Контрольные вопросы

1. По каким признакам классифицируют цементы?

2. Свойства и применение быстротвердеющих цементов.

3. Получение, свойства и применение сульфатостойких цементов.

4. Особенности пластифицированного и гидрофобного портландцементов.

5. Получение, свойства и применение пуццоланового портландцемента.

6. Получение, свойства и применение шлакопортландцемента.

7.Особенности и области применения алюминатных цементов.

8. Безусадочные, расширяющиеся и напрягающие цементы и области их применения.

9.Использование промышленных отходов для получения разновидностей цементов.

[1,п.7], [2].

Лекция 5

БЕТОНЫ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ

Содержание лекции

Даны определение и классификация бетона как основного минерала современного строительства, описаны основные свойства бетонной смеси и бетона, технологические принципы его получения и области применения. Особо выделены гидротехнические бетоны для водохозяйственного строительства и пути ресурсосбережения в технологии бетона.

План лекции

Введение

1. Определение и классификация бетонов

2. Свойства бетонной смеси и основы технологии бетона

3. Основные свойства бетона и области его применения в водохозяйственном строительстве

4. Технико-экономические показатели и пути ресурсосбережения в технологии бетона применительно к региональным условиям

Заключение

Введение

С древних времен до нашего времени бетон в различных его видах был и остается основным строительным материалом.

Археологические раскопки свидетельствуют, что античные строители кроме природных камней - известняка, базальта и мрамора при возведении значительных сооружений применяли и бетон, причем двух видов: «природный» и искусственный. «Природный» бетон – это камни, образовавшиеся из частиц различных обломочных горных пород, связанных между собой каким-либо минеральным склеивающим веществом, например кремнеземом, кальцитом, гипсом. Такие природные камни (песчаник, конгломерат, брекчия) называют цементированными породами. Их строение очень сходно со строением современного цементного бетона. Однако изготовление строительных изделий и деталей из них, осуществляемое механической обработкой, было очень трудоемким. Поэтому человек стремился получить искусственный каменный материал, не уступающий по прочности природным материалам и требующий меньших затрат труда при изготовлении строительных изделий.

Простейшим видом древнего бетона был камневидный материал из смеси глины с песком и соломой. После просушки на солнце он становился достаточно прочным для постройки стен жилищ. Такой материал был назван глинобетоном. Позже взамен глины в качестве вяжущего в искусственных бетонах стали применять гипс и известь. Но глина, гипс и известь боятся воды и под действием ее разрушаются. Поэтому древние строители искали и находили рецепты получения водостойких бетонов и растворов.

Еще в Древнем Риме при строительстве храмов, амфитеатров, многоэтажных жилых зданий, Пантеона, перекрытого бетонным куполом диаметром 42,7 м, морских и других сооружений для приготовления водостойкого бетона известь смешивали с тонкомолотой обожженной глиной (бой кирпича и черепицы) или пуццоланой (рыхлая вулканическая порода, состоящая из глинистых материалов, обожженных при вулканических извержениях). Строительное искусство Древнего Рима, сохранившееся в веках, до сих пор поражает воображение.

Секретом изготовления сверхпрочного известкового раствора владели и в Древней Греции. Применялся он при строительстве крепостных стен в Афинах еще в V веке до н.э. и гидротехнических сооружениях на островах Эгейского моря. Этот раствор не уступал в прочности природному известняку. И что особенно любопытно: за многовековую службу в морской воде природный камень подвергся сильной коррозии и частично растворился, а строительный раствор не тронут и теперь. Подобно сотам в улье он окружает те места, где раньше стояли каменные блоки.

Восхищают не только красотой, но и исключительной долговечностью древние памятники русской архитектуры. Время и стихия оказались бессильными перед Софийским и Успенским соборами в Киеве (1037 г.), Новгородской Софией (1044 г.), Дмитриевским собором во Владимире (1170 г.), Борисоглебским собором в Смоленске (1087 г.). Стены этих сооружений, возведенные из чередующихся рядов естественного камня и своеобразного бетона, связанного сверхпрочным раствором, простояли почти тысячелетие. Имена зодчих Древней Руси, владеющих секретами изготовления сверхпрочных искусственных материалов, не дошли до нас. Но иногда история открывает имена великих строителей древности.

Одним из семи чудес света был Александрийский маяк, построенный по приказу Птоломея Филадельфа примерно в VIII веке до н.э.. Это было величественное белокаменное сооружение, возвышающееся почти на 200 метров над морем. Огромное подвижное зеркало отражало огонь и свет маяка можно было видеть на расстоянии до 400 километров. Арабы, завоевавшие Египет в VII веке до н.э., рассказали, будто это сферическое зеркало можно было поставить под таким углом, что оно собирало в пучок солнечные лучи и могло зажигать корабли в море.

Мы никогда бы не узнали имени архитектора этого удивительного сооружения, если бы не его дерзкое остроумие. Фараон повелел на одной из мраморных плит выбить надпись: «Царь Птоломей – богам-спасителям на благо мореплавателям». Распоряжение было выполнено. Фараон остался доволен: теперь о нем люди будут помнить и говорить многие сотни лет.

Но прошли годы, надпись потрескалась и отвалилась. Оказалось архитектор сделал ее не на мраморе, а на застывшей извести, покрытой мраморной пылью. И тогда из-под обвалившейся надписи выступили на свет гордые слова, глубоко врезанные в мрамор : «Состратус из города, Книда, сын Дексиклиана – богам спасителям на благо мореплавателям».

Может быть благодаря подобной дерзости и гордости и стоят на Земле тысячелетиями воздвигнутые некогда творения рук человеческих.

Древние мастера оставили нам в наследство немало загадок. И среди них: огромные блоки Египетских пирамид. Только в пирамиду Хеопса

(2850 г. до н.э.) было уложено 2500000 массивных каменных блоков высотой до 1-1,5 м и средней массой 2,5 т. Для их перевозки сегодня потребовалось бы более 20000 железнодорожных составов общей длинной равной расстоянию от Новочеркасска до Парижа и обратно. Еще более сложные инженерные задачи решали строители храма Хефрена, возведенного в Египте из блоков массой до 42 т каждый, а масса блоков каменных обелисков, венчавших этот храм, достигает нескольких сотен тонн.

Двадцать лет назад профессор Бернского университета Джозеф Давидовиц выдвинул сенсационную гипотезу, объясняющую тайны возведения пирамид. Анализируя химический состав блоков, ученый пришел к неожиданному выводу – это бетон! Он определил 13 компонентов, из которых такой бетон мог приготовляться. Если это так, понятно, что достаточно было нескольких небольших бригад древнеегипетских «бетонщиков», чтобы справиться с возведением пирамиды 100 - 150 метровой высоты. Определенным подтверждением этой гипотезы были найденные в одной из пирамид следы деревянной опалубки, которые обычно остаются при бетонировании сооружений.

Гипотеза Давидовица очень заманчива: она снимает многие вопросы, ответы на которые не дают другие версии строительства пирамид. Тем не менее, поскольку гипотеза Давидовица завышает технические возможности древних египтян по сравнению с принятыми о них представлениями историков, ее стали смыкать с версиями о том, что пирамиды возводили атланты, великаны, сверхразумные гуманоиды или космические пришельцы. Так вполне состоятельная научная концепция затерялась в ворохе околонаучных предположений, и о ней практически забыли.

Летом 2002 г. долину Гизы в Египте посетил известный путешественник Виталий Сундаков. В результате своих изысканий он пришел к твердому убеждению о бетонной сущности древнеегипетских пирамид.

Выше пятидесяти метров, где уже не так сильны песчаные бури, он обнаружил на боковых поверхностях пирамиды отпечатки тростниковых циновок. Их, по мнению В. Сундакова, натягивали на деревянный каркас и опалубку для бетонных работ. Мысль о бетоне подтолкнула его к импровизированному эксперименту. Набрав в пластмассовый контейнер из-под фотопленки пыль у подножия пирамиды, он залил ее водой. Пока путешественник доехал до гостиницы, смесь затвердела настолько, что цилиндрик катался по столу. Правда, от удара он легко раскололся, но ведь это была весьма приблизительная модель. Известняковый щебень с добавлением 5% известняковой же пудры и 5% нильского речного ила с высоким содержанием окиси алюминия – таков, по мнению В. Сундакова рецепт древнеегипетского бетона.

После путешествия В. Сундакова в Египет догадка Давидовица стала более впечатляющей. Конечно же, и она не дает ответы на все вопросы. «Гладких» гипотез, связанных с пирамидами нет.

Контрдоводы противников гипотезы Давидовица тоже весьма логичны: почему в древнем Египте придумали что-то революционное, воспользовались всего один раз, а потом и «забыли» о новшестве ?

Тем не менее, пирамиды были построены и практически никогда больше люди не возводили столь грандиозных сооружений.

Не вина древних мастеров, а скорее общая беда человечества, что уникальные знания о природе вещей были утеряны в веках и поэтому их были вынуждены возрождать последующие поколения.

В 1895 г. И.Г. Малюга издал первый в нашей стране труд по бетону: «Состав и способы приготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости». К настоящему времени сформировалась специальная наука о бетонах - бетоноведение и имеется обширная научно-техническая литература по этому вопросу.

Данная лекция разработана в рамках, ограниченных программой курса «Материаловедение. Технология конструкционных материалов». В лекцию включены основополагающие вопросы классификации бетонов, их важнейших свойств, особенностей гидротехнического бетона, используемого в водохозяйственном строительстве, основы технологии бетона и пути ресурсосбережения при его приготовлении. Материалы лекции дают базовую подготовку для последующего углубленного изучения бетона и железобетона.