5. Свойства тяжелого бетона (прочность, морозостойкости, водопроницаемость и др.).

Тяжелый бетон (плотность 2300-2600кг/м³) — типич­ный представитель искусственных строительных конгломератов. В нем отвердевшее цементное тесто, или цементный камень, полно­стью окружает каждую частицу мелкого и крупного заполнителя и, кроме того, заполняет пространство между этими частицами, со­ставляя, таким образом, непрерывную пространственную сетку, или матрицу. В процессе отвердевания цементного теста частицы запол­нителя оказываются сцементированными в общий монолит.

Прочность бетона. (марка и класс бетона) В конструкциях зданий и сооруже­ний бетон может испытывать сжатие, растяжение, изгиб и др. Тяжелый бетон, применяемый в промышленном, жилищном и гражданском строительстве, оценивают пределами прочности при сжатии и на рас­тяжение при изгибе, являющимися основными характеристиками ме­ханических свойств бетона. Большое влияние на рост прочности бетона оказывает среда.

Пористость. Составляет 8-10% от объема бетона. П = [(В-ωЦ)/1000] * 100%

В – расход воды для приготовления 1м³ бетонной смеси

Ц – расход цемента для приготовления 1м³ бетонной смеси

ω – процентное содержание воды, необходимое для гидролиза клинкерных материалов (химически связанная вода) ω=15%

Скорость твердения. На нее влияют минералогический состав цемента и начальное количество воды в бетонной смеси, определяющее подвижность или жесткость. Жесткие бетонные смеси с низким со­держанием воды обеспечивают более быстрое твердение бетона, чем подвижные. Нор­мальными условиями твердения бетона считаются относительная влаж­ность воздуха 90—100% и температура 20+2°.Для ускорения твердения бетона применяют ускорители тверде­ния — хлористые кальций и натрий. Добавки имеют большое практиче­ское значение при выполнении бетонных работ в зимних условиях, так как добавки позволяют получать бетоны, твердеющие на морозе. Непроницаемость бетона для жидкостей и газов. Бетон малой пористости получают рациональным подбором зернового состава заполнителей (с минимальной пустотностью), при­менением бетонных смесей с низким В/Ц, вве­дением в бетонную смесь пластифицирующих и гидрофобизирующих ПАД, тщательным уплотнением бетонной смеси и уходом за твердеющим бетоном.

Морозостойкость. Это одно из главных требова­ний, предъявляемых к бетону гидротехнических сооружений, до­рожных покрытий, опор мостов. Морозостойкость бетона характеризуется наибольшим числом цик­лов попеременного замораживания и оттаивания, которые могут вы­держивать образцы 28-суточного возраста без снижения предела проч­ности при сжатии более чем на 25% и без потери массы более чем на 5%. Мрз50, 100, 150, 200, 300, 400 и 500. Марку бетона по морозостойкости выбирают в зависи­мости от климатических условий, числа перемен уровня воды на омы­ваемой поверхности бетона или числа смен замораживания и оттаи­вания за зимний период. Морозостойкими оказываются, как правило, бетоны высокой плотности.

Усадка и расширение бетона. В процессе твердения бетона объем его изменяется. При твердении бетона на воздухе (за исключением бетонов на безусадочном и расширяющемся цементах) объем его уменьшается — происходит усадка. При твердении в воде - объем его несколько увеличивается. Размер усадки бетона зависит от минералогического состава и тонкости помола цемента: усадка возрастает с уве­личением тонкости его помола. Для понижения усадки, что особенно необходимо при возведении массивных сооружений, применяют белитовые цементы или цементы более низких марок, из­бегают жирных бетонных смесей, уменьшают количество воды затворения, применяют крупные заполнители из плотных пород рациональ­ного зернового состава, а также строго соблюдают влажностный режим твердения бетона.

Действие на бетон высоких температур. Бетон — огнестойкий материал, выдерживающий воздействие высоких t° во время пожара. Огнестойкость зависит не только от вида цемента, но и от природы заполнителей. Если в качестве заполнителей применяют гор­ную породу, в состав которой входит кристаллический кварц, то при температуре около 600° в бетоне могут появиться трещины из-за зна­чительного увеличения объема кварца.

Марки по водонепроницаемости. W2…W12 (2…12) – давление столба воды, которое удерживает бетон)

Недостатки бетона

Высокая теплопроводность (1,2…1,5). Усадка. Ползучесть. Коррозия.

6. Основной закон прочности бетона. Физический смысл и математическое выражение.

Отражает зависимость прочности бетона от активности, марочной прочности цемента, цементно-водного отношения и от качества заполнителей.

R_б=A*R_ц*(Ц/В-0,5)

R_б=A₁*R_ц*(Ц/В+0,5)

R_б – прочность бетона при сжатии

R_ц – активность цемента (прочность на 28 сутки)

А, А₁ – коэффициент качества заполнителей

«+» Ц/В>2,5

«-» Ц/В=1,4…2,5

6. Химические добавки в бетоны.

Гидрофилизующие добавки – ЛСТ, СДБ. (увеличивают смачиваемость зерен водой)

Гидрофобизующие добавки – мылонафт, олиновая кислота, аседол, синтетические и жирные кислоты.

С помощью них можно повысить пластичность бетонной смеси без добавления воды.

Бетон с пластифицирующими добавками обладают высокой прочностью, морозо- и водостойкостью, плотностью. Этот бетон применяют для приготовления дорожного полотна.

Тяжёлый бетон применяют для изготовления сборных и моно­литных бетонных и железобетонных конструкций и деталей промыш­ленных, жилых и общественных зданий и сооружений.

6. Проектирование состава тяжелого бетона (исходные данные, порядок расчета).

Цель – определение оптимального расхода цемента или др. вяжущего, воды, крупного и мелкого заполнителей для приготовления 1м³ бетонной смеси.

Основной показатель при расчете – марочная прочность бетона (задается в исходных данных), прочность портландцемента, величины удобоукладываемости: подвижность смеси (ОК в см) и жесткость смеси (с).

Находим расход воды в литрах на 1м³ бетонной смеси. В (л/м³)

По таблице в зависимости от подвижности и жесткости бетонной смеси, от вида крупного заполнителя (щебень или гравий) и от наибольшей крупности зерен.

В среднем 170-185л/м³

Н аходим расход цемента на 1м³ смеси.

R_б=A*R_ц*(Ц/В±0,5) Ц=В/(В/Ц)

200-450 кг/м³ зависит от марки

Находим расход крупного заполнителя на 1м³ смеси.

1000

Щ или Г= ──────────────── 1100-1400 кг/м³

(α*V_пуст)/ρ_{н.щебня} +1/ρ_щебня

α – коэффициент раздвижки зерен (по таблице, в зависимости от расхода цемента и от удобоукладываемости бетонной смеси)

V_пуст – пустотность крупного заполнителя в долях единицы

ρ_{н.щебня} – насыпная плотность

ρ_щебня – истинная плотность

Расход мелкого заполнителя

П = (1000 – [Ц/ρ_ц + В/1 + Щ(Г)/ρ_щ(г)])*ρ_п

500-700 кг/м³

Состав бетона еще можно записать:

Ц : П : Щ(Г) = 1 : П/Ц : Щ(Г)/Ц = 1 : 2 : 4 (средний вариант)

Обязательно указывают В/Ц

9. Легкие бетоны. Материалы, свойства и области применения.