otvety_na_bilety_PEREDEL__SKOMPANOV

1
13. Твердение бетона. Структура бетона.
Структура бе образуется в рез-те затвердевания (схватывания) бе см и послед-го тверд-ия бе. Определяющее влияние на её формирование оказывает гидратация ц-а, его схв-ие и тв-ие. Выделено 3 периода гидратации: 1. В начальный период при смешивании ц-а с H2O в процессе гидролиза C3S выделяется Cа(OH)2, образуя пересыщенный р-р. В этом р-ре находятся ионы сульфата, гидрооксида и щелочей, неб кол-во кремнезема, глинозема и Fe. Высокая концентрация ионов Ca++ и сульфат-ионов SO2 наблюдается непродолжительное время после затворения ц-а водой, т.к. в теч. нескольких минут из р-ра начинают осаждаться первые новообразования Ca(OH)2 и эттрингит 3CaO*Al2O3*3CaSO4*31H2O. 2.Примерно через 1 час нач-ся образ. оч мелких гидросиликатов Ca, в реакции принимает участие лишь поверхностные слои зерен ц-а. Вновь образующиеся гидраты (цементный гель) в первую очередь появляются на пов-ти цем.зёрен. С кол-ва новообразований и
· их упаковки, пограничный слой становится малопроницаем для H2O в теч. 2-6 часов,- это скрытый (индукционный) период, в теч. кот. цем. тесто предст. собой плотную суспензию; поверхностные оболочки цем.зёрен постепенно поглащают H2O, толщина водных прослоек , постепенно подвижность теста и бе см. В гелевых оболочках появл. осмотическое давление (давление изнутри). Внутренние слои цем.зёрен, реагируя с H2O, стремятся расшириться, в рез-те наступает разрушение гелевых оболочек, облегчается доступ H2O вглубь цем.зёрен, ускоряется процесс гидратации ц-а. 3.Хар-ся началом кристаллизации Ca(OH)2 из р-ра, кот.происходит очень интенсивно, одновременно образ. кристаллы гидросиликата Ca и длинные волокна эттрингита. Волокна новообразований проходят через поры, разделяют их на более мелкие и создают пространственную связь, усиливая сцепление м-ду гидратными фазами и зернами цемента. С содержания гидратных фаз м-ду ними возникают непосредственные контакты, число их , цем.тесто схватывается, затвердевает, образ-ся цем.камень.
Со временем образовавщаяся жёсткая структура постепенно уплотняется, $ пор и их размеры , кол-во контактов м-ду новообразованиями, утолщаются и уплотняются гел.оболочки на зёрнах ц-а, сростаясь в сплошной цем.гель с включениями непрореагировавших цем.зёрен. В рез-те: прочность цем.камня и бе.


Рис. Схема процесса преобразований в стр-ре цем.теста и камня при гидратации цемента: а) цементные зёрна в H2O (начальный период гидратации I); б) образование гелевой оболочки на цементных зёрнах (скрытый период гидратации II); в) вторичный рост гелевой оболочки после осмотического разрушения первоначальной оболочки; образование волокнистых и столбчатых структур на пов-ти зёрен и в порах цем.камня (IIIпериод гидратации); г) уплотнение стр-ры цем.камня при последующей гидратации цемента.
При твердении ПЦ в теч. 6 мес. химически связывается 10-14% H2O,а при полной гидротации кол-во связанной H2O (в лабор. условиях) сост. 20-25%.При расчетах состава бетона принимают 15% воды.
Рис. Изменение объёма тв. и жидкой фазы в системе «цемент-вода» при гидратации цемента (при В/Ц < 0,5): 1.- Объем негидратированного цемента; 2 - первоначальный объем H2O; 3- объем тв. фазы гидратированного цемента; 4- объем гелевой воды; 5- объем контракционных пор; 6- объм цем.геля вместе с порами.
Гидратация цем. сопровождается изменением относительного V его разных фаз. В процессе гидратации H2O, вступая в реакцию с цементом приобретает определ. стр-ру и общий V системы . В то время как V тв.фазы (3) за счёт присоединения H2O . Гидратированный цемент занимает V больший, чем V цемента до гидратации, но меньший чем суммарный V цемента и связанной H2O.
Уменьшение V системы цемент-H2O в проц гидратации получило название контракции. По величине контракции можно следить за протеканием процесса гидратации цемента и структурообразованием бетона. H2O в порах крепко удерживается поверхностными силами и поэтому не может быть исп. для гидратации ещё негидратированного цемента. Истинная
· H2O в порах геля = 1,1-1,15. Объём H2O, физико-хим. связанной поверхностью геля
·V хим.связанной H2O и составляет в среднем около 50% от массы цемента. поэтому если при твердении бетона не имеется доступа H2O извне,то для полной гидратации цемента необходимо В/Ц>0,5.
Рис.2 Изменение состава цем камня после полной гидратации цемента в зависимости от В/Ц: 1-негидратированный цемент; 2-цементный гель; 3-капиллярная вода,поры.
При твердении в воде полная гидратация цемента происх. при В/Ц от 0,5 до 0,38,а при В/Ц<0,38 в цем.камне отсутствуют капиллярные поры (см. рис.2).
Цем. камень весь состоит из цем.геля, в кот. обязат-но сохр-ся остатки негидратированного цемента. Эти остатки способствуют уплотнению мат-ла и его прочности.
Влияние зап-ля на формирование структуры бе: зап-ль водоудерж-ую способность цем-го теста, ограничивает учадочные деформации, способствует образ-ию кристал-го каркаса цем-го камня, влияет на изменения t и W в твердеющем цем-ом камне.
Стр-ра бет.смеси сохр-ся и при затвердевании, поэтому структуру бетона классифицируют по содержанию цем. камня и его размещению в бетоне, но определяющее влияние на св-ва бетона оказывает его
· или пористость.

Рис.Основные типы макроструктуры бетона : а)плотная; б)плотная с пористым заполнителем; в)ячеистая; г)зернистая. Rб – средняя прочность структуры (бетона); R1 и R2 – прочн составляющих бе.
а), б) – плотная структура может иметь: 1.«плавающее» расположение зап-ля (зерна находятся на значительном удалении др.др. 2.контактное (зерна соприкасаются др.с др.ч/з тонкую прослойку цем.камня). Плотная структура состоит из сплошной матрицы цем.камня, в кот.вкраплены зерна зап-ля, достаточно прочно связанные с материалом матрицы.
в) - ячеистая стр-ра - в сплошной среде тв. м-ла распределены поры разл. размеров в виде отдельных условно замкнутых ячеек.
г) - зернистая – сов-ть скрепленных между собой зерен тв. м-ла, пористость непрерывна.
Наиб. прочностью обладают мат. с плотной стр-рой, наименьшую – с зернистой. Проницаемость и водопоглащение наим. – у плотных, max - у зернистых. Большое влияне на св-ва бетона оказ-ет размер зерен зап-ля и пор. Поэтому различают макро- и микроструктуру. Макроструктура видима невооруженным глазом (крупный зап-ль, песок, цем.камень, поры) или более укрупненная (крупный зап-ль и раствор, в кот. объединяется цем камень и песок). Микроструктура видима под большим увеличением. Для бетона большое значение имеет микроструктура цем.камня, кот состоит из непрореагировавших зерен цемента, новообразований и микропор разл. размеров и по своему строению напоминающая бетон (заполнителем явл-ся непрореагир. зерна цемента). По Юнгу - микробетон. Цем. камень явл. основным компонентом бетона, определ. его св-ва и долговечность; а основной составляющей цем. камня явл. гидросиликаты Ca2+ .
Структура бе, как правило, изотропна, т.е. её св-ва по разным направлениям примерно одинаковы. М. придавать искусственно анизотропность, когда св-ва структуры в одном напр-ии будут заметно отличаться от св-в в др напр-ии (бетон на лещадке, игловидный, фибробетон). Для различных видов бетона хар-на СВОЯ структура. Подразделение на приведенные типы стр-р бетона условна, в действительности стр-ра отличается большей сложностью (в плотной структуре тяж. бе цем.камень имеет значительное кол-во пор, в легком бе – поры наблюдаютсяне тольков зап-ле, но и в цем. камне, а отдельные ячейки в ячеистом бе могут соед-ся м/у собой капилярами).
Зависимость прочности бетона от его
· может быть представлена:
13EMBED Equation.DSMT41415где R1-прочность мат-ла при
·ср; n – показатель степени зависящей от стр-ры мат-ла (n=4).
Структура бетона неоднородна. Отдельные объёмы м-ла могут значительно отличаться по своим св-вам (вблизи зерен зап-ля в рез-те влияния его поверн.сил микроструктура цем.камня может несколько изменяться по сравнению со структурой основной массы). Поэтому часто рассматр-т особо микроструктуру и св-ва контактной зоны цем.камня и зап-ля, выделяя её в виде отдельного структурного элемента. Сама контактная зона неоднородна, в ней содержаться более или менее дефектные места, непрореагир-шие зерна, микротрещины и др. элементы, снижающие однородность м-ла.
На кач-во структуры мат-ла влияют различия в их структуре и св-вах и распределение по микро и макрообъёмам бе, в т.ч. равномерность распределения жидкой и воздушной массы в первоначальной структуре бе (в момент окончания схв-ия). При рассмотрении бе смеси при высоких значениях В/Ц, или при её недоуплотнении при низких В/Ц, в бе возникают дефекты, кот.практически невозможно залечить в проц послед-щей гидратации, что ведет к прочн и долговечности бе.
Определить границы изменения В/Ц, при кот. бе смесь и бе остаются доброкачественными и не наблюдается расслоение и недоуплотнение, можно, используя понятие истинного В/Ц: структура будет доброкачественной, если В/Ци=(0,681,65)НГ.
Структуру бе м. улучшить, применяя пластификаторы и СП, дисперсные наполнители (домен.шлак) и микронаполнители, влияющие на НГ ц-го теста. Изменяя сырьё, составы и технологию, м. получать разнообразные структуры и св-ва бе, в зав-ти от его предназначения.
38. Пенобетон, свойства, подбор состава.
Это разновидность ячеистого бетона – особо легкого бетона с большим количеством искусственно созданных, равномерно распределенных, условно замкнутых пор (ячеек), заполненных воздухом или газом. Мелкие трудно сообщающиеся м/у собой воздушные ячейки d=0,5-1,5мм, составляющие 50-85% от общего V бе, придают м-лу ценные технич св-ва: малую плотность и пониж теплопроводность; достаточную прочн, мрз и необх-ое сцепление с арматурой.
Плотность и пористость ячеистого бе зависят от расхода порообразователя и степени использования его порообразующей способности. Некоторое влияние на них оказывает усл ТВО и В/Т: увеличение В/Т повышает текучесть смеси и следовательно, улучшает условия образования пористой структуры. Прочность ячеистого бе также зависит от характера пористости, размеров и структуры пор и прочности межпоровых оболочек.
Пористость пенобетону придается механическим путем, когда тесто, состоящее из вяжущего и воды, часто с добавкой мелкого песка, смешивают с отдельно приготовленной пеной или вводят пенообразователь непосредственно в специальный смеситель. При отвердении послученной массы получается пористый материал, называемый пенобетоном.
В качестве пенообразователя (п/о) используют несколько видо ПАВ, способствующих получению устойчивой структуры:
1. Клееканифольный п/о – приготовляют из мездрового или костного (столярного) клея, канифоли и водного раствора едкого натра. При длительном взбивании эмульсии получ-ся большой объем устойчивой пены. Расход для получения пены – 8-12% от расхода воды. Срок хранения < 20сут при t=+24°С.
2. Смолосапониновый п/о – приготавливают из мыльного корня и воды. Введение в него жидкого стекла в качестве стабилизатора увеличивает стойкость пены. Расход 12-16%. Срок хранения
· 1мес при норм t.
3. Алюмосульфонафтеновый п/о – получ-т из керасинового контакта, сернокислого глинозема и едкого натра. Расход 16-20%. Сохраняет свои св-ва при положит t до 6 мес.
4. ГК (гидролизованная кровь) – готовят из гидролизованной боенской крови (бой животных) марок ПО 6 и сернокислого железа. Можно применять с ускорителями твердения. Расход 4-6%. Срок хранения при t=18-20°С
· 6 мес.
5. В последнее время получили распространение органические пенообразователи, специально создаваемые для пенобетона. Расход 6-12% от воды.
Подбор состава ячеситого бетона:
Выбирают соотношение (с) м/у кремнеземистым компонентом и вяжущим в-вом (Ц) по таблице в зав-ти от вида вяжущего.
Определяют водо-твердое отношение (В/Т), обеспечивающее заданную текучесть смеси, определяемую по таблице «Текучесть ячеистой бе смеси» (с учетом t смеси в момент выгрузки из форм и условия формования)
Определяют количество порообразователя на замес. Для расчета необходимо знать: а) Предварительную пористость бетона: Пр= 1- (
·`c / kc)·(Vуд+В/Т), где
·`c – плотность ячеис-го бе в высушенном состоянии, кг/л; kc – коэф, учитывающий связанную воду в материале (kc=1,1); Vуд – удельный объем 1 кг сухой смеси.
б) Расход порообразователя: Рп=(Пр/(
··k))·V, где
· - коэф испол-ния порообразователя (
·=0,85); V - заданный объем ячеистобетонной смеси, k - коэф выхода порообразователя (это отношение объема пор к массе порообраз-ля). Для Al-ой пудры (газобе) k=1390 л/кг, для пенообраз-ля (пенобе) k=20 л/кг.
Устанавливают расход сухих материалов и воды на пробный замес, учитывая не только св-ва яч.бе, но и t вспучивания и время схват-ия:
Рсух= (
·`c / kc)·V,
где Рсух – суммарный расход материалов на замес сухих;
·`c – плотность ячеистого бетона, высушенного до постоянной массы; kc –коэф, учитывающий связанную воду в м-ле; V – заданный объем одновременно формуемых изделий, увеличенный с учетом образования «горбушки» на 7-10% для индивидуальных форм и на 3-5% для массивов.
Рвяж = Рсух / (1+С),
где Рвяж – масса вяжущего,
Рц = Рвяж· n,
где n – доля цемента в смешанном вяжущем
Ри = Рвяж ·(1 - n),
где Ри – масса товарной извести, содержащей 100% CaO
Риф = (Ри / Аф)·100,
где Риф – масса товарной извести, на кот делают замес (СаО < СаО треб-мой); Аф – фактическое содержание CaO в товарной извести (активность)
Рв = Рсух ·(В/Т)
Где Рв - масса воды
Рк = Рсух - (Ри + Риф),
где Рк – масса кремнеземистого компонента.
Рассчитанный состав явл-ся ориантиров-м, его уточняют пригот-ем опытных замесов и испытанием образцов.
БИЛЕТ № 2
12. Зависимость подвижности и жесткости бетонной смеси от различных факторов.
1. Цементное тесто – придает бет. смеси связность – способность растекаться и плотно заполнять форму.
1.1. кол-во цем. теста – чем выше содержание цем. теста, тем выше подвижность бет. смеси. Если цем. теста взять в кол-ве, необходимом для заполнения пустот между заполнителем, то бет. смесь получится жесткой. Для того, чтобы смесь стала подвижной следует не только заполнить пустоты, но и раздвинуть зёрна заполнителя прослойками из цем. теста. Минимальное содержание цемента в бет. смеси, обеспечивающее её нерасслаеваемость и качественное уплотнение составляет 170-200 л в жесткой смеси, до 220-270 л в подвижной и литой смесях.
1.2. консистенция цем. теста – чем более жидкая, тем выше подвижность бет. смеси.
2. заполнители – введение в цем. тесто заполнителя уменьшает подвижность бет. смеси тем больше, чем выше содержание заполнителя, его удельная поверхность и пористость. С увеличением крупности заполнителя подвижность увеличивается, а пыль глинистая и др. примеси снижают подвижность.
3. вода – с повышением содержания воды подвижность бет. смеси увеличивается, однако каждая бет. смесь обладает определенной водоудерживающей способностью. Поэтому при большем содержании воды часть её отделяется от бет. смеси (расслоение), что недопустимо. Изменение содержания воды – главный фактор, с помощью которого регулируют консистенцию бет. смеси.
4. Цемент
4.1. Расход цемента – при изменении расхода цем. в бет. смеси от 200 до 400 кг на 1 м3 при постоянном расходе воды, изменения подвижности бет. смеси очень малы и практически их можно не учитывать, принимая подвижность постоянной. Подвижность смеси изменяется при изменении расхода воды. Эта закономерность – закон постоянства водопотребности. Он позволяет в расчетах использовать упрощенную зависимость подвижности бет. смеси только от расхода воды. Увеличение содержания цем. в бет. смеси увеличивает толщину обмазки зёрен заполнителя цем. тестом, что должно увеличить подвижность смеси по причине увеличения кол-ва цем. теста. Но при увеличении расхода цемента и при постоянном расходе воды уменьшается В/Ц, что должно уменьшить подвижность смеси. Влияние этих факторов суммируется таким образом, что изменение расхода в указанных пределах не влияет на подвижность бет. смеси. Дальнейшее увеличение расхода цемента (>400 кг) снижает подвижность бет. смеси.
4.2. Св-ва цемента: применение цемента с более высокой нормальной густотой понижает подвижность бет. смеси при постоянном расходе воды. Бет. смеси на пуццолановом ПЦ имеют меньшую осадку конуса, чем смеси на обычном ПЦ.
5. В/Ц – при одинаковом расходе цем. теста с понижением В/Ц подвижность бет. смеси понижается. При правильном подборе В/Ц получается необходимая удобоукладываемость бет. смеси при минимальном расходе цемента.
6. Соотношение между песком и щебнем. Наилучшая подвижность достигается при некотором оптимальном соотношении П/Щ, при кот. толщина прослойки цем. теста максимальна. При содержании сверх оптимального значения подвижность уменьшается, т.к. увеличивается суммарная поверхность смеси заполнителей.
7. Добавка пластификаторов и суперпластификаторов позволяет повысить подвижность бет. смеси и понизить её водопотребность. В жестких бет. смесях эффективность действия пластификаторов и суперпластификаторов уменьшается, т.к. кол-во воды оказывается недостаточным для обеспечения их действия.
37. Крупнопористый легкий бетон.
Изготовляется без мелкой фракции (без песка). Благодаря этому строение бетона характеризуется большим количеством крупных пор в виде межзерновых пустот, что приводит к плотности и коэф теплопроводности. Исключение песка из состава значительно уменьшает суммарную поверхность зерен заполнителя, обволакиваемую цементным тестом и соответственно уменьшает содержание цемента в бетоне. Оно должно быть достаточным для создания контактов из ц-го теста между зернами крупного заполнителя.
Состав крупнопористого конструктивно-теплоизоляционного бе на легких зап-лях определяется расчетно-эксприментальным путем. При этом задаются классом и плотностью бетона. Крупнопористые легкие бетоны отличаются высокой жесткостью, поэтому при определении их состава контроллируют нерасслаеваемость бетонной смеси.
Расход цемента устанавливают по таблице в зав-ти от вида зап-ля и проектной прочности бе;и колебелется 215-300 кг/м3 (для марки М300).
Расход крупного заполнителя принимают в зависимости от его пустотности (при Пщ=40% - Щ=1,1 м3/м3; при Пщ=50% - Щ=1,15 м3/м3; при Пщ=60% - Щ=1,25 м3/м3). Для производ-го состава расход зап-ля увеличивают на 5-15%: из-за разрушения зерен при перемешивании.
Расход воды: В=(НГ·Ц+Щ·
·30)/100, где
·30 – водопоглащение по массе сухого крупного заполнителя за 30 мин., %
Плотность сухого бетона:
·`б = 1,15·Ц + Щ
Для уточнения расхода Ц и В приготавливают 3 опытных замеса: один с расчетным кол-вом Ц и два с увеличением и уменьшением расхода Ц на 15-20%. Оптимальное количество воды принимают по составу смеси, имеющей наибольшую плотность и показатель расслаиваемости менее 10%. Если бетонная смесь имеет плотность больше заданной, в нее добавляют крупный заполнитель или заменяют его на более легкий.
Оптимальный состав бе устанавливают по результатам исптыания образцов на прочность.
БИЛЕТ № 3
11. Реологические и технологические свойства бетонной смеси
Реологические св-ва. Формирование св-в бетона начинается с приготовления, укладки и затвердевания бет. смеси. Эти операции во многом определяют будущие качества бетона. Наиболее важным св-ом бет. смеси явл. удобоукладываемость (формуемость). Удобоукладываемость – способность смеси растекаться и принимать заданную форму, сохраняя монолитность и однородность. Удобоукл. определяется текучестью бет. смеси (т. е. подвижностью) в момент заполнения формы и пластичностью – способностью деформироваться без разрыва сплошности.
Для описания поведения бет. смеси в различных условиях используют её реологические характеристики: предельные напряжения сдвига, период релаксации, вязкость. Период релаксации – установление термодинамического равновесия. Для определения этих св-в применяют различные визкозиметры. Подобные испытания вып-т в НИИ. В производственных условиях контролируют подвижность бет. смеси на приборах, позволяющих очень быстро и просто определить необходимую характеристику бе см.
Основное влияние на св-ва бет. смеси оказывает кол-во и качество цем. теста, т. к. именно цем. тесто, являясь дисперсной системой, имеет высокоразвитую поверхность раздела тв. и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления, увеличению связности системы. Решающее влияние на св-ва бет. смеси оказывает расход воды, т.к. он определяет объем и строение жидкой фазы и развития сил сцепления, характеризующих связность и подвижность всей системы.
Цементное тесто относится к так называемым структурированным системам, кот. хар-ся некоторой начальной прочностью структуры, создаваемой за счет действия сил молекулярного сцепления между частицами, окаймленными тонкими плёнками воды. Начальная прочность структуры или структурная вязкость цем. теста зависит от концентрации тв. фазы в водной суспензии. Под воздействием внешних сил (вибрация, встряхивание, тромбование, проката и др.) первоначальная структура разрушается в результате ослабления связи между её отдельными элементами, увеличивается подвижность и удобоукладываемость, возрастает способность системы к деформациям. После окончания воздействия внешних сил система возвращается в начальное состояние, восстанавливается первоначальная прочность структуры, уменьшается подвижность.
Способность структурированных систем изменять свои реологические св-ва после прекращения воздействий назыв. тиксотропией. Существенное влияние на тиксотропию и структурную вязкость оказывает тонкость помола цемента (1!). В начале, с повышением тонкости помола структурная вязкость и коэф. тиксотропии уменьшаются, при удельной поверхности 4500-6000 см2/г эти величины имеют минимальные значения, а при дальнейшем увеличении тонкости помола – возрастает, т.к. возрастают силы внутреннего сцепления за счет действия межмолекулярных адгезионных сил и уменьшения толщины водных прослоек. На структурную вязкость влияет крупность заполнителя (2!) и соотношение между песком и щебнем (3!), а также соотношение между водой и цементом (4!) и между водой и тв. фазой (В/Т) (5!).
Реологические св-ва бет. смеси не остаются постоянными и под влиянием физико-хим. процессов постепенно и постоянно изменяются, появляется всё большее кол-во гидратных гелеобразных соединений, что способствует увеличению дисперсности тв. фазы, клеящей способности цем. клея, вязкости и предельного напряжения сдвигу. Вывод: подвижность бет. смеси постоянно и постепенно уменьшается.
Технологические св-ва бет. смеси.
На практике приходится решать задачи о подборе состава бет. смеси, наилучшим образом отвечающего данной технологии изготовления конструкций. Для этого необх. знать взаимосвязь между составом бет. смеси и её реологич. св-ми или знать технологич. хар-ки бет. смеси: 1) показатель жесткости; 2) осадка конуса (подвижность). Для определения подвижности (способности бет. смеси расплываться под действием собственной массы и связности бетонной смеси) служит стандартный конус (высота 30 см, диаметр нижнего основания 20 см, верхнего – 10 см).

Рис – Опр-ие подвижности бе смеси стандартным конусом: а) общий вид; б) жетская бе см; в) малоподвижная; г)подвижная; д) очень подвижная; е) литая.
ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия» устанавливает 5 марок по подвижности смеси: П1 (осадка конуса) – 1-4 см; П2 – 5-9 см; П3 – 10-15 см; П4 – 16-20 см; П5 – 21 см и более.
При малых расходах воды бетонные смеси не показывают осадки конуса, однако при приложении внешнего силового воздействия такие смеси обладают различными формовочными св-ми. Такие смеси назыв. жесткими. Для оценки их св-в используют стандартный вискозиметр (прибор Вебе), с пом кот опр-т растекаемость бе см при вибрировании.
В цилиндрич сосуд (1), на кот закреплено устр-во для измер-ия осадки бе см в виде напр-го штатива (9), штанги (5) и Ме-го диска с 6ью отверстиями (8), помещают Ме-ую форму-конус (3) с насадкой (4) для наполнения бе смесью. Форму-конус с помощью кольца держателя (2) закрепляют в приборе и заполняют 3-я слоями бетонной смесью (25 штыкований), снимают воронку (4) и после заглаживания поверхности снимают форму-конус (3). Поварачивают штатив (9), устанавливают на поверхности бет. смеси диск и включают виброплощадку. Вибрирование при амплитуде 0,5 мм продолжают до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из 2-х любых отверстий диска. Полученное время вибрирования – показатель жесткости в секундах.
ГОСТ 7473-94 устанавливает 4 марки по удобоукладываемости жестких смесей: Ж1 – 5-10 сек, Ж2 – 11-20 сек, Ж3 – 21-30 сек, Ж4 - 31-60 сек. И 3 марки для сверхжестких смесей: СЖ1 – 50 и менее, СЖ2 – 51-100 сек, СЖ3 – больше 100 сек.
В лабораториях используют упрощенный способ опр-ия жесткости бе см, предложенный Скромтаевым. В металлическую форму 20*20*20 см вставляют стандартный конус (без лапок), наполняют конус в 3 приёма (по 25 штыкований каждого слоя). После снятия конуса бет. смесь подвергают вибрации на лабораторной виброплощадке до тех пор, пока бет. смесь не заполнит все углы куба и её поверхность не станет горизонтальной. Продолжительность вибрации в секундах принимают за меру жесткости бет. смеси, но нужно учитывать, что показатель жесткости, определяемый на стандартном вискозиметре в 1,5 – 2 раза меньше полученного по способу Скромтаева. Переходной коэффициент принимают равным 0,7 (ГОСТ 10181-2000).
Для литой смеси определяющим показателем, которым является её течение без вибрации под действием силы тяжести, консистенцию смеси определяяют по скорости её истечения из прибора, состоящего из металлического короба сечением 10*10 см и высотой 40 см, имеющего в нижней боковой поверхности отверстие 10*10 см. Смесь укладывают на высоту 30 см 3-я слоями с штыкованием. Затем на поверхность устанавливают диск со штангой и открывают выпускное отверстие, через кот. вытекает бет. смесь.
36. Поризованный легкий бетон, легкий беспесчанный бетон с поризованным цементным камнем.
Поризованный легкий бетон - это бетон на пористых заполнителях с поризованной растворной частью. Применяют для улучшения теплофизических свойств легкого бетона. К поризованным легким бетонам относят бетоны, содержащие более 800 л/м3 легкого крупного заполнителя, у которых объем воздушных пор составляет 5-25%.
Поризацию осуществляют либо предварительно приготовленной пеной, либо за счет введения газообразующих или воздухововлекающих добавок. Пеной поризуют только беспесчанные смеси, воздухововлекающими (ВВ) добавками – только смеси с песком, газообразующими – смеси с песком и без песка.
В зависимости от исп-мого заполнителя и способа поризации бетоны получают название: керамзитопенобетон, керамзитогазобетон, керамзитобетон с воздухововлекающими добавками.
Поризованный бе имеет пониженные плотность и коэф теплопроводости. В нем можно использовать крупный заполнитель прерывистого зернового состава, уменьшить или полностью исключить расход пористого песка, применить более тяжелый пористый заполнитель без увеличения плотности бетона.
По сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном отличается значительно меньшим расходом вяжущего вещества, повышенным модулем деформации и долговечностью, меньшей усадкой. Поризованные легкобетонные смеси отличаются хорошей связанностью и удобоукладываемостью, и их применение значительно упрощает формование изделий и не требует пригруз при виброуплотнении.
Прочность поризованного бе = 5-10 МПа, плотность = 700-1400 кг/м3. Обжиговые пористые м-лы (керамзит, аглопарит и др) при одной и той же плотности имеют более высокую прочность, чем пористый р-р, поэтому максимальное насыщение легкого бе керамзитом (0,9-1,5 м3/м3) способ-т повышению его прочности или понижению расхода ц-а.
Для такого бетона рационально применять цемент М400 и выше, т.к. это способствует уменьшению его расхода и тем самым уменьшает плотность бетона. Выбор марки керамзита (по плотности от 300 до 700 ч/з 100) производят по таблице зависимости плотности керамзитобетона от вида керамзита, песка, требуемой прочности бетона: чем выше требуемая прочн, тем больше Ц и плотность.
Подбор состава легкого бетона, поризованого воздухововлекающими добавками, производят расчетно-экспериментальным путем с проведением пробных замесах. 1. Расход цемента и воды назначают по таблицам. 2. Расход керамзитового гравия разный в зависимости от подвижности смеси (назначается по справочнику). 3. Расход песка: П=
·`б.сух.–1,15·Ц - К, где
·`б.сух – плотность поризованого бетона в сухом состоянии; К-расход керамзита. 4. Ориентировочное значение объема вовлеченного воздуха для получ-ия поризованного бе слитной структуры: Vв.в.=1/10[1000-(Ц/
·ц+П/
·п.+К/
·к+В)]. В зав-ти от объема вовлеченного воздуха по таблице определяют ориентир-ый расход ВВ добавки в % от массы ц-а (микропенообразователи CYD или ПО-6) для разных песков (дробленый керамзитовый, кварцевый, шлаковый).
Т.к. на свойства поризованного легкого бетона весьма влияют различные технологические факторы, то на производстве для получения надежных результатов при подборе состава бетона применяют расчетную плотность на 2-5% ниже с прочностью на 10-20% выше, чем требуется по проекту.
Рассчитав составы бе для трех опытных земесов, проводят их изготовление и испытание образцов. По результатам испытания строят графики зав-ти прочности и плотности легкого поризованного бе при заданных расходах ц-а от расхода ВВ добавки и устанавливают оптимальный состав бе. Этот состав проверяют в произв-х усл, вводя поправки на расход керамзита.
Легкий беспесчанный бетон с поризованным цементным камнем целесообразно прим-ть при исп-ии пористого зап-ля с плотностью выше 500 кг/м3. При этом возм получать на керамзите марок 500-800 плотность поризованного бе 700-1000 и прочн после пропаривания 3-4,5МПа с плотностью поризованного ц-го камня в 500кг/м3.
Состав беспесчанного легкого бетона, поризованного пено- и газообразующими добавками подбирают так:
устанавливают расх. пористого зап-ля, л: Vщ =1000/(1+Пщ(
·-1)), где Пщ –межзерновая пустотность заполнителя.
определяют объем ячеистого бетона (л) из условия заполнения межзерновых пустот заполнителя с некоторым избытком: Vяч.б.=VщПщ
·.
рассчитывают и уточняют в опытных замесах состав ячеистого бетона, обеспечивающий заданные подвижность бетонной смеси и прочность затвердевшего легкого бетона. Плотность ячеистого бетона в сухом состоянии устанавливают из условия получения заданной плотности легкого бетона:
·`яч.б.=(1000·
·`б.- Vщ·
·`щ) / Vяч.б., где
·`щ – насыпная плотность пористого заполнителя, кг/л.
Для опытных замесов рассчитывают 3 состава ЛБ с расходом пористого зап-ля, определяемым по формуле и отличающимся на +/-10%. По данным испытания опытных образцов (пропаренных) выявляют зав-ть между прочностью ЛБ и плотностью ячеистого бетона. Принимают оптимальный состав бе, обеспеч-щий получение ЛБ заданной прочности и плотности при меньшем расходе ц-а.
БИЛЕТ № 4
10. Бетонные смеси, их структура
Бе см предст собой сложную, многокомпонентную полидисперсную си, получаемую при затворении водой смечи ц-а с зап-лями (со спец добавками и вовлеченным воздухом). По своим свойствам бет. смеси занимают промежуточное положение между вязкими жидкостями и твердыми телами. Отличие от вязких жидкостей – наличие структурной вязкости, а от тв. тел – способностью к значительным необратимым пластическим деформациям течения. Благодаря наличию внутренних сил взаимодействия между частицами тв. фазы и водой (или молекулярного сцепления, вязкого трения, адсорбционных и капиллярных сил) бет. смесь приобретает связность и определенные св-ва, характерные для структурированных вязких жидкостей. В зависимости от соотношения между цементным тестом и заполнителем можно выделить 3 основные структуры:
Рис – Типы структур бе смеси:
1-смесь с плавающим заполнителем; 2-смесь с плотной упаковкой; 3-крупнопористая смесь с недостатком цементного теста.
В 1-й структуре – зерна заполнителя раздвинуты на значительные расстояния и практически не взаимодействуют друг с другом, они оказывают влияние лишь на прилегающую зону цементного теста, а суммарные действия их пропорционально содержанию зерен заполнителя и их удельной поверхности. Во 2-й структуре цементного теста меньше и оно лишь заполняет пустоты между зернами заполнителя с незначительной раздвижкой самих зерен слоем обмазки, толщина которого в местах контактов = 1-3 средним диаметрам частиц цемента. В этих условиях зоны воздействия отдельных зёрен заполнителя начинают перекрывать друг друга, возникает трение между зернами заполнителя. Для придания смеси той же подвижности, что и в структуре 1 типа требуется более интенсивное воздействие или увеличение подвижности цем. теста за счет изменения В/Ц в большей мере, чем это было свойственно 1-й стр-ре. В 3-й стр-ре цем. теста мало, оно лишь обмазывает зерна заполнителя слоем небольшой толщины, а поры м/у зернами заполняет лишь частично.
Каждая структура имеет свои закономерности, определяющие её св-ва и влияние на них разных факторов: для стр-ры 1 решающее значение имеют св-ва цемента, реологические св-ва определяются в зависимости, характерной для вязких жидкостей; для 2 стр-ры возрастает роль зап-ля и трения между его зернами; для 3 структуры особо сильно влияет заполнитель и реологические св-ва должны описываться с учетом сил внутреннего (сухого) трения.
Резких границ между структурами 1, 2 и 3 типа нет, границы условны. Самые распространённые бетонные смеси относятся ко 2 стр-ре. Они отличаются повышенной прочностью, позволяют получать нерасслаевыемые бет. смеси нужной подвижности при минимальном расходе цемента. Стр-ра 1 характерна для цементно-песчаной смеси с повышенным расходом вяжущего для изготовления армоцементных конструкций. Стр-ра 3 типа характерна для беспесчаных бет. смесей (для крупнопористого бе) и некоторых видов тощих растворов.
Структура бет. смеси, образовавшаяся в процессе её приготовления в последующем при укладке или при транспортировке её по плохим дорогам может претерпевать изменения, вызывающиеся под действием сил тяжести. Это перераспределение тв. частиц по бет. смеси назыв. расслоением (седиментацией). Различают: 1) макрорасслоение – осождение зёрен, в результате чего уплотняются смеси в нижних частях, а вода отжимается вверх; 2) микрорасслоение – развивается в пустотах между зёрен, здесь участвуют средние зёрна. Большую склонность к расслоению проявляют смеси 1 типа, меньшую – 3-его типа. Склонность к расслоению увеличивается с повышением расхода воды и В/Ц; её можно уменьшить применяя хим. добавки (гидрофобные в-ва, стабилизаторы, воздухоудерживающие) или минеральные добавки с развитой удельной поверхностью (золы, зола-унос, молотые шлаки, микрокремнезём).
35. Проектирование состава легкого бетона на пористых заполнителях.
Состав легкого бетона, как и обычного бетона, определяется расчетно-экспериментальным путем. Вначале находят предварительный состав, который затем уточняют на пробных замесах. При определении предварительного состава учитывают особенности влияния на свойства бетона и бетонной смеси данного заполнителя.
В отличие от обычного бетона при проектировании состава легкого бетона необходимо наряду с прочностью бетона и удобоукладываемостыю бетонной смеси обеспечить заданную плотность бетона, которая зависит от свойств и содержания пористого заполнителя.
Предварительный состав легких бетонов на плотном песке устанавливают в следующем порядке:
Определяют расход цемента в зависимости от заданной прочности бетона, марки цемента и прочности крупного заполнителя по таблицам. Т.к. прочность легкого бетона зависит не только от активности цемента и В/Ц, но и от свойств и содержания заполнителя, и подвижности бетонной смеси, то при определении расхода цемента используют данные из специальных таблиц, по одной из кот назанчают расход ц-а в зависимости от заданной прочности, а по другой уточняют его в зависимости от свойств используемых материалов и подвижности бетонной смеси.
Устанавливают начальный расход воды (В0) в зависимости от заданной жесткости или подвижности бетонной смеси, наибольшей крупности и вида крупного заполнителя по таблице. При повышении точности опр-ия расхода воды вводят поправку на водопотребность мелкого зап-ля. Состав стандартного раствора, в отличие от состава, используемого при определении водопотребности плотных песков, назначают не по массе, а по абсолютному объему принимают равным 1:2,28, что ориентировочно соответствует для кварцевого песка соотношению по массе 1:2. Водопотребность пористого песка (%) определяют по формуле: Вп = 100.(В/Ц - НГ) / 2,28, где НГ – НГ ц-а. Пористые пески имеют водопотребность в 2-3 раза большую, чем плотные пески. При среднем расходе песка 250 л/м3 по абсолютному объему изменению водопотребности песка на 1 % будет соответствовать изменение расхода воды 0,02 л/л абсолютного объема песка.
Среднюю водопотребность плотного песка принимают равной 7%. При применении песков с другой водопотребностью в расход воды следует вводить поправку: В1 = 0,02 . (Вп - 7) . П/
·з.п, где
·з.п. – средняя плотность зерен песка.
На водопотребность легкобетонной смеси влияют так же расход цемента. Ориентировочно можно считать, что при расходе ц-а выше 450 кг/м3 водопотребность возрастает приблизительно на 0,15 л/м3 на каждый 1 кг/м3 расхода цемента сверх критического значения. Отсюда поправка к расходу воды при высоких расходах ц-а: В2=0,15.(Ц-450).
Определяют объемную концентрацию крупного заполнителя в зависимости от расхода цемента и воды, заданной плотности зерен крупного заполнителя и водопотребности песка по таблице. Для конструктивного керамзитобетона водопотр-ть бе см достигается при объемной концентрации керамзита 0,35-0,4. При другом значении объемной концентрации крупного заполнителя в расход воды вводят поправку: В3=2000.(
·-0,37)2, где
·=К/
·з.к. – объемная концентрация крупного заполнителя; К - вес зап-ля;
·з.к. – насыпная плотность крупного заполнителя в цементном тесте, кг/л.
Определяют общий расход воды с учетом поправок на расходы крупного пористого заполнителя и цемента и на водопотребность песка: В = В1 + В2 + В3 + В0,
Определяют расход крупного заполнителя: К = 1000 .
· .
·з.к., где
·з.к. –плотность зерен крупного заполнителя в цементном тесте, кг/л, кот можно ориентировочно опр-ть, умножая плотность зерен крупного зап-ля на коэф-т: 1,05 – для пористого гравия; 1,1 – для пористого щебня.
Устанавливают расход плотного песка в зависимости от плотности бетона (
·б) и расходов цемента и крупного зап-ля: П =
·б - 1,15 . Ц – К, где 1,15 – коэф, учитывающий хим связанную воду.
Для опытных замесов помимо предварительного состава рассчитыв-т еще 2 состава, в кот расход ц-а принимают на 10-20% выше или ниже, чем полученный в исходном составе. Если на принятых м-лах нельзя получить заданную плотность при допустимых значениях
· (объемной концентрации крупного зап-ля), то Ц следует так, чтобы
· оказалось в допустимых пределах, или принять другие зап-ли.
По результатам опытной проверки строят график Rб=f(Rц), по которому принимают действительное значение расхода цемента и затем уточняют расходы других материалов.


БИЛЕТ № 5
9 Модификаторы бетона; классификация, виды добавок.
Модификаторы бетона – добавки неорган-е или органические, в-ва природного или искусственного происхождения, за счет введения кот. в состав бетона в контролируемых кол-вах направленно регулируются св-ва бет. смесей и бетонов, либо последним придаются спец. св-ва, не характерные для бетона по его природе, либо достигается экономия цемента.
Для получ. бетонов с заданными строит.-техническими св-ми, необходимо установление закономерности в регулировании параметров цементных смесей на стадии взаимодействия с водой. Одним из перспективных методов явл. использование орган-х и неорган-их соединений в качестве спец. добавок. Вводимые в небольших кол-х они существенно влияют на хим-е процессы твердения бетона, обеспечивают улучшение его мех. и физико-хим-х св-в, в т.ч.
·, водонепроницаемость, мрз, коррозионная стойкость. Эти добавки именуются модификаторами.
Применительно к цементным системам под модификаторами подразумеваются в-ва, улучшающие технологические св-ва бет. или растворных смесей и строит.-технические св-ва бет. смеси.
Основными целями введения модификаторов явл.: 1)снижение вязкости цементно-водных суспензий для улучшения технологических св-в бет. смеси; 2)изменение структуры сформированного цем. камня и бетона с целью увеличения их прочности и стойкости к многократным физическим воздействиям; 3)регулирование скорости гидратации цемента и твердения бетона.
Особенности гидратации и структурообразования цементного камня в присутствии модификаторов.
Введение модификаторов в цементную систему затрудняет образование фазовых контактов между кристаллами, что связанно с появлением на поверхности тел в результате адсорбции двухмерных структур, состоящих из ориентированных полимерными группами к гидрофильным поверхностям дифильных молекул ПАВ. В результате:
1) замедляется диффузия ионов, что затрудняет образование фазовых контактов; 2) изменяется степень гидратации клинкерных материалов; 3) стабилизируются зародыши гидратной фазы; 4) возможно образуются комплексные соединения при первоначальном воздействии, в результате чего временно задерживается гидратация минералов; 5) образуется за счет первоначального замедления гидратации больше длинноволокнистых гидросиликатов кальция, что приводит к повышению прочности за счет оптимизации структуры кристаллов; 6) оптимизируется структура пористости за счет дополнительного воздухововлечения или дисперсной газопоризации.
Добавки подразделяются на 2 вида: 1) Химические, вводимые в бетон в небольшом кол-ве (0,1-2%) и изменяющие в нужном напр-ии св-ва бе смеси и бе; 2) минеральные тонкомолотые добавки (5-25%) исп-т для экономии ц-а, получ-ия плотного бет, повышения стойкости бетона.
Химические добавки. Классификация хим. добавок на основе неорганических и орган. веществ и их св-ва приведены в ГОСТ 24211-2003 «Добавки для бе и строи р-ров. Общие и технические требования». Хим. добавки классифицируют по основному эффекту действия: 1) регулирующие св-ва бе см: пластифицирующие, т.е. увеличивающие подвижность; стабилизирующие, т.е. предупреждающие расслоение; водоудерживающие, уменьшающие водоотделение; 2) регулирующие схватывание бе см и твердение бе: ускоряющие или замедляющие схватывание; ускоряющие твердение; обеспечивающие твердение при отриц-х t (противоморозные); 3) регулирующие плотность и пористость бе см и бе: воздухововлекающие, газообразующие, пенообразующие, уплотняющие; 4) добавки-регуляторы деформации бе, расширяющие добавки; 5) повышающие защитные св-ва бе к стали, ингибиторы коррозии стали; 6) добавки-стабилизаторы, повышающие стойкость бе см против расслоения, снижающие растворо- и водоотделение; 7) придающие бе спец св-ва: гидрофобизирующие, т.е. уменьшающие смачивание бетона; антикоррозионные, противорадиационные, красящие, повышающие бактерицидные св-ва, электроизоляционные, электропроводящие и др.; 7) Добавки полифункционального действия (комплексные добавки), делятся на 5 групп: а) Смесь ПАВ и ЛСТ+СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая), ПАЩ (пластиф-р адипиновый щелочной)+СПД (синетич поверхностно активная добавка) – они пластифицируют, мрз, водонепроницаемость и коррозионную стойкость; б) Смесь ПАВ и электролитов: ГКЖ10 (кремнийоргинич соед-ия)+НК, ЛСТ+ГКЖ-94+СН (сульфат натрия) – высокая скорость твердения бе и высокая мрз, корроз стойкость; в) Смесь электролитов ННХК (нитрит-нитрат-хлорид Са), ХК (хлорид Са)+ НН (ингибитор) – сочетание ускорителей тв-ия и ингибиторов (против коррозии арм), осн-ое прим-ие – для зимнего бетонирования; г) Комплексные добавки на основе суперпластификаторов (СП): СП+ускоритель тв-ия (С-3+СН, 10-03+СН, С-3+ННХК, 10-03+ННХК) – сокращает на 20-40% время ТВО; СП+воздуховолек.доб. (С-3+СНВ, 10-03+ЛСТ+СНВ) – для мрз; д) Многокомпонентные комплексы, предназначенные для спец. целей: ПАК+ЛСТ+СН – для получения безусадочных, расширяющихся бе; битумная эмульсия (битум БН 50%+ЛСТ 5%+вода 45% - облад-т гидрофобно-пластифицирующим эффектом, прим-ся для непроницаемости бетона (дозировка 5-7% от Ц).
Минеральные добавки – получают из природного (кремнезем, пемза, опока, туф) или техногенного сырья (золы, микрокремнезем, молотые шлаки). Степень измельчения <0,16 мм. Назначение: располагаясь вместе с цементом в пустотах зап-ля, уплотняют структуру бетона. В зав-ти от дисперсности минер. добавки делятся на: 1. мин. доб-разбавители цемента. Тонкость помола близка к тонкости помола цемента 0,2-0,5 м2/г (н-р, зола); 2. уплотнители – в 100 раз мельче частиц цемента (20-30 м2 в 1 г порошка). Минер. добавки бывают: 1. активные (взаимодействие с Ca(OH)2 при обычной t°); 2. инертные (не реагируют с Ca(OH)2 при обычной t°).
Природные активные мин добавки – получ-т тонким измел-ием различных г.п. вулк-го происхождения (туф, вулканические пеплы, трассы) или осадочного происх. (опока, трепел, диатомит). Состоят в основном из аморфных кремнезема и глинозема.
Золы ТЭС – образ-ся при сжигании пылевидных (молотых) углей. Стекловидные частицы золы осаждаются в электрофильтрах и удаляются из них сухим (зола-уноса или зола сухого удаления) или мокрым способом (зола гидроудаления). Лучшей явл. зола-уноса. Хим состав золы-уноса: Fe2O3 1-23%, SiO2 35-60%, Al2O3 15-35%, CaO 1-30%. Размеры частиц золы: 1-100 микрон. Уд.пов-ть 0,15-0,3 м2/г. Средняя
·=1,7-2,4 г/см3, насыпная
·=600-1300 кг/м3.
Шлаки доменные. В тонкоизмельченном состоянии (2500-3500 см2/г) явл. хорошей мин добавкой. Степень гидравл-ой активности шлака характеризует модуль основности М0= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) или модуль активности Ма= Al2O3/SiO2. Если М0
·1 – шлаки основные, если М0<1 – кислые. С М0 и Ма гидравл активность доменных шлаков , как и с тонкости помола. Добавление шлаков к ц существенно влияет на структурообразование ц-го камня, делая её более компактной.
Микрокремнезём (МК) – это отход пр-ва кремнийсодержащих сплавов: ферросилиций, кристаллический кремний и др. В процессе плавления шихты и восстановления кварца при t>1800°С образ-ся газообразный кремний, кот. при охлаждении и контакте с воздухом окисляется до SiO2 и конденсируется в виде сверхмелких частиц кремнезема. Содержание SiO2 в МК 85-98%. Размер частиц 0,1-0,5 микрон. Уд.пов-ть 18-25 м2/г. В сухом виде из-за сверх высокой дисперсности насыпная
·=0,15-0,2 т/м3 (не уплотняется со временем). Перевозят в виде пульпы (увлажненный) и прим-т в таком же виде. Сейчас применяют брикетирование. Расход МК в бе не менее 5% от Ц (5-15%).
Органоминеральные добавки (ОМД). Микрокремнезем отличается высокой водопотредностью: в равноподвижных смесях на каждый кг введенного МК расход воды на 1 л, поэтому его прим-т совместно с суперпластификатором (СП). МБ-01 (6-12%С-3+МК+регулятор тв-ия фосфорорганический комплексон) – комплексный модификатор структуры и св-в бе, повышающий сохраняемость консистенции бе см, полус-ся бе низкой проницаемости и высокой долговечности и прочности. Выпускается в виде гранул (около 100 микрон), насыпная
·=750-800 кг/м3. МБ-С (С-3+МК+зола-унос) – замена части МК более доступной золой-уноса не дает заметного снижения эффективности добавки. ОМД выпуск-ся в порошкообразном виде, что облегчает их введение в бе см при ее приготовлении.
34. Легкие бетоны на пористых заполнителях, характеристика, свойства.
ЛБ на пористых заполнителях:
По виду заполнителя:
- искусст-е (керамзит, вермикулит, аглопорит, шлаковая пемза (термозит), вспученные гранулы полистирола);
- природные (туф, пемза, ракушечник) – не применяются.
2. По плотности:
- особо легкие теплоизоляц-е (
·<500кг/м3, Rсж=1,5 МПа и <);
- легкие (500<
·<1800кг/м3, Rсж=2,530 МПа):
*конструктивно-теплоизоляц-е(500<
·<1400кг/м3, Rсж=210МПа);
*конструктивные (1400<
·<1800кг/м3, Rсж=1030 МПа).
3. По структуре:
- плотные (обычные) – раствор на тяж. или легком П полностью заполняет межзерновые пустоты крупного заполн-ля;
- поризованные – растворную часть вспучивают с помощью пенно- или газообразующих добавок;
- крупнопористые – без П, межзерновые пустоты не заполнены.
Прочночть ЛБ как и для обычных б. зависит от В/Ц, т.е. от прочности цем.камня, скрепляющего зерна зап-ля в единый монолит, и от прочности пористых зап-лей (бе на зап-лях с разной прочностью имеют разную прочность): каждый вид крупного зап-ля позволяет получать бе только до опр-ой прочности, по достижении кот дальнейшее увелич-ие прочности р-ра не приводит к заметному прочности бе).
Прочность ЛБ зависит еще и от концентрации легкого зап-ля (объема легкого запол-ля в 1 м3 бе).
Рис. Влияние прочн керамзитового гравия и р-ра на прочн керамзитобетона: 1-прочн керамзита =7МПа; 2-то же =5МПа; 3-то же =4МПа; 4-то же =3МПа; 5-то же =2МПа.
При большой разнице м/ду прочностью растворной части б. и прочностью легкого зап-ля, увелич-е концентрации зап-ля приводит к прочности ЛБ.
При определении состава ЛБ на пористых зап-лях приходится учит-ть все 3 особен-ти влияния зап-ля на прочность бе, поэтому расчет проводят не на основе единой формулы или графика, а на основе данных ряда таблиц и поправочных коэф-в, составл-х с учетом этих особен-тей.
Пористый зап-ль изменяет деформативные св-ва бе. Уменьшается модуль упругости бе и тем больше, чем деформативнее зап-ль и выше его содержание.
Важным св-вом ЛБ явл-ся теплопроводность. Увеличение содерж-я легкого зап-ля, уменьшение его плотности улучшают тепло-физич.св-ва ЛБ (но это приводит к уменьш-ю прочности ЛБ). На практике ищут такое оптимал-е соотношение в св-вах исх-х м-лов и бе, и так подбирают состав бе, чтобы его необх-е св-ва достигались наилучшим образом при минимальном расходе ц-а.
Пористые зап-ли в силу значит-го водопоглощ-я, отсасывают из ц-го р-ра часть воды в первые 10-15 мин после приготовл-я бет.см. Кол-во поглощенной воды возрастает в литых смесях и уменьш-ся в жестких бет.см. Обычно величина поглощения воды пористого зап-ля в бе смеси на 30-50% ниже водопоглащения в воде (сказыв-ся влияние водоудерживающей способности ц-го теста). Поэтому для сохр-я подвиж-ти бет.см.приходится увелич-ть расход воды. Это увелич-е будет тем больше, чем выше водопотреб-ть заполн-ля и его расход. Водопогл-е пористого запол-ля существ-но влияет на водоудержив-ую способ-ть бет.см., уменьшая расслаиваемость литых и подвижных смесей и позволяя применять смеси с высоким В/Ц. Это улучшаяет теплоизоляц-е св-ва бе.
На первом этапе структурообразования ц-го теста пористые зап-ли, отсасывая влагу, способствуют получению более плотного и прочного контактного слоя ц-го камня. На втором этапе при уменьш-и кол-ва воды в цем.камне, вследствие гидратации Ц, пористые запол-ли возвращ-т ранее поглощ-ю воду, создавая благоприятные усл-я для протекания гидратации Ц и уменьшая усадочные явления в цем.камне.
Пористый запол-ль сост. из зерен неправ.формы (кроме керамзита) с сильно развитой поверх-тью и обладает в силу этого увеличенным объемом межзерновых пустот. Для заполнения этих пустот и создания достаточной смазки м/ду зернам зап-ля с целью создания нерасслаиваемых и удобообрабатываемых смесей требуется в 1,5-2 раза больше цем.теста, чем при прим-ии плотных тяжелых зап-лей.

БИЛЕТ № 6
8 Удельная поверхность, водопотребность, прочность заполнителей.
Уд. пов-ть зерен зап-ля – влияет на св-ва Б и Б смеси. Это величина суммарной пов-ти зерен зап-ля, отнесенная к единице его V или массы. Пов-ть зерен обратно прапорц-на диаметру зерен: с уменьш-м размера зерен их пов-ть увелич-ся. Очень значит-но увелич-ся уд. пов-ть при d зерна меньше 1 мм. Ориентир-но уд. пов-ть можно опред-ть по частным остаткам на ситах при рассеве П и Щ. Сущ-т приборы, позволяющие опред-ть уд. пов-ть непосредственно опытным путем. Уд. пов-ть природных среднезернистых П = 50-100 смІ/г. Чем меньше модуль крупности, тем уд. пов-ть больше. Чем больше уд. пов-ть, тем больше расход Ц и воды (чтобы получить Б заданной прочности)
Водопотребность песка – технологич-ая хар-ка зап-ля. Она показывает сколько треб-ся добавить воды при введении П в Ц тесто, чтобы сохранить показатель подвижности. Сначала устанавл-т В/Ц ц-го теста ((В/Ц)ц), при кот. Оно (тесто) показывает на встряхив-м столике расплыв конуса 170 мм, что приблиз-но соотв-т его НГ. Затем опред-т В/Ц растворной смеси ((В/Ц)р) при составе Ц:П=1:2 на исследуемом П, при кот. она имеет тот же расплыв конуса. Водопотр-ть находят по формуле: 13EMBED Equation.DSMT41415 Водопотр-ть стандартного вольского П - 4%, строит. песка 4..14%, крупн. зап-ля 1..10%, крупнозернист. песок – 4-6%, П ср. крупности 6-8%, мелкозернистые П – 8-10%, очень мелкие –больше 10%. Показ-ль водопотр-ти зап-ля позволяет более точно определить расход воды в Б смесях разной консистенции.
Прочность зап-ля – опред-ся прочностью г.п., из кот. он получен, и крупностью зерен. Чем меньше зерна, тем показ-ль прочн выше. При дроблении (или выветривании) породы разрушение происходит по более слабым местам структуры. Естеств-е (природные) пески облад-т пределом прочн-ти при сжатии и растяж-ии более высокой, чем прочность р-ра или Ц камня. Прочн крупн. зап-й из прочных г.п.(гранита, диабаза) должна превосходить по прочности р-р (Ц камень + р-р) в 1,5-2 раза. Прочн пористых зап-лей м. б. равна или ниже прочности р-ра. График - Зав-ть прочности бе (Rб) от прочности его растворной части (Rр) при применении зап-лей: 1 высокопрочные гранитные, 2 средней прочности, 3 слабых (керамзитовый гравий). Выводы по графику: для линии 1 прочн-ть Б на гранитном Щ несколько выше пр-ти р-ра; для линии 3 - при прим-ии менее прочн-го крупн. зап-ля прочн Б при прочн р-ра возрастает лишь до опр-х значений и дальнейшее повышении прочн р-ра не приводит к увелич-ию прочн Б. Предельно допустимая прочн Б тем ниже, чем ниже прочн крупного зап-ля.
33 Мелкозернистый бетон. Проектирование состава.
МЗБ изготавливается без применения крупного заполнителя. Заполнителем явл. только песок, поэтому эти бе наз-ют еще и песчаными. Ранее применение МЗБ сдерживалось некоторыми особенностями структуры и св-в. Применение только песка вызывло значит увеличение удел.поверх-ти и его пустотности, а сл-но, и расхода ц-а и воды (на 15-25%). А это приводило к усадки бе. Существовавшие жесткие треб-ия по ограничению расхода Ц в бе сдерживали применение МЗБ в строит-ве.
В совр. услов-х изменились технич. и эконом-е предпосылки пригот-ия таких бе с использ-ием композиц-х вяж.в-в, суперпластиф-в и др.модификат-в структуры и св-в бе. Это позволяет уменьшить расход Ц и Н2О в мелкозернистых бе и резко усадку м-ла. Поэтому МЗБ сегодня обладает рядом достоинств: 1.Однородная тонкодисперсная структура бе; 2.Повышенная эфф-ть модификации мат-ла; 3.Высокая тиксотропия; 4.Высокая технологичность (возможность формирования изделий и констр-ций мотодом литья, экструзией, прессованием, штампованием, набрызгом); 5.Легкая транспортируемость бе.см., в том числе по трубопроводам; 6.Возможность применения сухими смесями; 7.Возм-ть получить новые архитектурно-конструкционные решения: тонкостенные и слоистые констр-ции, изд-я переменной плотности, гибридные констр-ции; 8.Возм-ть применения местных м-ло (=>более низкая себестоимость).
Наиб. технико-эконом. эффект достиг-ся при изг-ии тонкостенных ЖБК: армоцемент (армиров-ие мкз бе стальной сеткой); фибробетон (армир-ие фиброй - короткие дисперсные волокна).
В завис-ти от выбора вяж. и добавок получают разные спец.бетоны: изоляционные, декоративные, электропроводящие, электроизоляц-е.
Особенности МЗБ: 1. большая однородность; 2. мелкозернистость; 3. Высокое содержание ц-го камня; 4. Отсутствие жесткого каменного скелета; 5. Повышен.удельн.поверх-ть тв.фазы; 6. Повыш.пористость.
Прочность МЗБ зависит от состава бе (отношения Ц/П) и от В/Ц:
Рис.- Зависимость прочности бетона от состава бетона и В/Ц: 1- В/Ц=0,3; 2- В/Ц=0,4; 3- В/Ц=0,5.
Для каждого состава б. имеется оптимальное значение В/Ц, при кот.получ-ся наивысш.плотность и прочн.
При приготовлении МЗ бет.см. и уплотнении ее обычным способом (вибрирование), в нее вовлекается воздух, распределенный по всему объему в виде мельчайших пузырьков (воздухововлеч-ие до 3-6%). Чем выше жесткость МЗ бет.см., тем выше воздухововл-ие. Вовлеченный воздух пористость бе и прочность!!!
Песок обладает более высокой пустотностью, чем смесь П+Щ. При невысоком содерж-ии Ц в смесях более тощих, чем Ц/П=1/3, ц-го теста может не хватить для обмазки зерен П и заполнения всех пустот. Возникает дополнительный объем пор, вызванный нехваткой ц-го теста, что влечет общей пористости бе и снижение прочности МЗБ. Поэтому сложно получить достаточно прочный МЗБ при расходе Ц=200-300 кг/м3, характерном для обычных бетонов.
Обобщенную завис-ть прочности МЗБ от разл.факторов можно предст-ть в виде след.выражения: RМЗБ=A·RЦ·[Ц/(В+ВВ) – 0,8], где Ц – расход Ц, кг/м3; В – расход воды, кг/м3; ВВ – объем вовлеч воздуха в литрах; А – эмпирический коэф. (А=0,8 – для м-лов высокого качества; А=0,75 – средн.; А=0,65 – низк.). Т.к. объем ВВ трудно определить расчетным путем, В/Ц можно вначале опр-ть из формулы: RМЗБ=А·RЦ·[Ц/В – 0,8].
Затем на основе контрольных испытаний устан-м действит.плотность свежепригот-ой бет.см. и коэф.уплотнения, равный соотнош-ию действит-ой и расчетной плотности, опр-щий объем ВВ.
На мелких песках прочность МЗБ ниже, чем на крупных => желат-но исп-ть крупные пески или обогащать мелкие пески крупными высевками от дробления камня; или обяз-но прим-ть комплекс хим-х и минер-х добавок. Для МЗБ на среднем песке наиб.экономичным явл-ся соотнош-е Ц/П=1:21:3; на мелком песке Ц/П=1:11:1,5.
МЗБ облад-т: повыш. прочн при изгибе, водонепрониц-тью, мрз.
Для ВВ в МЗБ и прочности и плотности вместо виброуплотнения примен-т: прессование, вибропрессование, тромбование, вибрирование с пригрузом, прокатку и вибровакуумирование.
Проектирование состава МЗБ.
Опр-т В/Ц, необх-ое для получ-ия заданной прочности бе: В/Ц=[А·RЦ] / [RБ+0,8·А·RЦ]. Эта формула дейст-на при коэф.уплотнения бет.см.>0,97. Если такое уплотнение не м.б. обеспечено, то необх. учитывать возможное уменьш-ие прочности б.
·на 5% на каждый % недоуплотн-ия.
По графику определяют соотношение Ц/П для рассчитанного В/Ц (Граф.1), а на Граф.2 по определ-му на Граф.1 Ц/П уточняют Ц’/П’ для модуля крупности исп-мого песка (или если неизвестна водопотреб-ть песка).

Граф.1 – график для выбора соотношения м/у Ц и П средней крупности (Мкр=2,5; водопотр-ть 7%), кот. обеспечивает заданную удобоуклад-ть цем.песч.смеси при опр-ой В/Ц.
Граф.2 – график для коррект-ки Ц’/П’, обеспеч-щего задан.подвиж-ть цем.песч.смеси в завис-ти от крупности песка: 1.Мкр=2,5; 2.Мкр=1,5; 3.Мкр=0,75.
Рассч-т расход Ц из уравнения: 1000л=Ц/
·ц+В+П/
·п; Ц=1000/(1/
·ц+В/Ц+n/
·п), где
·ц,
·п – истинные плотности Ц и П; n – соотнош-е П к Ц, определямое по граф.2. Это справедливо при ВВ<1,5%. При уплотнении МЗБ смеси вибропрессованием, в него обычно вовлек-ся от 2 до 8% воздуха, в этом случае расход Ц будет уточнен: Ц=(1000-ВВ)/(1/
·ц+В/Ц+n/
·п). Для подвижной бе смеси на среднем (Мкр=2,5) и крупном (Мкр=3,5) песке ВВ=20л (2% воздухововл-я); ВВ=30л – на мелком песке (Мкр=2); ВВ=50л – на жесткой смеси на среднем и крупном песке; ВВ=70л – на жесткой смеси на мелком песке.
Опр-т расход воды: В=Ц·В/Ц 5. Опр-т расход песка: П=n·Ц 6. На пробных замесах проверяют подвижность или удобоуклад-ть, при необх-ти вносят поправки в состав. Опр-т плотность свежеуложенной бет.см. и на контр.образцах проверяют прочность МЗБ. По плотности цем.песч.смеси устанавл-т окончат-й расход мат-в на 1 м3 б. Эта операция имеет важное знач-е, т.к. может оказаться, что цем.теста не хватит для заполнения пустот м/ду зернами П, и уложенный бе будет иметь опр-ое дополнит-ое количество пор, кот необх-мо учитывать при подсчете м-лов на 1 м3 бе. Или наоборот, окажется, что в расчете учтено большее кол-во ВВ, чем его будет в действительности.
БИЛЕТ № 7
7 Заполнители для бетонов. Виды, зерновой состав, пустотность, пористость.
Зап-ли занимают 80% V и оказ-т влияние на св-ва бе, его долговечность и стоимость. Зап-ли резко сокращают расход Ц (наиб дорогой компонент), улучш-т технические св-ва Б. Жесткий скелет из высокопрочного зап-ля несколько увелич-т прочность и модуль деформации Б, уменьш-т деформации конструкций под нагрузкой, а также ползучесть Б необратимые деформации, возник-ие при длительном действии нагрузки. Зап-ль уменьшает усадку Б, способствуя получению более долговечного мат-ла. Усадка Ц камня при его твердении достигает 1-2 мм на 1м изделия. Из-за неравномерности усадочных деформаций возн-т внутр. напряжения и даже микротрещины, зап-ль воспринимает усадочные напр-я и в несколько раз уменьш-т усадку бетона по сравн. с усадкой ц-го камня. Пористые зап-ли уменьш-т плотность легкого Б, улучш-т его теплотехнич-ие св-ва. В специальных Б (жаростойких, радиоэкранирующих и др) роль зап-ля очень велика, т. к. его св-ва во многом определяют специальные св-ва этих Б. В силикатных Б зерна зап-ля с поверхности вступают во взаимодействие с вяж-м в-вом и от их минералогического состава и удельной поверхности во многом зависят св-ва получаемого Б. Стоимость зап-ля составляет 30-50% от стоимости конструкции, поэтому желательно применять более дешевые местные зап-ли, что сокращает V транспортных перевозок, что обеспеч-т сокращение сроков строит-ва и снижение его стоимости. Правильный выбор зап-ля и их разумное использование – важная задача технологии Б.!
Природный песок – образовавшаяся в рез-те выветривания г.п. рыхлая смесь зерен различных минералов, входящих в состав изверженных (реже осадочн-х)г.п. При отсутствии природного П применяют П, получ-й путем дробл-я твердых г.п. Гравий – рыхлый материал, образ-ся в рез-те естеств-го разрушения г.п. Сост-т из окатанных зерен раз-м 370 мм. Щебень – материал, получ-й в рез-те дробл-я камней из г.п. Имеет остроугольную форму. Легкие пористые зап-ли: 1 Щ из пористых г.п. (пемзы, туфы); 2 отходы пром-ти (топливные шлаки, гранулир-е доменные шлаки, золы); 3 искусств-ые пористые зап-ли (керамзит, аглопорит, перлит); 4 полимерные порист-е зап-ли (стирпор).
Зерновой состав. В бе прим-т крупный (>5мм) зап-ль, кот подразделяется на гравий и щебень, и мелкий зап-ль, которым явл-ся естественный или искус песок. Зап-ль предст собой сов-ть отдельных зерен, т.е. явл-ся зернистым м-лом, для кот имеется ряд общих закономерностей. Зерновой состав показ-т содержание в зап-ле зерен разной крупности. Он опред-ся просеиванием пробы через набор стандартных сит с величиной отверстий от 0,16 мм до 70 мм. Различ-т: рядовой зап-ль (содержит зерна различных размеров) и фракционированный (зерна разделены на отдельные фракции, включающие зерна близких размеров, н-р, 5-10, 10-20). Размеры наименьш. и наибольш. зерен характ-т наим-ую и наиб-ую крупность (Dнаиб; Dнаим), причем зерен меньше или крупнее этих размеров по ГОСТ должно быть не больше 5% от всей массы. Зерн. состав наз-т непрерывным, если в нем встреч-ся зерна всех размеров от наим до наиб; и прерывистым, если отсутств-т зерна к-либо промежуточного размера. Наиболее эффект-м явл-ся непрерывный состав, смеси с прерывистым составом требуют увеличение расхода Ц и склонны к расслоению. На практике зерн. состав подбирают, используя реальные П и Щ и устанавливая такое соотношение между ними, чтобы кривая зерн-го состава приближалась к идеальной кривой. Некоторое ухудшение зерн. сост. компенсир-ся небольшим увелич-м расхода Ц или более эффект-м способом уплотнения Б смеси. При этом достиг-ся заметное упрощение технологии и стоим бе. Правильный выбор зерн. сост. или соотнош-я между П и Щ м.б. сделан только с учетом состава Б (соотнош-я Ц и В). В Б с расходом Ц от 200..300 кг/мі при подвижной Б смеси наилучш. рез-ты обеспеч-т зерн. состав, близкий к идеальным кривым просеивания. В Б с высок. Прочн (с повыш расходом Ц) и в жестких Б смесях долю П и мелких фракций зап-ля целесообр-но несколько уменьшить.
Пустотность – связана с зерновым составом зап-ля и формой его зерен. Опр-ся возможностью его плотной укладки. Чем б. пустот, тем б. расход ц-а для их заполнения. Пуст-ть колеблется 35-48% (в ср. 50%) и не зав-т от крупности его зерен, если их размер одинак-й. Снизить пуст-ть до 20-30% можно: 1 изменяя форму зерен (кубовидная, шаровидная, октаэдрная); 2 применяя смесь, состоящую из зерен разной крупности (осн-ой прием), когда пустоты крупного зап-ля заполняются зернами мелкой фракции. Наиб качественная смесь – на зап-х, отдозированных пофракционно, что приводит к значит-ой экономии ц-а. Увелич-ие пустотности вызывает прим-ие зерен удлиненной формы (игольчатые, лещадка). Необх-мо добиться такого соотн-я между П и Щ, чтобы П полностью заполнил пустоты между зернами крупного зап-ля с учетом некоторой их раздвижки зернами П.
13EMBED Equation.DSMT41415
где
·’щ – насыпная плотность щебня в куске;

·’П – насыпная плотность песка, кг/м3;
Пщотн – относит-ая пустотность щебня;

· – коэф раздвижки зерен.
Пустотность песка:
13EMBED Equation.DSMT41415
где
·’П – насыпная плотность песка;

·П – истинная плотность песка.
Пустотность плотного щебня:
13EMBED Equation.DSMT41415
Пустотность пористого щебня:
13EMBED Equation.DSMT41415
где
·кщ – средняя плотность пористого щебня;

·’щ.п. – насыпная плотность пористого щебня.

Пористость зерен зап-ля опр-ся по формуле:
13EMBED Equation.DSMT41415
где Пз.щ.- относит пористость зерен щебня;

·Щ – истинная плотность щебня;

·кщ – средняя плотность зерен в щебне.
32. Малощебеночный бетон, особенности, подбор состава.
МЩБ называют бетон с пониженным содержанием щебня или гравия. Его исп-т тогда, когда для ЖБК приходится прим-ть дорогостоящий привозной щебень с эконом-и обоснованным допустимым перерасходом цемента, или же когда треб-ся увеличить модуль упругости или уменьшить ползучесть и усадку мелкозернистого бетона (в мкз бе вводят щебень).
При уменьш-ии содер-я Щ в обычном б. повыш-ся водопотр-ть б.см. (т.к. возрастает уд.поверх-ть запол-ля), и увел-ся воздухововлеч-е в б.см. => уменьш-ся прочность б. и модуль деформации (это отношение напряжения к относит-ой деформации, вызываемой его действием), и возр-т усадка и ползучесть. А при введении щебня в цементно-песчаный бе и его содерж-ие, св-ва бе изменяются в противоположном напр-ии. Опыты показали, что завис-ть св-в б. от содерж-я Щ носит линейный характер.
Состав МЩБ опред-т в след.порядке:
1. находят треб-мое В/Ц по традиционным формулам: В/Ц=АRц/(Rб+А0,5Rц) – для обычного б. при В/Ц>0,4 и В/Ц=А1Rц/(Rб – А10,5Rц) – для высокопроч-го б. при В/Ц<0,4; 2.По графикам опр-т расходы воды в завис-ти от заданной подвижноти б.см.; 3.Подсчитывают расход цемента: Ц=В:В/Ц; 4.В зав-ти от допустимого перерасхода ц-а (н-р, 20%) и применяемого сповоба уплотнения, по графику опр-т необх-ую добавку воды и расход щебня
Рис– График для расчета состава МЩБ: 1-увеличение расхода ц-а для полученияя бе см. с одинак-ой осадкой конуса; 2- увеличение расхода воды для полученияя бе см. с одинак-ой осадкой конуса; 3 и 4 – то же, с одинак-ой удобоуклад-тью.
5.Находят расход песка: П=
·п(1000-Ц/
·ц-В-Щ/
·щ). 6.Делают пробные замесы и по их рез-там коррект-т состав бе. При этом расход ц-а сохраняют пост-м, меняют др: если необходимо увелич-ть проч бе, то расход воды; если треб-ся повысить подвижность бе смеси, то расход щебня за счет песка.


БИЛЕТ № 8
6 Свойства вяжущих веществ
ЦЕМЕНТЫ. Основным св-м явл-ся прочность. Колеблется 30-60 МПа при сжатии и 4,5-6,5 МПа при изгибе. В стр-ве применяют Ц марок 300, 400, 500, 550, 600. Действительную прочн Ц наз-т его активностью. Исп-ие при проектировании показателя активности ц-а обесп-т более точные рез-ты и экономию ц-а. Повышение прочности Ц на 1 МПа приводит к снижению расхода Ц на 2..5 кг/мі. Ц-ая пром-ть выпуск-т в основном марки 400,500,550, а по особому заказу – М600. Прочн ц-а высоких марок нарастает быстрее, чем ц-ов низких марок. Поэтому ц-ы высоких марок явл-ся не только высокопрочными, но и быстротвердеющими. Прим-ие таких ц-ов обесп-т быструю распалубку к-ций и сокращает сроки их изгот-ия. При длит-ом хранении ц-а – снижение прочн ц-а. Особенно, если недостаточно защищен от действия влаги и CO2. При исп-ии лежалого ц-а время перемешивания бе см в 2-4 раза или прим-т активацию ц-а (повторное измел-ие).
Норм. густота-это кол-во воды, выраженное в % к массе ц-а, необх-мое для получения теста опр-ой пластичности, определяемую требованиями стандарта на спец-ом приборе (пестик прибора Вика не д. доходить на 5-7 мм до пластинки, на кот установлено кольцо с цем-м тестом). Для ПЦ НГ=2227%, для ППЦ=30% и более. НГ при добвалении в ц при помоле тонкомолотых добавок (трепела, опоки). Наименьш. НГ имеют чисто клинкерные ц-ы. НГ опр-т для формирования стандартного цем-го теста и пор-ия др св-в (в 1 оч-сроков схват-ия). НГ влияет на подв-ть Б смеси. Чем меньше НГ, тем меньше водопотр-ть Б смеси, необх-мая для достижения определенной подвижности (жесткости) смеси. Сокращение расхода воды приводит к расхода ц-а.
Сроки схватывания – это физ-хим хар-ка ц-а, кот выражается в двух периодах времени с момента затворения его водой в тесто, кот наз-т началом и концом схват-ия (загустевания). Оба периода времени опр-ся прибором Вика по глубине погружения стандартной иглы в тесто НГ, помещенное в кольцо прибора. Начало схват-ия указ-т продолжит-ть времени, в теч кот. м. без ущерба для качества производить технологические операции по формованию и уплотнению р-рной и бе смеси на основе данного ц-а. Конец схват-ия указ-т на приближение и завершение критич-го времени, когда технолог-ие операции д.б. закончены. По стандарту для ПЦ начало схват-я не ранее 45 мин, конец не позднее 10 ч с момента затворения Ц водой. Сроки схв-я можно регулир-ть путем доб-ия химич. доб (н-р, гипс), ср. схв-я также при t и В/Ц. При высокой температуре может наступить ложное схватывание Ц (преждевременное загустевание Б смеси, кот. при дальнейшем перемешивании вновь разжижается). Это возможно, когда к потребителю поступил ц с завода-изгоовителя без вылеживания (магнезинирования). В таком ц содержится полув. Гипс или даже ангидрит, кот образ-ся в р-те дегидратации двув-го гипса при помоле горячего клинкера. Для нейтрализации ложного схв-ия в бе см вводят в неб. кол-ве СДБ или др ПАВ и время перемешивания бе см.
Тонкость помола ц-а опр-ся просеиванием навески через сито №008 (размер ячеек=80мкм), через кот должно проходить не менее 85% общей массы ц-а. Средн. размер частиц ц-а при этом 15..20 мкм. Тонкость помола хар-т также уд. поверхностью зерен, содержащихся в 1 г ц-а. Уд поверх-ть опр-т на приборе Товарова (аналог–ПСХ). Ц средн. кач-ва имеет уд. пов-ть 2500 смІ/г, а высокого кач-ва-3500 смІ/г.
Истинная плотность ПЦ без добавки = 3,053,15 г/смі. Насыпная плотность в рыхлом (свеженасыпанном) сост-ии = 900-100 кг/м3, в уплотненном (слежавшемся) сост-ии = 1300 смІ/г.
Экзотермия – выделение тепла при схв-ии и тв-ии ц-а. 1 кг ц-а М300 с момента затворения выдел-т в бе за 7 сут >170 кДж, М400 - > 210 кДж. Тепловыделение зав-т от мин состава ц-а, типа введенных доб и тонкости помола. Наиб. тепловыдел-ие у С3А и С3S.
ИЗВЕСТЬ. В стр-ве прим-т негашеную изв СаО и гашеную Са(ОН)2. По кач-ву ((СаО+MgO)активных) изв. Делится на 3 сорта: I-90%; II-80%; III-70%. Различ-т изв: быстрогасящуюся (<20 мин) и медленногосящ (>20мин). При тв-ии на воздухе известковых р-ров и бе в возр 20сут достиг-т 0,5-3 МПа, а при автоклав. обработке (p=8атм, t=175°) до 50МПа за счет образ-ия гидросиликатов Са при Са(ОН)2+SiO2.
ГИПСОВЫЕ ВЯЖУЩИЕ. Хар-ся высокой водопотр-тью (55-60%) и сравнит-но низкой прочн (2-7МПа). Виды гипсового вяж:
·–модификация (получ обработкой в автоклаве, высокопрочный гипс),
· –модификация (тепловая обработка при t=140-1700С, обычный строительный гипс). Сущ-т 12 марок (по прочн) от Г-2 до Г-25, в стр-ве исп-ют Г-4Г-7. Гипс увеличивается в объеме при твердении. Плотность гипса низкая =1200-1500 кг/м3 из-за высокой пористости (30-60%). Гипс обладает высокой гигроскопичностью, те способностью поглащать влагу из воздуха. При увлажнении гипс в 2-3 раза снижает прочность и обладает высокой ползучестью.Все гипсовые в.в. быстросхват-ся (2-20мин) и быстротвердеющие. Замедлители схват-ия гипса: столярный клей, СДБ, борная к-та. Плохо сцепляется с заполнителем и сталью, хорошо- с древесиной
КОМПОЗИЦИОННЫЕ ВЯЖУЩИЕ. В них к основному вяжущему компоненту добавляют спец добавки и активные минеральные компоненты, в том числе обладающие вяж св-вами, т.о. добиваются улучшения реологических св-в, прочности и др. Н-р, это ВНВ (вяж низкой водопотр-ти).
31. Бетон с тонкомолотыми добавками. Литой бетон.
Молотые минеральные добавки вводятся или на цементных заводах или при приготовлении бет.см. на заводах ЖБИ в целях экономии Ц высоких марок и обеспеч-ия при этом необх-ой пластичности смеси и плотности бетона. Эти добавки вводят также для увеличения эффекта автоклавной обработки бе. Тогда добавка рассматривается как составляющая часть вяжущего вещ-ва.
Применение тонкомолотых добавок рационально: 1.Когда по условию прочности м/о допустить большее В/Ц, чем требуется по условию долговечности бе; 2.Когда прочность бе м. обеспечить при меньшем расходе Ц, чем треб-ся по условию плотности бе.
Для удовлетворения требований к бе необх-мо выдержать 2 условия:
Отношение X1=В/(Ц+Д) – д.б. не ниже значения, установленного традиционным способом определения min расхода Ц для получения нерасслаиваемой плотной бе см (опр-т по графикам, таблицам), что обеспечивает необх-мую плотность бе;
Отношение Х2=В/Ц – д.б. не больше значения, определенного по формулам: В/Ц=(A·Rц)/(Rб+А·0,5Rц) – при В/Ц>0,4;
В/Ц=(A1·Rц)/(Rб–А1·0,5Rц) – при В/Ц<0,4, что обеспеч-т необх. прочн бе.
Для первого случая (В/Ц > треб-мого значения для долговечности): Х2>X1, Х1
·В/(Ц+Д); Х2
·В/Ц. Одновременное удовлетворение условий и плотности, и прочности достиг-ся при: X1(Ц+Д)=Х2·ЦВ; Откуда: Д=[Ц·(Х2-Х1)]/Х1 – расход добавки; где Ц - расход ц-а, обеспеч-щий получение бе заданной прочности кг/м3.
Для 2го случая: Х1(Ц+Д)=Х2·ЦВ; ЦВ=(Ц+Д)·(Х1/Х2).
Литой бетон. Прим-ие литых бе смесей (ОК>21см) оказыв-ся целесообразным при необх-ти бетонирования сложных конфигураций с густой арматурой с целью значит-го трудоемкости и сроков изгот-ия. Литой бе готовят при высоком расходе воды, что треб-т уделять особое внимание предупреждению расслаивания бе смеси. Для его предотвращения: 1.исп-т цементы, обладающие достаточной водоудерживающей способностью (ПЦ М400-500, БТЦ); 2.прим-т супер- или гиперпластификаторы на поликарбоксилатах, воздухововлекающие или водоудерживающие добавки.; 3.ограничивают значение В/Ц, чтобы избежать расслоения ц-го теста (В/Ц критич. не д. превышать 1,8НГ с воздухововлек-ми доб); 4. содержание песка в бе смеси, повышая значение коэф раздвижки зерен на 0,1-0,2. Водоудерживающую способность ц-го теста м оценить по максим-му знач-ию В/Цкрит, при кот еще не наблюд-ся его расслоение (В/Цкрит=1,65НГ). При опр-ии состава бе, опр-т В/Цистинное и сравнивают его с В/Цкрит. Т.е. д соблюдаться условие:
В/Цист = В/Ц - ВП·n - ВЩ·m
· В/Цкрит, где ВП и ВЩ – водопотр-ти П и Щ; n=П/Ц; m=Щ/Ц. В литом бе для экономии ц-а целесообразно исп-ть СП и комплексные доб на их основе, композиционные в.в., дисперсные наполнители, МКЗ, органо-минеральные добавки. На МКЗ с повыш дозировкой СП получают литые бе с прочн 100 и > МПа.
Во всех случаях прим-ия литых бе смесей следует уделить особое внимание экономии ц-а, соответствующим образом выбирая исх-ые м-лы и используя все известные приемы по сокращению расхода ц-а в бе!!!
БИЛЕТ № 9
5 Вяжущие вещества низкой водопотребности
Вяж. низкой водопотребности (ВНВ) положили начало развитию технологии композиционных вяж. в-в. Совместный помол ПЦ с повышенной дозировкой суперпластификатора и в ряде случаев с АМД позволили получить ВНВ с самыми различными св-ми.
Вид в.в.
Состав в.в.
НГ, %
Прочн при сжатии, МПа


ПЦ
Мин.комп.



ПЦ
100
-
28
50

ВНВ 100
100
-
14
95

ВНВ 50
50
50
17
60

ВНВ 30
30
70
21
45

Помол повышает уд. пов-ть Ц до 4-5 тыс. смІ/г. Суперпластификатор уменьш-т норм. густоту (водопотр-ть) до 14-21% и повышает прочность бе почти в 2 раза, ускоряет его твердение, улучш-т реологические св-ва Ц и бе смеси. Реологические св-ва ц-го теста, оцениваемые по его норм. густоте, оказывают существенное влияние не только на подвижность бе смеси, но и на прочность бе, приготовленного на этом цементе.
График – Относит-ое увеличение прочн-ти ц-а при относительном уменьш-ии НГ ц-а.
Цементы с меньшей НГ позволяют получать изопластичные (*изо=равные) бе смеси из-за пониженного В/Ц, что обесп-т бОльшую
· структуры бе и его прочн.
Для полного тверд-ия ц-а необходимо 15-17% воды от массыц-а (такое кол-во воды вступает в хим. реакцию гидратации минералов ц-го клинкера), значит ниже этого показателя снижать дозировку воды нельзя. Вся «лишняя» вода сверх химически-связанной обеспечивает требуемую подвижность бе смеси для ее укладки, но уменьшает прочность и долговечность бе.
Эффект сухой добавки суперпласт-ра, введенный при помоле Ц, выше, чем введение ее непосредственно в Б смесь (в Ц возможно бОльшее введение суперпл-ра, чем в Б. смесь, когда молекулы воды, занимая часть поверхн-ти зерен ц-а, уменьшают дозу суперпл-ра на их пов-ти).


30. Бетон для гидротехнических сооружений. Бетон для дорожных и аэродромных покрытий.
Бетон для гидротехнических сооружений должен обеспечивать длительную службу конструкций, постоянно или периодически омываемых водой. Поэтому в зависимости от условий службы к гидротехническому бе помимо требований прочности предъявляют также требования по водонепроницаемости, а нередко и по мрз.
Гидротех. бе делят не след разновидности: 1.подводный, постоянно находящийся в воде; 2.расположенный в зоне переменного горизонта воды; 3.надводный, подвергающийся эпизодическому омыванию водой; 4.массивный и немассивный бе; 5.бе напорных и безнапорных к-ций. Прочн на сж гидротех-го бе опр-т в возр 180 сут. Прим-т бе классов В10-В40. По водонепрониц-ти в возр 180сут возр бе делят на 4 марки: W2, W4, W6, W8 (т.е. бе не д пропускать воду при давлении 0,2, 0,4, 0,6 и 0,8 МПа соответ-но). По мрз – 5 марок: F50, F100, F150, F200, F300 – для гидротех-х бе, кот подвергаются совместному действию воды и мороза. Состав гидротех-го бе опр-ся как для обычного тяж.бе.
Спец свойства этого бе, н-р, водонепроницаемость, обеспечиваются: 1.выбором материалов, обеспечивающих требуемые мрз и водонепрницаемость; 2.определение В/Ц исходя не только из уровня прочности, но и из условия долговечности; 3.применение микронаполнителей, уменьшающих тепловыделение и объемные деформации и гарантирующих получение плотного бетона при низких расходах цемента; 4.применение воздухововлекающих добавок.
Для гидротехнического бетона допускается применение ПЦ, пластифицированного и гидрофобного цемента, пуццоланового и шлакового, а в некоторых случаях сульфатостойкого.
Для расхода ц-а, а сл-но, тепловыделения и объемных деформаций бе при сохранении необх-ой подвижности бе см и плотности бе в него вводят различные микронаполнители (н-р, золу-унос).
Заполнители для гидротехнического бетона должны обеспечить его водостойкость и морозостойкость. Лучше всего применять кварцевые пески, а щебень и гравий – из изверженных или осадочных пород. Особое внимание следует уделять зерновому составу зап-ля: по возможности обогащать песок, а при исп-ии сортового крупного зап-ля соблюдать рекомендуемые соотношения фракций.
Для получения водонепрониц-ти бе содержание песка в смеси зап-лей д.б. несколько увеличено против обычных значений.
Бетон для дорожных и аэродромныхпокрытий.
Бе покрытия дорог и аэродромов работают на изгиб как плиты на упругом основании. Поэтому необх-о обесп-ть треб-мую прочн бе на растяж при изгибе, на сжатие, а также мрз. Проектную прочн бе уст-т в зав-ти от назначения:
Условия эксплуатации
Заданная прочность, МПа


При изгибе
При сжатии

1.для однослойных изделий и верхнего слоя двухслойного покрытия
4; 4,5; 5; 5,5
30, 35, 40,50

2.для нижнего слоя двухслойных покрытий
3,5; 4; 4,5
25, 30, 35

3.для оснований усовершенствованных капитальных покрытий
2; 2,5; 3,0; 3,5
10,15, 20, 25

Марка бетона по мрз назначается в соответствии с климатическими условиями района строительства (минусовыми t воздуха наиб холодного месяца: t=от0 до -15°С – мрз F100; t=от -10 до -20°С – мрз F150; t= ниже -20 – мрз F200; В/Ц меньше 0,5 - для верхнего слоя; не выше 0,6 - для нижнего слоя; для оснований усовершенствованных покрытий – до 0,75; ПЦ марки не ниже 400 (содержание C3А менее 10%) или дорожные пластифицированные или гидрофбные ц-ы. Крупный заполнитель только мытый!!! (содержание глинистых, илистых и пылевидных частиц не более 1,5% и Rсж>120 МПа – для изверженных пород и >80 МПа – из осадочных.
Обязат-но прим-т ПАВ: ССБ, СП и органо-минеральные, воздухововлекающие и мылонафт. Объем вовлеч воздуха =4,5-5,5% в зав-ти от крупности зап-ля.
Подвижность бе см: Осадка конуса=1-2 см – для бетоноукладочных машин, и 2-3 см - для площадочных вибраторов.
Смесь для таких покрытий должна иметь некоторый избыток песка (в рез-те – лучше показ-ль Rизг). Для таких бе см
·=1,3-1,7.
Определение состава дорожного бе - как для обычного бетона. В/Ц опр-т, исходя из треб-мой прочн при изгибе (т.к. Rизг – знакопеременная в верхнем и нижнем слое):
В/Ц=0,36·R’ц / (Rбизг+0,36·0,2·R’ц), где R’ц – активность ц-а при изгибе; Rбизг – прочн бе при изгибе.
При использовании бетоноукладочных машин средний расход воды для щебня с Dнаиб=40 мм принимают 160л, для известнякового щебня или мелкого песка увеличивают на 10л, известкового щебня и песка увеличивают на 20л. При введении ПАВ расход воды на 10л.
После этого расчитывают расходы м-лов на 1 м3.

БИЛЕТ № 10
4 Минералогический состав ПЦ. Характеристика и свойства клинкерных материалов.
ПЦ – гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде (лучше всего) или на воздухе. Он представляет собой порошок серого цвета, получаемый тонким помолом цементного клинкера с добавкой двуводного гипса. Клинкер получают путем равномерного обжига до спекания тщательно отдозированной сырьевой смеси (глина, изв-к, доб окисдов Fe), содержащей около 75-78% СаСО3 и 22-25% СаО2+Аl2O3+Fe2O3. Для получения цемента высокого качества необходимо, чтобы его химический состав, а следовательно и состав сырьевой смеси были устойчивы.
В результате обжига при t=1200-14500С образуются клинкерные минералы: алюмоферриты кальция переменного состава xCaO*yAl2O3*Fe2O3, трехкальциевый аллюминат 3CaO*Al2O3, двухкальциевый силикат 2CaO*SiО2 и трехкальциевый силикат 3CaO*SiО2. Эти четыре соединения – основные составные части цементного клинкера, но два последних (силикаты кальция) составляют 70-80% от его массы. Ориентировочное содержание различных минералов в ПЦ: алит (С3S) 37-60%, белит (С2S) 15-37%, трехкальциевый алюминат (С3А) 5-15%, алюмоферрит (С4АF) 10-18%.
Основное влияние на качество цемента оказывает высокое содержание алита, который обладает свойствами быстротвердеющего гидравлического вещества высокой прочности. Белит – медленно твердеющее гидравлическое вяжущее средней прочности. Трехкальциевый алюминат твердеет быстро, но имеет низкую прочность.
Изменяя минералогический состав цемента, можно варьировать его качество. Цементы высоких марок и быстротвердеющие изготовляют с повышенным содержанием алита. Цементы с высоким содержанием белита медленно твердеют, однако их прочность нарастает в течение длительного времени и в возрасте нескольких лет может оказаться достаточно высокой.
При помоле к цементному клинкеру можно добавлять 10-20% гранулированных доменных шлаков или активных минеральных добавок. ПЦ с добавками выпуск-т около 60% от общего V выпускаемых цементов. В маркировку ц-а вводится дополнение «Д». Н-р, ПЦ 400-Д 20.
29. Быстротвердеющий бетон. Бетон на мелком песке.
Быстротвердеющий бетон. Эти бетоны обладают относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1-3 суток) при твердении в н.у. Это достигается применением: быстротвердеющего цемента; жесткой бетонной смеси с низким в/ц за счет применения СП; добавок-ускорителей твердения (СаСl2); сухого или мокрого домалывания цемента с добавкой гипса (2-5% от массы ц-а); комплексных специальных добавок; активации цементного раствора.
С В/Ц прочн бе , а тем выше, чем выше прочн исп-мого ц-а (см график).
Рис. – Влияние на относит-ую прочн бе в возр 1 сут прочности ц-а и В/Ц: 1-бе на ПЦ М400; 2-бе на ПЦ М500; 3- бе на ПЦ М500 с 10% МКЗ и 1,5% СП; 4-бе на ВНВ М1000 (клинкера>90%).
Совместное применение МКЗ и СП мало сказывается на прочности бе в раннем возрасте. Их влияние проявляется через свойства системы Ц+МКЗ+СП. Наибольшее влияние на рост прочности в раннем возрасте оказывают свойства вяжущего и В/Ц (кривая 4).
При определении состава БТБ В/Ц устанавливают по заданной прочности в раннем возрасте с учетом выбранного способа ускорения твердения. Дальнейший расчет состава бе производится по рассмотренной ранее методике. При выборе состава бетона на ПЦ для первых пробных замесов можно пользоваться формулой, устанавляющей прочность через сутки при твердении в н.у.:
13 EMBED Equation.3 1415где 13 EMBED Equation.DSMT4 1415- прочн ц-а при сжатии через 1 сутки, МПа. Тогда: 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 Из добав. ускорителей наиб распространен хлористый кальций. Он позволяет ускорить твердение в ранние сроки, несколько снизить расход цемента и улучшить удобоукладываемость. Оптимальное содержание CaCl2 1-2% для армированных конструкций и 3% для бетонных, уточняется пробными замесами «с и без добавки». Для равномерного распределения CaCl2 в бе см его вводят в виде р-ра вместе с водой затворения.
Бетон на мелком песке. В некот районах России песков с удовл-и составом нет, а мелкие пески в природе распр-ны довольно широко. Допускается прим-ть в бе мелкие и тонкие пески с Мкр<1,5 при аргументированном ТЭО.
Мелкие пески по сравнению со средними (Мкр=2-2,5) и крупными (Мкр=2,5-3,5) характеризуются повышенными пустотностью и удельной поверхностью и худшим зерновым составом. Поэтому они несколько понижают прочность и подвижность бетонной смеси, что влечет за собой повышение расхода цемента для получения равноподвижных и равнопрочных бетонов. Мелкий песок в большей степени сказывается на осадке конуса и в меньшей степени на удобоукладываемости смеси. Мелкий песок меньше раздвигает зерна крупного зап-ля и обладает лучшей водоудерживающей способностью. В рез-те чего оптимальное содерж-ие песка в бе и, след-но, в меньшей мере заметно его влияние на водопотр-ть бе см.
Расчет состава бе смеси на мелком песке проводится как для обычного тяжелого бе со след поправками:
1.значение В/Ц опред-ся по формуле: 13 EMBED Equation.3 1415
2.содержание мелкого песка в смеси заполнителей уменьшают, т.е. уменьшают коэффициент раздвижки зерен на 0,03 на каждый % увеличения водопотребности песка.
3.подвижность бе смеси назначают либо по удобоукладываемости (для бе сборных ЖБК), либо по пониженной осадке конуса, обеспечивающей одинаковую удобоукладываемость и транспортабельность бе смеси на мелком и обычном строи-ом песке. Осадка конуса (в см) при однак-ой удобоуклад-ти бе см сост-т:
Обычный песок
1-3
4-5
6-8
9-13

Мелкий песок
1-2
2-3
4-6
7-10

Водопортебность бе смеси определяют по графику водопотребности пластичной и жесткой бе смеси, увеличивая расход воды на 5л на каждый % увеличения водопотребности песка и для понижения усадки конуса.
БИЛЕТ № 11
3 Вяжущие вещества, виды, свойства
Вяжущие по хим составу: минеральные (неорганические) – известь, гипс, цемент; органические (смолы, битум, деготь).
По СНиПу: воздушные (твердеют на воздухе), гидравличесике (твердеют после затворения водой и сохраняют свою прочность в воде), кислотостойкие, автоклавные вяж (не тверд-т при обычных усл).
Самое широкое распространение получили неорганические вяжущие вещества. Вяжущие вещества (неорганические) – эти вещ-ва при смешивании с водой под влиянием внутр-х физ-хим процессов способны схватываться (переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное) и твердеть (постепенно увеличивать свою прочн во времени). Неорганически вещ-ва: водного (ц) и воздушного (известь, гипс и тд) твердения.
Наиб распр-м ц. явл портландцемент (ПЦ) – гидравлическое вяж в-во, твердеющее в воде (лучше всего) или на воздухе. Он предст собой порошок серого цвета, получаемый тонким помолом цем-го клинкера с добавкой гипса. Клинкер получ-т путем равномерного обжига до спекания (1200-1450°С) тщательно отдозированной сырьевой смеси (глина, изв-к, доб окисдов Fe), содержащей 75-78% CaCO3; 22-25% SiO2, Al2O3, Fe2O3. Осн-ым св-вом, характеризующим кач-во любого ц-а явл его прочность (марка). Прочн ц-а при сжатии 30-60 Мпа и 4,5-6,5 Мпа-при изгибе. В стр-ве прим-т ц марок 300, 400, 500, 550, 600. Нормальной густотой наз-т то содержание воды, кот необх-мо добавить к ц., чтобы получить опр-ую консистенцию цем теста, определяемую требованиями стандарта на спец приборе. Пц имеет НГ 22-27%. Сроки схв-ия ц-а хар-т начало и конец процесса превращения м-ла в тв тело. По стандарту при t=200С нач схват 45 мин, конец – не позднее 10 часов. Истинная плотность ПЦ =3,05-3,15 г/см3, насыпная плотность 1,3 кг/м3.
Виды цемента:
БТЦ (быстротвердеющий цемент) – разновидность ПЦ с доб. Марки: 400,500. Ч/з 3 сут прочн на сж > 25 МПа. Клинкер д. содерж-ть C3S>50%, а
·C3A+C3S>60%;
ШПЦ – продукт совместного помола клинкера и ДГШ (21-60%). Марки: 300,400,500. Оотлич-ся более медленным схват-ием (нач – ч/з 4-6ч, конец – ч/з 10-12ч) и тв-ем в первые 7-10 сут. Режим ТВО проводится на более высокой t (до 95°С);
ССтПц (сульфатостойкий ПЦ) – имеет органиченное содерж менее стойких к сульфатной агрессии минералов (C3S<50%,
·C3A+C4AF<22%, C3A<5%). Марка: 400;
ССтПцД (сульфатостойкий ПЦ с добавкой) – помол ССтПц и АМД (трепел, опока, диатомит) в кол-ве 5-10% или ДГШ (10-20%). Марки: 400, 500. Эти доб связывают выделяющийся при гидратации C3S Ca(OH)2, что способствует повышению сульфатост-ти ц-а. Пэтому возможно исп-ие клинкера с высоким содерж C3S;
ССтШПЦ (сульфатостойкий ШПЦ) – получ-т, ограничивая содерж C3A в клинкере (<8%). Марки: 300,400. Все Сст ц-ы предзначены для бе-х и ЖБК, кот эксплутир-ся в усл переменного уровня воды, а также сооруж, кот подвергаются агрессивному возд-ию сульфатных вод при одновременном многократном замерзании-оттаивании или увлажнении-высыхании.
ППЦ (пуццолановый ПЦ) – относится к группе ССтПЦ. Получают совместным помолом ПЦ-го клинкера (C3A<8%) с АМД (20-30%-для трепела, опоки, диатомита; 25-40% -для туфа, трасса, пемзы). НГ=22-27%;
·ист=2,8-2,9г/см3.
Белый ПЦ – получ-т помолом маложелезистого отбеленного клинкера по спец технологии с необх-м кол-вом гипса и неб. добавкой диатомита. Марки: 300,400,500. Сорта (по степени белизны): высший; БЦ-1; БЦ-2.
Цветной ПЦ – получ-т помолом клинкера белого ц-а, гипса, пигмента, содержание кот д.б. <15% - для минер пигмента (либо синтет-го, либо прир-го) и <0,3% - для орган-го пигмента. Исп-ся для получ-ия цветных бе, архитект-х деталей, облицовочных плит и отделочных работ;
НЦ (напрягающий цемент)–получ-т помолом ПЦ-го клинкера т напрягающего компонента (глиноземистый шлак, изв, гипс). Облад-т способностью значит-но расширяться в V (до 4%) после достижения цем камнем значит-ой прочности (15-20 МПа). Это позвол-т прим-ть этот ц. для изгот-ия самонапряженного ЖБ. Бе на основе НЦ облад-т высокой прочн, водонепрониц-тью (W>12), газонепрониц-тью и мрз.Марки:400,500. Сроки схв: н-2мин,к-6мин;
Расширяющийся (безусадочный) цемент – помол ПЦ-го клинкера алитового (C3S=60-65%), высокоглиноземистого шлака или глинозем-го клинкера (5-7%), двув-го гипса (7-10%) и АМД (20-25%) – трепела, опоки или бентонита. Расширяющий эффект происх-т до схват ц-а, что обесп-т расширение ц-го теста в пластическом сост-ии. Марки: 400,500,600.
Специальные ц-ы: Фосфатные (вяж эффект происх-т за счет взаимод-ия разл-х измельч-х оксидов с фосфорной к-той или фосфатами. Исп-т для жаростойких и огнеупорных бе); Кислотоупорный ц (сост-т из смечи молотого кв.песка и кремнийфтористого Na, затворенной водным р-ром жидкого стекла. Исп-т для изгот-ия кислото-, жаростойких бе); Глиноземистый ц (быстротверд-ее, нормальносхват-щееся, гидр-ое в.в., получ-мое тонким помолом обожженной до плавления или до спекания сыр смеси, состоящей из бокситов и изв-ков (извести)); Высокоглиноземистый ц (продукт тонкого измел-ия обожженной до спек-ия (1500°) сыр смеси, составленной из чистых глинозема и CaCO3. Марки (ч/з 3 сут): 250,350. Огнеупорность: 1580-1750°. Исп-ся для жаростойких и жароупорных бе); Гипсоглиноземистый расширяющийся ц (совместный помол высокоглин-го шлака (до70%) и гипса (до 30%). Марки(ч/з 3 сут): 300,400,500. Исп-ся для гидроизоляции шахт, тоннелей, подвалов и зачеканки); Шлакощелочной ц (продукт тонкого помола граншлака с щелочным компонентом (5-15%): NaOH,KOH, кальцинир сода, р-римое стекло и др. Марки (ч/з 28 сут): 400-1000.
Известь. Воздушная известь – простейшее вяжущее, получаемое умеренным обжигом карбонатных пород (известняка, мела, ракушечника, отходов хим производств), содержащих не более 8% глинистых примесей. В стр-ве прим-т негашеную изв СаО и гашеную Са(ОН)2. По кач-ву ((СаО+MgO)активных) изв. Делится на 3 сорта: I-90%; II-80%; III-70%. Различ-т изв: быстрогасящуюся (<20 мин) и медленногосящ (>20мин). При тв-ии на воздухе известковых р-ров и бе в возр 20сут достиг-т 0,5-3 МПа, а при автоклав. обработке (p=8атм, t=175°) до 50МПа за счет образ-ия гидросиликатов Са при Са(ОН)2+SiO2.
Строительный гипс. Получают термообработкой прир-го двуводного гипсового камня при t=140-170°.В рез-те-полугидрат. Он хар-ся высокой водопотр-тью (55-60%) и сравнит-но низкой прочн (2-7МПа). Виды гипсового вяж:
·–модификация (получ обработкой в автоклаве, высокопрочный гипс),
· –модификация (тепловая обработка при t=140-1700С, обычный строительный гипс). Сущ-т 12 марок (по прочн) от Г-2 до Г-25, в стр-ве исп-ют Г-4Г-7. Гипс увеличивается в объеме при твердении. Плотность гипса низкая =1200-1500 кг/м3 из-за высокой пористости (30-60%). Гипс обладает высокой гигроскопичностью, те способностью поглащать влагу из воздуха. При увлажнении гипс в 2-3 раза снижает прочность и обладает высокой ползучестью.Все гипсовые в.в. быстросхват-ся (2-20мин) и быстротвердеющие. Замедлители схват-ия гипса: столярный клей, СДБ, борная к-та.
Композиционные вяжущие. В этих материалах к основному вяжущему компоненту добавляют спец добавки и активные минеральные компоненты, в том числе обладающие вяж св-вами. Добиваются улучшения реологических св-в, прочности и др. Н-р, это ВНВ (вяж низкой водопотр-ти).

28. Бетон для сборных ЖБК. Высокопрочный бетон.
Особенностью технологии выпуска СЖБК является применение тепловлажностной обработки отформованных изделий для ускорения твердения бетона в целях оборачиваемости металлоформ.ю стендов, установок. При термообработке рост прочности бетона определяется не только активностью цемента, составом бетона, консистенцией бетонной смеси, но и режимом тепл.обработки. Наиб распространенным являются: 1.предварительная выдержка до тепловой обработки 1-2 часа; 2.рост температуры до изотермы 2-3 часа; 3.изотермическая выдержка 6-12 часов (при t
·80°С для бе на ПЦ, при t
·90°С для бе на ШПЦ); 4.остывание 3-4 часа.
Определение состава бетонной смеси получают из предварительных испытаний на пробных замесах. Расчет составляющих осущ-т обычным способом; Ц/В принимают по табл в зав-ти от марки ц-а и треб-мой отпускной прочн (2 или 3 значения); расход воды – по графику зав-ти водопотр-ти от подвижности (жесткости) смеси. Далее – по формуле Скромтаева опр-т расход щебня (он будет одинак-м для разных замесов) и песка. В итоге - получ-т составы пробных замесов (2 или 3). Готовят по 9 кубов размером 15х15х15см, 6 из них пропаривают в теч заданного режима. Ч/з 4 часа после пропаривания испытывают по 3 кубика на сжатие. По рез-там испытаний строят график Rб=f(В/Ц); Rб=f(Ц/В). Допустим, замесы сделали при Ц/В=1,8 и Ц/В=2,2, а прочности получили соответ-но 19 и 23 МПа. А треб-ся получить бе с Rб=21 МПа. На построенном графике м. опр-ть, что бе с Rб=21 МПа при Ц/В=2,0. Окончательный состав бетона пересчитывается с учетом нового Ц\В. По результатам испытания в возрасте 28 суток оставшихся 3 пропаренных кубов и 3 кубов, твердевших в н.у., строят аналогичные графики. Если при Ц\В=2,0 достигается заданная средняя прочность с точностью ±15%, то корректировать состав не нужно. Если же прочность пропаренных образцов в возрасте 28 суток окажется ниже заданной, то нужно увеличить Ц\В.
Высокопрочный бетон - имеют прочность в интервале 50-100 МПа, а особо высокопрочные – прочность выше 100МПа.
Для получения особо плотной, прочной и монолитной структуры необх-мо: 1.высокопрочные цементы и заполнители; 2.предельно низкое В\Ц (ниже 0,4); 3.высокий предельно допустимый расход цемента; 4.применение суперпластификаторов и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры бетона; 5.тщательное перемешивание и уплотнение бетонной смеси; 6.создание наиб благоприятных условий твердения бетона.
Цементы: марка не ниже 500 (RЦ>50МПа); для ЖБИ средних размеров - повышенное содержание С3S, С3А и БТЦ; для массивных изделий – с пониженным содержанием С3А+С3S < 50% (лучше прим-ть белитовые цементы). Такие ц-ты тверд-т в теч длит-го срока, обеспечивая высокую конечную прочн.
Заполнители: должны быть чистыми, с хорошими зерновым составом и малой пустотностью и прочностью на 20% выше заданной прочности бетона (диабаз, базальт).
В/Ц: можно снизить до 0,25-0,3 использованием композиционных в.в. или СП, или комплексные добавки, МКЗ. Применяются особо интенсивные способы уплотнения (прессование, роликовая прокатка).
Расход цемента: сверх 550-600 кг/м3 практически мало повышает прочность бе и экономически нецелесообразно.
Условия твердения: наилучшие - н.у. (темпер.20-25°С, влажность 100%). При использовании тепловой обработки назначают более длительную предварительную выдержку, очень мягкие режимы с постепенным подъемом и снижением температуры. Изотермия в пределах 50-60°С, с обеспечением высокой влажности среды( ближе к 100%). Вредны слишком длительные режимы прогрева, необходимо ограничить его продолжительность моментом, когда прочность достигнет 50-70% его класса. В этом случае высокопрочные бе удовлетворит-но тверд-т в дальнейшем.
При соблюдении этих условий прочность бе достигает 1,5-1,7 от марки цемента и выше.
Прим-ие высокопрочных бе позвол-т сократить массу и материалоемкость ЖБИ.
БИЛЕТ № 12
2 Виды бетонов. Классификация
По плотности (на вел
· влияют:
· цем камня, вид зап-ля, струк бе):
- особо тяжелые (
·>2500кг/м3),пригот-мые на тяжелых зап-лях: железной руде (лимоните Fe2(OH)3 или магнетите FeFe2O4), барите (тяж шпат, BaSO4), стальных опилкак или стружке (сталебетон).
- тяжелые (1800<
·<2500 кг/м3) -
·=2100-2500 кг/м3 получают на плотных зап-лях из г.п.(гранит, известняк, диабаз); а
·=1800-2000 кг/м3 получают на щебне из г.п. с
·=1600-1900 кг/м3 или без песка (крупнопористый бе).
- легкие (600<
·<1800 кг/м3),приготовл на пористых зап-лях: туф, пемза, впуч перлит, вермикулит, керамзит, аглопорит, термозит, азерит.
- особо легкие (
·<600кг/м3) - ячеистые бе (газо-, пенобе, -силикаты), крупнопористый бе на легких зап-лях и полистиробе. В ячеистых бе зап-лем по существу явля-ся воздух (пенобе) или газ – Н2 или О2 (газобе), находящиеся в искус-но созданных ячейках.
2) По виду вяжущего:
Цементные бе – изгот-ся на различных ц.: ПЦ и его разновидностях (
·65% от общего V пр-ва), ШПЦ (
·20-25%) И ППЦ. К цем-м бе относятся и их разновидности: декоративные бе (на белом и цветном ц), бе на самонапряженных к-ций (на напрягающем ц), бе для спец целей (на глиноземистом и безусадочном ц).
Силикатные бе – готовят на основе извести, кварц песка. Обязат-но прим-ть автоклавный способ тв-ия (при высокой t = 173-200°C, давлении насыщенного водяного пара p=8-12атм=0,8-1,2Мпа). Только в таких усл происходит хим взаимод-ие м/у Ca(OH)2 и SiO2 с образ-ием гидросиликатов Ca.
Гипсовые бе – прим-т для внутр-х перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидность – гипсоцементнопуццолановые бе с повыш водост-тью и более широкой обл прим-ия (объемные блоки сантехкабин, к-ции малоэтажных домов).
Шлако-щелочные бе – готовят на молотых шлаках, затворенных щелочными р-рами. Эти бе только нач-т прим-ся в стр-ве.
Полимербе – изгот-т на различных видах полимерного связующего (смолы полиэфирные,, эпоксидные, акриловые, карбомидные и др) или мономерного (н-р, фурфуролацетоновый), отверждаемые в бе пом спец добавок.Эти бе более пригодны для службы в агрессивных средах и особых усл возд-ия (н-р, истирание).
Полимерцементные бе – изгот-т на смешанном вяж, состоящем из ц и полимерного в-ва (водор-римые смолы, летексы, винилацетат, винилхлорид, стирол).
Специальные бе – готовят с прим-ем особых в.в.: для кислотоупорных и жаростойких бе исп-т жидкле стекло с кремнефтористым Na, фосфатное, магнезиальное и др вяж. В кач спец вяж исп-т шлаковые, нефилиновые, стеклощелочные и др, полученные из отходов пром-ти.
3) По структуре:
- крупнозернистый бетон слитной структуры
- мелкозернистый (без щебня или гравия)
- малощебеночный (уменьшенно содержание щебня)
- крупнопористый (беспесчаный)
- ячеистый (в структуре имеется большое кол-во воздушных или газовых пузырьков)
4) В зависимости от используемой технологии изготовления изделий:
из жестких бе смесей, позволяющих выполнить немедленную распалубку изделий;
из литых бе смесей (способом литья в форму, опалубку);
безусадочные;
быстротвердеющие;
пропаренные;
автоклавные;
для зимнего бетонирования , тверед-ие при отриц-х t;
многокомпанентные (вводятся комплексы хим добавок)
высококачественные – готовят на композиционных вяж с исп-ем низких значений В/Ц; спец комплексов добавок; особо тонких мин наполнителей; расширяющихся компонентов и интенсивной регулируемой технологии. Эти бе высокопрочны и долговечны.
5) В зависимости от области применения и назанчения:
обычный бе для ЖБК (фундаментов, колонн, ригелей, балок, перекрытий, мостовых к-ций и др);
гидротехнический бе для плотин, шлюзов, облицовки каналов;
легкий бе для ограждающих конструкций;
бе спец-го назначения (жароупорный, кислотостойкий, для радиационной защиты, для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий и др).

27. Определение состава многокомпонентных бетонов
В многокомпонентных бе исп-т композиционные выж. в-ва и комплексы хим и минер-х добавок. Многообразие сырьевых м-лов усложняет опр-ие составов этих бе и треб-т учета особенностей возд-ия различных составляющих на с-ва бе см и бе.
Влияние композиционного вяжущего на свойства бетонной смеси и бетона в определенной мере показывает нормальная густота вяжущего. Чем ниже величина НГ, тем при меньших значениях В/Ц могут быть получены равноподвижные бетонные смеси и тем выше будет прочность бетона при определенном расходе цемента.
У композиц-х вяж. НГ ниже, значит ц. испытыв-ся при меньших значениях В/Ц р-ра. В рез-те показатель его прочности и изменяется соотнош Rб/Rц, что треб-т корректирования коэф-та
· в формуле прочн бе: при В/Ц
·0,4 и Ц/В
·2,5 13 EMBED Equation.3 1415Уточнить его м. в соответ-ии с формулой: 13 EMBED Equation.3 1415, где НГ – НГ композиц-го вяж.
Применение композиционного вяжущего с более низкими значениями НГ уменьшает также водопотребность б.см. Её можно определить по формуле: 13 EMBED Equation.3 1415 где Вмб – водопотребность б.см определенной подвижности, на композиционном вяжущем, л/м3; Во – водопотребность б.см на обычном исходном цементе, л/м3; К1 – коэффициент снижения водопотребности за счет изменения НГ цемента(13 EMBED Equation.3 1415 где НГст – НГ обычного цемента в относительных единицах, которая условно принимается равной 0,28; НГкв – НГ композиционного вяжущего. По этой формуле можно сравнивать влияние композ-х вяжущих и цементов с различной величиной НГ, если водопотребность б.см на одном из них известна.
Композиц. вяж. особенно эффективны для высокопрочных бе с повыш-ми расходами ц-а!!! Существенное изменение свойств б.см и бе достигается при введении в их состав микрокремнезема с СП или органоминеральной добавки (МБ-01 или МБ-С).
Микрокремнезем (МКЗ) имеет оч вычокую уд. пов-ть (15-25 м2/г). Поэтому частицы МКЗ адсорбируют значит-ое кол-во воды. Для получения теста НГ в зав-ти от дисперсности МКЗ приходится исп-ть 40-130% воды от его массы. Что значит-но выше, чем необх-мо для ц-а и обычных минер-х зап-лей. Наиб распр-ны МКЗ с НГ=40%. МКЗ используют для повышения плотности бетона: располагаясь в порах тв фазы, состоящей из цем-го камня, наполнителя и зап-ля, МКЗ содерж-ие в структуре тв фазы и уплотняет ее, тем самым повышая прочн бе и изменяя реолог-е св-ва бе смеси. Но высокая водопотр-ть МКЗ м. вызывать пористости структуры, если максимально не снизить водопотр-ть бе смеси. Поэтому МКЗ прим-т совместно с СП, или в составе органоминеральной добавки, содержащей СП.
Рис. – Изменение прочности ц-а в зав-ти от кач-ва замещенного микрокремнеземом цемента: 1-бе без СП; 2-бе с СП.
При работе с МКЗ дозировка СП для обеспеч-ия равноподвижности бе смеси значит-но более высока, чем при обычной бе см.
При применении оптимальных дозировок СП введение в бетон микрокремнезёма взамен части цемента за счет уплотнения его структуры и активации физ-хим-х процессов структурообразования повышает прочность бетона, в то время как введение рядовых наполнителей (н-р, золы) наоборот снижает прочн бе (см график).
Рис – Относит прочн бе, приготовленных из равноподвижных смесей (ОК=6см), дозировка МКЗ при замещении им части ц-а и оптимальной дозировке СП: 1-МКЗ с НГ=130%; 2-МКЗ с НГ=60%; 3-МКЗ с НГ=40%; 4-зола-унос (для сравнения).
Это повышение прочн следует учитывать при подборе состава бе. В формулу прочности бетона можно ввести дополнительный коэффициент: 13 EMBED Equation.3 1415 (где 13 EMBED Equation.DSMT4 1415- прочн бе с МКЗ, 13 EMBED Equation.DSMT4 1415-прочн бе без кремнезема), определяемый по графику в зав-ти от дозировки МКЗ и его дисперсности. В этом случае 13 EMBED Equation.3 1415 и значения В/Ц следует определять из формулы: 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 1 кг МКЗ треб-т доп-но 1 л воды для сохранения опр-ой подвижности бе см. Тогда водопотребность многокомпонентной б.см с МКЗ и СП можно ориентировочно определить по формуле: 13 EMBED Equation.3 1415где Во – расход воды в обычной б.см на исп-мом цементе и зап-лях для получения заданной подвижности, опр-мой по графику; К1 – коэффициент уменьшения водопотребности бе смеси вследствие применения СП (с учетом состава бе обычно К1=0,75-0,85); Д – дозировка МКЗ в относит-х единицах; Ц – расход цемента, кг/м3. Определение состава многокомпонентного бе в этом случае можно проводить в 2 этапа: вначале рассчитывают состав контрольного бе по методике, исп-мой для обычного тяжелого бе, а затем корректируют полученный состав с учётом влияния на него доп-х компонентов: СП, МКЗ и др.
При применении различных органоминеральных модификаторов их эффективность по повышению пластифицирующей способности и прочности бетона целесообразно определять на основе предварительных испытаний добавки в мелкозернистом бетоне состава 1:3. В/Ц контрольного состава без добавки подбирают таким образом, чтобы расплыв конуса на встряхив. столике составлял 110-115мм. Основной состав с добавкой готовят при том же В/Ц, но с введением взамен части цемента 10% модификатора.
Рис – Увеличение РК р-ра 1:3 на встряхив. столике за счет введения органо-минер-ой добавки: 1-изменение подвижности контрольного р-ра без добавки; 2- то же, с добавкой 10% МБ-С взамен части ц-а.
Для мелкозернистого бе состава 1:3 РК на встряхив. столике зав-т от изменений В/Ц. При этом ориентировочное соотношение:
13 EMBED Equation.3 1415 где 13 EMBED Equation.DSMT4 1415- относит изменение РК в % по сравн с РК=105мм; 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 - относит изменение вел-ны В/Ц по сравн с В/Ц0, соответ-щим РК=105мм, в %. Поэтому если известно изменение Рк, то можно ориент-но опр-ть какое для этого потреб-ся изменение В/Ц или, учитывая постоянство состава, водопотр-ти бе смеси.
При проведении испытаний определяют расплывы конуса контрольного состава Рк1 и основного состава Рк2, а также показатели прочн при сжатии R11 и R21 . По рез-там испытаний определят поправочные коэффициенты К11 для корректировки водопотребности б.см и К21 для уточнения прогнозируемой прочн бе (как доп-ый множитель в формуле прочн бе):
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 Эти зав-ти исп-ся при опр-ии расхода воды и ц-а в бе. Расход зап-лей опр-ся как в обычном бе. Это будут предварит-е, ориентировочные данные. Наиболее точные зав-ти св-в многокомпонентного бе от его состава можно получить путем проведения предварит-х испытаний на реальных м-лах с исп-ем методов метматич-го планирования экспериментов.
Если составы подбирались вначале по оринтир-ым зав-тям, то они м.б. уточнены в последующем на основе комп-х программ, анализирующих массив рез-тов котрольных испытаний в проц пр-ва. Полученные уточненные расчетные зав-ти обесп-т эффективное управление пр-вом с корректировкой состава при возможных колебаниях кач-ва сырья. БИЛЕТ № 13
1.Бетоноведение, элементарные понятия
Бетоноведение – это наука, изучающая физические и физико-химические основы формирования структуры, св-ва бе различных видов и их изменения при возд-ии эксплуатационных факторов.
Бетон – это искууств. каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси из минерального или органического вяжущего вещества с водой, мелкого и крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эту смесь называют бетонной.
В стр-ве в основном используют бе на неорганич. вяж. (ц., изв, гипс). Эти бе затворяют водой. Неорган. в.в. и вода являются активными составляющими бе; в результате реакции м/у ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна запол-ля в единый монолит.
Заполнители не вступает в хим. взаимод-ие с составляющими бе (за исключ. силикатного бе автоклавного тв-ия), поэтому зап-ли наз-т еще инертными м-лами. Они существенно влияют на структуру и свойства бетона, играя роль скелета, костяка, значительно снижают деформацию бетона при твердении и при воздействии нагрузки и внешней среды. В кач. зап-лей исп-т приемущественно местные г.п. и отходы пр-ва (шлаки и др.). Прим-ие этих дешевых зап-лей снижает стоим. бе, т.к. заполнитель и вода составляют 85-90% от массы бетона, а цемент 10-15%. Для снижения плотности бе и улучшения его теплотехнич-х св-в исп-т искус.(керамзит; аглопарит; граншлак полусухой грануляции; вспуч. перлит, вермикулит, полистирол и др) и природные (туф, пемза, ракушечник и др) пористые зап-ли.
Для регулирования св-в бе и бе-ой смеси в состав вводят различные хим. добавки и активные минер. компоненты, кот. ускоряют или замедляют схватывание бе-ой смеси, делают ее более пластичной и удобоукладываемой, ускоряют твердение бетона, повышают его прочность, морозостойкость и др. св-ва.
Бе на мин. вяж. явл-ся капиллярно-пористыми телами, на структуру и св-ва которых заметное влияние оказывают как внутр-ие процессы взаимод-ия составляющих бетона, так и воздействие окр. среды.
На орг-х в.в. (битум, синтетические полимерные смолы и др) бе см получают без введения воды, что обесп-т высокую плотность и непроницаемость бе.
Бе явл-ся хрупким материалом: его прочн. при сжатии в несколько раз выше прочности при растяжении. Для восприятия растягивающих напряжений бе армируют стальными стержнями, получая ЖБ. В ЖБ арм-ру располагают так, чтобы она воспринимала растяг напряж, а сжимающие передавались на бе. Совместная работа арм и бе обуславливается хорошим сцеплением между ними и приблизительно одинак коэфф-тами линейного расширения.
Бе предохраняет арм-ру от коррозии при обеспечении опр-ой толщины защитного слоя бе.
Прим-ие хим добавок и различных дисперсных мин компонентов в сочетании с соответ-щим подбором состава бе позволяет эффективно управлять его технологией на всех этапах и получать бе заданной структуры и св-в.
26. Определение состава бетона с химдобавками (С-3, ВВ, ускорители твердения).
К этим составам относят прим-ие пластифицирующих, воздухововлекающих добавок и ускорителей твердения. Номенклатура этих составов довольно широкая, однако это не требует прим-ия для каждого вида добавок особых методов проектирования его состава. При этом учитывается, что добавки не изменяют хар-ра зависимостей (подвижности бет/смеси от расхода воды, прочности от активности цемента и Ц/В отношения), а только изменяют количественное соотношение между разными факторами. Величина подобных изменений зависит от дозировки добавки и может быть учтена на основе рекомендации, содерж. в ТУ или инструкциях по применению данной добавки. Можно установить величину ее изменения по результатам предварит-х опытов.
Пластификаторы (СДБ) и суперпластиф. (С-3) способствуют повышению подвижности бет/смеси, уменьш-т расход воды, необх-й для получения равноподвижных смесей. Однако, основная зависимость осадка конуса есть функция от расхода воды имет одинак-й хар-р и в обычном бе, и в бе с доб (рис.1).

График 1 - Влияние добавок на водопотребность бет/смеси: 1-введена С-3; 2-введена СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка); 3-без добавок.
График 2 - Влияние СП на зав-ть водопотребности бет/смеси от расхода Ц: 1-с добавкой, 2-без добавки. Изменяется только лишь положение кривой и, соответ-но, получаемые по ней колич-ные рез-ты.
Вводят в бе смеси СП 0,5-1,25% от Ц, что позволяет снизить водопотребление бет/смеси на 15-30%. В наилучшей степени действие СП проявл-ся при прим-ии чистоклинкерного Ц. Чем ниже НГ Ц, тем выше его способность к пластификации и тем более эффективно воздействие СП на бе см и тем меньше его оптим. дозировка (рис.3). График 3 - Рекомендуемые дозировки (Д) суперпл-ра С-3 в зав-ти от НГ ц-а. Пластифицирующее действие на бет/смесь различных СП приблиз-но одинаково (н-р, при Д в 1% от Ц и расходе Ц=500кг/мі
·В=23-25%,
·В – величинана водоредуцирующего эффекта). *Редуцирование – это снижение водопотр-ти бе см.
При определении состава для пробных замесов можно принимать ср. значение
·В, которые зависят от дозировки суперпластиф-ра: при дозировке Д=0,5% от Ц, расход воды можно снизить на 15%, а каждые последующее увеличение дозировки суперпластиф. на 0,25% сниж-т расход воды еще на 4-5%. Наибольшее снижение водопотребности (величина редуцирования воды
·В) достигается в подвижных бет/смесях (сравнительно высокий расход Ц и В)!!! В жестких б/смесях снижение водопотребности
·В обычно не превышает 4-6% (т.е. пластиф. почти никакого действия не оказывает). Вместе с тем СП улучшает удобоукладываемость б/смеси (тиксотропию). Добавка типа СДБ дает среднее знач-е
·В=10%, улучшение пластиф. св-в СДБ посредством модификации ее щелочами или полимерными добавками (ЛСТМ или ХДСК) повышает
·В до 12-15%. Если ввести воздухововлекающие добавки,
·В=3-7%. При уменьш. сод-я пластиф. добавки, эффек-ть ее воздейст-я на бе уменьш-ся; при повышении содержания добавки заметно замедляется твердение б/смеси. Поэтому для расчета состава пробных замесов можно ориентиров-но принимать, что для обычных бетонов оптим. дозировка добавки составит 0,5-0,7%, а для высокопрочных бетонов 0,7-1,2% от Ц.
При введении в бе воздухововлекающих (ВВ) добавок расчет расхода м-лов для пробных замесов следует вести с учетом содерж-ия в бе 4-5% воздуха (40-50л в м3). Поэтому уравнения, обуславливающие получение плотной структуры бе, примут вид:
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 Расход песка следует опр-ть по формуле: 13 EMBED Equation.3 1415 Значение
· (коэф раздвижки зерен) следует на 0,05-0,1 против рекомендуемых для пластичных бе см, зависящих от расхода ц-а и В/Ц; а расход воды м. на 15-20л против опр-ой водопотр-ти по графикам для подвижной и жесткой бе смеси.
В случае прим-ия добавок - ускорителей твердения следует учитывать, что они не меняют зав-ти прочн бе от Ц/В-го фактора в возр 28 сут (меняют только в раннем возрасте). Добавки-ускорители тв-ия сущ-но изменяют прочн бе в раннем возрасте. О., влияние их на кинетику тв-ия бе зав-т от вида ц-а, состава бе, условий тв-ия. Наилучшие рез-ты достиг-ся, когда тв-ие бе с доб происх-т при несколько повышенной t. Это позволяет в раннем возр получить достаточно высокую относит прочность бе и в некот-х случаях отказаться от тепловой обработки ЖБИ. Доб ускорители тв-ия д. вводиться в бе см в оптимальных кол-вах!!! При меньшей дозировке доб – падает ее эффективность, а при большем – значит-о эффект от возд-ия каждого доп-го кол-ва доб, введенного в бе сверх оптимального, что снижает технико-эконом эффект. С др стороны, м. наступить нежелательные явления (коррозия арм от Са Cl2; высолы).
Для различных доб оптимальное содержание в бе нах-ся в зав-ти от вида применяемого ц-а, В/Ц, и колебл-ся в пределах 0,5-3% от Ц, кот даются в ТУ или инструкциях на прим-ие доб-ускорителей тв-ия в пересчете на сухое в-во. А вводятся они в бе см в р-ренном состоянии вместе с водой затворения (с опр-ой плотностью).
БИЛЕТ № 14
14. Физические свойства бетона
1. Плотность бетона. Следует различать плотность незатвердевшей бетонной смеси и затвердевшего бетона. Бе смесь м.б. почти совершенно плотной (имеется в виду плотность с учетом содержащейся в смеси воды), если она правильно рассчитана и плотно уложена. Плотность такой бе смеси довольно точно совпадает с теоретической, рассчитанной по сумме абсолютных объемов м-лов, если она не содержит вовлеченного воздуха. Качество уплотнения бе смеси обычно оценивают коэффициентом уплотнения: 13EMBED Equation.DSMT41415 где
·’д и
·’р действительная и расчетная плотность бе смеси. Обычно стремятся получить коэффициент Купл.
·1, но вследствие воздухововлечения в бе смесь при вибрации и др факторов Купл. часто составляет 0,96...0.98.
В затвердевшем бе только часть воды находится в химически связанном состоянии. Остальная (свободная) вода остается в порах или испаряется. Поэтому затвердевший бе никогда не бывает абсолютно плотным. Пористость (в %) бе м. определить по формуле:
13EMBED Equation.DSMT41415где В и Ц расходы воды и цемента, кг/м3;
· содержание химически связанной воды, доли от массы цемента. Обычно для бе в возр 28 сут. принимают
·=0,15.
Плотность бе явл-ся его важнейшим св-вом, в значительной степени определяющим прочность, непроницаемость и долговечность бе!!!
Относительная плотность бе м.б. повышена тщательным подбором зернового состава зап-лей, обеспечивающим меньший объем пустот в смеси зап-лей, а следовательно, и минимальное содержание цем-го камня в бе. Кроме того, м. прим-ть ц-ы, присоединяющие при гидратации возможно больше воды (высокопрочный ПЦ, глиноземистый и расширяющиеся ц), или ц-ы, занимающие больший абсолютный объем (ППЦ). Плотность бе может быть повышена путем уменьшения В/Ц, что достигается введением в смесь спец добавок пластификаторов, уплотнением бе смеси вибрацией, центробежным или другим механизированным способом. Часть свободной воды из бе смеси м. при укладке удалить вакуумированием или прессованием.
2. Проницаемость бетона. Для бе гидротехнических и ряда других сооружений важной характеристикой является его проницаемость. Она в известной мере определяет способность м-ла сопротивляться воздействию увлажнения и замерзания, влиянию различных атмосферных факторов и агрессивных сред. Для практики наибольшее значение имеет водопроницаемость бе, кот зависит от его пористости, структуры пор и капиляров, св-в вяжущего и зап-лей. Бе явл-ся капиллярно-пористым м-лом, как бы пронизанным тончайшей сеткой пор и капилляров различных размеров. Мелкие поры и капилляры (микропоры) размером менее 10-6 см практически непроницаемы для воды. Макропоры (размером более 10-6 см) доступны для фильтрации воды, которая происходит вследствие действия давления, градиента влажности или осмотического эффекта. Поэтому проницаемость бе зав-т от V и распределения макропор и капилляров в бе. Объем макропор в бе колеблется от 0 до 40%. Макропористость бе уменьшается при В/Ц, степени гидратации ц-а, воздухововлечения в бе смесь, применении хим добавок, уплотняющих структуру бе. С возраста бе изменяется характер его пористости, постепенно объем макропор, кот как бы зарастают продуктами гидратации ц-а, и в рез-те проницаемость бе.
Проницаемость бе м. оценивать коэффициентом проницаемости, кот измеряется кол-вом воды, прошедшей через 1 см2 образца в теч 1 ч при пост-ом давлении: 13EMBED Equation.DSMT41415 где A площадь образца; t время; (p1p2) градиент давления, В – расход воды. В кач технич харкатеристики водопроницаемости бе принята обратная вел-на, т.е. водонепрониц-тью характ-мая маркой. Марка водонепрониц-ти – это минимальная вел-на давления воды, при кот при стандартных усл и на станд-х образцах отмечается проникновение воды (цилиндры d и h 15см). Марки уст-ны от W2 до W20 с интервалом = 2 ед. (2 атмосферы). От степени водонепрониц-ти зав-т коррозионная стойкость, мрз, долговечность (длительная прочн) бе.
3. Морозостойкость бетона. Под мрз бе понимают его способность в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. Основной причиной, вызывающей разрушение бе в этих усл, явл-ся давление на стенки пор и устья микротрещин, создаваемое замерзающей водой. При замерзании вода увеличивается в объеме более чем на 9%. Расширению воды препятствует твердый скелет бе, в котором могут возникать очень высокие напряжения. Повторяемость замерзания и оттаивания приводит к постепенному разупрочнению структуры бетона и к его разрушению. Критерием мрз бе явл-ся кол-во циклов, при кот потеря в массе образца менее 5%, а его прочн снижается не более чем на 25%. Это кол-во циклов опр-т марку (11шт) бе по мрз: для тяж бе и мзб F50-F1000, кот. назнач-ся в зав-ти от усл эксплуатации к-ции. Существует два различных способа повышения морозостойкости бетона: I) повышение плотности бетона, уменьшение объема макропор и их проницаемости для воды, н-р за счет снижения В/Ц, применения добавок, гидрофобизирующих стенки пор, или пропиткой специальными составами (кольматация – наполнение пор опр-ми составами); 2) создание в бе с пом. спец воздухововлекающих добавок резервного объема воздушных пор (более 20% от объема замерзающей воды), не заполняемых при обычном водонасыщении бе, но доступных для проникания воды под давлением, возникающем при ее замерзании. Воздушные поры должны быть возможно меньшего размера, т.к. это позволяет их общий V и способ-т мрз бе при наименьшем снижении его прочности вследствие воздухововлечения.
4. Теплофизические св-ва: а) Теплопроводность – это св-во м-ла передавать тепло от одной пов-ти к др. Она хар-ся кол-вом теплоты, проходящей ч/з стенку толщиной 1м и S=1м2 при перепаде t на противоположных пов-тях в 1°С в теч 1 часа. Ед. измерения
· – Вт/м°С. Зав-т от стркутуры бе, его
·, пор-ти, влаж-ти и t. Структ. Бе включ-т тв фазу и си воз=х пор. Теплопров-ть тв фазы
·=1,2-1,4; воздуха
·=0,023. Поэтому чем б. воздушная пор-ть бе (или ниже его
·), тем м. его
·. При заполнении пор влагой
· бе , т.к.
· воды=0,58, т.е. в 25 раз выше
· воздуха. При замораживании бе его
· еще в бОльшей степени, т.к.
·льда=2,3, т.е. в 4 раза выше
· воды. С t –
· бе несколько . Бе с оч мелкими закрытыми порами имеет более низкую
·, чем с крупными порами (отсутствие эффекта конвекции в мелких порах).
б) Теплоемкость – это физ св-во, характ-щееся способностью м-ла аккумулировать теплоту при нагревании, и оценивается уд-ой теплоемкостью, кот обознач-т кол-во теплоты, необх-ое для нагрев-ия 1 кг м-ла на 1°С. Уд теплоемкость (или коэф. теплоемкости) обознач-ся «С» (Дж/кг°С) и опр-ся: 13EMBED Equation.DSMT41415где Q – кол-во теплоты, затраченное на нагревание м-ла, Дж; m – масса м-ла, кг; (t2-t1)-разность t до и после нагрев-ия. Теплоемкость бе, исп-мая в технич-х расчетах, зав-т от его состава, структуры и
·, и меняется в пределах (0,75-1,1)103
Вода имеет более высокую С=4,19*103. Поэтому с содерж-ия воды или влажности бе см, их С .
в) Температурные деформации. Бе расширяется при нагревании и сжимается при охлажд. В ср коэф линейного расширения бе
·=10*10-6. С содерж-ия ц-го камня,
· . Зап-ли
·. t-ые деформ бе близки к t-ым деформ стали.Что обесп-т их надежную, совместную работу в ЖБ при различных t окр. ср. При замерзании влажного бе существ-ое влияние на его деформ оказ-т образ-ие льда в порах и капилярах и вместо деформ сжатия наблюд-ся деформ расширения, вызываемое давлением образующегося льда.
г) Огнестойкость – это сопротивляемость бе кратковременному действию огня при пожаре. Бе отн-ся к числу огнестойких м-лов. Вследствие сравн-но малой
· бе кратковременное возд-ие высоких t не вызыв-т значит-ое нагревания бе и нах-ся под защитным слоем, арм-ры. Значит-но опаснее поливка смесью разогретого бе холодной водой при тушении пожара. Она неизбежно вызывает образ-ие трещин, разруш-ие защ-го слоя и обнажение арм при продолжающемся действии высоких t.
д) Жаростойкость – это стойкость бе при длит-ном и пост-м дейтсвии высоких t в усл-х эксплуатации тепловых агрегатов (жароупорный бе). В таких усл обычный бе на ПЦ непигоден к эксплуатации при t>250°С, т.к. при t=250-300° происх-т прочн из-за разложения Са(ОН)2 и разруш-ия струк. ц-го камня. При t>550°С зерна кварца в песке и гранитном щебне нач-т растрескиваться вследствие перехода кварца в др модификацию (тридимит), что связано со значит-м V зерен кварца и образований микротрещин в местах соприкосн-ия зерен зап-ля и ц-го камня.
39. Газобетон, свойства, подбор состава
Это разновидность ячеистого бетона – особо легкого бетона с большим количеством искусственно созданных, равномерно распределенных, условно замкнутых пор (ячеек), заполненных воздухом или газом. Мелкие трудно сообщающиеся м/у собой воздушные ячейки d=0,5-1,5мм, составляющие 50-85% от общего V бе, придают м-лу ценные технич св-ва: малую плотность и пониж теплопроводность; достаточную прочн, мрз и необх-ое сцепление с арматурой.
Пористость газобетону придают химическим путем, когда в тесто, состоящее из вяжущего и мелкого кремнеземсодержащего наполнителя, вводят спец. газообразующие добавки. В результате в тесте вяж в-ва происходит реакция газообразования; оно вспучивается и становится пористым. Затвердевший м-л наз-т газобетон.
Виды ячеистого бе по плотности и назначению: 1)теплоизоляционные с плотностью 300600кг/м3 с прочность 0,4..1,2МПа. 2)конструкивные плотность 600..1200кг/м3, прочность 2,515 МПа.
Виды ячеистого бе по способу твердения: автоклавные и неавтокланые. Автоклавные ячеистые бетоны изготовляют из: а) цемента с кварцевым песком (пено- и газобе м плотностью > 1000кг/м3); б) молотой негашеной извести с кварцевым измельченным песком (пено- и газосиликат); в) цемента и молотой негаш извести в соотнош 1:1 по массе, и песка (или золы -> пенозолобе, газозолобе). ПЦ лучше прим-ть алитовый, низко- или средне алюминатный, с началом схватывания непозднее 2ч. Для неавтоклавного яч.бетона прим-т цемент марок не менее М400. Для автоклавного яч. бетона используют известь с содержанием CaO не менее 70%, MgO не более 5%, высокоэкотермическую (t гашения = 85°С). Помол извести-кипелки не ниже 35004000см2/г.
В качестве газообразователя используют:
Алюминиевая пудра марки ПАК-3 или ПАК-4 с содержанием активного алюминия 82% и тонкостью помола 50006000см2/г. Расход пудры в зав-ти от треб-мой плотности газобе сост-т 250-600 г/см3. Для защиты Ал.пудры от окисления при пр-ве ее вводят парафин, кот обволакивает тонкой пленкой каждую чешуйку Ал, придавая ему гидрофобность. Такая пудра не осаждается в воде и не образ-т водную суспензию, поэтому перед пригот-ием суспензии необх-о парафиновую пленку удалить (депарафинизировать). Этого добиваются тремя путями: а) Прокаливание пудры в электропечах при t=200-220°С в теч 4-6ч; парафин испаряется. В последние годы этот способ прим-ся редко, поскольку он взрыво- и пожароопасен; б) Р-рением пленки в р-ре ПАВ (мылонафт, сульфанол, стиральный порошок). Но это взрывоопасно из-за пыления; в)Смешиванием Ал.пудры со спец ПАВ - поризатором, разработанным фирмой «Ванг» (г.Москва). Такая пудра становится взрыво-, пожаробезопасной и гидрофильной, не требующей депарафинизации в усл завода-потребителя. Частицы Ал.порошка не агрегатируются (не комкуется) в воде, что обуславливает получение оч мелких пор в массиве формуемого изднлия. Вспучивание р-рной массы происх-т в рез-те хим взаимод-ия Ме-го Ал. с Са(ОН)2 и выделением при этом водорода:
3Са(ОН)2 + 2Al + 6Н2О = 3СаО·Al2O3·6Н2О + 3Н2
2. Пергидроль – водный р-р технической перикиси водорода (Н2О2). Н2О2 – это крайне нестойкое в-во, легко разлагающееся в щелочной среде, интенсивно выделяющее при смешивании с цем.тестом кислород: Н2О2 = 2 Н2О + О2. Цем. р-р с доб. пергидроля схватыв-ся весьма быстро, поэтому заливка пригот-го р-ра в формы д.б. закончена не позднее, чем через 3 мин с момента добавки пергидроля в р-рную смесь. На основе пергидроля лучше всего получ-ся конструктивный газобе с
·=1100-1200 кг/м3, Rсж=10-12 МПа.
Кол-во газа, выделеямого 1 кг пергидроля (30% концентрации) в 10 раз меньше, чем 1 кг алюмин-го порошка. Но интенсивность выделения газа в обоих случаях – различная: если при введении Ал-го порошка гл масса газа выдел-ся ч/з 30-40 мин после смешивания, то газовыдел-ия при пергидроле практ-и нач-ся немедленно после его введения в суспензию и полностью заканчив-ся ч/з 7-10 мин. В послед-щем образ-щийся кислород относит-о быстро дифундирует (перемещается) в окр.ср. и поры газобе зап-ля воздухом из атмосферы. Расход пергидроля = 1-1,3% от (тв.вяж+ песок/зола) или 9-10кг на м3 газобе.
Плотность и пористость ячеистого бе зависят от расхода порообразователя и степени использования его порообразующей способности. Некоторое влияние на них оказывает усл ТВО и В/Т: увеличение В/Т повышает текучесть смеси и следовательно, улучшает условия образования пористой структуры. Прочность ячеистого бе также зависит от характера пористости, размеров и структуры пор и прочности межпоровых оболочек.
Рис. – Зависимость прочности ячеистого бе от его плотности.
Поэтому прим-ие смесей с минимальным В/Т при усл образования высококачественной структуры (н-р, вибровспучивание) позволяет получить ячеитсый бе более высокой прочности.
Подбор состава ячеситого бетона:
Выбирают соотношение (с) м/у кремнеземистым компонентом и вяжущим в-вом (Ц) по таблице в зав-ти от вида вяжущего.
Определяют водо-твердое отношение (В/Т), обеспечивающее заданную текучесть смеси, определяемую по таблице «Текучесть ячеистой бе смеси» (с учетом t смеси в момент выгрузки из форм и условия формования)
Определяют количество порообразователя на замес. Для расчета необходимо знать: а) Предварительную пористость бетона: Пр= 1- (
·`c / kc)·(Vуд+В/Т), где
·`c – плотность ячеис-го бе в высушенном состоянии, кг/л; kc – коэф, учитывающий связанную воду в материале (kc=1,1); Vуд – удельный объем 1 кг сухой смеси.
б) Расход порообразователя: Рп=(Пр/(
··k))·V, где
· - коэф испол-ния порообразователя (
·=0,85); V - заданный объем ячеистобетонной смеси, k - коэф выхода порообразователя (это отношение объема пор к массе порообраз-ля). Для Al-ой пудры (газобе) k=1390 л/кг, для пенообраз-ля (пенобе) k=20 л/кг.
Устанавливают расход сухих материалов и воды на пробный замес, учитывая не только св-ва яч.бе, но и t вспучивания и время схват-ия:
Рсух= (
·`c / kc)·V,
где Рсух – суммарный расход материалов на замес сухих;
·`c – плотность ячеистого бетона, высушенного до постоянной массы; kc –коэф, учитывающий связанную воду в м-ле; V – заданный объем одновременно формуемых изделий, увеличенный с учетом образования «горбушки» на 7-10% для индивидуальных форм и на 3-5% для массивов.
Рвяж = Рсух / (1+С),
где Рвяж – масса вяжущего,
Рц = Рвяж· n,
где n – доля цемента в смешанном вяжущем
Ри = Рвяж ·(1 - n),
где Ри – масса товарной извести, содержащей 100% CaO
Риф = (Ри / Аф)·100,
где Риф – масса товарной извести, на кот делают замес (СаО < СаО треб-мой); Аф – фактическое содержание CaO в товарной извести (активность)
Рв = Рсух ·(В/Т)
Где Рв - масса воды
Рк = Рсух - (Ри + Риф),
где Рк – масса кремнеземистого компонента.
Рассчитанный состав явл-ся ориантиров-м, его уточняют пригот-ем опытных замесов и испытанием образцов.

БИЛЕТ № 15
15. Прочностные характеристики бетонов
Качество бе и его работа в конструкциях и сооружениях опр-ся его св-вами, важнейшее св-во - прочность. Прочн – это механическое св-во м-ла, выражающееся в его способности в опр-х условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под влиянием механических, тепловых и других факторов. М-лы в сооруж. м. испытывать различные внутренние напряжения: сжатие, растяжение, изгиб, срез и кручение. Бе относится к м-лам, кот хорошо сопротивляются сжатию, значительно хуже срезу, и еще хуже растяжению (в 5-50раз). Поэтому с.к. обычно проектируют так, чтобы бе воспринимал сжимающие нагрузки; при необх-ти восприятия растягивающих напряжений к-ции армируют. В ЖБК напряжения растяжения, изгиба и среза воспринимают стальной арматурой, поэтому одной из важнейших характеристик явл-ся его прочн при сжатии. Разрушение в физическом понимании состоит в отделении частей тела друг от друга. Дефекты в м-лах приводят к облегчению процесса разрушения, т.е. понижают прочн м-ла. При разрушении бе наблюдается 2 вида разрушения поверхности:
Прочн зап-ля больше прочности р-ра или ц-го камня. Разрушение происходит по р-ру в обход зерен заполнителя.
Рис. Хар-р разрушения бе:
а) по ц-му р-ру без разрушения зап-ля; б) с разрывом зерен зап-ля;
в) смешанное разруш-ие.
2. Прочн зап-ля меньше прочности р-ра. Разруш. происходит по р-ру и по зернам зап-ля. М. б. и смешанный характер разрушения, когда прочн зап-ля и р-ра близки между собой и в разных участках структуры более прочными оказывается либо зап-ль, либо р-р.
Задолго до разруш. бе в нем образ-ся микротрещины, возникающие из-за неоднородности структуры бе, поэтому разрушение бе происходит постепенно по мере развития микротрещин отрыва и достижения опр-ой предельной деформации. Большое значение для прочн бе имеет сцепление ц-го камня с поверхностью зап-ля, т.е. прочн контактной зоны. Разрушение бе начинается с контактного слоя, поэтому ухудшение его св-в резко повышает вероятность разрыва и снижает прочн бе. Опр-мый испытаниями показатель прочн бе явл-ся хар-кой, кот зав-т не только от св-в м-ла, но и от методики испытаний, поэтому необх-мо строго придерживаться соответ-щих рекомендаций по методикам испытаний и добиваться максимального единообразия в их проведении.
Прочность бетона при сжатии
В рабочих чертежах к-ций или в стандартах на изд обычно указывают требования к прочн бе, его класс или марку. При проектировании к-ций прочн бе на сжатие хар-ся классами. Класс бе опр-ся величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 95% (0,95).
ГОСТ 26633-91 «Бе тяжёлые и мелкозернистые. ТУ» устан-т 19 классов бе В3,5-В80. Для ячеистых бетонов ГОСТ 25485-89 «Бетоны ячеистые. ТУ» уст-т 12 классов В0,5В15. На пр-ве контролир-т среднюю прочн или марку бе. Между классом бе и его ср прочн имеется зав-ть: 13EMBED Equation.DSMT41415 где В класс бе по прочн, МПа; Rсредняя прочн, кот следует обеспечить при пр-ве к-ций, МПа; t коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бе (при обеспеченности 95% t=1,64); v коэфф. вариации прочн бе. Для перехода от класса бе (В) к средней прочн бе (R) в МПа, контролируемой на пр-ве для образцов 15x15x15 см (при нормативном v=13,5% и t = 1,64 при обеспеч-ти 95%) следует прим-ть формулу: 13EMBED Equation.DSMT41415 Н-р, для класса В25: 13EMBED Equation.DSMT41415
Средняя прочн (марка) тяжелого бе опр-ся пределом прочн (МПа) при сжатии стандартных бетонных кубов 15x15x15 см, изготовленных из рабочей бе смеси в металлических формах и испытанных в возр 28 сут после твердения в нормальных усл (t=15-20°С, Wотнос=90-100%). В стр-ве исп-т 17 марок М50М1000 (кг/см2). На пр-ве необходимо обеспечить среднюю прочн или заданную марку бе. Превышение заданной прочн допускается не более чем на 15%, так как это ведет к перерасходу ц-а. Кубы размером 15x15x15 см прим-ся в том случае, когда наибольшая крупность зерен зап-ля 40 мм. При другой крупности зап-ля м. исп-ть кубы иных размеров, но размер ребра контрольного бе-го образца д.б. примерно в три раза больше максимальной крупности зерен зап-ля. Для опр-ия марки бе на кубах с другими размерами вводят следующие переходные коэфф-ты, на кот умножают полученную в опытах прочн бе:
Размер куба, см
7х7х7
10х10х10
15х15х15
20х20х20

Коэф-т
0,85
0,95
1
1,05

Прочн бе в опр-ый срок при тв-ии в норм усл зав-т от прочн или активности ц-а и В/Ц: повышается с прочности ц-а и с В/Ц. Эта зав-ть выражается формулой: 13EMBED Equation.DSMT41415 гдеR28 прочн бе после 28 сут норм-го тв-ия; Rц активность ц-а, т.е. 28суточная прочн ц-го р-ра в тромбованных образцах сотава 1:3 естественного тв-ия; к коэф-т качества зап-ля (для Щ к=3,5, для Г=4); В/Ц водоцементное отношение (по массе). Эта расчётная формула (формула Абрамса-Беляева) предложена Беляевым на основании з-на в/ц отношения, установленного в 1895г профессором Малюгой и выраженного графической зав-тью: Rб = f (В/Ц), из кот следует, что прочн бе не зависит от его состава, а опр-ся величиной В/Ц. Мах-ой прочн соответ-т оптимальное значение В/Ц. С В/Ц кол-во свободной Н20, не участвующей в структурообразовании; она испаряется, оставляя поры, снижая прочн тем значительнее, чем больше В/Ц. С В/Ц возникает недоуплатнение бе смеси, сохраняются поры, снижающие прочн бе тем больше, чем меньше В/Ц.
Рис. Зав-ть прочн бе от В/Ц при обычных (1) и оптимальных (2) структурах.
Величина R0 и (В/Ц)0 - при оптимальной структуре бе. Только при оптимальной В/Ц бе имеет слитное строение с min пористостью и обладает мах прочностью.

В практических целях ф-ле Абрамса-Беляева придали выражение прямой завис-ти, приняв вместо «В/Ц» обратную величину - «Ц/В»:
13EMBED Equation.DSMT41415- формула Боломея-Скрамтаева, где А-коэфф. качества зап-лей (ср знач. А=0,6). При введении нового ГОСТа на испытания ц-а (переход с жесткого р-ра на подвижный) была проведена большая коллективная работа рядом НИИ и крупных строй лабораторий по испытанию различных составов бе, изготовленных на разных цементах, разных заводов и большом кол-ве мелкого и крупного зап-ля. Опыты подтвердили, что при значении Ц/В=1,4..2,5 сущ-т прямолинейная зав-ть м/у Rб, активностью ц-а и Ц/В. А формула Боломея-Скромтаева сегодня имеет уточненный вид: для бе с В/Ц
·0,4, Ц/В
·2,5 13EMBED Equation.DSMT41415 для бе с В/Ц
·0,4, Ц/В
·2,5 13EMBED Equation.DSMT41415 Если В/Ц=0,4 – по любой формуле. Знач. коэф. А и А1 приведены в таблице:
М-лы для бе
А
А,

Высококачественные
Рядовые
Пониженного качества
0,65
0,6
0,55
0,43
0,4
0,37

Примечание. Высококачественные м-лы: щебень из плотных г.п. высокой прочн, песок оптимальной крупности и ПЦ высокой активности, без добавок или с минимальным кол-вом гидравлической добавки; зап-ли чистые, промытые, фракционированные с оптимальным зерновым составом смеси фракций. Рядовые м-лы: зап-ли среднего качества, в т.ч. гравий, ПЦ средней активности или высокомарочный ШПЦ. М-лы пониженного качества: крупные зап-ли низкой прочн и мелкие пески, ц-ты низкой активности.
В коллективном эксперименте было изучено также влияние пропаривания на прочн бе. Образцы пропаривали по режиму 2+3+8+4 ч при t изотермического прогрева 80°С и испытывали в возрасте 1 сут. Перед пропариванием образцы выдерживали 2 ч при нормальной температуре. Прочн образцов при сжатии после пропаривания в среднем составила 81% (от марки бе) при В/Ц=0,3; 75% при В/Ц=0,4; 71% при В/Ц=0,5 и 63% при В/Ц=0,6-0,7. На основании этих данных прочн бе сборных ЖБК, подвергающихся пропариванию, м. ориентировочно опр-ть по приведенным выше формулам, умножая полученную расчетную Rб28 на 0,7.
Прочность бетона на растяжение при изгибе.
Для тяжелых бе, применяемых в стр-ве дорог и аэродромов, устанавливаются марки бе по прочн на растяжение при изгибе, кот опр-т путем испытания балочек квадратного сечения и вычисляют по формуле: 13EMBED Equation.DSMT41415МПа, где F разрушающая нагрузка, Н; а - ширина образца, см; b высота попер сечения призмы, см; l расстояние между опорами, мм;
·- масшатбный коэф (в зависим-ти от квадратного сечения образца): 10Ч10см
·=0,92; 15Ч15
·=1; 20Ч20
·=1,15; 7Ч7
·=0,86. Размеры стандартных балочек:
Наиб. крупность зерен зап-ля, мм
Размеры балочки, мм


Сечение (aхb)
Длина
Расстояние м/у опорами (l)

30
50
70
100ХЮ0
150X150
200X200
400
600
800
300
450
600

Прочность при изгибе меньше предела прочности при сжатии!!!
ГОСТ 26633-91 устан-т 19 марок бе по прочн при изгибе от Рtb 5 до Ptb100 и 19 классов на растяжение при изгибе от Btb 0,4 до Btb 8,0. Rизг зав-т от тех же факторов что и Rсж, но соотнош Rсж/Rизг с Rcж (рис.1). Эта завис-ть м.б. выражена формулой: 13EMBED Equation.DSMT41415 где Rц - активность ц-а при изгибе; Aп - коэф качества: для высококачеств-х м-лов Aп=0,42; для рядовых м-лов Ап=0,4; для м-лов понижен-го кач-ва Ап=0,37. С возраста бе его Rизг и Rрастяж возрастает боле медленно, чем Rcж и соотнош. Rраст/Rсж .

Однородность бетона по прочности
Качество бе нельзя оценить только его средней прочностью. На практике всегда наблюдаются отклонения от этой величины. Колебания активности ц-а, НГ, минералог-го состава, св-в зап-лей, дозировки м-лов, режимов перемешивания и тв-ия - всё это приводит к неоднородночти структуры бе. Соответ-но будут колебаться и показатели св-в бе:
·, прочн, проницаемость и мрз. Поэтому качество бе опр-ся не только его ср. прочностью, но и его однородностью, кот оценивается по коэф вариации прочности бе. Как уже известно, класс прочн бе связан с его ср прочн: 13EMBED Equation.DSMT41415 При изменении коэфф вариации опр-му классу по прочн бетона будет соответ-ть различная средн прочн (R). В кач хар-ки однородности бе исп-т ср коэф вариации прочн бе (vп) по всем партиям за анализируемый период. Прочн бе в партии: 13EMBED Equation.DSMT41415 где Ri единичное значение прочн бе, МПа; n общее число единичных значений прочн бе в партии. За Ri принимают ср прочн бе в одной серии образцов или ср прочн бе контролируемого участка к-ции при прим-ии неразрушающих методов контроля.
По коэф вариации прочн бе м. судить о стабильности кач-ва бе, выпускаемого предприятием. Чем ниже показ-ль коэф вариации прочн бе каждой i-ой из n партий бе, тем стабильнее кач-во бе!!!
ГОСТом 18.105-86 уст-но 11 значений vп: от 6 до 16%. Нормативный коэф. вариации = 13,5%.

40. Силикатный бетон, свойства, проектирование состава
Силикатный бетон это камневидный искус-й строй конгломерат, получ-мый из уплотненной и отвердевшей в автоклаве увлажненной смечи молотой негаш-ой извести (6-30%), молотого кварц-го песка (8-15%), обычного кварц-го песка (60-80%) или др зап-ля.
Силик.бе м.б: 1. Тяжелые (
·ср>1800кг/м3)-в них плотные зап-ли: П, Щ или Гр; 2. Легкие (
·ср<1800кг/м3)-в них легкие пористые зап-ли: керамзит, аглопарит, перлит, термозит, вермикулит; 3. Ячеистые (
·ср<500кг/м3)- это пено-, газосиликаты.
По крупности зерен применяемого зап-ля: 1. Крупнозернистые (D>5мм); 2. Мелкозернистые (D<5мм).
Наиб прим-ие нали тяжелые мелкозернистые силик бе с Rсж = 15, 20, 25, 30, 40,50 МПа. Мрз таких бе высокая (до 300 циклов).
Виды вяж зав-т от вида кремнеземистого компонента и наз-ся:
1.Известково-кремнеземистые (совместно тонкомолотые изв и кварц песок); 2. Известково-шлаковые (совместный помол изв и металлург / топливных шлаков); 3. Известково-зольные (топливные золы – в кач. кремнезем.комп.); 4. Известково-аглопаритовые (отх.пр-ва искус-х пористых зап-лей); 5. Известково-белитовые (тонкомолотые продукты низкообжиговой известково-кремнеземистой шихты и песка или нефилинового (белитового) шлама и песка).
Возможно прим-ие спец добавок: для замедления гидратации извести – гипсовый камень; для помолоспособности компонентов и пластификации бе см – триэтаноламин; для гидрофобизации и долговечности бе – ГКЖ-10 или ГКЖ-11, а также – СП.
Состав силикатного бе рассчитывают двумя способами:
Если известна активность известкого-кремнеземистого вяжущего (ИКВ) и предполагается автоклавная обработка, исп-ся расчетно-экспериментальный метод для цементного тяжелого бетона, вводя в него необходимые поправки, учитывающие особенности свойств и технологии силикатного бетона.
При опр-ии В/Ц по формулам: для обычного бе В/Ц>0,4: В/Ц=A·Rц /(Rб+0,5·А·Rц), учитывают активность ИКВ. Прочно силик-го бе уст-т по рез-там испытания после автоклавной обработки.
Расход воды в силикатных б. устанавливают по результатам предварительных испытаний б. смеси состава 1:1:2 и уточняют по результатам пробных замесов.
Коэф раздвижки зерен принимают на 0,1-0,2 выше рекомендуемых для тяж. Бе, а коэффициент А принимают =0,5.
Расход песка: П=(1000-(Цик/
·ик+В))·
·П , где Цик – расход ИКВ, кг;
·П и
·ИК – истинные плотности песка и ИКВ, кг/л.
Окончательный расход м-лов уточняют по рез-там пробных замесов.
2) Если активность ИКВ неизвесна, то исп-т методику ВНИИстрома, связывающей прочность силикатного бетона с его плотностью, качеством извести, водоцементным отношением, тонкостью помола песка, соотношением между известью и тонкомолотым песком и др. факторами.
При исп-ии негашеной извести ориентировочно прочн плотного силик бе можно опр-ть по формуле: 13 EMBED Equation.3 1415
где Sм.п. - удельная поверхность молотого песка см2/г.
При исп-ии гаш.изв., обладающей оч б уд пов-тью, изменение дисперсности молотого песка оказ-т незначит-ое влияние на прочн бе, и им м пренебречь. Тогда: 13 EMBED Equation.3 1415
Минимальное кол-во изв, песка, воды, обеспечивающее получение бе, рассчитыв-ся так: 13 EMBED Equation.3 1415 где ВВ – объем воздуха, вовлеченного в уплотненной силикатобе-ой смеси; Ку – коэф уплотнения песка при различных способах формования; m – коэф раздвижки зерен немолотого песка тонкомолотой добавкой и известью.
Для придания силикатобетонной смеси требуемой подвижности расход вяжущего : Ц=n·Ц, т/м3, где n – коэф избытка теста вяж. (зав-т от треб-мой влажности, опр-щей ее жесткость, необх-ую для ее качеств-го уплотнения при различных способах формования изд).Он опр-ся по табл. Расход извести: И=Иа/А, Иа=Ц/((1/а)+1,54), где Иа - содержание активной извести, т/м3; А - содержание активного СаО в товарной извести, доли ед; а - соотношение между активной СаО и молотым песком в вяж (по табл).
Расход молотого песка: Пм=Ц-И, т/м3
Расход немлотого песка-зап-ля: Пн=2,5-n·(2,5-(
·’В.П./m)), т/м3
Кол-во воды в бе смеси: В=Ц·(В/Ц), л/м3
Плотность уплотненного силик-гог бе:
·’Б=Ц+Пн, т/м3

БИЛЕТ № 16
16. Факторы, влияющие на прочность бетона.
Опр-мый испытаниями показатель прочн бе явл-ся хар-кой, кот зав-т не только от св-в м-ла, но и от методики испытаний, поэтому необходимо строго придерживаться соответ-щих рекомендаций по методикам испытаний и добиваться максимального единообразия в их проведении.
Факторы влияющие на результаты испытаний делят на 3 группы: 1 технологические; 2 методические; 3 статистические.
1.Технологические - связаны с пригот-ием образцов и их качеством:
-параллельность граней образца;
-ровность и шероховатость граней;
-условия приготовления образцов (способ и время уплотнения);
-расположение образца на плите пресса (по центру, с краю).
Прочн образцов, испытанных на боку, может быть на 10-20% ниже, чем при испытании в том положении, в кот образец формовали. Поэтому образцы при испытании нужно распологать в одинак положении. Кубы обычно испытывают в положении «на боку», чтоб иметь запас прочн.
2.Различные аспекты методики испытания:
а) Условия возд-ия образца и пресса. Между плитами пресса и образцами действуют силы трения, в рез-те чего пов-ть бе образца, прилегающая к плите пресса, имеют одинаковые с ним деформации. Действие плит пресса, уменьшая деформации слоев бе, прилегающих к ним, оказывает на них поддерживающее влияние и предохраняет от разрушения. Это явление принято называть эффектом обоймы. Поэтому кубы бе имеют характерную форму разрушения, когда наибольшую деформацию и разрушения наблюдают в среднем сечении образца. А образец после испытания предст-т две сложенные вершинами усеченные пирамиды.
Рис.1 Хар-р разрушения кубов при различных усл испытания: а) обычная схема испыт-ия (пунктиром – ориент-ая обл. влияния «эффекта обоймы»); б) при смазке опроных пов-тей; в) при прим-ии поддатливых прокладок.
Если смазать плоскости соприкосновения образца с плитами пресса (рис1 б), то образец раскалывается по вертик. трещинам и в случае отсутствия поддерживающего влияния эффекта обоймы показ-ль прочн снижается на 20-30%. Подобные испытания не прим-ся.
Если между плитами пресса и образцом поместить достаточно толстую прокладку, у кот Епр
·Ебе, то в ней возник-т растягивающие деформации, превышающие деформации бе, вследствие чего прокладки будут способствовать разрыву бе, и прочн контрольных кубов может оказаться на 35-50 % меньше, чем при испытаниях по стандартной методике.
б) Размеры и форма образца. Эффект обоймы проявл-ся только в узком слое бе, прилегающем к плитам пресса, поэтому чем сильнее раздвинуты плиты пресса, т. е. больше размер образца, тем меньше проявляется эффект обоймы, и при испытании фиксируются меньшие значения прочн образцов, приготовленных из одного и того же бе и твердевших в совершенно одинаковых условиях!!! При испытании призм (h
·2a) прочн бе будет на 20-30% меньше прочн кубов. При отношении h:a
·3 не наблюд-ся изменение прочн. При проектировании ЖБК исп-т призменную прочн бе как величину в наиб степени хар-щую действительную прочн бе в к-циях. В слабых и более деформативных бе влияние эффекта обоймы , поэтому для лёгких бе низких марок м. принимать показания прочн кубов разных размеров одинаковой. В значительной мере структура и прочн бе влияют и на его призменную прочн. Сотнош. Rпризм/Rкуб м. изменяться: для тяжёлых бе 0,6-0,9; для лёгких бе 0,65-1,0.
в) Скорость нагружения и влажность бе. При медленном нагружении жидкая фаза, передвигаясь по капилярам и проникая в устья микротрещин, облегчает деформирование бе, развитие трещинообр-ия и разрушение. С повышением скорости нагружения передислокация жидкой фазы начинает отставать от скорости трещинообразования, увеличивается сопротивления жидкой фазы нагрузке (т.е. жидкая фаза не только передает давление от нагр. на стенки пор и капиляров, но и частично воспринимает его сама, как бы разгружая тв фазу). При высокой скорости нагружения жидкая фаза практически не успевает попасть в устье вновь образующихся микротрещин и повлиять на процесс их развития. С скорости нагружения, отрицат действие жидкой фазы и показатель прочн бе . Степень этого повышения опр-ся не только скоростью нагружения, но и содержанием жидкой фазы в бе. Чем выше степень водонасыщения, тем больше жидкая фаза влияет на св-ва бе. При быстром нагружении водонасыщенный бе оказывается прочнее сухого!!!
Рис. Влияние времени нагружения до разруш-ия на прочн бе: 1-сухого бе; 2-водо-насыщенного бе.

г) Конструкция и особенности пресса. На рез-ты испытания бе кубов большое влияние оказывают жесткость опорных плит пресса и их толщина. При их недостаточности кубы показывают меньшую прочн. При применении жестких опорных плит достаточной толщины хар-р разрушения соответствует рис.1 а. При прим-ии плит недостаточной жесткости наблюдается хар-р разрушения, показанный на рис.1 в.
Обычно на прессах устанавливают плиты толщиной 10см!!! Чтобы уменьшить влияние плит пресса до допустимой вел-ны, необходимо, чтобы их толщина была больше половины от размера ребра куба.
41 Цементно-полимерный бетон, полимербетон, бетонополимер
Цементно-полимерные бетоны - это цементные бетоны с добавками различных высокомолекулярных органических соединений в виде водных дисперсий полимеров - продуктов эмульсионной полимеризации различных полимеров: винилацетата, винилхлорида, стирола, латексов или водорастворимых коллоидов: поливиниливого и фурилового спиртов, эпоксидных водорастворимых смол, полиамидных и мочевиноформальдегидных смол.
Использование в бетоне полимеров позволяет изменять его структуру и свойства в нужном направлении, улучшать технико-экономические показатели материалов.
Цементно-полимерные бетоны характеризуются наличием 2-х активных составляющих: минерального вяжущего и органического вещества. Вяжущее вещество с водой образуют цементный камень, склеивающий частицы заполнителя в монолит. Полимер по мере удаления воды из бетона образует на поверхности пор, капиляров, зерен цемента и заполнителя тонкую пленку, которая обладает хорошей адгезией и способствует сцепленияз м/у зап-лем и цем-м камнем; улучшает монолитность бе и работу минер-го скелета под нагрузкой. В рез-те ЦПБ преобретает повыш прочность на растяжение и изгиб, высокую мрз, износостойкость, непроницаемость. Но при вожном хранении прочн бе .
Наиболее распространенные добавки полимеров в цементные бетоны являются поливинилацетат (ПВА), латексы и водорастворимые смолы.
ПВА обычно прим-ся в виде эмульсии, содержащих около 50% сухого в-ва и некот кол-ва поливинилового спирта в кач эмульгатора. Оптим добавка ПВА =20% от Ц. Латексы содержат дивинил и стирол: СКС-30, СКС-50, СКС-65; с увеличением содержания стирола повышается прочность и твердость полимера и снижается эластичность. Латексы прим-т стабилизированные во избежание коагуляции полимера. Водор-римые смолы вводятся в неб кол-вах (около 2% от Ц), и это: эпоксидные смолы ДЭГ-1, ТЭГ-1, полиамидная смола №89, кот хар-ся высокой адгезией к новообраз-иям цем-го камня к кварцу, граниту.
Полим доб пластичность р-рных смесей по сравн с читы цем-ми. Прочн , если бе тв-т в воздушно-сухих усл (влажность=40-50%).
Осн-м фактором, влияющим на св-ва ЦПБ, явл-ся полимер-цементное отношение. ЦПБ пригот-т по той же технологии, что и обычный цем-й бе. Прим-т эти бе для полов, дорог, отделочных и клеевых составов, коррозионно-стойких покрытий.
Полимербетоны - это бетоны, в которых вяжущими служит различные полимерные смолы, а заполнителями неорганические материалы (песок и щебень). Для ускорения твердения и улучшения св-в применяют пластификаторы, отвердители и др спец добавки. Наиболее часто используют термореактивные смолы: фурановые, эпоксидные и полиэфирные акриловые. Отвердение происх-т при обычной температуре или в условиях подогрева. Фурановые смолы - наиболее дешевые; отверждение происходит в присутствии катализатора (сульфокислоты). Из эпоксидных смол наиболее пригодны жидкие смолы ЭД-5, ЭД-6; они отверждаются с помощью атализатора ионного типа (полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин) и их берут 10-20 % от массы смолы; при повышении температуры скорость отверждения повышается. Полиэфирные смолы: полиэфирмаленаты (Пн-1, ПН-3), полиэфиракрилаты (МГФ-9,ТМГФ-11) отверждаются при обычной t с пом катализатора (перекиси бензола, циклогексанола).
В качестве запол-ля применяют кислостойкие мин.вещества т.к. для полимеризации используют кислые отвердители (на фурановых или фармальдегидных смолах).
Наибольшей прочностью обладают полимерные бетоны на эпоксидной смоле. Для этих бетонов характ-на хорошая хим. стойкость водостойкость, стойкость к истиранию, высокая клеющая способность, но стоимость такого бе на 10-15 рублей выше стоим обычного бе.
Расход смолы в полибетоне завист от свойств заполнителя. Чем больше пустот в зап-ле, больше мелкой фракции и больше их уд пов-ть, тем больше расход смолы и отвердителя. Поэтому опытным путем подбирают наиболее плотную смесь зап-лей, затем рассчитывают количество микронаполнителя (различных молотых г.п.). Опытным путем определяют и расход смолы, чтобы получить заданную подвижность бе смеси (на 10-20% больше объема пустот в микронаполнителе). Слишком большое количество смолы приводит к усадки, температурных деформаций и прочн бе. Количество отвердителя подбирают также опытным путем.
Применяют полимербе в коррозионно стойких конструкциях хим производств, в к-циях, испытывающих сильное истирающее воздействие (водосливы гидротех-х сооруж, некот трубопроводы), в сантехнич-х изд.
Бетонополимеры (БП) – это новый м-л, полученный при пропитке поверхностной зоны готового бе-го (или жб-го) изделия жидким мономером с послед-щей полимеризацией мономера в теле бетона.
Жидкие мономеры (стирол, метилметакрилат) м за сравнит-но короткое время пропитывать бе на глубину 10-20 см и больше!! Кол-во мономера, потребное для пропитки бе, зав-т от его пористости.
Цель пропитки: заполнить поры и капиляры др в-вом. Для этого готовые бе-е и жб-е изд или к-ции подвергают спец обработке (сушка изд, вакуумирование до пропитки)
Свойства бетонополимеров зависят как от свойств бетона и полимера, так и от технологии обработки. Чем прочнее полимер, исп-мый для пропитки, и больше его содержание в БП, и чем прочнее бетонный каменный скелет, тем выше прочн БП, кот м достигать 200 МПа!!! Прочность БП выше прочности использованного бетона и полимера.
Полимер как бы заклеивает деффекты структуры цем камня, зап-ля и каонтактной зоны, и связывает тысячами нитей различные участки бе, повышая их сопротивление нагрузке и трещиносто-ть. Бразующуюся в бе сетку полимера можно рассмотреть как особого рода дисперсное армирование. При полимеризации мономер стремится сократиться в объеме, что вызывает обжатие в минер части м-ла. В рез-те создается разновидность преднапряженного состояния м-ла, что также способ-т его прочн и трещиност-ти.
В БП щебень явл-ся слабым звеном, поэтому высокие прочн показ-т мелкозернистый бе. Получены мелкозернистые бетонополимеры с Rсж=150-210 МПа, что позволяет создавать эффективные тонкостенные к-ции. Пропитка бе мономером позвол-т экономить Ц за счет замены части его золой и тонкомолотыми отходами камнедробления. Замена до 50% ц-а золой мало влияет на прочн БП. Зола имеет большое кол-во тонких капиляров и обесп-т создание дисперсной, более связанной, лучше пронизывающей все тело бе сетки полимерных нитей, что способ-т получ-ию прочных, особо плотных БП. БП с золой имеют прочн =140-160 МПа!!! Спец обработку изд полимером производят для повышения долговечности изд, работающих в суровых климатич-х или агрессивных усл, а также для получения изд с особыми св-вами (износостойких, электропроводных, декоративных, газонепроницаемых, электроизоляц-х, др).
Широко исп-т пропитку полимерными составами при ремонте и восстановлении бе-х и ЖБИ.
БИЛЕТ № 17
17. Коррозия бетона, общие понятия
Коррозия бетона и ж/б – разрушение их в рез-те воздействия внешней среды, химич-го или физико-химического взаимодействия компонентов бетона. В процессе коррозии могут повреждаться как сам бетон, так и стальная арматура и металлические закладные изделия.
Коррозия развивается с разной скоростью в зависимости от:
Характера агрессивной среды;
Её агрегатного состояния (твердая, жидкая, газообразн.);
Химического состава и концентрации агрессивных веществ;
Влажности и температуры окруж. среды;
Скорости подвода к поверхности агрессивных веществ и удаления продуктов коррозии;
Особенностей бетона (его вещественного состава и проницаемости) и стали;
Особенностей ЖБК (формы, толщины, величины защитного слоя, наличия допускаемых расчетом трещин, вида армирования, напряженного состояния);
Характера физического воздействия на бетон и ж/б (нагрев, замораживание, нагрузки и пр).
Согласно классификации, предложенной в 1952г профессором Москвиным, коррозия бе по осн-м признакам делится на 3 вида:
Коррозия I вида характеризуется растворением и вымыванием водой компонентов цементного камня (прежде всего 13 EMBED Equation.3 1415);
Коррозия II вида развивается при действии вод, содержащих хим вещества, вступающие в обменную реакцию с соединениями цементного камня, при этом образуются хорошо растворимые вещества выносимые из бетона водой и (или) нерастворимые вещества, не обладающие вяжущими свойствами и остающимися на месте реакции (проницаемость бетона выше, а пористость ниже). Коррозия этого вида развивается в кислотах, растворах магнезиальных солей.
Коррозия III вида отличается тем, что в порах и капиллярах бетона образуются и кристаллизуются с большим увеличением объема новые соединения. Их кристаллизация вызывает развитие высоких внутренних напряжений, растрескивание и разрушение бетона.

42. Фибробетон
Фибробетон (ФБ) - это бетон, армированный дисперсными волокнами (фибрами). ФБ обладает повышенной трещиностойкостью, прочностью на растяжение, ударной вязкостью, сопротивлением истираемости. Изд из ФБ можно изготовлять без армирования специальными сетками и каркасами. Для армирования бе прим-т различные металлические и неметаллические волокна. В качестве фибр обычно применяют тонкую проволоку диаметром 0,1-0,5 мм, нарубленную на отрезки 10-50 мм или выштампованные специальные фибры. Из неметаллических волокон могут прим-ся стеклянные волокна, базальтовые, асбестовые и др. Однако стекло быстро разрушается под действием щелочной среды ц-а, поэтому необходимо исп-ие в бе глиноземистого ц-а, добавок в бе, связывающие шелочи; пропитку бе полимером. Асбестовые волокна обладают рядом ценных свойств: высокой прочностью и огнестойкостью, стойкостью к агрессивным воздействиям щелочей, долговечностью. М-л, армированный асбестовыми волокнами, - асбестоцемент. Для армирования ячеистых бетонов, гипсобетонов и других м-лов с низким модулем упругости исп-т полимерные волокна. В качестве полимерных м-лов исп-т полиэфиры, полиакрилаты, полипропилен и тд. Стальными или неметаллическими волокнами армируют, как правило, мелкозернистые бетоны, иногда цементный камень. Стеклянные волокна вводят в бетонную смесь в количестве 1-4% объема бетона. Они, как и стальные волокна, обладая высоким модулем упругости, обеспечивают повышение прочности бетона на растяжение и его трещиностойкость. При армировании бетона дисперсными волокнами его разрушение происходит не сразу, а постепенно. Образование сплошной трещины происходит при более значительной величине деформаций, чем в обычном бетоне. Введение волокон в бетонную смесь понижает ее подвижность и вызывает определенные трудности в приготовлении смеси цемента, воды, заполнителя и фибр. Обычно приходится несколько увеличивать количество воды в подобных смесях и содержание мельчайших частиц (цемента и мелкого заполнителя). Как правило, расход цемента составляет 400-500 кг/м3. Введение волокон в замес важная операция, так как бетонная смесь с фибрами склонна к комкованию, а фибры могут образовывать в бетонной смеси «ежи», что резко ухудшает ее качество и не позволяет добиться надлежащего уплотнения материала и изд, поэтому для приготовления смеси используют различные приемы: вводят фибры в последнюю очередь! в предварительно перемешанную смесь цемента, воды и заполнителя или вмешивают сначала заполнители и волокна, а затем добавляют цемент и воду.



БИЛЕТ № 18
18. Коррозия бетона I вида
Коррозия бетона и ЖБ – это разрушение их в результате воздействия внешней среды, химического или физико-химического воздействия компонентов бетона.
Согласно классификации, предложенной в 1952г профессором Москвиным, коррозия бе по осн-м признакам делится на 3 вида.
Коррозия I вида характеризуется растворением и вымыванием водой компонентов цементного камня (прежде всего 13 EMBED Equation.3 1415); процесс развивается под действием воды с мягкой временной жесткостью, особенно при фильтрации воды сквозь бетон. Вынос 13 EMBED Equation.3 1415 более 20% приводит к полному разрушению бетона. Значительные разрушения по механизму коррозии этого вида наблюдается в гидротехнических сооружениях при больших градиентах напора, если бетон не имеет необходимой высокой водонепроницаемости. При омывании бетона водой без фильтрации скорость коррозии не велика. Присутствие в воде солей, непосредственно не реагирующих с цементным камнем, может увеличивать растворимость 13 EMBED Equation.3 1415 и ускорить процесс коррозии. Присутствие в растворе солей кальция (13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415) и карбонизация бе (Са(ОН)2+СО2=СаСО3+Н2О) снижают скорость выщелачивания и способствуют развитии коррозии I вида. Введение пуццолановых добавок (трепел, опока и др), химически связывающих 13 EMBED Equation.3 1415 и понижающих проницаемость бетона, повышают стойкость к коррозии I вида.
Для повышения стойкости к коррозии I вида используют:
бетон повышенной плотности;
естественную или искусственную карбонизацию бетона;
специальные цементы, в том числе и пуццолановые;
гидроизоляция поверхности бетона;
5. облицовка или пропитка бетона.
43. Жаростойкие бетоны
Жаростойкие бетоны (ЖБ) сохраняют свои св-ва при длительном воздействии высоких температур в тепловых агрегатах. ЖБ изготовляют из вяжущего (ПЦ, ШПЦ, глиноземистые ц, жидке стекло), воды (или другого затворителя) и жаростойких заполнителей.
Для улучшения структуры цементного камня и сохранения прочности в вяжущее вводят минеральные добавки: из хромитовой руды, боя шамотного, магнезитового или обычного кирпича; андезита; пемзы; ДГШ; топливного шлака; золы-уноса. Тонкость помола добавок должна быть такой, чтобы через сито № 009 проходило не менее 70% добавок для бетонов на ПЦ и не менее 50% для бетонов на жидком стекле.
Мелкий и крупный зап-ль: хромитовая руда, бой шамотного, магнезитового или обычного кирпича, кусковой шамот, доменный отвальный шлак, базальт, диабаз, андезит. Максимальная крупность щебня для массивных конструкций (фундаментов) не должна превышать 40 мм, а для всех остальных - 20 мм. Мелких частиц размером менее 0,14 мм в зап-лях должно быть не более 15% по массе.
Марку ЖБ определяют пределом прочности при сжатии кубов 10x10x10 см, умноженным на коэффициент 0,85 (для перехода к прочности кубов 20x20x20 см). Образцы испытывают после твердения в течение 7 суток для бетонов на ПЦ и 3 суток - для бетонов на глиноземистом цементе и жидком стекле. Образцы на ПЦ и глиноземистом цементе выдерживают во влажных условиях, образцы на жидком стекле в воздушно-сухих условиях при температуре 18±3 °С. Перед испытанием образцы высушивают при температуре 100...110 °С в течение 32 ч, а затем охлаждают.
Для ЖБ с предельной температурой службы свыше 600°С определяют остаточную прочность при сжатии после нагревания. Остаточная прочность (%) представляет собой отношение предела прочности при сжатии образцов бетона, испытанных после нагревания до необходимой t службы (600, 700, 800°С), к пределу прочности контрольных высушенных образцов. Скорость нагревания 150-200 °С/ч, время выдерживания при предельной t =4 ч. Затем образцы остывают в печи до комнатной t, после чего их выдерживают в течение 7 сут над емкостью с водой и испытывают на сжатие.
ШПЦ можно прим-ть в ЖБ, предназначенных для службы при t ниже 700°С. Если содержание шлака при этом менее 50%, то в бетон вводят любую тонкомолотую добавку (кроме золы-уноса) в количестве 30% от массы ШПЦ. Тонкомолотую добавку не вводят в ПЦ при температуре службы жаростойкого бетона ниже 350° С. Применение обычного бетона на ПЦ допускается в элементах конструкций, температура службы которых не превышает 200° С.
ЖБ на жидком стекле прим-т в усл возд-ия на к-цию кислой агрессивной среды. Однако их нельзя прим-ть в усл пост-го возд-ия паровой среды или воды.
Бе на глиноземистом цементе прим-т в к-циях с толщиной более 40см, но в 1 сут тверд-ия t в бе не должна превышать 40°С, т.к. возможно резкое прочн бе.
Для затворения этих бе необх-мо 170-190 л/м3. Кол-во воды и жидкого стекла д сведено к минимуму, ОК
·2см.
Окончательный состав бе уточняется по рез-там пробных замесов.


БИЛЕТ № 19
19. Коррозия бетона II вида
Коррозия бетона и ЖБ – это разрушение их в результате воздействия внешней среды, химического или физико-химического воздействия компонентов бетона. Согласно классификации, предложенной в 1952г профессором Москвиным, коррозия бе по осн-м признакам делится на 3 вида. Коррозия II вида развивается при действии вод, содержащих хим вещества, вступающие в обменную реакцию с соединениями цементного камня, при этом образуются хорошо растворимые вещества выносимые из бетона водой и (или) нерастворимые вещества, не обладающие вяжущими свойствами и остающимися на месте реакции (проницаемость бетона выше, а пористость ниже). Коррозия этого вида развивается в кислотах, растворах магнезиальных солей. Наиболее часто встречающаяся при действии природных вод – коррозия под действием углекислых вод. Углекислота Н2СО3 присутствует во всех водах. Источником обогащения воды углекислотой являются биохимические процессы, протекающие в воде и почве. Наличие ионов СО32- сверх равновесного состояния создает условия для растворения карбонатной пленки (СаСО3), т.е. вода приобретает агрессивные свойства по отношению к цементному камню бетона (следовательно, протекает коррозия I вида). Чем больше агрессивной углекислоты, тем больше кислотные свойства раствора и скорость коррозии. Действие на бетон неорганических кислот также вызывает процессы коррозии II вида, которые могут переходить в коррозию I вида, вызывая полное разрушение цементного камня бе:
Са(ОН)2 + 2НСI (Н2SO4, 2HNO3 и др) СаСI2 [Н2SO4, Са(NO3)2] + 2Н2О;
n·СаО Ч m·SiО2 + НСI + аq n·СаСI2 + m·Si(ОН)4 + аq (где аq – вода)
Образующиеся соли либо легко растворяются и вымываются (СаСI2, Са(NO3)2), либо выпадают в осадок (СаSO4). Коррозия бе при действии магнезиальных солей (MgSO4 и MgСI2), кот присутствуют в грунтовых и морских водах происходит вследствие обменных реакций с Са(Он)2: MgSO4 + Са(ОН)2 = СаSO4 + Мg(ОН)2; или MgСI2 + Са(ОН)2 = СаСI2 + Мg(ОН)2.Т.к. взаимод-ие магнезиальных солей с Са(ОН)2 связано с его уносом из бетона и проникновением вглубь солей, кот способны вызывать дальнейшее разрушение бетона, то цемент с большим запасом СаО более стоек в данных условиях. К коррозии II вида наиболее стойки бетоны на ПЦ и на глиноземистом цементе.
Для защиты от коррозии II вида используют:
правильный выбор цемента
повышение плотности бетона
защита поверхности бетона специальными красками, пленочными покрытиями, облицовкой.
44. Бетоны на специальных вяжущих веществах: магнезиальном, фосфатном, кислотоупорном и напрягающем цементе.
Бетона на магнезиальных вяжущих (БМВ).
Сегодня это самый молодой бетон (1967г). Выпускается на основе оксидхлорида магния. Магнезиальное в.в: каустический магнезит (читсый МgО), каусический доломит (МgО+СаСО3). Затворяют не водой, а р-ром МgCl2 (
·=1,3-1,34 г/см3). МgCl2 : МgО = 1:2,35 до 1:3,3.
«+»: - не требуют влажного хранения при твердении; - обеспечивают очень большую огнестойкость; - низкая теплопроводность; - хорошая износостойкость; - хорошая Rсж=50-90МПа, Rизг=8-15МПа.
В качестве заполнителей можно использовать очень широкий круг материалов от неорганических (известняк, мраморная крошка, асбест, песок, гравий, щебеньи г.п., граншлаки, пигменты, сульфат Мg) до органических (опилки, стружка, дробленый резиновый м-л, отх пластмасс и картонажного пр-ва и др). Эти вяжущие характеризуются пластичностью, высокой ранней прочностью, стойкостью к воздействию масел, красок, лаков, органических растворителей, щелочей и солей, биостойкие.
«-»: - неустойчивы к действию воды (потеря прочности); - нестойкие к действию некоторых солей и кислот; - коррозия арматуры.
Но несмотря на минусы, интерес к этому бетону не снижается, подкупает возможность широко использовать разнообразных отходов в качестве компонентов вяжущего и заполнителя, а также применение дешевого и доступного доломита как материала для замены каустического магнезита.
Бетоны на фосфатных цементах. Бетоны на аммонийфосфатном цементе имеют прочность на сжатие 30МПа за 45 мин твердения. Бетоны на силикатнофосфатном цементе схватываются за 30 мин и через 4 часа твердения имеют прочность > 50МПа. Бетоны на основе гексаметофосфата натрия вместе с МgО обладают высокой огнеупорностью и прим-ся как связующее для огнеупорного бе и кирпича, футеровки эл.печей при плавки чугуна. Через 24 часа твердения при t=12000С получаются очень устойчивые материалы с прочностью >65МПа. Прим-т эти бе при ремонте автострад, труб и сборных ЖБК.
Кислотоупорные бетоны. Получают при исп-ии кислотоупорного цемента, который состоит из смеси водного раствора силиката натрия (Na2O·nSiO2), или силиката калия (К2O·nSiO2) – растворимого стекла, кислотоупорного наполнителя и добавки – ускорителя твердения кремнефтористого натрия. В качестве микронаполнителя используют кварц, кварцыты, андезит, диабаз и др. кислотоупорные материалы, а вяжущим (связующим) является растворимое стекло.
Вел-на «n» в формуле жидкого стекла – модуль стекла, показывает отношение числа молекул кремнезема к числу молекул щелочного окисла (n=2,5-3,5).
Заполнитель – мелкозернистый с содержанием около 30% частиц крупностью <0,25мм. Дозировка растворимого стекла в бетон около 12%. Кислотостойкие бетоны
·=2100...2300кг/м3, Rб=10..25МПа, Rизг=4,5...6,0МПа.
Нельзя применять кислотостойкие бетоны для конструкций, подверженных длительному воздействию воды, щелочей, слабых кислот (фосфорной, фтористоводородной). Применяют для футеровки химической аппаратуры, возведения башен, резервуаров, сооружений химической промышленности.
Бетоны на напрягающем цементе.
В состав этих цементов входят минеральные системы, увеличивающие свой V в процессе твердения и в результате или полностью компенсирующие деформации усадки, либо вызывающие расширение цем-го камня и бе.
Напрягающие цементы получают совместным помолом клинкера и напрягающего компонента, который включает глиноземистый шлак или др алюмосодержащие в-ва, гипс, известь.
Напрягающие цементы расширяются в V до 4% после достижения цементным камнем прочности 15-20МПа, что позволяет применять это цемент для изготовления самонапряженного ЖБ, в котором арматура получает предварительное напряжение вследствие расширения бе.
Бетоны на основе напрягающих цементов обладают высокой прочностью до 50МПа, водо и газонепроницаемостью.
Применяется для изготовления самонапряженны ЖБ труб, покрытий дорог и аэродромов, тоннелей, водопроводов большого диаметра.
Эти бетоны требуют более тщательного ухода на первой стадии твердения, т.к. протекание физико-химических процессов требует обеспечения соответствующего температурно-влажного режима для избегания образ-ия поверхностных трещин, кол-во и размер которых значительно превышает при твердении обычного бетона.
БИЛЕТ № 20
20. Коррозия бетона III вида
Коррозия бетона и ЖБ – это разрушение их в результате воздействия внешней среды, химического или физико-химического воздействия компонентов бетона.
Согласно классификации, предложенной в 1952г профессором Москвиным, коррозия бе по осн-м признакам делится на 3 вида.
Коррозия III вида отличается тем, что в порах и капиллярах бетона образуются и кристаллизуются с большим увеличением объема новые соединения. Их кристаллизация вызывает развитие высоких внутренних напряжений, растрескивание и разрушение бетона.
Коррозия в сульфатных средах сопровождается разложением силикатов и алюминатов кальция и образованием гипса и гидросульфаалюминатов: 3СаО·AI2О3·3СаSО4·(30 – 32)Н2О и
3СаО·AI2О3·3СаSО4·(8 – 12) Н2О.
Наличие сульфатов в воде повышает растворимость составляющих цементного камня, тем самым фиксируя коррозию I вида и вызывают обменную реакцию, т.е. коррозию II вида. При определенных условиях развивается коррозия III вида. При соприкосновении с бетоном воды, содержащей сульфаты (СаSО4 более 2100 мг/л) происходит насыщение и образование двуводного гипса.
Из числа комплексных солей наибольшую опасность вызывает гидросульфоалюминат кальция с 30-32 молекулами воды (т.к. у него очень большое увеличение объема). В образовании этой соли принимают участие гидроалюминаты цементного камня и гипс, поступивший в виде раствора или образовавшийся в результате реакции между СаSО4 и Са(ОН)2. Чем выше концентрация ионов 13 EMBED Equation.3 1415 и больше трехкальциевого алюмината в цементе, тем благоприятнее условия образования гидросульфоалюмината кальция. При участии в реакции С3А увеличение в объеме происходит в 1,63 раза при взаимодействии с СаSО4, и в 2,27 раза при взаимодействии с Са(ОН)2.
Наибольшей стойкостью к коррозии III вида обладают бе на глиноземистом цементе, высокой стойкостью – пуццолановые ц-ты.
К мероприятиям по предотвращению коррозии III вида относят:
1. введение пластифицирующих, воздухововлекающих, повышающих р-римость Са(ОН)2 и СаSО4 добавок типа СаCl2, СНВ, кремнийорг-х;
2. введение тонкодисперсных кремнеземистых добавок для связывания Са(ОН)2;
3. повышение плотности бетона;
4. применение защиты поверхности бетона.
45. Бетоны с особыми свойствами: особовысокопрочные, радиоэкранирующие.
Особовысокопрочные бетоны. Срок их службы - 100 и > лет при эксплуатации в суровых условиях (нефтяные платформы в северных морях, скоростные магистрали, небоскребы, большепролетные строения мостов и т.д.).
В РФ исп-ся бе прочностью 80-100 МПа, в США - 133 МПа. Ориентировочный состав: ПЦ=400кг/м3; Микрокремнезем=133 кг/м3; Кварц песок: фр.до1мм =566кг/м3; фр.до1-4мм =1153 кг/м3; СП=13,5кг/м3; вода=100 л/м3. Плотность бетона м.б. до 2900 кг/м3.
Помимо ПЦ прим-т спец. Ц с оптимизацией гран состава, позволившей снизить В/Ц. Вслед за получением Ц камня с Rсж > 250 МПа были получены DSP композиты (уплотнененные системы, содержащие гомогено распределенные ультрамалые частицы). Эти мат-лы, включающие спец-но подготовленные Ц, микрокремнезем, спец-е зап-ли и микроволокна, за счет спец. технологич-х приемов при В/Ц=0,12-0,22 позволяет достичь прочн. 270 МПа при высокой стойкости к коррозионной воздиям и испытаниям.
Известково-кварцевые м-лы с Rсж до 250 МПа были получены путем формования под давлением 138 МПа перед автоклаврированием. Аналогичная обработка Ц теста позволила снизить В/Ц до 0,06!!! и обеспечить прочн.камня до 330 МПа!!! в возр. 28 сут. норм. твердения. А исп-ие алюминатного Ц и горячего прессования при давлении 345 МПа позволило получить прочн 650 МПа!!!
Радиоэкранируюшие бетоны.
Созданы в связи с развитием атомной энергетики и необх-тью надежной защиты персонала и окр среды от радиоактивного излучения. Защитное экранирование – гл средство, с пом кот м максимально снизить дозу, а бе сегодня – наиб. широко применяемый экранирующий м-л.
От
·-излучения и нейтронных источников исп-ся сложная си комбинированной защиты.
Требования к РЭБ: высокая плотность, однородность, стойкость при воздействии радиоактивного флюэнса (поток движения частиц), стойкость к теплов. воздействиям, газонепроницаемость.
Наиболее часто для экранирования прим-т бе, в кот в кач зап-ля исп-т: магнетит (Fe2O4), лимонит (Fe(OH)3), гематит (Fe2O3), барит (BaSO4), металический скрап (мелк. част. металла) и др. Плотность бе на таких зап-лях высокая, поэтому их наз-т еще особо тяжелыми бетонами.
Бе на лимонитовом Щ и П
·=2,3-3,0 т/м3, на магнетитовом
·=2,8-4,0 т/м3, на баритовом
·=3,3-3,6т/м3, на чугунном скрапе
·=3,7-5,0 т/м3.
Для особо тяжелых бе прим-т ПЦ, ППЦ, ШПЦ, ГЦ (глинозем ц) и гипсоГЦ расширяющийся.
К зап-лям для таких бе предъявл-т доп требования: 1. минимальная Rсж магнетита и чугунного скрапа 200 МПа; лимонита и гемотита 350 МПа; барита 400 МПа. 2. содерж. полуторных окислов (Fe2O3) в барите не >1% от массы зап-ля. 3. водопоглощ. магнетита и барита =1-2%, лимонита и гематита 9-10% по массе.
Подвижность бе смеси: ОК=2-4 см, Жесткость = 20-25 с.
Водопотребность смеси: на барите и чугунном скрапе - 180 л, на лимонитовом П и магнетите/барите/скрапе - 240л, на лимонитовом П и Щ - 280 л.
Подбор состава - как для обычного тяж.бе с на 10-20% доли П.
При защите от
·-радиоактивного излучения исп-т и сверх особо тяжелый бе. Н-р, бе на ильмените (титанистый железняк FeTiO3) имеет
·=4 т/м3.
Для обеспечения высокой однородности достаточно подвижной бе см. (ОК=10см) исп-т повыш дозировку СП и повыш. долю ильменитового песка (П : Крупный зап-ль =1:1,5).
Сложнее защита от нейтронных источников. Нейтронный поток наиб. эфф-но останавлив-ся гидратными бе (имеют повыш. содерж. хим-и связанной воды). Для их приготовления исп-т глиноземистый ц-т, а зап-ль - лимонит и серпенит. Также вводят карбид бора, хлорид лития, сульфат кадмия.
БИЛЕТ № 21
21. Защита бетона от коррозии
Коррозия бетона и ЖБ – это разрушение их в результате воздействия внешней среды, химического или физико-химического воздействия компонентов бетона.
Для повышения стойкости к коррозии I вида используют:
бетон повышенной плотности;
естественную или искусственную карбонизацию бетона;
специальные цементы, в том числе и пуццолановые;
гидроизоляция поверхности бетона;
облицовка или пропитка бетона.
Для защиты от коррозии II вида используют:
правильный выбор цемента;
повышение плотности бетона;
защита поверхности бетона специальными красками, пленочными покрытиями, пропитка полимерами.
К мероприятиям по предотвращению коррозии III вида относят:
1. введение пластифицирующих, воздухововлекающих, повышающих р-римость Са(ОН)2 и СаSО4 добавок типа СаCl2, СНВ, кремнийорг-х;
2. введение тонкодисперсных кремнеземистых добавок для связывания Са(ОН)2;
3. повышение плотности бетона;
4. применение защиты поверхности бетона.
Меры предохранения бетона от внутренней коррозии:
1) использование цементов с низким содержанием щелочей (<0,5%);
2) применять спец. ц с тонкомолотыми добавками, способствующими поглощению и связыванию щелочей (пуццолановые цементы);
3) введение в бе пуццолановых добавок, связывающие щелочи ц-а;
4) применять в бе газообразующие или воздухововлекающие добавки для создания резервного объема пор для продуктов реакции между щелочами ц-а и заполнителем.
Обеспечить сохранность арматуры в тяжелых и легких бетонах можно:
повышением плотности самих бетонов;
проницаемости бе;
защит-х св-в бе введением ингибирующих (от ржавчины) и уплотняющих добавок;
нанесением на армат-ру спец покрытий (цем-битумных, цем-полистирольных, цем-латексных – для автоклавных бе);
применение спец-х защитных покрытий по бе, рекомендуемых СНиП 2.03.11-85.

46. Строительные растворы, основные понятия, свойства.
Строй р-р - искусств. кам. материал, полученный в рез-те твердения смеси, состоящей из П, вяжущего и воды.
От бе р-ры отлич-ся только крупностью зап-ля. Поэтому общие закономерности для бе рапр-ся и на р-ры с некот корректированием.
Вяж.в-ва: все виды ц-а, известь, гипс, смешанные вяж. с добавкой хим-ой или тонкодисперсной минеральной.
Пески: природные, из дробленых каменных пород (отсев), дробленых шлаков, но кр. не > 2,5 мм.
К р-рам чаще всего не предъявл-ся требов-ия высокой прочности, поэтому сырьевая база расширена, можно исп-ть местное сырье.
При скреплении р-ром более прочных каменных блоков, кирпичей, последние препятствуют разрушению тонких слоев р-ра м/у ними, и как бы сопротивление р-ра нагрузке. Поэтому для кладки м применять р-ры с меньшей прочностью, чем прочн кирпича или блоков, и тем тоньше слой р-ра – тем более низкой м.б. его прочн.
Для получения плотного и удобоукладываемого р-ра треб-ся, чтобы все пустоты м/у зернами песка были заполнены. Цемент вводят лишь только такое кол-во, кот необх-мо для получения заданной прочности р-ра, а для получения плотного строения кол-во вяж теста за счет добавки к цементу тонкодисперсных минер компонентов.
Р-ры прим-ся в тонких слоях и во многих случаях укладыв-ся на пористые основания, способные отсасывать воду. Поэтому особое значение преобретает их водоудерживающая способность!!! При излишней потери воды р-ры становятся жесткими,плохо укладыв-ся, прочн и сцепление с основанием.
Р-ры м.б. слитные или мелкопористой структуры, зависящей от расхода вяжущего.
Различают структуру с плавающими зап-лем (тип I), с наиб плотным расположением зерен зап-ля и полным заполнением пор м/у его частичками вяж тестом (тип II), и с контактным расположением обмазанных тестом зерен зап-ля с частичным заполнением пустот м/у ними (тип III – мелкопористая структура). Наиб предпочтителен тип II.
Структура р-ра зав-т от его состава (вяж : зап-ль): состав 1:1 до 1: 1,5 – имеют слитную стр I типа; 1:2 до 1:3 – слитную стр II типа; 1:4 до 1:6 – мелкопористую стр III типа с меньшим расходом вяж. Составы с высоким расх вяж (1:1 до 1:3) наз-т жирные, а с невысоким (1:4 до 1:6 и ) – тощими.
В кач пластиф-в исп-т такие тонкодисперсные м-лы как: глина, изв. тесто, зола, тонкомолот. шлаки, опока, изв-к, отх камнедробления, бентанит (коллоидная глина), кизельгур (тонкодисп кремнезем, диатомит).
Особенности структуры р-ров:
Наличие воздушной фазы за счет воздуховолечения при пригот-ии и укладке р-ра и за счет недостатка вяж теста для заполнения пустот зап-ля.
Более высокая уд пов-ть зап-ля и тонкодисп-х компонентов приводит к в структуре пов0тей раздела тв и жидкой фазы и росту кол-ва контактов м/у тв частицами в единице объема р-ра.
Чаще всего р-ры прим-т:
1. Для кладки фундаментов, стен, сводов, столбов
2. Для оштукатуривания пов-ти стен и перекрытий, декорат отделки фасадов
3. Пористые – для акустич-х штукатурок
4. Водонепроницаемые - для гидроизоляции.
По виду исп-мых зап-лей р-ры делятся:
Тяжелые (обычные) – на обычном песке или отходах камнедробления (
·=1800-2200 кг/м3)
Легкие – на шлаковом или др пористом зап-ле (мелком): керамзит, пемза, перлит, вермикулит, туф, термозит (
·<1500кг/м3)

БИЛЕТ № 22
22. Коррозия арматуры в бетоне
Защитное действие бетона по отношению к арматуре определяется способностью цем. камня пассивировать сталь (т.е. переход металла в состояние, при кот. резко замедляется коррозия).
В большинстве случаев коррозия Ме происходит по электрохим-му механизму, для осуществления кот небх-мы след. усл:
1) Наличие разности потенциалов на поверхности металла;
2) Наличие электролитической (ионной) связи между участками поверх-ти металла с различными потенциалами;
3) Активное состояние поверхности на анодных участках, где осуществляется растворение металла по реакции: nH2O+MeMe++nH2O·e- ;
4) Наличие достаточного кол-ва деполяризатора (в-ва сильного окислителя, в частности - кислорода), необх-го для ассемиляции (слияния) на катодных участках поверхности металла избыточных электронов 4e- + O2 + 2H2O 4(OH)-.
1-е усл всегда выполнятся, т.к. технич-е металлы имеют неоднородную структуру, неодинаковые условия контакта пов-ти стали с бе.
2-е и 4-е усл. имеют место быть, т.к. бе представл-т собой капиллярно-пористое тело с активной и гидрофильной внутр-ей поверх-тью.
Физически связанная вода (капилярная и осмотическая) в бе м. служить электролитом - проводником зарядов между анодными (+) и катодными (-) участками на поверхности стали. Кол-во этой воды зависит как от структуры и пористости бетона, так и от среды и условий взаимодействия среды с конструкцией.
Для стали в бе, также как и для открытого металла, сущ-т некоторая критич-ая влажность воздуха, ниже кот плёнки влаги не м. обеспечить перемещение ионов между анодными и катодными участками её поверх-ти. Такое критич-ое значение относит-ой влажности воздуха составляет от 50 до 60%, если бе не содержит гигроскопических веществ, н-р хлористых солей, кот понижают это значение.
В бе почти всегда достаточно влаги, необходимой для протекания процесса коррозии стали!!! Недостаток O2 может ограничивать процесс коррозии стали лишь при практически полном насыщенном бе водой.
В бетонах высокой плотности (при В/Ц<0,5) отмечается замедление коррозии при относит-ой влажности воздуха > 80-85%. В большинстве случаев поровые пространства бе способны пропустить достаточное кол-во O2 для поддержания коррозии арм-ры.
Скорость коррозии стали зависит от степени агрессивности воды –среды, кот оценивается показ-лями pH и содержанием O2 .


График зависимости скорости коррозии стали от pH растворов: 1-при высоком содержании O2; 2-при среднем содержании O2; 3-при низком содерж-и O2; 4–при отсутствии O2 .
Отсутствие коррозии стали в бе объясняется ее пассивностью в щелочных средах, т.е. неспособностью к растворению по приведенным выше реакциям. Для сохранения пассивности стали в бетоне необходим ее постоянный котнтакт с поровой жидкостью, щелочность кот-го должна иметь pH>11,8. Это условие обычно соблюдается в плотных бе на ПЦ, ШПЦ, ППЦ, кот уже при затворении водой дают pH>12,6.
В процессе схватывания и твердения цем. теста pH от 13,5 до 13,8. А в затвердевшем бетоне pH=12-12,5. Снижение pH бетона связано с концентрации Ca(OH)2 . В обыч. плотных бе на ПЦ сущ-т значит запас Ca(OH)2 (=10-15% от массы ц-а). Если ц. содержит актив. гидравлич-е добавки (ШПЦ или ППЦ), то значит-я часть Ca(OH)2 ими связывается. Связывание Ca(OH)2 значительно при теплов-й обработке бе, что приводит к существенному pH поровой жидкости. Особенно резко pH в бе автоклав-го тв-ия, где высокая прочн достиг-ся за счет глубокого связывания Ca(OH)2 с SiO2 молотого песка, золы, шлака.
График – Кинетика коррозии стали в образцах: 1-непропаренных; 2-непропаренных с добавкой 2% CaCl2; 3–пропаренные с дабавкой 2% CaCl2.
Особое внимание следует уделять влиянию добавок хлористых солей. Даже в бе нормального твердения в присутствии ионов Cl нарушается пассивное состояние поверх-ти стали (кривая 2).
Небольшое кол-во CaCl2 , добавленного при затвореии бе, м.б. полностью связано с аллюминатами ц-а в слаборастворимые комплексные соли – гидрохлораллюминаты и не вызывать нарушения пассивности стали. Но необх-мо учитывать, что связывание резко замедляется при теплов-й обработке бе (кривая 3)!!!
Если учесть, что при этом pH поровой жид-ти, то очевидно, что применение добавок хлоридов при теплов. обработке след-т избегать.
Зап-ли на основе шлаков и золы, содержащие водор-римые соединения серы в виде сульфатов и сульфидов м. нарушить пассив-ть стали.
При периодич-м замораж-ии и оттаивании, увлаж-ии и высушивании, нагрев-ии и охлажд-ии происходит расшатывание структуры, разрыхление вплоть до частичного или полного разрушения бетона.
Разрушающе действуют на бе многие жидкиее и газообразные среды, вызывающие коррозию бетона. Все это вызывает разрушение защитного слоя бе у арм-ры и прекращение его пассивирующего действия. Образование пленки, ржавчины сопровождается увеличением ее объема.
Обеспечить сохранность арматуры в тяжелых и легких бетонах можно:
повышением плотности самих бетонов;
проницаемости бе;
защит-х св-в бе введением ингибирующих (от ржавчины) и уплотняющих добавок;
нанесением на армат-ру спец покрытий (цем-битумных, цем-полистирольных, цем-латексных – для автоклавных бе);
применение спец-х защитных покрытий по бе, рекомендуемых СНиП 2.03.11-85.
47. Виды строительных растворов, их основные свойства
Строй р-р - искусств. кам. материал, полученный в рез-те твердения смеси, состоящей из П, вяжущего и воды. От бе р-ры отлич-ся только крупностью зап-ля. Поэтому общие закономерности для бе рапр-ся и на р-ры с некот корректированием. Вяж.в-ва: все виды ц-а, известь, гипс, смешанные вяж. с добавкой хим-ой или тонкодисперсной минеральной. Пески: природные, из дробленых каменных пород (отсев), дробленых шлаков, но кр. не > 2,5 мм.
Чаще всего р-ры прим-т: 1. Для кладки фундаментов, стен, сводов, столбов 2. Для оштукатуривания пов-ти стен и перекрытий, декорат отделки фасадов 3. Пористые – для акустич-х штукатурок 4. Водонепроницаемые - для гидроизоляции.
По виду исп-мых зап-лей р-ры делятся: Тяжелые (обычные) – на обычном песке или отходах камнедробления (
·=1800-2200 кг/м3); Легкие – на шлаковом или др пористом зап-ле (мелком): керамзит, пемза, перлит, вермикулит, туф, термозит (
·<1500кг/м3).
Виды строй р-ров:
1.Р-ры для каменных кладок и монтажа крупных элементов стен выбирают в зав-ти от напряжений в к-ции и условий эксплуатации. Состав р-ра выбирают на сонове: заданной марки р-ра; степени подвижности р-ра, необходимой по условиям пр-ва работ.
Для кладки наружных стен зданий 1ой степени долговечности марку р-ра назначают в зав-ти от относительной влажности помещений (для цементно-известковых и цементно-глиняных р-ров): при W<60% марка > 10; при W=60-75% марка > 25; при W>75% марка > 50.
Для подземной кладки в маловлажных грунтах марка >25, то же в оч влажных и насыщенных водой грунтах >50.
Подвижность р-рной смеси по конусу СтройЦНИЛа принимается в зав-ти от назначения р-ра: заполнение и расшивка швов при монтаже стен из панелей и крупных блоков – 5-7см; кладка из кирпича и бе-х камней – 9-13см; бутовая кладка – 4-6см.
Состав р-ров назначают по таблицам, приведенных в соответ-щих инструкциях или справочниках – в объемных частях.
С прим-ем мелких песков прочн р-ров на 20-25%, поэтому для получения р-ров заданной прочности содержание ц-а на 20-25%.
Для обеспечения достаточной долговечности м-ла расход ц-а в цементно-известковых р-рах д.б. > 75 кг/м3 песка, в цементно-глиняных – 100 г/м3 песка. При кладке ниже уровня грунтовых вод и в зданиях с W>60% этот минимальный расход Ц увеличивается на 25кг. При пр-ве работ в зимних усл марку р-ра плвышают на одну ступень (50 вместо 25), для заполнения горизонтальных швов при монтаже панелейи крупных блоков прим-т р-р марки 100, в р-ры вводят добавки поташа или нитрита натрия.
2.Штукатурные р-ры. Штукатурка состоит из нескольких слоев:
1ый слой – подготовительный (набрызга) толщиной 3-8мм, обеспеч-т сцепление штукат-х слоев с пов-тью основания; этот слой с силой набрасывают на увлажненное основание и не разравнивают, чтобы увеличить пов-ть его сцепления со след слоем;
2ой слой – основной слой грунта или намёта (5-12мм) служит для получения ровной пов-ти;
3ий слой – тонкий отделочный слой (накрывка) имеет после разравнивания и затирки толщину в обычных штукатурках около 2мм (в декоративных – до 15мм)
Каждый последующий слой наносится после окончания схватывания и начального отвердевания предыдущего слоя. Штукат р-ры имеют большую подвижность (около 12см по конусу), чем кладочные, и меньшую расслаиваемость.
Для получения быстротвердеющих, прочных и водостойких штукатурок исп-т цементно-известковые р-ры или чисто цементные с добавкой гидрофобных ПАВ. Такие доб не только водосток-ть, но и образование высолов, портящих штукатурку и окраску.
Для оштукатур-ия деревянных и др пов-тей, находящихся внутри здания (потолки, перегородки) прим-т известково-гипсовые р-ры.
Фасадные штукатурки , изготовляемые на цементах, необх-мо защищать от высыхания (солнце, ветер) и интенсивно увлажнять в теч первых 10-15 дней.

БИЛЕТ № 23
23. Внутренняя коррозия бетона
Коррозия бе при действии щелочей цемента на кремнезем зап-ля.
В практике строительства известны случаи разрушения бетона вследствие реакции между гидроксидами натрия и калия, содержавшимися в цементе, и активной формой кремнезема зап-ля.
При этой реакции наблюдается расширение бетона и появление в нем значительных внутр-х напряжений, приводящих к образованию трещин и постепенному разрушению м-ла. Реакция проходит сравнительно медленно, и признаки разруш-ия наблюд-ся в поздние сроки.
Главную роль играют расширение и давление, создаваемые продуктами реакции – гелем щелочных силикатов и некотрым кол-вом Са(ОН)2, кот накапливаются на зернах зап-ля. Это давление будет зависеть от содержания щелочей в цементе, вида зап-ля, его активности по отношению к рассматриваемой реакции, крупности зап-ля и др. Обычно в ц. содержание щелочей колебл-ся от 0,4 до 1%. При содержании <0,6% вероятность разрушения оч мала. В реакцию со щелочами ц-а могут вступать опал (SiO2·nH2O, осадочный гидротермальный; из опала состоят диатомит, трепел, опока), халцедон (разновидность кварца микроволокнистого строения), тридимит, кристобалит и др. Наиб реакционноспособным явл-ся опаловый кремнезем, кот встреч-ся в некот известняках. Значит-ое расширение имеет место в плотных бе. При увеличении пористости бе и наличии достаточного объема пор и пустот для размещения продуктов реакции величина расширения .
Меры, предохраняющие бетон от этой коррозии:
1) использование цементов с низким содержанием щелочей (<0,5%);
2) применять спец. ц с тонкомолотыми добавками, способствующими поглощению и связыванию щелочей (пуццолановые цементы);
3) введение в бе пуццолановых добавок, связывающие щелочи ц-а;
4) применять в бе газообразующие или воздухововлекающие добавки для создания резервного объема пор для продуктов реакции между щелочами ц-а и заполнителем.
48. Технология возведения монолитных конструкций, подготовительные работы; особенности состава бетонной смеси.
Подготовительные работы.
Монолитные конструкции (м.к.) – это конструкции, которые возводятся непосредственно на месте их расположения.
Возведение конструкций включает: - установку опалубки, которая воссоздает в пространстве очертания будущей конструкции, - установку арматуры; - уход за твердением бетона.
Опалубка может быть: - деревянная (из досок и фанеры с полимерными покрытиями); - металлические (из щитов и листов);- ж/б (неснимаемая опалубка); - утепляющая (полистиролбетон, вспученный полистирол).
Арматуру устанавливают в соответствии с проектом, используют как готовые армокаркасы, заранее изгот-ные, так и отдельные стержни и сетки. Сборку проводят при помощи электросварки и вязки тонкой проволокой.
Бетонирование больших к-ций ведут отдельными блоками, устраивая между ними рабочие швы. Блок бетонируют непрерывно. Каждая последующая порция бетонной смеси должна укладываться и уплотняться до того как схватится ранее уложенные смеси!!!
В транспортировании и укладке необходимо контролировать каждый шаг для обеспечения однородной бетонной смеси внутри замеса и из замеса в замес. Все бункера необходимо снабжать вертикальной подвеской под разгрузочными отверстиями. При разгрузке под углом, крупный заполнитель отбрасывается к дальней стороне загружаемого конвейера, а р-рная часть – к ближайшей стороне. В рез-те чего – расслоение смеси.
Бетонную смесь транспортируют различными способами: - с помощью лотков; -транспортеров; - бадьями; - вагонетками; - автосамосвалами; - автобетоносмесителями; - нагнетанием по трубам.
С помощью лотков, транспортеров и нагнетания по трубам бетонную смесь транспортируют на небольшие расстояния. Для перевозки на большие расстояния используют бадьи, автосамосвалы, автобетоносмесители. Бадьи могут быть емкостью до 6 м3. Бадьи транспортируют на автомашинах, ж/д платформах, кранами или комбинацией. При транспортировке следует предохранять бетонную смесь от вибрирования и встряхивания, предотвращая расслоение.
При перевозке бе см теряет свою подвижность вследствие гидратации ц-а и частичной потери воды из-за испарения. Поэтому состав бе см назнач-ся с учетом этого влияния: ОКз = ОКоб /
·, где ОКз – осадка конуса бе см при ее пригот-ии, см; ОКоб – осадка конуса, требуемая для ее укладки на объекте после перевозки;
· – коэф потери подвижности бе см, зависящий от дальности и времени перевозки (опр-ся по табл).
Удобно транспортировать бе см нагнетанием по стальным трубопроводам. Этот способ благоприятен при: пр-ве работ в тоннелях; возведении высотных зданий и сооруж; и др местах с ограниченным рабочим пространством. Бетоноводы имеют внутренний диаметр от 76 до 280 мм. Производительность горизонтального поршневого насоса до 60 м3/ч.
Особенности состава бе смеси для монолитных конструкций.
Нагнетание требует применения удобоукладываемой бетонной смеси с повышенным содержанием мелкого заполнителя. Предел крупности щебня должен быть ниже 1/3 d бетоновода. Осадка конуса бетонной смеси: ОК>8 см – для бетоновода с механическим приводом; ОК>4 см – для бетоновода с гидравлическим приводом. Верхний предел подвижности -14 см, больше подвижные подавать нельзя, так как могут расслаиваться при перекачке, что ведет к образованию пробок.
Минимальный расход цемента – 250 кг/м3,а количество воды должно обеспечивать получение нерасслаивание бе смеси. Содержание песка в перекачиваемой бетонной смеси увеличивают и обычно составляет 0,4-0,5 от массы заполнителей, с увеличением коэф. раздвижки зерен
· на 0,1-0,15. Содержание зерен максимальной фракции не должно быть > 15-25 %. Песок должен содержать достаточное количество мелких фракций. Суммарное содержание цемента и мелких фракций должно быть > 350 кг/м3.
При применении мелких и тонких песков необходимо использовать суперпластификаторы и воздухововлекающие добавки для обеспечения надежного продвижения бе смеси по трубопроводу.










БИЛЕТ № 24
24. Расчет состава бетона по методу абсолютных объемов.
Наиб удобным для опр-ия состава тяж бе явл-ся метод расчета по абол-м объемам, разраб-й Скромтаевым. В этом случае опр-ся номинал-й состав бе на сухиз зап-лях. Расчет всех составляющих м-лов ведется на 1 м3 бе смеси. Порядок расчета:
1. Определяют В/Ц (или Ц/В) в зав-ти от требуемой прочности, срока и условий твердения. В/Ц находим путем предварит. опытов, устанав-щих зависимость Rб от этого фактора и активности цемента Rц (с применением местных зап-лей) или ориентировочно по формулам:
для обычного бе при В/Ц>0,4, Rб < 2А·Rц 13 EMBED Equation.3 1415
для высокопрочного бе В/Ц<0,4, Rб
· 2А*Rц 13 EMBED Equation.3 1415
Ц/В можно определять и по графикам.
2. Определяют расход воды в зав-ти от требуемой подвижности б/смеси на основании результатов предварит. испытаний или ориентировочно по графикам и таблицам.
3. Определяют расход ц-а: 13 EMBED Equation.3 1415 4. Устанавливают коэффициент раздвижки зерен
· (по таблицам). 5. Определяют пустотность крупного заполнителя: 13 EMBED Equation.3 1415 где
·'щ – насыпная плотность, кг/л;
·кщ – средняя плотность щебня в куске, кг/л. 6. Определяют расход крупного зап-ля и песка, исходя из следующих двух положений:
а) сумма абсолютных объемов компонентов, расходуемых на 1 мі бетона, должна равняться 1000 литрам уплотненной б/смеси (небольшим объемом вовлеченного воздуха при перемешивании и укладке б/смеси можно пренебречь):
13 EMBED Equation.3 1415где
·Ц,
·П,
·Щ, 1 – истинные плотности.
б) цементно-песчаный раствор должен заполнить пустоты м-ду зернами крупного запол-ля с некоторой раздвижкой их:
13 EMBED Equation.3 1415 где Пщ – относит. пустотность щебня;
·’Щ – насыпная плотность щебня, кг/л,
· – коэф раздвижки зерен Щ р-ром.
Решая совместно эти два уравнения, получают формулу, предложенную Скромтаевым, позволяющую рассчитать необходимый расход крупного заполнителя в кг:
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
49. Укладка, уплотнение бетонной смеси и уход за бетоном при монолитном строительстве
Укладка бетонной смеси
Бе смесь нужно разгружать как можно ближе к месту ее окончательной укладки, не следует укладывать ее большими порциями в одно и то же место с последующим перемещением в опалубку на значительное расстояние. Укладка бет. смеси производится горизонтальными слоями одинаковой толщины и каждый слой полностью уплотняется перед укладкой следующего. Толщина слоев 15-30 см для ж/б сооружений, до 45 см – для массивных сооружений. Толщина слоя зависит от расстояния между опалубкой, количества арматуры, и должна быть такова, чтобы можно было закончить укладку нового слоя до схватывания предыдущего. Бет. смесь не должна свободно падать с высоты более чем 0,9-1,2 м. При направленной вертикальной разгрузке смеси через специальные устройства допуск-ся бОльшая высота падения смеси. В тонких конструкциях следует применять подвесные металлические или резиновые желоба. В ограниченном пространстве между опалубкой тонких стен можно устанавливать металлические желоба прямоугольного сечения, чтобы разместить их между стержнями арматуры. Подвесные желоба должны состоять из секций, которые можно крепить с помощью крючьев одну к другой, регулируя тем самым длину желобов по мере бетонирования. В высокие тонкие стены бет. смесь иногда укладывают через отверстия в боковых сторонах опалубки, так называемых «окнах» с использованием внешнего бункера. Бетонирование ведут до линии приблизительно на 30 см ниже верха стены и выдерживают около 1 часа, чтобы произошла осадка смеси. Затем до схватывания уложенной смеси бетонирование возобновляют во избежание образования шва. Бет. смесь укладывают на несколько сантиметров выше опалубки и затем избыточный бе после его частичного схватывания удаляют. Во избежание образования трещин из-за осадки, бетон в колоннах и стенах выдерживают около 2 часов до начала бетонирования плит, балок и прогонов, кот опираются на эти колонны. При бетонировании плит укладку бет. смеси надо начинать с дальнего конца сооружения так, чтобы каждый замес разгружался вплотную к ранее уложенной смеси. Не следует укладывать бет. смесь отдельными кучками и затем эти кучки разравнивать и обрабатывать.
Порядок укладки бет. смеси также имеет значение. В стенах 1-ые замесы укладывают в конце секции, затем укладку ведут по направлению к середине и так для каждого слоя. Этот способ можно также использовать при укладке балок или прогонов. В большие открытые блоки первые замесы укладывают по их периметру. Во всех случаях производство работ должно быть таким, чтобы предотвратить скопление воды в концах и углах опалубки и вдоль ее поверхности.
Уплотнение бе смеси
В обычных ус лбе см нужно компактно укладывать и уплотнять вибрированием с пом вибраторов внутр-го (вибробулава) и наруж-го (виброплощадка) действия. В проц уплотнения д устраняться пустоты и кр.пузырьки воздуха, обеспечиваться хорошее сцепление каждого нового слоя с ранее уложенным слоем, арм-ры и закладочными частями, а также выделение на лицевых и верхних пов-тях достаточного кол-ва мелкого зап-ля, что необх=о для пр-ва соответ-щей отделки. Вибрирование позволяет прим-ть менее пластичные смечи, и тем самым исп-ть либо бе см с пониж В/Ц, либо при заданном В/Ц уменьшить расход ц-а. При прим-ии вибоации получают лучшие пов-ти бе и более прочные рабочие швы. Продолжит-ть вибрации зав-т от подвижности бе см. Нужно стремиться к тому, чтобы не осталось непровибрированных участков, и чтобы было обеспечено полное уплотнение бе см без расслоения (расслоение м.б. при излишне долгой вибрации). На возможность окончания вибрирования обычно указывают выделения раствора вдоль опалубки и погружение крупного заполнителя в растворную часть смеси. Задержка начала вибрирования безвредна до тех пор, пока бет. смесь еще способна разжижаться под давлением вибрации и вибриратор не оставляет в ней углубления.
Уход за бетоном. Необходимым условием для твердения является присутствие влаги и наличие благоприятной температуры. Если не применять мер предосторожности, то значит-ое кол-во воды затворения будет потеряно в рез-те испарения. Необходимо предохранить бе от потери влаги на ранней стадии твердения и выдерживать при t, кот содействовала бы гидратации ц-а. Способы сохранения влаги: - задержка распалубки; - поливка или устройства запруд на плоских поверхностях; - применение влагоудерживающих покровов (пленка, бумага специальная); - нанесение защитного слоя на бетонную поверхность в жидком виде пленкообразующих составов. Непрерывное разбрызгивание воды (при помощи форсунок) обеспечит более постоянный приток влаги. Защитные пленкообразующие составы для ухода за бетоном наносят в 1 или 2 слоя сразу после окончания отделки поверхностей бетона. Если случится задержка, то бетон до момента окрашивания должен сохраняться влажным. На поверхности, прилегающие к опалубке, защитный слой следует наносить после их распалубки и увлажнения.
Продолжительность ухода за бетоном определяется сроком, при котором его прочность достигает 50-70 % от проектной.
БИЛЕТ № 25
25. Лабораторный, полевой составы бетона. Экспериментальная проверка состава бетона. Определение производственного состава бетона.
Различают лабораторный состав бетона, устанавливаемый для сухих м-лов, и производственный (полевой) – для м-лов в естественно-влажном состоянии. Лабораторный состав бе опр-т расчетно-экспериментальным путем.
Для эксперимент. проверки состава бе изготовляют пробную порцию б/смеси (объемом 10-12л) и опр-т ее подвижность или жесткость и в соответствии с принятым В/Ц корректируют расход ц-а. При необходимости (для подвижности) кол-во воды и прибавляют Ц для того, чтобы не изменилось В/Ц. При необходимости кол-во воды и Ц против расчетного добавляют зап-ли в неб дозах в соотношении песка к щебню (r) до тех пор, пока подвижность (жесткость) б/смеси не будет соответствовать заданной. Затем уточняют состав бе, т.к. первонач-й объем порции б/смеси увеличился. Для этого опр-т фактич. ср плотность б/смеси взвешиванием ее в мерном цилиндр. сосуде, емкость кот. принимают в зав-ти от наибольш. крупности зерен заполнит-ля (1л для НК
·20мм, 5л для НК=40мм, 10л для НК>70мм). Перед испытанием сосуд взвешивают! Б/смесь помещ-т в сосуд и уплотняют. После уплотнения избыток смеси срезают стальной линейкой и пов-ть тщательно выравнивают вровень с краями мерного сосуда. Затем сосуд со смесью взвешивают. Ср.плотность бе смеси вычиляют по формуле: 13 EMBED Equation.3 1415 кг/мі, где m – масса сосуда с б/смесью,г; m1 – масса мерного сосуда без смеси,г; V – вместимость мерного сосуда, смі. Среднюю плотность смеси вычисляют с округлением до 10 кг/мі, как сред. арифмет. значение рез-тов двух определений из одной и той же пробы, отличающихся друг от друга не более чем на 5% от средн. значения. При большем расхождении рез-тов – определяют на новой пробе. Полученное значение плотности должно совпадать с расчетным, допускаемое отклонение ±2%.
Далее устанавливают фактич. Объем полученной б/смеси в пробном замесе: 13 EMBED Equation.3 1415 где
·m – сумма масс материалов, израсход-х на пробный замес,кг;
·'б.см – фактическая сред. плотность б/смеси,кг/л. Зная объем полученной смеси и расход материалов на пробный замес, определяют фактический расход материалов. Объем пробного замеса зависит от числа и размера формуемых образцов. Если для опр-ия класса бе готовят по 3 образца, то принимают слеж min-ый V замеса:

Размер ребра образца, см
30
2
15
10

Объем пробного замеса, л
85
25
12
6

Потребность бе смеси для опр-ия осадки конуса = 5,5л, поэтому для образцов с размером ребра =10см треб-ся Vб.см.=6л. Из откорректированной б/смеси готовят контрольные образцы и затем их испытывают. На каждый срок испытания готовят не менее трех образцов кубиков. Укладку б/смеси в формы следует заканчивать не позднее 30 мин после замеса. Образцы в течение 2 суток хранят в формах, в помещениях с t=15-20єС; затем освобождают из форм, маркируют и до момента испытания хранят в камере с относит. влажн. около 100% или в периодически смачиваемых опилках или песке. Перед испытанием тщательно осматривают образцы, измеряют грани с точностью до 1мм и взвешивают. При испытании прочности образец укладывают на нижнюю плиту боковыми гранями. Предел прочности при сжатии вычисл. с точностью до 0,1 МПа как сред. ариф. результатов испытаний трех образцов, при условии что наименьш. результат отлич-ся не более чем на 20% от ближайшего показателя. При превышении этой разницы вычисление производ. по двум оставшимся образцам. Если действит. прочность при сжатии отлич-ся от заданной >±15%, то следует внести коррективы в состав бетона: для прочности расход Ц; для прочности – расход Ц.
Определение производственного состава. На практике зап-ли имеют опр-ую влажность. Кол-во влаги, содерж-ся в зап-лях, д. учитыв-ся при опр-ии дейтсвит-го расхода воды. Вначале опр-т содержание воды в зап-ле: 13 EMBED Equation.3 1415– вода в песке, 13 EMBED Equation.3 1415– вода в щебне. Определяют действительный расход воды: 13 EMBED Equation.3 1415 Расход П и Щ на массу воды, кот. в них содерж-ся, т.е. в производ. составе расход их будет равен: 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 Расход Ц при данной корректировке состава сохр-ся неизменным. Объем получаемой б/смеси всегда меньше объема загружаемых в бетоносмеситель м-лов, т.к. при перемешивании зерна песка располагаются в пусотах м/ду зернами Щ, а Ц – в пустотах м-ду зернами П и Щ. Для оценки объема получаемой б/смеси введем коэфф-т выхода б/смеси: 13 EMBED Equation.3 1415

· всегда <1! Влияние воды при определении
·б не учитывают, т.к. вода сразу проливается в пустоты тв. м-лов и на их первонач. V не влияет (не ).
·б зав-т от состава бе и от св-в исп-мых м-лов; 0,55<
·б<0,75. При расчете расхода м-лов на 1 замес бетоносмесителя принимают, что сумма объемов Ц, П и Щ в рыхлом состоянии соответ-т емкости барабана бетоносмесителя. Тогда объем бе из одного замеса равен: 13 EMBED Equation.3 1415где Vб.см. – объем бетоносмесителя. Расход м-лов на замес бетоносмесителя опр-т с учетом получаемого объема бе: 13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415
50. Зимнее бетонирование
При бетонировании зимой необх-о обеспечить тв-ие бе в теплой и влажной среде в теч срока, обеспеч-щего набор бетоном критической прочности.ю гарантирующей сохранение структуры бе и удовлетворительное его твердение после оттаивания.
Критическая прочность достигается 2 способами: 1. использованием внутреннего запаса теплоты бетона; 2. дополнительная подача теплоты бетону извне, если внутр-ей теплоты недостаточно.
В первом случае применяют: высокопрочные и быстротвердеющие цементы; ускорители твердения ц-а (поташ, формиат натрия, нитрат натрия, СаСl2 и др); введение суперпластификаторов и воздухововлекающих добавок (для кол-ва воды в бе см). Внутренний запас теплоты в бетоне можно создать подогревом материалов бет. смеси (кроме цемента) и использованием экзотермии цемента. В зав-ти от массивности к-ции и t наруж воздуха, осущ-т подогрев материалов: либо нагревают воду до 90°С (вода отдает теплоту щебню и песку); либо нагревают и заполнители и воду до 50°С. Бет. смесь по выходу из бетоносмесителя должна иметь температуру не выше 40°С, так как при большей температуре бе см быстро густеет. Новый способ - электроразогрев бе смеси (через смесь проходит ток). Бет. смесь выливают в бункер для электроразогрева. Смесь можно разогреть до 70°С. В течение 5-7 минут бет. смесь укладывается в опалубку, если дольше 7 минут - смесь густеет. При использовании экзотермии (в проц тв-ия ц выделяет значит кол-во теплоты, гл образом – в первые 3-7 сут) опалубка и все открытые части бе утепляется (покрывают хорошей теплоизоляцией). Такой метод зимнего бетонирования называется «метод термоса». Необходимо сохранить теплоту в течение первых 5-7 дней. Это возможно при массивных или тщательно изолированных средних по толщине к-циях, имеющих модуль пов-ти
·6. Модуль поверхности - площадь бетонированного м-ла (т.е. площадь охлаждаемой пов-ти), отнесенная к объему бет. смеси.
Во 2ом случае – Более тонкие к-ции или возводимые при оч низких t следует бетонировать с подачей теплоты извне:
обогрев бетона паром, пропускаемым между двойной опалубкой, окружающей бе, или по трубам, находящимся внутри бе или устан-ным в опалубке. Температура пара 50-80°С. За двое суток набирается прочн, эквивалентная 7 сут естеств-го тверд-ия.
электропрогрев: через бетон пропускают переменный электр ток по электродам (пластины или стержни или арм-рый каркас). В начале подается ток низкого напряжения 50-60 В. По мере затв-ия бе, его trnh сопротивл , и напряжение приходится . t медленно, не выше 5°С в час, и доводят до 60°С. Через 36-48 часов твердения бетон приобретает прочность
· семисуточной прочности нормального твердения. Можно также исп-ть: греющий электрокабель, греющие пленки, листы для перефирийного обогрева внешних слоев бе.
обогрев воздуха, окружающего бетон (в тепликах, обогреваемых временными печами, спец газовыми или топливными горелками, колориферами, ИК-излучателями). В тепликах ставят сосуды с водой, чтобы создать влажную среду, или поливают водой бе.
Прим-т и холодный способ зимнего бетонирования: материалы не нагревают и не подводят при твердении тепло, но в воду для пригот-ия бе смеси вводят большое кол-во солей, обеспечивающих тв-ие бе на морозе (противоморозные добавки).
Для различных расчетов по зимнему бетонированию исп-т уравнение теплового баланса, предложенное Скромтаевым:
t = (2500
· (tб.н – tб.к) +Ц
·Э) / к
·М·(tб.ср – tв.ср), где:
t – время остывания, час;
tб.н – температура свежеуложенного бетона (начальная температура);
tб.к – температура бетона, до кот продолжается его остывание (конечная температура);
Ц – расход цемента, кг/м3;
Э – тепловыделения цемента (экзотермия) кДж/кг;
к – коэф. теплопередачи от бетона через опалубку в окружающую среду, кВт/м2
·°С;
М – модуль поверхности конструкции;
tв.ср – средняя температура воздуха за период остывания (по прогнозу погоды);
tб.ср – средняя температура бетона за период остывания.
к =1/(0,05+
·h/
·),
h – толщина каждого слоя изоляции, м;

· – теплопроводность изоляционного слоя, кВт/м
·°С.
У ПЦ к 28 сут: Э=500 кДж/кг (ПЦ М500); Э=420 кДж/кг (ПЦ М400); Э=340 кДж/кг (ПЦ М300). У ШПЦ и ППЦ - на 15-20 % ниже.
Средняя температура бетона определяется в зависимости от модуля поверхности (М): при М<8 tб.ср= tб.н/2
при М>8 tб.ср= tб.н/3.
Более точные теплотехнические расчеты для зимнего бетонирования вып-ся с пом ЭВМ.





Приложенные файлы

  • doc 18423239
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий