Доклад: Бетоны. Бетон доклад


Доклад - Бетон - Химия

РЕФЕРАТ

Похимии

Натему «Бетон»

Ученика9 «А» класса

Школы-гимназии№5

Г.Марьина Горка

ХодневичаТимофея

Архктура- важный показательисторического развития человечества. В зависимости от того как развивалисьлюди, развивалась и архитектура, а в следствие и строительные материалы. 

 Известняк,по-видимому, был первым строительным материалом, какой использовал человек. Изего плит сооружены египетские пирамиды и Великая китайская стена. Наша столицаМосква прозвана белокаменной именно потому, что многие ее здания возведены изизвестняка. Прочность кладки древних сооружений обеспечивалась идеальнойподгонкой камней. (Вяжущие материалы тогда не применяли вовсе. Их научилисьприготавливать много позже.)

 Бетон был изобретён ещё вДревнем Риме. Они изобрели бетон, который, застывая, приобретал прочность идолговечность камня. Все это позволило римлянам создать величественное

 Лишь несколько лет назадлюди начали сооружать стены из многотонных блоков и панелей. Некоторые из нихделаются ростом не в один, а в два этажа. Появились железобетонные плиты,способные сразу перекрыть комнату в 25 квадратных метров. Весят эти конструкциипо 10-15 тонн. Если доведется укладывать их на место — соседа на помощь непозовешь. Но не будем забегать вперед. Разговор об этом еще впереди.

 Приходилосьли вам наблюдать, как разбирают старинные здания? Это очень нелегкое дело.Рабочие с превеликим трудом отламывают от стен кирпичи. Может быть, нашипращуры знали какой-нибудь секрет кладки? Нет. Оказывается, податливый, мягкий,как тесто, известковый раствор, которым скрепляли кирпичи, впитывает в себяуглекислый газ из воздуха. Постепенно он становится тем же крепышом, каким былпервоначально, — известняком. В современном строительстве известь почти неприменяется. Во-первых, масса слишком долго твердеет; во-вторых, сохнет онанедостаточно быстро; и в-третьих, прочность шва невелика.

 Ноизвестковый раствор не единственный 'вяжущий материал, который использовался встроительстве.

Внастоящее время основной вяжущий материал в строительстве — цемент.Производство цемента — процесс весьма трудоемкий. Сначала в огромные печизагружают измельченную шихту- известняк и глину, а затем снизу подают топливо:природный газ, угольную пыль или распыленный мазут. При сгорании топлива печьразогревается до 1500 градусов. Известняк разлагается, а образующаяся окиськальция реагирует с составными частями глины, образуя силикаты и алюминатыкальция. Смесь выходит из печи в виде мелких зерен — цементного клинкера. Егоперемалывают в серовато-зеленый порошок и отправляют потребителям. В настоящеевремя вместо искусственно приготовленной смеси известняка и глины применяютмергели — породы, которые по составу соответствуют цементной смеси. Химическийсостав цементов выражают обычно в процентах содержащихся в них оксидов. Весовоеотношение оксида кальция к остальным оксидам называется гидромодулем цемента ихарактеризует его технические свойства, например, способность к затвердеванию.Для силикатных цементов гидромодуль близок к двум.

 Строителипредъявляют к цементу высокие требования. Он должен хорошо схватываться послесмешивания с водой и песком, но через определенный промежуток времени (45- 60минут), чтобы успеть доставить его к рабочему месту и уложить. По теорииакадемика А. А. Байкова, схватывание цемента проходит в три стадии. Сначалапроисходит гидратация частичек смеси с образованием гидрооксида кальция,который, выделяясь в аморфном состоянии, склеивает цементные крупинки. Втораястадия — собственно схватывание цемента. Затем начинается третья — кристаллизация, или отвердевание. Частички гидрооксида кальция укрупняются,превращаясь в игольчатые кристаллы, которые как бы прошивают аморфную массусиликата кальция, уплотняя ее. Следует отметить, что для затвердевания цементанеобходима не слишком низкая температура. Поэтому зимой строители принимаютмеры для обогрева строящихся сооружений.

 Болеевысокими качествами, чем силикатный, обладает глиноземистый цемент, которыйполучают при употреблении глин с малым содержанием кремнезема. Главнойсоставной частью такого цемента являются алюминаты кальция. Он дорожесиликатного, но имеет ряд преимуществ. Так, глиноземистый цемент лучшепротивостоит действию морской воды, быстрее схватывается, а кроме того, присоединениеводы к алюминатам кальция — реакция экзотермическая. Это очень важно, так какможно вести работы в зимнее время, не тратя средства на обогрев конструкций.Уже через сутки затвердевший глиноземистый цемент имеет такую прочность, какуюсиликатный приобретает лишь через месяц. Не случайно этот цемент называюткаменным клеем. С его помощью удается приготовить бетон, который не боитсяводы, не горит в огне, служит долго и надежно.

 Нопри высокой температуре он плавится. И потом, если бы мы начали строить дома изстали, то стены зданий пришлось бы сделать в 40 раз толще бетонных: металлылегко отдают тепло. Когда люди взвесили все «за» и«против», то оказалось, что лучше бетона нет строительного материала.Получают его, смешивая цемент, щебень, песок и воду. При этом наполнительобволакивается цементным раствором, укладывается в соответствующие формы,тщательно трамбуется. Затвердевшая масса образует прочнейший монолит. Бетоныклассифицируются по прочности, объемному весу и применению. Наиболее важная характеристикаполучаемого материала — объемный вес. Так, тяжелые бетоны — те, что применяютсячаще всего, — имеют объемный вес порядка двух тонн на кубический метр. Легкие исверхлегкие — от полутора тонн до трехсот килограммов на кубометр. Облегчаютбетонные конструкции, вводя в качестве наполнителя шлаки, пемзу, туфовыйщебень, керамзит (вспученную глину). Особо легкие марки бетонов получают,вспенивая массу различными способами. Так рождается пенобетон (воздушныепузырьки образуют замкнутые «полости») и поробетон, где пустотысообщаются между собой.

 Всемхорош бетон, но и у него есть недостаок: камень был слаб на разрыв. Излечитьбетон от этого недуга удалось безвестному французскому садовнику Ж. Монье. Онпервым показал миру вещь, изготовленную из нового материала.

 Произошлоэто при таких обстоятельствах. Корни пальм, выращенных садовником, быстроразрывали деревянные бочки. Тогда Монье решил сделать их из бетона. Эти кадкислужили дольше, но при перевозке на дальние расстояния они разваливались…Монье все же нашел выход из затруднительного положения. Он взял две деревянныебочки, одну побольше, другую поменьше, и поставил их одну в другую, опустилвдоль стенок железные стержни, залил промежуток цементным раствором. Когда онзатвердел, садовник сбил обручи, разбросал доски. Цветочная кадка получилась наредкость прочной. Она отлично выдержала напор корней пальм. Так впервые, самтого не сознавая, Монье сделал открытие, которому вскоре суждено было найтиширокое распространение во всех странах мира. Несокрушимый союз бетона и железаоткрыл новую эпоху в строительной технике.

 Напервых порах сооружения делались монолитными. Каждая постройка воздвигалась какбы дважды: один раз в дереве (в виде опалубки, точно воспроизводившей колоннуили балку), а второй раз в бетоне, заполнявшем форму, внутри которой находиласьжелезная арматура — стальные мышцы камня. Вскоре строители поняли, что этотспособ нерационален. Ведь окружающая нас природа творит, затрачивая меньшесредств и усилий. Она не создает сначала, русло реки, а потом реку. Разве такуж необходимо человеку воспроизводить свой замысел дважды? И выход был найден.Появился сборный железобетон. Используя его, строители втрое сократили трудовыезатраты, резко ускорили темпы возведения зданий.

Разумеется,железобетон не отменил ни кирпич, ни известковый камень, ни дерево. Им человеквсегда найдет разумное применение. Но железобетону, конечно, принадлежитбудущее. Его можно производить и применять всюду.

 Кроменего получают и некоторые другие бетоны специального назначения. Так, есливместо обычного песка взять кварцевый или мелкораздробленный гранит, получитсябетон не боящийся разрушающего действия кислот. Добавка хлористого кальцияделает материал морозостойким, небольших количеств сульфата бария — рентгенонепроницаемым.Не очень давно специалисты изобрели бетон, который прекрасно сопротивляетсяистиранию. Получают его, смешивая бетон со стальными опилками.

Труднодаже перечислить все «специальности» этого материала. Из него делаютстанины для станков, панели, трубы, плиты для тротуаров и автомобильных дорог,шпалы, причалы и многое другое.

 Применениесборных железобетонных конструкций имеет неоспоримые достоинства. Это яснокаждому. Но при колоссальном размахе современного промышленного и гражданскогостроительства в наших городах появляется множество с виду совершеннонеотличимых друг от друга зданий. В новых районах трудно ориентироваться, и этосоздает известные неудобства. Отделка фасадов домов мозаикой слишком дорога, аокраска весьма недолговечна и под действием промышленных выбросов, сильныхдождей быстро теряет свою привлекательность. Остроумно решил проблемуленинградский ученый Н. Г. Корсак.Он предложил окрашиватьжелезобетонные панели… пламенем. Ученый рассуждал примерно так: бетон — этосмесь минералов, где каждый компонент имеет свой специфический состав и цвет.Термическая обработка при температуре около 2000 градусов должна изменять цветматериала. Так оно и оказалось. Бетон покрывался тонкой стеклообразной цветнойпленкой. Позже было выяснено, что бетонную поверхность можно окрашивать в самыеразличные цвета, изменяя лишь химический состав пламени: нейтральное окрашиваетв светлые тона, а окислительное — в темные. Такое покрытие не боится резкихколебаний температуры, дождя, снега, прямых солнечных лучей. Кроме того,«автолит» (так назвал изобретатель этот стекловидный слой) легкоочищается от копоти и грязи даже после небольшого дождя. Новый метод оченьперспективен и уже прошел испытание в некоторых городах страны.

www.ronl.ru

Доклад - Бетон и железобетон: технологии производства и экономии

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ-УПИ»

                                                                                                                           

Реферат

«Бетон и Железобетон: технологии производства иэкономии»

Преподаватель                  ДзюзерВ.Я.

Студентгруппы  СМ-15042          Счастный С.А.

Екатеринбург2006TOC o «1-4»

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                             PAGEREF _Toc431922998 h 3

СВОЙСТВА  БЕТОНА                                                                                          3

«ВООРУЖЕННЫЙ»  БЕТОН                                                                              4

ИЗ ЧЕГО ДЕЛАЮТ БЕТОН?                                                                               5

КАК ПРИГОТОВЛЯЮТ БЕТОННУЮСМЕСЬ?                                              7

УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ                                                                        PAGEREF_Toc431923003 h 8

РЕОЛОГИЯ ПОМОГАЕТ РАСКРЫТЬТАЙНУ                                               PAGEREF_Toc431923004 h 9

ЗАЧЕМ ПОНАДОБИЛОСЬ ВИБРИРОВАТЬБЕТОННУЮ СМЕСЬ?         PAGEREF_Toc431923006 h 11

СКОЛЬКО  ДОЛЖЕН ТВЕРДЕТЬ БЕТОН?                                                    PAGEREF _Toc431923007 h 12

БОИТСЯ ЛИ БЕТОНМОРОЗА?                                                                       PAGEREF _Toc431923008 h 13

ВОЗМОЖНО ЛИ ЗИМНЕЕБЕТОНИРОВАНИЕ?                                          PAGEREF_Toc431923009 h 14

БЕТОН – САМОГРЕВ                                                                                         PAGEREF_Toc431923011 h 15

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА   PAGEREF_Toc431923013 h 16

ТЕХНОЛОГИИЭКОНОМИИ ЦЕМЕНТА                                                       PAGEREF_Toc431923015 h 18

ЗАРУБЕЖНЫЙОПЫТ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ       PAGEREF_Toc431923016 h 20

заключение                                                                                                    21

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК                                                               PAGEREF_Toc431923018 h 21

ВВЕДЕНИЕ

В настоящеевремя, бетон и железобетон являются основными строительными материалами. В нашей  стране производят десятки миллионов тоннжелезобетона и бетона, ни один дом построенный в последние 60 лет не обходитсябез железобетонных изделий. Поэтому тема производства бетона и железобетонаявляется на сегодняшний день очень важной. Важно не только знать технологиюпроизводства, но уметь уменьшить затраты.

В своейработе я попытался   кратко описать технологический процесспроизводства и некоторые технологии по экономии, ведь стоимость жилья напрямуюзависит от стоимости строительных материалов. Кроме этого я попытался раскрытьсуть ресурсосберегающих технологий, предложил некоторые свои идеи и произвелкраткий обзор зарубежных ресурсосберегающих технологий.

СВОЙСТВА  БЕТОНА

Самым важнымсвойством бетона является его прочность,т. е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природныйкамень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочностибетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии. Чтобы определитьпрочность бетона, из него изготовляют Эталонный кубик с ребром <st1:metricconverter ProductID=«200 мм» w:st=«on»>200 мм</st1:metricconverter>, если разрушился принагрузке 80 тонн, то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа.

В зависимости от прочности насжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители определяют по пределупрочности эталонного кубика с ребром <st1:metricconverter ProductID=«200 мм» w:st=«on»>200 мм</st1:metricconverter>. Так, в России в строительстве применяютследующие марки бетона: «600», «500», «400», «300», «250», «150», «100» иниже. Выбор марки зависит от тех условий, в которых будет работать бетон.

Прочность бетона зависит отпрочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного вводе цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чемлучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней неизменяется со временем, а вот прочность бетона со временем растет.

Другим важным свойством бетонаявляется плотность – отношение массыматериала к его объему. Плотность бетона всегда меньше 100%.

Плотность сильно влияет накачество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше плотность бетона, темон прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: врезультате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию сцементом при его твердении, при недостатке цемента.

С плотностью связано и обратноесвойство бетона – пористость –отношение объема пор к общему объему материала. Пористость как бы дополняетплотность бетона до 100%. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость – свойство бетона противостоять действию воды неразрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца:один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность.Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой такжеразрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образцауменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности образцав сухом виде коэффициентом размягченияматериала. Для бетона он больше 0,8. Поэтому бетон является водостойким иможет применяться для сооружения конструкций, подвергающихся действию воды –плотин, пирсов, молов.

Теплопроводность характеризует способность бетона передавать черезсвою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур наповерхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем устали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Сравнительно невысокаятеплопроводность обеспечивает бетону высокую огнестойкость – способностьматериала выдерживать действие высоких температур. Бетон может выдержать в течениедлительного времени температуру выше 1000° С. При этом он не разрушается ине трескается.

Все знают, что если в порыкамней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает дажесамые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживатьмногократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти неснижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.

А вот еще одно свойство бетона– объемная масса. У бетона объемнаямасса может быть равной. Она зависит от заполнителей, которые используются вбетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особолегкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемого приизготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителях изгранита, известняка, доломита имеет объемную массу 2200 – 2400 кг/м³, апрочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/см²). Такой бетон называюттяжелым бетоном. А вот бетон на щебне из легких каменных пород (пемза или туф)имеет меньшую объемную массу – обычно 1600 – 1800 кг/м³ и называетсялегким бетоном. Если бетон изготовить на искусственных легких пористых заполнителяхиз обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, керамзит,аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т. п., то можно получить целуюгамму легких бетонов разной объемной массы – до 1800 кг/м³. Их прочностьколеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/см²).

Применение в сооружениитяжелого или легкого бетона определяется типом конструкции и условиями ееэксплуатации.

По назначению бетоныподразделяются на бетон обычный – для изготовления колонн, балок, плит и т. п.конструкций; бетон гидротехнический – для плотин, шлюзов, облицовки каналов;бетон для подземных сооружений – для изготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий;бетоны специального назначения на специальных видах цемента – кислотоупорный, жаростойкийи т. п.

«ВООРУЖЕННЫЙ»  БЕТОН

Говоря обетоне, мы не должны забывать и о железобетоне. Благодаря его исключительнымкачествам он широко применяется в современном строительстве. Железобетон – этобетон, в который вводятся стальные стержни – арматура. Слово «арматура» –итальянское слово и в переводе на русский означает «вооружение». Зачем жепонадобилось «вооружать», или, как говорят специалисты, «армировать» бетон?

В сооружениина строительные конструкции действуют сжатие и растяжение, под влиянием которыхконструкции деформируются. Очень наглядно можно представить обе силы, есливзять обыкновенную резинку, положить ее на две опоры и нажать на нее в серединеРезинка сожмется в верхней части, но зато растянется в нижней. В средней жечасти длина резинки не изменится. Та условная линия, которая разделяет резинкуна две части – сжатую и растянутую, называется нейтральной осью. При работебетонной конструкции на изгиб получается аналогичная картина ее деформации.

Так какпрочность бетона на растяжение невелика, то бетонные конструкции при изгиберазрушаются при очень малой нагрузке. Прочность же стального стержня нарастяжение в 100 – 200 раз выше, чем у бетона. Значит, если заставить обаматериала (бетон и сталь) работать как одно целое, т. е. добиться одинаковойпрочности в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемой бетонной конструкции, томожно в несколько раз повысить прочность сооружения на изгиб. Для этого врастянутую часть вводят несколько стальных стержней (арматуру) определенногосечения. Теперь уже бетонная конструкция не ломается при изгибе и может выдерживатьво много раз большую разрушающую нагрузку.

Как же могутсовместно работать в одной конструкции два таких разнородных материала, какбетон и сталь?

Оказывается,этому помогают их свойства: большая прочность на сжатие; высокая прочностьарматурной стали на растяжение; большая сила сцепления бетона со сталью; почтиодинаковое изменение длины бетона и стали при изменении температуры.

Благодаря сцеплению бетона сарматурой, ее нельзя выдернуть из бетона. При твердении бетон уменьшается вобъеме и обжимает арматуру, а значит еще прочнее сцепляется с ней. Сила сцеплениябетона с арматурой будет возрастать со временем и тем больше, чем плотнее бетони чем больше шероховатость поверхности арматуры.

Сравнительномалая теплопроводность бетона оказались весьма полезной для железобетонныхконструкций: бетон защищает стальную арматуру от резких изменений температуры.

Железобетонкак строительный материал появился только в середине XIX века, но уже широко применялся вовсех областях строительства. Железобетонные сооружения объединяют в себевысокую прочность, легкость и изящество. Как пример можно взять очень красивыйдвухъярусный метромост в Лужниках (Москва).

РОЖДЕНИЕ БЕТОНА

ИЗ ЧЕГО ДЕЛАЮТ БЕТОН?

Проектируяновую машину, конструктор решает, какую форму нужно придать тем или иным еедеталям. Он устанавливает заранее, какой должна быть прочность этих деталей. Новедь прочность будет зависеть от материала! Значит нужно подобрать соответствующийматериал!

Точно так же обстоит дело и встроительстве! Строителю необходимо предварительно знать, какими свойствамидолжен обладать изготовленный им бетон, какова будет его прочность, как на негобудет действовать жара и мороз.

Но составбетона не может быть универсальным. Его нельзя назначить по одному рецепту,который пригоден для всех случаев.

Составбетона, как и состав сплава в металлургии, должен быть запроектирован заранее.Он зависит от того, в каком сооружении будет применяться бетон.

Чтобыполучать бетон, заданного состава, нужно разработать его «рецептуру».Российские ученые Н.М. Беляев, С.А. Миронов, Н.А. Попов и другие разработалитехнологию бетона, благодаря которой стало возможным изготовлять бетон сзаранее известными свойствами. Для этого нужно правильно подобратьнаивыгоднейшие пропорции (количество) исходных материалов, входящих в составбетона. Но прочность бетона зависит не только от того, в каких количествахвзяты его составные части, большое значение будет иметь также качество исходныхматериалов — крупного каменного заполнителя, песка, цемента и воды. Их берут вопределенных количествах, а затем перемешивают между собой. Какими качествамидолжны обладать эти исходные материалы?

Начнем с крупного заполнителя — гравия и щебня.

Гравий- это в различной степени обкатанные обломки самых прочных горных пород(гранита, диорита, базальта, темно — серого известняка) круглой или яйцевиднойформы с гладкой поверхностью. Размер этих зерен от 5 до <st1:metricconverter ProductID=«77 мм» w:st=«on»>77 мм</st1:metricconverter>. По своемупроисхождению различают гравий (овражный), речной и морской.

Вгорном гравии обычно содержатся вредные примеси глины, пыли, песка,органических веществ, сернистых и сернокислых соединений. В речном и морскомгравии примеси почти отсутствуют.

Щебень- это материал, который получают при дроблении горных пород или искусственныхкамней на куски размером также от 5 до 77мм. Зерна щебня имеют неправильнуюформу, поверхность их шероховатая. Поэтому щебень прочнее сцепляется сцементным камнем, чем гравий. Прочность крупного заполнителя особенно важна,так как именно он образует скелет бетона. Поэтому крупный заполнитель долженбыть, как правило, в два- три раза прочнее самого бетона.

Чтобыобеспечить высокое качество бетона, крупный заполнитель должен быть чистым и несодержать вредных примесей. В нем должно быть не более 15% (по массе) зерен,имеющих форму игл и пластинок. Крупный заполнитель не должен вступать вхимические реакции с веществами, содержащимися в цементе. Чтобы  уменьшить влияние вредных примесей,заполнители перед использованием промывают.

К крупнымзаполнителям относятся и пористые заполнители — пемза, туф, вулканическиешлаки. Эти заполнители благодаря своей структуре поглощают много воды.Отсасывая из бетона лишнюю воду, они способствуют его упрочнению. Недостаткомпористых заполнителей является то, что для бетона с применением  таких заполнителей требуется больше цемента,чем для бетона на плотных заполнителях.

К мелкимзаполнителям относятся различные пески. Песком называются рыхлые горные породы,которые состоят из зерен различных материалов (чаще всего кварца) размером от0,1 до <st1:metricconverter ProductID=«5 мм» w:st=«on»>5 мм</st1:metricconverter>.

Пескиразличаются по минералогическому составу и в зависимости от условий образованияи места залегания. По минералогическому составу пески бывают кварцевые,полевошпатные, известняковые и доломитовые.

По условиямобразования пески подразделяются на горные, овражные, речные, морские,гравийные, валунные, дюнные и барханные.

Ониотличаются друг от друга только пол структуре и форме. Зерна морского и речногопесков округлой формы с гладкой поверхностью, зерна же горного песка, которыйчаще всего образуется при разрушении гранита и диорита, имеют угловатую форму ишероховатую поверхность. Зерна овражного песка также имеют угловатую форму, нопо сравнению с зернами горного песка несколько сглаженную. Все пески содержатвредные для бетона примеси: уголь, пыль, глину, гипс, слюду, серный колчедан иразличные органические примеси, которые оказывают влияние на цементный клей,понижая его прочность и, в конечном счете, вызывая разрушение бетона. Вреднойпримесью являются сульфаты, а также частицы гипса. Они образуют с частицамицемента особые соединения в виде тонких игл. Их часто образно называли«цементной бациллой».

Поддействием воды «цементная бацилла» превращается в дальнейшем в жидкую белую слизь,вытекающую из бетона. Такой «больной» бетон не пригоден для эксплуатации.

Морскойпесок иногда содержит ракушки, состоящие, в основном, из известняка. Это ослабляетсцепление песка с другими составляющими бетона. Кроме того, в морском пескесодержатся соли, выделяющиеся на поверхности бетона.

Наиболеечистый песок — это речной. Но он не всегда удовлетворяет строителей, так какчасто бывает очень мелким. А это при изготовлении бетона требует большогоколичества цемента.

Так же как икрупный заполнитель, песок перед употреблением должен быть обязательно промытводой в машинах — пескомойках.

Чтобыполучить высокую прочность бетона, надо правильно подобрать зерновой составзаполнителя. А это значит, что надо так составить  из них смесь, чтобы между зернами было, какможно меньше пустот, которые приходится заполнять цементным тестом. Песок однойкрупности имеет в своем объеме около 40% пустот. Песок же, составленный иззерен разной крупности гораздо плотнее.

Можно ли добитьсянаименьшей пустотности? Да, можно.

Дляэтого вначале рассеивают крупный и мелкий заполнитель по размерам или, какговорят строители, на несколько фракций. Затем из них по определенному правилусоставляют так называемую оптимальную зерновую смесь (в этой смеси все частицытак тесно примыкают друг к другу, что для цементного теста остаются тольконезначительные промежутки). Бетон, приготовленный на такой оптимальной смесизаполнителей уже имеет высокую плотность и прочность.  Расход вяжущего в этом случае оченьнебольшой.

Еслиже бетон изготовлять на случайном составе заполнителей, взятых из природныхкарьеров или полученных путем дробления камня, то большую плотность получитьнельзя. В этом случае требуется огромный перерасход цемента. Кроме того, натакой случайной смеси невозможно получить бетон высокой прочности.

Воданеобходима для создания высокопрочного бетона должна быть чистой и некислой.  Но даже условно чистая водасодержит в себе различные примеси, вредно влияющие на процесс твердения бетона:органические кислоты, сульфаты, жиры и т.п.

Обычнона заводах железобетонных изделий и на строительных площадках для изготовлениябетона используют питьевую воду. В ряде случаев приходится пользоватьсягрунтовой, болотной, торфяной и речной водой. Но эти воды бывают насыщеныорганическими примесями. Иногда приходится применять сточные и промышленныеводы, которые могут содержать значительные примеси серной кислоты или ее солейгумусовой кислоты или гипса. Эти примеси вызывают разрушение бетона. Поэтомуперед тем, как использовать эти воды их исследуют в химической лаборатории.

Поверхностьбетона, приготовленного на морской воде или подверженного ее действию покрываетсяпятнами в виде солевых налетов – «выцветов», которые значительно портят видбетона. Кроме того, прочность такого бетона невысокая. Поэтому при возведениииз бетона жилых зданий морскую воду применять запрещается.

Цемент – это главная составная частьбетона. Бетон будет тем прочнее, чем выше клеящаяся способность цемента и чемсильнее он сцепляется с поверхностью наполнителя.

Цементизготавливают из цементного клинкера, а его получают обжигом до спекания природногосырья или искусственной сырьевой смеси.

Такиесмеси должны содержать примерно три части известняка и одну часть глины. Иногдаэти смеси встречаются в природном виде — это горная порода, называемаяизвестняковым мергелем. Но, так как месторождения этих мергелей встречаютсяредко, то на большинстве цементных заводов пользуются искусственными смесямиизвестняка и глины. Вместо глины можно использовать диатомит, трепел и другиесиликатные породы, близкие к глине по своему химическому составу. После обжигатаких смесей образуется твердая спекшаяся масса – клинкер, состоящая из зерентемно-серого цвета размером с орех. Затем клинкер в шаровой мельнице измельчаютв мелкий порошок. Чтобы улучшить качество цемента, при помоле клинкера в неговводят гидравлические добавки – до 3% гипса и до 15% диатомита, трепела. Воттеперь цемент готов!

Чтоже такое цемент? Это серый очень мелкий порошок, напоминающий пудру. Чем дольшеон измельчен, тем выше его качество, тем больше склеивающей способностью онобладает. При сверхтонком помоле химические реакции ускоряются во много раз.Объясняется это тем, что цементный порошок всегда соединяется с водой по всейповерхности. Поверхность же зерен будет тем больше, чем выше тонкость помола.Так, например, удельная площадь поверхности зерен 1 грамма цемента составляет2000 – 3000 см², а в высокопрочных цементах – около 6000 см².

Дляприготовления бетонных, железобетонных изделий и конструкций применяют различныецементы. Выбор вида цемента зависит от типа сооружения, для которогоизготовляется бетон. В России выпускается свыше 30 видов цемента. Основные изних – портландцементы, шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы,глиноземистые цементы и другие. Производству и изучению цементов в нашей странеуделяется большое внимание. В науку о цементе большой вклад внесли российскиеученые А. А. Байков, В. А.Кинд, В. Н.Юнг, П. П.Будников.

КАК ПРИГОТОВЛЯЮТБЕТОННУЮ СМЕСЬ?

Изготовлениебетона – это долгий и трудный процесс. Сначала по рецепту лабораторииотмеривают в сухом виде требуемое количество цемента и заполнителей. Затемвзвешенные составные части высыпают в бетономешалку и одновременно подают в нееводу. Бетономешалку приводят в движение в помощью электродвигателя.

Цельперемешивания – это получение из зернистых материалов однородной смеси. Продолжительностьперемешивания устанавливают заранее. После перемешивания исходные материалыобразуют пластичную смесь, похожую на тяжелую жидкость. Поэтому свежеприготовленныйбетон называют не бетоном, а бетонной смесью. Лишь через некоторое время смесьзатвердевает и превращается в камень, а окончательную прочность приобретает ещепозже. Этот камень и является бетоном.

Однородностьбетонной смеси – одно из важнейших к ней требований: если смесь будет неоднородной,бетон буден неодинаково прочным в различных участках конструкции и легко можетразрушиться при нагрузке. Как же узнать, однородна полученная смесь или нет?Для этого из разных мест берут несколько проб объемом, превышающим размеры  самого крупного зерна заполнителя. Если все

пробыимеют один и тот же постоянный состав, т. е. одинаковое количество щебня илигравия, песка цемента и воды, то бетонную смесь можно признать однородной.

После перемешивания бетоннуюсмесь часто приходиться  транспортироватьот бетономешалки к месту укладки, при этом очень важно, чтобы смесь сохраниласвою однородность, так как при перевозке смеси угрожает расслаивание. Почему?Потому что зерна заполнителя в бетонной смеси стремятся опуститься. Установлено,что расслаивание будет тем больше, чем слабее сцепление между раствором и заполнителем. Расслаивания бетоннойсмеси при перевозке можно избежать, если продолжить перемешивание смеси вовремя движения в автобетономешалке.

УКЛАДКА БЕТОННОЙСМЕСИ

Итак,бетонная смесь готова. Теперь ее надо уложить в формы. Идеальным условием укладкибетонной смеси в формы является заполнение бетонной смесью всего пространстваформы. Если в форме находятся  арматурныестержни, то бетонная смесь должна обволакивать всю арматуру и равномерно беззазоров заполнять все свободное пространство между стенками формы и арматурой.При этом не должны образовываться каверны, или раковины. В ряде случаевпричиной образования каверн в бетоне может оказаться присутствие в бетоннойсмеси очень крупного заполнителя, который заклинивается между стенкой формы иарматурой. Поэтому очень важен постоянный контроль размера заполнителя.Арматура должна быть покрыта равномерным слоем бетона, который защищает ее отатмосферного влияния иначе она будет окисляться, и ржаветь, а иногда и разрушаться.Процесс ржавления называют коррозией арматуры.

При укладкебетонной смеси часто приходится сталкиваться с трудностями, которые связаны спластичностью бетонной смеси. Если бы бетонная смесь обладала свойствамижидкости, то она в точности  заполняла быформы, в которые ее укладывают. Значит, нужно сделать бетон жидким, для чего внего нужно добавить большое количество воды. Но излишек воды губительно влияетна прочность бетона: ведь вся вода, которая не вступила в химическое соединениес цементом, остается в свободном состоянии внутри бетона. Она вытекает иливысыхает, постепенно образуя в бетоне пустоты. Поэтому бетон получаетсяпористым и непрочным. Значит, воды надо вводить мало! Но и при недостатке водыбетон будет непрочным!

Как же быть?Возникает противоречивая задача: чтобы легко уложить бетонную смесь в формы,необходимо ввести в нее очень много воды. С другой стороны, излишек водыскажется на прочности бетона. Значит, воды нужно ввести настолько мало, чтобыполучить наибольшую прочность бетона! Получается, как в старой русскойпоговорке: «нос вытащил, хвост увяз»; «хвост вытащил – нос увяз».

Вот такперед строителями и возник вопрос о правильном подборе количества воды при изготовлениибетонной смеси.

Этот вопросостается и сейчас очень важным. Количество воды, вводимой в бетонную смесь,должно быть строго определенным. Современная строительная наука дала в рукистроителей обоснованные расчеты. Они позволяют получать бетонную смесь высокогокачества при  минимальном количествеводы.

Расход водыс учетом подвижности или жесткости бетонной смеси можно определять по графикупроф. С. А Миронова, в котором отражается зависимость водопотребности бетоннойсмеси от подвижности или жесткости.

Но что этоза два новых термина « подвижность» и « жесткость» бетонной смеси? «Подвижность»– это способность бетонной смеси растекаться под собственной тяжестью или поддействием вибрации, а «жесткость» – это сопротивление бетонной смеси своей подвижности.По степени подвижности бетонная смесь может быть жесткой, пластичной и литой.Для оценки качества бетонной смеси был предложен термин «удобоукладываемость».Он характеризует способность бетонной смеси легко укладываться в форму при обеспечении получения бетона  максимально возможной плотности. Амаксимальная плотность обеспечивает максимальную прочность и долговечностьсооружения.

Но этоттермин оказался очень условным, так как он не объясняет физического смыслаэтого свойства.

Дляэкспериментального определения «удобоукладываемость» бетонной смеси было предложеномножество способов. Наиболее распространены способ осадки конуса и способвибростола. Первый способ заключается в следующем. Из бетонной смеси формуютобразец в виде усеченного конуса определенных размеров. Строители используютдля этого металлическую форму, которую заполняют бетонной смесью. За тем формуснимают, и остается т. н. «кулич». Освобожденная от формы бетонная смесьдостаточно пластична, поэтому она оседает и несколько расплывается. Осадка«кулича» после снятия с него формы и служит оценкой подвижности (или удобоукладываемости)бетонной смеси. Например, конус из жесткой смеси практически не оседает, подвижныепластические смеси дают осадку в 8 – <st1:metricconverter ProductID=«12 см» w:st=«on»>12 см</st1:metricconverter>, литые – больше <st1:metricconverter ProductID=«12 см» w:st=«on»>12 см</st1:metricconverter>. Осадка конуса зависитот сцепления материалов в смеси и внутреннего ее трения. Опять новые физическиепонятия? Что же они означают? Каков их смысл? Вспомним механику.

Всякийпредмет, лежащий на земле, в зависимости от своей массы создает определенноедавление на землю. Чтобы его передвинуть, нужно приложить силу и тем большую,чем тяжелее предмет. Отношение между силой, приложенной горизонтально илипараллельно плоскости перемещения предметов и массой предмета, называетсякоэффициентом трения. Такие же силы трения существуют между частицами бетоннойсмеси и между смесью и подставкой. Кроме того, бетонная смесь обладаетнекоторым сцеплением, т. е. внутренним сопротивлением деформацией смеси. Онопозволяет свежеприготовленному бетону удерживаться в вертикальном положениипосле снятия формы.

Другим способом оценки«удобоукладываемости» является испытание бетонной смеси на встряхивающемся столе.

Для этого усеченный конусбетонной смеси освобождают от формы, измеряют диаметр конуса и сообщают конусуопределенное число встряхиваний. После этого измеряют увеличение диаметрарасплывшегося конуса по отношению к начальному.

Хотя оба описанных способа иимеют недостатки, они все же дают возможность оценить удобоукладываемостьбетона. Они позволяют также установить относительное количество энергии, необходимоедля того, чтобы бетонная смесь деформировалась и уплотнялась. Поэтому этиметоды широко применяются в строительной практике. И все же они не окончательновыявляют поведение бетонной смеси при ее укладке в формы. Ведь бетонная смесьведет себя в экспериментальном конусе и форме по-разному!

РЕОЛОГИЯ ПОМОГАЕТ РАСКРЫТЬ ТАЙНУ

Что же происходит при укладке бетоннойсмеси в форму? Отчего зависит расплыв конуса? От пластической деформации илиразъединения частиц в поперечном направлении? Эти явления наблюдаются в одной итой же бетонной смеси при различном количестве воды… Неясны причины большейили меньшей хрупкости бетонной смеси. Бетонная смесь упорно хранит тайны своегоповедения при укладке в формы.

Попыткиразгадать эту тайну с помощью старых методов исследования кончались неудачами.Нужен был новый подход, новый критерий. И на помощь пришла физика, а точнееодин из ее разделов – реология. Только она смогла четко определить физическуюсущность удобоукладываемости.

Итак,реология! Чем же она занимается? Это совершенно новое направление в механике.Оно связано с развитием теории упругости. Она изучает поведение под нагрузкойвлажных материалов, которые нельзя отнести ни к твердому телу, ни к жидкости. Ктаким материалам относится и  бетоннаясмесь, представляющая собой так называемую упруго-вязкую среду. Чтобы установить,как деформируется материал под нагрузкой, механики используют структурныемеханические модели. Они позволяют имитировать внутреннюю структуру материала.

Как работаетструктурная модель? Допустим, к твердому телу приложена нагрузка. Под еевоздействием в теле возникает деформация. Это значит, что тело будетдеформироваться пропорционально приложенной нагрузке (или законупропорциональности напряжений и деформаций Гука). Как только нагрузка будетснята, тело восстановит свою первоначальную форму.

А как будет,если мы имеем дело с материалами, которые имеют сложные свойства и, кромеупругих характеристик, имеют еще и неупругие? Здесь структурные механические моделиуже непригодны. Она не позволяют точно имитировать внутреннюю структуру такихматериалов.

Для этойцели потребуются другие механические модели, которые носят название реологических.Они отличаются тем, что состоят из комбинаций двух элементов, которые имитируютдва основных свойства твердого тела: упругость и вязкость. Самое простое тело –упругое. Зависимость деформации и напряжений для него выражается одной кривойдля процессов нагружения и разгрузки. Достаточно снять нагрузку и возникающие деформацииполностью исчезают. Ну, а в идеально вязком теле? Ведь наличие вязкостиматериала приводит к остаточным деформациям, которые безгранично возрастают приуменьшении скорости нагружения. Для идеально вязкого элемента применим закондеформации вязкой жидкости.

Для созданияреологической модели пружину и «амортизатор» (модель упруго-вязкой деформации)можно комбинировать между собой последовательно или параллельно. Такие комбинациипозволяют наилучшим образом имитировать механические свойства любых реальных материалов.

Реологическиемодели позволяют получить необходимую информацию об изменениях внутреннейструктуры реального тела под нагрузкой. К этой информации относятся характеристикивнутреннего трения, вязкости и адгезии (сцепления).

Какова жереологическая модель бетонной смеси? Бетонная смесь является так называемымдвухфазным материалом. Это значит, что она содержит в себе элементы двух фаз –твердой и жидкой. А если так, то как лучше отразить внутреннюю структурубетонной смеси?

Проведемнекоторый анализ. Начнем с внутреннего трения. Это одна из важных характеристикупруго-вязкого тела. Внутреннее трение характеризует твердую фазу материала.Если же в материале внутреннее трение равно нулю, то его можно считатьидеальной жидкостью. Бетонная смесь обладает внутренним трением. Казалось бы,по этому признаку ее можно отнести к твердому телу. Однако присутствие в нейводы делает ее все же промежуточным материалом между жидкостью и твердым телом.А если это так, то в реологической модели бетонной смеси должны участвовать какупругие, так и неупругие элементы.

Значит,реологическая модель бетонной смеси будет пре

www.ronl.ru

Доклад - Бетоны - Технология

1. Определить расход материалов для приготовления 1 м3 бетона, его среднюю плотность и увеличение пористости, вызванную добавкой СНВ, если состав бетона по массе 1: X:Y =1: 2,1: 3,9 при В/ц = 0,44 и расходе цемента 320 кг/м3. Введение добавки в количестве 0,05% от массы цемента привело к снижению средней плотности бетонной смеси на 4% и водоцементного отношения на 9%.

2. Лабораторный состав бетона следующий: цемент — 310 кг, вода — 160 л, песок — 650 кг, щебень — 1250 кг, при активности цемента 470 кгс/см2. Определить на сколько снизится прочность бетона, если не будет учтена влажность материалов. Влажность песка 3%, щебня — 1%.

3. Определить коэффициент раздвижки зерен щебня a, если соотношение между цементом, песком и щебнем составило 1: 2: 3,9. Средняя плотность бетонной смеси 2400 кг/м3, водоцементные отношения 0,52, а истиная и насыпная плотности цемента 3,0 кг/л и 1,2 кг/л; песка — 1,5 кг/л и 2,6 кг/л; щебня — 1,54 кг/л и 2,6 кг/л.

4. Имеется состав бетона: цемент ПЦ400 — 310 кг, песок — 620 кг, щебень — 1240 кг, вода 175 л, добавка ЛСТМ — 0,2% от массы цемента. Введение добавки снизило расход воды до 155 л при сохранении необходимой подвижности бетонной смеси. При твердении бетона в химическую реакцию с цементом вступает 12% вводимой в бетонную смесь воды. Определить как изменится марочная прочность бетона в результате повышения водоцементного отношения и на сколько повысится плотность при уменьшении расхода воды.

5. Два состава бетона с осадкой конуса 5 см изготовили на гравии крупностью 20 мм. Первый состав содержит крупный песок, второй — мелкий. Водоцементное отношение равно 0,5. Определить насколько отличаются расходы цемента за счет крупности песка. МК второго состава равен 1,0.

6. Определить коэффициент уплотнения бетонной смеси, если на 1 м3 бетонной смеси израсходовано: цемента — 300 кг, песка — 670 кг, гравия — 1250 кг и воды 148 л. Истинная плотность цемента 3150 кг/м3, песка 2660 кг/см3, гравия 2610 кг/см3 .

7. При введении в бетонную смесь с В/ц = 0,51 и расходом цемента 320 кг на 1 м3 пластифицирующей добавки С-3 в количестве 0,3%, такая же удобоукладываемость достигается при В/ц = 0,47. Насколько уменьшится расход цемента при введении С-3, если прочность бетона не изменилась.

8. Определить как изменится расход цемента активностью 450 кг/см2 на 1 м3 тяжелого бетона М400 класса В30, если изменятся условия уплотнения бетонной смеси с 10 до 25 с. Водоцементное отношение остается прежним. Наибольшая крупность зерен щебня 40 мм. Песок средней крупности. Заполнители рядовые.

9. Определить водоцементное отношение при котором бетон из жесткой бетонной смеси на рядовых заполнителях и на портландцементе ПЦ500-Д20 через 7 суток твердения наберет прочность при сжатии 310 кгс/см2 .

10. Определить, как изменится расход цемента в бетоне марки 300 В22,5, если для его изготовления будет использоватся цемент марки ПЦ500-Д0 вместо ПЦ300-Д20, а жесткость бетонной смеси 40с останется без изменений. Заполнители рядовые. Максимальная крупность щебня 20 мм.

11. В бетонную смесь с расходом цемента 320 кг на 1 м3 марки ПЦ500-Д0 и В/ц = 0,5 введено 5% раствора поташа (K2 CO3 ) от массы цемента. При этом прочность бетона через 3 суток твердения оказалась выше прочности бетона без добавки в 1,8 раза, а через 28 суток на 8%. Определить прочность бетона через 3 и 28 суток твердения.

12. Определить прочность бетона при использовании заполнителей различного качества; высококачественных, рядовых и пониженного качества. Портландцемент марки ПЦ500-Д5.

13. Определить марку и класс бетона, если при испытании на сжатие образцов кубов размерами 10х10х10 см через 7 суток твердения разрушающая нагрузка составила 35000 кгс, 34800 кгс и 32700 кгс.

14. Какие марки и классы тяжелого бетона можно получить при различных значениях В/ц — 0,33; 0,5; 0,65. Портландцемент марки ПЦ400-Д20. Заполнители рядовые.

15. При определении прочности железобетонной стены молотком Кашкарова К.П. получены значения 10 отпечатков ударов и определено их среднее значение 9,5 мм. Средний диаметр лунок на поверхности эталонного стержня составил 5,7 мм. Влажность бетона 8%. Определить прочность бетона при сжатии.

16. Определить как изменится средняя прочность тяжелого бетона класса В30 при увеличении коэффициента вариации с 5% до 15%.

17. Марка бетона монолитной конструкции 300 В22,5, а плотность — 2420 кг/м3 при В/ц = 0,5. Состав бетона по массе 1: 2: 4. Определить, как изменится расход цемента, если ввод конструкции в эксплуотацию произойдет через 90 суток вместо 28 суток твердения.

18. Определить прочность бетона через 28 суток твердения, если через 7 суток при поверхностном прозвучивании время прохождения ультразвука составило 42,0 мкс. База прозвучивания 150 мм. Градуировочная зависимость «скорость прохождения ультразвука — прочность» описывается уравнением Rб =0,221*е0,001227*U .

19. Определить водоцементное отношение, необходимое для получения через 3 суток твердения бетона с пределом прочности на сжатие 24 Мпа. Портландцемент марки ПЦ400-Д20. Марка смеси по удобоукладываемости Ж-1. Твердение при температуре 20...25 С. Для ускорения твердения бетона вводится добавка CaCe2 .

20. Определить расход цемента для изготовления фундамента размерами 10х0,6х0,5 м из бетона марки 300 класса В22,5, если активность цемента равна 365 кгс/см2, заполнители рядовые, а содержание воды — 160 л на 1 м3 бетона.

21. При испытании бетонных образцов — кубов с размером ребра 150 мм через 20 суток твердения разрушающая нагрузка составила 70000, 76700 и 68500 кгс. Проектная марка бетона 400. Установить, соответствует ли бетон требуемой марки.

22. Определить расход материалов на 1000 л уплотненной растворной смеси, если известно, что соотношение между песком и щебнем составляет 1: 3, водоцементное отношение В/ц = 0,6, плотность цемента 3,0 кг/л, а песка 2,6 кг/л.

23. Определить при каких значениях водоцементного отношения марка бетона численно равна активности цемента для рядовых заполнителей и заполнителей пониженного качества.

24. Определить, как изменится прочность бетона, если содержание цемента увеличивается в 1,5 раза. Расходводы составляет 175 л. Портландцемент марки ПЦ400, заполнители рядовые. Подвижность бетонной смеси остается без изменений.

25. При сквозном прозвучивании железобетонной балки толщиной 200 мм через 14 суток твердения получена градуировочная зависимость прочности от скорости прохождения ультразвука рис. Определить соответствует ли полученные значения прочности проектному значению, если время прохождения ультразвука на контролируемом участке составило .

26. Определить температуру бетонной смеси при выходе из бетономешалки, если цемент имеет температуру — 10 С, песок — 13 С, щебень +5 С, вода +80 С. Состав Бетона по массе 1: 2: 4, В/ц=0,52. Теплоемкость заполнителей в цементе равна 0,2, а бетонной смеси 0,253.

27. Установить, до какой температуры надо нагреть песок и щебень для получения бетонной смеси с температурой +40 С. Цемент имеет температуру — 10 С, вода +60 С. Состав бетона: цемент — 320 л, песок — 600 кг, щебень — 1200 кг, вода — 160 л.

1. Определяем содержание в бетоне песка, щебня и воды

П = 320 * 2,1 = 672 кг В = Ц * В/ц = 320 * 0,44 = 141 л

Щ = 320 * 3,9 = 1248 кг

Средняя плотность бетона без добавки

р0= 320 + 11 + 672 + 1248 = 2381 кг/м3

Средняя плотность бетона с добавкой

р0`= (1 — 0,5) * р0= 0,95 * 2381 = 2262 кг / м3

Водоцементное отношение (1-0,09) * 0,44 = 0,4

Расход материалов на 1 м3 бетона с добавкой СНВ

р0` 2262

Ц` = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 306

1+x+y+B/ц` 1+2,1+3,9+0,4

П ` = x * Ц` = 2,1 * 306 = 643 кг

Щ ` = y * Ц` = 0,4 * 306 = 1193 кг

B ` = B/ц` * Ц` = 0,4 * 306 = 122 кг

Увеличение пористости

р0 — р0` 2381 — 2262

DП = ¾¾¾¾ * 100% = ¾¾¾¾¾¾¾ * 100% = 5%

р0 2381

2. Определяем прочность лабораторного состава бетона

Rб = 0,6 Rц (Ц/B — 0,5) = 0,6 * 470 *(310/160 — 0,5) = 405 кгс/см2 = 40,5 МПа

Содержание воды в песке и щебне составляет

650 * 3 1250 * 1

Вп = ¾¾¾ = 19,5 л Вщ = ¾¾¾¾ = 12,5 л

100 100

Общее количество воды в бетонной смеси

В` = 160 + 19,5 + 12,5 = 192 л

Прочность бетона

Rб = 0,6 * 470 *(310/192 — 0Ю5) = 314 кгс/см2 = 31,4 МПа

При не учете влажности песка и щебня прочность бетона снизится на

40,5 — 31,4

¾¾¾¾¾¾ * 100 = 22,5%

40,5

3. Абсолютный обьем цементно-песчаного раствора в бетоне Vpa будет складываться из абсолютных объемов цемента, песка и воды

Vpa = Vцa +Vпa + В

Определяем расход цемента

р02400

Ц = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 324 кг

1 + x + y+ B/ц 1 + 2 + 3,9 + 0,52

Расход песка, щебня и воды составляет

В = 0,52 * 324 = 168,5 л

П = 2 * 324 = 648 кг

Щ = 3,9 * 324 = 1264 кг

Vpa = Ц/рц + В + П/рп = 324/3,0 + 168,5 + 648/2,6 = 525,5 л

Пустотность щебня Vщ = 1 — рщн /рщ = 1 — 1,54 / 2,64 = 0,42

Объем пустот крупного заполнителя

Щ 1264

Vщ `= Vщ ¾¾¾ = 0,42 ¾¾¾ = 345 л

р0н 1,54

Коэффициент раздвижки зерен определяется как отношение абсолютного объема цементно — песчаного раствора в бетоне к объему пустот крупного заполнителя

a = Vpa / Vщ` = 525,5/345 = 1,52

4. Определим среднюю плотность бетона без добавок

р0= 310 + 175+ 620 + 1240 = 2345 кг/м3

Объем пустот за счет испарившейся воды

П = 154 / 2345 * 100% = 6,6%

Прочность бетона

Rб = 0,6 * 400 * (310 / 175 — 0,5) = 305 кгс/см2 = 30,5 МПа

Количество воды при введении добавки ЛСТМ снизилось на

DВ = 175 — 165 = 10 л

Средняя плотность бетона с добавкой ЛСТМ

р0= 2345 — 10 = 2335 кг/см3

Объем пустот за счет испарившейся воды

Vп = 165 — (0,12 * 165) = 145 л

Пористость за счет испарившейся воды

П = 145 / 2335 * 100% = 6,2%

Прочность бетона

Rб = 0,6 * 400 * (310 / 165 — 0,5) = 331 кгс/см2 = 33,1 МПа

Прочность бетона за счет испарившейся воды снизилось на

6,6 — 6,2

DП = ¾¾¾¾¾ * 100% = 6,1%

6,6

Прочность бетона повысилась на

33,1 — 30,5

DR = ¾¾¾¾¾* 100% = 7,9%

33,1

5. Определяем содержание воды по таблице

Для первого состава В = 185 л

Для второго состава В = 185 + 10 = 195 л

Расход цемента для первого состава

В 185

Ц = ¾¾¾ = ¾¾ = 370 кг

В/ц 0,5

Расход цемента для второго состава

В` 195

Ц` = ¾¾¾ = ¾¾ = 390 кг

В/ц 0,5

Расход цемента увеличится на

390 — 370 = 20 кг

390 — 370

DЦ = ¾¾¾¾¾* 100% = 5,1%

390

6. Определяем сумму абсолютных объемов материалов в 1 м3 смеси

Vбa = Vцa +Vвa + Vпa + Vщa = 300/3,15 + 148 + 670/2,66 + 1250/2,61 = 974 кг

Коэффициент уплотнения

Купл = Vбa / 1000 = 974 / 1000 = 97,4

7. Определяем расход воды при введении С-3

В = 0,47 * 320 = 150,4 л

Чтобы сохранить прежнюю прочность необходимо оставить В/ц отношение прежним, т.е. 0,51. Тогда расход цемента составит

В 150,4

Ц = ¾¾¾ = ¾¾¾ = 294 л

В/ц 0,51

Снижение расхода цемента составит

DЦ = 320 — 294 = 26 кг или 8,1%

8. Определяем водоцементные отношения бетонной смеси жесткостью 10с

Rб 400

Ц1 /В1 = ¾¾ + 0,5 = ¾¾¾ +0,5 = 1,98

АRц 0,6 * 450

Расход воды по табл… составил 160 л

Расход цемента

Ц1 = В1 * Ц1 /В1 = 160 * 1,98 = 317 кг

Для бетонной смеси с жесткостью 25с

Расход воды по табл.… В2 = 145 л

Т.к. Ц2 /В2 = Ц1 /В1, то расход цемента составит

Ц2 = В2 * Ц1 /В1 = 145 * 1,98 =287 кг

Изменение расхода цемента будет

DЦ = 317 — 287 = 30 кг или 9,5%

9. Определяем прочность бетона через 28 суток твердения

R28 = R7 * Lg28 / Lg7 = 320 * 1,44/0,85 = 542 кгс/см2 = 54,2 МПа

0,6 Rц 0,6 * 500

В/ц = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,43

Rб + 0,6 *0,5* Rц 542+0,6*0,5*500

10. Определим количество воды по табл.… при жесткости бетонной смеси 40с и крупности щебня 20 мм.

В = 150 л

Расход цемента марки ПЦ300-Д20

Rб 300

Ц1 = ( ¾¾¾ + 0,5) * В = (¾¾¾ + 0,5) * 150 = 325 л

АRц 0,6 * 300

Расход цемента марки ПЦ500-Д0

300

Ц2 = (¾¾¾ + 0,5) * 150 = 225 л

0,6 * 500

Расход цемента уменьшится на

DЦ = 325 — 225 = 100 кг

11. Определим прочность бетона без добавки

R28 = 0,6 * Rц (ц/В — 0,5) = 0,6 * 500 * (2 — 0,5) = 450 кгс/см2 = 45 МПа

R3 = R28 * Lg3 / Lg28 = 450 * 0,48/1,44 = 150 кгс/см2 = 15 МПа

Прочность бетона с добавкой поташа (K2 CO3 )

Через 28 суток

R28 = 45 * 1,08 = 48,6 МПа

Через 3 суток

R3 = 15 * 1,8 = 27 МПа

12. Определим прочность бетона при высококачественных заполнителях из формулы

Rб = АRц * (Ц/В — 0,5)

А = 0,65 для высококачественных заполнителей

Rб = 0,65 * 500 * (2 — 0,5) = 488 кгс/см2 = 48,8 МПа

При рядовых заполнителях А = 0,60

Rб = 0,6 * 500 * (2 — 0,5) = 45 кгс/см2 = 45 МПа

При заполнителях пониженного качества А = 0,55

Rб = 0,55 * 500 * (2 — 0,5) = 413 кгс/см2 = 41,3 МПа

13. Определяем предел прочности при сжатии через 7 суток

R1 = P/S * K = 35000/100 * 0,91 = 318,5 кгс/см2 = 31,85 МПа

К — масштабный коэффициент, равный 0,91 при размере образцов 10х10х10 см

R2 =34800/100 * 0,91 = 316,7 кгс/см2 = 31,67 МПа

R3 =32700/100 * 0,91 = 297,6 кгс/см2 = 29,76 МПа

Rср =(31,85 + 31,67 + 29,76) / 3 = 31,09 Мпа

Предел прочности при сжатии череж 28 суток твердения

R28 = Rп * Lg28 / Lg п = 31,09 * 1,447/1,46 = 39,3 МПа

Это соответсвует марке бетона 400 и классу бетона В30 (см. табл.… прил. ...)

14. Определяем прочность бетона при различных В/ц

В/ц = 0,33 < 0,4 А1 = 0,4. Расчет ведем по формуле

Rб = А1 Rц * (Ц/В + 0,5) = 0,4 * 400 * (1/0,33 + 0,5) = 565 кгс/см2 = 56,5 МПа

Марка бетона 550, класс бетона В40

В/ц = 0,5 < 0,4 А = 0,6. Расчет ведем по формуле

Rб = АRц * (Ц/В — 0,5) = 0,6 * 400 * (1/0,5 — 0,5) = 360 кгс/см2 = 36 МПа

Марка бетона 350, класс бетона В26,5

В/ц = 0,65

Rб = 0,6 * 400 * (1/0,65 — 0,5) = 249 кгс/см2 = 24,9 МПа

Марка бетона 250, класс бетона В20

15. Определяем отношение среднего диаметра лунки в бетоне к среднему диаметру лунки на эталоне

9,7 / 4,7 = 1,7

По графику (рис.… прил. ...) находим прочность бетона Rб = 25 МПа. С учетом влажности бетона 8% прочность составит Rб ` = Rб * К, где К = 1,1 — коэффициент, зависящий от влажности бетона.

Rб ` = 25 * 1,1 = 27,5 МПа

16. При коэффициенте вариации 5%

В 30

Rб = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 32,7 МПа

1 — 1,64 * v 1 — 1,64 * 0,05

При коэффициенте вариации 15%

30

Rб = ¾¾¾¾¾¾= 39,8 МПа

1 — 1,64 * 0,15

DR = 39,8 — 32,7 = 7,1 МПа

Прочность с увеличением коэффициента вариации растет

17. Определяем расход цемента

р02420

Ц = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ = 323 кг

1 + x + y+ B/ц 1 + 2 + 4 + 0,5

Расход воды

B = B/ц * Ц = 323 * 0,5 = 161,5 л

Расход цемента

Rб 300

Rц = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 333 кг

0,6 * (Ц/В — 0,5) 0,6 * (2 — 0,5)

Для бетона прочностью 300 кгс/см2 через 90 суток марочная прочность прочность будет составлять

R`28 = 300 * Lg28 / Lg 90 = 300 * 1,447/1,95 = 222 кг

Снижение прочности происходит за счет снижения расхода цемента при повышении В/ц

0,6*Rб 400

Ц1 /В1 = ¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = 0,62

R`28 + 0,3* Rц 222+0,3*333

В 161,5

Ц`1 =¾¾¾ = ¾¾¾ = 261 кг

В/ц 0,62

Расход цемента уменьшится на

DЦ = 333 — 261 = 72 кг или 22%

18. Определяем скорость прохождения ультразвука

V = l * 103 / t ,

где l — расстояние между центрами установки преобразователей, мм;

t — время прохождения ультразвука, мкс.

V = 15- * 1000 / 42,0 = 3571 м/с

Прочность бетона Rб =0,221*е0,001227 * 3571 = 30,13 МПа

19. По табл.… находим для бетона через 3 суток прочность в долях от прочности через 28 суток — 0,55

Таблица

Влияние марки цемента и добавки CaCl2 на прочность

бетона в раннем возрасте

Прочность в долях от R28 при использовании ПЦ марки
Режим твердения 400 БТЦ 500
без добавки с до- бавкой без добавки с до- бавкой без добавки с до- бавкой
1 сутки нормального твердения при 20… 25 С 0,2 0,35 0,3 0,4 0,3 0,4
3 суток нормального твердения при 20… 25 С 0,4 0,55 0,5 0,6 0,5 0,6

R28 = R3 / 0,55 = 24 / 0,55 = 43,6 МПа

Водоцементное отношение

А * Rц 0,6 * 400

В/ц = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,43

Rб + 0,5 * А * Rц 436+0,6*0,5*400

20. Определим объем фундамента

V = 10 * 0,6 * 0,5 = 3 м3

Находим В/ц

А * Rц 0,6 * 365

В/ц = ¾¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾ = 0,54

Rб + 0,5 * А * Rц 300+0,6*0,5*365

А = 0,6, т.к. заполнители рядовые

Расход цемента на 1 м3

В 160

Ц=¾¾¾ = ¾¾¾ = 296 кг

В/ц 0,54

Расход цемента на весь объем фундамента

Ц`= 296 * 3 = 888 кг

21. Определим пределы прочности при сжатии образцов через 20 суток твердения

Р

R = ¾ * К, где К — масштабный коэффициент

S

Для образцов — кубов с размерами ребра 150 мм К=1

R120 = 70000 / 225 = 311 кгс/см2 = 31,1 МПа

R220 = 76700 / 225 = 341 кгс/см2 = 34,1 МПа

R320 = 68500 / 225 = 304 кгс/см2 = 30,4 МПа

Rср =(31,1 + 34,1 + 30,4) / 3 = 31,9 Мпа

Предел прочности при сжатии через 28 суток твердения

R28 = R20 * Lg28 / Lg 20 = 31,9 * 1,447/1,3 = 35,5 МПа

Бетон проектной марке не соответствует.

22. Определяем сумму абсолютных объемов цемента, песка и воды на 1 м3 или 1000 л, выразив расход песка и воды через Ц

B = B/ц * Ц = 0,6 * Ц П = 3 * Ц

Ц П Ц 3*Ц

1000 = ¾+В+¾=¾+0,6*Ц+¾= 0,32*Ц + 0,6*Ц + 1,15*Ц = 2,1*Ц

рц рп 3,1 2,6

Ц = 1000 / 2,1 = 476 кг

Содержание воды В = 0,6 * 476 = 286 л

Содержание песка П = 3 * 476 = 1428 кг

23. Для рядовых заполнителей А = 0,6

Из формулы Rб = 0,6*Rц * (Ц/В — 0,5)

Rб / Rц = 0,6* (Ц/В — 0,5)

Т.к. по условию Rб = Rц, то Rб / Rц = 1

1 = 0,6* (Ц/В — 0,5)

Ц/В = 1/0,6 + 0,5 = 2,17

Ц/В = 1/2,17 = 0,46

При использовании заполнителей пониженного качества А = 0,55

1 = 0,55* (Ц/В — 0,5)

Ц/В = 1/0,55 + 0,5 = 2,32

Ц/В = 1/2,32 = 0,43

24. Определяем расход цемента, при увеличении его расхода в 1,5 р.

Ц`= 1,5 * Ц = 1,5 * 270 = 405 кг

Прочность при расходе цемента 270 кг, при А = 0,6

R = 0,6*400* (270/175 — 0,5) = 250 кгс/см2 = 25 МПа

Прочность при расходе цемента 405 кг

R` = 0,6*400* (405/175 — 0,5) = 435 кгс/см2 = 43,5 МПа

Увеличение прочности бетона на 18,5 МПа или 42,5%

www.ronl.ru


Смотрите также