Мидас бетон


Виды опалубок-облицовок |

Виды опалубок-облицовок

Опалубкой-облицовкой называют форму, собранную из железобетонных, армоцементных плит; стальных или асбестоцементных листов, которые входят в конструкцию и работают с ней как одно целое.

Опалубка-облицовка выполняет две функции: опалубки при бетонировании и защитной, или декоративной, облицовки. Для повышения долговечности железобетонных конструкций необходимо обеспечить наилучшее сцепление между опалубкой-облицовкой и бетоном массива.

Изготовляют опалубку-облицовку на предприятиях стройиндустрии и устанавливают с помощью кранов в блоках бетонирования. При этом отпадают трудоемкие операции по снятию опалубки. Железобетонную опалубку-облицовку применяют для массивных монолитных конструкций (столбчатых и ленточных фундаментов, стен толщиной более 0,5 мг опускных колодцев и кессонов, опор мостов и путепроводов, ростверков и т. п.). Опалубку-облицовку широко используют также для массивных фундаментов под технологическое оборудование, в частности подпрокатные станы, тяжелые прессы, молоты и т. п.

Железобетонная опалубка-облицовка. В промышленном строительстве опалубку-облицовку применяют в виде плоских и ребристых железобетонных плит. Ширина плоских опалубочных плит равна 1 м при толщине 5—6 см. Длину их принимают в зависимости от размеров конструкций, но не более 4 м. Для лучшего сцепления с бетоном таким плитам придают шероховатую активную поверхность, а в ответственных случаях снабжают специальными анкерующими петлями-выпусками.

Ребристые опалубочные плиты имеют ширину 0,6 или 1,2 м и длину до 6 м. Помимо шероховатой активной поверхности для лучшего сцепления в ребрах устраивают сквозные отверстия диаметром 2,5—3 см с шагом 20—25 см. При укладке бетона цементный раствор, попадая в эти отверстия, образует своеобразные анкерующие шпонки, что способствует надежному сцеплению опалубки-облицовки с бетоном массива.

В гидротехническом строительстве применяют железобетонную опалубку-облицовку из плоских плит с максимальными размерами 2,5X5,0 м и толщиной 8 см. Такие плиты имеют шероховатую активную поверхность и анкерующие петли-выпуски, которые служат для крепления опалубки-облицовки.

Железобетонную опалубку-облицовку готовят из бетона марки 300 на том же цементе/что и бетон массива (применение разных видав цементов для опалубочных плит и бетона снижает сцепление между ними).

Опалубочные плиты перевозят и хранят в специальных контейнерах в положении «на ребро». В блоки бетонирования опалубку-облицовку устанавливают кранами. При этом плиты, имеющие монтажные петли, стропят за них. Монтажные петли после приходится срезать или загибать.

Раскладывают плиты по опалубливаемым поверхностям и монтируют их в соответствии с проектом производства работ. Железобетонную опалубку облицовку крепят в блоках бетонирования несколькими способами. Если в плитах имеются петли-выпуски, а в бетоне массива— достаточно жесткая арматура, опалубочные плиты прикрепляют скрутками.

Плиты, не имеющие анкерующих петель, крепят с помощью тяжей, проходящих через отверстия в плитах и привариваемых к армокаркасу. Для обеспечения жесткости опалубки-облицовки тяжи, скрутки и форкопфы следует ставить ближе к узлам армокаркаса.

В слабоармированных массивах и тонких стенках опалубочные плиты крепят с помощью инвентарных металлических или деревянных прогонов, которые снимают после бетонирования. После демонтажа прогонов выступающие концы тяжей срезают заподлицо с наружной поверхностью опалубки-облицовки, а швы между плитами заделывают цементным раствором.

Опалубку-облицовку из ребристых железобетонных плит применяют для весьма массивных конструкций (например, для фундаментов под прокатное оборудование). Крепят такие плиты к железабетонным стойкам сваркой или с помощью винтовых хомутов.

Армоцементная и стеклоцементная опалубка-облицовка. Армоцемент — это высокопрочный, мелкозернистый бетон, дисперсно армированный стальными ткаными сетками.

Армоцементные опалубочные плиты имеют ширину 2,5—3,5 см, ширину 1 м и наибольшую длину 3,5. Ширина их определяется, размером стандартных тканых сеток, а длина — размером опалубливаемой поверхности. Плиты имеют мелкошероховатую активную поверхность, а в некоторых случаях также анкерующие петли-выпуски.

Применяют армоцементную опалубку-облицовку для бетонирования мощных колонн и пилонов, фундаментов под промышленные здания и оборудование, туннелей, опускных колодцев и т. п. Вследствие повышенной водонепроницаемости армоцементные плиты могут одновременно выполнять роль гидроизоляции подземных сооружений при подпоре грунтовых вод до 15 м водяного столба. Армируют плиты двумя ткаными сетками с ячейками 8—10 мм и диаметром проволок 0,8—1,2 мм. Можно применить армирование в виде комбинированного армопакета, состоящего из двух тканых сеток, зажатых между стержнями сварной сетки диаметром 6—8 мм.

Перевозят и хранят армоцементную опалубку, как и железобетонную, в положении «на ребро» в специальных контейнерах. Монтируют ее кранами. Крепят армоцементные плиты в основном так же, как и железобетонные. Однако в связи с меньшей их толщиной и жесткостью шаг между крепежными элементами уменьшают до 0,5—0,7 м. По этой же причине такую опалубку обычно крепят с помощью инвентарных прогонов.

Стеклоцементная опалубка-облицовка имеет форму плит толщиной 12—20 мм, шириной до 1,2 и длиной до 2,5 м. Для изготовления такой опалубки применяют низкоосновные цементы, в частности глиноземистый. Армируют плиты несколькими слоями стеклоткани или рубленым стекловолокном.

Стеклоцементные плиты можно пилить электропилами, а также сверлить в них отверстия. Благодаря повышенной водонепроницаемости стеклоцемента опалубка-облицовка служит надежной гидроизоляцией подземных сооружений.

Металлическая опалубка-облицовка. Конструкции железобетонных сооружений облицовывают стальными листами в особо тяжелых условиях эксплуатации. Стальная облицовка может служить надежной гидроизоляцией, защищать бетон от истирания и от радиоактивного излучения.

Металлическую опалубку-облицовку устанавливают, как правило, с одной стороны железобетонной конструкции. Для ее изготовления применяют стальные листы толщиной от 5 до 10 мм, из которых собирают укрупненные панели площадью до 50 м2. Жесткость панелей обеспечивается приваркой швеллеров, которые остаются в бетоне и обеспечивают соединение облицовки с бетоном. С этой же целью к листам приваривают «усы» из круглой стали диаметром 12—16 мм.

Все сварные швы должны быть водонепроницаемыми; их подвергают испытаниям на плотность. Панели монтируют в проектное положение кранами; крепят их с помощью электросварки.

Применение металлической опалубки-облицовки в связи с ее высокой стоимостью должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.

Сетчатая опалубка. Для бетонирования конструкций и сооружений, боковые поверхности которых могут несколько отклоняться от плоскости, используют сетчатую опалубку. Применяют ее для бетонирования стен подвалов, опускных колодцев, туннелей, стаканов фундаментов и др.

В качестве опалубки можно применять стальные тканые сетки с ячейками от 5X5 до 12×12 мм и диаметром проволоки 0,8-1,2 мм.

Сетчатая опалубка может быть съемной и несъемной. Съемную сетчатую опалубку выполняют из сетки с ячейкой 10X10 или 12×12 мм. Чтобы исключить утечку цементного молока из бетона, перед сеткой со стороны бетона прокладывают слой толя или рубероида, который прижимают к сетке арматурными прижимными стержнями иа скрутках из вязальной проволоки. Между собой отдельные полотнища сетки сшивают вязальной проволокой.

Крепят сетчатую опалубку с помощью вертикальных стержней диаметром 22—25 мм, которые соединяют коротышами на сварке. Давление бетонной смеси на сетчатую опалубку воспринимают наружные вертикальные стержни, через коротыши оно передается элементам арматурного каркаса. После бетонирования и выдержки сетку снимают для повторного использования.

Несъемную сетчатую опалубку выполняют из сетки с более мелкими ячейками (5X5 или 8×8 мм).

Сетку, сшитую из отдельных полотнищ, крепят к армокаркасу с помощью скруток и вертикальных стержней диаметром 22—25 мм. Для уменьшения утечки цементного молока осадку конуса бетонной смеси принимают от 0 до 3 см. В процессе виброуплотнения цементное молоко заполняет ячейки сетки, которая оказывается в бетоне. После бетонирования снимают только вертикальные крепежные стержни, сетка же остается в бетоне.

Сетчатая опалубка в отдельных случаях экономичнее инвентарной. Ее используют также там, где съем опалубки затрудняется (например, для образования рабочих швов в стенах и плитах большой толщины).

midas-beton.ru

Щебень |

Щебень

Щебень получают дроблением каменных пород. Это наиболее качественный крупный заполнитель для высокоточных бетонов Он, как правило, дороже гравия, но тем не менее объем производства щебня в СССР превышает объем добычи гравия в несколько раз. Это объясняется отсутствием гравия во многих районах страны и использованием его для высокопрочных бетонов.

Технические требования. Технические требования к щебню, предъявляемые в стандартах в отношении его фракционирования и зернового состава поставляемых фракций или их смесей аналогичны требованиям к гравию.

Щебень из изверженных горных пород, применяемый в качестве заполнителя для тяжелого бетона, должен иметь марку, соответствующую пределу прочности породы не ниже 80 МПа, из метаморфических пород — не ниже 60 МПа, из осадочных — не ниже 30 МПа.

Для гидротехнического бетона зоны переменного уровня воды должен применяться щебень из пород, предел прочности которых превышает предел прочности бетона не менее чем в 3 раза (для изверженных и метаморфических пород) или в 2,5 (для осадочных). Как следует из гл. 4, эти требования обеспечивают необходимую и достаточную для бетона прочность заполнителей с большим запасом.

Содержание зерен слабых пород в щебне допускается не более 10% (по массе), а для бетона ряда ответственных конструкций — не более 5%. Массовая доля отмучиваемых примесей в щебне из изверженных и метаморфических пород не должна превышать 1%, а в щебне из осадочных пород в ряде случаев (в зависимости от марки бетона и вида конструкций) —2(3) %. Производство. Производство щебня включает следующие технологические процессы: добычу камня, дробление и сортировку (грохочение).

Добыча камня осуществляется в основном в карьерах. Разработке месторождений каменных пород предшествуют вскрышные работы, состоящие в удалении растительного слоя и песчано-глинистых пород средствами, описанными выше. В состав вскрышных работ может входить и удаление непригодного камня верхней зоны (зоны выветривания). Эти работы выполняют буровзрывным способом с вывозкой камня в отвал.

После обнажения каменного массива и подготовки уступа специальными буровыми машинами и станками в массиве бурят скважины диаметром до 250 мм на глубину 10 … 20 м в один ряд вдоль уступа или в два-три ряда в шахматном порядке через 4 … 7 м, закладывают в них взрывчатые вещества (аммониты, тротил и др.) и производят одновременно массовый взрыв (предварительно удалив из опасной зоны людей и технику). В результате взрыва уступ заполняется рваным камнем разной крупности и глыбами. Крупные глыбы (негабарит) взрывают вторично накладными или шпуровыми зарядами, после чего рваную породу разрабатывают мощными экскаваторами с ковшом вместимостью 2 … 4 м3.

Камень грузят экскаваторами в транспортные средства (преимущественно автосамосвалы большой грузоподъемности), доставляющие его на дробильно-сортировочный завод. В некоторых случаях первичное дробление камня целесообразно осуществлять непосредственно в карьере и доставлять на дробильно-сортировочный завод уже не крупный камень, а частично дробленый.

Основное оборудование дробильно-сортировочного завода — дробилки и грохоты, а также ленточные конвейеры, питатели, транспортеры, объединяющие все агрегаты в технологические линии.

Применяют в основном вибрационные и гирационные грохоты. Для крупного камня используют также неподвижные колосниковые грохоты.

Дробилки по конструкции и принципу дробления подразделяются на щековые, конусные, валковые, молотковые и др. Наибилее широкое применение для крупного и среднего дробления камня нашли щековые дробилки. Камень, поступающий в зазор между неподвижной и подвижной щеками, дробится при периодическом сужении зазора.

В конусных дробилках камень поступает в кольцевой зазор между внутренним и внешним конусами, причем внутренний дробящий конус, установленный на эксцентриковой Пяте, совершает круговое качание, в результате чего ширина зазора непрерывно меняется.

Реже, для дробления сравнительно непрочного камня, используют валковые дробилки, состоящие из двух гладких или рифленых цилиндров (валков), вращающихся навстречу друг другу. Молотковые дробилки ударного действия находят применение при окончательном дроблении.

Как показали исследования, при их использовании выход щебня кубовидной формы значительно больше, чем в дробилках других типов, а зерен пластинчатой и игловатой формы — меньше.

Производительность дробилок указывают в их технологических характеристиках (паспортах). Она соответствует определенному типу горной породы и принятым условиям дробления. Поэтому для конкретных условий производства ее необходимо пересчитывать, вводя поправочные коэффициенты.

Хотя выходная щель дробилок может регулироваться, нецелесообразно назначать в каждой из них слишком высокую степень измельчения из-за ускоренного износа и уменьшения производительности дробилок. Для щековых и конусных дробилок обычная степень измельчения 3 … 5.

Для улучшения качества щебня на основе детальной геологической разведки месторождения можно производить так называемую селективную разработку карьера, добывая только наиболее очный камень. Но при этом значительно усложняются работы и вышается стоимость щебня. При современном крупном производстве более целесообразна массовая разработка месторождений с последующим разделением продукции на отдельные классы по прочности и назначению. Для обогащения щебня используют те же методы, которые применяются для гравия и описаны выше.

Особое значение для щебня имеет обогащение по принципу избирательного дробления. Этот метод основан на следующем явлении. Степень измельчения дробимого камня зависит не только от вида дробилки, ее настройки и режима работы, но и от прочности камня. Если через дробилку, работающую в постоянном режиме, пропускать камень разной прочности, то чем меньше прочность, тем мельче будет продукт дробления. Поэтому если после Дробления отсеять из продукта мелкую фракцию, то оставшийся надрешетный продукт окажется более однородным и прочным. Здесь выявляется еще одно важное достоинство промежуточного грохочения: оно позволяет, отделяя непрочную фракцию, обогащать конечную продукцию.

Предварительное грохочение используют для отделения мелких классов из материала, поступающего на дробление. Благодаря этому улучшаются условия работы дробилок и повышается их производительность.

Поверочное (контрольное) грохочение служит для выделения отдельных классов из продуктов дробления, направляемых на доработку — повторное дробление по замкнутому циклу. Замкнутый цикл целесообразен на последней стадии дробления. Помимо увеличения выхода нужных фракций при замкнутом цикле дробления улучшается форма зерен щебня.

Окончательное (товарное) грохочение имеет целью получение товарных фракций щебня для отправки потребителю.

Обогащение. Почти все месторождения характеризуются в той или иной степени неоднородностью камня по прочности.

Помимо обогащения по прочности возможно обогащение получаемого щебня по форме зерен. Для отделения зерен пластинчатой и игловатой форм применяют щелевые и специальные колосниковые грохоты, дающие определенный эффект при небольших затратах. Была предложена и внедрена также «грануляция» щебня дополнительной обработкой в молотковой дробилке или в дробилках других типов, работающих «в режиме грануляции» — при соответствующей настройке и неполной загрузке. За счет разламывания преимущественно зерен пластинчатой и игловатой форм щебень при «грануляции» приближается к кубовидному. Однако это связано со значительными затратами, которые не всегда окупаются. Относительно эффективности применения щебня с той или иной формой зерен существуют различные мнения. Некоторые исследователи (С. С. Гордон) полагают, что пластинчатая (лещадная) форма зерен щебня лучше кубовидной, поскольку позволяет получать бетон более высокой прочности.

Промывка щебня производится, когда содержание пыли в нем превышает пределы, допускаемые стандартами. Осуществляется она, как правило, в процессе мокрого грохочения разбрызгиванием воды над грохотами.

Перспективным методом обогащения является сухое обеспыливание щебня потоком воздуха, которое также можно совместить с процессом грохочения.

Щебень из гравия. В некоторых районах для производства щебня используют скопления валунов и булыжников. В щебне из гравия дробленых зерен должно быть не менее 80% (по массе). Дроблеными считают зерна, площадь околотой поверхности которых больше половины всей площади поверхности зерна.

Показатели дробимости при испытании в стальном цилиндре для щебня из гравия из-за формы его зерен выше, чем для гравия. Поэтому стандарт относит к марке Др8 щебень из гравия с показателем дробимости до 10%, к марке Др12 — до 14%, к марке Др16 — до 18% и к марке Др24 — до 26%. Остальные требования к такому щебню аналогичны требованиям к обычному щебню и гравию.

midas-beton.ru

Предисловие |

Предисловие

Исследованию свойств бетона ежегодно посвящается значительное число работ. Этот сложный материал, свойства которого зависят не только от составляющих материалов, но и от технологии изготовления, в современном строительстве занимает первое место. Появляются все новые разновидности специальных бетонов. Бетон давно уже стал не только конструкционным материалом, но широко применяется для тепло- и гидроизоляции, получения жаростойких, декоративных, радиационностойких конструкций. При этом важно, что бетонные и железобетонные конструкции специального назначения могут одновременно воспринимать большие силовые нагрузки.

Периодическое обобщение накопленных сведений о свойствах бетона представляется важным условием успешного технического прогресса в строительстве.

Перевод книги А. М. Невилля в этом плане является необходимым шагом, направленным на более полное использование результатов научных исследований и практики строительства.

В монографии «Свойства бетона» рассмотрены основные свойства бетонов, главным образом тяжелого бетона на портландцементе. Объективное изложение результатов исследований, их сопоставление между собой, дополненное высказываниями автора книги, позволяют оценить степень надежности приводимых сведений. Дело в том, что в технологии бетона сопоставление данных, полученных различными исследователями, чрезвычайно затруднено различиями в свойствах исходных цементов и заполнителей, примененных в исследованиях для получения бетонов с заданными прочностными свойствами, и отличиями в деталях методики испытаний. Полностью преодолеть эту трудность А. М. Невиллю не удалось, хотя им и много сделано для достижения этой цели. В частности, большой интерес представляют результаты исследований влияния методики испытаний на количественные значения характеристик свойств бетона, содержащиеся в главе 8.

Книга Невилля интересна для широкого круга читателей. Подытоживая сведения о различных свойствах бетона, автор дает систематизированное описание основных свойств. Известно, что свойства бетона в значительной степени определяются технологией его изготовления — они неразрывно связаны с характеристиками оборудования для приготовления и уплотнения бетонной смеси, температурными и влажностными условиями твердения бетона, зависят от малых количеств добавок, вводимых при затворении бетона, и других параметров технологии. Поэтому необходимо дать, с одной стороны, наиболее общие воспроизводимые количественные характеристики бетона, а с другой—учесть возможные изменения этих характеристик под влиянием технологии, исключив в то же время случайные данные и случайно влияющие факторы. Автор книги справился с этими задачами, что и позволяет рекомендовать его труд советскому читателю, несмотря на то, что содержание монографии несколько ограничено, так как она основывается преимущественно на работах английских и американских авторов. Недостаточно использованы работы, выполненные в других странах, и совсем, практически, нет данных, основанных на работах советских исследователей.

В СССР ведутся обширные исследования свойств бетонов различного вида, получены новые и интересные результаты, которые оказали влияние и на развитие науки о бетоне во всем мире.

Создаваемая в настоящее время наука — «бетоноведение» — включает в качестве исходного раздел о свойствах бетона. Книга Невилля может быть использована при создании этого раздела как обобщающая сводка, содержащая критический анализ экспериментальных данных в этой области.

Основанная на большом фактическом материале книга Невилля дает возможность не только использовать приведенные в ней данные. Автор не делает в некоторых случаях категорических выводов, предоставляя это читателю, ограничиваясь лишь констатацией фактов и выводами в предположительной форме, — это позволяет читателю судить о необходимости и направлении дальнейших исследований.

Книга не лишена недостатков. В основном ее содержание посвящено тяжелому бетону на портландцементе. Легкие бетоны, специальные бетоны на других вяжущих и заполнителях описываются значительно менее полно.

Менее интересна для советского читателя глава 10 «Проектирование состава бетона», в которой излагается принятая в Англии методика, не отличающаяся особыми преимуществами. При переводе книги эта глава, а также разделы, касающиеся методов испытаний, подверглись сокращению. Исключена в целях сокращения объема книги также библиография.

В примечаниях редактора сделана попытка, хотя бы частично, упомянуть основные исследования советских авторов по вопросам, которые излагаются в книге. Эта попытка, несомненно, не может быть полной и имеет целью показать принципиально большую роль советских исследований в изучении наиболее сложных вопросов бетоноведения.

Соответственно приведенный список литературы ни в коей мере не охватывает работ советских ученых, а лишь иллюстрирует их участие в разработке тех или иных проблем.

При переводе и редактировании книги возникли неизбежные трудности в связи с переводом английских мер в метрические. В большинстве случаев приведены точные значения, хотя это и вызывает неудобства при чтении тех мест, где в английском тексте были приведены целые числа или округленные значения. Расхождения в терминологии отражены в примечаниях.

Можно надеяться, что книга Невилля поможет инженерам и исследователям Ё области технологии бетона лучше познать этот сложный материал и правильно оценить то, что сделано и что еще предстоит сделать для его лучшего использования в конструкциях, отвечающих все возрастающим требованиям современного строительства.

midas-beton.ru

Шлакопортландцемент |

Шлакопортландцемент

Доменные шлаки для изготовления различного рода строительных материалов используются у нас больше 100 лет. В 1865 г., вскоре после того, как стали применять грануляцию шлаков водой и были выявлены их гидравлические свойства, возникло производство стеновых камней из смеси извести и шлака. В 90-х годах прошлого столетия в нынешном Днепропетровске и Кривом Роге построили набивным способом первые крупные здания из шлакобетона. Позже, в 1913—1914 гг., в Днепропетровске был выстроен первый завод шлакопортландцемента. Примерно в то же время производство его было организовано на Косогорском металлургическом заводе в Туле. В настоящее время объем производства шлакопортландцемента у нас в стране достигает около 30% общего выпуска цемента.

Шлакопортландцемент является гидравлическим вяжущим веществом, получаемым путем совместного тонкого измельчения клинкера и высушенного гранулированного доменного шлака с обычной добавкой гипса; шлакопортландцемент можно изготовить тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно.

По ГОСТ доменного шлака в этом цементе должно быть не меньше 21% и не больше 60% массы цемента; часть шлака можно заменить активной мине ральной добавкой (трепелом) (не более 10% массы цемента),, что способствует улучшению технических свойств вяжущего. В шлакопортландцементе, предназначаемом для применения в массивных гидротехнических сооружениях, предельное содержание шлака не регламентируется и устанавливается по соглашению сторон. Разновидностями шлакопортландцемента являются нормальный быстротвердеющий и сульфатостойкий. Технология производства шлакопортландцемента отличается тем, что гранулированный доменный шлак подвергается сушке при температурах, исключающих возможность его рекристаллизации, и в высушенном виде подается в цементные мельницы. При помоле шлакопортландцемента производительность многокамерных трубных мельниц понижается, что объясняется, по-видимому, низкой средней плотностью шлака, ограничивающей возможность достаточного заполнения по массе объема мельниц. Иные результаты получаются при применении кислых шлаков как мокрой, так и в особенности полусухой грануляции. При совместном помоле с клинкером эти шлаки, хотя они и в значительной степени остеклованы, не сосредотачиваются в тончайших фракциях цементного порошка. Наличие крупных зерен шлака в составе шлакопортландцемента несколько замедляет процесс твердения.

Для получения каждого компонента с наиболее приемлемой для него тонкостью помола следует размалывать клинкер и шлак раздельно. В зависимости от сравнительной сопротивляемости клинкера и шлака измельчению принимают две схемы помола. По первой клинкер предварительно измельчают сначала в первой мельнице, а затем уже во второй совместно со шлаком. Такая схема рекомендована Южгипроцементом для получения быстротвердеющего шлакопортландцемента. Она рациональна при более низкой размалываемости шлака, чем клинкера. В этом случае достигается особо тонкий помол клинкера, что ускоряет твердение шлакопортландцемента.

Вторая схема предусматривает обычный совместный помол шлака и клинкера при примерно одинаковой их размалываемости. В этом случае измалываемые компоненты еще дополнительно истирают друг друга. Высокая тонкость помола — развитая удельная поверхность — особенно важна для клинкерной части цемента. При этом также проявляется физико-химическая потенциальная активность шлака. Увеличение удельной поверхности шлакопортландцемента до 3200—3000 см2/г позволяет повысить его прочность примерно до прочности чистого портландцемента с удельной поверхностью — 3000 см2/г.

Клинкер для шлакопортландцемента должен иметь такой минералогический состав и структуру, чтобы были обеспечены твердение и высокая прочность «клинкерной части» в составе шлакопортландцемента. Целесообразно, чтобы по физико-химической характеристике он приближался бы к клинкерам высокопрочных быстротвердеющих портлапдцементов. Гипс ускоряет схватывание шлакопортландцемента, однако дозировку его нужно устанавливать экспериментально. Содержание шлака и других активных добавок в составе цемента составило в 1980 г. в среднем по промышленности 21,7%. Наиболее быстрое твердение происходит при 30—40%) шлака. По ГОСТ к шлакопортландцементу предъявляются такие же требования по тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема, содержанию S03 и MgO в клинкере как и к портландцементу. По прочностным показателям он разделяется на марки 300, 400 и 500. Отличительной его особенностью является повышенная прочность на растяжение и изгиб. В отличие от пуццолановых портландцементов шлакопортландцемент не вызывает повышения водопотребности растворов и бетонных смесей. При несколько замедленном росте прочности в первый после затворения период он интенсивно наращивает ее в последующем. За срок от семи суток до одного года прочность у портландцемента увеличивается примерно вдвое, а у шлакопортландцемента— в нормальных температурно-влажностных условиях возрастает значительно больше — примерно в 2,5 раза.

Твердение шлакопортландцемента обусловливается более сложными процессами, чем портландцемента из-за шлака. Происходит гидратация клинкерной части цемента, в результате чего в твердеющей системе образуется насыщенный известковый раствор, который образуется также и при разложении сернистого кальция.

Весьма важна концентрация в растворе как ионов Са2+, так и гидроксильных ОН-; существенная роль последних заметна по интенсивной гидратации шлака при воздействии щелочных растворов натрия или калия; в растворе имеется также некоторое количество ионов S04.

В результате создается среда, способная вызвать щелочное и сульфатное возбуждение зерен шлака, поверхностные слои которых вовлекаются в результате этого в процессы гидратации и образования цементирующих соединений. Контактируя в полостях и микротрещинах с поверхностными слоями шлакового стекла, известковый раствор способствует переводу в раствор находящихся на поверхности шлаковых зерен катионов вследствие разрыва кремнекислородных связей. В результате при взаимодействии с известью образуются гидросиликаты кальция, вначале более основные, а по мере снижения концентрации извести в реагирующей среде — уже низкоосновные серии CSH (В).

Исследования процессов твердения известковошлаковых смесей и шлакопорт-ландцементов показали, что происходит химическое связывание шлаком СаО.

В процессе твердения шлакопортландцемента образуется гидросульфоалюминат кальция; после израсходования всего гипса при достаточно высокой концентрации извести возможно образование гидроалюминатов кальция. Не исключена возможность появления гидрогеленита — C2ASH8.

Шлакопортландцемент в отличие от портландцемента не проявляет тенденции к снижению прочности при твердении в результате обычно возникающих внутренних напряжений. Количество связанной воды при твердении шлакопортландцемента зависит преимущественно от активности и соответствует степени гидратации клинкерной части шлакопортландцемента в особенности при кислых шлаках. Содержание шлака в шлакопортландцементе уменьшает контракцию, причем через сутки это уменьшение пропорционально содержанию шлака в цементе. При одинаковом соотношении шлака и клинкера контракция к 30 суткам больше у шлакопортландцемента на основных шлаках. Контракция шлакопортландцемента на кислых шлаках зависит, главным образом, от химико-минералогического состава клинкера.

Усадочные деформации у шлакопортландцемента в растворе 1:3 с нормальным песком к 4 месяцам твердения на воздухе достигают 0,6—0,76 мм/м при содержании в цементе 50% кислых доменных шлаков либо 70% основных доменных шлаков. У взятого для сравнения пуццоланового портландцемента усадка составила 1,15 мм/м. Причина усадки в условиях воздушного твердения — в основном удаление свободной воды; у шлакопортландцементов с небольшой добавкой шлака, ниже 50%, усадка зависит преимущественно от минералогического состава клинкера.

Тепловыделение при гидратации шлакопортландцемента значительно ниже, чем у портландцемента. Это препятствует его использованию в зимних условиях, но положительно сказывается при изготовлении массивного бетона. Для нормального твердения шлакопортландцемента необходима температура не ниже 288 К, при более низких бетонную смесь необходимо подогревать.

Исследовалась стойкость шлакопортландцементов с кислыми и основными шлаками по отношению к выщелачиванию методом фильтрации дистиллированной воды. Опыты показали, что введение в цементы как кислых, так и основных шлаков повышает их стойкость по отношению к действию мягкой воды. Это характеризуется уменьшением абсолютного количества выщелоченной из шлакопортландцемента извести, а также меньшей потерей прочности по сравнению с портландцементом и пуццолановым портландцементом. Твердые зерна шлака, довольно медленно гидратирующиеся, создают дополнительный жесткий каркас, который сохраняется и после выщелачивания части извести из клинкерной составляющей шлакопортландцемента. Шлакопортландцемепты обладают достаточной морозостойкостью, которую можно повысить путем введения поверхностно-активных воздухововлекающих и других добавок, уменьшения В/Ц и созданием условий для предварительного твердения примерно до 3 мес до начала морозов. Последнее особенно важно для шлакопортландцементов на базе кислых шлаков, содержащих больше «слабо связанной» воды и вследствие этого менее морозостойких, чем шлакопортландцементы на основных шлаках. Сравнительно высока морозостойкость цемента при содержании 60—80% шлака. Для водонепроницаемости существенное значение имеет как вид использованного для получения цемента шлака, так и его дисперсность. Из шлакопортландцемента можно получить водонепроницаемые бетоны при высокой удельной поверхности цемента, а также при добавке 10% другой активной минеральной добавки. Для повышения активности шлакопортландцементов применяется мокрый помол шлаков и последующее смешение шлакового шлама в бетономешалке с портландцементом. Такой метод был применен на строительстве плотины во Франции и дал весьма положительные результаты. Было установлено, что выделение тепла при твердении шлакопортландцемента понизилось, что особенно ценно для массивного бетона.

Положительной особенностью шлакопортландцементов, в отличие от пуццолановых, является сравнительная воздухостойкость, обеспечивающая нормальное твердение бетона (железобетона) наземных сооружений. Это не исключает необходимости тщательного ухода за бетоном для защиты его от высыхания и пониженных температур в первые сроки твердения. Шлакопортландцемент обладает повышенной стойкостью против действия минерализованных вод (морской, сульфатной и др.). Однако по отношению к концентрированным растворам магнезиальных солей он недостаточно стоек. Свободные кислоты, содержащиеся в болотных, сточных промышленных и других водах разрушают бетон из шлакопортландцемента.

Шлакопортландцемент не оказывает корродирующего действия на заложенную в бетон стальную арматуру и достаточно прочно сцепляется с ней. Поэтому его можно применять в железобетонных конструкциях наравне с портландцементом. В отличие от портландцемента шлакопортландцемент в растворах и бетонах лучше сопротивляется действию повышенных температур, поэтому его можно применять после необходимого предварительного твердения во влажных условиях для некоторых строительных конструкций, эксплуатируемых в горячих цехах. Особенно хорошо влияет на твердение шлакопортландцемента тепло-влажностная обработка. Исследования показали, что пропаривание так интенсивно ускоряет процессы гидратации, кристаллизации и уплотнения структуры шлакопортландцемента, что получаемые растворы и бетоны приобретают высокие строительные свойства. Коэффициент использования активности цемента при пропаривапии достигает 70% против 60% для портландцемента; повышается трещиностойкость, морозостойкость, водонепроницаемость, водо- и солестойкость и улучшается ряд других свойств. Для получения шлакопортландцемента, предназначаемого для пропаривания, целесообразно применять клинкер, содержащий 55—60% C3S и 7—10% С3А при 40% гранулированного доменного шлака.

Шлакопортландцемент более универсальное вяжущее, чем пуццолановый, его можно эффективно применять для бетонных и железобетонных конструкций, наземных, подземных и подводных сооружений. Он особенно эффективен в крупных гидротехнических сооружениях, а также в сборных железобетонных конструкциях и изделиях, подвергающихся тепловлажностной обработке. Крупнейшие гидроэлектростанции на Днепре (Днепрогес, Каховская ГЭС и др.), на Енисее и др. возведены с применением шлакопортландцемента; он был широко использован для строительства предприятий черной металлургии и других отраслей тяжелой индустрии в Донбассе, на Урале, в Сибири, в Закавказье и др. Его успешно применяют в ряде районов для производства сборных железобетонных конструкций и изделий с применением пропаривания.

midas-beton.ru

Строительно-технические свойства |

Строительно-технические свойства

Глиноземистый цемент — нормально схватывающееся гидравлическое вяжущее, отличающееся от других цементов высокой прочностью, достигаемой в раннем возрасте. По внешнему виду он представляет собой тонкий порошок, цвет которого (от светло-серого до темно-коричневого) зависит от состава сырья и способа производства. Цвет нашего глиноземистого цемента доменной плавки светло-серый. Основные признаки, позволяющие распознать глиноземистый цемент,— химический состав и быстрое нарастание прочности в раннем возрасте. Реакция на фенолфталеин слабощелочная. Плотность — 3—3,1, она может достигать и 3,2; средняя плотность в рыхлом состоянии — 1000—1200 кг/м3.

Нормальная густота раствора почти не отличается от нормальной густоты раствора портландцемента и составляет 23—28%. Увеличение содержания воды в тесте на 1—2% сверх определенной по ГОСТ несколько замедляет схватывание, особенно его начало. Глиноземистый цемент характеризуется нормальными сроками схватывания, он отнюдь не быстросхватывающийся, как считали раньше. Сроки схватывания глиноземистого цемента можно значительно изменять, применяя добавки.

При этом следует учесть, что некоторые добавки неблагоприятно влияют на прочность цемента, поэтому применять их можно после соответствующих испытаний. Обращает на себя внимание сахар, который в количестве 1% и более может не только замедлить схватывание на длительное время, но и вовсе прекратить твердение.

Глиноземистый цемент равномерно изменяется в объеме, поскольку не содержит несвязанного оксида кальция. Гипса в нем мало. Объемные деформации при твердении проявляются вначале в виде некоторой усадки, затем расширения. Размер контракции составляет 10—12 см3 на 100 г против примерно 5 см3 у портландцемента. Контракция заканчивается обычно через сутки (против 7 сут у портландцемента). Объемные деформации глиноземистого цемента в процессе твердения не определялись, но они также зависят от применения добавок, рН жидкой фазы, экзотермии. Некоторое представление о размере этих деформаций можно получить по значению плотности. Так, например, сопоставление уменьшившейся плотности гпдратировапного цемента с плотностью исходного порошка цемента позволило рассчитать увеличение объема твердой фазы при гидратации, доходящее до 50%.

Тепловыделение глиноземистого цемента имеет свои характерные особенности. При твердении выделяется значительное количество тепла — 315—399 кДж/г, в отдельных случаях 504 кДж/г у цемента высоких марок и 252—294 кДж/г у цемента средних и низких марок за 28 сут твердения. Общее количество тепла находится примерно в тех же пределах, что и у высокопрочного портландцемента, но более быстрая гидратация глиноземистого цемента ускоряет тепловыделение. Экзотермические реакции начинаются не сразу после затворсния водой и даже не непосредственно после конца схватывания, а через 5—8 ч. Начавшееся тепловыделение продолжается затем столь интенсивно, что через сутки выделяется уже 70—80% общего количества тепла, тогда как у портландцемента столько же тепла выделяется обычно к семисуточному возрасту. Приращение температуры в бетоне при твердении примерно пропорционально содержанию в нем цемента. Затворяют глиноземистый цемент только на пресной воде.

Выпускается глиноземистый цемент марок 400, 500 и 600. Маркировка осуществляется по результатам испытаний стандартно изготовленных призм размером 40X40X60 мм из раствора пластичной консистенции состава 1:3 с нормальным Вольским песком, погруженных в воду через 6 ч после начала затворения и испытанных через 3 сут твердения.

По окончании схватывания цемент начинает быстро твердеть; через сутки с момента затворения прочность его составляет 80—90% прочности, получаемой в 28-суточном возрасте. После трех суток твердения прочность нарастает медленно и составляет по отношению к трехсуточной, принятой за 100%, через 7 сут — 120%, через 28 сут — 140% и через 2 мес — 160%. Нарастание прочности на изгиб не всегда идет нормально, причем возможно некоторое ее снижение к 28-ми сут. По ГОСТ цемент испытывают в возрасте 1 и 3 сут. Бетоны и растворы на глиноземистом цементе работают на сжатие лучше, чем на изгиб, что видно, в частности, из показателей прочности.

Для твердения глиноземистого цемента наиболее благоприятна температура 288—293К при нормальной влажности. Выше 293—298К независимо от причины повышения — за счет экзотермии цемента или нагрева от внешней среды, прочность цемента значительно понижается. Отрицательное влияние повышенной температуры на прочность в раннем возрасте более сильное, чем в позднем. Если после окончания схватывания твердение протекало при 303—318К, то цементный камень окажется низкопрочным. Если же начало воздействия повышенной температуры относится примерно к суточному возрасту, т. е. к уже почти отвердевшему цементу, то прочность будет понижаться, но в меньшей степени. В литературе приведены результаты натурных и лабораторных испытаний растворов и бетонов на глиноземистом цементе, длительно твердевшем в различных условиях — в воде, на воздухе, при нормальной и повышенной температуре. Они указывают на случаи снижения прочности бетона на глиноземистом цементе через 10—15 лет твердения. Было обнаружено отрицательное влияние щелочей и особенно повышенной температуры твердения, характерной для климата этих стран. В результате там применение глиноземистого цемента в строительстве существенно ограничено, хотя одновременно признается, что при правильном его использовании сооружения из него долговечны. В условиях нашего климата не зарегистрированы случаи разрушения строительных конструкций, возведенных с применением глиноземистого цемента.

Было установлено, что при твердении во влажных условиях при 318К прочность понизилась, но при последующем твердении на воздухе при комнатной температуре полностью восстановилась. Если же последующее твердение происходит не на воздухе, а в воде, то в этих условиях прочность восстанавливаться не будет.

Пропаривание не допускается, так как вызывает снижение прочности, причем при последующем твердении она восстанавливается. С. М. Рояком, Ю. Ф. Кузнецовой, В. И. Шустиной были проведены исследования, показание, что можно применять кратковременную тепловлажностную обработку глиноземистых цементов моноалюминатного и диалюминатного типов при атмосферном и повышенном давлении. При этом достигается ускорение процессов твердения, заметно не влияющее на рост их прочности в дальнейшем.

При пониженной температуре до 278—283 К твердение глиноземистого цемента будет несколько замедляться. Прочность глиноземистого цемента в процессе твердения при 278К уменьшается примерно на 10—20% по сравнению с прочностью при нормальной температуре твердения.

Глиноземистый цемент благодаря высокой экзотермии может твердеть при низкой температуре среды, однако при условии, что температура массы бетона или раствора будет положительной. При замерзании бетона твердения, конечно, не будет. Глиноземистый цемент менее чувствителен к действию пониженных, но положительных температур, чем портландцемент. Замораживание бетонов и растворов на глиноземистом цементе после первых нескольких суток твердения при положительной температуре вполне допустимо. После оттаивания в дальнейшем прочность непрерывно растет. Водонепроницаемость и морозостойкость растворов и бетонов на глиноземистом цементе весьма высокие вследствие малой пористости цементного камня при условии применения качественных заполнителей.

Химическая стойкость глиноземистого цемента по сравнению с портландцементом также весьма высока из-за особенностей химико-минералогического состава цементного камня. Отсутствие в нем растворимого, легко выщелачивающегося гидроксида кальция, наличие мало растворимого гидроксида алюминия и плотных образований низкоосновных гидроалюминатов кальция придают этому цементу весьма высокую коррозиеустойчивость против действия сульфатных, морских н ряда других распространенных минерализованных вод.

Лабораторные и натурные испытания показали, что бетоны на глиноземистом цементе стойки к действию насыщенных сульфатом кальция вод, к 5%-ным растворам сульфата магния, сульфата натрия и сульфата алюминия. Объясняют это тем, что образование гидросульфоалюмината кальция в результате взаимодействия гидроалюминатов кальция с сульфатами происходит в жидкой фазе (растворе) цементного камня, а не в твердой, вследствие повышенной растворимости алюминатов в воде с малой концентрацией извести. В этих условиях не возникают вредные напряжения, сопровождающие кристаллизацию гидросульфоалюмината кальция.

Глиноземистый цемент достаточно устойчив в кислых водах, содержащих углекислоту; он также более стоек, чем портландцемент, к действию хлористых солей и характеризуется большей, чем портландцемент коррозиеустойчивостью при воздействии ряда органических соединений. И наряду с этим он совершенно не стоек к действию щелочей, особенно высокой концентрации, а также свободных неорганических кислот.

Твердение бетона на глиноземистом цементе можно ускорить путем более длительного перемешивания бетонной смеси в бетономешалке. Так, например, при расходе глиноземистого цемента 350 кг/м3 и В/Ц=0,4 перемешивание бетонной смеси в течение 30 мин при укладке вибрированием позволяет получить: через 6 ч прочность бетона 25—30 МПа и через 8—10 ч — 40—45 МПа. В последующие сроки твердения прочность сколько-нибудь заметно не снижается. Высокий процент химически связанной воды и значительное повышение температуры бетона в связи с экзотермией цемента требуют эффективных мер, чтобы обеспечить влажностный режим твердения бетона. Необходима защита бетона от непосредственного действия солнечных лучей, ветра и др. Следует стремиться к понижению температуры бетона. Его затворяют на холодной воде, употребляют холодные или специально охлажденные каменные материалы, защищенные от нагрева солнечными лучами, ведут бетонирование слоями. Бетонные работы на глиноземистом цементе целесообразно вести в теплое время года лишь когда прохладно — ночью, ранним утром, чтобы материалы не нагревались солнцем.

Необходимо обязательно хранить бетон влажным, во всяком случае не менее одних суток. Поливка водой должна быть начата после начала его саморазогревания, но не позднее чем через 8—10 ч после укладки. При возведении массивных сооружений из железобетона на глиноземистом цементе внутри бетона развивается высокая температура, доходящая до 343К и выше. При такой температуре твердение протекает ненормально и прочность бетона внутри конструкций получается значительно ниже, чем в наружных слоях. Поэтому глиноземистый цемент следует применять только в конструкции толщиной не более 1 м. В конструкциях более 1 м он допустим только при проведении специальных мер в зависимости от его качества и особенностей сооружения. Вместе с тем высокая экзотермия глиноземистого цемента позволяет применять его для зимнего бетонирования при 266—263К без таких специальных мер, как электропрогрев, пропаривание или использование ускорителей твердения. В первые двое суток после укладки необходимо защищать бетон от замерзания. При бетонировании на морозе (263К) нужен подогрев заполнителей. При этом необходимо следить за тем, чтобы температура бетона, по крайней мере в первые сутки, не превышала 298К. Следует учитывать также способность бетонной смеси на глиноземистом цементе быстро густеть и утрачивать пластичность, в особенности с повышением температуры.

Смешивать глиноземистый цемент с портландцементом и его разновидностями, а также с известью нельзя, так как это вызывает понижение прочности обоих цементов и быстрое схватывание. В отдельных Случаях допустима добавка нескольких процентов портландцемента к глиноземистому при условии, что предварительно будет проведено соответствующее испытание и установлено, насколько сократились сроки схватывания и снизилась прочность цемента. Укладывать бетон из глиноземистого цемента на отвердевший портландцементный бетон можно не ранее чем через 7 сут, а портландцементный бетон па отвердевший бетон из глиноземистого цемента — не ранее чем через 1—2 сут. Так, например, глиноземистый цемент рекомендуется для возведения или срочного ремонта специальных сооружений, ответственных железобетонных конструкций, промышленных сооружений и мостов, если необходимо быстро получить расчетную прочность, в шахто-строении, при возведении подземных сооружений, тампонировании трещин в породах при значительном дебите воды, при скоростном тампонировании холодных нефтяных и газовых скважин. Его используют для заделок пробоин в морских судах, для быстрого сооружения фундаментов под машины, зимних бетонных работ, в виде раствора для специальной каменной кладки, во многих случаях аварийных работ и др.

Можно применять глиноземистый цемент для бетонных и железобетонных сооружений, работающих в морской, сульфатной и других минеральных водах, при этом необходимо предохранить, хотя бы на период схватывания, бетонную или растворную смесь от воздействия указанных вод. Глиноземистый цемент идет на изготовление огнеупорных бетонов. Новая и особо интересная область его применения — производство на его основе расширяющихся цементов.

Высокоглиноземистые цементы разработаны в НИИЦементе; получены два вида — высокоглиноземистый и особочистый высокоглиноземистый, различающиеся по малому содержанию примесей. ВГЦ при наличии 60—65% глинозема содержит 2—3% кремнекислоты, а особочистый ВГЦ — 73—75% глинозема, до 1% кремнекислоты и менее 0,5% оксида железа. Последний цемент по фазовому составу отличается от ВГЦ, он состоит в основном из диалюмината кальция — СА2 и небольшого количества геленита и моноалюмината. Температура плавления его достигает 2033К.

Для производства обоих видов цемента применяют не загрязненный примесями технический глинозем и карбонат кальция. Сырьевые компоненты в установленном расчетом количестве тонко измельчают и после тщательной гомогенизации обжигают во вращающейся печи до спекания при температуре около 1773К. Полученные клинкеры сравнительно легко размалываются; при испытании по стандартным методам цементы показывают значительно большую прочность, чем обычный глиноземистый цемент.

midas-beton.ru

Клеи для бетона |

Клеи для бетона

Долговечность римского бетона поразительна. Можно лишь удивляться, глядя на отдельные древнеримские здания и сооружения, простоявшие почти 2000 лет. Даже их развалины поражают наше воображение. Сегодня мы имеем более прочные Цементы для бетона, чем слабые известковые вяжущие вещества римлян, прогнозируем работу железобетонных конструкций на Много лет вперед, и все-таки у нас нет полной уверенности, что современные бетонные и железобетонные сооружения выдержат без разрушения хотя бы 100 лет эксплуатации. Почему же стоят бетонные сооружения римлян? Вероятно, они владели какими-то секретами, которые со временем были утрачены? Попробуем разобраться в этом сложном вопросе. Правда, для этого нам потребуется пройти по всей длинной технологической цепочке приготовления и производства римского бетона. Для того чтобы каменный скелет превратился в монолитный искусственный камень, нужен прочный и желательно дешевый клей. В качестве такого клея, а точнее — его основного компонента, римляне использовали воздушную известь, хотя были случаи применения гидравлической извести и вяжущего типа роман-цемента.

Известь получают из обычного известняка, известняка-ракушечника, мела, мергеля — т. е. всех тех горных пород, в которых основным компонентом является кальцит. Серый бутовый камень, из которого выкладывают фундамент, мрамор, мел — все они в большей или меньшей степени содержат кальцит. В зависимости от его относительного содержания известняки, например, называются чистыми (не менее 98% кальцита) и мергелистыми. Древние строители предпочитали чистые белые известняки, считая, что именно из ннх можно получить наиболее качественное вяжущее вещество.

Однако известняк еще не известь, и им невозможно склеить камни или кирпичи. Для этого он должен пройти длинный путь последовательных превращений — обжиг, дробление н гашение в воде…

За несколько тысячелетий до новой эры люди научились получать готовую известь из известняка. Со временем объемы строительства из камня и кирпича росли и требовали все больше и больше извести, поэтому вместе с увеличением выпуска кирпича и камня росла и совершенствовалась технология получения извести. Особенно больших, успехов достигли в этом деле, древние римляне.

Марк Порций Катон (234—149 гг. до н. э.), консул и цензор Римской Республики, примерно в 160 г. до н. э. описал устройство печи и процесс обжига известняка. По его данным печь имела форму усеченной пирамиды с шириной внизу 2,96 м, вверху 0,79 м и высотой 5,92 м. Устраивалась она обычно на крутом склоне холма, чтобы не мешал ветер. Иногда к печи пристраивали выступающую над поверхностью земли верхнюю часть, что увеличивало объем и улучшало тягу. Топку отделяли от пространства, занятого камнем, колосниковой решеткой, препятствующей падению камня в огонь. На рис. 12 приведен разрез римской известково-обжиговой печи.

В 60-х годах XX в. при прокладке автомобильной дороги Шван-мейн — Эйфель (ФРГ) были обнаружены шесть римских печей для обжига известняка. Все они имели примерно одинаковые размеры, а по форме напоминали печи, описанные Катоном. Средний диаметр печей составлял три метра, а высота немногим более четырех метров. Одна из печей была реконструирована и на ней проведен опытный обжиг местного известняка по римской технологии. Обжиг продолжался примерно одну неделю, а выход готовой обожженной извести составил порядка 15 м3.

Основное внимание при производстве извести римляне уделяли выбору сырья. Катон рекомендовал для этого белый, наиболее чистый известняк, не считая пригодным пестрый, содержащий глинистые примеси материал. Этого же мнения придерживались Витрувий, Плиний и Палладий (IV в. н. э.). Известняк обжигали при температуре порядка 900° С. При этом окончание процесса обжига определяли по уменьшению количества дыма в пламени.

Римляне различали три вида извести: негашеную, погашенную в тесто, которая употреблялась при отделочных работах, и погашенную в порошок, идущую исключительно для кладки стен.

Для изготовления кладочных растворов обожженную и измельченную в небольшие куски воздушную известь гасили водой так называемым сухим способом. Для этого известь погружали в воду и затем рассыпали на воздухе или укладывали ее слоями, которые затем опрыскивали водой и покрывали слоем песка для сохранения выделяемого тепла, способствующего гашению. Эти способы, применяемые порой и теперь, не обеспечивали полноты гашения, так как оставляли в порошке более крупные, неразмешанные и непогасившиеся зерна извести. Для штукатурных работ известь затворяли избыточным количеством воды задолго до употребления и выдерживали в ямах до полного гашения. Образующееся тесто тщательно секли острыми металлическими секирами и перемешивали до равномерно жирной и «липкой» консистенции. Витрувий справедливо считал, что без этого кусочки недожженной извести не успевают погаситься до начала работ и будут продолжать гаситься в штукатурке, образуя дутики, которые приведут К поверхностным разрывам и трещинам. Для наиболее ответственных работ и приготовления специальных замазок (мальт) известь гасили не водой, а вином, перетирая со свиным салом и смоквой. Обычно римские законы не разрешали применять известь, гашенную менее чем за три месяца до начала строительства. Особенно тщательно и долго гасили известь, предназначенную для штукатурных работ. У древних строителей существовали специальные правительственные постановления, запрещающие употребление гашеной извести раньше истечения нескольких лет со дня затворения ее водой. Плиний Старший упоминает в своей «Естественной истории» о том, что древние законы о сооружениях запрещали применять для штукатурки известь, гашенную менее чем за три года до начала строительства. В то время считали, что, «…чем старее известь, тем лучше». Этим, по мнению Витрувия, достигалась надежность гашения, от которой зависела прочность сооружения.

К XIX в. сроки гашения извести намного сократились, но многие строители придерживались старых правил, считая законы древних строителей непогрешимыми. Так, русский зодчий Ф. М. Казаков при постройке здания Сената в Кремле приказал выдерживать известь в творильных ямах до шести месяцев, а Д. Жилярди считал, что этот срок должен быть около двух недель. Впоследствии время выдержки извести было уменьшено до трех дней, а сегодня известь гасят за несколько часов, используя для этой цели специальные установки-гидраторы.

Качество извести проверялось государственными контролерами при помощи небольшой лопатки, которую погружали в известковое тесто. Если после выдергивания лопатки на ней оставались отдельные комки, считалось, что известь еще не созрела для производства работ. Если же лопатка выходила из теста сухой и чистой, это показывало,, что известь утратила свои вяжущие свойства. И только когда при вытаскивании лопатки к ней прилипал по всей поверхности ровный слой известкового теста, известь считалась годной к употреблению. Интересно, что Витрувий был первым, кто сделал попытку теоретически обосновать процесс обжига и твердения извести. Его объяснение сводилось к взаимодействию четырех первичных элементов, из которых состоит материя — земли, воды, огня и воздуха. Сегодня многим такое объяснение покажется наивным и даже смешным. Однако не следует забывать, что Витрувий описал это явление 2000 лет назад, и еще долго после него сущность процесса обжига известняка оставалась неясной. Первые научные объяснения такому взаимодействию химических элементов дал в 50-х годах XVIII в. Дж. Блэк. Процессы же твердения современных кальциевых цементов исчерпывающе не разъяснены и поныне.

Прошли века, но принцип получения извести, отработанный древними римлянами, остался прежним. Изменилась лишь технология ее получения и гашения. На смену кустарному производству пришли автоматизированные заводы с большой производительностью, позволяющие получать продукт, однородный по составу, с улучшенными характеристиками. Однако при рассмотрении технологии получения извести из известняка мы не продвинулись по пути расшифровки римского секрета… С этой целью познакомимся с различными качественными превращениями известняка, описанными в следующем разделе.

midas-beton.ru

Полимерсерные бетоны |

Полимерсерные бетоны

Серные бетоны обладают рядом положительных свойств, к которым, в первую очередь, относятся: быстрый набор прочности, связанный только с периодом остывания серобетонной смеси, высокая прочность, химическая стойкость к ряду агрессивных продуктов, низкое водопоглощение и соответственно высокая морозостойкость.

За рубежом серные бетоны используют в качестве дорожных покрытий. В Канаде для этих целей применяли битумно-серные бетоны, а на наиболее ответственных участках — серные бетоны, не содержащие битума. Такие покрытия более прочны, обладают хорошим сцеплением, имеют меньшее водопоглощение и значительно большую долговечность.

В районе Калгари (Канада) успешно эксплуатируются участки скоростной шоссейной дороги и отбойные ограждения, выполненные в виде армированных сборных элементов из серного бетона. После 6 лет эксплуатации ограждения имеют хороший внешний вид.

Разработан способ нанесения облицовок на стенки земляных ирригационных каналов путем торкретирования горячих серных растворов непосредственно на грунт. Покрытие наносится слоями толщиной 5—6 мм. В зависимости от вида и степени уплотнения грунта общая толщина защитного покрытия составляет от 20 до 40 мм. Для нанесения таких защитных облицовок служит специальное передвижное оборудование, приспособленное для работы в полевых условиях. По сравнению с бетонными облицовками нанесение защитных покрытий путем торкретирования серных растворов уменьшает фильтрацию воды и значительно сокращает сроки строительства.

Вспененные серные композиции, имеющие при небольшой плотности сравнительно высокие физико-механические характеристики, применяют для теплоизоляции основания автомобильных дорог в зонах вечной мерзлоты.

Серные бетоны, по мнению канадских ученых, перспективны в условиях арктического климата для изготовления сборных и монолитных конструкций различного назначения, в том числе свай, водорезов, труб, опор и фундаментов, емкостей, покрытий для закрепления земельных откосов.

Серный бетон с полимерной добавкой «сульфуркрит» в настоящее время используется в Канаде для получения коррозионно-стойких строительных конструкций промышленного и гражданского назначения, в том числе как материал для защиты и ремонта покрытий цементного пола и изготовления новых коррозионно-стойких и непроницаемых покрытий полов толщиной от 8 до -20 см. Впервые такие полы из «сульфуркрита» были выполнены на ряде промышленных предприятий 6 лет назад в объеме около 1000 м2. Технология формования изделий из горячих смесей «сульфуркрита» позволяет производить формовку при отрицательных температурах до —40°С. Удачно применяют серный бетон и для пригрузов нефте- и газопроводов при их прокладке через болота и реки. Пригрузы армированы стальной арматурой диаметром 20 мм. Масса блоков таких пригрузов 5 — 62 т. В настоящее время выпущено уже более 20 000 т различных изделий и конструкций из «сульфуркрита».

Следует отметить еще одну особенность серного бетона — повторное использование бракованных конструкций путем их дробления, вторичного расплава и формования.

Отходы серного производства используют для приготовления сероасфальтобетонных смесей, что позволило улучшить качество асфальтового бетона, уменьшить водопасыщение и набухание и увеличить коэффициент водоустойчивости.

Исследования показали, что в зависимости от степени наполнения расплавленной серы мелкодисперсными минеральными наполнителями предел прочности отвержденных образцов на сжатие изменяется в среднем от 18—20 МПа без наполнения до 50—60 МПа при 200—250% наполнении. Дальнейшее увеличение степени наполнения приводит к резкому снижению прочности. Ярко выраженный экстремальный характер изменения прочности в зависимости от степени наполнения в общем виде подтверждает аналогичные зависимости, полученные ранее для полимерных мастик, хотя механизм упрочнения у них различен. В случае получения серных мастик на поверхности минеральных наполнителей в процессе остывания серы формируются однородные кристаллы, размеры которых значительно меньше, чем в объеме свободной серы. При оптимальной степени наполнения практически вся сера переходит в более однородное и мелкокристаллическое состояние, что и обусловливает столь значительное повышение прочности.

Таким образом, была обнаружена весьма важная закономерность, которая позволяет использовать теоретические предпосылки и основные положения разработанной ранее теории структурообразования полимербетонов для подбора оптимальных составов серных бетонов. Использование этой теории позволило существенно сократить расход серы и подобрать составы серных бетонов с высокой плотностью и пределом прочности на сжатие 50—60 МПа.

Для изготовления химически стойких серных бетонов в качестве крупных заполнителей по аналогии с полимербетонами должны использоваться химически стойкие щебень и песок и мелкодисперсные наполнители — кварцевая или андезитовая мука, зола-унос и др. Удельная поверхность наполнителей должна быть в пределах 2500—3000 см2/г.

Известно, что под действием температурных перепадов, изменения солнечной радиации, и других атмосферных воздействий структурное состояние серы может изменяться за счет перехода ее молекул из одного аллотропного состояния в другое. Такие изменения вызывают появление опасных внутренних напряжений, которые могут привести к нарушению целости материала и сокращению долговечности конструкций. Кроме того, сера является хрупким материалом, а серные бетоны на ее основе обладают более высокой хрупкостью по сравнению с цементными бетонами.

Для устранения перечисленных недостатков в серное вяжущее вводят различные пластифицирующие и структурирующие добавки. В настоящее время при изготовлении серных мастик, растворов и бетонов сера в чистом виде практически не применяется. В качестве пластифицирующих и структурирующих добавок в большинстве случаев используют различные полимерные материалы (тиокол, термопрен, резиновую крошку, атактический полипропилен, хлор-парафин и др). Поэтому при употреблении в качестве вяжущего серных бетонов серы, модифицированной полимерными добавками, такие бетоны следует называть полимерсер-ными бетонами. Полимерсерные бетоны могут быть получены и при использовании в качестве вяжущего полимерной серы, получаемой по специальной технологии.

Для снижения горючести серных бетонов и повышения огнестойкости конструкций из этих материалов в состав серного вяжущего вводят различные антипирены (полифторсодержащие фосфиты, пятихлористый фосфор, хлор-парафин и др.).

Полученные результаты показывают, что по прочностным характеристикам серные бетоны занимают промежуточное положение между цементными бетонами классов В25-В30 и высокопрочными полимербетонами. По химической и диэлектрическим характеристикам в сухом состоянии они не уступают большинству видов полимербетонов, а по стоимости значительно ниже наиболее дешевых из них.

Исследования сохранности стальной арматуры в течение 2 лет показали, что серный бетон надежно предохраняет арматуру от коррозии в условиях качественно изготовленного плотного бетона. Для повышения ударной прочности, прочности при растяжении и изгибе в серный бетон можно вводить обычное стекловолокно, в то время как в цементных бетонах такое волокно подвергается разрушению в результате воздействия щелочной среды цементного камня.

Таким образом, была определена первоочередная номенклатура конструкций из серных бетонов: фундаментные блоки, сваи, лотки, тоннели, трубы, блоки сенажных башен, емкости и др.

Следует отметить, что серный бетон может быть использован при изготовлении не только сборных, но и монолитных конструкций, а также при различных видах ремонтных работ.

Выполненные исследования и зарубежный опыт наглядно характеризуют перспективность использования серных бетонов в различных областях строительной индустрии.

На основе проекта разработана технология промышленного производства изделий и конструкций из полимерсерных бетонов. По этой технологии песок и щебень поступают на склад инертных материалов в саморазгружающихся вагонах или автомобильным транспортом, откуда их раздельно подают грейферным краном в соответствующие загрузочные воронки с ленточными питателями. Затем элеватором они направляются на грохоты для отсева крупных камней и посторонних включений и после этого в бункера-накопители агрегата питания и в сушильный барабан. Температура заполнителей при выходе из барабана должна быть 160°С±5.

Из сушильного барабана заполнители подают горячим элеватором в дозировочный бункер. Одновременно сера со склада и наполнитель из склада поступают в бункера-накопители.

Приготовление полимерсериого бетона осуществляют в горячем смесителе, в который подаются дозированные песок, щебень и минеральная мука.

Расплавленная сера с полимерными модифицирующими добавками подается в смеситель через объемный дозатор. Расплав серы получают в плавителе. Перекачку расплавленной серы производят специальными насосами типа «Раздол-3» или «Раздол-4». В горячем смесителе серобетонная смесь перемешивается при температуре 150±5°С в течение 2—3 мин и выгружается в нагретую металлическую опалубку, установленную на вибростоле. Виброформование серного бетона производится на типовом вибростоле с частотой колебаний 50 Гц и амплитудой 0,3—0,5 мм в течение 1,5—2 мин.

После виброформования изделие направляют на участок, где производят распалубку и приемку ОТК. Распалубку можно производить после охлаждения изделий до 40—50°С.

Подготовка опалубки и арматурных каркасов производится на участке и заключается в смазке внутренних стенок форм машинным маслом, установке (при необходимости) арматурных каркасов и закладных деталей и нагреве формы до температуры 140—150°С. Бракованные изделия направляются на участок переработки для повторного использования при приготовлении серного бетона.

Управление и контроль за технологическими параметрами осуществляются с пульта автоматического управления всего производства.

midas-beton.ru


Смотрите также