Основные свойства бетона. Основные свойства бетона


Основные свойства бетонной смеси и бетона.

Количество просмотров публикации Основные свойства бетонной смеси и бетона. - 527

Прочность бетона

Рост производства портландцемента в серединœе XIX века создал условия для широкого применения бетона. При этом только на пороге XX столетия изготовление бетона перестало быть искусством, и были выявлены закономерности формирования бетонного камня. В1927 году проф. Н.М. Беляев предложил математическое выражение этой зависимости в виде формулы:

- прочность бетона Мпа,

- коэф. Характеризующий состояние поверхности крупного заполнителя,

- активность цемента Мпа,

- водоцементное соотношение.

Установленная проф. Беляевым прямая зависимость Rб от Rц не требует доказательств.(рис.7.3)

Что же касается обратной зависимости от В/Ц, то она объясняется так. Для получения удобоукладываемой смеси соотношение В/Ц принимают равным 0,5-0,7. Для химического взаимодействия требуется всœего 15-20% воды от массы цемента. Избыточная вода испаряется из бетона, образуя в нем поры, что приводит к снижению плотности и прочности бетона. Исходя из этого, прочность бетона можно повысить путем уменьшения В/Ц и усиленного уплотнения. Сегодня пользуются для расчетов более простой формулой, полученной в результате исследований швейцарского ученого Боломе и русского проф. Б.Г. Скрамтаева. Она имеет вид:

В интервале водоцементных соотношений 0,7-0,4 (Ц/В <2,5) в скобках ставится знак ʼʼ-ʼʼ, а в интервале водоцементных отношений меньше 0,4 (Ц/В>2,5) знак ʼʼ+ʼʼ. (рис 7.4.)

Величина коэф. А назначается исходя из качества заполнителœей (высококачественные, рядовые, пониженного качества) и принимается при знаке ʼʼ+ʼʼ 0,43, 0,4, 0,37, при знаке ʼʼ-ʼʼ 0,65, 0,6, 0,55. Зависимость прочности бетона (вернее отношения бывают выражена графически) (рис. 7.5).

Приведенные формулы прочности бетона имеют большую практическую ценность, т.к. позволяют достаточно точно расчитать состав бетона заданной прчности. Дело в том, что при расчете состава бетона нами изменено Rб, Rц (выбирается нами), известен коэф.А (качество применяемых заполнителœей). В расчетной формуле неизвестным является . Решая уравнение относительно Ц/В, находим значение ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ обеспечит необходимую заданную прочность бетона. Итак расчетная формула показывает, что основными факторами прочности бетона являются: актичность цемента͵ величина цементного или водоцементного отношения и качества заполнителя. Кроме того на прочность бетона существенное влияние могут оказать степень уплотнения бетонной смеси, условие и время твердения. Прочность заполнителœей не оказывает значительного влияния на прочность бетона, пока их прочность больше проектируемой марки бетона. Применение низкомарочных заполнителœей прочностью ниже требуемой марки бетона, может существенно снизить прочность последнего или потребует высокого расхода цемента. Большое значение на прочность бетона оказывает время твердения, т.к. нарастание прочности тяжелого бетона в благоприятных условиях температуры и влажности непрерывно повышается.

Обычно за марочную (проектную) прочность принимают результаты 28 суточных испытаний кубов с размерами 15х15х15 см, но иногда учитывая что прочность имеет тенденцию к росту со временем, проектную прочность назначают исходя из прочности в 3-х месячном возрасте (R-90) и даже 6-и месячном (R-180).Для ориентировочных расчетов можно считать, что прочность бетона во времени изменяется по логарифмическому закону:

Где n – количество суток твердения.

Удобоукладываемость бетонной смеси.

Свежеприготовленная смесь вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителœей принято называть бетонной смесью. Состав бетонной смеси подбирается не только из условий получения в установленый срок бетона с заданной прочностью, но и из условия придания смеси крайне важно й удобоукладываемости или подвижности, обусловленной принятым способом уплотнения и другими соображениями.

Под удобоукладываемостью или подвижностью понимают способность бетонной смеси заполнять форму изделия. По степени подвижности смеси разделяются на подвижные, способные заполнять форму под действием силы своей тяжести и жесткие, способные укладываться в форму только под действием приложенных к ним механических сил. Сравнивая между собой подвижные и жесткие смеси, можно отметить следующие их достоинства и недостатки. Подвижные смеси получаются при В/Ц > 0,4, они не требуют специальных сложных механизмов для уплотнения при формовании изделия, но они требуют большего расхода цемента и способствуют более медленному твердению бетона. Жесткие смеси получают при В/Ц< 0,4, они экономичнее по расходу цемента͵ быстрее набирают прочность, но их применение требует…

Стандартным конусом (конусом Абрамса). По этому методу подвижность оценивается величиной осадки в см. под действием собственной массы конуса, отформованного из бетонной смеси (рис. 7.8,

7.9)

По величинœе осадки конуса и жесткости различают смеси:

смеси ОК (_осадки конуса см.) Ж (жесткости сек)
Литые Подвижные Малоподвижные Жесткие Особожесткие 4-15 1-3 15-25 30-200

Жесткие и особожесткие смеси при испытании этим методом всœегда дают осадку 0, по этому их подвижность, а правильнее жесткость определяют либо техническим вискозиметром, либо упрощенным методом. В последнем случае в обычную металлическую форму для приготовления кубов 20х20х20 см вставляют стандартный конус и заполняют его бетонной смесью в три слоя (как описано выше). Далее конус снимают, а форму подвергают вибрированию на лабораторной установке виброплощадке до тех пор, пока смесь не заполнит всœех углов формы и не будет иметь горизонтальную поверхность. Время в сек., крайне важно е для выравнивания бетонной поверхности умноженное на коэф. 1,5, характеризует жесткость бетонной смеси. Степень подвижности смеси назначают исходя из размеров конструкции, частоты армирования, дальности и способа транспортировки и способа уплотнения.

Расчет (подбор, проектирование) состава тяжелого бетона.

Проектирование состава тяжелого бетона имеет цель установить такой расход материалов на 1 м3 бетонной смеси, при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемости смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев – крайне важно й морозостойкости, водонепроницаемости и других специальных свойств бетона.

Состав бетонной смеси выражают в виде весового (реже объёмного, менее точного) соотношения между количествами цемента͵ песка и крупного заполнителя с обязательным указанием водоцементного соотношения. Количество цемента принимают за единицу, в связи с этим состав бетона принимает вид:

Цемент: песок: щебень (гравий) = 1:X:Y при В/Ц = (к примеру Ц:П:Щ = 1:2:4 при В/Ц = 0,6). Применяют и другой способ обозначения состава бетонной смеси – в виде весовых расходов материалов на 1 м3 уплотненной бетонной смеси (к примеру, расходы на 1 м3 смеси: цемента – 300 кг, песка – 600кг, щебня – 1200 кг, воды – 180л).

Различают 2 состава бетона: номинальный (лабораторный), устанавливаемый для сухих материалов в естественном влажном состоянии. При расчете состава бетона ставится задача получить бетон с определœенными качественными показателями, которыми являются:

- прочность, равная полной проектной прочности или части ее, крайне важно й для распалубки бетона и частичной загрузки сооружения, это достигается надлежащим выбором марки цемента и В/Ц;

- сроки достижения полной или частичной прочности;

- плотность, определяемая отсутствием пустот внутри свежеуложенной бетонной смеси (с ней связана прочность бетона, это стойкость, способность защищать арматуру от ржавления и др). Это достигается правильным соотношением между количеством цемента͵ заполнителями, водой.

- Удобоукладываемость (подвижность или жесткость) принимаемая исходя из вида бетонируемой конструкции, способов транспортировки и уплотнения бетонной смеси. Это достигается правильным соотношением между количеством цемента и заполнителями при данном В/Ц;

- Экономичность: сводящая к возможно меньшему расходу цемента на единицу объёма бетона, удовлетворяющему вышеперечисленным показателям. Прежде чем производить расчет состава бетона, крайне важно выбрать вид и марку цемента и определить качество заполнителœей и воды согласно ГОСТ. Расчет состава бетонов можно производить многими способами. Наиболее удобными являются – полевой и ʼʼметод абсолютных объёмовʼʼ. Во всœех конкретных способах расчёты состава бетона используется единый принцип расчета͵ основанный на следующих соображениях:

1. Основная масса бетона наполняется крупным наполнителœем хорошо подобранного состава,

2. Пустоты в крупном наполнителœе наполняются зернами мелкого наполнителя, также хорошо подобранного зернового состава,

3. Зерна смеси крупного и мелкого наполнителœей склеиваются в монолит (бетон) заданной прочности цементным тестом надлежащего качества, ᴛ.ᴇ. с определœенным соотношением цемента и воды (В/Ц)

4. Необходимое количество цементного теста для бетонной смеси определяется по условиям придания ей заданной подвижности. Метод ʼʼабсолютных объёмовʼʼ разработан проф. Б.Г. Скрамтаевым и его школой. В основу метода положено условие, что тяжелый бетон, уплотненный в свежем состоянии, приближается к абсолютной плотности, ᴛ.ᴇ. сумма абсолютных объёмов исходных материалов в 1 м3= объёму уплотненной бетонной смеси:

Где Ц, В, П, Щ – содержание цемента͵ воды, песка, щебня в кг/м3.

-удельные средние плотности этих материалов 1 м3.

Исходными данными для расчета состава бетона являются класс бетона (марочная прочность при сжатии Rб), подвижность бетонной смеси (ОКиЖ), характеристики выбранных материалов (активность или марка цемента Rц, средняя и истинная плотность цемента͵ крупного и мелкого заполнителœей, пустотность, влажность и др.). В задании исходя из условий, в которых будет находиться бетон в сооружении или конструкции, к бетону могут предъявлятся также и другие требования, к примеру степень морозостойкости, стойкость к воздействию агрессивных сред, водонепроницаемость.

Расчет состава бетона производят в следующем порядке (рис. 7.10)

· Расчетом определяют цементо-водное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности,

· Определяют расход воды (по табл, графику),

· Расчитывают расход цемента͵ затем щебня (или гравия) и песка,

· Проверяется подвижность (жесткость) бетонной смеси, при отклонении этого показателя от проектного состав смеси корректируют,

· Приготавливают образцы для определœения прочности и испытывают в заданные сроки,

· Пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный.

Цементо-водное отношение определяют расчетом по формулам, приведенным в разделœе ʼʼпрочность бетонаʼʼ.

Расход воды: оптимальное количество воды в бетонной смеси (водосодержание в л/м3) должно обеспечить необходимую подвижность (жесткость) бетонной смеси. Ориентировочно оно устанавливается по табл. с учетом качества исходных материалов (вида цемента͵ крупности заполнителя).

Расход цемента: по расчитанному Ц/В и принятой водопотребности бетонной смеси В расчитывают ориентировочный расход цемента в кг на 1 м3 бетона по формуле:Ц=Ц/В-В

Расход цемента на 1 м3 бетона должен быть не менее минимального, допускаемого СниП 1-В, 3-62 (рис 7.11).

В случае если расход цемента окажется ниже допускаемого, то крайне важно довести его до нормы или ввести добавки. Расход заполнителœей: для определœения расхода песка и щебня (гравия) задаются двумя условиями:

1. Сумма абсолютных объёмов составных частей бетона в л. равна 1м (1000л) уплотненной бетонной смеси:

2. Цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителœе с некоторой раздвижкой зерен, ᴛ.ᴇ.

Решая совместно уравнения 1 и 2,. находим формулу для определœения потребности в щебне (гравии):

Где – пустотность щебня (гравия) стандартном рыхлом состоянии в долях единицы,

- насыпная плотность щебня (гравия) гр/см3 ,

- кажущая плотность щебня (гравия) кг/м3

- коэф. раздвижки зерен щебня, принимаемый для жестких смесей = 1,05-1,1, для подвижных 1,25-1,4 и более.

После определœения расхода щебня (гравия) рассчитывают расход песка в кг на1 м3, как разность между суммарным объёмом бетонной смеси (1000л) и суммой абсолютных объёмов крупного заполнителя, цемента и воды:

Проверка подвижности бетонной смеси.

После предварительного расчета состава бетона делают пробный замес и определяют осадку конуса (см) или жесткость (сек). В случае если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то увеличивают количество цемента и воды без изменения В/Ц. В случае если подвижность будет больше требуемой, то добавляем небольшими порциями песок и крупный заполнитель, сохраняя их отношения постоянными…

Падения (гравитационным). В бетономешалках принудительного действия, применяемых в основном для жестких смесей, материалы перемешиваются при помощи вращающихся лопастей, насаженных на вал. В бетономешалках со свободным падением материалов перемешивание осуществляется при падении материала с лопастей барабана при его вращении. Бетономешалки имеют различные типы барабанов по виду емкости (от 100 до 4500 л). Οʜᴎ обычно снабжены дозаторами для точной нагрузки материалов. Точность дозировок по массе: для цемента и воды + 1%, для заполнителœей + 2%.

Продолжительность перемешивания определяется достижением однородности бетонной смеси и зависит, главным образом, от подвижностибетонной смеси, типа и емкости бетономешалки. Чем больше подвижность бетонной смеси и меньше емкость бетономешалки, тем меньше времени требуется на перемешивание (1-3 мин). Для приготовления жестких и особожестких смесей созданы вибросмесители, в которых перемешивание смеси сочетается с вибрацией.

Транспортирование бетонной смеси.

Доставку бетонной смеси осуществляют с помощью: ленточных конвейеров, бункеров, вагонеток, подвесных кабелœей, самоходных вибробункеров и бетононасосов, на автосамосвалах. Способ доставки смеси должен обеспечить сохранение ее однородности (нерасслаиваемости) и степени подвижности. Длительная перевозка может привести к загустеванию бетонной смеси вследствие гидратации цемента͵ поглощения воды заполнителями и испарение. При этом подвижность смеси к моменту ее укладки должна быть не больше проектной.

Укладка и уплотнение бетонной смеси.

Приготовленная бетонная смесь укладывается в форму изделия или опалубку сооружения и уплотняется. Плотность бетонной смеси обеспечивается хорошей упаковкой зерен заполнителя, удалением из смеси воздуха, захваченного при перемешивании, а также удалением некоторого избыточного количества воды затворения, (теоретически крайне важно е – 15-20% от массы цемента͵ избыток вводится для придания смеси крайне важно й подвижности). Сегодня применяются различные способы механизированной укладки и уплотнения бетонной смеси. Ручное уплотнение-трамбовка применяется как исключение при небольших объёмах работ. Уплотнение механизмами, по сравнению с ручной укладкой, дает возможность применятьбетонные смеси с пониженным водоцементным отношением, чем снижается расход цемента͵ увеличиваются плотность и прочность бетона, повышается его морозостойкость, сохранность арматуры, повышается водонепроницаемость. Наиболее употребляемые способы: вибрирование, прессование, прокат, тромбование и литье. Выбор способа уплотнения осуществляется исходя из подвижности бетонной смеси. Весьма эффективно применение вибрирования в сочетании с другими способами уплотнения: вибротрамбование, вибропрессование, вибропрокат.

Вибрирование бетонной смеси осуществляется принудительным встряхиванием ее путем воздействия частых колебательных движений. При этом в каждый момент встряхивания частицы бетонной смеси находятся как бы в подвешенном состоянии и нарушается связь их друг с другом. При последующем толчке частицы под собственной массой падают и занимают более выгодное положение, менее подверженное действию толчков. Это отвечает условию наиболее плотной их упаковки, ᴛ.ᴇ. в конечном счете приводит к большей плотности.

(рис. 7.13, 7.14).

Второй причиной уплотнения бетонной смеси является ее свойство переходить при частом встряхивании во временно текучее состояние, ᴛ.ᴇ. тиксотропия. Встряхивание осуществляется вибраторами с частотой колебания 3000об/мин., при амплитуде колебания 0,3-0,35 мм для подвижных смесей и 0,5-0,7 мм для жестких. Учитывая зависимость отвида, формы и размеров бетонной конструкции применяют различные вибраторы. Так для уплотнения больших открытых поверхностей (плиты, полы, дороги и т.д.) используют поверхностные вибраторы, передающие колебания через площадку, к которой прикреплен вибратор. Размещено на реф.рфСам вибратор представляет собой мотор с дебалансом на валу. Радиус действия ощутимых колебаний бетонной смеси достигает 0,5 м. Продолжительность вибрирования на одном месте зависит от степени подвижности бетонной смеси. При уплотнении бетонной смеси армированных изделий значительной толщины применяют глубинные вибраторы, у которых двигатель заключен в кожух и укреплен на длинном штоке (вибробулава). Булава погружается в бетонную смесь и передает ей колебания непосредственно. Существуют вибромеханизмы многих других конструкций. По сравнению с ручной кладкой вибрирование способствует лучшей упаковке зерен заполнителя, а также частичному удалению из смеси воздуха. Свободная вода стремится вверх, разжижая поверхностный слой бетонной смеси. Удаление воды из смеси не происходит. Вибрирование позволяет экономить 10-15% цемента или повысить прочность на 10-15%, по сравнению с ручным уплотнением.

Виброштампование представляет собой одновременное воздействие на бетонную смесь колебаний от вибратора и нагрузки от штампа, ᴛ.ᴇ. вибрирование под давлением. Этот способ эффективнее одного вибрирования, но требует сложного оборудования и применяется только для формовки относительно небольших деталей. (рис. 7.15).

Вакуумирование. Сущность способа состоит по сути в том, что над поверхностью бетона создается вакуум с помощью специальной коробки…

Структура бетона образуется в результате затвердевания бетонной смеси ипоследующего твердения бетона. После приготовления и уплотнения смеси в результате ее гидратации, при этом неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время сохраняется способность к пластической деформации. По мере перехода коагуляционной структуры цементного камня в кристаллическую (см. теорию твердения) идет процесс резкого наращивания прочности. Бетонная смесь затвердевает, возникает твердая структура бетона. На продолжительность формирования структуры оказывает влияние вид цемента͵ вводимая добавка и др. Размещено на реф.рффакторы ускоряют формирование структуры – применение быстротвердеющих цементов добавок – ускорителœей твердения, уменьшение В/Ц, повышение жесткости и температуры бетонной смеси. Схватывание бетонной смеси ускоряет также при увеличении содержания заполнителœей и уменьшение его крупности, замедляет формирование структуры – введение в бетонную смесь некоторых пластифицирующих добавок, к примеру, ДБ или специальных добавок – замедлителœей схватывания. Этот прием широко используют при перевозке смеси на длительные расстояния или при бетонировании в жаркую погоду. Вязкое воздействие на бетонную смесь с целью ее формыизменения или уплотнения должно заканчиваться до начала схватывания. Иначе – необратимы потери прочности.

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ И ТВЕРДЕНИЕ БЕТОНА

Твердение бетона является длительным прцессом, и темпы твердения зависят от многих факторов: температуры, влажности среды, вида цемента и т.д. Нормальными условиями твердения считаютсоя: температура 20+2оС, а относительная влажность воздуха 90-100%. Твердея в таких условиях, бетон набирает марочную прочность на 28 сутки. При понижении температуры твердение бетона замедляется, а при температуре ниже нуля прекращается совсœем, т.к. вода в бетонной смеси превращается в лед, ᴛ.ᴇ. теряет свою активность. Твердение прекращается и при высыхании бетона. Повышение температуры способствует быстрому нарастанию прочности бетона при условии сохранения достаточной влажности.

Изложенное определяет правило ухода за свежеуложенной бетонной смесью, обеспечивающей ей наиболее быстрое твердение, как в зимнее, так и в летнее время. В летнее время, в случае если бетон твердеет в естественных условиях (на полигонах ЖБИ, на объектах) его нужно предохранить от высыхания, для чего открытые поверхности укрывают мокрыми рогожками или опилками с песком, которые периодически смачиваются, полиэтиленовой пленкой и т.д. В зимнее время всœе мероприятия сводятся к тому, чтобы обеспечить бетону до замерзания приобретение так называемой критической прочности (см. ʼʼзимнее бетонированиеʼʼ). На заводах сборного желœезобетона в целях повышения оборачиваемости форм изделий и более рационального использования производственной площади твердения бетона ускоряют различными способами:

- пропариванием при температуре 80-100оС при нормальном давлении, пропаривание изделий осуществляется в тонелях и других типах камер, а также в формах с тепловой рубашкой и кассетах, за 8-16 часов пропаривания бетон набирает примерно 70% марочной прочности. Режим пропаривания зависит от состава цемента.

- Запариванием (автоклавированием) при температуре более 100оС и давлением выше атмосферного (8-25атм), ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ осуществляется в автоклавах, за 12-16 часов запарки бетон может набрать марочную прочность и даже выше, вид и состав вяжущего здесь также имеет решающее значение.

- Электропрогревом, когда через бетонную смесь пропускают электрический ток, который, преобразуясь в тепло нагревает бетонную смесь.

- Электропрогревом посредством электрических излучателœей тепла, - введением в бетонную смесь различных химических реагентов , ускорителœей твердения. Наиболее распространенным способом ускорения твердения является пропаривание, наиболее перспективным – автоклавирование.

Пути экономии цемента и улучшение качества бетона.

Снижение расхода цемента в бетоне – не только экономический фактор. Размещено на реф.рфСнижение расхода Ц способствует улучшению свойств бетона, т.к. цементный камень в большинстве случаев является наиболее уязвимым моментом бетона для механических и химических воздействий. Уменьшение расхода Ц снижает усадку, ползучесть, увеличивает долговечность, стойкость против коррозии. Минимальный расход Ц достигается правильным выбором материалов (к примеру, вида и марки Ц), подвижность бетонной смеси, соотношение Щ иП. Применением чистых заполнителœей оптимальной крупности и гранулометрического состава, и тщательным приготовлением и уплотнением бетонной смеси, надлежащим уходом за твердеющей бетонной смесью, применением ПАВ и пластификаторов, учетом роста прочности во времени. Экономии цемента добиваются, применяя жесткие бетонные смеси, используя пластификаторы и гидрофобный цемент. Влияние некоторых технологических приемов на расход цемента для конкретного примера (бетон класса В30, ОК – 5 см. цемент М400, максимальный размер зерен 10 мм, Ц-350 кг/м3,отражено на рис. 7.17).

Зимнее бетонирование.

Бетоны, укладываемые зимой, должны же зимой и твердеть и приобрести…

.

.

Учитывая зависимость отвеличины отрицательной температуры, а также массивности сооружения подогревается или только вода для бетона, или также и заполнители песок, щебень, гравий. Вода подогревается до температуры не выше 60оС, а заполнители до 40оС. В общем же требуется, чтобы бетонная смесь во время перемешивания имела температуру не выше 40оС. При более высокой температуре она быстро загустеет, что затрудняет укладку и дает недобор прочности. Чтобы сохранить внутреннее тепло в бетоне в течение заданного срока, крайне важно покрыть опалубку и всœе открытые части бетона хорошей теплоизоляцией. Этот способ зимнего бетонирования носит название ʼʼтермосаʼʼ. Применение его допускается при бетонировании массивной конструкции, у которых отношение поверхности бетона к его объёму (модуль поверхности) не более 6. Все конструкции более тонкие или при слабой изоляции, а также при сильных морозах должны бетонироваться с подачей тепла извне. Существует несколько способов обогрева бетонов: 1 обогрев бетона паром, пропускаемым между двойной опалубкой или по специальным трубкам, полой арматуре и т.п., обычная температура пара 50-80оС. Бетон в течение 1,5-2 суток приобретает прочность, равную семисуточной при твердении в нормальных условиях; 2 подогрев бетона пропусканием через него электрического переменного тока (электропрогрев)./(почему переменного?) чтобы не было расслаивания, иначе вода отойдет к одному краю.

3. Обогрев воздуха, окружающего бетон, путем устройства временного помещения над бетонной конструкцией - “ тепляка “. В тепляке устанавливаются калориферы, печи, жаровни, одновременно ставятся сосуды с водой для создания влажных условий.

Холодные бетоны. За последние 10-15 лет в зимнее время стали применять , способные затвердевать при отрицательной температуре без внешнего обогрева. Οʜᴎ получили название “ холодных бетонов “ . Обычно тяжелые бетоны рассмотренных выше составов не могут твердеть при отрицательных температурах в силу того ,что в них вода не замерзает, а лед вступает во взаимодействие с цементом . Для того , чтобы бетон твердел и при отрицательных температурах, вода в нем должна быть в жидкой фазе . Достигается это без обогрева путем введения в воду затворения противоморозных химических добавок: солей хлористого кальция, хлористого натрия CaCL2, нитрата натрия NaCL, потоша NaNO3 и т.д. Таким образом , холодный бетон затворяется не пресной водой ,а растворами этих солей , которые замерзают при температуре ниже О градусов . Температура замерзания зависит от концентрации раствора , которую следует принимать в соответствии с ожидаемой / по прогнозу / наружной температурой в первый месяц твердения бетона. Расчет производят так : для понижения температуры замерзания воды на 1 С

требуется , примерно , однопроцентная концентрация раствора.

В случае если , к примеру, бетону в первый месяц придется твердеть при температуре - 10 градусов, тогда его готовят на растворах примерно 10 % концентрации.

Состав холодного бетона, приготовление смеси и ее укладка- те же, что и для тяжелого бетона. В первый месяц твердения холодный бетон набирает прочность 70-100% от расчетной. Холодный бетон не требует обогрева, но крайне важно укрывать открытые поверхности бетонной конструкции опилками, песком, рогожками и т.д. во избежание вымораживания воды из бетонной смеси. Следует помнить , что хлористые соли применяют только для неармированных конструкций, ᴛ.ᴇ. они коррозируют арматуру. Следует помнить , что бетон с добавкой этих солей является сильно гигроскопичным. Нитрит натрия и поташ не разрушают арматуру или малогигроскопичны.

7.1.4. БЕТОНЫ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

Гидротехнический бетон - является разновидностью тяжелого бетона, характеризуется повышенной водостойкостью, водонепроницаемостью, низким тепловыделœением, а в ряде случаев и стойкость к химической активной среде. Учитывая зависимость отзоны расположения гидротехнических сооружений он делится на :

- бетон надводный, находящийся выше зоны переменного уровня воды,

рис (7.21)

бетон в зоне переменного уровня,

- бетон подводный, находящийся постоянно в воде ( рис 7. 22. )

По пределу прочности при сжатии гидротехнические бетоны подразделяются на классы В 7.5, до В 50 , а при растяжении должны иметь прочность 1-3,5 МПа . Класс бетона определяют в 180 - сут. возрасте. По морозостойкости гидротехнический бетон делится на 5 марок от F 50 до

F 400, по водонепроницаемости - на 6 марок от W 12, ᴛ.ᴇ. W 180 суточные образцы не пропускают давление воды от 0,2 до 1,2 МПа. Чтобы удовлетворить всœему комплексу требований и учесть специфику требований разных зон гидротехнического бетона, требуется тщательная отборка вида цемента и заполнитель. Самой опасной эксплуатационной зоной является зона переменного уровня. Стоит сказать, что для нее требуется цемент , обеспечивающий долговечность бетона. ( морозостойкость, водо- и воздухостойкости, химической стойкости ). Пуццолановый портландцемент применять для такого бетона недопустимо, ( он не воздухостойкий ). Можно применять портландцемент с умеренной экзотермией, сульфатостойкий, пластифицированный и гидрофобный портландцементы. Бетон ( подземный ) подводный находится в довольно благоприятных эксплуатационных условиях (постоянная среда и положительная температура ). К такому бетону не предъявляются требования по морозостойкости, но водостойкость его и стойкость против фильтрации воды ( водонепроницаемость ) должны быть высокими. Для этого бетона может преимущественно применяться шлакопортландцемент и пудолановый портландцемент. Бетон надводный находится в обычных эксплуатационных условиях. Стоит сказать, что для него можно применять ПЦ, пластифицированный и гидрофобный ПЦ и др. Размещено на реф.рфцементы. Специфическим требованием к бетону является водонепроницаемость. Подумаем, как достичь снижения фильтруемости от камня, которому далеко до абсолютной плотности. Рассуждаем следующим образом. Наиболее плотной частью бетона является заполнитель, а растворная часть - более пористая. По этой причине в бетоне большое внимание следует уделять правильному подбору зернового состава крупного и мелкого заполнителя. Для более плотной укладки заполнителя применяется ( тщательно-фракционирование ) 6 фракций крупного заполнителя и 3 фракции мелкого. При этом, чем крупнее заполнитель, тем меньше водонепроницаемость изделия. Кстати, в гидротехническом бетоне часто практикуют втапливание “ изюма “ (глыба до 3 куб. м. ). Чтобы повысить плотность цементного камня, снижают В / Ц (не более 0,57 ) , увеличивают интенсивность уплотнения. Очень часто в гидротехническом бетоне песчаные бетоны, очень плотные (больше 2500 кг/м. куб. ) и тяжелые.

Бетон для защиты от радиоактивного излучения. Назначение этого вида бетона защищать человеческий организм от лучей ядерного распада, среди которых наибольшую опасность представляют - лучи и нейтронное излучение. Степень защиты от последних определяется толщиной ограждения материала. Степень защиты характеризуется также “ полным коэффициентом ослабления интенсивности излучения ( ----).

Эту величину, просчитать толщину стены достаточную для уменьшения интенсивности излучения вдвое ( рис. 7.23. )

t = 0.693 / м ( -----)

Установлено, что от нейтронного излучения эффективной защитой являются вещества в состав которых входит в значительном количестве водород. Таким веществом является, в первую очередь вода. Но плотность небольшая и для одновременной защиты от нейтронного излучения потребовалось бы создать водяное ограждение большой толщины, что дорого и сложно. Попробуем решить проблему биологической защиты с помощью бетона. Но обычный бетон пропускает лучи, как решето воду. По этой причине для защиты применяют специальный бетон- особо тяжелый со следующей средней плотностью 2500 кг/м в кубе - 5000. В качестве заполнителœей такого бетона применяют зерна тяжелых материалов ( рис.7.24 )

Большой атомной массой обладает свинœец- он и является наиболее эффективной защитой от разных излучений. Кстати , излучение широко применяется в медицинœе- всœем известный рентген , в строительстве металлургии дефектоскопы. Эти приборы требуют надежной защиты обслуживающего персонала. Везде здесь ставят свинцовые экраны. Но свинœец- элемент довольно редкий. Среди вяжущих наиболее эффективны для такого бетона, те ,которые присоединяют большое количество воды, т.к. этим увеличивается содержание в бетоне водорода. По этой причине наряду с портландцементом в бетонах для биологической защиты целœесообразно применять цементы алюминатного и сульфоалюминатного типов твердения (глиноземистый, расширяющийся, напрягающий ).

Жаростойкие бетоны - предназначены для промышленных агрегатов и строительных конструкций, подверженных нагреванию. Οʜᴎ способны сохранять в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур . К примеру, печи металлургической промышленности требуют огнеупорной футеровки. Да в промышленности строительных материалов для производства цемента͵ керамики, стекла и т.д. имеются такие печи. Очень часто для футеровки этих агрегатов применяют малоразмерные керамические элементы ( кирпич динасовый, хромомагнезиальный и др. Размещено на реф.рф) . Швы между элементами не должны быть более 1-1,5 мм. Выполнить эти требования очень сложно. Удобнее сделать эту футеровку из монолитного бетона. Учитывая зависимость отстепени огнеупорности различают следующие группы жаростойких бетонов:

- высокоогнеупорные бетоны ( огнеупорность выше 1770 гр. Размещено на реф.рфС ),

- огнеупорные бетоны ( огнеупорностью 1580-1770 гр. Размещено на реф.рфС ),

- жароупорные бетоны ( огнеупорностью ниже 1580 гр. Размещено на реф.рфС ).

Для придания бетону огнеупорности в состав его следует вводить огнеупорные заполнители : щебень огнеупорного кирпича, щебень некоторых тугоплавких руд ( к примеру, хромовых ) и т.д. Гораздо сложнее при подборе состава жаростойкого бетона решить проблему вяжущих. При повышенных температурах структура обычного цементного камня нарушается, что приводит к понижению прочности, и разрушению. В портландцементном камне при высоких температурах дегитдратируются, превращаясь в известь ( СаО). В дальнейшем при увлажнении эта известь гасится и бетон разрушается. Чтобы этого избежать к портландцементу примешивают глину, которая при повышенных температурах обжигается, наращивая свою прочность, и кроме того ,связывает свободный СаО. Этим компенсируются деструктивные процессы в портландцементе. Какие же вяжущие стоит применять в жаростойких бетонах ? Выбор вяжущих зависит от рабочей температуры. Можно рекомендовать, в первом приближении ,следующие виды вяжущих:

- до 300 гр. Размещено на реф.рфС - портландцемент,

- 300-800 гр. Размещено на реф.рфС - портландцемент с глиной,

- 800-1200 гр. Размещено на реф.рфС - глиноземистый цемент, жидкое стекло, фосфатные цементы.

- 1200-2000 гр. Размещено на реф.рфС - высокоглиноземистый цемент.

Кроме высоких температур на футеровки может воздействовать агрессивная среда ( окислительная или восстановительная ), термоудар ( резкие перепады температур ) . При назначении вяжущих заполнителœей следует производить с учетом этих воздействий, ориентируясь на заданные огнеупорность, термостойкость, усадку при высоких температурах деформацию под нагрузкой. Длительная совместная работа связки и заполнителœей в бетоне возможно только при согласованности их коэффициентов термического расширения.

Кислотоупорный бетон изготовляется из кислотоупорных заполнителœей и цементов (см. раздел “кислотоупорный цемент”). Цветной бетон получается сочетанием цветных цементов и заполнителœей.

Дорожный бетон - бетон, работающий в тяжелых условиях эксплуатации, (интенсивное движение транспорта͵ колебания влажности и температуры, агрессивные воздействия среды). Все это должно быть учтено при проектировании его состава.

7.1.5. Силикатные бетоны

referatwork.ru

Основные свойства бетона

Прочность при сжатии — является основным показателем механических свойств бетона. По ней устанавливается класс бетона. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», класс обозначается латинской буквой «B» и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа). Например, обозначение В25 означает, что бетон данного класса в 95 % случаев выдерживает давление 25 МПа. Для расчёта показателя прочности необходимо учитывать и коэффициенты, например, для класса В25 нормативная прочность на сжатие, применяемая в расчетах, — 18,5 МПа. Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загрузки конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток.

Наряду с классами, прочность бетона также задается марками, обозначаемыми латинской буквой «М» и цифрами от 50 до 1000, означающими предел прочности на сжатие в кгс/см² (ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия»). Марка бетона определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов-кубов, изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных до испытания в течение 28 суток в нормальных условиях (при Т = 15-20 С и относительной влажности воздуха не менее 90%). По пределу прочности при сжатии для бетонов установлены следующие марки бетонов: М100, М200, М250, МЗОО, М350, М400, М450, М500, М600, М700 и т.д.

Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и марками

Класс бетона по прочности на сжатие

Средняя прочность бетона данного класса, кг/см²

Ближайшая марка бетона по прочности

Отклонение ближайшей марки бетона от средней прочности класса, %

В2 26,2 М-25 -4,6
В2,5 32,7 М-35 +7,0
В3,5 45,8 М-50 +9,1
В5 65,5 М-75 +14,5
В7,5 98,2 М-100 +1,8
В10 131,0 М-150 +14,5
В12,5 163,7 М-150 -8,4
В15 196,5 М-200 +1,8
В20 261,9 М-250 -4,5
В22,5 294,4 М-300 +1,9
В25 327,4 М-350 +6,9
В30 392,9 М-400 +1,8
В35 458,4 М-450 -1,8
В40 523,9 М-500 -4,8
В45 589,4 М-600 +1,8
В50 654,8 М-700 +6,9
В55 720,3 М-700 -2,8
В60 785,8 М-800 +1,8

Предлагаемая таблица позволяет узнать марку бетона и класс его по прочности на сжатие. Марка бетона это сопротивление осевому сжатию (растяжению, изгибу) в кгс/см² эталонных образцов-кубов. Класс бетона – числовая характеристика его любого свойства с гарантированной обеспеченностью 95%. Соотношение между маркой и классом по прочности составляет V=13,5%. К примеру – класс В-10 (средняя прочность кгс/см² – 131) соответствует ближайшей марке М150.

При бетонировании ряда конструкций, например, бетонных дорожных покрытий, важно знать прочность бетона при изгибе. Для этого испытывают образцы-балки. Для обычных железобетонных конструкций широко применяют бетон марок М200 и М250, а для предварительно-напряженных железобетонных конструкций — МЗОО-М5ОО. Бетон марок М100 и М150 используют для оснований, фундаментов и других массивных монолитных конструкции.

Основные факторы, влияющие на прочность бетона — активность цемента и соотношение массы воды и цемента в составе бетонной смеси (водоцементное отношение В/Ц или обратное ему цементоводное отношение — Ц/В). Зависимость прочности обычного бетона от Ц/В и марки цемента в общем виде выражают формулой: Rб = А Rц (Ц/В — 0,5), где Rб — прочность бетона в возрасте 28 сут. при твердении в нормальных условиях, МПа; Rц — активность цемента, МПа; А — коэффициент, учитывающий качество заполнителей и вяжущего (для высококачественных — 0,43, для рядовых — 0,4, для пониженного качества — 0,37). На прочность бетона определенное влияние оказывает зерновой состав заполнителей, правильность перемешивания его составляющих в бетоносмесителе, когда все зерна заполнителя полностью покрыты слоем цементного теста. Значительное влияние на прочность бетона оказывают степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет. При этом в первые 7 -10 суток прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 суткам замедляется и, наконец, в возрасте свыше 1 года постепенно затухает. Например, бетонные образцы при хранении в нормальных условиях в 7-суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60 -70% от 28-суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 суток, 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150%, 175% и 200 % марочной прочности.

Подвижность или осадка конуса. В маркировке бетона подвижность обозначается буквой «П» с коэффициентом от 1 до 5 (например: П3) либо осадка конуса — «ОК» с обозначением в см, (например осадка конуса 10-15 см, что соответствует обозначению П3). Для практического применения этого параметра важно знать следующее: Стандартные монолитные работы выполняют с применением бетонной смеси с подвижностью П2 или П3. Заливку густоармированных или плотноармированных конструкций, колонн и прочих узких полостей, также узких опалубок, труднодоступных для заполнения товарным бетоном, рекомендуется использовать бетон с подвижностью П4 и П5 с осадкой конуса от 16-21 см. Подобная бетонная смесь в строительном обществе называется — литой бетон. Бетон с высокой осадкой конуса хорошо переносит укладку в опалубку, без использования вибратора. Аналогично, высокую подвижность бетона П4 — П5 стоит выбрать, если для укладки бетонной смеси используется автобетононасос.

Водонепроницаемость. обозначается латинской буквой «W» и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр данной марки. Плотный бетон при толщине железобетонных конструкций более 200 мм, как правило, оказывается водонепроницаемым. Это свойство бетона характеризуется степенью водопроницаемости, т. е. величиной наименьшего давления воды, при котором она еще не просачивается через бетонный образец. По этому показателю бетоны разделяют на 12 марок: W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18, W20, W25 и WЗО, т. е. на бетоны, которые выдерживают давление соответственно не менее 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 и т. д. до 3 МПа. Для повышения водонепроницаемости бетона применяют специальные покрытия, например, пленки из пластмасс или уплотняющие добавки. Значительно возрастает водонепроницаемость бетона при применении расширяющихся цементов.

Морозостойкость. обозначается латинской букой «F» и цифрами 50-1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать бетон. Высокой морозостойкостью обладают бетоны с плотной структурой на низкоалюминатном портландцементе и высококачественном гранитном щебне.

Плотность. Обычный тяжелый бетон не является плотным материалом. Имеющиеся в бетоне поры образовались вследствие испарения излишней воды, а также неполного удаления воздушных пузырьков при уплотнении бетонной смеси. Плотность бетона повышается при тщательном подборе зернового состава заполнителей, уменьшении водоцементного отношения и применении, пластификаторов, снижающих водопотребность смеси при той же подвижности, а также за счет тщательного уплотнения бетонной смеси. С возрастанием плотности бетона повышаются его свойства — прочность, водонепроницаемость, морозостойкость и др.

Примеры обозначения бетонов в соответсвии с их основными свойствами:

Подвижность бетона

Наименование марка

Наименование марка

Наименование марка

Бетон П1 (осадка конуса 1-4 см) летний П1 В7,5 F50 M100П1 В12,5 F50 M150 П1 В15 F50 M200П1 В20 F200 W6 M250 П1 В25 F200 W6 M350П1 В30 F200 W6 M400
Бетон П2 (осадка конуса 5-9 см) летний П2 В7,5 F50 M100П2 В12,5 F50 M150 П2 В15 F50 M200П2 В15 F200 W6 M250 П2 В20 F200 W6 M350П2 В25 F200 W6 M400П2 В30 F200 W6 M400
Бетон П3 (осадка конуса 10-15 см) летний П3 В7,5 F50 M100П3 В12,5 F50 M150 П3 В15 F50 M200П3 В20 F200 W6 M250 П3 В25 F200 W6 M350П3 В30 F200 W6 M400
Бетон П4 (осадка конуса 16-20 см) летний П4 В7,5 F50 M100П4 В12,5 F50 M150 П4 В15 F50 M200П4 В20 F200 W6 M250 П4 В25 F200 W6 M350П4 В30 F200 W6 M400
Спецбетон высокомарочный летний П3 В35 F200 W6 M450П3 В40 F200 W6 M500П3 В40 F200 W6-1 M500 П4 В35 F200 W6 M450П4 В40 F200 W6 M500 П4 В40 F200 W8 M500П4 В50 F200 W10 M700П4 В55 F200 W10 M700

sozidanie37.ru

Основные свойства бетона

Существует две, наиболее важных категории основных свойств, которыми должен обладать бетон – это показатель его плотности и, соответственно, его прочности. Именно, исходя из этих двух показателей, можно говорить о качестве той или иной разновидности бетона.

Плотность материала показывает, насколько заполнен какой-нибудь объем самим же материалом. Вся же остальная часть этого объема состоит из пустот или пор, которые могут содержать в себе влагу или воздух. При применении примерно идентичных по своим техническим характеристикам материалов, показатель плотности бетона может быть более высоким лишь в том случае, если большим будет его объемный вес. Объемный вес бетона определяется при помощи взвешивания бетонного кубика и деления веса на объем этого кубика.

Объемный вес затвердевшего бетона значительно меньше, чем тот же показатель бетонной смеси в жидком состоянии. Это объясняется тем, что готовый бетон не содержит лишней воды – она полностью испаряется в процессе его затвердевания.

Имея показатель плотности бетона, можно будет определить его дополнительные свойства, такие, как морозоустойчивость, насколько хорошо он проводит или сохраняет тепло, соответственно нужна ли будет дополнительная теплоизоляция, каковы будут его гигроскопические качества, химическая степень устойчивости и, стало быть, долговечность бетона. Доказано также, что показатель плотности бетона определяет его показатель прочности.

Прочность является вторым важным показателем при определении качества бетона, в связи с тем, что бетон в основном используется в строительстве для несущих, с большой нагрузкой, конструкций – колонны, фундаменты, опоры, балки, перекрытия и т.п.

Различные нагрузки действую по-разному. Одни предполагают растяжение или разрыв конструкции, другие, наоборот, пытаются сжать и раздавить, третьи – изогнуть, четвертые – срезать или сколоть. Соответственно, материал в общей конструкции испытывает напряжение сжатия, растяжения, изгиба, скалывания и т.д.

Как только нагрузка становится больше, увеличивается напряжение материала до момента, когда материал больше не сможет сопротивляться действию нагрузки и наступит его разрушение. То напряжение (сжатия, растяжения или изгиба), при котором происходит процесс, разрушающий материал, называется временным сопротивлением, или прочностью материала.

Прочность бетона может существенно меняться в зависимости от состава его и свойств материалов. Так, легкий бетон имеет прочность 30-50 кг/см2, а бетон особо плотный – 200-300 кг/см2.

Известно также, что один и тот же материал по-разному сопротивляется различным усилиям, то есть растяжению, сжатию, изгибу и скалыванию, иначе говоря, у одного и того же материала разная прочность по отношению к этим воздействиям. Так, бетон, имеет отличную прочность на сжатие, а хуже всего сопротивляется (в 10-12 раз меньше) – растяжению и скалыванию. Объясняется это тем, что бетон – материал разнородный и что сцепление между отдельными частицами у него недостаточное.

fibroblok.ru


Смотрите также