Требования, предъявляемые к бетонам и бетонным смесям

2.4 Требования, предъявляемые к бетонам и бетонным смесям

В настоящее время в строительстве используют различные виды бетона. Бетоны классифицируются по средней плотности, виду вяжущего вещества, структуре, технологическим особенностям и назначению.

Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов.

Проектируемый нами бетон по плотности является тяжелым – 2100-2500 кг/м3. Бетон должен обладать высокой плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, достаточной прочностью, малой усадкой и незначительно выделять теплоту при твердении.

Общие требования к бетонам и бетонным смесям следующие: до затвердевания бетонной смеси должны легко перемешиваться, транспортироваться, укладываться (обладать подвижностью и удобоукладываемостью), не расслаиваться; бетоны должны иметь определенную скорость твердения в соответствии с заданными сроками распалубки и ввода конструкции или сооружения в эксплуатацию; по возможности расход цемента должен быть минимальным.

Получить бетон, удовлетворяющий всем поставленным требованиям, можно при правильном проектировании состава бетона, надлежащем приготовлении, укладки и уплотнении бетонной смеси, а также при правильном выдерживании бетона в начальный период его твердения.

Одним из основных свойств бетонной смеси является удобоукладываемость (подвижность или жесткость), определяемая в соответствии с ГОСТ 10181.1-81. Подвижностью бетонной смеси называется способность ее растекаться без расслоения под действием силы тяжести или при незначительном механическом воздействии.

Требования удобоукладываемости зависят от метода производства работ. Цель подбора состава бетонной смеси – получить смесь требуемой подвижности или жесткости на месте укладки смеси при наименьшем расходе цемента для заданной марки.

Одно из основных свойств бетонной смеси – водоцементное отношение. Чем ниже водоцементное отношение, тем выше жесткость и ниже подвижность бетонной смеси.

Бетонная смесь независимо от того, является она подвижной или жесткой, должна быть легкообрабатываемой, т.е. при заполнении формы и уплотнении она должна сохранять однородность и не расслаиваться. Если в бетонную смесь одновременно добавляют цемент и воду, то ее подвижность увеличивается. Так как водоцементное отношение при этом не нарушается, то не изменяется и прочность бетона. Таким способом можно добиться необходимой подвижности смеси при сохранении заданной прочности бетона.

2.4.1 Требования, предъявляемые к составляющим бетонной смеси

2.4.1.1 Требования, предъявляемые к цементам

Основным свойством, характеризующим качество любого цемента, является его прочность (марка). Для своего проекта мы выбираем цемент марки М400, прочность цемента при сжатии составляет 40…50 МПа. Действительную прочность цемента называют активностью. При испытании прочность контрольного образца оказалась 44 МПа, следовательно, активность цемента будет 44 МПа и марка М400. Повышение прочности цемента на 1 МПа приводит к снижению расхода цемента на 2…5 кг/см3.

Помимо прочности к цементам предъявляются и другие требования, важными из которых являются нормальная густота и сроки схватывания.

Нормальной густотой называют то содержание воды (%), которое необходимо добавить к цементу, чтобы получить определенную консистенцию цементного теста, определяемую требованиями стандарта на специальном приборе. Нормальная густота увеличивается при введении в цемент при помоле тонкомолотых добавок, обладающих большей водопотребностью, например трепела, опоки.

Сроки схватывания цемента, определяемые на специальном приборе по глубине проникания иглы в цементное тесто, характеризуют начало и конец процесса превращения материала в твердое тело. По стандарту требуется, чтобы начало схватывания при температуре 20ºС наступило не ранее чем через 45 мин, а конец – через 3-5 ч. Эти сроки обеспечивают производство бетонных работ, так как дают возможность транспортировать и укладывать бетонные смеси до их схватывания.

Портландцемент имеет тонкий помол: через сито № 008 должно проходить не менее 85% общей массы цемента. Средний размер частиц цемента составляет 15-20 мкм. Истинная плотность без добавки составляет 3,05-3,15 г/ см3.

Схватывание и твердение цемента – экзотермические процессы. Практически 1 кг цемента М400 выделит в бетоне за 7 суток с момента затворения цемента водой не менее 210 кДж.

2.4.1.2 Требования, предъявляемые к заполнителям

По крупности зерен заполнители подразделяются на мелкие – песок и крупные –щебень.

Песок – это смесь зерен размером от 0,14 до 5 мм; смесь зерен крупнее 5 и до 70 или 150 мм называется щебнем или гравием в зависимости от формы и характера поверхности зерен. Форма зерен гравия округлая и гладкая в отличие от угловатых и шероховатых зерен щебня.

По объемному насыпному весу различают заполнители легкие, тяжелые и особо тяжелые. Предельное значение объемного насыпного веса легких заполнителей установлено: для песка 1200, для щебня– 1000 кг/м3, тяжелые заполнители имеют объемный насыпной вес выше 1200 – пески и выше 1000 кг/м3 – щебень. Объемный вес особо тяжелых заполнителей, имеющих специальное назначение, превышает 2000 кг/м3.

По происхождению заполнители подразделяются на природные и искусственные. Природные заполнители получают из рыхлых залеганий или путем дробления массивных горных пород; первыми являются природный песок и гравий, вторым – дробленый песок и щебень. Природный щебень получают также дроблением гравия.

Искусственные заполнители – это отходы промышленности или специально приготовленные. Первые – металлургические и топливные шлаки, вторые – различные горные породы, подвергнутые обжигу.

В бетоне применяют крупный и мелкий заполнитель. Крупный заполнитель, зерна которого крупнее 5 мм, подразделяют на гравий и щебень. Мелким заполнителем в бетоне является естественный или искусственный песок.

Песок представляет собой рыхлую смесь мелких зерен, образовавшуюся в результате выветривания изверженных горных пород. Иногда песок получают дроблением горных пород.

Заполнители занимают в бетоне до 80% объема и оказывают определенное влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость. Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом бетона. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает прочность и модуль деформации бетона – уменьшает деформации конструкций под нагрузкой, а также уменьшает ползучесть – необратимые деформации, возникающие в бетоне при длительном действии на него нагрузки. Заполнитель уменьшает усадку бетона, способствуя получению более долговечного материала.

Правильный выбор заполнителей для бетона, их разумное использование – одна из важных задач технологии бетона. К заполнителям для бетона предъявляются требования, учитывающие особенности их влияния на свойства бетона. Наиболее существенное влияние на свойства бетона оказывают зерновой состав, прочность и чистота заполнителя.

Зерновой состав показывает содержание в заполнителе зерен разной крупности. Он определяется просеиванием пробы заполнителей через стандартные сита с зерна различных размеров, и фракционированный, если зерна заполнителя разделены на отдельные фракции, включающие зерна близких между собой размеров. Заполнитель характеризуют наименьшей и наибольшей крупностью, под которыми понимают размеры наименьших или наиболее крупных зерен заполнителя.

На строительных объектах или бетонных заводах зерновой состав заполнителя подбирают, используя определенные песок и щебень и устанавливая такое соотношение между песком и отдельными фракциями щебня, чтобы кривая зернового состава по возможности приближалась к идеальной кривой, однако совсем необязательно, чтобы она точно ей соответствовала. Наибольшие отклонения вполне допустимы. Некоторое ухудшение зернового состава можно компенсировать определенными технологическими приемами, достигнув при этом заметного снижения стоимости бетона и транспортно-заготовительных расходов, поэтому в стандартах и технических условиях всегда указывается не один рекомендуемый зерновой состав, а допускаются определенные колебания в соотношениях отдельных фракций, при которых ещё не наблюдается значительного ухудшения свойств смеси заполнителей (таблица 2.5).

Таблица 2.5 – Зерновой состав песка

Для условного выражения зернового состава песка пользуются модулем крупности Мк, обозначающим сумму полных остатков (в %) на ситах стандартного набора, деленного на 100. Модуль крупности песка может колебаться от 2,1 до 3,25. Однако при соответствующем технико-экономическом и технологическом обосновании могут применяться и более мелкие дешевые местные пески. В зависимости от модуля крупности пески разделяют на крупные, средние, мелкие и очень мелкие.

Для щебня и гравия из плотных горных пород зерновой состав устанавливается в зависимости от размеров наименьших и наиболее крупных зерен, так как предельная крупность заполнителя может быть различной.

Оптимальный зерновой состав заполнителя в целом зависит не только от зернового состава песка и щебня, но и от правильного выбора соотношения между ними. Правильный выбор этого соотношения может быть сделан только с учетом состава бетона. в частности с учетом содержания цемента и воды.

С зерновым составом непосредственно связана пустотность заполнителя, определяемая возможностью его плотной укладки. На пустотность влияет также форма его зерен. Пустотность заполнителя является важной характеристикой, так как в известной мере определяет расход цемента (чем больше пустот, тем больше требуется цемента для их заполнения) и другие свойства бетона. На объем пустот оказывает влияние форма зерен (таблица 2.6).

Таблица 2.6 – Пустотность (%) зернового материала в зависимости от формы зерен

В действительности наиболее и наименее плотные укладки маловероятны и практически будут иметь место какая-то промежуточная система укладки и, следовательно, средняя пустотность, определяемая степенью уплотнения. С увеличением угловатости зерен вероятные значения пустотности возрастают. Особенно же увеличивается пустотность при применении зерен удлиненной формы.

Для получения монолитного бетона необходимо, чтобы цементное тесто не только заполнило пустоты между зернами песка, но и раздвинуло зерна с целью создания между ними прослойки. Расход цемента на получение подобной оболочки зависит от удельной поверхности заполнителя, возрастая с уменьшением размера зерен. В результате с увеличением удельной поверхности заполнителя либо повышается техническая вязкость бетонной смеси, либо для получения определенной жесткости или подвижности смеси приходится увеличить расход цемента, чтобы обеспечить получение бетона заданной прочности.

Прочность заполнителя определяется не только прочностью горной породы, из которой он получен, но и крупностью зерен. При выветривании или дроблении породы разрушение происходит по более слабым местам структуры и с уменьшением размера зерен прочность их как бы повышается. Естественные пески обладают прочностью при сжатии и растяжении, как правило, более высокой, чем прочность цементного камня.

Природный песок, применяемый для производства обычного бетона, представляет собой образовавшуюся в результате выветривания горных пород рыхлую смесь зерен (крупностью 0,14…5 мм) различных минералов, входящих в состав изверженных горных пород. При отсутствии природного песка применяют песок, получаемый путем дробления твердых горных пород.

Для бетона пригоден крупный песок, но содержащий достаточное количество средних и мелких зерен. При такой комбинации зерен объем пустот будет малым, а площадь поверхности зерен – небольшой. Этот оптимальный состав песка соответствует рекомендациями ГОСТ 10268-80.

Песок целесообразно применять с шероховатой поверхностью, так как такой песок лучше сцепляется с цементным камнем и способствует повышению прочности бетона.

Предельно допустимое стандартами содержание пыли и глины в природном песке не должно превышать 3%, а в дробленном 5%.

Крупными заполнителями в бетонной смеси служат щебень и гравий, получаемый дроблением плотных горных пород или дроблением гравия.

Щебнем называют материал, полученный в результате дробления камней из горных пород. Щебень имеет остроугольную форму. Для приготовления бетона лучше всего использовать щебень, близкий по форме к кубу или тетраэдру; плоская форма значительно хуже, так как она легко ломается. Форма щебня зависит от структуры каменной породы и типа камнедробильной машины.

Для производства щебня используют гранит, диабаз, известняк, доломит и кварцит. Щебень чище гравия, обычно он не содержит органических примесей.

Требования, предъявляемые к крупному заполнителю для бетона, аналогичны предъявляемым к песку.

Похожие работы

Развитие лизинга в России

Скачать

233030

21

12

... - От 1 года до 3 лет 77,4 63,5 60,4 От 3 лет до 5 лет 19,3 27,5 39,3 Свыше 5 лет - 7,6 0,3 К общим причинам, сдерживающим развитие лизинга в России, относятся: -  противоречия между положениями Закона о лизинге и методическими рекомендациями и нормативными документами, принятыми ранее; -  слабая осведомленность экономических субъектов, особенно предприятий обо всех преимуществах ...

История России XX век

Скачать

524386

0

0

... развития с деспотической властью, облеченную лишь в новую одежду. Преодолеть свойственный для страны традиционализм, развиваться по демократическому пути не удалось. Подтвердилось выдвинутое историками положение об истории России как движении по кругу вместо линейного развития. Контрольные вопросы: 1. Объясните сущность двоевластия. 2. Каков был расклад политических сил и каковы альтернативы ...