Конспект лекций по дисциплине «Строительные материалы и изделия» (стр. 8 )

Бетоны в зависимости от объемной массы принято делить на:

o  особо тяжелые - с объемной массой более 2500 кг/куб. м, получаемые на тяжелых заполнителях (железные руды, чугунная дробь, обрезки стали);

o  тяжелые - с объемной массой от 2200 до 2500 кг/куб. м, заполнителями в которых служат плотные горные породы (гранит, известняк);

o  облегченные - с объемной массой от 1800 до 2200 кг/куб;

o  легкие - с объемной массой 500...1800 кг/куб. м.;

o  особо легкие (теплоизоляционные) - с объемной массой менее 500 кг/куб. м.

По виду применяемого вяжущего бетоны подразделяются на

·  цементные (вяжущее - портландцемент),

·  силикатные (известково - кремнеземистое вяжущее),

·  гипсовые (гипсовые вяжущие).

Бетоны бывают на органических вяжущих: на битуме - асфальтобетон и на синтетических смолах - полимербетон.

Бетонная смесь представляет собой пластично-вязкую массу, сравнительно легко принимающую любую форму и затем самопроизвольно переходящую в камневидное состояние.

6.2.  Свойства бетонной смеси

Бетонная смесь состоит из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя. Все эти компоненты влияют на вязко-пластичные свойства смеси.

Так же существенно влияет на свойства бетонной смеси вязкость цементного теста. Чем больше в цементном тесте воды, тем пластичнее получается тесто и пластичнее бетонная смесь.

Очень важное свойство бетонной смеси – способность разжижаться при периодически повторяющихся механических воздействиях и вновь загустевать при прекращении воздействий. Это свойство называется тиксотропией.

На практике вязко-пластичные свойства бетонной смеси оценивают по показателям ее удобоукладываемости. Удобоукладываемость - свойство бетонной смеси легко укладываться в форму и уплотняться под воздействием различных способов уплотнения, не расслаиваясь в процессе укладки. Удобоукладываемость оценивается по показателям подвижности и жесткости.

Подвижность пластичных смесей характеризуется величиной осадки стандартного конуса. Для этого стандартный конус заполняют бетонной смесью в три слоя, уплотняя каждый слой стыкованием. Избыток смеси срезают, конус снимают и измеряют осадку бетонной смеси. Величина осадки в сантиметрах служит показателем подвижности смеси.

Рисунок 4. Определение удобоукладываемости смеси.

Жесткость бетонных смесей оценивают с помощью технического вискозиметра. За характеристику жесткости принимается время вибрации, в течение которого бетонный образец в виде конуса займет горизонтальное положение в форме.

Жесткость бетонных смесей определяется по времени вибрации в секундах необходимому для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости. Прибор представляет собой цилиндрический сосуд, на котором закреплен штатив. Прибор закрепляют на виброплощадке и внутри цилиндра устанавливают стандартный конус. Конус заполняют бетоном в три слоя. Затем форму-конус снимают и на поверхность бетона опускают металлический диск. После этого включают вибратор. Время, в течение которого бетон распределится в цилиндре равномерно и начнется выделяться цементное тесто, принимается за показатель жесткости.

Рисунок 5. Прибор для определения удобоукладываемости бетонной смеси

Применяют особо жесткие, жесткие, малоподвижные, подвижные и литые бетонные смеси.

Все бетонные смеси должны обладать связностью - способностью не расслаиваться, разделяясь на отдельные компоненты при транспортировании и укладке.

6.3.  Свойства бетона.

Основные свойства бетона - прочность, морозостойкость, водонепроницаемость, огнестойкость.

Прочность бетона при сжатии значительно (в 10…20 раз) выше, чем при растяжении и изгибе. Поэтому в строительных конструкциях бетон подвергается сжимающим напряжениям.

При нормальной температуре и постоянной влажности бетона рост прочности продолжается очень длительное время, но скорость набора плотности со временем затухает. Прочность бетона характеризуется его массой.

Для тяжелых бетонов установлены марки: М50, М75, М100, М150, М200, М250, M30G, М350, М400, М450, М500, М600, М700 и М800.

Прочность бетона зависит от прочности составляющих его материалов и от прочности сцепления их друг с другом. На прочность бетона главным образом влияет затвердевший цементный камень и прочность его сцепления с заполнителем. Чем выше марка цемента, тем прочнее цементный камень.

Кроме того, на прочность цементного камня сильно влияет соотношение цемента и воды. Чем больше будет избыточной воды, тем больше будет пор в цементном камне ниже его прочность.

Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителем определяется качеством поверхности заполнителя. Если поверхность шероховатая, то прочность бетона будет большей, чем в случае гладкого заполнителя. Зависимость прочности бетона от вышеперечисленных факторов может быть выражена формулой:

Rб = АRц (Ц/В-0,5),

где Rб - прочность бетона, кгс/кв. см; Rц - марка цемента; Ц/В - цементно-водное отношение; А коэффициент, зависящий от вида бетона и качества заполнителей.

Усадка бетона. При твердении бетона на воздухе происходит усадка - сокращение размеров, которая может достигать 0,3... 0,5 мм на 1 м длины изделия из бетона. Основная причина усадки бетона - усадка твердеющего цементного теста, поэтому чем больше в бетоне цемента, тем больше его усадка и вероятность растрескивания.

Пористость и морозостойкость бетона. Чтобы уменьшить пористость бетона, нужно уменьшить количество воды по отношению к цементу и снизить общее содержание цементного теста в бетоне.

В среднем пористость бетона составляет 5…7%. При такой пористости бетон водонепроницаем, но для легких нефтепродуктов и газов проницаемость бетона значительна.

Морозостойкость бетона зависит от количества пор и от их характера (открытые и закрытые).

Для получения морозостойкого бетона необходимо применять морозостойкие заполнители, снижать до минимума содержание воды в бетоне, но при этом обеспечивая максимально плотную укладку бетонной смеси с помощью вибраторов или других механизмов.

Огнестойкость. Под огнестойкостью бетона понимают его способность сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например при пожаре. При кратковременном нагреве бетон прогревается на небольшую глубину, причем содержащаяся в нем вода испаряется, понижая температуру бетона.

При длительном действии высоких температур в бетоне могут произойти необратимые химические изменения, сопровождающиеся потерей прочности.

6.4.  Производство бетонной смеси. Подбор состава бетона

Технология производства бетона состоит из подбора состава бетона, приготовления бетонной смеси, транспортирования и укладки бетонной смеси и твердения бетона.

Подбор состава бетона. Состав бетонной смеси должен быть таков, чтобы бетонная смесь и затвердевший бетон имели требуемые свойства (удобоукладываемость, прочность, морозостойкость), а стоимость бетона была возможно более низкой.

Для этого проводят расчет состава бетона для данных сырьевых материалов. Требуемая марка бетона обеспечивается нужной марки цемента и расчетом отношения Ц/В.

Общее количество заполнителей и соотношение крупного и мелкого заполнителя рассчитывают так, чтобы расход цемента был минимальным. Для этого объем крупного заполнителя должен быть максимально возможным, мелкий заполнитель должен занять пустоты крупного.

Увеличивая или уменьшая содержание цементного теста, можно увеличить или уменьшить подвижность бетонной смеси.

Состав бетона может быть записан в двух формах:

1 - в виде расхода материалов (в кг) для получения одного куб. м бетона;

2.  - в виде соотношения компонентов бетона в частях по массе или объему, при этом количество цемента принимается за 1.

Приготовление бетонной смеси производится в бетоносмесителях.

Применяют два вида бетоносмесителей:

·  свободного падения (гравитационные)

·  принудительного перемешивания»

а) б)

Рисунок 6. Бетоносмесители

а) свободного падения; б) принудительного перемешивания

В бетоносмесителях свободного падения материал перемешивается в медленно вращающихся вокруг горизонтальной или наклонной оси смесительных барабанах, оборудованных внутри лопастями. Лопасти захватывают материал, поднимают его и при переходе в верхнее положение сбрасывают. В результате многократного подъема и падения материалов обеспечивается перемешивание бетонной смеси. Загрузочная вместимость бетоносмесителей – 100…4500 л.

При перемешивании мелкие компоненты бетонной смеси входят в межзерновые пустоты более крупных, поэтому объем получаемой бетонной смеси составляет 0,7…0,6 от объема исходных сухих компонентов. Этот показатель называется коэффициентом выхода бетона.

Время перемешивания зависни от подвижности бетонной смеси и объема бетоносмесителя. Чем меньше подвижность смеси и чем больше вместимость бетоносмесителя, тем больше время перемешивания.

Бетоносмесители принудительного перемешивания представляют собой широкие стальные чаши, в которых смешивание производится вращающимися лопатками, насаженными на вертикальные валы. Эти бетоносмесители используются для получения жестких бетонных смесей на легких пористых заполнителях.

Описанные бетоносмесители - периодического действия. Применяют также бетоносмесители непрерывного действия. Они имеют корытообразную форму; рабочий орган у них одновременно осуществляет перемешивание и перемещение бетонной смеси от загрузочного отверстия к выгрузочному. Они используются на объектах с большим объемом бетонных работ.