Класифікація бетонів, розчинових сумішей

     

 Тема програми №6:Класифікація бетонів, розчинових сумішей.

 Тема уроку№16:Призначення і класифікація бетонів.

Бетон —  штучний композиційний матеріал, одержуваний в результаті формування і подальшого твердівання раціонально підібраної суміші, що складається з в'яжучої речовини, дрібного і великого заповнювачів, води і спеціальних добавок.

Хвилинка історії!!!!

Бетон відомий давно. У Древньому Римі, наприклад, з бетону на вапні був побудований ряд складних інженерних споруд. Існує думка, що блоки внутрішньої частини єгипетських пірамід також виготовлені з бетону, в'яжучим в якому служило вапно. Широке застосування бетону починається після освоєння промислового виробництва портландцементу. Сучасне будівництво немислиме без бетону — бетон став основним будівельним матеріалом. Це пояснюється його економічністю, технологічністю і доступністю основних сировинних матеріалів.

За густиною бетони поділяють на :

-         особливо важкі (густина більше 2500 кг/м³);

-         важкі звичайні (2200...2500 кг/м³);

-         полегшені (1800...2200 кг/м³);

-         легкі (500...1800 кг/м³);

-         особливо легкі теплоізоляційні (500 кг/м³).

За видом в'яжучого бетони підрозділяють на:

 бетони на неорганічних в'яжучих: цементні, силікатні, гіпсові ;

 бетони на органічних в'яжучих; асфальтобетон (на бітумі) і полімербетон (на синтетичних смолах).

За структурою розрізняють бетони :

- щільні; ніздрюваті ; великопористі бетони.

За призначенням:

- конструкційні (звичайні, гідротехнічні, дорожні);

- спеціальні (жаростійкі, декоративні, теплоізоляційні, радіаційнозахисні, коррозійностійкі тощо).

За видом заповнювача :

-         бетони на щільних заповнювачах;

-          бетони на пористих заповнювачах;

-          бетони на спеціальних заповнювачах.

За умовами твердіння:

- бетони природного твердіння (при температурі 15...20 ^оС і атмосферному тиску);

-     бетони, що зазнають теплової обробки (70...90 ⁰С) при атмосферному тиску, з метою прискорення  твердіння;

-         бетони автоклавної обробки, що тверднуть при температурі 175...200 ⁰С і тиску пари 0,9...1,6 МПа.

                                    Властивості бетонної суміші

Суміш, що складається з в'яжучої речовини, великого й дрібного заповнювачів і води до затверднення має назву бетонної суміші. Бетонна суміш являє собою пластично-в’язку масу, яка порівняно легко займає будь-яку форму, а потім довільно переходить у каменеподібний стан.

Одна з головних властивостей бетонної суміші — тіксотропія — здатність розріджуватися при періодично повторюваних механічних впливах (наприклад, вібрації) і знову загуснути при припиненні цього впливу. Механізм тіксотропного розрідження полягає в тому, що при вібруванні сили внутрішнього тертя і зчеплення між частками зменшуються і бетонна суміш стає текучою. Ця властивість широко використовується при укладанні й ущільненні бетонної суміші. 

Зручноукладуваність — здатність бетонної суміші під дією певних прийомів і механізмів легко укладатися у форму й ущільнюватися, не розшаровуючись. Зручноукладуваність сумішей залежно від їхньої консистенції оцінюють за рухливістю чи жорсткістю.

Рухливість служить характеристикою зручноукладуваності пластичних сумішей, здатних деформуватися під дією власної ваги. Рухливість характеризується осіданням стандартного конуса, відформованого з випробуваної бетонної суміші. 

Зв'язність — здатність бетонної суміші зберігати однорідну структуру, тобто не розшаровуватися в процесі транспортування, укладання і ущільнення. При механічних впливах на бетонну суміш у результаті її тиксотропного розрідження частина води як найбільш легкого компонента відтискується нагору. Великий заповнювач, щільність якого звичайно більше щільності розчинної частини (суміші цементу, піску і води), опускається вниз. Легкі заповнювачі (керамзит та ін.), навпаки, можуть спливати. Усе це робить бетон неоднорідним, знижує його міцність і морозостійкість.

Зазначені властивості бетонної суміші забезпечуються правильним підбором складу бетону.

Приготування бетонної суміші здійснюють у спеціальних агрегатах — бетонозмішувачах різних конструкцій і різної місткості (від 75 до 4500 дм³).

За принципом дії розрізняють бетонозмішувачі вільного падіння і примусового перемішування.

                        Тема уроку№17:

Склади сучасних комплексних хімічних добавок.

Добавки (ДСТУ БВ.2.7-65-97) необхідні для регулювання властивостей бетону та економії цементу. За функціональним призначенням та основним ефектом дії розрізняють добавки, що регулюють властивості бетонних і розчинних сумішей, в тому числі пластифікуючі, стабілізуючі, водоутримуючі, добавки, що поліпшують перекачування сумішей; добавки поризуючі (повітровтягувальні, піноутворювачі та газоутворювачі); добавки, що регулюють процеси тужавіння і твердіння (сповільнюють або прискорюють) та добавки, які змінюють характер процесів структуроутворення бетону та надають йому спеціальних властивостей (протиморозні, гідрофобізуючі).

Пластифікуючі добавки збільшують рухливість, тобто знижують жорсткість суміші, не погіршуючи міцності бетону. 

За характером дії розрізняють гідрофільно- та гідрофобно-пластифікуючі добавки.

Представником гідрофільно-пластифікуючих добавок є ЛСТ (лігносульфонат технічний). Як у рідкому, так і у твердому вигляді, ЛСТ легко розчиняється у воді і додається в бетонну суміш у кількості 0,1...0,5 % від маси цементу, тобто витрата його на 1 м³ бетону становить 0,5…1,0 кг.

Використання пластифікаторів дозволяє поліпшити легкоукладальність бетонної суміші (при незмінній міцності бетону) та збільшити міцність бетону за рахунок зниження витрати води (при незмінній витраті цементу).

До гідрофобно-пластифікуючих добавок належать милонафт, ҐКЖ-10 (етил-силіконат натрію), ГКЖ-94 (етилгідросилоксанова рідина). Ці добавки застосовують для бетонів із низькими витратами цементу. Внаслідок використання цих добавок знижується водопоглинання та підвищується морозо- та корозійна стійкість бетону.

Суперпластифікатори — це синтетичні полімерні речовини, що використовуються в кількості 0,1...1,2 % від маси цементу, і відрізняються сильним розріджувальним ефектом, час дії якого обмежується строком 2...3 години від моменту введення. Суперпластифікатори умовно поділяють на 4 групи:

-   сульфатовані меламіноформальдегідні смоли та комплексні добавки на їхній основі;

-  продукти конденсації нафталінсульфокислоти й формальдегіду та комплексні добавки на їхній основі;

-  модифіковані (майже очищені від цукрів) лігносульфонати та комплексні добавки на їхній основі;

-  продукти конденсації оксикарбонових кислот та поліакрилати.

Найбільшого поширення набули добавки С-3, Дофен, 10-03, 40-03, ЛСТМ, ОП-7, Мельмент, Компласт, Релаксол, Динамон.

Прискорювачі твердіння призначені насамперед для скорочення строків розпалублення конструкції при монолітному бетонуванні, а у виробництві збірного залізобетону - для зменшення часу теплової обробки виробів та збільшення оборотності форм.

Найпоширенішими в практиці прискорювачами є: хлорид кальцію СаС1₂, сульфат натрію Na₂SO₄, поташ К₂СО₃, нітрати кальцію Ca(NO₃)₂ та натрію NaNO₃. Дія цих прискорювачів полягає в тому, що вони знижують розчинність гідроксиду кальцію Са(ОН)₂, який утворюється при гідратації цементу.

Іноді застосовують і комбіновані добавки, наприклад нітрит-нітрат кальцію, нітрит-нітрат-хлорид кальцію.

Для сповільнення тужавіння цементу застосовують добавки, які одночасно зменшують водопотребу суміші та витрату цементу, наприклад, органічні сполуки (ЛСТ) та кремнієорганічні рідини ГКЖ-10 і ГКЖ-11.

Як протиморозні добавки в умовах зимового бетонування застосовують хлориди кальцію і натрію, поташ, дія яких грунтується на зниженні точки замерзання води. Чим нижча температура твердіння, тим вища концентрація цих добавок повинна бути у воді замішування.

Повітровтягувальні добавки зменшують поверхневий натяг води й при перемішуванні бетонної суміші сприяють втягуванню найдрібніших повітряних бульбашок. Бетонна суміш при цьому має кращу легкоукладальність, а затверділий бетон — підвищену морозостійкість.

Представниками цих добавок є смола нейтралізована повітровтягувальна (СНП) та смола деревна омилена (СДО).

Добавки поліфункціональної дії (комплексні) дають змогу одночасно регулювати кілька властивостей бетонної суміші та бетону. Наприклад, комплексна добавка ЛСТ+СНП пластифікує бетонну суміш і підвищує морозостійкість бетону; добавка ЛСТ+СаС1₂ пластифікує суміш, прискорює твердіння бетону та скорочує витрати цементу.

      Тема уроку№18:Процес твердіння бетону

Нормальний ріст міцності бетону відбувається при позитивній температурі (15...25 °С) і постійній вологості. Дотримання цих умов особливо важливе в перші 10...15 діб твердіння, коли бетон інтенсивно набирає міцність.

Щоб поверхню бетону захистити від висихання, її покривають піском, тирсою, полімерними плівками, бітумними і полімерними емульсіями, періодично зволожуючи їх. У зимовий період бетон, що твердіє, зберігають від замерзання різними методами: методом термоса, коли підігріту бетонну суміш захищають теплоізоляційними матеріалами, і підігрівом бетону під час твердіння (у тому числі електропрогрівом).

Для прискорення набору міцності бетоном застосовують швидкотвердіючі (ШТЦ) і особливо швидкотвердіючі (ОШТЦ) цементи. Швидше інших досягає марочної міцності (за три дні) бетон на глиноземистому цементі, але останній не можна використовувати при температурі навколишнього середовища в час твердіння вище 30...35 °С.

                                             Види бетонів

Легкі бетони (на початку XX ст. їх називали «теплі бетони») — бетони з густиною менше 1800 кг/м³ — універсальний матеріал, який використовують як для огорож, так і для несучих конструкцій житлових і промислових будівель.

                                 

   Хвилинка історії!!!

Свідчення їхнього застосування відомі ще в Древньому Римі. Для одержання легких бетонів тоді використовували природний заповнювач — пемзу і туф, а також бій кераміки і навіть порожні глиняні посудини. У даний час ці заповнювачі також використовують як місцевий матеріал.

Широкий розвиток легкі бетони одержали в другій половині XX ст., коли почалося масове виробництво штучних пористих заповнювачів: керамзиту, аглопориту, жужільної пемзи та ін.

Ніздрюваті бетони на 60...85 % за об'ємом складаються з замкнутих пор розміром 0,2...2 мм. Ніздрюваті бетони одержують при затвердінні насиченої газовими пухирцями суміші в'яжучого, кремнеземистого компоненту і води.

Крупнопористий бетон одержують при затвердінні бетонної суміші з в'яжучого (звичайно портландцементу), великого заповнювача і води. 

Особливо важкі бетони використовують для влаштування конструкцій, що захищають людей від рентгенівського і γ-випромінювання. Для цього до складу бетону вводять заповнювачі, які містять залізо, барій та інші важкі елементи, що добре поглинають жорстке іонізуюче випромінювання. Як заповнювачі використовують залізні руди (магнетит, лимоніт), барит, металевий дріб .

Жаростійкі бетони характеризуються здатністю зберігати у певних межах фізико-механічні властивості при тривалому впливі високих температур.

Для виготовлення жаростійких бетонів у якості в'яжучих використовують глиноземистий цемент, шлакопортландцемент і рідке скло. Заповнювачами служать металургійні шлаки, бій керамічних і вогнетривких виробів, базальт, андезит і т.п.

Кислототривкі бетони одержують на кислототривкому цементі й кислотостійких заповнювачах. Застосовують їх на хімічних підприємствах для облицювання несучих конструкцій, влаштування бетонних підлог .

Полімерцементні бетони — цементні бетони, в які на стадії приготування суміші вводиться полімерна добавка. Добавки являють собою водяні дисперсії (емульсії, латекси) чи редісперговані сухі порошки (як сухе молоко) тих же полімерів. Вміст полімеру в полімерцементних бетонах — 5...15 % від маси цементу.

Тема уроку№19-20:

Лабораторно-практична робота: 
Визначення витрат цементу в розчинових сумішах.

        Тема:Визначення витрат цементу в розчиновихсумішах.

Мета:навчитися визначати кількість складових частин розчину з заданою маркою і рухомістю.

Прилади,інструменти, матеріали, обладнання:розчиномішалка або чашка сферичної форми для приготування розчинної сувіші; секундомір; конус стандартний для визначення рухомості розчинної суміші; ваги технічні з важками; сталевий стержень (штиковка) діаметром 10-12мм; совок; мірна посудина для дозування води; лопатка для перемішування суміші; цемент; пісок; м'яка тканина для протирання приладів.

                                      Хід роботи

Підібрати склад цементного розчину виходячи з його призначення, марки і заданої рухомості розчинної суміші.

Для розрахунків необхідно знати об'ємну вагу і марку цементу,зерновий склад і об'ємну вагу піску. За розрахунковими формулами підбирають склад розчинної суміші, яку потім коректують за рухомістю пробного замісу.

Дані розрахунку:

Призначення розчину_________________________________________

Склад розчину_______________________________________________

Марка розчину Rр____________________________________________кгс/см²

Рухомість розчинної маси______________________________________см

Назва цементу________________________________________________

Об'ємна насипна вага цементу Υо.ц.______________________________кг/м³

Марка цементу Rц____________________________________________кг/см²

Модуль крупності піску________________________________________

Коефіцієнт зернового складу піску К_____________________________

Об'ємнна насипна вага піску Υо.п.________________________________кг/м³

Підбір складу розчину.Обчислюють витрати цементу на 1 м³ піску:

                                      Ц=Rр-4/КRц +0,05=……кг.

Коефіцієнт зернового складу піску К взяти: для крупнозернистого піску 1,0; середньозернистого 0,8; дрібнозернистого 0,6; тонкозернистого 0,4.

Витрати піску становитимуть:

                                               П = Υо.п.× 1 м³ =……….кг.

Беремо початкове водоцементне(В/Ц) співвідношення,яке дорівнює 0,65. Обчислюємо витрати води:

                                               В= 0,65Ц=……….л.

Для визначення відповідності рухомості розрахункової розчинної суміші заданій рухомості розчину готують пробний заміс(на 5л). Визначення кількості матеріалів для пробного замісу на 5л розчинної суміші наведено у таблиці.

Матеріали та рухомість розчинної суміші	Кількість матеріалів,кг
	за розрахунками (початкова)	добавки			Разом (кінцева),кг
		1	2	3
Цемент	Цн=0,005Ц=				Цк=
Пісок	Пн=0,005П=				Пк=
Вода	Вн=0,65×0,005Ц				Вк=
Загальна вага					GΣ=Цк+Пк+Вк
Рухомість суміші

Приготування пробного замісу, Розрахувавши витрати матеріалів за формулами, неваденими вище, починають готувати пробний заміс.

У розчиномішалку або посудину(чашу) завантажують зважені відповідно до розрахунків пісок і цемент і перемішують їх протягом 30 сек.,потім до суміші додають воду і знову перемішують їх 5хв. Рухомість розчинної суміші визначають зануренням стандартного конуса.

Приготовлену розчинну суміш перекладають у конічну посудину приблизно на 1см нижче країв і штикують по всій поверхні 25 разів стержнем, що має діаметр 10-12мм. Потім 5-6 разів струшують, злегка вдаряючи посудиною об стіл, ставлять посудину на столик приладу і опускають рухомий стержень з конусом до зіткнення вістря конуса з поверхнею розчинної суміші. Опискають штангу до зіткнення зі стержнем конуса і встановлюють навпроти стрілки нуль циферблата. Потім натискують пружинну кнопку і дають можливість конусові вільно занурюватись у розчинну суміш. Через 10 сек. Кнопку відпускають і доводять штангу до зіткнення зі стержнем. Відлік глибини занурення конуса обчислюють з точністю до 0,2см.

Якщо фактичне занурення конуса буде відрізнятися від заданого, то коректують склад розчину , вводячи до пробного замісу додатки.

Якщо занурення конуса більше заданого, до розчинної суміші додають пісок у кількості 5-10% від витрат  піску на пробний заміс. Якщо занурення конуса менше, ніж задане, то до розчинної суміші додають цемент і воду у розмірі 5-10% від витрат їх на пробний заміс. Після коректування складу пробного замісу його знову перемішують протягом 5хв. І знову визначають рухомість. Коректують склад розчину,вводячи додатки доти,поки рухомість розчинної суміші пробного замісу не відповідатиме заданій.

Визначення фактичної витрати матеріалів на 1м³ розчину.

Фактична витрата матеріалів внаслідок проведеного коректування складу розчину відрізняється від розрахункової. Щоб визначити її, знаходять об'ємну вагу свіжоукладеного розчину, а щоб не виконувати цю роботу двічі, для обчислення об'ємної ваги використовують зразки, за якими встановлюють межу міцності розчину при стиску.

Форми, у які укладатиметься розчин, попередньо зважують. Потім зважують форми з укладеним і ущільненим розчином.

Дані для розрахунку:

Об'єм форми V____________________________________________________м³

Вага форми G1____________________________________________________кг

Вага форми із свіжоукладеним розчином G2____________________________кг

Вага свіжоукладеного розчину Gз=G2-G1______________________________кг

Об'ємна вага свіжоукладеного розчину Υр.с.=Gз/V_______________________кг/м³

Об'м свіжоукладеного розчину всього пробного

Замісу Vр.с.=GΣ/Υр.с._______________________________________________м³

Фактичні витрати піску на 1м³ розчину Пф=Пк/Vр.с.______________________м³

Фактичні витрати цементу на 1м³ розчину:

за вагою Цф=Цк×100/Vр.с____________________________________________кг

за об'ємом Vф=Цф/Υо.ц______________________________________________м³

Фактичні витрати води на 1м³ розчину Вф=Вк/Vр.с________________________л

 Написати висновок роботи.

Тест "Бетон"