3. Структура и свойства бетонных смесей. Тиксотропия.

4 типа структуры бетона:

- плотная, поризованная с плотными заполнителями

- плотная, с пористым крупным заполнителем

- ячеистая

- крупнопористая

Удобоукладываемость (подвижность (ОК), жесткость (вибрация (с)), связность - смеси сохранять однородную структуру, т.е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения),

Тиксотропия (тиксотропность) — способность уменьшать вязкость (разжижаться) от механического воздействия и увеличивать вязкость (сгущаться) в состоянии покоя.

Механизм тиксотропного разжижения заключается в том, что при вибрировании силы внутреннего трения и сцепления между частицами уменьшаются и бетонная смесь становится текучей свойство широко используют при укладке и уплотнении бетонной смеси.

4. Технические свойства бетонов (прочностные свойства, морозостойкость, водонепроницаемость, водопоглощение, модуль упругости, усадка, ползучесть, теплопроводность).

прочностные свойства – опред по образцам, либо методом неразруш контроля.

Прочность всех бетонов на растяжение намного меньше чем на сжатие. (В)

Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии сохранять прочность при многократном попеременном замораживании и оттаивании.

Зависит от пористости материала и возможного проникновения влаги внутрь структуры. Поэтому показатели влагостойкости и морозоустойчивости очень сильно связаны между собой. (F<50 50>F>300 >300)

Морозостойкость бетонных материалов повышают путем уменьшения фракции наполнителей и добавления специальных воздухововлекающих примесей. [F1 все кроме F2. F2 – дороги, аэродр. +NaCL 5%]

Водонепроницаемость - способность материала не пропускать воду под давлением. (максимальное давление, которое выдержит материал без фильтрации).

Не явл стабильным показателем бет. Со временем может увелич или уменьш. При благоприятных усл растет за счет прод тверд бет. (может увелич за год до 4 раз)

При тверд в сухих усл в структуре бетона возникают дефекты, водонепр сниж до ~3 раз.

Водопоглощение - способность материала поглощать и удерживать в порах воду (определяют путем насыщения водой предварительно высушенного материала.) ((m_нас-m_сух)/m_сух).

[в основном для дорожных бетонов].

Модуль упругости. Связывает механическое напряжение и вызванную им деформацию (линейную).

Не является пос величиной, с увелич нагрузки уменьшается. Чем прочнее бет, тем прочнее модуль.

(F/s) . (модуль*линейная деф).

Усадка. Уменьшение V (размеров) образца изделия, при отсутствии мех возд.

Причины:

- химическая. Продукты гидратации цем имеют большую плотность, меньший объем, чем исходное цем тесто.

Достигает 5 мм/м. Часть усадки идет на формирование пор, вторая на уменьшение всей сист. (min у белита ~1,5 мл/100 гр цем, max у трех кальц алюм ~16 мл/100 гр цем)

- капиллярная. Связ с капиляр силами, в основном она происходит на стадии схватывания.

- воздушная. Связ с испарением воды. Может начаться на ранней стадии (до нач схват), прод в завт бет.

Величина возд усадки напрямую зависит от расхода воды. Чем он больше, тем больше усадка.

- карбонизационная. Протекает очень медленно, связ с хим р-цией. Усадка начинается после пригот бет смеси. Не происходит в сухом бетоне, т.к. CO2 р-рен в воде.

Ползучесть. Способность мат к постеп, медленному нарастанию во времени пласт деф при действии постоянной нагрузки.

Связана с вязкостью цем геля (продукты гидратации силикатной фазы ПЦ клинкера).

Связана с капиляр явл, с дефектами крист скелета, при относит больших нагрузках с образ микротреш.

теплопроводность - способность материалов проводить тепло.

- характ-зует коэффициент внутренней теплопроводности (тяж бет ~1,3-0,8. лег ~0,5 Вт/м*К)

- зависит от пористости и влажности.

5. Классификация, разновидности и св-ва бет: тяж, лёгкие, ячеистые, силикатные, химически стойкие, жаростойкие, дисперсноармированные, радиационнозащитные, декоративные, электротехнические бетоны, полистиролбетон, арболит, полимербетоны (в т.ч. серные), бетонополимеры. Дорожные и гидротехнические бетоны. Асфальтобетоны. Грунтобетоны.

Разновидности тяжелых бетонов.

• Железобетон отличается значительным весом и повышенной сопротивляемостью к разрушающим нагрузкам на изгиб за счёт арматурного каркаса, что делает его распространённой основой для создания других, более специализированных, типов тяжёлого бетона. (коэф термического расширение близок)

• Полимербетон отличается от цементного бетона частичным или полным замещением минерального вяжущего полимерными или эпоксидными смолами, повышающими долговечность и эксплуатационные характеристики.

• Высокопрочный бетон характеризуется повышенной плотностью и показателем прочности, которых удается добиться благодаря специализированным добавкам и особой технологии изготовления.

• Дорожный бетон имеет высокую прочность на изгиб (в пределах 4—5,5 МПа) и износ, а также повышенную устойчивость к замораживанию. фибробетон (фибра в качестве армир)

Дорожный бетон предназначен для оснований и покрытий автомобильных дорог, аэродромов. Покрытие работает на изгиб.

- обычно тяж; из-за контакта с грунтом требует коррозионную стойкость.

- требуется повышенная морозостойкость

- дорожное полотно подвергается переменным и разнонаправленным изгибающим нагрузкам.

- пониженное содерж трехкальц алюм, содержание алита => 55%

• Быстротвердеющий бетон отлич быстрыми сроками схватывания, набора прочности без потери хар-тик.

• Гидротехнический бетон изготавливается на основе пуццоланового и сульфатостойкого портландцемента. Обладает высокой стойкостью к влаге и замораживанию, имеет меньшую теплопроводность и коэффициент теплового расширения в сравнении с другими типами бетона.

Разделяют на бет подводной, надводной части, и зоны переменного уровня воды. Внутренний / наружный, напорный / без напорный.

Обычно гидротех сооруж явл массивным, поэтому для бет не требуется высокая прочность. (В7,5 – В40).

[исп добавки замедл твердения (сниж тепловыделения), при контакте с движ водой – треб по истираемости]

• Кислотостойкий (кислотоупорный) бетон обладает повышенной устойчивостью к воздействию едких химических соединений. Применяется при строительстве объектов химической промышленности.

Вяжущим для кислотоупорного бетона является жидкое стекло с полимерной добавкой. Для повышения плотности бетона вводят наполнители: кислотостойкие минеральные порошки, получаемые измельчением чистого кварцевого песка, андезита, базальта, диабаза и т.п.

После отвердения рекомендуется поверхность бетона «окислить», т.е. смочить раствором серной или соляной кислот. Кислотоупорный бетон хорошо выдерживает действие концентрированных кислот; вода разрушает его за 5-10 лет, щелочные растворы разрушают быстрее. Кислотоупорный бетон применяют в качестве защитных слоев (футеровок) по железобетону и металлу.

Сост из вяжущего мат - жидкого стекла с добавлен кремнефтористого натрия и кислотостойких заполнителей.

Состав:

а) 35—38%-ный концентрат жидкого стекла — натровый растворимый силикат Na20 • nSiO2 + mН2О

б) Кремнефтористый натрий (технический) Na2SiF6

в) Заполнители — андезит, бештаунит, чистый кварцевый песок, гранит, клинкер и т. п.

Кислотоупорный бетон применяется для постройки резервуаров, труб и аппаратуры для кислот в химической промышленности взамен дорогих материалов: свинца, тесаного камня и кислотоупорной керамики.

• Жаростойкий бетон используется при создании конструктивных элементов, обладающих повышенной устойчивостью к воздействию высоких температур (до 1200 °C).

Классифицируются в зависимости от max темп применения, огнеупорности и открытой пористости. Имеет в сост. глинозёмистый цемент (клинкер+бокситы), жидкое стекло, шлакопортландцемент. В качестве наполнителя используются шлаки металлургии, базальт.

При действии высокой температуры на цем камень происходит обезвоживание кристаллогидратов и разложение гидроксида кальция с образованием СаО. Оксид кальция при воздействии влаги гидратируется с увеличением объема и вызывает растрескивание бетона. Поэтому в жаростойкий бетон на портландцементе вводят тонко измельченные материалы, содержащие активный кремнезем Si0₂, который реагирует с СаО

• Особо тяжёлый бетон содержит такие компоненты, как магнетит, лимонит, чугунная дробь и металлический скрап. Плотность материала может достигать 5000 кг/м³. Используется преимущественно на атомных станциях для защиты персонала от излучения.

• Декоративный бетон применяется как при строительстве декоративных и облицовочных элементов, так и несущих конструкций. Обладает прочностью ~ М 150 и значительной морозостойкостью. Имеет в основе белый или цветной цемент, также в его состав могут входить добавки окрашенных горных пород.

• Бетонополимеры бетоны, пропитанные мономерами или жидкими олигомерами, которые после соответствующей обработки переходят в твердые полимеры, заполняющие поры и дефекты бетона.

Грунтобетон (цементогрунт) - строительный материал, получаемый полусухим способом из связных грунтов (глин, суглинков, супесей), минеральных вяжущих, воды и различных добавок. Грунтобетон применяют для изготовления грунтобетонных камней, возведения зданий высотой в один-два этажа; монолитную грунтобетонную смесь используют для кладки фундаментов и в качестве подготовки под полы.

Асфальтобетон – это безобжиговый искусственный стройматериал, который получают при уплотнении оптимально подобранной и приготовленной специально для укладки на подготовленное основание смеси минерального материала (песок, щебенка, минеральный порошок и другие) и битума (иногда дегтя). Используют при строительстве дорог - выдерживают значительные механические нагрузки, отличаются прочностью и долговечностью. Благодаря составляющим компонентам, этот стройматериал может подвергаться укатке и уплотнению с целью повышения прочности. 

Песчаный бетон (пескобетон) – без крупного заполнителя.

Арболит – цементный бетон на заполнителях растительного происхождения. Опилкобетон (~90%), стебли хлопчатника т.п.. При производстве необходимо вымачивать растит заполнители [в воде – сутки, р-ры хлорида кальция/жид стекла – 3-4 часа], т.к. они содержат водорастворимые экстрактивные в-ва, замедляющие тв цем, снижают прочность бетна. (это теплоизол, констр теплоизол мат, стеновые панели)

Фибролит – разновидность арболита, исп древесная шерсть (мягка стружка, не отход промыш.)

Ячеистый бет – без крупного заполнит, пористость больше 50%. Делиться (в завис от сп производства) на пенобетон (не автоклав), газобетон (автоклав), газопенобетон.

Делиться на конструкционные, теплоизол, констр-теплоизол.

Имеет F 15-100. Имеет сильную усадку <=0,5 (0,7) мм/м (авт) <=3 мм/м (не автоклав)

Газобетон – получ с добавками газообразователями (чистый алюминий и др.). Эта смесь чувствительная к внешним воздействиям. Назаводах, после залития, отправляют в камеры тепловой обработки. [из-за высокой пористости не может обеспеч защиту стальной арматуры от коррозии]

Полимер бетон – бетон на полимерном связующем. Бетонополимер – бетоны на минеральном вяжущем, пропитанные раствором мономера или полимера, с последующим их отверждением

6. пористые заполнители для легких бетонов. Их влияние на структурообразование и свойства бетонов

Обычно неорганические пористые заполнители

Искусственные – термич обработка сырья. специальные/отходы производства [мартеновские/доменные печи]

Природные – дробление гп. [зап снижают плотность, содержание цемента]

// керамзитовый гравий (обжиг гранул из вспученных глин)

Шлаковая пемза (охлаждение доменных шлаков (вспучиваются), их дробление)

Вспученный перлит – обжиг водосожерожащих стеклообразных пород (перлит, обсидиан).

Прочность легких бетонов В2,5-30

Заполнитель создает жесткий каркас, упрочняющий структуру. Заполнитель повышает водоудерживающую способность цементного теста, ограничивает усадочные деформации, способствует образованию кристаллического каркаса цементного камня, влияет на изменение температуры и влажности в твердеющем цементном камне.

Бетонная смесь должна укладываться до начала схватывания. Воздействие на нее после схватывания приводит к нарушению структуры и снижению прочности бетона.

7. Структура цементных бетонов. Факторы, влияющие на прочность и кинетику их твердения.

Различают три типа структуры:

1. Плавающий заполнитель (большое расстояние между зернами)

2. С плотной упаковкой зерен (расстояние меньше, оно заполнено р-ром)

3. Крупнопористая (напряжение передается через зоны контакта – высокое

напряжение. Растворной части мало, пустоты не заполнены р-ром – в них воздух

1 – нерационально. Склонен к расслоению, перерасходу вяжущего;

3 – обладает огромной проницаемостью, низкой прочностью;

2 – оптимальный вариант. Сочетает в себе мин. Расход растворной части.

Коэффициент раздвижки зерен – характеризует содержание крупного заполнителя в бс [отношение объема растворной части смеси к объему пустот между зернами крупного заполнителя].

Факторы:

В/Ц – повышение пористости на 1% приводит к потере прочности на 3-5%. Поэтому в технол бет стараются минимизировать расход воды.

Rб=ARц(Ц/В+(-)0,5)

А = 0,35-0,45 – комплекс коэф., зависит от качества сырьевых мат.

Прочность заполнителя больше в 1,5-2 раза прочности бетона (иначе нет смысла).

На прочность влияют формы зерен заполнителя. Окатанные (сглаженные) зерна (гравий) значительно хуже сцепл с бет.

В классах выше В35 гранит не используют!

Угловатые зерна с шереховатой поверхностью требуют повыш расхода воды, что приводит к повыш расходу воды, отрицат влияет на прочность. Бетоны низких классов выгоднее делать на гравии.

[более высокий класс бетона набирает прочность быстрее (28 суток одинаковое значение)]

Условия твердения.

ꝓ = 90-100% ꝓ= 60% ꝓ <=40 (50)%

t₁ = 20, 80, 95^ОС t₄ = 5, <0 ^ОС t5 < t6

При низком t (4) тведрение идет медленно, но формируется стабильная структура, с min кол.во дефектов.

t5 – не допускается. Замораживание.

Добавки ускор повыш прочность бетона в ранние сроки, в позднем возрасте не измен хар-ки тв.

Замедлители тверд сниж прочн в ранние сроки (сильно), но в позднем возрасте не измен хар-ки тв.

8. Складирование сырьевых материалов для производства бетонных смесей.

Цемент. Силосы (сталь/жб), обычно 4-6 шт. обычно в единой системе загр выгр.

Подача цем производ силосами, сверху распол сист очистки отводимого воздуха.

Транспортирование в закрытых системах трубопроводами.

Не допуск смешивание цем разных классов, поставщиков.

За каждый цикл транспорировки теряется 10-20% активности.

Также в силосах можно хранить пористые заполнители. (система)

Заполнители. Различные склады при трассовые, при рельсовые. Штабельно-полубункерные склады.

(Штабельные склады отличаются тем, что в них заполнитель складируется на ровную открытую площадку. Полубункерные склады ограничивают с двух сторон стенками (при заглублении в землю такими стенками служит грунт).)

Склад предст собой линию отсеков, каждый отсек это 4 стенки, внизу пирамидальная стальная часть (с затвором). Сверху открыты.

Под бункерами проходит ленточный конвейер (эстакадный), общий для всех отсеков. Выгрузка происходит поочередно.

Склады бывают открытого/закрытого типа.

Вода не запасается. Водопроводная

Хим доб поступают в таре/ цистерне. Отделение для рабочих добавок (емкости хранения).