1 Тяжёлый бетон, обычный бетон, общее название большой группы бетонов с плотностью 2200—2500 кг/м³. Вяжущим веществом в Т. б. является портландцемент или его разновидности, материалами для заполнителей — плотные горные породы (известняки, граниты, базальты и др.). Высокие физико-механические показатели Т. б. и распространённость природных каменных материалов, используемых в качестве крупных и мелких заполнителей, обусловили широкое применение Т. б. в современном строительстве. Строительными нормами и правилами, установлены следующие марки тяжелых бетонов - М100-600. Существуют различные виды тяжелого бетона:

1. Бетон для сборных железобетонных конструкций

2. Высокопрочный бетон

3. Быстротвердеющий бетон

4. Бетон на мелком песке

5. Бетон для гидротехнических сооружений

6. Бетон для дорожных и аэродромных покрытий

7. Бетон с тонкомолотыми добавками

8. Малощебеночный бетон

9. Литой бетон

10. Бетон с ПАВ.

2 Структура и свойства бетонной смеси Бетонной смесью называют рационально подобранную и тщательно перемешанную смесь вяжущего, заполнителя и воды до ее формования и начала твердения. В некоторых случаях в состав, бетонной смеси вводят специальные добавки (пластифицирующие,, воздухововлекающие, ускоряющие твердение и др.). Вид, качество и соотношение компонентов бетонной смеси в значительной мере предопределяют ее свойства, а также свойства полученного из нее бетона.

К основным свойствам бетонной смеси, которые определяют ее качество в технологии изготовления изделий, относятся удобоукладываемость, однородность, связность и водоудерживающая способность. Удобоукладываемость характеризует способность смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под .действием силы тяжести или в результате внешних механических воздействий. Для различных методов формования и интенсивности уплотнения смеси это ее свойство должно соответствовать определенной величине. Удобоукладываемость смеси оценивается показателями подвижности или жесткости. В зависимости от их величины бетонные «меси можно условно разделить на подвижные и жесткие, которые по своему составу, внешнему виду и строению отличаются друг от друга.

Подвижная бетонная смесь представляет собой пластичную массу, характеризуемую сплошностью строения, т. е. наличием в смеси непрерывной сетки водных пленок, окружающих частицы цемента, зерна мелкого и крупного заполнителей. В такой смеси зерна заполнителя как бы взвешены в сплошной среде, образованной смесью вяжущего, тонкомолотых добавок и воды, что обеспечивает связность и нерасслаиваемость смеси. Подвижные смеси легко распределяются в форме под воздействием собственного веса с приложением небольших механических усилий.

Связность бетонной смеси характеризует способность ее формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслоения. Связность смеси обеспечивается правильным выбором содержания вяжущего и мелкого заполнителя, оптимальным соотношением фракций крупного заполнителя, а также надлежащим перемешиванием смеси.

3.Расчет состава бетонной смеси: Метод расчета основан на том, что сумма абсолютных объемов всех составляющих материалов в бетоне равна 1м³ или 1000л готового уплотненного бетона.

Рассчитать состав бетонной смеси-это значит определить рациональный расход цемента, воды, песка, щебня или гравия на 1000л бетона.

А) для бетонов с В/Ц≥0,4 R_б=A·R_ц(Ц/В-0,5)

Б) для бетонов с В/Ц<0,4 R_б=A₁·R_ц(Ц/В+0,5) , где R_б –предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28суток, в МПа., А и А₁-безразмерные коэф-ты, учитывающие качество применяемых материалов, R_ц-марка или активность цемента, в МПа., Ц/В-цементно-водное отношение.

Определение расхода воды (В):

Оптимальное количество воды в бетонной смеси (водосодержание в л/м³) должно обспечивать необходимую подвижность ( или жесткость) бетонной смеси. Оно опред-ся с учетом мах крупности заполнителя.

Определение расхода цемента (Ц):

Водоцементному отношению (В/Ц) и водосодержанию бетонной смеси (В) рассчитывают ориентировочный расход цемента в кг на 1м³ по формуле: Ц=В/ (В/Ц).

Определение расхода заполнителей:

Для опрел расхода песка и щебня (гравия) исходят из 2-х условий. Сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона равна 1м³ уплотненной смеси, т.е. V_ц+V_в+V_щ(Г)+V_п=1000 или

Ц/ρ_ц+В/ρ_в+Щ(Г)/ρ_щ(Г)+П/ρ_П+1000

Где V_ц, V_в, V_щ(Г), V_п-абсолютные объемы цемента, воды, щебня или гравия и песка, л.

Ц,Щ(Г),В,П-содержание цемента, воды ….., кг.

ρ-истинные плотности, кг/л.

Цементо-песчаный раствор заполняет пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т.е. Ц/ρ_ц+П/ρ_П+В/1=Щ(Г)/ρ_щ(Г)·V_пустα

V_пуст-1-ρ_{н Щ(Г)}/ρ_щ(Г)-пустотность щебня или гравия.

ρ_{н Щ(Г)}-насыпная средняя плотность щебня или гравия, кг/л

ρ_щ(Г)-ист плотность , кг/л

α-коэф-т раздвижки зерен крупного заполнителя цементно-песчаным раствором.

Ф-ла для определения расхода щнбня(гравия):

Щ(Г)= 1000/(V_пуст(α/ρ_{н щ(Г)} + 1/ρ _щ(Г))

Расход песка на 1000 л бетонной смеси:

П=[1000-(Ц/ρ_ц+Щ(Г)/ρ_щ(Г)+В]·ρ_п

Расчетная средняя плотность бетонной смеси ρ_бс равна:

ρ_бс=Ц+В+П+Щ(Г)/1000

Расчет материала на опытный замес:

Принимаем объем опытного замеса 6л. Тогда расход материалов на лабораторный замес определяют следующим образом:

Ц₁=Ц/1000 ·6

В₁=В/1000 ·6

Щ₁(Г₁)=Щ(Г)/1000 ·6

П₁=П/1000 ·6

4 Приготовление бетонной смеси Сначала производятся компоненты бетонной смеси в зависимости от класса бетона и подвижности бетонной смеси. С помощью весовых и объемных дозаторов отмеряется необходимое количество компонентов, которое поступает в бетоносмесители. По принципу перемешивания бетоносмесители бывают двух типов:

1. С принудительным перемешиванием. Перемешивание осуществляется в неподвижном смесительном барабане с помощью вращающихся полостей насаженных на вал.

2. С перемешиванием при свободном падении материалов. Перемешивание осуществляется при вращении смесительного барабана с помощью лопастей жестко закрепленных на его внутренней поверхности.

Объем бетоносмесителя может колебаться от 100 до 4500 литров. Время перемешивания зависит от объема бетоносмесителя и подвижности бетонной смеси. Обычно оно состоит от одной до пяти минут.Укладка и уплотнение бетонной смеси.Укладка бетонной смеси в форму будущего изделия может осуществляться специальными бетоноукладчиками движущимися по рельсовому пути или металлическими коробами транспортируемыми мостовыми кранами. Практически все бетонные смеси необходимо уплотнять за исключением высокопрочных ячеистых бетонов. Методы уплотнения: 1. Вибрирование. Гармонические колебания передаваемые вибромеханизмом передаются частицам бетонной смеси, которые начинают колебаться в резонанс с ними. Силы трения между частицами ослабляются и бетонная смесь становится более подвижной. Она растекается заполняя все профили формы, а вовлеченный при замешивании воздух из нее удаляется, что приводит к уменьшению объема. Вибрирование производится на стационарных площадках в условиях ЖБЗ, а непосредственно на стройке с помощью вибраторов с плоской плитой или глубинных вибраторов. 2. Вибропрессование или виброштампование. Вибрирование совмещается с песующими усилиями плоской (вибропрессование) и/или рофилированной (виброштампование) плиты. Методом виброштампования формуют лестничные марши, ребристые плиты и другие изделия. 3. Метод центрифугирования. Форма с бетонной смесью вращается относительно своей продольной оси и частицы бетонной смеси под действием центробежных сил распределяются по стенкам формы. Изделия

5 Твердение.При нормальных условиях бетон твердеет 28 суток. В условиях заводского производства, а зачастую на стройплощадке твердение бетона ускоряют. Методы ускорения твердения. 1. Термовлажностная обработка (пропарка). Ускорение твердения бетона осуществляется при обработки его паром при t=80-90°C в пропарочных камерах ямного типа. Пропаривание осуществляется в течении 12-15 часов по следующему режиму. Подъем температуры со скоростью 25-30°/час. Изотермический прогрев при t=80-90°C в течении 6-8 часов. Охлаждение изделий со скоростью 30-40°/час. После пропаривания бетон набирает ~70% от 28 суточной прочности и может поставляться потребителю. 2. Электропрогрев. Он осуществляется переменным электрическим током. В бетоне электрическая энергия преобразуется в тепловую, которая ускоряет его твердение. Существует несколько вариантов этого метода. Если конструкция армированная, то электроды подсоединяются к арматуре и ток пропускается через арматурный каркас. Если конструкция неармированная, то электроды погружаются в сырую бетонную смесь и после затвердевания срезаются. Для предотвращения испарения воды бетон необходимо герметично закрывать. 3. Контактный обогрев. Твердение бетона ускоряется применением обогреваемых форм или опалубок, где прокладываются трубы с теплоносителем. Для предотвращения испарения воды бетонные изделия герметично закрывают. 4. Введение добавок-ускорителей твердения. К ускорителям твердения относятся хлориды натрия и кальция, карбонаты натрия и калия, нитриты и нитраты натрия. Они каталитически воздействуют на реакции гидратации минералов цемента ускоряя их. Эффект действия добавок сказывается в течении 2-3 недель повышая прочность в 2-3 раза. К 28 суткам действие добавок прекращается. Применение добавок может вызвать негативные явления. Применение хлоридов вызывают коррозию арматуры в ЖБК. А большое количество натриевых солей вызывают выссолы, образующиеся на поверхности бетона.

6 Контроль качества бетона.

Методы контроля подразделяются на разрушающие и не разрушающие. Разрушающие методы контроля. От партии бетонных изделий отбирается 1% (но не менее 2х штук) и на специальных испытательных стендах нагружаются до разрушения. Так определяется прочность бетонных конструкций. Недостаток метода: после испытаний конструкции не пригодны к употреблению. Неразрушающие методы контроля. 1. Кубиковый контроль качества. Этот метод контроля свойственен для изготовления бетона. Из бетона наряду с конструкциями изготавливаются не менее 3х образцов кубов с ребром 15 см ( возможен другой размер, но с применением переводного коэффициента). Эти образцы изготавливаются по той же технологической схеме, что и конструкции, и о прочности конструкции судят по прочности данных образцов. На подобных образцах определяют класс бетона (В). Классом бетона называется предел прочности при сжатии в МПа образцов кубов с ребром 15 см, испытанных в 28 суточном возрасте, с обеспеченностью 0,95. Тяжелый бетон подразделяется на классы В 3,5-60(Rсж=3,5-60 МПа). 2. метод пластической деформации. Он заключается во вдавливании в поверхность бетона шаров, пирамид, конусов, штампов. О прочности бетона ссудят по площади отпечатка (по спец. таблицам или графикам). 3. Ультразвуковая дефектоскопия. Метод основан для конструкций с повышенными требованиями. Он основан на способности ультразвука проходить через плотные среды без изменения интенсивности и резко терять интенсивность при прохождении через воздушные пустоты. Этим методомопределяют скрытые дефекты в бетоне (воздушные поры, раковины, неплотности).

7 При бетонировании зимой необходимо обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение срока, устанавливаемого в зависимости от заданной прочности. Это достигается 2мя способами: первый – использованием внутреннего запаса теплоты бетона; второй – дополнительной подачей бетону теплоты извне, если внутренней недостаточно.

При первом способе рекомендуется применять высокопрочный и быстротвердеющий портландцемент, а также ускоритель твердения цемента – хлористый кальций.

Внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, составляющих бетонную смесь.

Методы:

1. Способ термоса. Чтобы сохранить тепло в бетоне на определенный срок, необходимо покрыть опалубку и все открытые части бетона хорошей изоляцией (минеральной ватой, шевелином, опилками).

Методы с подачей теплоты извне:

1. Обогрев бетона паром, пропускаемым между двойной опалубкой, окружающей бетон, или по трубкам, находящимся внутри бетона. Обычная температура пара 50-80°С. При этом бетон за 2 суток набирает прочность, которую он набирает за 7 суток нормального твердения.

2. Электропрогрев бетона, осуществляемый с помощью переменного тока. В бетоне электрическая энергия преобразуется в тепловую, которая ускоряет его твердение. Существует несколько вариантов этого метода. Если конструкция армированная, то электроды подсоединяются к арматуре и ток пропускается через арматурный каркас. Если конструкция неармированная, то электроды погружаются в сырую бетонную смесь и после затвердевания срезаются. Для предотвращения испарения воды бетон необходимо герметично закрывать.

3. Обогрев воздуха, окружающего бетон, производится следующим образом: устраивают фанерный или брезентовый тепляк, в котором устанавливают временные печи, специальные газовые горелки, воздушное отопление или электрические отражательные печи. В тепляках ставят сосуды с водой, чтобы создать влажную среду для твердения, или поливают бетон. Этот способ более дорогой и применяется при очень низких температурах, при малых объемах бетонирования, а также при отделочных работах.