Лекция Строительные Материалы и изделия (сэз 2.9)

Лекция №14(20- е занятие)
Тема 8.1. Требования к материалам из тяжелого бетона
Значение бетонов в строительстве. Определение и классификация. Требования к материалам для тяжелого бетона: вяжущим, воде, заполнителям, добавкам. Ю.Г.Барабанщиков «Строительные материалы и изделия»: учебник – М., 2009
Материалы, входящие в состав бетона, должны удовлетворять требованиям, регламентированным соответствующими стандартами.Цемент. Для приготовления бетонных смесей применяются, портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопорт-ландцемент и др.Вода. Вода для затворения бетонных смесей не должна содержать в значительных количествах вредных примесей, к которым относятся кислоты, сульфаты, жиры, растительные масла, сахар и различные другие органические вещества. Содержание в воде таких примесей устанавливается химическим анализом.Наиболее пригодна водопроводная питьевая вода. Запрещается применять воды болотные, торфяниковые и фабричные, загрязненные промышленными отходами. Не допускается высокое содержание в воде солей (более 5 000 мг/л): соли понижают прочность бетона, вызывают коррозию арматуры в железобетоне и образуют выцветы на бетонной поверхности.Пригодность воды для затворения бетона проверяется сравнительными испытаниями механической прочности бетонных образцов. Вода считается пригодной, если приготовленные на ней образцы бетона после 28 дней твердения во влажной среде имеют не меньшую прочность, чем образцы на чистой питьевой воде.Песок. Песком называется рыхлая горная порода, состоящая из зерен размером от 0,15 до 5 мм.Пески разделяются на природные (обыкновенные) и искусственные. Природные пески получают из рыхлых залеганий, искусственные - путем дробления тведых горных пород; искусственные пески получают также из отходов производства (боя кирпича, плотных шлаков).Различают пески по объемному весу: обыкновенные (тяжелые) объемным весом в сухом состоянии свыше 1 000 кг/ж3 и легкие объемным весом до 1 000 кг/м3.Для приготовления тяжелого бетона основное применение находят природные пески, которые в зависимости от условий образования разделяются на:• горные (овражные), залегающие недалеко от места образования; такие пески имеют угловатую форму и шероховатую поверхность зерен, что способствует хорошему сцеплению их с цементным камнем в бетоне;• речные и морские, подвергавшиеся длительному механическому воздействию воды, имеют зерна округлой формы с гладко отшлифованной поверхностью, которая слабее сцепляется с цементным камнем, чем шероховатая поверхность горных песков;• дюнные и барханные, состоящие из очень мелких зерен, что, как правило, делает их мало пригодными для изготовления бетона; их можно применять только в смеси с качественным песком;• дробленые пески, получаемые дроблением гранита, плотных известняков и других плотных пород. Форма зерен этих песков остроугольная, а поверхность шероховатая, поэтому дробленые пески наилучшие для бетона. Они не содержат вредных примесей, которые нередко бывают в песках, получаемых из рыхлых залеганий. Однако дробленые пески имеют высокую стоимость по сравнению с другими, поэтому их применяют для получения наиболее ответственных и высокопрочных бетонов.Требования к физико-механическим свойствам песка. На качество бетона большое влияние оказывает характер и количественное содержание различных примесей в песке, а также зерновой состав песка.Вредные примеси в песках могут быть следующие.• Слюда состоит из блестящих гладких пластинок, слабо сцепляющихся с цементным камнем и легко расщепляющихся от механического воздействия, что понижает прочность бетона; количество слюды в песке для бетона не должно превышать 0,5%.• Сульфаты, в частности гипс, вызывают коррозию цементного камня. Содержание их в песке допускается не более 1%.• Глинистые, илистые и пылевидные частицы обволакивают зерна и препятствуют сцеплению зерен песка с цементным камнем. Содержание их в песке допускается не более 5%. При повышенном содержании следует или отказываться от применения такого песка, или промывать его в специальных машинах - пескомойках.• Органические примеси (остатки растений, перегной) сильно понижают прочность бетона. Содержание органических примесей устанавливается специальным колориметрическим методом исследования - по цвету жидкости над песком, залитым 3%-ным раствором едкого натра. Цвет жидкости должен, быть не темнее светложелтого. Пески, загрязненные повышенным количеством органических примесей, когда цвет жидкости оказывается темнее светложелтого, промывают известковым молоком, а затем водой. До промывки следует провести в лаборатории испытания прочности бетона с загрязненным песком и промытым песком, чтобы установить степень влияния на прочность бетона примеси в песке.• Зерновой состав песка имеет большое значение для качества бетона. Выгоднее применять крупный песок, так как при одинаковом объеме суммарная поверхность его частиц меньше, чем у мелкого песка, и поэтому на обволакивание и склеивание зерен песка потребуется меньше цементного теста.Объем пустот в песке должен быть возможно меньшим, чтобы для его заполнения требовалось меньше цементного теста. Объем пустот будет наименьшим тогда, когда пески состоят из зерен разного размера, потому что промежутки между крупными песчинками в таком песке заполняются более мелкими.Для оценки песка по зерновому составу применяется ситовой анализ. Песок просеивают через ряд сит с размерами отверстий (сверху вниз) 5; 2,5; 1,2; 0,6; 0,3 и 0,15 мм (стандартный набор). На сите 5 мм количество песка должно оставаться не свыше 10% по весу. После просеивания получают на каждом сите «частные» остатки песка, которые взвешивают; вес записывают в процентах от веса всей пробы (песок берут сухой в количестве 1 кг). Затем вычисляют «полные» остатки на тех же ситах, суммируя для каждого сита частный остаток на данном сите с остатками на всех предыдущих ситах с более крупными отверстиями.Полученные результаты наносят на график (рис. 1), который имеет заштрихованную область, ограничивающую наиболее рациональные составы песков, применяемых для бетонов марок выше 150. Если кривая просеивания укладывается между верхней и нижней ломаными линиями, то такие пески разрешается применять для бетонов марок не выше 150. Песок считается непригодным по зерновому составу, когда кривая просеивания выходит за пределы площади графика, ограниченной верхней и нижней ломаными линиями. Такие пески следует или обогащать путем добавки зерен требуемой крупности, или вовсе отказываться от их применения.
Рис. 1. Кривая просеивания песка
Объемный вес песка зависит от его удельного веса и объема пустот. Обычный кварцевый песок в рыхлом состоянии имеет объемный вес 1 500 кг/ж3, а при уплотнении увеличивается до 1 600-1 700 кг/м3.С повышением влажности до 5-7% объем песка сначала увеличивается, а затем начинает уменьшаться, достигая при полном оводнении объема сухого песка и даже менее. Поэтому в случае приемки влажного или мерзлого песка следует замеренный объем его соответственно уменьшить. Влияние влажности на объемный вес песка приведено на рис. 2.
Рис. 2. Кривая изменения объема песков в зависимости от их влажности
При дозировке песка для изготовления бетона необходимо всегда учитывать содержание в нем воды во избежание ошибок при подборе состава бетонной смеси.Гравий. Гравием называется рыхлая обломочная горная порода, состоящая из более или менее обкатанных зерен размером от 5 до 150 мм.В зависимости от происхождения гравий разделяют (подобно пескам) на горный (овражный), речной и морской. Речной и морской гравий более чистый, чем овражный, но имеет отшлифованную поверхность.Различается гравий также по характеру предварительной обработки на сортовой, подвергавшийся рассеву и удалению отдельных фракций или другим видам обработки, кроме промывки, и рядовой, не подвергавшийся предварительной обработке, кроме промывки.Требования к физико-механическим свойствам гравия. Примеси. Количество примесей в гравии (глины и пыли) не должно превышать 2%; при наличии их свыше указанного гравий промывают водой.Содержание вредных органических примесей устанавливается колориметрическим методом, как и для песка.Содержание сернистых и сернокислых примесей допускается в количестве не более 1% (в пересчете на SO3).Зерновой состав. Аналогично песку гравий должен иметь зерна разной величины, чтобы пустотность его была возможно меньше. Для приготовления бетона выгоднее применять более крупный гравий, так как при его использовании благодаря меньшей суммарной поверхности зерен расходоваться цемента будет меньше. Однако максимальная крупность зерен ограничивается размерами бетонных конструкций и степенью их армирования. Размеры зерен гравия должны быть не более 7з минимального размера конструкции. Дия железобетонных конструкций зерна гравия должны быть не больше 3Д минимального расстояния в свету между стержнями арматуры. Куски гравия крупнее 80 мм (до 150 мм) применяются в бетонах, идущих на массивные конструкции, например гидротехнические сооружения.В отечественной и зарубежной практике имеется положительный опыт применения для таких массивных сооружений так называемого «изюма», представляющего собой глыбы весом до нескольких тонн, которые втапливаются в монолитное бетонное сооружение. Применение «изюма» снижает расход бетона и повышает водонепроницаемость сооружения.Зерновой состав гравия определяется просеиванием сухой средней пробы в количестве 10 кг через стандартный набор сит с размерами отверстий 80; 40; 20; 10 и 5 мм и последующего взвешивания частных остатков. Результаты просеивания заносят в таблицу и строят кривую просеивания (рис. 3), предварительно определив полные остатки на ситах.
Рис. 3. Кривая просеивания гравия
На графике за наибольшую крупность гравия НК принимается размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 5% от веса пробы; за 1/2 НК принимается следующий по порядку меньший размер отверстий. Заштрихованная часть графика соответствует области наиболее рациональных составов гравия.Объем пустот в гравии He-должен превышать 45%. Для уменьшения пустотности можно смешивать в надлежащих соотношениях гравий разного состава или вводить в него недостающие фракции. Чтобы обеспечить постоянство состава и однородность бетона, гравий (щебень) в производственных, условиях следует сортировать на фракции по крупности зерен и соблюдать установленную дозировку фракций при изготовлении бетонной смеси.Объемный вес гравия для плотных пород находится в пределах 1 400-1 600 кг/м3, для менее плотных - 1 000-1 400 кг/м3, а для легких он ниже - 1 000 кг/м3.Прочность зерен гравия должна быть на 20-50% выше прочности бетона. В гравии могут содержаться зерна слабых пород, количество которых для бетона марки 100 и выше допускается не более 10%, а для бетона марок ниже 100 - не более 20%.Морозостойкость. Гравий, предназначенный для бетонных конструкций, подвергающихся действию воды в низких, температурах, должен быть морозостойким [т. е. должен выдерживать заданное число циклов (25-50) замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии]. Гравий считается выдержавшим испытание, если количество зерен с признаками разрушений составляет в нем не более 10% от веса взятой» пробы.Щебень. Щебнем называют материал, полученный дроблением горных пород или искусственных камней на куски размером от 5 до 150 мм.Камень измельчают на камнедробилках, а затем дробленый материал просеивают; мелочь, образующаяся при этом, используется в качестве песка, если она не содержит избыточного количества пыли.Щебень лучше гравия, так как, во-первых, он имеет шероховатую поверхность, а во-вторых, в нем отсутствуют органические примеси и пылевидные частицы.Для приготовления бетона обычно используется щебень, получаемый дроблением плотных горных пород, и щебень из доменных и мартеновских шлаков; для бетона низких марок и облегченного бетона применяется кирпичный бой.Прочность исходной породы проверяется испытанием на сжатие выпиленных из нее и насыщенных водой образцов (кубиков с гранью 5 см или цилиндров 5X5 см).В части зернового состава, объема пустот и морозостойкости к щебню предъявляются те же требования, что и к гравию.Как отмечалось, прочностные показатели бетона в значительной степени зависят от заполнителя. Поэтому в настоящее время, когда возникла необходимость применения высокопрочных бетонов, к щебню предъявляются особо высокие требования, а именно: практически полное отсутствие вредных примесей и тщательная многофракционная сортировка. Интересен в этом отношении опыт получения высокопрочных бетонов в Венгрии, Чехословакии и некоторых других странах, где применяют тщательно промытый заполнитель, разделенный на несколько фракций даже в пределах максимальной крупности щебня 15 мм -0-3; 3-7 и 7-15 мм.Статья написана по материалам книги В. А. Воробьева “Строительные материалы и детали”При частичном или полном копировании материала ссылка на Masterhome.ru обязательна.Строительные материалы