close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

4225 kornienko p. v. musahanova s. t. demeshko i. v tehnologiya betonov razlichnogo naznacheniya teoriya i praktika

код для вставкиСкачать
666.9
j^ g
образования и науки Республики Казахстан
-тгдвлидаритм'.к» государственный университет имени С. Торайгырова
-■т
в о
ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНОВ
РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.
Теория и практика
T
ffc k p c H v
I........" ВАСПАСЫЦ
Павлодар
£
£
М инистерство образования И науки Республики Казахстан
П авлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
Архитектурно-строительный факультет
Кафедра «Промышленное, гражданское и транспортное
строительство»
ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНОВ
РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.
Теория и практика
У чебно-методическое пособие для студентов специальности
5В073000 - «Производство строительных материалов,
изделий и конструкций»
Павлодар
Кереку
2015
£
.
$
УДК 666.9^(07)
Т38
Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом
Павлодарского государственного университета
им. С. Торайгырова
Рецензенты:
Р. Г. Керимбаев - директор ТОО СК «Атамура»;
В. Т. Станевич - кандидат технических наук, профессор
Павлодарского государственного университета имени С. Торайгырова
Составители: П. В. Корниенко, С. Т. Мусаханова, И. В. Демешко,
Т. В. Акын
Т38 Технология бетонов различного назначения : Лабораторный
практикум
для
студентов
специальности
5В073000
«Производство
строительных
материалов,
изделий
и
конструкций» / сост. П. В. Корниенко, С. Т. Мусаханова,
И. В. Демешко, Т. В. Акын. - Павлодар : Кереку, 2015. - 98 с.
В
данном
учебно-методическом
пособии
приводятся
характеристика и свойства тяжёлых, лёгких и силикатных бетонов,
свойства сырья для их изготовления, теоретические сведения по
технологии бетонов, примеры расчёта составов бетонов различного
состава.
T o p a n fb ip .
ндагы ПМ У-д!
*ик С.Бейсем(
УДК 666.97(07)
ББК 38.33я7
О Корниенко П. В. и др., 2015
О ИГУ им. С. Торайгырова, 2015
За д ост и орж ч п. мптриалпм, грамматические и орфографические ошибки
о H in t'I ноши к.'И. пссуг ангоры и составители
Введение
Бетоны
на
основе
неорганических
вяжущих
веществ
представляют собой искусственные строительные конгломераты,
получаемые в результате твердения рациональной по составу,
тщательно перемешанной и уплотнённой бетонной смеси из вяжущего
вещества, воды и заполнителей.
Кроме основных компонентов в состав бетонной смеси могут
вводиться дополнительные вещества специального назначения.
Бетоны относятся к самым массовым по применению в строительстве
материалам вследствие их высокой прочности, надёжности и
долговечности при работе в конструкциях зданий и сооружений. При
этом из бетонных смесей можно получить любую форму изделия,
сочетая
удобоукладываемость
с
параметрами
уплотняемого
оборудования при доступной высокой механизации технологических
процессов.
Большая экономичность изделий из бетона состоит в том, что для
их производства применяют свыше 80 % объёма местного сырья песка, щебня, гравия, побочных продуктов промышленности в виде
шлака, золы и др.
В
данном
учебно-методическом
пособии
приводятся
характеристика и свойства тяжёлых, лёгких и силикатных бетонов,
свойства сырья для их изготовления, теоретические сведения по
технологии бетонов, примеры расчёта составов бетонов различного
состава.
3
I Проектирование состава тяжёлого бетона
Для проектирования состава бетона необходимо знать:
- марку бетона и срок, к которому она должна быть достигнута;
- вид и назначение (условия эксплуатации) конструкции, условия
уплотнения бетона;
- удобоукладываемость бетонной смеси, выраженную осадкой
стандартного конуса в сантиметрах или показателем жёсткости в
секундах;
- зерновой состав заполнителей;
- истинную и насыпную плотность цемента и заполнителей в
сухом состоянии, насыпную плотность заполнителей в естественном
состоянии, а также влажность заполнителей.
Проектирование
состава
бетона
начинают
с
оценки
характеристик материалов, используемых для изготовления бетона.
Рациональную марку цемента определяют в зависимости от
марки бетона (по прочности на сжатие) по таблице 1 . 1 .
Таблица 1.1 - Рекомендуемые марки цемента для бетонов разных
классов
Класс
В10
В15
В20
В40
В22,5
В25
ВЗО
В35
В45
бетона
Марка
М150 М200
М250
М300
М350
М400
М450
М500 М600
бетона
Марка
300 300-400 300-400 400-500 400-500 500-600 500-600 500-600 600
цемента
При необходимости применения цемента высокой активности
для бетонов низких марок следует применять тонкомолотые
минеральные добавки: доменный гранулированный шлак, золу
тепловых электростанций, известняк, каменную муку и др.
Количество добавки рассчитывают в зависимости от активности
имеющегося цемента.
Вид цемента назначают с учётом условий работы конструкций. В
частности, при нормальных условиях эксплуатации - внутри зданий и
на открытом воздухе, когда коррозионные воздействия исключены,
рекомендуется использовать портландцемент или портландцемент с
минеральными
добавками,
допускается
также
применение
шлакопортландцемента.
При наличии коррозионных воздействий следует использовать
специальные
цементы:
сульфатостойкий
портландцемент,
пуццолановый портландцемент и др.
4
Истинную и насыпную плотность цемента можно принимать в
пределах, указанных в таблице 1 .2 .
Таблица 1.2 - Значения плотностей цементов
Вид цемента
Портландцемент и некоторые его разновидности
(гидрофобный, пластифицированный, сульфато­
стойкий)
Ш лакопортландцемент
Пуццолановый портланцемент
Истинная
плотность,
Рнст., Г/СМ
Насыпная
плотность,
Рн., КГ/М3
3,0-3,3
1000-1400
2,8-3,1
2,8-3,1
1100-1400
950-1300
1.1 Определение качества заполнителей
Для оценки характеристик заполнителей необходимо определить
соответствие их зернового состава требованиям стандарта, а также
вычислить крупность песка и наибольшую крупность гравия или
щебня.
С этой целью отдельно для мелкого и крупного заполнителей по
данным о частных остатках на ситах находят полные остатки А\ %,
равные сумме частных остатков на данном сите и на всех ситах
крупнее данного. По найденным полным остаткам строят кривые
просеивания песка и щебня (гравия), которые сопоставляют с
требованиями стандартов (рисунки 1 .1-1.3).
Al, 1
1 - допустимая нижняя граница крупности песка (Мк= 1,5);
2 - рекомендуемая нижняя граница крупности песка (Мх= 2,0) для
бетонов марки М 200 и выше; 3 - рекомендуемая нижняя граница
(Мк = 2,5) для бетонов марки М 350 и выше; 4 - допускаемая верхняя
граница крупности
Рисунок 1.1 - Г рафик зернового состава песка
5
А*'
о
ю
20
30
40
50
60
70
М
90
100 л
5
10
20
40
70
d,-„, м х
At - полные остатки на соответствующих ситах, %
Рисунок 1.2 - График зернового состава крупного заполнителя
Рисунок 1.3 —Область допустимых значений крупного заполнителя
От крупности песка зависит его водопотребность в бетоне Вп,
значение которой находят по рисунку 1.4.
Для оценки крупности песка вычисляют безразмерный
показатель - модуль крупности М к.
А2,5 + Al ,25 + Ао.63
^ 0,314 "*■” 0,1*
м * = ------------------- 1 0 0 ------------------Следует иметь в виду, что для построения кривой просеивания
крупного заполнителя необходимо предварительно вычислить его
наибольшую крупность.
6
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
Рисунок 1.4 - Водопотребность песка в зависимости от модуля
крупности
Наибольшая крупность D характеризуется размером отверстий
сита, полный остаток на котором не превышает 1 0 %.
Наименьшая крупность d - характеризуется размером отверстий
первого из сит, на котором полный остаток составляет не менее 95 %
массы просеиваемой пробы.
Вычисленную наибольшую крупность заполнителя надо
сопоставить с размерами сечения конструкции. При бетонировании
железобетонных балок, колонн, рам наибольший размер зёрен должен
быть не более 3/4 наименьшего расстояния в свету между стержнями
арматуры, а для конструкций в виде плит - не более 1 / 2 толщины
плиты.
1.2 Расчёт расхода материалов на 1 м3 бетона
В основу расчёта расхода материалов положен метод
абсолютных объёмов согласно уравнению Боломея-Скрамтаева при
соответствующих граничных условиях.
R6 = A R 4m / B
Re =
- 0,5), при Ц /В < 2,5, В /Ц > 0,4,
+ 0 ,5 ), п р и Ц /В > 2,5, В / Ц < 0,4,
где R6 - заданная марка бетона в возрасте 28 сут;
Ry - активность (марка) цемента или смешанного вяжущего;
А и Ai коэффициенты,
заполнителей (таблица 1.3).
7
учитывающие
качество
Таблица 1 ,3 - Значения характеристик заполнителей бетона
Х арактеристика заполнителей бетона
А.
Высококачественные
0,43
0,65
Рядовые
0,60
0,40
П ониженного качества
0,55
0,37
П римечания:
1 Высококачественные материалы: щ ебень из плотных горных пород
высокой прочности, песок оптимальной крупности и портландцемент высокой
активности; заполнитель чистый,
промытый,
фракционированный,
с
оптимальным зерновы м составом смеси фракций.
2 Рядовые материалы: заполнители среднего качества, в том числе гравий,
отвечающ ие требованиям стандарта, портландцемент средней активности и
высокомарочный шлакопортландцемент.
3 М атериалы пониженного качества: крупный заполнитель низкой
активности и мелкие пески, цементы низкой активности.
Прочность бетона определяет цементноводное
необходимое для получения заданной марки бетона.
Ц<2 5
В
Ц_ R6
В AR4
Н> 25
в > 2,5
Ц_ Re
В AiR4
отношение,
Далее рассчитывают водоцементное отношение
При определении состава бетона для конструкций, работающих в
нормальных условиях эксплуатации, принимают рассчитанное
водоцементное
отношение,
которое
обеспечивает требуемую
прочность бетона. Однако в ряде случаев к конструкциям могут
предъявляться дополнительные требования - по морозостойкости,
водонепроницаемости, стойкости в агрессивных средах и т.п.
Введение таких требований преследует цель обеспечить
необходимую долговечность бетона путём повышения его плотности.
Плотность бетона в первом приближении находится в обратной
зависимости от водоцементного отношения. Поэтому при расчёте
состава бетона, работающего в специфических условиях, необходимо
учесть ограничения В/Ц из условий прочности и долговечности.
1.2.1 Определение расхода воды
Расход воды определяют в зависимости от требуемой
удобоукладываемости смеси и крупности заполнителя по таблице 1 .4.
Подвижность - способность бетона перемещаться под действием
собственного веса.
Таблица 1.4 - Ориентировочный расход воды на 1 м 3 бетонной смеси
на плотных заполнителях при температуре смеси 20 °С______________
Подвиж ­
Расход воды, л/м3, при крупности, мм
ность,
гравия
щебня
ОК, см
10
20
40
70
10
20
40
70
Ж4 31 и более
150
135
125
120
160
150
135
130
ЖЗ
2 1 -30
160
145
130
125
170
160
145
140
Ж2
11-20
165
150
135
130
150
175
165
155
Ж1
6 -10
175
160
145
140
185
175
160
153
4и
1-4
П1
190
175
160
155
200
190
175
170
менее
П2
5 -9
200
185
170
165
210
200
185
180
пз
10-15
215
205
190
180
225
215
200
150
16 и
П4
225
220
205
195
235
216
230
205
более
П римечание - Смеси на цементе с нормальной густотой теста 26 % -2 8 %
и песка М кр = 2. П ри изменении нормальной густоты цементного теста на каждый
процент в меньш ую сторону расход воды следует уменьш ать на 3-5 л/м3, в
большую - увеличивать на то же значение. В случае изменения модуля
крупности песка в меньш ую сторону на каждые 0,5 его значения необходимо
увеличивать, а в больш ую сторону - уменьш ать расход воды на 3 -5 л/м3_________
Смесь
Ж есткость,
с
Таблица 1.4 не учитывает изменение расхода воды при
использовании песков с водопотребностью, отличающейся от 7 %.
Поправка на расход воды в бетонной смеси составляет 5 л на каждый
процент изменения водопотребности песка. Окончательный расход
воды В рассчитывают, вводя поправку на водопотребность песка (Вп).
^ = Втабл + (Вп —7) 1 5,
где Втабл - расход воды, определяемый по таблице 1.4;
В„ - водопотребность песка, определяемая по рисунку 1.4.
1.2.2 Определение расхода цемента
Определив расход воды и взяв из формул значения Ц/В или В/Ц,
вычисляют расход цемента по формулам
Ц
= В • Ц /В или
9
Ц —В/{В/Ц)
Если расход цемента на 1 м 3 бетона окажется меньше
допустимого по нормам (таблица 1.5), то следует увеличить его до
требуемой нормы, сохранив прежнее Ц/В. Расход воды при этом
пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента.
Таблица 1.5 - Значения минимально допустимого расхода цемента
М инимально допустимы й расход
цемента, кг/м3, при уплотнении бетона
с вибрацией
без вибрации
Условия работы конструкций
Бетон находящ ийся в соприкосновении
с водой, подверж енны й частому
замораживанию и оттаиванию
Бетон, не защ ищ ённы й от атмосферных
воздействий
Бетон, защ ищ ённы й от атмосферных
воздействий
240
265
220
250
200
220
1.2.3 Определение расхода заполнителей
Расчёт расхода заполнителей определяют, опираясь на
следующие предположения:
- объём плотно уложенного бетона, принимаемый в расчёте
равным 1 м 3 или 1 0 0 0 дм3, без учёта воздушных пустот слагается из
объёма зёрен мелкого и крупного заполнителей и объёма цементного
теста, заполняющего пустоты между зёрнами заполнителей. Это
положение выражается уравнением абсолютных объёмов
— + —+ — + — =
рц
Рв
Рп
Рк
1 0 0 0
;
( 1 .1 )
- пустоты между зёрнами крупного заполнителя должны быть
заполнены цементно-песчаным раствором с некоторой раздвижкой
зёрен. Это положение записывается уравнением
Ц
Рц
I В
. П
Рв
Рп
I
I”
—
К
Рн.к.
-у*
^к^разд'
р д
/1 'лч
0
*2 )
где Ц , В, П, К - расходы цемента, воды, песка и крупного
заполнителя, кг;
Рц, Pm Рв, Рк - плотность этих материалов, кг/дм3;
рн к. - насыпная плотность крупного заполнителя, кг/дм ;
10
а к - пустотность крупного заполнителя в насыпном
состоянии в долях единицы объёма, вычисляемая по формуле
СЦс “ 1
Рн.к. / Рк,
Кразд. - безразмерный коэффициент раздвижки зёрен
крупного заполнителя цементно-песчаным раствором - отношение
объёма растворной части бетонной смеси к объёму пустот в крупном
заполнителе, принимают по рисунку 1.5 или таблице 1.6 .
Кразд.
1 ,6
1,5
1,4
1,3
1,2
200
250
300
350
400
Увл. дм3
Рисунок 1.5 - Значения Кразд. для пластичных бетонных смесей,
изготовляемых с применением песка средней крупности (Вп = 7 %)
Таблица 1. 6 - Значения коэффициента Кразд для пластичных бетонных
смесей
Коэффициент Кразд при В/Ц
0,8
0,6
0,7
0,4
0,5
1,38
1,32
1,2
250
.
1,42
1,30
1,31
300
1,44
1,48
350
1,32
1,46
400
1,40
П римечание - Значения К разд приведены для песков средней крупности с
водопотребностью в среднем 7 %. При использовании мелких песков с
водопотребностью более 7 % значения Кра3д уменьш аю т на 0,03 на каждый
процент увеличения водопотребности песка. П ри крупном песке с
водопотребностью менее 7 % Кразд следует увеличивать на 0,03 на каждый
процент уменьш ения водопотребности песка. При других значениях Ц и и В/Ц
__________ ____________________
коэффициент КразД находят интерполяцией
Расход цемента, кг/м3
Для жестких бетонных смесей Кразд принимается равным 1,051,15 (меньшее для мелких песков); для умеренножестких - 1,15-1,2.
Решая совместно уравнения (1.1) и (1.2), получаем формулы для
определения расхода крупного заполнителя и песка
11
гг
1000
к = 5Т С Г~ Г.* г.
Рн.к.
(1.3)
Рк
п“[1000-Ё +г+Э]»”«г
Для жёстких бетонных смесей, характеризуемых показателем
жёсткости, значения Кра3д в формуле (1.3) принимают равными 1,051,15, в среднем 1,1.
Для пластичных бетонных смесей, характеризуемых осадкой
конуса, значения Кразд следует назначать с учетом водопотребности
песка. Вначале определяют исходное значение коэффициента
раздвижки зёрен Кразд (рисунок 1.5), причём абсолютный объём
цементного теста вычисляют по формуле
Ц
В
''ц.т. —----- 1—
Рц
Рв
Затем с учётом поправки на водопотребность песка находят Кразд
по формуле
К разд =
К разд +
(7
~
в п) 0 ,0 3 .
На этом заканчивается расчёт состава бетона.
Расходы цемента, воды, крупного и мелкого заполнителей
выписывают отдельно. При сложении их получают среднюю
плотность бетонной смеси в кг/м3.
Допустимое отклонение по плотности бетона составляет ± 2 % это отношение физической средней плотности уложенного в опалубку
бетона к расчётной.
1.2.4
Номинальный (лабораторный) состав бетона по массе и
по объёму
Состав бетона удобно представить в относительных единицах по
массе или объёму. За единицу при этом принимают массу (объём)
цемента, выражая количество других компонентов по отношению к
цементу.
Состав бетона по массе
р в п к_
ц :ц :ц :ц “ 1:ц :ц :ц’
где Ц, В, П, К - расходы цемента, воды, песка и крупного
заполнителя в кг на 1 м 3 бетона.
12
Состав бетона по объёму
Vy _Vn . Vk =
Vn Vk
Уц'Уц’Уц
'Уц'Уц
где Vu, Уц, V K- расходы цемента, песка и крупного заполнителя в
кг на м 3 бетона.
П
Рн.п.
При выражении состава бетона по объёму В/Ц указывают
отдельно по массе.
1.2.5 Рабочий состав бетона по массе и по объёму
Расчёт состава бетона производят исходя из условия, что
заполнители находятся в сухом состоянии. Полученный состав бетона
называют лабораторным. В действительности песок и крупный
заполнитель всегда содержат некоторое количество воды, что
необходимо учитывать при назначении рабочего состава бетона. В
этом случае определяют влажность заполнителей и учитывают
содержащуюся в них воду при дозировке компонентов (масса
заполнителей будет несколько больше, чем в лабораторном составе, а
воды настолько же меньше).
Расход влажного песка
П' = П + ш „
Расход влажного крупного заполнителя
К' = К + ки^
Расход воды
в' = в - гw n -
kw k
где Wn - влажность песка (в долях от 1).
WK- влажность крупного заполнителя (в долях от 1).
1.2.6
Коэффициент выхода бетона и дозировка материалов
(в рабочем состоянии) на замес бетоносмесителя
При назначении дозировки материалов на замес бетоносмесителя
следует учитывать, что объём готовой бетонной смеси будет меньше
13
суммарного объёма исходных компонентов (V4 ,Vn,VK), с учётом
влажности песка и крупного заполнителя, вследствие уплотнения
смеси при перемешивании. Коэффициент выхода смеси /3
определяется по формуле
1000
P _ Vu + Vn + VK'
Коэффициент выхода бетона всегда меньше единицы и находится
в пределах 0,55-0,75 в зависимости от пустотности заполнителей и
состава бетона.
Зная коэффициент выхода бетона, можно рассчитать дозировку
материалов в рабочем состоянии на замес бетоносмесителя ёмкостью
V, по формулам
pV
SV
GV
Uv = ToooU;
П* = ! Ш П;
SV
К-
1
Ш К;
где Цу, Bv, Пу, Kv - расход цемента, воды, песка и крупного
заполнителя на замес бетоносмесителя вместимостью V, кг.
1.2.7 Температура подогрева заполнителей
При производстве работ в зимнее время, в соответствии с
техническими условиями, для обеспечения нормального набора
прочности в начальные сроки твердения бетона требуется подогревать
бетонные смеси до определённой положительной температуры.
Цемент обычно не нагревают. Вода подогревается до наиболее
высокой температуры (60 °С — 80 °С), значения которой также
задаются. Температуру нагрева заполнителей можно непосредственно
определить из уравнения теплового баланса, которое составляется из
условия, что тепло от остывания воды до температуры бетонной
смеси передаётся цементу и заполнителям. При этом могут быть два
случая: заполнители нагревают до одинаковой или разной
температуры. В первом случае температура подогрева определяется
сразу из уравнения
свВ ■(tB>n —tg c) = сцЦ • (tg c —tHli) -f с3 ■(П + К) *(tg c —13),
где св, сц, с3 - соответственно удельные теплоёмкости воды,
цемента и заполнителя, для практических целей можно принять, что
сц = с3 = 0,84 кДж/(кг ■°С), св = 4,2 к Д ж /(к г ■°С);
14
te.n._ температура, до которой подогревают воду, °С;
t6x- заданная температура бетонной смеси, °С;
t„ L,- начальная температура цемента, °С;
t3 — определяемое значение температуры подогрева
заполнителей, °С.
Для упрощения вычислений можно вместо В, Ц, П и К
подставить в уравнение теплового баланса соответствующие им части
из выражения состава бетона в относительных единицах по массе.
В случае подогрева заполнителей до разных температур
уравнение принимает следующий вид
' (Л в.л
t fi.c )
Сц*Д ’ (tg _ c>
t н и ) "Ь С „ п • ( t g
— t n ) + C,( K ( t g c
где tn, tK - определяемые температуры
крупного заполнителя, °С.
t ,{) ,
подогрева песка и
Пример - Рассчитать температуру подогрева заполнителей для
получения бетонной смеси с температурой плюс 22 °С, если
начальная температура цемента - минус 2 °С, песка - минус 8 °С,
гравия - минус 10 °С. Воду подогревают до плюс 65 °С. Состав бетона
по массе 1 : 0,67 : 2,4 : 4,8 (цемент, вода, песок, гравий).
Составляем уравнение теплового баланса для первого случая,
подставляя исходные данные:
4,2 • 0,67(65 - 22) = 0,84 • 1[22 - ( - 2)] + 0,84(2,4 + 4,8) • (22 - t3)
Решая это уравнение, получим t 3 = 5,8 °С. Таким образом, чтобы
бетонная смесь имела температуру 22 °С, необходимо нагреть песок
на 13,8 °С, а крупный заполнитель - на 15,8 °С, считая от начальной
температуры. При этом конечная температура их нагрева окажется
одинаковой и равной 5,8 °С.
При
необходимости
дифференцированного
подогрева
заполнителей (второй случай) уравнение принимает вид
4,2 ■0,67(65 - 22) = 0,84-1 [22 - ( - 2)] + 0,84 ■2,4(22 - t „ ) +
+ 0,84 • 4,8(22 - 10,
или после преобразования
100,8 = 0,84 • 2,4(22 - t„ ) + 0,84 • 4 ■4,8(22 - tK)
15
Можно совершенно произвольно поделить дефицит тепла в
кДж между выражениями правой части равенства и каждый раз
получать разные конечные температуры подогрева песка и крупного
заполнителя. Поделим, например, пополам. Тогда получим
1 0 0 ,8
5 0 .4
= 0 ,8 4 • 2 ,4 (2 2 - t n),
50.4 = 0,84 • 4,8(22 - tK),
tn = - 3,1 °С,
tK= - 3 ,l ° C .
Как видно из приведённого расчёта, конечная температура
подогрева заполнителей с достаточной для практических целей
точностью может быть определена и без знания их начальной
температуры и состояния, объём макро и микро пор, которые
необходимо учитывать в более точных методах расчёта.
1.2.8 Пористость бетона
Многие
важные
свойства
бетона
— морозостойкость,
водопроницаемость, коррозионная стойкость - тесно связаны с
особенностями структуры, в частности, с пористостью бетона. В
плотно уложенном бетоне поры образуются в основном вследствие
испарения свободной воды. Размеры возникающих пор неодинаковы.
Отрицательно влияют на перечисленные выше свойства бетона
макропоры, размер которых более 1 0 " 5 см.
Более мелкие поры, заполненные адсорбционно связанной с
цементным гелем водой, не оказывают вредного влияния на
морозостойкость и водонепроницаемость бетона. Поэтому для оценки
этих свойств бетона важно знать его макропористость, которую
можно вычислить следующим образом. Цемент связывает химически
(считая от массы цемента) воды в количестве юЦ и примерно столько
же адсорбционно в микропорах геля. Следовательно, общее
количество воды, связанной цементом, будет 2соЦ. Объём макропор
(капиллярных) П к, %, образованных несвязанной водой, определяют
по формуле
В —2соЦ
п« = -
1
ш Г 100'
где В - расход воды затворения на 1 м 3 бетона, кг;
со - относительное количество воды, связанной цементом, в
долях единицы;
Ц - расход цемента на 1 м 3 бетона, кг.
Общую пористость бетона Пб, % рассчитывают по формуле
16
Пример — В бетоне 28-суточного возраста портландцемент
химически связывает примерно 15 % (0,15) воды по массе. При
расходе цемента 300 кг, В/Ц = 0,6, макропористость бетона составит
(расход воды примем равным 180 кг)
П к = (180 - 2 • 0,15 ■300) ■ 100 / 1000 = 9 %,
а общая пористость (с учётом испарения вода из микропор)
П б = (180 - 0,15 ■300) ■1 0 0 / 1000 = 13,5 %.
Макропористость можно уменьшить снижением В/Ц, что
достигается комплексом средств: тщательным подбором зернового
состава заполнителей с минимальным количеством мелких частиц,
применением пластифицированных или гидрофобных цементов,
добавок поверхностно-активных веществ, интенсивным уплотнением
бетонной смеси.
1.2.9 Определение расхода клинкерной добавки
Если вид и марка цемента заранее не указаны, то перед началом
расчёта необходимо проверить соотношение марок цемента и бетона.
В случае, если Я ц / R 6 больше рекомендуемого таблицей 1.1, следует
разбавить клинкерный цемент тонкомолотой минеральной добавкой.
Количество её при этом определяют по формуле
Ru —RCM
Д = — в— ~ 10°.
Ц
где Д - содержание добавки в смешанном вяжущем, % по массе;
К ц - активность (марка) цемента;
RcM - активность смешанного вяжущего, соответствующая
рекомендуемой (таблица 1 . 1 ) марке цемента.
Пример - Н а строительство поступил цемент марки 400,
который используется для получения бетона марки M l 50, для которой
рекомендуется использовать цемент марки 300. Следовательно
необходимо ввести добавку
C .T opaH fbipoB
а т ы н д а г ы П М У -д!ц
400 - 3(
Д “
л пп
° 100 = 25 о/о,
атындагъ) ш лы ми
К 1Т А П Х А Н А С
Цсм
X
Re
150
= A i + 0 ’5 = o F 3 o o +
0 '5
=
1 '3 3
где Ц см - масса смешанного цемента.
Считая, что добавка не изменяет водопотребности бетонной
смеси, определяем расход смешанного вяжущего, а также
клинкерного цемента и добавки в отдельности
Ц = ЦсМ= 1,33В
Масса добавки Д = 1,33 • В • 0,25 , а цемента Ц' = Ц см - Д .
Изменение расхода цемента по сравнению с первоначальным
определим по формуле
дц=ц-ц\
1.2.10
Случай, когда заданная марка бетона должна быть
достигнута в другой срок, ранее или позже 28 суток
Часто заданная марка бетона, исходя из производственных
условий, должна быть достигнута в другой срок, чем указано в
задании. При этом требуется определить изменение расхода цемента.
Пусть, например, марка бетона М300 должна быть получена в
возрасте 20 дней, а не 28, как указано в задании. В этом случае
прочность бетона должна быть приведена к марочной, т.е. той,
которую будет иметь бетон в возрасте 28 дней. Воспользуемся для
этого простейшей зависимостью
, _ R Jg28
К 28 — К20
где R. 2 8 - марка бетона по прочности на сжатие в возрасте 28 дней;
R2o - требуемая прочность бетона в срок т дней (т > 3).
Для приведённого примера будем иметь
1,4472
28 =
Ц'
В
3 0 0 Ш
Т
6
=
R '28
3 34
= Т ^ - + 0-5 = тг———— + 0,5 = 1,61
AR,.,
0,6 • 500
18
3 3 4
к г / с м
Ц'
и Ц' = ^ -В = 1,61 • 180 = 290,
4
В
Д Ц = |Ц '- Ц |.
1.3 Задание по расчёту состава бетона
Для выполнения задания исходные данные, согласно варианту,
выбираются из таблиц 1.7-1.10. Для каждого варианта необходимо
определить и рассчитать:
а) вид и марку цемента в зависимости от марки бетона;
б) соответствие зернового состава песка и крупного заполнителя
требованиям стандарта. Модуль крупности и водопотребность песка.
Соответствие наибольшей крупности заполнителя размерам сечения
конструкции (таблицы 1.7, 1.8);
в) цементноводное отношение;
г) водоцементное отношение;
д) по таблице водопотребности бетонной смеси определить
расход воды на 1 м 3 бетона;
е) рассчитать расход цемента. Полученный расход цемента
сопоставить с минимально допустимым;
ж) расход материалов на 1 м 3 бетона, исходя из необходимости
получить плотную смесь; установить среднюю плотность бетонной
смеси;
и) состав бетона в относительных единицах по массе;
к) состав бетона в относительных единицах по объёму;
л) изменение дозировки материалов с учётом влажности песка и
крупного заполнителя. Рабочий состав бетона в относительных
единицах (таблица 1.9);
м) рабочий состав бетона в относительных единицах по массе;
н) рабочий состав бетона в относительных единицах по объёму;
п) коэффициент выхода бетона рабочего состава и объём бетона,
полученного в одном замесе бетоносмесителя вместимостью V, дм 3
(таблица 1.7).
р) дозировку материалов (в рабочем состоянии) на замес
бетоносмесителя;
с) температуру подогрева материалов для получения бетонной
смеси с температурой Тб,с. °С (таблица 1 . 1 0 );
т) изменение расхода цемента по сравнению с составом по пп. м),
если на строительство поступил портландцемент марки Ru (таблица
1 . 1 0 ) при условии, что расход воды в бетоне остаётся тем же;
у) изменение расхода цемента по сравнению с составом по пп. м),
если прочность бетона должна быть достигнута в возрасте Т[ и т2 дней
(таблица 1 . 1 0 ), а не 28 дней, как было указано в условии задания;
ф) пористость бетона в возрасте Ti дней нормального твердения,
19
учитывая, что к этому сроку масса химически связанной воды от
массы цемента составит (таблица 1 . 1 0 ).
Таблица 1.7 - Исходные данные к заданию
Вариант
Класс
Ms,
V,
ОК, см
ПЖ , с Наименование dmin, ltnin,
бетона
конструкции
мм
ММ
дм 3
т
1
В15
200
10-12
ж/б плита
300
75
750
В20
2
250
8 -10
ж/б ригель
400
40 2400
3
В20
250
12-16
ж/б балка
300
70
1200
4
В10
150
8-10
ж/б балка
300
75 2400
5
В10
150
16-20
ж/б балка
300 100 1200
6
В15
200
12-16
ж/б плита
200
80
750
В20
7
250
10-12
ж/б балка
180
70 2400
8
В15
200
5 -7
ж/б балка
500 120 750
9
В10
150
2 -4
300
100 2400
. ж/б балка
10
В20
250
8-10
ж/б плита
200
50
1200
11
В20
250
2 -4
ж/б плита
200
50 2400
12
В15
200
5-7
ж/б балка
400 100 2400
13
В20
250
2 -4
ж/б плита
120 100 1000
14
В20
250
2 -4
ж/б балка
180
75
750
В10
15
150
16-20
ж/б балка
300 100 1200
В25
16
350
40 -5 0
ж/б ригель
60
200
750
17
ВЗО
400
25 -3 0
220
50
1200
ж/б плита
18
В35
450
4 0 -50
350
ж/б балка
88 2400
19
В25
350
25 -3 0
500 120 750
ж/б колонна
20
В20
250
25-35
ж/б плита
85
200
750
П римечание - dmi„ - минимальны й размер сечения конструкции, мм;
Uin - расстояние в свету между стержнями арматуры, мм.
Таблица 1.8 - Исходные данные к заданию
Вариант
70
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
-
10
-
5
-
5
2
-
3
-
Ч астны е осадки, % , на ситах с размером отверстий,
щ ебень (гравий)
песок
40
20
10
5 ост.
2,5
1,25 0,63 0,315
15
35
20
25
5
15
15
30
25
5
35
23
27
0
24
16
27
20
4
15
30
41
10
15
22
44
5
47
36
5
30
15
3
1
20
18
4
40
30
21
5
4
11
32
30
15
32
40
8
13
20
25
27
30
8
24
2
25
30
13
16
22
20
8
40
20
20
7
12
32
28
20
5
40
30
35
30
15
3
5
3
50
20
20
15
26
6
20
20
30
12
50
20
10
15
15
30
5
35
10
8
22
50
15
5
25
20
20
мм
0,16
15
10
14
25
3
10
20
4
10
20
10
ост.
5
5
-
3
-
20
5
10
4
5
-
Продолжение таблицы 1. 8
Вариант
70
13
14
15
16
17
18
19
20
-
10
-
3
-
4
Частные осадки, %, на ситах с размером отверстий, мм
песок
щ ебень (гравий)
40
20
10
5
ост.
1,25
0,63 0,315 0,16
2,5
8
50
20
20
30
5
2
14
20
20
30
45
28
32
50
20
50
15
28
25
23
40
30
26
20
10
12
5
7
20
16
30
2
5
0
5
9
25
20
10
10
3
25
15
20
3
2
6
20
10
23
20
6
25
25
20
35
30
25
30
21
20
20
20
5
20
31
20
33
10
10
11
20
30
20
13
20
5
25
10
ост.
5
10
-
7
5
2
10
Таблица 1.9 - Исходные данные к заданию
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
EJri/itlTTU
OCT niT/vruA/vrr
1'Т'IТТ•<
Н
асыпная
плотность, кг/дм3
щебень
(Щ) Псух.
песок (П)
2,6 4
2,65
2,6 2
2,64
2,6 4
2 ,62
2,68
2,65
2 ,67
2,6 4
2,61
2,62
2,7 0
2,62
2,65
2,65
2,6 2
2,65
2,5 9
2,64
2,68
2,68
2,65
2,71
2,65
2,65
2,65
2,67
2,70
2,69
2,65
2,65
2,65
2,71
2,69
2,70
2,65
2,70
2,65
2,69
1,47
1,59
1,44
1,57
1,42
1,56
1,58
1,65
1,53
1,60
1,49
1,44
1,45
1,56
1,56
1,50
1,63
1,55
1,47
1,60
К
Влажность
по массе, %
Щсух
1,56
1,43
1,50
1,53
1,50
1,42
1,48
1,35
1,56
1,55
1,54
1.50
1,50
1,51
1,54
1,35
1,42
1,53
1,56
1,55
П вл.
1,41
1,52
1,39
1,53
1,39
1,51
1,51
1,55
1,48
1,52
1,41
1,40
1,39
1,50
1,49
1,45
1,55
1,48
1,43
1,50
Щм.
1,62
1,47
1,53
1,57
1,56
1,45
1,56
1,41
1,60
1,58
1,58
1,56
1,53
1,54
1,57
1,39
1,46
1,56
1,60
1,58
П
3
6
3
4
5
4
7
4
5
5
7
3
4
6
4
4
4
5
5
5
Щ
1
2
1
2
2
1
2
1
2
2
3
1
2
3
1
3
2
2
2
2
Таблица 1 .1 0 - Исходные данные к заданию
Вари­
ант
1
2
3
4
Температура, °С
крупного
це­
песка заполни­ воды
мента
теля
-16
75
-10
-26
68
-12
-12
-12
68
-10
-10
-6
-14
-14
70
-11
Тб.с
24
18
22
25
21
Задание (ф),
Задание Задание (у),
доля хим.
возраст дней
(т),
связ. воды,
К
%
Т|
Т2
20
180
7
400
180
19
500
14
90
18
14
600
21
290
14
400
Продолжение таблицы 1.10
Вари­
ант
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Температура, °С
крупного
заполни­ воды
теля
-11
-11
70
-9
-9
70
-13
-13
75
-8
-8
60
-15
81
-15
-13
-13
65
-15
-15
75
-10
-15
75
-10
-10
60
-10
-10
72
-10
-10
60
-2
-10
70
-10
-10
80
-15
-15
85
-14
-14
60
-14
-14
75
це­
песка
мента
-11
-4
-13
-8
-7
-13
-15
-16
-5
-5
-10
-2
-4
-5
-12
-14
Тб.с
19
20
20
20
23
18
22
20
20
30
21
19
30
25
18
18
Задание (ф),
Задание Задание (у),
доля хим.
возраст дней
(т),
связ. воды,
Ru
%
XI
Т2
400
21
90
17
500
14
90
19
300
21
90
20
600
7
90
19
7
400
45
16
600
7
90
20
600
7
90
18
600
7
90
20
600
14
180
21
400
7
90
19,5
400
21
90
18
500
21
200
21
14
17
500
90
600
360
18
7
14
90
12
600
14
600
300
22
Задачи
Задача 1. Определить расход материалов для приготовления 1 м 3
бетона, его среднюю плотность и увеличение пористости, вызванную
добавкой СНВ, если состав бетона по массе 1 : X : Y = 1 : 2,1 : 3,9,
при В/Ц = 0,44 и расходе цемента 320 кг/м3. Введение добавки в
количестве 0,05 % от массы цемента привело к снижению средней
плотности бетонной смеси на 4 % и водоцементного отношения на
9% .
Решение
Определяем содержание в бетоне песка, щебня и воды:
- песка П = 320 • 2,1 = 672 кг;
- щебня Щ = 320 • 3,9 = 1248 кг;
- воды В = Ц • В/Ц = 320 • 0,44 = 141 л.
Средняя плотность бетона без добавки р 0 = 320 + 141 + 672 +
+ 1248 = 2381 кг/м3.
Средняя плотность бетона с добавкой р0' = (1 - 0,5) ■ р0 = 0,95 х
х 2381 = 2 2 6 2 кг/м3.
Водоцементное отношение (1 - 0,09) • 0,44 = 0,4.
Расход материалов на 1 м 3 бетона с добавкой СНВ:
- цемента Ц' = — р°' >= -------------- = 306;
1+х+у+В
1+2ДН-3.9+0.4
22
- песка ГГ = х ■Ц' = 2,1 • 306 = 643 кг;
- щебня Щ ' = у • Ц' = 0,4 ■306 = 1193 кг;
- воды В ' = В/Ц' • Ц ' = 0,4 ■306 = 122 кг.
Увеличение пористости ДП = — • 100 % =
г
ро
= 5%
2— ■100 % =
2381
Задача 2. Лабораторный состав бетона следующий: цемент 310 кг, вода - 160 л, песок - 650 кг, щебень - 1250 кг, при активности
цемента 470 кгс/см2. Определить, на сколько снизится прочность
бетона, если не будет учтена влажность материалов. Влажность песка
- 3 %, щебня - 1 %.
Решение
Определяем прочность лабораторного состава бетона
й6 = О.бйц
/Ц
\
/3 1 0
\
- 0,5 J = 0,6 • 470 ■
- 0,5 J = 405 кгс/см2
Содержание воды в песке и щебне составляет
: ^ - 3- = 19 5 л
100
В =
л '
щ
100
Общее количество воды в бетонной смеси В ' = 160 + 19,5 + 12,5 =
= 192 л.
Прочность бетона
= 0,6 • 470 • (310 / 192 - 0,5) = 314 кгс/см 2 =
= 31,4 МПа.
При не учете влажности песка и щебня прочность бетона
снизится на 4°,5~
31’4 • 100 = 22,5 %.
40,5
Задача 3. Определить коэффициент раздвижки зерен щебня а,
если соотношение между цементом, песком и щебнем составило 1 : 2 :
: 3,9. Средняя плотность бетонной смеси 2400 кг/м3, водоцементное
отношение 0,52, а истинные и насыпные плотности: цемента - 3,0 кг/л
и 1,2 кг/л; песка - 1,5 кг/л и 2,6 кг/л; щебня - 1,54 кг/л и 2,6 кг/л.
Решение
Абсолютный обьем цементно-песчаного раствора в бетоне Ура
будет складываться из абсолютных объёмов цемента, песка и воды
Ц? = К3 + К,а + в
Определяем расход цемента
23
ц=
м
-------- Es._____ = _______ 5122_______=
1 + х
+ у+ В /Ц
324 кг
1 + 2 + 3,9 + 0,52
Расход песка, щебня и воды составляет:
- воды В = 0,52 ■324 = 168,5 л;
- песка П = 2 • 324 = 648 кг;
- щебня Щ = 3,9 • 324 = 1264 кг.
Ц
П
324
648
К,3 = — + В + — = — — + 168,5 + — = 525,5 л
"
рц
рц
3,0
2,6
Пустотность щебня Vw = 1 - рщн/рщ = 1 - 1,54 / 2,64 = 0,42.
Объём пустот крупного заполнителя
^
0 , 42 42 --г^г = 345л.
Kt = К/ и -= 0,4
Р'ш
1-54
Коэффициент раздвижки зерен определяется как отношение
абсолютного объёма цементно-песчаного раствора в бетоне к объёму
пустот крупного заполнителя a = Vpa / Ущ = 525,5 / 345 = 1,52.
Задача 4. Имеется состав бетона: цемент ПЦ400 - 310 кг, песок 620 кг, щебень - 1240 кг, вода - 175 л, добавка JICTM - 0,2 % от
массы цемента. Введение добавки снизило расход воды до 165 л при
сохранении необходимой подвижности бетонной смеси. При
твердении бетона в химическую реакцию с цементом вступает 1 2 %
вводимой в бетонную смесь воды. Определить, как изменится
марочная прочность бетона в результате повышения водоцементного
отношения и на сколько повысится плотность, при уменьшении
расхода воды.
Решение
Определим среднюю плотность бетона без добавок р 0 = 310 +
+ 175 + 620 + 1240 = 2345 кг/м3.
Объём пустот за счет испарившейся воды П = 154 / 2345 • 100 % =
= 6 , 6 %.
Прочность бетона R 6 = 0,6 • 400 • (310 / 175 - 0,5) = 305 кгс/см 2 =
= 30,5 МПа.
Количество воды при введении добавки JICTM снизилось на
ДВ= 175 - 165 = Ю л.
Средняя плотность бетона с добавкой ЛСТМ ро = 2345 - 10 =
= 2335 кг/см3.
24
Объём пустот за счет испарившейся воды Vn = 165 - (0,12 • 165) =
= 145 л.
Пористость за счет испарившейся воды П = 145 / 2335 • 100 % =
= 6 , 2 %.
Прочность бетона
= 0,6 • 400 • (310 / 165 - 0,5) = 331 кгс/см 2 =
= 33,1 МПа
Пористость бетона за счет испарившейся воды снизилась на
Л/7 =
6 ,6
~ 6 , 2 100 = 6,1%.
6,6
Прочность бетона повысилась на
33 1 - 3 0 5
AR = ’ • 100 = 7,9%.
33,1
Задача 5. Определить коэффициент уплотнения бетонной смеси,
если на 1 м 3 бетонной смеси израсходовано: цемента - 300 кг, песка 670 кг, гравия - 1250 кг и воды - 148 л. Истинная плотность цемента 3150 кг/м3, песка —2660 кг/см3, гравия —2610 кг/см3.
Решение
V6a = V„a +V„a + Vna + У ща = 300 / 3,15 + 148 + 670/2,66 + 1250 /
/2,61 = 974 кг.
Коэффициент уплотнения Купл = V 6a / 1000 = 974 / 1000 = 97,4.
Задача 6 . При введении в бетонную смесь с В/Ц = 0,51 и
расходом цемента 320 кг на 1 м 3 пластифицирующей добавки С-3 в
количестве 0,3 %, такая же удобоукладываемость достигается при В/Ц
= 0,47. На сколько уменьшится расход цемента при введении С-3, если
прочность бетона не изменилась.
Р еш ен и е
Определяем расход воды при введении С-3 В = 0,47 • 320 = 150,4 л.
Чтобы сохранить прежнюю прочность необходимо оставить В/Ц
отношение прежним, т.е. 0,51. Тогда расход цемента составит
^
В /Ц
8 ,1
= 1 5 М = 295л
0,51
Снижение расхода цемента составит ДЦ = 320 - 295 = 25 кг или
%.
25
Задача 7. Определить как изменится расход цемента
активностью 450 кг/см 2 на 1 м 3 тяжелого бетона М400 класса В30,
если изменятся условия уплотнения бетонной смеси с 10 до 25 с.
Водоцементное отношение остается прежним. Наибольшая крупность
зерен щебня 40 мм. Песок средней крупности. Заполнители рядовые.
Решение
Определяем
водоцементное
отношение
бетонной
смеси
жесткостью 1 0 с.
Ц, / В, = - ^ - + 0,5 = 4 0 0
+0,5 = 1,98
1
1
ARU
0,6-450
Расход воды по таблице 1.4 составил 160 л.
Расход цемента Ц] = В, • Ц /Bi = 160 • 1,98 = 317 кг.
Для бетонной смеси с жесткостью 25 с расход воды по таблице
1.4- В 2 = 145 л.
Т.к. Ц 2 /В 2 = Ц ]/В ь то расход цемента составит Ц 2 = В 2 • Ц |/В | =
= 145- 1,98 = 287 кг.
Изменение расхода цемента - ДЦ = 3 1 7 - 287 = 30 кг или 9,5 %.
Задача 8. Определить водоцементное отношение, при котором
бетон из жесткой бетонной смеси на рядовых заполнителях и на
портландцементе ПЦ500-Д20 через 7 суток твердения наберет
прочность при сжатии 320 кгс/см2.
Решение
Определяем прочность бетона через 28 суток твердения
R28 = R7 ■Lg28 / Lg7 = 320 ■1,44 / 0,85 = 542 кгс/см 2 = 54,2 МПа
Определяем водоцементное отношение
В / Ц = ------- ---------------= --------Q ’ 6 ' 5 Q 0 -----= 0,43.
Лв + 0 ,6 -0 ,5 -Л „ 542 + 0 ,6-0,5-500
26
2 Лёгкие бетоны
2.1 Бетон на пористых заполнителях
Лёгкому бетону и железобетону принадлежит важная роль в
решении технической задачи по дальнейшему снижению массы
возводимых зданий и уменьшению материалоёмкости строительства.
Вместе с тем, наружные стены и покрытия из малотеплопроводных
лёгких бетонов сберегают тепло в помещениях и тем самым
позволяют меньше тратить топлива и энергии на отопление зданий.
Из лёгкого железобетона изготовляют укрупнённые конструкции и
объёмные элементы, применение которых
в полносборном
строительстве ускоряет монтажные работы и сводит к минимуму
потребность в ручном труде.
Есть ещё одно очень важное достоинство у лёгкого бетона, а
именно возможность его использования в разнообразных
строительных конструкциях, что позволяет рассматривать лёгкий
бетон как универсальный материал. В этом убеждает разнообразие
видов лёгкого бетона, применяемых в строительстве:
- конструкционный плотностью 1400-1800 кг/м 3 с прочностью на
сжатие 15—50 МПа, чаще всего используемый для лёгких несущих
железобетонных конструкций (пролётных строений мостов, ферм,
гидротехнических сооружений, элементов перекрытий и покрытий
зданий и др.);
конструкционно-теплоизоляционный
плотностью
501—
1400 кг/м 3 с прочностью 2,5-10 МПа, являющийся основным
материалом ограждающих конструкций зданий;
- теплоизоляционный и акустический плотностью до 500 кг/м3,
широко применяемый в слоистых конструкциях как утеплитель и
звукопоглощающий материал.
2.1.1 М атериалы для изготовления лёгкого бетона
Лёгкий бетон - бетон на цементном вяжущем, пористом крупном
неорганическом заполнителе, пористом (природном и / или
искусственном) или плотном мелком неорганическом заполнителе и
добавках, регулирующих свойства бетонной смеси и бетона.
Для лёгкого бетона используют быстротвердеющий и обычный
портландцементы, а также шлакопортландцемент.
По виду крупного пористого заполнителя бетоны подразделяют на:
- керамзитобетон (бетон на керамзитовом щебне или гравии);
- шунгизитобетон (бетон на шунгизитовом щебне или гравии);
- аглопоритобетон (бетон на аглопоритовом щебне или гравии);
- шлакопемзобетон (бетон на шлакопемзовом щебне или гравии);
27
бетон на стекловидных пористых заполнителях (на
остеклованном шлаковом гравии, щебне или гранулированном
пеностекле, грануляте пеностекла и т.д.);
- перлитобетон (бетон на вспученном перлитовом песке и щебне);
- бетон на щебне из пористых горных пород (бетон на туфе,
пемзе, вулканическом шлаке);
- термолитобетон (бетон на термолитовом щебне или гравии);
- вермикулитобетон (бетон на вспученном вермикулите);
- керамзитоперлитобетон (бетон на керамзитовом гравии и
перлитовом вспученном песке);
- шлакобетон (бетон на золошлаковых смесях тепловых
электростанций или на топливном шлаке, гранулированном доменном
или электротермофосфорном шлаке).
Допускается применять другие виды пористых заполнителей, на
которые имеются стандарты или технические условия, например
бетон на обжиговом или безобжиговом зольном гравии и т.д.
Применяют в основном неорганические пористые заполнители,
которые отличаются большим разнообразием, их подразделяют на
природные и искусственные. Природные пористые заполнители
получают путём частичного дробления и рассева или только рассева
горных пород (пемзы, вулканического туфа, известняка-ракушечника
и др.). Искусственные пористые заполнители являются продуктами
термической обработки минерального сырья и разделяются на
специально изготовленные и побочные продукты промышленности
(топливные шлаки и золы).
Для теплоизоляционных и некоторых видов конструкционно­
теплоизоляционных лёгких бетонов используют и органические
заполнители из древесины, стеблей хлопчатника, костры, гранулы
пенополистирола (стиропорбетон) и др.
2.1.2 Технические требования к пористым заполнителям
Пористые заполнители, как и плотные, делят на крупные
(пористый гравий или щебень) с размером зерен 5-40 мм и мелкие
(пористый песок), состоящие из частиц размером менее 5 мм.
Пористый песок рассеивают на две фракции: до 1,2 мм (мелкий песок)
и 1,2-5 мм (крупный песок). Пористый щебень (гравий) следует
разделять на фракции: 5-10, 10-20, 20-40 мм.
По насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м3) пористые
заполнители разделяют на марки: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400,
500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 и 1200.
Оптимальное сочетание показателей плотности, теплопровод­
ности, прочности и расхода цемента для лёгких бетонов достигается
28
при наибольшем насыщении бетона пористым заполнителем, что
требует слитного (сближенного) размещения зёрен заполнителя в
объёме бетона. В этом случае в бетоне будет содержаться меньше
цементного камня, являющегося самой тяжёлой частью лёгкого
бетона. Наибольшее насыщение бетона пористым заполнителем
возможно только при правильном подборе зернового состава смеси
мелкого и крупного пористых заполнителей с одновременным
использованием
технологических
факторов
(интенсивного
уплотнения, пластификаторов).
Объём межзерновых пустот в крупном заполнителе зависит от
содержания зёрен разного размера. В примере, изображенном на
рисунке
2 .1 ,
оптимальный
зерновой
состав
соответствует
минимальной пустотности смеси зёрен фракций 5-10 и 10-20 мм.
Требования к зерновому составу пористого песка установлены в
зависимости от того, для какого вида бетона он готовится:
теплоизоляционного, конструкционно-теплоизоляционного, конструк­
ционного.
„
400
1 390
I 380
|
370
8 360
350
100
о
60 50
40 50
40
40
0 5 ... 1 0 мм
100
10 ... 20 мм
Рисунок 2.1 - Межзерновая пустотность и насыпная плотность
керамзитового гравия в зависимости от его зернового состава
Содержание водорастворимых сернистых и сернокислых
соединений в пересчёте на SO 3 в пористом песке, применяемом для
армированных лёгких бетонов, допускается не более 1 % по массе.
Среднее значение коэффициента формы зёрен гравия или щебня
(отношение наибольшего размера зерна к наименьшему) - не более
2,5, для высококачественного заполнителя - 1,5-2. Зерна вытянутой
(«лещадной»)
формы
увеличивают пустотность заполнителя,
29
ухудшают удобоукладываемость смесей и понижают прочность
лёгкого бетона.
Прочность пористого щебня (гравия) определяют по стандартной
методике в соответствии с ГОСТ 9758-2012 путём раздавливания
зёрен в стальном цилиндре.
Зёрна большинства пористых заполнителей имеют шероховатую
поверхность, поглощают некоторое количество воды затворения,
поэтому лёгкобетонные смеси нуждаются в принудительном
смешивании и в интенсивном уплотнении (вибрировании под
нагрузкой, вибропрокате, вибротрамбовании и др.), которое более
эффективно при применении пластифицирующих добавок.
Основы теории лёгких бетонов, включающие общий метод
определения оптимального количества воды затворения для
легкобетонной смеси, разработал Н. А. Попов. Этот метод основан на
зависимости прочности лёгкого бетона и коэффициента выхода от
расхода воды (рисунок 2 .2 ).
Расход воды, л
Расход воды, л
Вопт - оптимальное количество воды
Рисунок 2.2 - Зависимость прочности
коэффициента выхода от расхода воды
лёгкого
Коэффициент выхода (3, всегда меньше
вычисляют по формуле
единицы
бетона
и
(0,6-0, 8 ),
В= - . 3 —
р
V„+VM+VK'
где V6, V u, VM, VK - объёмы соответственно уплотнённой
бетонной смеси, цемента, мелкого и крупного заполнителей.
30
Кривая зависимости прочности от расхода воды имеет две ветви.
Левая (восходящая) показывает, что прочность бетона при повышении
расхода воды постепенно возрастает. Это объясняется увеличением
удобоукладываемости бетонной смеси и плотности бетона. Правая
(нисходящая) ветвь свидетельствует о том, что после достижения
наибольшего уплотнения смеси (т.е. минимального коэффициента
выхода) увеличение расхода воды сверх оптимального приводит к
возрастанию объёма пор, образованных несвязанной цементом водой,
и к понижению прочности бетона.
В лёгком бетоне отчётливо проявляется вредное влияние, как
недостатка, так и избытка воды затворения.
Прочность лёгкого бетона R, по Н. А. Попову, зависит от марки
цемента, цементно-водного отношения, прочности пористого
заполнителя и может быть приближённо определена по формуле,
имеющей в определённых границах Ц/В такой же вид, как и для
тяжёлых бетонов:
где Ая и Ъг — безразмерные параметры. Чем ниже прочность
пористого заполнителя, тем меньше значения Аг и Ьг.
При оптимальном количестве воды затворения, подобранном для
применяемых цемента и заполнителей, прочность лёгкого бетона
зависит, главным образом, от марки и расхода цемента Ц (формула
Н. А. Попова)
R = kRu (Ц - Цо),
где к, Ц 0 - параметры, определяемые путём испытания образцов
бетона, изготовленных с оптимальным количеством воды, но с
разными расходами цемента и твердевших в тех же условиях, что и
лёгкобетонные изделия.
2.1.3
Структура и свойства лёгкого бетона
Лёгкие
бетоны разделяют по структуре на плотные,
поризованные и крупнопористые.
Структура лёгкого бетона формируется при участии физических
и химических процессов, протекающих в местах контакта пористого
зерна заполнителя с цементным тестом и камнем. Цементное тесто
проникает в поверхностные поры зерна, при этом зерно отсасывает
некоторое количество воды из прилегающего к нему слоя цементного
31
теста, понижая В/Ц, поэтому в бетоне плотной структуры каждое
пористое зерно окружено контактным слоем. Сцепление вяжущего с
пористым заполнителем, обусловленное механическим защемлением
цементного камня в порах зерна, возрастает вследствие химического
взаимодействия контактирующих фаз.
Большинство пористых заполнителей (керамзит, аглопорит и др.)
содержит аморфный SiC^, способный химически реагировать с
Са(ОН)2, образующимся при гидратации цемента, что приводит к
образованию на поверхности контакта нерастворимого в воде
гидросиликата кальция C aO S i 0 2 -nH2 0 , упрочняющего контактный
слой «пористое зерно — цементный камень». Поэтому бетон на
пористом заполнителе (в котором 75 % -8 0 % объёма заполнено
пористыми зёрнами) не пропускает воду и другие жидкости далее при
большом одностороннем давлении, этот же бетон оказывается
достаточно морозостойким. Данный технический парадокс имеет
место, если обеспечена плотная структура бетона, т.е. цементное тесто
заполняет все пустоты между зёрнами и межзерновая пористость
бетона минимальна. В плотном лёгком бетоне к тому же стальная
арматура достаточно хорошо защищена от коррозии и в обычных
условиях эксплуатации не требуется специальных защитных мер по
сохранению арматуры.
Основными нормируемыми и контролируемыми показателями
качества лёгкого бетона являются: класс по прочности на сжатие;
класс по прочности на осевое растяжение; класс по прочности на
растяжение при изгибе; марка по средней плотности; марка по
морозостойкости; марка по водонепроницаемости; теплопроводность
(коэффициент теплопроводности) в сухом состоянии. Для бетона,
предназначенного для бетонных и железобетонных изделий и
конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах, дополнительно
нормируют и контролируют показатели качества бетона по
ГОСТ 31384-2008.
Бетоны должны иметь следующие классы по прочности в
проектном возрасте:
- на сжатие: ВО,75; B l; B l,5 ; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5;
В15; В20; В22,5; В25; В30; В35; В40;
- на осевое растяжение: 0,8; 1,2; 1,6; 2; 2,4; 2,8; 3,2;
- на растяжение при изгибе: 0,4; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 2,4; 2,8; 3,2; 3,6; 4,0.
Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в
МПа с обеспеченностью 0,95.
Для изделий (камни, блоки, теплоизоляционные плиты) и
монолитной теплоизоляции чердаков, кровель, полов, трехслойных
32
панелей и т.д., запроектированных без учета требований
обеспеченности, прочность бетона характеризуют в соответствии с
ГОСТ 6133-99 марками по прочности на сжатие: М3, М5, М10, М15,
М25, М35, М50, М75, М100. Маркой называется нормируемое
значение средней прочности бетона в кгс/см 2 (МПа х 1 0).
Для изготовления высокопрочных бетонов (плотностью 1600—
1800 кг/м3) применяют более прочный пористый заполнитель с
насыпной плотностью 600-800 кг/м3, а пористый песок частично или
полностью заменяют плотным.
Наряду с прочностью важной характеристикой лёгкого бетона
является плотность. По средней плотности в сухом состоянии (кг/м3)
лёгкие бетоны подразделяют на марки: D200, D250, D300, D350, D400,
D450, D500, D550, D600, D700, D800, D900, D1000, D1100, D1200,
D1300, D1400, D1500, D1600, D1700, D1800, D1900, D2000.
Уменьшить плотность лёгких бетонов можно путём образования в
цементном камне мелких замкнутых пор. Для поризации цементного
камня, являющегося самой тяжёлой составной частью лёгкого бетона,
используют небольшие количества пено- или газообразующих
веществ, а также воздухововлекающие добавки. Мелкие и равномерно
распределённые поры в цементном камне незначительно понижают
прочность, но существенно уменьшают плотность и теплопроводность
лёгкого бетона.
Теплопроводность лёгких бетонов зависит в основном от
плотности и влажности (рисунок 2.3). Увеличение объёмной
влажности лёгкого бетона на 1 % повышает его теплопроводность на
0,016-0,035 Вт/(м-°С).
В зависимости от теплопроводности лёгкого бетона толщина
наружной стены может изменяться от 20 до 40 см. Наружные
ограждающие конструкции из лёгких бетонов подвергаются
воздействию
попеременного
замораживания
и
оттаивания,
увлажнения и высыхания, поэтому лёгкие бетоны, применяемые для
наружных стен, покрытий зданий, а также для конструкций мостов,
гидротехнических сооружений, должны обладать определённой
морозостойкостью.
По морозостойкости лёгкие бетоны делят на марки: F25; F35;
F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500. Для наружных стен
обычно применяют бетоны морозостойкостью не менее 25 циклов
попеременного замораживания и оттаивания. Возможность получения
лёгких бетонов высокой морозостойкостью и малой водопроница­
емостью значительно расширяет области их применения. Бетоны на
33
пористых заполнителях уже успешно используют в мостостроении,
гидротехническом строительстве и даже в судостроении.
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Плотность, кг/м3
1 керамзитобетон;
4 - аглопоритобетон
2
— перлитобетон; 3 — шлакопемзобетон;
Рисунок 2.3 - Зависимость теплопроводности лёгких бетонов от
плотности
Водонепроницаемость плотных конструкционных лёгких бетонов
может быть высокой. Керамзитобетон с расходом цемента 300350 кг/м 3 не пропускает воду даже при давлении 2 МПа. Малая
водопроницаемость
плотных лёгких бетонов
подтверждается
эксплуатацией возведённых из них гидротехнических сооружений, а
также испытанием напорных железобетонных труб. Характерно, что
со временем водонепроницаемость лёгких бетонов повышается.
По водонепроницаемости лёгкие бетоны подразделяют на марки:
W2, W4, W 6 , W 8 , W10, W12.
2.1.4 Расчёт состава
Определение расхода материалов на 1 м 3 керамзитобетона.
Общий расход крупного и мелкого заполнителя
3 = р6.с. - 1.15Ц,
где рб с - требуемая плотность сухого керамзитобетона, к г /м 3;
1,15
- коэффициент, учитывающий воду, связанную
цементом (15 %);
Ц - расход цемента, кг/м3, который определяют по таблице
2 . 1 и уточняют по таблицам 2 . 2 и 2.3.
34
Керамзитовый
гравий
Крупный
заполнитель
Предельная
крупность
заполнителя, мм
Таблица 2.1 - Расход цемента для керамзитобетона различных марок
10
20
Керамзитовый
щ ебень
30
10
20
30
Расход цемента, кг/м3, для керамзитобетона марки
50
75
100
150
200
250
-
-
200-240
230-260
250-280
270-300
300-330
310-350
340-390
170-190
180-200
190-210
200-230
200-220
210-230
220-235
240-260
235-260
240-270
240-290
280-320
275-310
290-320
300-340
350-390
320-330
340-380
360-400
370-420
-
-
200-250
230-280
270-300
290-330
320-350
340^110
360-400
180-200
190-210
200-220
210-240
210-230
220-240
230-260
250-280
240-285
260-290
270-310
300-340
295-340
320-350
350-400
370-430
-
330-360
370-410
-
-
~
П р и м еч ан и е - Н ад чертой - расход цемента для жестких бетонных смесей с
показателем ж ёсткости 60-80 с, под чертой - для подвижных смесей с осадкой
конуса 3-5 см.
Таблица 2.2 - Поправочные коэффициенты к расходу цемента в
зависимости от плотности заполнителя
Насыпная
плотность
заполни­
теля, кг/м
250
300
400
Наибольшая
марка бетона на
П опра­
данном крупном
вочный
заполнителе при
коэф ф и­
его расходе
циент
0,8 м3 на
1 м 3 бетона
100
1,3
150
1,2
200
1,1
Наибольшая
марка бетона на
Насыпная
Попра­
данном крупном
плотность вочный
заполнителе при
коэф­
заполни­
его расходе
теля, кг/м3 фициент
0,8 м3 на
1 м3 бетона
250
500
1
300
600
0,95
400
800
0,5
Таблица 2.3 - Поправочные коэффициенты к расходу цемента в
зависимости от его марки_________ ________________________________
М арка цемента
250
300
400
Поправочный
коэффициент
1,3
1,2
1,1
35
М арка цемента
Поправочный
коэффициент
500
600
-
0,9
0,8
-
Конструктивный,
марки 100 и
более
Конструктивно­
теплоизоляционный,
марок 50-100
1800
600
175—
400
250
800
500
250400
10
0,5-0,6
0,55-0,65
20
0,4-0,5
0,45-0,55
1000
40
0,35-0,45
0,4-0,5
400
600
10
0,55-0,65
0,6-0,7
500
800
20
0,5-0,6
0,55-0,65
п =
1,45
1,4
36
1,55
Расход песка
г •р” ~ (1 - г) •Р?'
3- рй- г
Расход
сортированного
мелкого и крупного
заполнителя, м3, на
1 м3 уложенного
Расход
сортированного
мелкого и крупного
заполнителя, м3, на
1 м3 уложенного
Таблица 2.4 - Рекомендации по выбору
к е р а м зи то б е то н а ________________________ ,
Доля песка в
общем объёме
смеси мелкого и
крупного
заполнителя при
использовании
Предельная крупность керамзитового гравия
или щебня, мм
мелкого заполнителя двух
фракций
отдельно мелкого и отдельно
крупного заполнителя,
отдельно двух фракций
щебня
керамзитового песка (из
i-равия или щебня)
300
гравия
керамзитового гравия или
щебня
400
Примерный расход цемента, кг/м3
Максимальная плотность керамзитобетона
в высушенном состоянии, кг/м3
Керамзитобетон и его марка
Рекомендации по выбору заполнителей для керамзитобетона
даны в таблице 2.4.
заполнителей для
________________
1,5
600
1000
-
-
-
800
1200
-
-
-
где Рн , Рн ~ плотность песка и крупного заполнителя (щебня или
гравия) в насыпном состоянии, кг/м3;
г - доля песка в общем объёме смеси мелкого и крупного
заполнителя, принимаемая по таблице 2.4.
Расход щебня или гравия
Щ = 3 - П.
1
Расход крупного заполнителя не должен превышать 0,9 м 3 на
м 3 бетона.
Расход воды определяют по таблице 2.5.
Таблица 2.5 - Водопотребность керамзитобетонной смеси, л/м 3
Осадка
Ж ёсткость,
конуса,
с
см
Керамзитобетон
н а керамзитовом песке
на кварцевом песке
при насыпной плотности керамзитового гравия, кг/м3
300
500
800
300
500
800
-
90-100
175-190
165-180
155-170
210-225
200-215
190-205
-
60-80
185-200
175-190
165-180
225-240
215-235
205-225
-
30-50
195-210
185-200
175-190
250-270
240-260
230-250
255-280
-
15-25
205-220
195-210
185-200
275-300
265-290
3-5
-
215-230
205-220
195-210
300-325
290-315
270-305
6-8
-
225-240
215-230
205-220
325-350
315-340
305-330
-
235-250
225-240
215-232
350-375
340-365
330-355
9-12
П римечания
1 Данны е таблицы приведены для керамзитобетона на сухом
керамзитовом гравии с предельной крупностью зёрен 20 мм и на песке средней
крупности. При предельной крупности зёрен керамзитового гравия 10 мм
расход воды увеличивают на 20 л, а при предельной крупности зёрен 40 мм
уменьш аю т н а 15 л.
2 Данны е таблицы относятся к керамзитобетону, содержащему 35 % 40 % песка от общ его объёма смеси заполнителей. При меньш ем или большем
содержании песка расход воды соответственно уменьш аю т или увеличивают на
1-1,5 л на каж дый процент изменения содержания песка.
3 В случае применения пуццолановых или ш лакопортландцементов, а
также тонкомолоты х добавок к портландцементу расход воды увеличивают на
15-20 л.
4 Данны е таблицы приведены для керамзитового гравия. При наличии
керамзитового щ ебня расход воды увеличивают на 15-20 л.____________________
%
37
Предварительный состав керамзитобетона уточняют пробным!
замесами, как и при подборе состава обычного бетона.
Подвижность или жёсткость керамзитобетонных смесей длз
конструкций различных типов представлены в таблице 2 .6 .
Таблица 2.6 - Подвижность или жёсткость керамзитобетонных смесей
для конструкций различных типов________________________ _________
Конструкции
1 Тонкостенные железобетонные
изделия (плоские и
часторебристые панели, настилы,
тонкие плиты ограж дений и
покрытий), бетонируемы е в
вертикальном полож ении в
кассетных формах.
Крупные блоки (стеновые,
фундаментные, санитарно­
технические), бетонируемые на
стенде в горизонтальном или
вертикальном полож ении, а также
ж елезобетонны е массивные
изделия (балки, прогоны,
лестничные м арш и и т.д.),
изготовляемые
по стендовой технологии.
Крупные блоки, бетонируемы е в
горизонтальном положении, а
также ж елезобетонны е массивные
изделия, изготовляемы е по
поточной технологии
Т онкостенные железобетонны е
изделия, бетонируемы е в
горизонтальном полож ении
Средство укладки
Наружные
тисковые
вибраторы.
Глубинные
вибраторы.
Жёсткость,
Осадка
с
конуса, см
10-12
6-8
-
Поверхностные,
глубинные или
наружные
вибраторы, а также
пневмотрамбовки
или
вибробетоноуклад­
чики
3-5
-
Виброплощадки с
пригрузом и
вибровкладышами
-
Виброплощадки с
пригрузом и
вибровкладышами,
виброш тампы
-
15-25
30-50
60-80
80-100
2.2 Крупнопористый бетон
В состав крупнопористого (беспесчаного) бетона входят гравий
или
щ ебень
крупностью
520
мм,
портландцемент
или
ш лакопортландцемент марок 300-400 и вода. За счёт исключения
песка из состава крупнопористого бетона его плотность уменьшается
примерно на 600-700 кг/м и составляет 1700-1900 кг/м3. Отсутствие
песка и ограниченный расход цемента (70-150 кг/м3) позволяют
получить пористый бетон теплопроводностью 0,55-0,8 Вт/ (м-°С)
марок M l 5 - М75. Крупнопористый бетон целесообразно применять в
38
районах, богатых гравием. Из крупнопористого бетона возводят
монолитные наружные стены зданий, изготовляют крупные стеновые
блоки. Стены из крупнопористого бетона оштукатуривают с двух
сторон, чтобы устранить продувание.
Крупнопористый бетон на пористом заполнителе (керамзитовом
гравии и т.п.) имеет небольшую плотность (500-700 кг/м3) и
используется как теплоизоляционный материал.
2.3 Поризованный лёгкий бетон
Для улучшения теплофизических свойств лёгкого бетона на
пористом заполнителе применяют поризацию растворной части
бетона или заменяют её поризованным цементным камнем, т.е.
готовят лёгкий бетон на крупном пористом заполнителе без песка. К
поризованным лёгким бетонам относят бетоны, содержащие более
800 л/м 3 лёгкого крупного заполнителя, у которых объём воздушных
пор составляет 5 % -25% . Поризацию таких бетонов осуществляют
либо предварительно приготовленной пеной, либо за счёт введения
газообразующих или воздухововлекающих добавок. Пеной поризуют
только беспесчаные смеси, воздухововлекающими добавками - только
смеси с песком, газообразующими добавками - смеси с песком и без
песка. В зависимости от используемого заполнителя и способа
поризации
бетоны
получают
название,
например,
керамзитопенобетон,
керамзитогазобетон,
керамзитобетон
с
воздухововлекающей добавкой.
По сравнению с лёгким бетоном плотной структуры
поризованный бетон имеет пониженные плотность и коэффициент
теплопроводности. В нём можно использовать крупный заполнитель
прерывистого зернового состава, уменьшить или полностью
исключить расход пористого песка, принять более тяжёлый пористый
заполнитель (без увеличения плотности).
По сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном поризованный
лёгкий бетон отличается значительно меньшим расходом вяжущего
вещества, повышенным модулем деформации и долговечностью,
меньшей усадкой. Поризованные легкобетонные смеси отличаются
хорошей связанностью и удобоукладываемостью, и их применение
значительно упрощ ает формование изделий, позволяет отказаться от
пригруза при уплотнении смеси в процессе её укладки
вибрированием.
Прочность поризованного бетона может быть 5-10 МПа, а
плотность - 700-1400 кг/м3. Прочность и плотность бетона зависят от
его структуры.
39
2.4 Ячеистый бетон
Ячеистый бетон — это искусственный пористый строительный
материал с характерной равномерно распределённой мелкодисперс­
ной ячеистой структурой, получаемый в результате поризации и
гидратационного твердения рационально подобранной, тщательно
перемешанной растворной
смеси, состоящей
из вяжущего,
кремнеземистого компонента, добавок и порообразователей.
По
назначению
ячеистые
бетоны
подразделяют
на
теплоизоляционные (плотность 200-500 кг/м3), конструкционно­
теплоизоляционные (плотность 500-1000 кг/м3); конструкционные
(плотность 1000-1200 кг/м3). Теплоизоляционный ячеистый бетон
применяется для утепления стен, полов, чердаков, мансард, крыш,
теплотехнических установок; теплоизоляционно-конструкционный для устройства наружных и внутренних стен, перегородок
малоэтажных зданий; конструкционный — для устройства несущих
внутренних стен, плит покрытий и перекрытий. Изделия из такого
бетона могут заменять кирпич, бетонные блоки и другие виды
стеновых материалов в малоэтажных зданиях и каркасном
строительстве.
По условиям твердения бетоны подразделяют на автоклавные
(синтезного твердения) - твердеющие в среде насыщенного пара при
давлении выше атмосферного и неавтоклавные (гидратационного
твердения) - твердеющие в естественных условиях, при электропрог­
реве или в среде насыщенного пара при атмосферном давлении.
По
способу порообразования бетоны
подразделяют на
газобетоны, пенобетоны, газопенобетоны.
К нормируемыми показателями ячеистого бетона относятся:
средняя плотность ячеистого бетона (кг/м3), прочность на сжатие
(МПа) или класс бетона на сжатие (В), морозостойкость (F), усадка
при
высыхании
(мм/м),
теплопроводность
(X,
В т/(м К ),
паропроницаемость (мг/(м-ч-Па), сорбционная влажность (%),
Прочность ячеистых бетонов характеризуют классами по
прочности на сжатие. Для бетонов установлены следующие классы:
ВО,5; ВО,75; B l; B l,5 ; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12.5; В15.
По показателям средней плотности назначают следующие марки
бетонов в сухом состоянии: D300; D350; D400; D500; D600; D700;
D800; D900; D1000; D 1 100; D1200.
Для бетонов конструкций, подвергающихся попеременному замо­
раживанию и оттаиванию, назначают и контролируют следующие
марки бетона по морозостойкости: F15; F25; F35; F50; F75; F100.
40
Сегодня наиболее перспективными являются изделия из
ячеистых бетонов со следующими показателями: марка по плотности
D350, D400, R™ = 0,7-1 МПа; R ror = 0,2-0,3 МПа; t„PM = 400 °С,
Х= 0,09-0,1 Вт/(м • К).
2.4.1 Газобетон
Способ газообразования основан на введении в сырьевую смесь
компонентов, которые способны вызвать химические реакции с
выделением в больших количествах газовой фазы. Газы, стремясь
выйти из твердеющей пластической массы, образуют пористую
структуру материала - газобетона, газосиликата, газокерамики,
ячеистого стекла, газонаполнителей пластмассы и др.
В качестве газообразователя вводится тонкоизмельченный
алюминиевый порошок (алюминиевая пудра). Вступая в химическую
реакцию с Са(ОН)2, алюминий способствует выделению молекул
водорода и соответствующей энергии химической связи образования
из простых веществ
З С а(О Н )2 + 2А 1+ 6Н 20 = З С а О А 120 3-6Н 20 + ЗН2Т .
гидроалюминат кальция
Выделяющийся водород вспучивает цементное тесто. Ячеистое
цементное тесто затвердевает. Крупный заполнитель в нем
отсутствует. Для ускорения процесса вспучивания к портландцементу
добавляют примерно 10 % извести-пушонки от его массы. Процесс
газообразования продолжается примерно 15-20 мин.
Другой газообразователь - пергидроль (техническая перекись
водорода). В щелочной среде цементного теста или цементного
раствора пергидроль разлагается с выделением кислорода
2Н 20 2 — 2Н 20 + 0 2| .
М олекулы кислорода вспучивают цементное тесто или
строительный раствор в течение 7-10 мин.
2.4.2 Пенобетон
Способ пенообразования основан на введении в воду затворения
вяжущих пенообразующих веществ. Стабилизированные пузырьки
пены представляют собой воздушные поры пенобетона, пеносиликата,
пенокерамики и др.
В качестве стабилизаторов пены с повышением их стойкости
используют столярный клей, сернокислый глинозем, смолы и др.
Пенообразователи - соли жирных кислот - натриевые и калиевые
41
мыла, клееканифольный пенообразователь, алюмосульфонафтеновый
пенообразователь, ГК - гидролизованная кровь, получаемая путём
обработки отходов мясокомбинатов по схеме:
техническая кровь + NaOH + F eS 0 4 + NH 4 CI
(едкий
натрий)
(железный
купорос)
хлористый
аммоний)
Задачи
Задача 1. Определить коэффициент конструктивного качества
(К.К.К.) керамзитобетона марок 100 и 400 (плотность соответственно
1000 и 1800 кг/м3). Сравнить полученные данные с величинами К.К.К.
обычных
(тяжёлых)
бетонов
соответствующих
марок
при
р = 2400 кг/м3.
Решение
Для керамзитобетона марки 100
R
100
К. К. К. = — = —— = о д ,
р
1000
а для тяжёлого бетона
100
к- к ’ к = 2 4 0 0 = 0 ’042'
т.е. К.К.К. керамзитобетона, по сравнению с равнопрочным тяжёлым
бетоном, выше приблизительно в 2,5 раза.
Для высокопрочного керамзитобетона марки 400
400
К‘ К‘ К- = 1800 = °'222'
а для тяжёлого бетона
400
К. К. К. = — — = 0,167,
2400
т.е. К.К.К. высокопрочного керамзитобетона на 33 % выше по
сравнению с тяжёлым бетоном
0,22
0,1 6 7
■100 = 133 %.
42
Задача 2. Ш лакопемзобетон слитного строения марки 50 на
обычной (тяжёлой) шлаковой пемзе (р„ > 800 кг/м3) имеет плотность,
как правило, не меньше р = 1600 кг/м3. Для повышения
эффективности такого бетона и уменьшения толщины стеновых
панелей из него в качестве мелкого заполнителя можно использовать
легкий перлитовый песок (р = 150 кг/м3) и получить новый вид
легкого бетона - шлакопемзоперлитобетон (термозито-перлитобетон)
плотностью 1250 кг/м3. Подсчитать коэффициент конструктивного
качества шлакопемзобетона и шлакопемзоперлитобетона и сравнить
их.
Решение
Для шлакопемзобетона
К- К К ' = 1 Ш = 0 '0 3 1 '
Для шлакопемзоперлитобетона
К. К. К. =
50
= 0,04.
1250
Следовательно, К.К.К. возрос на
0,04 - 0,031
100 = 29 <
0,031
т.е. применение перлитового песка позволяет повысить К.К.К. бетона
почти на 30 %.
Задача 3 . Подсчитать плотность шлакобетона в сухом состоянии,
если при естественной влажности W = 8 % она составляет 1730 кг/м 3
Решение
„
v
mV =
100 -pw 1730-100
, ,
= „„„--- — = 1602 кг/м3.
100 + W
100 + 8
Задача 4. Подсчитать коэффициенты теплопроводности крупно­
зернистых бетонов, плотность которых 800, 1000, 1400 и
1800 кг/м3, по приближенной формуле
1 = 0,265 •10-3’ р - 0,023,
где X - коэффициент теплопроводности бетона, Вт/ (м-°С);
43
р - плотность бетона, кг/м3.
По результатам подсчёта составить таблицу.
Решение
При р = 800 кг/м 3
Х = 0,265-10 '3 • 800 - 0,023 = 0,189.
Остальные результаты сведены в таблицу 2.7
Таблица 2.7
№ бетона
1
2
3
4
р, кг/м3
800
1000
1400
1800
Я , В т/ (м-°С)
0,189
0,242
0,348
0,454
Задача 5. Определить коэффициент выхода Р крупнопористого
(беспесчаного) бетона состава 1 : 6 и 1 : 1 2 (по объёму) при расходе
цемента соответственно 200 и 100 кг на 1 м 3 бетона. Насыпная
плотность цемента 1 2 0 0 кг/м3.
Решение
Ц,+Кц
Ц ( 1 + пУ
При составе 1: 6
1000
= 0, 86 .
£ ( 1 + 6)
При составе 1:12
1000
Р = ш ----------= °’92'
i j d
+ 12)
Задача 6. Подсчитать показатель расслаиваемости лекобетонной
смеси (Прассл), если исходная (средняя) плотность смеси р = 1660 кг/м3,
а плотность пробы смеси из верхней части образцов рв= 1590 кг/м3.
Решение
p p v
Праспр = 2 •
1660 - 1590
■100 = 2 ■.... 166b- ----- 100 = 8,4 %.
44
Задача 7. Плотность автоклавного пенобетона р = 700 кг/м 3 (в
сухом состоянии). Соотношение цемента и молотого песка 1:1.
Химически связанной воды пенобетон содержит Всв = 15 % от общей
массы цемента и молотого песка. Вычислить пористость пенобетона,
если истинная плотность р цемента - 3,1 г/см3, а молотого песка 2,65 г/см3.
Решение
Определяем расход цемента и песка на 1 м 3 пенобетона из
условия
р —Ц + П + Всв —700
или Ц + П + 0,15 • (Ц + П) = 700 .
Поскольку по условию задачи Ц = П, получаем 2,ЗЦ = 2,ЗП = 700,
откуда Ц = П = 304 кг.
Чтобы определить пористость бетона, подсчитаем сначала
абсолютный объём составляющих, дм3:
- цемента - 304 : 3,1 = 98;
- песка - 304 : 2,65 = 115;
- воды химически связанной - (304 • 2 • 0,15) /1 = 91.
Сумма абсолютных объёмов - 304.
Пористость: 1 - 0,304 = 0,696 = 0,7 или 70 %.
Задача 8. Н а 1м3 керамзитобетона необходимо: цемента - 210 кг,
керамзитового заполнителя Кз - 760 кг, а воды - 180 л. Плотность
цемента - 3,1 г/см3, керамзита —2,5 г/см3. Воды, химически связанной
с цементом, в бетоне 15 % по отношению к количеству цемента.
Определить: плотность бетонной смеси; плотность затвердевшего
керамзитобетона в сухом состоянии и при влажности 6 %; пористость
керамзитобетона.
Решение
Плотность бетонной смеси
р = 2 1 0 + 7 6 0+ 180 =1150 кг/м3.
Плотность керамзитобетона
- в сухом состоянии
р с = 1Д 5Ц + КЗ = 1,15 ■210 + 760 = 1002 к г /м 3;
- при влажности
6
%
45
р в = 1,06 • 1002 = 1062 к г /м 3.
Для определения пористости подсчитываем абсолютные объёмы
составляющих, д м ’:
- цемента - 210 / 3,1= 6 8 ;
- керамзита —760 / 2,5= 304;
- воды химически связанной —0,15 • 210 /1 = 32.
Сумма абсолютных объёмов - 404.
Пористость: 1 - 0,404 = 0,596 ~ 0,6 или 60 %.
Задача 9. Рассчитать состав конструктивного плотного
керамзитобетона марки 2 0 0
(плотность в сухом состоянии
р = 1700 кг/м3) для первого пробного замеса, если подвижность
бетонной смеси по осадке конуса равна 3 см. Дано: портландцемент
марки 500, кварцевый песок средней крупности (насыпная плотность
рнк = 400 кг/м3, предельная крупность зёрен 20 мм).
Решение
Определяем расход цемента по таблице 2.1 с поправками на
заполнитель и цемент по таблицам 2.2 и 2.3
Ц = ЦоК,К2 = 34 0 • 1,1 • 0,9 = 337 кг/м3.
Расход воды (по таблице 2.5) - В = 210 кг/м3.
Общий расход заполнителей 3 (мелкого - П и крупного - Кр) при
заданной плотности сухого керамзитобетона определяем по формуле
3= П + К Р = р —1,15Ц = 1700 - 1,15 • 3 3 7 = 1312 кг/м3.
Доля песка по объёму по таблице 2.4 составляет г = 0,55 общего
объёма смеси мелкого и крупного заполнителя. При использовании
кварцевого песка г можно уменьшить на 10 % -2 0 %; примем г = 0,49.
Расход песка по формуле
Зш^г
_
1312-1500-0,49
, 3
П “ rm[J + (1 - r)m£ “ 0,49 • 1500 + 0,51 • 400 ~ 1027 Кг/м
или по объёму V n = 10271500 = 0,685 м3 на 1 м3 бетона.
Расход керамзитового гравия
Кр = 1 3 1 2 -1 0 2 7 = 285 кг/м3,
или по объёму
46
VKp = 400285 = 0,7 м3.
ПроверкаУкр = 0,72 < 0,9 м3,
VKp +V„ = 0,72 + 0,685 «1,4 м3.
Окончательное соотношение компонентов бетонной смеси по
массе для первого пробного замеса при В/Ц = 2 1 0 / 3 3 7 = 0,62 будет
337: 1027:285 = 1 : 3,05 : 0,846.
Задача 10. Рассчитать состав крупнопористого бетона марки 50
для первого опытного замеса. Требуемая плотность бетона в сухом
состоянии - не более 1850 кг/м3.
Дано: портландцемент марки 400; насыпная плотность цемента
р„ = 1,2 кг/дм3. В качестве заполнителя используют тяжёлый гравий
(насыпная плотность р „ 3 = 1,6 т/м3, водопоглощение за 30 мин
W 3 0 = 1 , 2 %).
Решение
Расход цемента определяем по формуле
Ц = (А - рн3 )(100 + 2,5 Яб) К,
где А = 2 при р н3 = 0,4-1,2; А = 2,08 при рн 3 = 1,4; А = 2,2 при
Рн — 1,6,
К = 1 — поправочный коэффициент при цементе марки 400,
тогда
Ц= 1 -(2,2 - 1,6) (100 + 2,5 • 50) = 135 кг/м3.
Расход заполнителя определяем по формуле
3 = (1,5 - 0,28 р„3) р„3 1000 = (1,5 - 0,28 • 1,6) 1,6 ■1000 = 1683 кг/м3.
Расход воды для приготовления первого опытного замеса, кг/м ,
определяем по формуле
В=
NU + 3W30 25 ■135 + 1683 • 1,2
, ,
■■
= -----------—------------= 54 кг/м3,
100
100
где N - нормальная густота цементного теста, N = 25 %. Следовательно
В/Ц = 54 : 135 = 0,4.
Плотность бетонной смеси
47
р бс = Ц + з + В = 135 + 1683 + 54 = 1838 кг/м3.
Плотность бетона в сухом состоянии
рс'6'= 1.15Ц + 3,
где 1,15 —коэффициент, учитывающий химически связанную воду.
рсб'= 1,15 • 135 + 1683 = 1838 кг/м3.
Состав (цемент : заполнитель) по массе при В/Ц = 0,4
1 : п = 135 : 1683 = 1 : 12,5.
Состав бетона по объёму
Р»
1,2
1: n ' = 1: n —jf = 1 :1 2 ,5 —-7 = 1: 9,4.
1 .6
Задача 11 Рассчитать состав лёгкого крупнопористого бетона
марки 35 для опытного замеса. Плотность бетона в сухом состоянии —
не более 1650 кг/м3.
Дано:
портландцемент марки 300;
нормальная густота
цементного теста N = 25 %. В качестве заполнителя используют сухой
известняковый щебень (насыпная плотность р„ 3 = 1 , 2 т/м3,
водопоглощение за 30 мин W 3 0 = 6 %).
Решение
1) Расход цемента определяем по формуле
Ц = (А - рн3 ) (100 + 2,5 Re) К,
где А = 2 при рнэ = 1,2 т/м3;
К - поправочный коэффициент, зависящий от марки цемента
и определяемый по формуле
600
600
К ~ R„ + 200 ~ 300 + 200 _ Ь 2 '
Таким образом,
Ц = 1,2 (2 - 1,2) (100 + 2,5 • 35) = 180 кг/м3.
Расход заполнителя
48
3 = ( 1 ,5 - 0,28 р„3)р „ 3 1000 = (1,5 - 0 ,2 8 - 1,2)- 1,2 • 1000 = 1397 кг/м3.
Расход воды для приготовления бетонной смеси (с учётом
водопоглощения заполнителя)
NU + 3W30 2 5 -1 8 0 + 1397 - 6
, ,
В = — ; -■
= ---------——---------- = 129 к г /м 3,
100
'
100
тогда В/Ц = 129 : 180 = 0,72.
Плотность бетонной смеси
рсб= 180 + 1397 + 129 = 1706 кг/м3.
Плотность бетона в сухом состоянии
рсб= 1,15Ц+3= 1,15-180 + 1397 = 1604 кг/м3.
Задача 12. Рассчитать состав опытного замеса крупнопористого
керамзитобетона для теплоизоляции совмещённых кровельных плит.
Марка бетона 15, его плотность в сухом состоянии не должна
превышать 650 кг/м3.
Дано:
портландцемент марки
500; нормальная густота
цементного теста N = 25 %; плотность керамзита 400 кг/м3, его
водопоглощение за 30 мин W 3 0 = 20 %. Подсчитать расход материалов
на 1 м 3 бетона, если фактическая плотность бетонной смеси опытного
замеса р = 725 кг/м3.
Решение
Расход цемента подсчитаем по формуле
Ц = (А - р„3 ) (100 + 2,5R6) К = 0,86 (2 - 0,4) (100 + 2,5 ■ 15) = 189 кг/м3,
где А = 2 при р н3 = 0,4 т/м3;
600
К= ^ Г Т Ж
= 0 '8 6
Расход керамзита
3 = (1,5 - 0,28 р„3) /> „4 0 0 0 = (1,5 - 0,28 • 0,4) 0,4 - 1000 == 555 кг/м3.
Расход воды
Bi =
1
NU, + 3W30
100
2 5 -1 8 9 + 5 5 5 -2 0
, ,
= — ------ — ---------- = 158 к г /м 3,
100
49
'
тогда В/Ц = 158:189 = 0,84.
Расчётный состав бетона для первого опытного замеса при В/Ц =
0,84
Ц: 3 = 189: 555 = 1 : 2,94.
Расчётная плотность бетонной смеси, исходя из найденного
расхода материалов
р = 189 + 555 + 158 = 902 кг/м3.
Расход материалов на 1 м3 бетона в пробном замесе, кг/м3, исходя
из фактической плотности (725 кг/м3)
725
Ц = 1 + 2,94 + 0,84 = 152;
В = 1 5 2 -0 ,8 4 = 128;
3 = 152 ■2,94 = 447.
Задача 13. На основе опытных данных, приведённых в таблице
.8 , на рисунках 2 .4-2.6, определить состав термозитобетона марки 7 5
при
плотности
1600
кг/м3,
активности
портландцемента
Ru = 385 кгс/см и насыпной плотности термозита 1250 кг/м3, а также
установить аналитические зависимости (эмпирические формулы):
- плотности бетонной смеси от расхода цемента на 1 м3
заполнителя р бх'=/(Ц,);
- прочности бетона от плотности бетонной смеси R 6= ®(/j6x );
- прочности бетона от расхода цемента на 1 м 3 заполнителя
Л6 =ДЦэ);
- прочности бетона от Ц/В, а также от R u и Ц/В
2
Д6 = А 0 (Ц/В-Б)
и
Л6 = А /гц (Ц/В-Б).
Таблица 2.8 - Исходные (опытные) данные
№ состава бетона
Показатели
Плотность заполнителя, кг/м "3
Расход цемента на 1 м 3 заполнителя Ц3, кг
Оптимальный расход воды на 1 м3
заполнителя, л
Плотность бетонной смеси, кг/м 3
Прочность бетона при сжатии, кгс/см 2
50
3
1250
325
1
2
1250
200
1250
250
180
190
205
1650
45
1700
65
1800
90
Продолжение таблицы 2.8
№ состава бетона
Показатели
Соотношение ц ем ен т: заполнитель
Водоцементное отношение
Цементоводное отношение
1
2
1:6,25
0,9
1:5
0,76
1,32
1,11
3
1:3,85
0,63
1,59
Рисунок 2.4 - Зависимость прочности бетона от расхода цемента
на 1 м 3 заполнителя Ц, и от плотности бетонной смеси р 6 с' = 1740
р бс-
Рисунок 2.5 —Влияние расхода цемента Цз на водопотребность
Во, плотность бетона р6 и бетонной смеси рбс'
51
Рисунок 2.6 —Зависимость прочности бетона от цементноводного
отношения
Р еш ен и е
Определение состава бетона по графикам.
Расход цемента на 1 м3 заполнителя Ц = 280 кг, плотность
бетонной смеси 1740 кг/м3 (рисунок 2.4).
Оптимальный расход воды на 1 м 3 заполнителя по графику
(рисунок 2.5) или по интерполяции В3 = 196 л.
Соотношение (заполнитель : цемент) 3 : Ц = 1250 : 280 = 4,46.
Тогда состав бетона Ц : 3 = 1 :4,46.
Водоцементное отношение В/Ц = 196 / 280 = 0,7; Ц/В = 1,43.
Расход материалов на 1 м3 бетона:
- цемент
Ц= —
1740
- .... „ ■= 282 кг;
1 + 4,46 + 0,7
- термозит 3 = 282-4,46 = 1258 кг;
- вода В = 282-0,7 =197 л.
Плотность бетона в сухом состоянии
р =1,2Ц + 3 = 1,2 ■282 + 1258 = 1596 кг/м3 * 1600 кг/м3.
Установление аналитических зависимостей (коэффициентов в
эмпирических формулах) на основе графиков.
Зависимость плотности бетонной смеси от расхода цемента на
1 м 3 заполнителя (рисунок 2.5)
рбх' = аЦ 3 + п.
52
При Ц = 0 рбс' = п, тогда по графику п = 1400. Следовательно,
рб,0 = аЦ, + 1400, откуда а = ------------.
Чз
По таблице 2.8 или графику
1800 - 1400
а = ----- ™ ----- = 1.23
325
Теперь можно записать р6с = 1,23Ц, + 1400
Зависимость прочности бетона от плотности бетонной смеси
(рисунок 2.4)
Re = <р ( р 6 с ) = К (р6с- - п)
= 0 при условии рбс - п = 0 или рбс = п = 1500 (рисунок 2.4).
Тогда
= К ( рбс —1500), откуда
Re
К= ■
р б с- - 1 5 0 0 ’
По таблице 2.8 или рисунку 2.4
К = 1800 - 1500 = ° ’3 ’
следовательно,
R6 = 0,3(p6 c- 1500).
Зависимость прочности бетона от расхода цемента на 1 м3
заполнителя (рисунок 2.4).
R« = К ( Ц ,- Ц 0).
При Rg = 0, Цз = Ц0, тогда по рисунку 2.4 До = 80.
Следовательно,
Re =К(Цз - 80), откуда К =
По таблице 2.8 или рисунку 2.4
53
90
К = 3 2 5 ^ 8 0 = 0'367'
Таким образом,
Re = 0,367(Цз - 80).
Зависимость прочности бетона от Ц/В и Ra.
Re = Ао(Щ В-Б) =ARU(H/B-E).
При Re = 0 Ц/В = Б. По графику Б = 0,65, тогда
R« = А0(Ц /В - 0,65), откуда А0 =
65
Найдя по таблице 2.8 или рисунку 2.6 значения Лб и Ц/В,
получим
90
А° = 1759 - 0,65 = 96
следовательно,
Re = 96(Ц/В - 0,65).
По условию задачи Ru = 385, тогда
А0
96
А = R^ = 385 = ^
'
Теперь можно записать
Re = 0,25 •Ru•(Ц/В - 0,65).
54
3 Силикатные материалы
3.1 Силикатный кирпич
Силикатный кирпич относится к материалам автоклавного
твердения. Сырье: воздушная известь 5 % - 8 % (в пересчёте на
активный СаО); кварцевый песок 92 % -9 5 % ; вода ~ 7 % .
3.1.1 Требования к сырью
Известь применяют молотой негашеной, частично загашенной
или гашеной гидратной. Она должна быстро гаситься (не более
20 мин) и содержать не менее 5 % MgO. Известь не должна содержать
пережога, так как он замедляет скорость её гашения.
Кварцевый песок применяют немолотый или в виде смеси
немолотого и тонкомолотого, а также грубомолотого с содержанием
кремнезема не менее 70 %.
Примеси в песке отрицательно влияют на качество изделий:
слюда понижает прочность (допустимо не более 0,5 %); органические
примеси вызывают вспучивание и понижают прочность (допустимо
не более 1 %). Содержание в песке сернистых примесей допускается в
количестве 1 % в пересчёте на SO3 . Равномерно распределённые
глинистые примеси допускаются в количестве не более 1 0 %, при
таком содержании они даже несколько повышают удобоукладываемость смеси. Крупные включения глины в песке не допускаются.
3.1.2 Ф изико-химические процессы твердения силикатного
кирпича
Под действием высокой температуры и влажности происходит
химическая реакция между известью и кремнезёмом песка.
Образующиеся в результате реакции гидросиликаты срастаются с
зёрнами песка в прочный камень.
Твердение основано на техническом синтезе гидросиликатов
кальция, происходящего в среде насыщенного водяного пара при
температуре 174,5 °С -200 °С в промышленных автоклавах и
соответствующем давлении пара 0,9-1,3 МПа. Эти условия
способствуют растворимости дисперсных фракций кварца и
ускорению взаимодействия их в растворе с известью.
Как известно, растворимость извести с повышением температуры
воды падает, в то время как растворимость кремнезёма в этих
условиях заметно повышается. Установлено, что по растворимости
при 170 °С -180°С кварц по своим качествам не уступает извести, а
при 200 °С даже существенно превосходит её. Вначале при исходной
концентрации извести в растворе образуется высокоосновный
гидросиликат кальция.
55
Повышенная концентрация извести в растворе СаО > SiCb
2Са(ОН) 2 + Si0 2 + (п - 2) Н 2 0 ^ 2 C a 0 S i0 2 nH20
гидросиликат кальция
(гкллебрандит)
повышенной основности
Наличие C2SH способствует увеличению морозостойкости.
Стабильность 2 C a 0 S i0 2 H20 уменьшается при изменении
концентрации извести в исходном (маточном) растворе.
В связи с уменьшающейся (после выпадения из раствора
2Ca0 S i0 2 H 2 0 ) концентрацией извести при увеличении содержания в
растворе кремнекислоты наступает разложение высокоосновного
гидросиликата (2 C a 0 S i0 2 H 2 0 ) и образование менее основных
гидросиликатов
(C a 0 S i0 2 H2 0).
Возможно
образование
C a0 Si0 2 H20 непосредственно путём взаимодействия извести с
кремнезёмом.
Пониженная концентрация извести в растворе СаО < S i0 2
Са(ОН ) 2 + S i0 2 + (п - 1) Н20 — C a 0 S i0 2 nH20
гидросиликат кальция
пониженной основности
CSH из-за слоистой кристаллической структуры вызывает
заметные усадочные явления при высыхании цементного камня.
По мере увеличения продолжительности автоклавной обработки
образуется
группа
гидросиликатов-тоберморитов,
которые
обуславливают высокую прочность автоклавных материалов.
5C a0-6Si0 2 nH20 (п = 3-5).
тоберморит
При высоком содержании тоберморитов в цементном камне
прочность и морозостойкость силикатных изделий снижается.
Следовательно, время автоклавной обработки строго лимитировано.
Образующиеся гидросиликаты кальция (= 20 % от общей массы)
связывают (цементируют) основное количество крупных зёрен песка в
монолит.
Твердение силикатного кирпича не прекращается, а прочность
повышается после запаривания.
56
Образующиеся в результате реакции гидросиликаты срастаются с
зернами песка в прочный камень. Однако прочность силикатного
кирпича продолжает' повышаться после запаривания. Часть извести,
не вступившая в реакцию с кремнезёмом песка, реагирует с
углекислотой воздуха, образуя прочный СаСОэ, т.е. происходит
карбонизация
Са(ОН ) 2 + С 0 2 = СаСОз + Н2 0.
Прочность,
водостойкость
и
морозостойкость
кирпича
продолжает увеличиваться при его высыхании.
Автоклав — стальной цилиндр диаметром 2,6-3 , 6 м, длиной
20—30 м, с торцов герметически закрывающийся крышками. Автоклав
снабжён
манометром,
показывающим
давление
пара
и
предохранительным клапаном, автоматически открывающимся при
повышении давления выше предельного. С повышением температуры
ускоряется реакция между известью и песком, при температуре 174 °С
она протекает в течение 8—10 часов. Быстрое твердение происходит не
только при высокой температуре, но и при высокой влажности. Для
этого в автоклав пускают пар под давлением до 0,8—1,3 МПа и это
давление выдерживают 6 - 8 часов. Подъём и снижение давления
происходит около 1,5 часов. Цикл запаривания продолжается
10—14 часов. Запаривание сырца в автоклаве (по П. И. Баженову)
условно состоит из пяти этапов:
- от начала пуска пара до установления в автоклаве температуры
100 °С;
- от начала подъёма давления пара до установления максимально
заданного. Продолжительность первого и второго этапов 1,5—2 часа;
- выдержка изделий при постоянной температуре и давлении —4 8 часов.
- этап начинается с момента снижения давления и температуры
до 100 °С - 2—4 часа.
- предусматривает остывание изделий до температуры 18 °С 20 °С (возможно добавление вакуумирования).
3.1.3 Характеристики силикатного кирпича по ГОСТ 379-95
Размеры кирпича: 250 х 120 х 65 - одинарный (обычный);
250 х 120 х 8 8 - модульный; 250 х 120 х 138 - силикатный камень
(цвет кирпича светло-серый).
Силикатные камни изготавливают только пустотелыми. Масса
модульного кирпича в сухом состоянии должна быть не более 4,3 кг.
57
Виды кирпича: сплошной и пустотелый (с пустотами замкнутыми
с одной стороны), лицевой и рядовой, пустотелый кирпич на 25 %
легче обычного (таблица 3.1, рисунок 3.1 в).
Таблица 3.1 - Средняя плотность и теплопроводность силикатного
к и р п и ч а _____ ______________
Наименование
Обыкновенный
Условно-эффективный
Эффективный
Плотность р, кг/м3
> 1650
400-1650
< 1400
-ф -ф -ф- -ф
250
Теплопроводность X, Вт / (м • К)
до 0,7
до 0,58
до 0,46
[sj
■5
I й
1
Г
Ф Ф Ф
250
Шиты
»)
а - камень (кирпич) 14-пустотный (диаметр отверстий 30-32 мм,
пустотность 28 % -31 %); б - камень (кирпич) 1 1 -пустотный (диаметр
отверстий 27-32 мм, пустотность 22 % -25 %); в - кирпич
3-пустотный (диаметр отверстий 52 мм, пустотность 15 %)
Рисунок 3.1 - Виды пустотелых изделий
58
Производство силикатного
способами (рисунок 3,2).
кирпича
осуществляют
двумя
Способы производства силикатного кирпича
Б арабанны й
Песок
1
Барабанный
грохот
для сортировки
песка
1
Гасильный
барабан
(песок поступает
дозируемый
по объёму, а
известь по массе).
Его
герметически
закрывают и
в течение
3-5 минут
производят
перемешивание
сухих материалов,
влажность
известково­
песчаной
смеси
до 7 %
1
И звесть
1
Склад извести
1
Дробилка
I
Мельница
1
Сепаратор
Силосный
Предварительно
перемешанную и
увлажнённую массу
направляют для
гашения в силосы.
Гашение с силосах
происходит 8-9 ч,
т.е. в 10-15 раз дольше,
чем в барабанах
1
1
Бункер молотой
извести
' ............ . !
Весы
1
Шнек
1
Прессование
кирпича
под давлением
15-20 МПа
1
Вагонетка
i
Твердение кирпича в
автоклаве
Лопастной смеситель
или на бегуны для
дополнительного
увлажнения и
перемешивания
1
Прессование под
давлением
15-20 МПа.
Производительность
пресса 2200-3000
кирпичей в час
1
Вагонетка
1
Автоклав
1
1
Склад
Склад
Рисунок 3.2 - Производство силикатного кирпича
Марки силикатного кирпича: 75; 100; 125; 150; 175; 200; 250; 300
(таблица 3.2).
Марка по прочности лицевого кирпича должна быть не менее
125, лицевых камней - не менее 100. Предел прочности при изгибе
определяют по фактической площади изделия без вычета площади
пустот. Предел прочности (напряжение) при изгибе вычисляется по
формуле
59
R H3r= Т Г Г ' М П а (КГС/СМ2),
где Р - разрушающая нагрузка (сила), МН (кгс);
1 - расстояние между порами, м (см);
h - толщина образца, м (см);
b - ширина образца, м (см).
Таблица 3.2 - Средние показатели прочности кирпича в зависимости
от марки (ГОСТ 379-95) __________________________
Марки
кирпича
300
250
200
175
150
125
100
75
Предел прочности, МПа
при изгибе (одинарного и
при сжатии (всех изделий)
утолщенного полнотелого кирпича)
средний для
наименьший
наименьший
средний для 5-ти
5-ти
для отдельного
для отдельного
образцов
образцов
образца
образца
30
25
4,0
2,7
25
20
3,5
2,3
20
15
3,2
2,1
17,5
2,0
13,5
3,0
15
12,5
2,7
1,8
12,5
2,4
1,6
10,0
10
2,0
7,5
1,3
7,5
5,0
1,6
1,1
Предел прочности (напряжения) при сжатии — вычисляют по
формуле
ДСЖ=Р/Т, Н/м2 (Па),
где Р - разрушающая нагрузка (сила), МН (кгс);
F - площадь образца, м 2 (см2).
Водопоглощение: 8 % -16 % (лицевого - не более 14 %, рядового
- не более 16 %).
Теплопроводность: 0,46-0,7 Вт/(м'К).
Плотность: 1800-2000 кг/м3.
Морозостойкость: F15 (рядового), 25, 35, 50 (лицевого кирпича).
Преимущество силикатного кирпича над глиняным заключается в
том, что на его производство требуется в 2 раза меньше топлива, в 3
раза меньше электроэнергии и в 2,5 раза ниже трудоёмкость
производства, в конечном итоге себестоимость силикатного кирпича
оказывается на 25 % - 35 % ниже, чем глиняного.
60
Однако недостатками силикатного кирпича являются большая по
сравнению с глиняным его теплопроводность и масса, большая
плотность. Силикатный кирпич менее стоек против химических
воздействий, имеет меньшую огнестойкость, чем обыкновенный
керамический кирпич.
Нельзя
использовать
силикатный
кирпич для кладки
фундаментов и цоколей, для кладки печей, так как при длительном
воздействии высокой температуры происходит дегидратация
гидросиликатов кальция и гидроксила кальция, которые связывают
зёрна песка, и кирпич разрушается.
При температуре 500 °С происходит дегидратация Са(ОН) 2 на
СаО и Н 2 0 , а при температуре 573 °С кварц скачкообразно
увеличивается в объёме (|3-кварц переходит в а-кварц), что нарушает
структуру кирпича и существенно понижает его прочность.
При температуре 600 °С происходит снижение прочности
силикатного кирпича на 80 % , а при 700 °С в нём появляются
трещины.
Применение: для кладки несущих стен и столбов в жилых,
общественных
и
промышленных
зданиях,
но
выше
гидроизоляционного слоя.
Силикатные автоклавные материалы — это бесцементные
материалы и изделия (силикатные бетоны, силикатный кирпич, камни,
блоки), приготовленные из сырьевой смеси, содержащие известь
(гашёную или молотую негашёную), кварцевый песок и воду, которые
образуют в процессе автоклавной обработки гидросиликаты кальция.
3.2 Силикатный бетон
Расчёт состава силикатного бетона
Формулы прочности плотного силикатного бетона и расчёт
составляющих:
- без учёта остаточного содержания воздуха
- с учётом остаточного объёма воздуха
где Rfl - прочность бетона автоклавного твердения, кгс/см2;
R„ - активность вяжущего автоклавного твердения, кгс/см2;
61
jj - цементноводное (вяжущеводное) отношение;
Ц - расход цемента, кгс/м3;
В - расход воды, л/м3;
В ]- содержание остаточного объёма воздуха в бетонной
смеси (условное содержание воды в смеси, равное объёму воздуха,
оставшегося после уплотнения), л/м3;
а, Ь - числовые коэффициенты.
а = Ь = 0 ,6 при i ^ < 2 , 5 ;
3
= О-4; b = 0,3 при
< 2 ,5 .
Содержание остаточного объёма воздуха Bj в бетонной смеси
подсчитывают по формуле
В] = 1000 —(— + — + В) л/м3,
Рц
Рп
где Ц, П, В - содержание цемента, песка и воды в смеси, кг/м3;
РшРп ~ плотность цемента и песка.
Для состава 1 : 4 при жёсткости смеси 30-50 с на мелкозернистом
песке Bi = 55-85 л/м3, на крупнозернистом В) = 30-70 л/м3.
Содержание цемента (вяжущего), песка и воды в смеси
вычисляют по формулам
ц
=—
—— ,
М
1+ п + (В /Ц )'
П = Цп,
В = Ц (В /Ц ),
где рс•- плотность уплотнённой смеси, кг/м3;
п - отношение песка к цементу по массе.
Используя методику расчёта и рекомендуемые значения
соотношения компонентов для плотного силикатного бетона (таблицы
3.3-3.7), можно готовить изделия с различными заданными
характеристиками и свойствами.
62
Таблица 3.3 —Зависимость содержания активной СаО в смеси Ас, % от
зернового состава песка_________________________________________
Марка бетона
Песок
очень мелкий
мелкий
150
средний
крупный
4,5
5,5
5,2
5
200
6
5,7
5,5
5
300
7,7
7,5
7
6,5
400
9,5
9
8,5
8
Таблица 3.4 — Жесткость Ж, с, силикатной бетонной смеси при
изготовлении различных д е т а л е й ______________ ________________
Детали
По техническому
вискозиметру под
пригрузом
50 г/см 2
По прибору
НИИ - 200 под
пригрузом
100 г/см2
Ориентировочная
продолжительность
вибрирования, мин
300-^00
100
6-7
180
25-30
4-5
140
25-30
3,5-4
120
25-30
3
50
-
2
Блоки наружных и
внутренних стен
Пустотельные
настилы
перекрытий
Цокольные панели
Панели
внутренних стен
Лестничные
маоши
Таблица 3.5 — Зависимость жесткости, с, по техническому
вискозиметру от влажности силикатной бетонной смеси и зернового
состава песка
Влажность
смеси, %
10
Содержание в смеси песка
очень мелкого
-
мелкого
-
среднего
300
крупного
180
11
-
400
200
100
12
400
300
120
60
80
40
13
300
200
14
220
120
50
25
15
140
60
30
15
10
5
16
80
40
20
17
50
25
15
63
Таблица 3.6 - Зависимость плотности сухой смеси, кг/м3, от
формовочной влажности смеси Wc________________________________
Формовочная влажность
смеси, %
10
11
12
13
14
15
16
17
Марка бетона
150
1795
1780
1770
1755
1740
1730
1710
1700
200
1960
1930
1895
1870
1840
1810
1770
1750
Таблица 3.7 - Зависимость расхода вяжущего и воды от формовочной
влажности смеси и удельной поверхности молотого песка___________
Расход при марке бетона 150
Формовочная
вяжущего, кг/м3 при
влажность воды, удельной поверхности
смеси, %
л/м 3 молотого песка, см3/г
1500
2000
10
190
260
225
11
205
280
245
12
220
300
255
13
230
320
270
14
245
335
290
260
15
355
305
16
280
375
320
17
290
390
335
Расход при марке бетона 200
вяжущего, кг/м 3 при
воды.
удельной поверхности
л/м 3
молотого песка, см2/г
1500
2000
2500
3000
210
310
260
250
240
225
275
260
325
250
275
240
340
290
260
250
360
290
305
270
260
375
320
300
290
275
395
340
315
300
330
310
290
410
350
370
340
300
425
320
Задачи
Задача 1. Определить состав смеси для производства
силикатного кирпича, если известно: активность извести Аи = 78
(содержание активных СаО + MgO); требуемая активность смеси
5,5 % и влажность W = 8 %; плотность после прессования (плотность
сырца) р = 1900 кг/м3.
Решение
Содержание СаО + MgO в 1 м 3 смеси
р • (активность смеси)
1900 • 5,5
Требуемое (общ ее) количество товарной извести активностью 78 %
64
Иа • 100
104,5 ■ 100
И° ~ ~^~Аи
=
78
= 13^ к г/м .
Содержание воды в 1 м 3 смеси
В=
p -W
1900 ■ 8
— = — — — = 152 л.
100
100
Содержание сухой смеси в 1 м 3 сырца
(И „ + П) = р - В = 1900 -152 = 1748 кг.
Количество песка на 1 м 3 готовой смеси (кирпича)
П = (И0 + П) - И0 = 1748 - 134 = 1614 кг.
Таким образом, состав смеси: извести товарной 134 кг, песка
1614 кг, воды 152 л.
Задача 2. Рассчитать требуемое количество составляющих для
приготовления 1 т известково-кремнезёмистого вяжущего активнос­
тью Авяж = 30 %. Активность применяемой извести Аи = 82 %, при
помоле вводится 5 % гипса от массы активной извести.
Решение
Количество активной извести в 1 т вяжущего активностью
30 % составляет Иа= 1000 • Авяж= 1000 • 0,3 = 300 кг.
Требуемое количество товарной извести
Иа •100
И° =
~
300 • 100
82
= 366 КГ'
Количество гипса Г = 0,05 • Иа = 0,05 300 = 15 кг.
Количество молотого песка Пм= 1000 - И0 - Г = 1000 - 366 -1 5 = 619 кг.
Итак, для получения 1 т вяжущего при помоле требуется извести
товарной 366 кг (36,6%); песка 619 к г (61,9 %); гипса 15 кг(1,5%).
Задача 3. Рассчитать состав известково-песчаного бетона
автоклавного твердения для пробного замеса, если заданная марка
бетона 200; жёсткость смеси 50 с; вяжущее - известково-песчаное;
активность извести Аи = 60 % (содержание активной СаО); удельная
поверхность молотого песка 5МП= 2500 см2 /г; плотность р вяжущего
2,7, а песка 2,6 г/см3; песок среднезернистый.
65
Решение
По таблице 3.5 определяем для среднезернистого песка при
жёсткости 50 с его влажность, равную Wc = 14 %; по таблице 3.6 плотность сухой смеси при формовочной влажности 14 %:
р = 1840 кг/м3; по таблице 3.7 - расход вяжущего материала:
Ц = 300 кг и расход воды В = 260 л на 1 м3 бетона; по таблице 3.3 содержание активной СаО в смеси Ас = 5,5 % .
Зная плотность сухой смеси и процентное содержание в ней
активной СаО, находим количество активной СаО (Иа) по формуле
„
Аср
Иа =
1 0 0
5,5 ■ 1840
= .... 1 0 0 ■ =101кг/л< -
Общее количество извести СаО в 1 м3 смеси (По) находим по
формуле
И0 =
Аи
100 = ^
• 100 = 168 к г /м 3.
60
Содержание активной СаО в вяжущем подсчитываем по формуле
Авя* =
Иа
101
• ЮО = — • 100 = 33,7 о/о.
Содержание молотого песка определяем как разность между
вяжущим (смесь извести с молотым песком) и известью Пм = Ц - И 0 =
= 3 0 0 - 168= 132 кг/м3.
Количество немолотого песка равно разности между сухой
смесью и вяжущим П„ = р - Ц = 1840 - 300 = 1540 кг/м3.
Расход материалов на 1 м 3 бетона, кг:
- вяжущее Ц = 300 (в том числе: И 0 = 168; Пм = 132);
- песок Пн = 1540;
- вода В = 260.
Итого: 2100
Состав бетона для пробного замеса при В/Ц = 0,867;
Ц : П = 1 : 5,13.
Задача 4. Подобрать состав силикатного бетона для пробного
замеса при принятом режиме автоклавной обработки. Дано: марка
бетона 2 0 0 ; жёсткость смеси 60 с; материалы: песок мелкозернистый;
удельная поверхность молотого песка SM.„. = 2 0 0 0 см2 /г; активность
извести Аи = 55 %. Зависимость состава силикатного бетона от
66
влажности смеси и дисперсности молотого песка представлена на
рисунке 3.3.
Влажность смеси, %
Влажность смеси, %
а)
б)
Иа - содержание активной извести; В - количество воды в смеси;
Ц - содержание известково-песчаного вяжущего; П„ - содержание
немолотого песка; р5- плотность уплотнённого бетона; SM.„. - удельная
поверхность молотого песка
Рисунок 3.3 - Зависимость состава силикатного бетона марки 200
от влажности смеси и дисперсности молотого песка
Решение
Для обеспечения заданной жёсткости (60 с) влажность смеси
должна быть 15 % (таблица 3.5). По рисунку 3.3 а) берём расход
вяжущего Ц = 330 кг/м3; песка немолотого Пн = 1480 кг/м3 (рисунок
3.3 б); воды В = 270 л/м3, извести активной Иа = 110 кг/м3.
Подсчитываем общий расход извести
Иа
110
И0 = — = — • 100 = 200 к г /м 3.
ЬЬ
Содержание активной СаО в вяжущем составит
АВЯж = ~~' ЮО — ^
- 1
0
0
= 33,3%.
Содержание молотого песка Пм= Ц - И0 = 330 - 200 = 130 кг/м3.
67
Расход материалов на 1 м 3 бетона, кг:
- известково-песчаный вяжущий материал Ц = 330 (в том числе:
Ио = 200;Пм= 130);
- песок немолотый Пн = 1480;
- вода В = 270.
Итого: 2080.
Состав бетона для пробного замеса при В/Ц = 0,816;
Ц : П = 1 : 4,48.
Задача 5. Вывести расчётную формулу прочности силикатного
бетона в зависимости от активности вяжущего и цементо-водного
отношения,
если
активность
силикатного
(известково­
кремнеземистого) вяжущего R u = 820 кгс/см2 и при испытании
образцов бетона получены следующие средние результаты:
/?б = 350 кгс/см 2 при Ц/В = 2 и R6 = 600 кгс/см2 при Ц/В = 3.
Решение
Решение задачи основывается на том, что общая зависимость
прочности силикатного бетона описывается функцией R$ = / (Ц/В) и
может быть выражена общей формулой прочности бетона
Дв = а-Дц-(Щ В-6),
где а и Ъ - коэффициенты, зависящие от качества материалов,
режима автоклавной обработки и других технологических факторов.
Таким образом, решение сводится к построению графика
Re = / (Ц/В) по имеющимся данным для конкретных материалов и
технологических параметров и к определению коэффициентов а и Ь.
Построив график R q - / (Ц/В) (рисунок 3.4), находим, что
b = 0,5 (Ь определяется величиной отрезка на оси абсцисс,
отсекаемого прямой).
Подставив значения R 6 и Ц/В
R6 = д7?ц(Ц/В - 0,5), при R u - 820, получим
в
а =
Яц ( Ц - 0 ,5 )
8 2 0 ( j j - 0 ,5 ) '
следовательно,
350
1
8 2 0 • (2 - 0,5)
= 0,284 и а 2 =
68
общую
формулу
среднее значение
а
а, + а ,
0,284 + 0,293
= — -п — ■= --------- — 1----- = 0,288.
Расчётная формула прочности силикатного бетона (справедливая
для данных конкретных условий) R6 = 0,29Л ц (Ц /В -0,5).
Я*, кгс/см-
Ь
3 ц®
0 ,5
J__ *
Рисунок 3.4 - Зависимость прочности силикатного бетона от
цементноводного отношения
Задача 6. Определить состав мелкозернистого силикатного
бетона марки 300 для опытного замеса, используя расчётную формулу
прочности из предыдущей задачи R 6 = 0,29/?ц(Ц/В - 0,5).
Дано: активность вяжущего R u = 820 кгс/см ; оптимальная
влажность смеси W = 14 %; плотность р песка - 2,65 г/см3, цемента 2,7 г/см3.
Решение
Решение задачи сводится к составлению трёх уравнений для
определения трёх неизвестных: Ц, В, Щрасход вяжущего, воды и
песка).
Из уравнения прочности Ii^=aRu(Ц/В - Ь) определяем Ц/В
Я6
Ц/В _ а й ^ +
,
300
0,29 -8 2 0
+ 0,5 = 1,76.
Тогда Ц = 1,76В.
Уравнение для подсчёта влажности
соотношение между водой и песком:
69
позволяет
вычислить
w = •в +
в
ц + п'
где W - влажность смеси (0,14) в долях единицы.
Тогда
W = 0 ,1 4 =
В
в
В + 1,76В + П
2 ,7 6 В + П '
отсюда В = 0,14 (2,76В + П) = 0,14 • 2,76В + 0,14П, следовательно,
В - 0,14 • 2,76В = 0,14П; откуда
0,14 П
1 - 0 . 1 4 . 2.76 "
»
" - ‘ •35В'
Уравнение абсолютных объёмов позволяет определить расход
воды и остальных компонентов.
Ц
П
Рп
Рп
V6 = -=• + в + — = 1000
Подставив в эту формулу числовые значения р и выразив Ц и П через В
1,76В
4,35В
Кб “ " 2^ +B +W
получим 3,29 В = 1000, откуда В =
= 1000,
= 304 л.
Тогда Ц=1,76В =1,76 -304 = 535 кг; П= 4,35В = 4,35 -304 =1323 кг.
Таким образом р6с = Ц + П + В = 535 + 1323 + 304 = 2162 кг/м3.
Задача 7. Рассчитать состав силикатного бетона на крупном
заполнителе для опытного замеса, используя формулу прочности
бетона Лб=0,29/?ц(Ц/В-0,5).
Дано: марка бетона 300; влажность смеси, обеспечивающая
надлежащую удобоукладываемость, составляет W = 10,5 %;
активность вяжущего R,, = 700 кгс/см2; соотношение между мелким и
крупным заполнителями П : Щ = 0,5. Истинная плотность р песка 2,65; щебня - 2,6; кремнеземистого вяжущего (цемента) - 2,7 г/см3.
Решение
Решение этой задачи, как и предыдущей, основано на трёх
уравнениях.
Из уравнения прочности бетона R6 = 0,29RU(LI/B —0,5) находим
70
300
0,29 • 700
+ 0,5 = 1,98 * 2,
откуда Ц = 2В.
Из уравнения влажности
в+ц+п+щ
= 0,105 =
В
В + 2В + П + 2П
В
ЗВ + ЗП
находим В = 0,315В + 0,315П, откуда
0,315
в = Г = а д Т 5 П = 0'46П;
Из уравнения
материалов
абсолютных
п = 2Д 8а
объёмов
определяем
расход
Ц
П
Щ
V6 = — + В + — + — = 1000,
Рц
Рп Рщ
4,24В =1000.
тогда В = 1000 : 4,24 = 236 л (кг); Ц = 2В = 2 • 236 = 472 кг/м3;
Щ = 2П = 2 • 2,18 • 236= 1029 кг/м3.
Состав бетона для пробного замеса при В/Ц=0,5.
472
515
1029
472 1 472 Г 472
= 1 : 1,09 : 2,18.
Задача 8. На 1м3 мелкозернистого силикатного бетона марки 300
расходуют вяжущего 500 кг, песка - 1320 и воды - 260 л. Истинная
плотность вяжущего - 2,7, песка - 2,64 г/см3. Пользуясь формулами
прочности, подсчитать активность вяжущего. При расчёте учесть
содержание остаточного воздуха в бетонной смеси.
Решение
Из уравнения абсолютных объёмов определяем содержание
остаточного воздуха Bi в 1 м 3 смеси:
71
/Ц
п
\
/5 0 0
1320
\
В, = M O O - — + — + В = 1000 - — + — — + 2 6 0 ) = 55 л.
\Рц
Рц
/
\ 2,7
2,64
У
Из уравнения прочности
" ‘ - “ •“ ■‘
б
ТЖ
бвГ
116'
определяем активность цемента
Rb
300
«ц = --------- п-----------= -----------?5 о----------- = 441 кгс/см .
0 ,6 • Г— - -------- 0 ,6 )
В+0,5 Bi
' '
0 ,6 • ( — — -----------0 ,6 )
260+0,5 ■55
’
' '
Задача 9. Рассчитать состав опытного замеса для приготовления
газосиликата плотностью 800 кг/м3. Материалы: известь-кипелка
активностью Аи = 76 %, песок кварцевый, алюминиевая пудра и вода.
Для извести активностью Аи = 70 % коэффициент Q = 3; текучесть
раствора (диаметр расплыва конуса) 17 см (при плотности
800 кг/м3 для бетона на извести). В расчётах принять водотвердое
отношение В/Т = 0,49 (при текучести 17 см).
Решение
Определяем расчётное значение коэффициента С для данной
извести (Аи = 76 %):
С=
76
70 1
76
= — -3 = 3,26 « 3,3.
70
Оптимальное
значение
С
устанавливают
на
основе
дополнительных замесов со значениями С, которые равны 2,4; 2,6; 2,8;
3; 3,3; 3,4.
Величину
пористости,
которая должна
быть
создана
порообразователем для получения на данных материалах газосиликата
заданной плотности определим по формуле
Пг = 1 -■ £ -(« + B/D.
кс
где р - плотность газобетона (0 , 8 т/м3);
К с — коэффициент увеличения массы сухого вещества в
результате твердения за счёт связанной воды (принимаем равным 1 , 1 );
со - удельный (абсолютный) объём сухой смеси, л/м 3
(принимается равным 0,38);
72
В/Т - водотвёрдое отношение, принятое равным 0,49.
Подставив числовые значения, получим
0 8
п г = 1 - yi (°-38 + ° - 49) = °-37 т/ м3-
Расход алюминиевой пудры на замес газосиликата (V = 1000 л)
для получения расчётной пористости определяем по формуле
Пг
Р = — V
"
аК '
где а — коэффициент использования порообразователя, равный
0,85;
К - выход
газообразователя).
пор
(отношение
объёма
газа
к
массе
При использовании алюминиевой пудры при t = 40 °С;
К = 1390 л/кг; V - объём замеса (1000 л). Подставляем значения
величин:
0,37
Рп = Лог «о™ ' Ю00 = 0,313 кг = 313 г.
п
0,85 • 1390
Расход основных материалов на замес ячеистого бетона:
- вяжущее (известь)
mv
0 ,8 •1 0 0 0
Ри = Кс(1 + С) = 1,1(1 + 3,3) “ 169 кг;
- кремнеземистого компонента (песок молотый) Рх = СРИ= 3,3 х
х 169 = 558 кг;
- вода Р„ = (Ри + Рк) В/Т = (169 + 558)-0,49 = 356 л.
Расчётные коэффициенты и весь состав бетона уточняют
пробными замесами.
73
4 Цементы
4.1 Портландцемент
Сырьём для производства портландцемента являются: известняк
- 75 % и глина 25 % в соотношении по весу (~ 3 : 1).
Могут быть использованы:
- все виды известняков (известковый мергель, мергель, плотный
известняк, мел, глины, глинистые сланцы);
- глина, с которой вводится в цемент, кремнезём SiC>2, глинозём
А12Оз и окись железа Fe203;
- корректирующие добавки, чтобы довести до требуемой нормы
содержания того или иного кислотного окисла;
- для регулирования сроков схватывания после измельчения
клинкера в него вводят 3 % -5 % гипса (CaS0 4 '2H 2 0).
В процессе обжига сырьевой смеси из С аС 0 3 удаляется С 0 2,
оставшиеся 4 оксида образуют клинкерные минералы, которые
получаются в процессе спекания.
Содержание оксидов в цементе: СаО - 62 % -68%; S i0 2 - 21 % 24 %; А12Оз - 4 % - 8 %; Fe2 0 3 - 2 % -5 %.
Содержание минералов в портландцементе представлено в
таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Содержание минералов в портландцементе
Минерал
Трехкальциевый силикат
(алит)
Двухкальциевый силикат
(белит)
Трехкальциевый
алюминат (целит)
Четырехкальциевый
алюмоферрит
Формула
Долевое содержание, %
3 CaOSiC >2
(C,S)
2 C a 0 S i0 2
(C 2S)
ЗС а0А 1 20 3
(СзА)
4 C a 0 A l 20 3 Fe 20 3
(C 4AF)
45-60
70-80
20-30
4-12
-
10-20
-
4.1.1 Процессы в печи при обжиге портландцемента
Процессы в печи при обжиге портландцемента представлены в
таблице 4.2.
Таблица 4.2 - Процессы в печи при обжиге портландцемента
Температура, °С
70-200 - зона
испарения
(сушки)
Процессы
испарение свободной воды
74
Продолжение таблицы 4.2
Температура, °С
200-700 - зона
подогрева
Процессы
выгорание органических примесей
минералов, входящих в состав глин
и
дегидратация
-450.., 500 °С
700-1100 -з о н а
декарбонизации
А!20з- 2SiOr 2Н20 ............... > Ai2Oj- 2S i0 2 + 2Н20
безводный каолинит
диссоциация карбонатных солей кальция (магния),
900 °С
С аС0 3 ............... >СаО + С 0 2
распад дегидратированных глинистых минералов на оксиды
S i0 2,
АЬОз,
которые
вступают
в
химическое
взаимодействие с СаО
А120з ■2S i0 2
А120 з + 2S i0 2
ЗСаО + А12Оз = ЗСаО
А120 3 (частично) СаО + А120 3 = СаО- А120 3
1100-1250-з о н а
экзотермической
реакции
и частично 2СаО + S i0 2 = 2СаО ■S i0 2
(реакции происходят в твердом состоянии).
твёрдофазовые реакции образования
ЗСаО + А120 3 = ЗСаО ■А120 3
4СаО + А120з + Fe 20 3 —4СаО'А12Оз-Ре2Оз
1300-1450-1300- 2 C a 0 S i0 2
растворяется
в
клинкерной
жидкости
зона спекания
ЗСаО-А12Оз и 4СаО-А12Оз'Ре2Оз и при t = 1450 °С
взаимодействует с СаО
2СаО ■S i0 2 + СаО = ЗСаО • S i0 2
1300-1000 - зона
охлаждения
Наличие жидкой фазы обязательно, т.е. обжиг ведут до
спекания, СаО свободной в клинкере не больше 0,5 % -1 %.
полностью формируется его структура и состав
При выходе из печи клинкер интенсивно охлаждается до 100 °С
—200 °С и выдерживается на складе 1-2 недели.
4.1.2 Твердение портландцемента
Клинкерные минералы
приведенным реакциям
взаимодействуют с водой
согласно
2(3Ca0-Si02) + 6Н20 = 3Ca0-2Si0 2 -3H20 + ЗСа(ОН) 2
гидросиликат кальция
75
гидроокись кальция
2(2Ca0-Si02) + 4H20 = 3Ca0-2Si0 2 -3H20 + Ca(OH ) 2
ЗСа0-А12 0 3 + 6Н20 = ЗСаОА12 0 3 -6Н20
гвдроалюминат кальция
4СаО •А12 0 3 -Fе2 0 3 + т Н 20 = ЗСа0А1 2 0 3 -6Н20 + Ca0-Fe 2 0 3 -nH20
гидроферрит кальция
Гипс, вводимый при помоле клинкера (для замедления
схватывания портландцемента), также вступает в реакцию, образуя
комплексное соединение эттрингит
ЗСа0-А120 г 6Н20 + 3(CaS0 4 -2H2 0 ) + (19-20)Н20 =
= 3C a0 A l20 r 3CaS04-31H20
эттрингит
Образуемый труднорастворимый гидросульфоалюминат кальция
(эттрингит) увеличивается в объёме вдвое. На начальной стадии
формирования структуры цементного камня получается более плотная
система новообразований, заполняются поры цементного камня,
уменьшается количество рыхлых гидроалюминатов кальция,
повышается механическая прочность и стойкость.
Из графика (рисунок 4.1) видно, что наиболее быстро набирает
прочность C3 S. За 7 суток около 70 % 28-суточной прочности. C2S за 7
суток набирает ~15 % своей прочности, но в последующий период
твердения его прочность быстро повышается и в какой-то период
даже может превысить прочность C3 S. C3S гидратируется быстрее,
чем C2 S. С3А быстро гидратируется, но продукты гидратации
образуют пористую структуру в отличие от C3S и C2 S.
Рисунок 4.1 - График нарастания прочности минералов клинкера
76
Низкая прочность характерна для мономинеральной смеси,
состоящей из одного минерала С 3 А. В полиминеральных смесях С 3 А
способствует
уплотнению
коллоидных
силикатных
масс,
следовательно повышению прочности цементного камня и скорости
его твердения.
C4 AF - занимает промежуточное положение между С 3 А и C2 S.
Для получения цемента с умеренной экзотермией клинкер
должен содержать относительно небольшое количество C 3 S и С3 А.
C3S - быстрота твердения, прочность, 45 % -60 % в клинкере.
C2 S - медленно твердеет, но прочность высокая, 20 % -30 % .
С3А - медленно твердеет, вызывает сульфатную коррозию, 4 %
- 1 2 %, рыхлый продукт твердения.
C4 AF - твердеет быстрее C 2 S, но медленнее C3 S, 10 % - 2 0 %.
Клинкерное стекло состоит из СаО, А12 0з, Fe2 0 3, MgO, Na2 0 ,
К2 0 . Содержание СаО менее 5 %; MgO менее 1 %.
В зависимости от содержания минералов различают цемент:
высокоалитовый, содержащий более 60 % C3 S; алитовый - 50 % -60 %
C3 S; белитовый более 35 % C2 S; алюминатный более 12 % С3 А;
алюмоферритовый более 20 % C4 AF.
Прочность цемента (рисунок 4.2) нарастает неравномерно: в
возрасте 3-х суток она достигает ~ 40 % -50 % марки цемента, а в
возрасте 7 суток ~ 60 % -70 % . В последующий период рост
прочности еще более замедляется и к 28 суткам цемент набирает
марочную прочность. Однако при благоприятных условиях твердение
портландцемента может продолжаться месяцы и даже годы и в 2 3 раза превысить марочную (28-суточную прочность) (рисунок 4.2).
Прочность цементного камня и скорость его твердения зависят от
минералогического состава клинкера, тонкости помола цемента,
содержания
воды,
влажности
и
температуры
среды,
продолжительности хранения.
Рисунок 4.2 - График нарастания прочности портландцемента
77
4.1.3 Физические и механические свойства цемента
Средняя плотность: 3-3,2 г/см3(в зависимости от химического и
фазового состава). Насыпная плотность: 900-1100 кг/м 3 в рыхлом
состоянии и 1400 -1700 кг/м 3 в уплотнённом состоянии.
Водопотребность и нормальная густота теста 24 - 28% (определяется
конусом Вика).
Сроки схватывания: начало схватывания - начало загустевания
теста (не ранее 45 минут); конец схватывания - такое состояние теста,
когда подвижность его полностью потеряна (не позднее 1 0 часов).
По срокам схватывания цементы делятся на:
- быстросхватывающиеся - начало схватывания менее 45 мин;
- нормальносхватывающиеся - начало схватывания от 45 мин до1 ч;
- медленносхватывающиеся - начало схватывания не ранее 1,5 ч.
Схватывание замедляется с добавлением гипса (из расчёта не
более 3,5 % , считая на содержание S 0 32~ ). Ускоряется схватывание
цементного теста при увеличении содержания в цементе ЗСаО-А12 0з и
увеличении тонкости помола.
Равномерность изменения объёма важное свойство цемента,
которое определяется в соответствии с требованиями стандарта.
Тонкость помола влияет на скорость схватывания и твердения, а
также на прочность цементного камня. Чем тоньше помол цементного
клинкера, тем выше его прочность. Тонкость помола цемента можно
определить ситовым анализом и определением его удельной
поверхности. Через сито 0,08 см должно проходить не менее 85 %
портландцемента.
Взаимодействие портландцемента с водой сопровождается
выделением тепла. Один килограмм портландцемента выделяет за
7 суток 30-65 ккал тепла в зависимости от марки цемента.
Механическая прочность балочки 40 х 40 х 160 мм
соотношением цемент : песок (Вольский) равным 1 : 3, при
водоцементном соотношении не менее 0,40, 28 суток хранения в воде.
Образцы-балочки испытывают на изгиб, а их половинки на сжатие.
Предел прочности цементного раствора при сжатии в возрасте 28
суток называется активностью цемента. Срок определения марки
портландцемента составляет 28 суток, требования к прочности
78
приведены в таблице 4.3.
Таблица 4.3 - Требования к прочности портландцемента
Марка портландцемента
300
400
500
600
Предел прочности через 28 суток в кгс/см2
не менее
при сжатии
при изгибе
300
45
400
55
500
60
600
65
4.2 Цементный камень
4.2.1Состав цементного камня
В состав цементного камня входят:
- гидросиликаты кальция 3Ca0-2Si0 2 -3H2 0 ;
- гидроаллюминаты кальция ЗСа0-А12 0 3 -6Н2 0 ;
- гидроокись кальция Са(ОН ) 2 - до 15 % от массы цемента;
- эттрингит - ЗСаОА120з'ЗС а804-31Н20 ;
- гидроферрит кальция - C aO Fe2 0 3 -nH2 0 .
4.2.2 Коррозия цементного камня
Основные факторы коррозии: растворение составных частей
цементного камня: выщелачивание Са(ОН)2; взаимодействие
цементного камня с содержащимися в воде кислотами; образование
новых продуктов кристаллизирующихся в порах цементного камня;
коррозия цементного камня под действием мягких вод, разрушение
напорными водами (увеличение диффузии воды внутри бетона),
фильтрация.
Обычно одновременно протекает несколько видов коррозии.
Причины: механическое разрушение, растворение Са(ОН) 2
(максимальная растворимость по сравнению с другими продуктами).
2(3C a0-Si02) + 6Н20 = 3Ca0-2Si0r 3H20 + ЗСа(ОН ) 2
свободная известь
Разрушение
цементного
камня
(углекислотная коррозия). Природные
насыщенную углекислоту:
углекислыми
водами
воды часто содержат
Са(ОН ) 2 + С 0 2 = С аС 0 3 + Н 2 0 , увеличение объёма,
СаСОз + С 0 2 + Н20 = Са(НС0 3 ) 2 - растворимый бикарбонат кальция,
вымывается, 15-20 мг/л - агрессивен для бетона.
79
Разрушение цементного камня водами, содержащими сульфаты.
Многие природные воды являются минерализованными (особенно
морская вода):
Са(ОН ) 2 + M gS0 4 +2Н20 = C aS04' 2Н20 + Mg(OH)2,
Са(ОН ) 2 + Na2 S 0 4<=> CaS0 4 + 2NaOH,
ЗСаОА1 2 Ог 6Н 20 + 3(CaS04- 2HzO) + 19Н20 =
= 3Ca0-Al20 3-3CaS04-31H20 .
Гидросульфоалюминат кальция вызывает увеличение объёма
твёрдой фазы цементного камня, что ведёт к возникновению
внутренних напряжений в нём, а следовательно, разрушение.
В этих целях рекомендуют применять специальные цементы
(пуццолановый портландцемент, сульфатостойкий портландцемент)
содержащий 1500 мг/л (S 0 4)2~, а также необходимо защищать
поверхность бетона непроницаемыми покрытиями и увеличивать
плотность бетона.
Разрушение цементного камня .магнезиальными водами.
5000 мг/л Mg —агрессивные воды.
MgCl2 + Са(ОН ) 2 = Mg(OH) 2 + СаС12.
Mg(OH) 2 —труднорастворим, осаждается в порах цементного камня в
виде порошка, а СаС12 вымывается, что вызывает разрушение
цементного камня.
Разрушение цементного камня кислыми водами. Помимо
растворения (выщелачивания), наблюдается и химическая коррозия:
Са(ОН ) 2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н20 - вымывается,
Са(ОН ) 2 + H 2 S 0 4 = C aS04- 2Н20 - увеличение объёма,
таким образом разрушается
шлакопортландцемент.
портландцемент,
пуццолановый
и
4.2.3 М еры борьбы с коррозией
К мерам борьбы с коррозией относятся:
- гидроизоляция - самый надёжный и дорогой способ;
- изменение минералогического состава клинкера (уменьшение
содержания C 3 S). Для повышения стойкости цемента в сульфатных
водах нужно уменьшить содержание СаО до 5%.
80
2(3C a0-Si02) + 6H20 =3Ca0-2Si02-3H20 + 3Ca(OH)2
карбонизация. При длительном выдерживании на воздухе
изделий на их поверхности образуется очень тонкая плёнка 5-10 мк,
не растворимая в пресной воде и не взаимодействующая с
сульфатами.
пуццоланизация заключается во введении в состав
портландцемента кислых гидравлических добавок, содержащих
активный глинозём (более устойчив, чем Са(ОН)2).
Са(ОН ) 2 + S i0 2 -nH20 = C a0 S i0 2 (n + 1) Н20
Характеристика
таблицах 4.4, 4.5.
гидравлических
вяжущих
представлена
Таблица 4.4 - Гидравлические вяжущие
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
Сырьё: известняк
75 % и глина 25 %
(3:1),
корректирующие
добавки, чтобы
довести до
требуемой
нормы содержание
того или иного
кислотного окисла.
Температура
обжига - 1450°С.
После обжига в
клинкер
вводят 3,5%
CaS0 4-2H20
(считая на SO3)
Состав клинкера:
C3S - 45 % -6 0 %,
C2S - 20 %-35%,
С зА -4 % -1 2 % ,
C3AF - 10 % -18 %.
Твердение
цементного камня.
Свойства
Свойства добавок.
Сроки схватывания
1 Портландцемент (П/Ц)
Состав цементного Марки: 300, 400,
камня:
500, 600. Марку
гидросиликаты
определяют на 28
кальция
сутки. К 3 суткам 3 0 % -3 5 % , к
3 C a 0 S i0 2-3H20 ,
7 суткам - 60 % гидроалюминаты
70 %. Морозостоек.
кальция
ЗС а0А 1 20 3-6Н20 , В условиях
правильной
гидроокись
кальция Са(ОН )2 ~ эксплуатации
твердение
15 %,
гидросульфоалю- портландцемента
может
минат кальция продолжаться
эттрингит
месяцы и
ЗС а0А 1 20 3.
годы и в 2-3 раза
3CaS0„-31H20 .
При пропаривании превысить
марочную
и автоклавной
прочность.
обработке
Недостаток:
2СаО Si02-4H 20 .
Начало схватыва- выделяющийся при
твердении Са(ОН )2
ния - не ранее 45
вызывает
мин, конец - не
коррозию.
позднее 10 ч
81
Применение
Самый
общепризнанный,
прогрессивный и
универсальный
в
Продолжение таблицы 4.4
Твердение
цементного камня.
Свойства
Применение
Свойства добавок.
Сроки схватывания
2 Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ)
C3S - 80 % -85 %
Тонкость помола
Интенсивное
Монолитные
(высокоалитовый) выше.
нарастание
конструкции,
С з А - 1 0 % -1 5 % . Регулируют состав прочности в 1-3
высокопрочные и
C3S + С3А < 65 %. введением добавок: сутки
предвари-тельно
Обжиг ведут при
до 10 % - активных (больше половины напря-жённые ж/б
более высокой
минеральных
марочной
изделия, где
температуре, чем у добавок,
прочности),
требуется
портландцемента. до 15% -доменны х конец - 28 сут.
ускоренное
При твердении
гранулированных Марки 400, 500,
твердение бетона.
выделяется
шлаков.
600 и выше. Марку Сборные
повышенное
определяют на 3 и конструкции с
количество
28 сутки.
повышенной
отпускной
Са(ОН)2.
прочностью, а
также при
зимних бетонных
работах. Не
рекомендуется
использовать для
строительных
растворов.
3 Особо быстротвердеющий высокопрочный портландцемент (ОБТЦ)
Состав тот же, что Более высокая
Отличается более Аварийно-воси БТЦ, но при
тонкость помола.
высокойпрочстановительные
помоле добавляют Остаток на сите
ностью, чем БТЦ. работы: бетоны, к
до 5 % опоки.
008 - не более 7 %. Марки 600, 700,
которым
Повышенное
предъявляют
C3S до 65 % - 68
800.
%
Снижает расход
высокие требо­
тепловыделение
С3А - до 18 %.
исключает
цемента на 1 5 % - вания попрочприменение в
20 % по сравнению ности и скорости
начального
массивных
с
конструкциях.
портландцементом. твердения, при
зимних бетонных
работах
4 Белый портландцемент
Бетоны и раст­
Состав тот же, что Температура
Важнейшие
воры для архи­
характеристики
иу
обжига на100 °С
тектурно-отде­
портландцемента, меньше, чем у П/Ц, белого П/Ц лочных работ
тонкость помола,
имеющий
, следовательно
состоит в основном степень белизны (3
минимальное
содержание
сорта).
из белита.
окрашенных
C2S - 42 % -4 4 %, Марки 400, 500
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
82
Продолжение таблицы 4.4
Твердение
цементного камня.
Свойства
Применение
Свойства добавок.
Сроки схватывания
оксидов Fe, Мп, Сг, C3S - 35 % -3 7 %, Свойства те же, что
С3А - 14 % -1 5 %, и у П/Ц
Ti. Чистые
известняки, мел,
C3AF < 3%.
мраморы СаСОз,
белые каолиновые
глины Al20 3-2Si02-2H20
5 Цветные цементы
Содержание мине­ Те же, что и у П/Ц Ценный
То же, что и
ральных пигментов
декоративный
белыйП/Ц +
пигменты.
не больше 15 %, а
материал
Допуска-еся
органических - не
введение в состав
больше 0,3 от
клинкера до 6 %
массы цемента.
белого диатомита Минеральные
CaO +Si0 2 'nH 2 0 = красители - охра,
сажа, ультрамарин
СаОЗЮг-пНгО
Добавки:
(щёлочестойкие
пигменты) кобальт
- коричневый,
хром - жёлтозелёный, марганец
- голубой,
бархатно-чёрный
6 Пластифицированный портландцемент
Что и обычный
Повышенная
Цементы имеют
П/Ц клинкер +
П/Ц, в особен­
повышенную
подвижность
добавки: пласти­
пластичность и
ности в конст­
фицирующие ПАВ: ипластичность.
удобоукладываемо рукциях,
Уменьшается
лигносульфанаты
подвергающихся
сть, повышенную
кальция (ЛТС),
расход воды,
попеременному
морозостойкость
сульфитнодрож­
увеличивается
замораживанию и
(Мрз)
жевая бражка СДБ, прочность,
оттаиванию
морозостойкость,
сульфитно-спир­
водонепроницаемо
товая барда ССБ.
Дозировка 0,15 % - сть.
При сохранении
0,25 % по массе
цемента, считая на В/Ц снижается
расход Ц на 10 % сухое вещество
15%
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
83
Продолжение таблицы 4.4
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
I
Твердение
цементного камня.
Свойства добавок.
Сроки схватывания
7 Гидрофобный
IГидрофобные
добавки
увеличивают воздухосодержание на
3 % -5 %
(абсолютных)
выше, чем П/Ц пенообразующая
способность.
Лучше сохраняют
свою активность
при хранении
Свойства
Применение
портландцемент
Получают введе­
Пониженная
Цемент покрыт
нием гидрофобигигроскопичность плёнкой,которая
зирующих добавок.
при хранении,
сдирается только
Асидолмылонафт,
повышенная
при
олеиновая кислота,
подвижность и
перемешивании с
окисленный
удобоукладываемо заполните-лями
петролиум. 0,06 %
сть и
-0,3 % от массы
морозостойкость.
цемента в
Такие цементы
пересчёте на сухое
являются и
вещестзо.
пластифицирующи
Гидрофобные
ми
добавки
являются и
пластифицирующи
ми
8 Портландцемент для дорожных и аэродромных покрытий
Рекомендуются
Начало
Должен
Для изготовления
следующие
характеризоваться дорожных и
схватывания - не
цементы:
ранее двух часов.
повышенной
аэродромных
П/Ц,
Добавки: только 15 прочностью на
покрытий.
пластифицирующи %
изгиб,
Повышенная
йП /Ц ,
морозостойкость
гранулированного деформативной
гидрофобный П/Ц. доменного шлака. способностью,
обеспечивается
Повышенное
Нельзя вводить
повышенной
введением
гидрофобных
содержание C3S, а инертные и
плотностью и
активные
С зА -не более 10
морозостойкостью, и
малой усадкой,
добавки в М3 00 ,
%
пластифицирующи
400
высокой
х добавок
прочностью на
удар, малой
истираемостью
9 Сульфатостойкий портландцемент
Замедленное твер­ Конструкции из
В основном C 2S,
Начало
C3S < 50 %, С3А < схватывания - не
дение в начальные сульфато- и
ранее 45 мин,
сроки и низкое
морозостойкого
5% ,
бетона. Для
С3А + C4AF < 22
конец - не позднее тепловыделение
бетонов,
%, т.е. пони­
12 ч.
(больше СЗА и
работающих в
C3S). М300, 400.
Возможно
женное
минерализованных
Не допускается
введение пласти­
содержание С3А.
и пресных водах.
Отличается по­
фицирующих и
введение инерт­
Для бетонных и
гидрофобизирую- ных и активных
вышенным со-
84
Продолжение таблицы 4.4
Твердение
цементного камня.
Свойства
Свойства добавок.
Сроки схватывания
держанием S i0 2 и щих добавок для
минеральных до­
пониженным
повышения
бавок
содержанием AI2O3 морозостойкости
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
Состав: П/Ц
клинкер;
активные
минеральные
добавки:
Si0 2 nH 20 ,
вулканические :
обожжённые
глины, глиежи,
пемзы, туфы,
топливные золы 20
% -40 % от массы
Ц, осадочные:
диатомиты,
трепелы опоки: 20
% -30 % от массы
Ц; гипс (до 3,5 %,
считая навОз).
Для ускорения
твердения
увеличивают
содержание C3S и
СзА, увеличивают
степень помола,
количество гипса и
вводят СаС12
«пуццоланы» - это
все виды активных
минеральных до­
бавок
П/Ц клинкер 30 %
-60 %;
доменный
гранулированный
10 Пуццолановый портландцемент
Твердение:
1Водопотребность
гидратация;
цемента с
взаимодействие
плотными и
твёрдыми
активной
добавками такая
минеральной
добавки с Са(ОН )2 же, как у П/Ц, а у Ц
Са(ОН )2 + S i0 2 (n - с пористыми
добавками выше.
1)Н20 =
Более водостоек,
C a0-Si02-nH 20
чем П/Ц. М 300,
Г идросиликат
400
кальция
Недостаток:
(нерастворимый).
пониженная
Объём
увеличивается, что воздухо-и
морозостойкость,
уплотняет бетон,
повышенная
C2S —>CS + С
усадка.
С2А —►С2А + с
Замедленное
С повышением
концентрации СаО твердение.
Рекомендуется
применять для
внутренних частей
массивных
конструкций
(шлюзов, плотин).
11 Шлакопортландцемент
Доменные шлаки - Преимущества:
высокая
отход
химическая
производства.
стойкость и
Отличительная
85
Применение
ж/б конструкций
наружных зон
гидротехнических
сооружений,
систематического
увлажнения(и
высыхания)
Сульфатостой-кие
бетоны. Для
подводных и
подземных
бетонных и
железобетонных
сооружений.
Не рекомендуется
применять при
твердении на
воздухе, а также в
условиях
изменения
температуры и
влажности, т.е. при
зимних бетонных
работах
Сульфатостой-кие
бетоны.
Гидротехн ическое
строительство.
Продолжение таблицы 4.4
Твердение
цементного камня.
Свойства добавок.
Сроки схватывания
| шлак 20 % -8 0 %
особенность !от массы готового способность этих
продукта;
Iшлаков к
гипс - до 5 %,
самостоятельному
10 % шлака
водному
допускается
твердению.
заменять:
Пригоден метод
природными
пропаривания.
гидравлическими
Состав
добавками (трепел, СаО, S i0 2 и АЬОз
диатомит и др.);
90 % -95 %.
добавками
При твердении
осадочного
образуются
происхождения
низкоосновные
доЮ %; до 10 %
гидросиликаты
активной
C a0-S i0 2-2,5H20 и
минеральной
гидроалюминаты
добавкой
С а0А 1 20 3-8Н20
Сырьё,
j Изготовление.
| Состав клинкера
Свойства
жаростойкость,
пониженная
водопотребность,
небольшая
водопроницаемост
ь, малые объёмные
деформации,
морозостоек. Шлак
не
содержит
гидратной воды.
Недостаток:
медленно набирает
прочность в первое
время твердения.
М300, 400, 500.
Нельзя
применять для
зимнего
бетонирования.
Применение
Конструкции,
подверженные
частому
увлажнению и
высыханию. Для
приготовления
строительных
растворов. Для
изготовления
жаростойких
бетонов,
работающих до 700
°С.
Быстротвердеющи
й
шлакопортландцем
ент М400, за 3
суток набирает 50
% марочной
прочности (20
МПа).
12 Расширяющийся портландцемент (РПЦ)
Совместный помол: Преобладает
В конструкциях,
М400, 500, 600.
П/Ц клинкер 58 % эттриншт.
Цемент обладает
где недопустимы
-63 %;
Способен в
высокой
усадочные де­
высокоглинозёмист процессе
плотностью и
формации и
ые шлаки - 5 % -7 схватывания и
водонепроницаемо нарушения
%; гипс 7 % -1 0 %; твердения во
монолитности. Для
стью.
активные
влажных
Бетоны на таком
заделки стыков в
гидравлические
условиях несколько цементе морозо- и водонепроницаемы
добавки 23 % - 28 увеличиваться в
коррозионностой­ х конструкциях.
% или
объёме на воздухе. ки, при пропарива­ Применяется в
доменные
Сроки
изделиях с
нии интенсивно
гранулированные схватывания:
набирают свою
тепловлажностной
шлаки.
начало - не ранее 4 прочность
обработкой
Для замедления
мин, конец - не
схватывания
позднее 10 минвводят буру, СДБ и
др.
13 Напрягающийся цемент
Тонкий
Монолитные и
Раствор из него,
Быстро
совместный помол: расширяясь до
схватывающийся и сборные ж/б
ШЦ клинкер 65 % 2,5 % во время
конструкции, в
быстротвердею-
86
Продолжение таблицы 4.4
Твердение
цементного камня.
Свойства добавок.
Сроки схватывания
-7 0 % ;
вызывает
глинозёмистый
напряжение
арматуры ж/б
шлак 16 % - 2 0 %
(глинозёмистый
конструкций.
цемент); гипсовый Смесь цемента с
камень ~ 20 %
песком подвергают
в соотвношении, % частичной
- 7 0 : 15 : 15
гидротаций, т.е.
предварительно
увлажняют
небольшим
количеством воды
и перемешивают.
Сроки
схватывания:
начало - не ранее
30 мин, конец —не
позднее 8 ч
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
Свойства
щий цемент.
Эттринг,
образующийся при
начальном
твердении 1-3 сут
вызывает
равномерное
расширение
цементной
системы, так как
цементный камень
не успел
превратиться в
прочное хрупкое
тело и обладает
пластическими
деформациями.
Преимущества:
безусадочность,
высокая плотность,
водо- и газонепро­
ницаемость
14 Романцемент
МедленяотвердеВ романцементе
Тонкий помол
обожжённых не до вся окись кальция ющее вяжущее.
должна быть
М25, 50, 100, 150.
спекания и
Через 7 суток
доломитизированн связана в
силикаты,
предел прочности
ых мергелей,
содержащих не
алюминаты и
вдвое меньше, чем
ферриты кальция. у П/Ц. Отличается
менее 25 % гли­
от гидравлической
нистых примесей. Сроки
извести большей
Для регулирования схватывания:
свойств в роман
начало - не ранее стойкостью во
влажных условиях
цемент водят
15 мин, в сухих
условиях их
и при переменном
активные
увлажнении и
стойкость ниже,
минеральные
чем у растворов и высушивании.
добавки и гипс.
бетонов на гидрав­
ш= 1 , 1 - 1 ,7
гидравлический
лической извести
конец - не позднее
модуль
24 ч
87
Применение
которых арматура
получает пре­
дварительное
напряжение
благодаря
расширению
бетона. При этом
арматура
натягивается и
бетон обжимается
без нарушения
сцепления между
ними, т.е. самонапряженные
конструкции. В
производстве
бетонных труб,
полы
промышленных
зданий.
Покрытия
аэродромов______
Для изготовления
бетонов низких
марок и растворов,
для штукатурных
работ. Для
производства
стеновых камней и
мелких блоков,
особенно с
применением
термообработки
паром.
Недопускается
применение для
изготовления ж/б
изделий и
конструкций
Продолжение таблицы 4.4
Твердение
цементного камня.
Свойства
Применение
Свойства добавок.
Сроки схватывания
15 Глиноземистый цемент
Известняк до 45 %, 2(СаО-А120 з •10Н2О Быстротвердеющее В аварийных
боксит (глинозем) ) - глинозёмистый и высокопрочное
работах, для
55 % (до 80 % цемент
вяжущие.
тампонирования
85 % А120 з), в
трещин, для
2Са0-А120 3-8Н20 + Алюминаты
Основном
кальция придают
изготовления
+А1(0Н)3+ 9Н20 .
алюминаты
И далее реакция
цементу
жароупорного
кальция.
способность при­
протекает очень
бетона
Глинозёмистый
обретать высокую (футеровочного
быстро.
цемент в основном Освободившаяся
прочность в очень бетона). Нельзя
сос-тоит из:
вода вступает во
короткие сроки
применять во
СаО А120з, а также взаимодействие с (12-24 ч).
влажных условиях
СаО-гАЬОз,
не
За 1-е сутки - 90 % при температуре
MgO-АЬОз прореагировавшим марочной проч­
больше 25 °С,
шпинель, не
и частицами
ности, за 3 суток - изделия на этом
гидратируется и не цемента, что
100% R28u. Марку цементе нельзя
твердеет
определяют на 1 и пропаривать. Его
вызывает
3 сутки.
применяют для
выделение новых
2C a0-Si02.
М400, 500, 600.
А ллюмосиликат
кристаллов
приготовления
Пористость мень­ огнеупорных
кальция
гидроалюмината
ше, чем у П/Ц,
кальция и геля
растворов и
2C a0-Si02-Al20 3
плотность больше, бетонов , стойких к
глинозёма.
(геленит),
Количество связан­ не выделяет
действию
6Са0-2А1203Са(ОН)2,
ной воды
температуры до
•Fe20 3.
повышенная
1800°С.
составляет 30 % Т ал ю м - разно­
стойкость в
45 % от массы Ц,
Недостаток:
видность глино­
пресной и
высокая стоимость,
зёмистого цемента, что значительно
больше, чем у П/Ц. сульфатной воде.
отсутствие
полученного
нарастания
Сроки
Глинозёмистый
спеканием
цемент использу­
прочности в
сырьевой массы с схватывания:
начало - не ранее ется для получе­
отдалённые сроки
высоким
твердения и даже
содержанием окиси 30 мин, конец - не ния
расширяющихся
возможно
позднее 12 ч.
алюминия
цементов
В присутствии
снижение
прочности на 50 %
щёлочи цемент
разрушается,
-6 0 % в возрасте
15-20 лет
поэтому его нельзя
смешивать с П/Ц.
Тепловыделение в
1,5 раза больше,
чем у
портландцемента
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
Продолжение таблицы 4.4
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
Помол и смеши­
вание:
глинозёмистого
цемента;
природного гипса;
высокоосновного
алюмината кальция
Твердение
цементного камня.
Свойства
Свойства добавок.
Сроки схватывания
16 Водонепроницаемый цемент
Быстросхватываю
Сроки
щееся и
схватывания:
начало - не ранее 4 быстротвердеющие
вяжущие. М500.
мин, конец - не
Прочность через 6
позднее 10 мин
ч ~ 7 0 кгс/см2
17 Фосфатные цементы
Взаимодействие
Полученный
камень имеет
фосфорной
кислоты с
высокую
порошком цемента прочность,
жаростойкость,
может протекать
высокие тепловые
иногда очень
бурно, что мешает и электрические
формированию
свойства.
Цементная паста
камня. Поэтому
обладает высокой
подбирают тип
адгезией к
реакции,
обеспечивающий
металлам,
керамике, стеклу
спокойный
характер
взаимодействия
Me, МеО, Ме(ОН)2
и солей кислот
18 Гидравлическая известь
По прочности и
Обжигаемый
Мергелистые
степени
материал не
известняки, т.е.
гидравличности
доводят до спе­
известняки,
кания, т.е. в нём
значительно
находящиеся в
тесной смеси с 6 % нет жидкой фазы. уступает П/Ц.
Прочность
При температуре
-25 % глины. В
слабогидравлическ
П/Ц глины ~ 25 % 1000 ° С -1100 °С
ой извести низкая,
образуются:
Гидравлический
на 28 сутки - не
СаО-АЬОз,
модуль, если m =
менее 17 кгс/см2.
= 1,7—4,5 - сильно­ 2C a0 Si02 и
гидравлическая
2СаОТегОз,так как Сильногидравличе
известь m = СаО, % в исходном сырье ская известь дости­
гает прочности 5 0 присутствуют
/ (Si02 + AI2O3 +
соединения железа. 100 кгс/см2
+Fe303 ), %
Применение
Для гидроизоляции
и герметизации
стыков элементов
конструкции в
подземном и
подводном
строительстве, при
восстановительных
работах
Получают
затворением
порошков оксидов,
гидроксидов, солей
сильных кислот
или порошков,
стеколфосфорной
кислотой
89
Для приготовления
кладочных
растворов, бетонов
низких марок
Продолжение таблицы 4.4
Твердение
цементного камня.
Свойства
Свойства добавок.
Сроки схватывания
Чем меньше
количество
свободной окиси
кальция, тем
быстрее она
твердеет и тем
выше её прочность
19 Тампонажный портландцемент
Цемент с
В пространство
40 % -60 % воды
повышенным
между обсадной
замедляет
содержанием C 3S и трубой и породой схватывание и
пониженным
нагнетают
снижает прочность
содержанием С 3А цементный раствор бетона
(< 6 %) для
без песка с
замедления
большим
схватывания
количеством воды
40 % -6 0 %.
Температура в
скважине 40 °С 110 °С. Сроки
схватывания:
начало - не ранее
1ч 45 мин,
конец - не позднее
4 ч 30 мин
20 Гипсоглиноземистый цемент
Совместный помол Быстротвердеющее М300, 400, 500,
высокоглиноземист вяжущее. Обладает которую определя­
свойством
ют на 3 сутки.
ых доменных
расширения, при
Недостаток: нельзя
шлаков и гипса
твердении в воде, использо-вать в
при твердении на
конструкциях,
работающих при
воздухе он
проявляет
температуре
больше 80 °С
безусадочные
свойства
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
Применение
Предназначен
только для там­
понирования (це­
ментирования)
нефтяных и
газовых скважин,
которые необхо­
димо для изоля­
ции их отгрунтовых вод
Для безусадочных
и расширяющих
водонепроницаемы
х растворов и
бетонов.
Для заделки
стыков, засечки
швов и раструбов.
Для
замоноличивания
сборных
конструкций и т.д.
21 Гипсоглиноземистый цемент расширяющийся цемент
Для безусадочных
Твердение
Быстротвердею Помол: 70 %
и расширяющихся
высокоглиноземис­ обусловлено
щий
образованием
водонепроницаеМ400,500.
того шлака; 30 %
90
Продолжение таблицы 4.4
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
Твердение
цементного камня.
Свойства добавок.
Сроки схватывания
эттрингита.
Сроки
схватывания:
Начало - не ранее
20 мин, конец - не
позднее 4 ч
Свойства
Применение
мых растворов и
бетонов.
Для заделки
стыков, зачеканки
швов и раструбов.
Для замоноличивания сборных
конструкций и т.д.
22 Известково-шлаковый цемент. Вяжущее автоклавного твердения
Шлак В бетонах низких
Совместный
Медленно
помол: доменных
марок, в
схватывается и
низкоосновные
гранулированных алюминаты и
твердеет. Стойкий строительных
растворах, в
шлаков; воздушной силикаты
в пресной и
изделиях с
сульфатной воде.
способствуют
гашённой
М50, 100, 150,200. тепловлажностной
извести 10 % -3 0 % гидратации и
Прочность
обработкой
и гипса до 5 %
образованию
повышается при
высокоосновных
гидроалюминатов и использовании
гидросиликатов
основных шлаков
кальция. Гипс
М0 > 1. При
взаимодействует с применении
высококачественны
СзА, образуя
эттрингит. Сроки
х шлаков, известикипелки и при
схватывания:
начало - не ранее более тонком
1,5- 4ч, к о н е ц -н е помоле может
иметь марки 250 и
позднее 4-8 ч.
300
Основные
доменные
шлаки в отличие от
кислых могут
медленно
затвердевать без
добавления извести
23 Известково-пуццолановый цемент. Вяжущее автоклавного твердения
тС аО + ЭЮг-пНгО М25, 50, 100, 150. В бетонах низких
Совместный
марок, для
Недостаточно
помол: 10 % -2 0 % - активный
подводных и
кремнезём тС аО + морозостойки.
П/Ц; 1 5 % -3 0 % ,
подземных
Образующиеся
иногда до 50 % и
S i0 2-nH20 сооружений, в
низкоосновные
более - воздушная обладает гидра­
изделиях с
гидросиликаты
известь; 30 % -70
влическими
кальция на воздухе тепловлажностной
свойствами.
% активная
обработкой. Не
в сухих условиях
минеральная
Схватывание:
CaS(V2H20
91
Продолжение таблицы 4.4
Твердение
цементного камня.
Свойства
Применение
Свойства добавок.
Сроки схватывания
добавка; гипс (до 5 начало - не ранее 5 иногда способны
рекомендуется
%)
- 8 ч, конец - не
выветриваться и
использовать при
позднее 20-30 ч
дегидратироваться пониженных
температурах, при
изменении
морозостойкости и j
влажности
Вяжущее автоклавного твердения
24 Нефелиновый цемент
Совместный
Твердение при
R « - 20(М 00
Для изготовления
тонкий помол
автоклавной
кг/см2;
изделий с
высушенного
обработке при 9
R„:lr - 50-60 кг/см2. автоклавной
нефелинового
атмосферах в
Нефелин содержит обработкой
(белитого) шлама течение 8 ч
2 5 % - 3 0 % и 50%
85 %, извести 15
-55 % СаО
%, гипса 5 %
Сырьё.
Изготовление.
Состав клинкера
Смесь кварцевого
песка и
кремнефлористого
натрия затворяют
водным раствором
силиката натрия и
калия
25 Кислотоупорные цементы
Устойчивы в
Na 2SiF6 + 6 Н2О +
+ 2Na 2Si03 = 6NaF + большинстве
+3Si(OH>4
органических и
минеральных
Гель
кремнекислоты
кислот
является клеящим
продуктом
Для изготовле­
ния
кислотоупорно
й замазки. Для
растворов и
бетонов
Таблица 4.5 - Характеристика цементов
Классификационные признаки
2
9н
о
з
>я
а
я
я
а
§а
«и
со
О
X
р
X
о
о2
В Cd
В а,
Й У
Портландце­
мент,
портландцемент
с минеральными
добавками
Монолитные и сборные
бетонные и
железобетонные
конструкции
Блоки и
конструкции со
специальными
свойствами
Шлакопортланд
цемент
Монолитные
массивные бетонные и
железобетонные над­
земные, подземные и
подводные
конструкции при
действии пресных и
минеральных вод
Морозостойкие
бетоны. Мрз более
200: тяжёлые
бетоны,
твердеющие при
температуре плюс
10°С без обогрева
конструкции
р I
а 5
о s
с *
О
О
О
я
Область применения
рекомендуемая
не рекомендуемая
92
Продолжение таблицы 4.5
Классификационные признаки
Пуццолановый
портландцемент
Глиноземистый
Высокоглинозем
истые
Жаростойкие бетоны
Г ипсоглиноземи
стые
Безусадочные и
расширяющиеся
водонепроницаемые
бетоны,
гидроизоляционные
Строительные
работы при
температуре менее
0°С без обогрева
конструкции
Высокопрочные
В40, В45 ивыше
Бетоны В40 и более
Бетоны менее ВЗО
Классы
Повышенной
прочности В40
Рядовые ВЗО
В25
Пониженной
прочности (ниже
В25)
Скорости твердения
Специальные свойства
Прочность при твердении
На основе глиноземистого
клинкера
1
Область применения
рекомендуемая
не рекомендуемая
Морозостойкие
Подземные и
подводные монолитные бетоны: при
твердении бетона в
и сварные бетонные и
сухих условиях;
железобетонные
конструкции
конструкции
Быстротвердеющие
Массивные
бетоны: аварийно­
конструкции: при
ремонтные работы, для
твердении бетона
жаростойких бетонов,
при температуре
для работы в условиях
более 25°С
сернистой агрессии
Обычные
Быстротвердеющие
Бетоны ВЗО, В35, а
также В22,5 и В25 при
повышенной отпускной
прочности
Бетоны В 15, В25 при
повышенной отпускной
прочности
Бетоны В 12,5,
строительные растворы
Бетоны В7,5 и менее,
строительныерастворы
Все виды строи­
тельных работ, где не
предъявляются особые
требования к скорости
твердения бетона и
раствора
Монолитные
конструкции, где
требуется ускорение
твердения бетона, и
сборные конструкции с
повышенной отпускной
прочностью
93
-
Бетоны классов
менее В15 и строи­
тельные растворы
Бетоны ВЗО и
более
Бетоны более В20
Бетоны более В7,5
Бетоны, растворыи
изделия сукороченнымцикломтвердения
Строительные
растворы
Продолжение таблицы 4.5
Область применения
рекомендуемая
не рекомендуемая
Аварийно­
Монолитные
восстановительные
бетоны и сборные
работы: бетоны, к
железобетонные
Очень быстрокоторым предъявляют
конструкции с
твердеющие
высокие требования к
применением
скорости начального
пропаривания по
твердения
обычным режимам
Бетоны, растворы и
Медленносхваты Бетоны, растворы и
изделия с
вающиеся
изделия с длительным
нормальным и
(начало
циклом формирования,
ускоренным
схватывания
транспортирования и
циклом укладки и
более 1ч 30 мин) укладки
формирования
Бетоны, растворы и
Нормально-схва- Все виды строительно­
изделия с
тываклциеся
монтажных работ, где
замедленным или
не предъявляются
(начало
укороченным
схватывания 45
особые требования по
циклом укладки и
мин - 1ч 30 мин) срокам схватывания
формирования
Быстро-схватыБетоны, растворы и
Бетоны, растворы и
вающиеся
изделия с
изделия с укороченным
(начало
нормальным и
циклом укладки и
замедленным
схватывания
формирования
циклом укладки
менее 45 мин)
Сульфатостой­
кий портланд­
Обычные бетоны,к
цемент и
которым не предъ­
Конструкции из
сульфа­
являют требования
сульфато- и
тостойкий
по
морозостойкого бетона
портландцемент
морозостойкости и
с минеральными
сульфатостойкости
добавками
Морозостойкий
Сульфатостойбетон и бетон,
кие
испытывающий
шлакопортланд- Сульфатостойкие
попеременное
цемент и пуцобетоны
увлажнение и
лановый порт­
высушивание без
ландцемент
специальных мер
Бетоны, используе-мые
Безусадочные
для замоноличивания
стыков
Обычные бетоны
То же, стыков
Расширяющиеся вводонепроницаемых
конструкциях
Сульфатостойкость
Сроки схватывания
! Классификационные признаки
Объёмная
деформация
при
твердении
94
Продолжение таблицы 4.5
Область применения
рекомендуемая
не рекомендуемая
Самонапряженные
Напрягающие
конструкции
Низкотерм ичные
Низкотермичные
бетоны
Обычные бетоны
Умереннотермичные
Умереннотербетоны
мичные
Бетоны и растворы для
Белые и цветные архитектурно­
отделочных работ
Классификационные признаки
Тепловыде­
ление
Декоратив­
ные
свойства
95
Заключение
Развитие многопараметрического проектирования составов
бетонов требует разработки необходимой теоретической базы,
позволяющей на основе объективных физических закономерностей
модифицировать известные и разрабатывать новые алгоритмы для
нахождения оптимальных соотношений компонентов и других
параметров, обеспечивающих комплекс необходимых свойств
бетонов. Представленные в данном пособии методики расчёта
составов бетона, после приготовления пробных замесов, могут
корректироваться в допустимых рамках.
В разделах настоящего учебно-методического пособия
представлена теоретическая информация о характеристиках и
свойствах тяжёлых, лёгких бетонов, силикатных материалах и
вяжущих веществах, описаны требования к сырью для их
изготовления, приведены теоретические сведения по расчету состава
и технологии бетонов, которые могут явиться основой для
дальнейшей работы над оптимизацией бетонов для производства
различных групп изделий.
Приведенные задачи с решениями направленны на формирование
у студентов практических навыков расчета и позволяют накапливать
практические знания для применения в будущей профессиональной
деятельности.
96
Литература
1 Айрапетов Д. П. Архитектурное материаловедение : учебник /
Д. П. Айрапетов. - М .: Стройиздат, 1983. - 310 с.
2 Борщевский А. А., Ильин А. С. Механическое оборудование
для производства строительных материалов и изделий : учебник /
A. А. Борщевский, А. С. Ильин. - М. : Высш. шк., 1987. - 367 с.
3 Воробьев В. А. Строительные материалы : учебник /
B. А. Воробьев, А. Г. Комар. - М. : Стройиздат, 1976. - 478 с.
4 Горчаков Г. И. Строительные материалы : учеб. для вузов. /
Г. И. Горчаков, Ю. М. Баженов. - М .: Стройиздат, 1986. - 688 с.
5 Домокеев А. Г. Строительные материалы / А. Г. Домокеев. - М.
: Высш. шк., 1989. - 494 с.
6 Комар А. Г. Строительные материалы : учебник. / А. Г. Комар.
-М . : Стройиздат, 1983.
7 Комар А. Г. Строительные материалы и изделия / А. Г. Комар. М. : Высш. шк, 1988. - 527 с.
8 Кропотов В. Н. Строительные материалы : учебник для
специальности «Архитектура» / В. Н. Кропотов. - М. : Высш. шк,
1973.-381 с.
9 Микульский В. Г. Строительные материалы : учебник /
В. Г. Микульский. - М. : Изд-во АСВ, 2004. - 488 с.
10 Попов Л. Н. Строительные материалы и изделия : учебник /
Л. Н. Попов, Н. Л. Попов. - М. : ГУПЦПП, 2000. - 384 с.
11 Рыбьев И. А. Общий курс строительных материалов : учебник
/ И. А. Рыбьев. - М. : Высш. шк., 1987. - 583 с.
12 Синяков В. К. Строительные материалы и работы /
В. К. Синяков. - М. : Стройиздат, 1986. - 431 с.
13 Строительные материалы : справочник / под ред.
А. С. Болдырева, П. П. Золотова. - М. : Стройиздат, 1989.
14 ГОСТ 379-95 Кирпич и камни силикатные. Технические
условия. —М. : ИПК Издательство стандартов, 2004. - 10 с.
15 ГОСТ 6133-99 Камни бетонные стеновые. Технические
условия. - М. : ГУП ЦПП, Госстрой России, 2001. - 39 с.
16 ГОСТ 9758-2012 Заполнители пористые неорганические для
строительных работ. Методы испытаний. - М. : Стандартинформ,
2 0 1 4 .-6 4 с.
17 ГОСТ 31384-2008 Защита бетонных
и железобетонных
конструкций от коррозии. Общие технические требования. - М. :
Стандартинформ, 2010. - 46 с.
97
Содержание
1
1.1
1.2
1.3
2
2.1
2.2
2.3
2.4
3
3.1
3.2
4
4.1
4.2
Введение
Проектирование состава тяжёлого бетона
Определение качества заполнителей
Расчёт расхода материалов на 1 м3 бетона
Задание по расчёту состава бетона
Лёгкие бетоны
Бетон на пористых заполнителях
Крупнопористый бетон
Поризованный лёгкий бетон
Ячеистый бетон
Силикатные материалы
Силикатный кирпич
Силикатный бетон
Цементы
Портландцемент
Цементный камень
Заключение
Литература
3
4
5
7
19
27
27
38
39
40
55
55
61
74
74
79
96
97
П. В. Корниенко, С. Т. Мусаханова, И. В. Демешко, Т. В. Акын
ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНОВ
РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Учебно-методическое пособие
Технический редактор 3. Ж. Шокубаева
Ответственный секретарь Е. В. Самокиш
Подписано в печать 01.07.2015г.
Гарнитура Times.
Формат 60x90/16. Бумага офсетная.
Усл.печ. л. 5.64 Тираж 300 экз.
Заказ № 2634
Издательство «КЕРЕКУ»
Павлодарского государственного университета
им. С.Торайгырова
140008, г. Павлодар, ул. Ломова, 64
Составители: П. В. Корниенко, С. Т. Мусаханова, И. В. Демешко,
Т. В. Акын
Кафедра «Промышленное, гражданское и транспортное
строительство»
Технология бетонов различного назначения. Теория и практика
Учебно-методическое пособие для студентов специальности
5В073000 - «Производство строительных материалов изделий и
конструкций»
Одобрено на заседании кафедры
Протокол № S9
og
20 S$x.
Заведующий кафедрой<<^ * г с г .х^ К- Т. Саканов
Одобрено
учебно-методическим
советом
Архитектурностроительного факультета /У
ре
20 ?Уг. Протокол № У/
Председатель УМС
А. Темербаева
Рекомендовано учебно-методическим советом Павлодарского
государственного университета им. С. Торайгырова
о *
20^£г.
Протокол № / /
СОГЛАСОВАНО
Декан АСФ
Нормоконтролёр
ОМК
М. К \ Кудерин ■/&
р С. Баяхметова
0 6 _20 # г .
20 (Y r.
ОДОБРЕНО
Начальник УМО
А. Б. Темиргалиева
20 -^Т.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
2 328 Кб
Теги
betonov, tehnologii, teoriya, praktike, kornienko, demeshko, musahanova, razlichnogo, naznacheniya, 4225
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа