Вопрос №4. 1. Бетон как композиционный материал

Бетоны – это искусственный камень, получаемый в результате укладки, уплотнения и твердения рационально подобранной смеси вяжущих веществ, заполнителей, добавок и воды.

Смеси этих материалов до затвердевания называют бетонной смесью.

Бетон – это композиционный материал конгломератной структуры, в котором каждый компонент выполняет свою роль:

1) Заполнители (80-85% объема) – заполняют объем, создают каркас, снижают усадку при твердении.

2) Тесто (вяжущее+вода) – выполняет функцию смазки и клея, обеспечивая подвижность смеси, а после затвердевания образуя матрицу, объединяющую зерна заполнителей.

3) Добавки – вводят в состав для изменения свойств бетонной смеси (повышения подвижности) и бетона (ускорение роста прочности).

Преимущества:

1) Низкий уровень затрат на изготовление изделий и конструкций. Это выражается в использовании местного сырья: щебня, песка, так же отходов промышленности (дробленого шлака, зол).

2) Пониженный расход топливных ресурсов и электроэнергии по сравнению с производством кирпича, стекла.

3) Возможность изготовления конструкций любой формы и размеров.

4) Возможность изменять в широких пределах основные свойства (среднюю плотность, прочность, теплопроводность, морозостойкость)

5) Возможность механизировать и автоматизировать процесс производства конструкций, достигая высокой индустриальности строительства.

6) Долговечность, огнестойкость.

ВОПРОС №4.2. Классификация бетонов.

1) Структура:

- плотная – когда пространство между заернами заполнителя плотно заполнено вяжущим.

- крупнопористая – когда пространство между зернами заполнителя не полностью заполнено вяжущим, имеются воздушные прослойки.

- поризованная – пространство между зернами заполнено затвердевевшим вяжущим, поризованным специальными добавками.

- ячеистая – искусственно созданные округлые поры, играющие роль своеобразного заполнителя.

2) По средней плотности:

-особо тяжелые ρ_m>2500

-тяжелые ρ_m=2200-2500 (для изготовление несущих конструкций)

-облегченные ρ_m=1800-2200 (для изготовление несущих конструкций)

-легкие ρ_m=500-1800 (для ограждающих конструкций)

-особолегкие ρ_m<500 (теплоизоляция)

3) По виду вяжущего:

-цементные

-силикатные (известково-кремнеземистые)

-известковые вяжущие автоклавного твердения

-гипсовые

-на смешанных вяжущих (известково-цементных, известково-шлаковых)

-на специальных вяжущих (на органических вяжущих)

4) По виду заполнителей:

-на плотных заполнителях

-на пористых заполнителях

-на специальных заполнителях (жаростойкие, химически стойкие)

5) По зерновому составу:

-крупнозернистые (с крупным и мелким заполнителем)

-мелкозернистые (с мелким заполнителем)

6) По условиям твердения:

-естественного твердения

-пропаривание (при атмосферном давлении)

-автоклавная обработка

7) По назначению:

-конструкционные (для несущих конструкций)

-конструкционно-теплоизоляционные (стены)

-гидротехнические

-для дорожных покрытий

-специальные (жаростойкие, химически стойкие, для защиты от радиации, декор)

ВОПРОС №4.3. Свойства бетонной смеси. Методы определения удобоукладываемости бетонной смеси.

Бетонная смесь – это пластично-вязкая масса, сочетающая свойства твердого тела (структурная прочность) и жидкости (вязкое сопротивление сдвигу).

В отличии от истинных жидкостей растекается и заполняет форму только после разравнивания структуры под действием внешних сил.

Способность бетонной смеси разжижаться при механическом воздействии, загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией.

Основным технологическим свойством бетонной смеси является удобоукладываемость – это способность смеси при данном способе уплотнения заполнять форму и образовывать плотную однородную массу.

Удобоукладываемость оценивается:

1) Подвижностью

2) Жесткостью

3) Связанностью

Подвижность определяется по осадке конуса.

Связанность – способность смеси не расслаиваться.

Состав бетонной смеси проектируется, т.е. определяется расчетом.

Проектирование состава бетонной смеси должно обеспечивать:

1) Требования удобоукладываемости смеси (зависит от расхода воды)

2) Требования прочности бетона, В/Ц или Ц/В.

3) Экономичность.

ВОПРОС №4.4. Закон прочности бетона. Физический смысл.

- требуемая прочность бетона

- активность цемента

– цементно-водное отношение

A – коэффициент зависящий от качества заполнителей.

Закон прочности бетона устанавливает зависимость прочности от качества применяемых материалов и пористости бетона. Прочность вяжущего характеризуется его маркой (R_сж), качество заполнителя коэффициентом А, а пористость косвенно определяется величиной водоцементного отношения В/Ц. Зависимость прочности от В/Ц является в сущности зависимостью прочности от объема пор, образованных водой, не вступающей в химическое взаимодействие с цементом

ВОПРОС №4.5. Технологическая схема производства бетонных изделий.

Вяжущее Вода Крупный заполнитель Мелкий заполнитель Добавки

↓ ↓ ↓ ↓ ↓

Дозировка

↓

Бетоносмеситель

↓

Форма→ очистка (смазка) → укладка в форму

↓

Уплотнение

↓

Твердение

ВОПРОС №4.6. Общие технические требования к бетону.

Проектирование БС должно обеспечивать требуемую удобоукладываемость, требуемую прочность, экономичность.

Он характеризуется:

Класс бетона по прочности на сжатие является гарантированным с обеспеченностью 0,95, сопротивление на сжатие стандартных образцов кубов.

Разница между классом и маркой состоит в обеспеченности принятой обеспеченности для марки 995 и класса 0,95.

Например: классы: прочность на сжатие В3,5; 5; 7; 10,…..60 МПа.

Класс бетона на растяжение назначается в том случае, когда эта характеристика учитывается при конструкции.

Проектная марка по морозостойкости. Это число выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов испытанных в соответствии с ГОСТом. Она назначается для конструкций подвергающихся воздействию отрицательных температур наружного воздуха. Тяжелый бетон: F 50,75,100,150,200,300,400,500.

Водонепроницаемость. W2,4,6,8,10,12. Конструкции предназначены для эксплуатации в агрессивных средах изготавливаемых из бетона повышенной прочности.