Водонепроникність бетону, фактори, що її обумовлюють та способи її підвищення

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра будівельного матеріалознавства

Реферат

На тему: «Водонепроникність бетону, фактори, що її обумовлюють та способи її підвищення»

Виконав: студент групи ПЦБ-27

Яременко Є.Л.

Перевірив: Чистяков В.В.

Київ - 2014

План

Вступ

1. Склад і технологія виготовлення бетону

2. Водонепроникність бетону та особливості застосування

3. Фактори, що обумовлюють водонепроникність бетону, та способи її підвищення

4. Гідроізоляційний матеріал проникаючої дії на цементній основі («Бетон и железобетон» - 2012р, №3)

Висновок

Список використаної літератури

Вступ

Бетон є головним будівельним матеріалом, який застосовують у всіх областях будівництва. Можливість отримати матеріал з найрізноманітнішим комплексом властивостей, висока архітектурно-будівельна пластичність, порівняльна простота і доступність технології, мала енергоємність і можливість успішного використання місцевої сировини та утилізації техногенних відходів, гарні техніко-економічні показники, екологічна безпека - все це вивело бетон на перше місце серед будівельних матеріалів.

Бетон - штучний кам'яний матеріал, що отримується в результаті тверднення спеціально приготовленої суміші, що складається з в'яжучого матеріалу, великої та дрібної заповнювача та води. При необхідності в бетонну суміш вводять спеціальні добавки, що покращують його технологічні та структурні характеристики. Склад бетонної суміші повинен забезпечити бетону до визначеного терміну задані властивості (міцність, морозостійкість, водонепроникність і ін).

Техніко-економічними перевагами бетону є: низький рівень витрат на виготовлення конструкцій у зв'язку з застосуванням місцевої сировини, можливість застосування в збірних і монолітних конструкціях різного вигляду і призначення, механізація і автоматизація приготування бетону і виробництва конструкцій. Бетонна суміш при належній обробці дозволяє виготовляти конструкції оптимальної форми з точки зору будівельної механіки і архітектури.

1. Склад і технологія виготовлення бетону

Для приготування бетону будівельних конструкцій найбільш широко використовують неорганічні в'яжучі речовини. При змішуванні з водою під дією внутрішніх фізико-хімічних процесів вони мають здатність схоплюватись (переходити із рідкого стану в твердий) і твердіти.

Найбільш широке застосування у приготуванні бетону бетону отримав портландцемент. Портландцемент - гідравлічна в'яжуча речовина, яка твердіє у воді або на повітрі. Він представляє собою порошок сірого кольору, отриманий тонким помолом клінкера з добавкою гіпса. Клінкер отримують шляхом рівномірного обпалу до спікання ретельно дозованої сировинної суміші, яка містить у собі біля 75%-78% CaCO3 та 22-25% (СаО2+AlO2+Fe2O3). При помолі до цементного клінкера можна добавляти 10-20% гранульованих доменних шлаків або активних мінеральних добавок.

В результаті обпалу при температурі 1200-1450С створюються клінкерні мінерали: алюмоферіти кальцію змінного складу xCaO*yAl2O3:Fe2O3, трьохкальцієвий алюмінат 3CaO*Al2O3, двухкальцієвий силікат 2CaO*SiO2 і трьохкальцієвий силікат 3CaO*SiO2. Ці чотири зв'язки - основні складові частини цементного клінкера, але останні дві складають 70-80% маси.

Основний вплив на якість цемента вказує високий вміст трьохкальцієвого силікату (алита), який має властивість швидкотвердіючої гідравлічної речовини високої міцності. Двухкальцієвий силікат (беліт) - повільно твердіюче гідравлічне в'яжуче середньої міцності. Трьохкальцієвий алюмінат твердіє швидко, але має низьку міцність. Змінюючи мінералогічний склад цементу можна змінювати його якість. Основною властивістю цементу є його міцність(марка).

Міцність цементу при зжиманні змінюється від 30 до 60 МПа. Відповідно міцність балок на згин складають 4.5-6.5 МПа. Цементи з міцністю від 30 до 40 МПа відносять до марки 300, міцність 40-50 до марки 400 і т.д. В будівництві приміняють цементи марок 300, 400, 500, 550, 600. Діючу міцність цемента називають його активністю. Наприклад, якщо міцність контрольних зразків буде 44МПа, то активність буде 44МПа, а марка - 400. При проектуванні складу бетона краще використовувати активність цемента, так як це забезпечує більш точні результати і економію цемента. бетон водонепроникність гідроізоляційний цементний

Цементна промисловість випускає в основному цементи М400-М550, а по особливим замовленням - М600. Міцність цемента високих марок наростає швидше, ніж низьких марок, тому цементи високих марок є не тільки дуже міцними, а і швидкотвердіючі.

Окрім міцності до цементів пред'являються і інші вимоги, наприклад нормальна густина і терміни схоплення.

Нормальною густиною називають тей склад води(%), який треба добавить до цементу, щоб отримати визначену консистенцію цементного тіста. Портландцемент має нормальну густину 22-27%. Нормальна густина цементу визначає реологічні властивості цементного тіста і тим самим впливає на рухливість бетонної суміші. Чим менше нормальна густина цементу, тим менше водопотреба бетонної суміші, необхідна для досягнення деякої рухливості суміші.

Терміни схоплення цементу, які визначають на спеціальному пристрої по глибині проникання голки в цементне тісто, характеризують початок і кінець процесу перетворення матеріалу в тверде тіло. По стандарту потрібно, щоб початок схоплення при температурі 20С наступало не раніше, чим через 45хв, а кінець завершувався не пізніше, чим через 10 годин з моменту залиття цементу водою. Насправді початок схоплення цементу настає через 1-2 год. , а кінець - через 5-8 год. Ці терміни забезпечують виробництво бетонних робіт, так як дають можливість транспортувати і класти бетонні суміші і розчини до їх схоплення. Терміни схоплення цементу можливо регулювати шляхом добавки в бетонну суміш при її приготуванні різних хімічних добавок. Наприклад, хлористий кальцій прискорює гідратацію і схоплення цементу, поверхньо-активні речовини, наприклад, сульфітно-дріжджева доріжка, уповільнює.

Портландцемент має, як правило, тонкий помол: через сито №008 (біля 4900 отворів на 1 см² з розміром комірок в світлі 0.08*0.08мм) повинно проходити не менше 85% загальної маси цементу. Середній розмір частинок цементу складає 15-20 мкм. Тонкість помолу цементу характеризують також поверхневою площею і визначають спеціальним пристроєм. Цемент середньої якості має площу 2000-2500 см² на грам, високої якості - 3500 см² на грам і більше.

Перевозять та зберігають цемент так, щоб зберегти його від вологи, розпилення та інших втрат. На будівельних об'єктах раціональна перевозка цементу на авомашинах(цементовозах) із спеціальними кузовами і пневматичними транспортерами для вивантаження. При зберіганні навіть в закритих складах активність цементу, особливо тонкомолотого, поступово падає, тому що поглинає воду та вуглекислий газ із повітря. Як показують досліди, звичайний цемент при нормальних умовах зберігання через 3 місяці втрачає до 20% міцності, через 6 місяців - до 30%, через рік - до 40%. При використанні у виробництві лежачого цементу час перемішування бетонної суміші збільшується в 2-4 рази, тому треба вводити добавки - підшвидшувачі твердіння або застосовують активацію цемента.

2. Водонепроникність бетону та особливості застосування

Для бетону важливою характеристикою є його водонепроникність, яка залежить від його пористості, структури пор і властивостей в'яжучого і заповнювачів. Бетон являється капілярно-пористим матеріалом, наче пронизаним тонкою сіткою пор і капіляр різних розмірів. Маленькі пори і капіляри(мікропори) розміром менш ніж 10^-5см практично непроникні для води. Мікропори і капіляри розміром більш, ніж 10^-5см доступні для фільтрації води, яка виникає внаслідок дії тиску, градієнта вологи або осмотичного ефекту. Тому водопроникність бетону залежить від об'єму і розподілення макропор і капілярів в бетоні.

Орієнтовно об'єм макропор V_мп (%) можливо визначити за формулою:

V_мп = *100%

Об'єм макропор в бетоні коливається від 0% до 40%. Макропористість бетону зменшується при пониженні В/Ц, збільшення степені гідратації цементу, застосування хімічних добавок, уплотнюючих структуру бетону.

Так, як макропористість залежить головним чином від водоцементного відношення, то можливо побудувати залежність водопроникності від В/Ц:

На практиці можливе відхилення від цієї залежності, так як при однаковому відношенні В/Ц макропористість буде залежати від різновиду цементу, степені уплотнення та ряду інших факторів, які оказують вплив на водонепроникність бетону.

При зволоженні бетону найменші пори та капіляри заповнюються водою, яка під дією фізичних поверхневих сил значно втрачає свою рухливість і як би закупорює ці капіляри. Наступає «кольманація» пор і капілярів, що призводить до зменшення проникності бетону. Із збільшенням віку бетону змінюється і характер його пористості, зменшується об'єм макропор, які заростають продуктами гідратації цементу, в результаті чого зменшується і проникність бетону.

Водопроникність бетону можна оцінювати коефіцієнтом проникності, який вимірюється кількістю води В, яка пройшла через 1см² зразку протягом 1 години при постійному тиску:

К_пр=

де А - площа зразку, t - час, (р₁-р₂) - градієнт тиску.

Щільні бетони зазвичай не фільтрують воду, тому для їх оцінки використовують інше поняття - марка за водонепроникністю, наприклад W2, W4 та інші. Ця характеристика визначається спеціальними дослідами і показує, до якого тиску бетон найбільш непроникний для води.

При випробуванні з одного боку зразка, який безпосередньо стикається з водою, створюють тиск, повільно його підвищуючи. Спостерігаючи за зразком з іншого боку фіксують вологі плями чи каплі води. Даний тиск визначає марку бетону по водонепроникності.

Велике значення для підвищення непроникності бетону мають його однорідність і збереження простоти матеріалу під час твердіння та експлуатації. Поява мікротріщин внаслідок осідання бетону при перемінній волозі й замороженні або висиханні може суттєво знизити непроникність бетону.

3. Фактори, що обумовлюють водонепроникність бетону, та способи її підвищення

Одним із найпростіших та ефективних засобів підвищення непроникності бетону є введення добавок або спеціальних речовин. Добре показали себе поверхньо-активні речовини, водорозчинні смоли, деякі латекси, емульсії та суспензії. Іноді застосовують тонкомолоті порошки полімерів або подібних речовин, типу пека. Після затвердіння бетону його нагрівають, полімерні сполуки м'якшають і кольматують пори бетону, підвищуючи його водонепроникність. Серед неорганічних добавок отримали популярність хлорне залізо, алюмінат натрію, рідке скло та інші. Сприяє підвищенню непроникності бетону введення тонкомелених добавок. Гарні результати отримують при застосуванні комплексних добавок або спеціальних в'яжучих речовин, які забезпечують отримання розчинів, які розширюються або не осідають.

Водонепроникність може суттєво збільшитись шляхом просочення петролатумом, рідким склом, парафіном та іншими речовинами, які кольматують пори та капіляри бетону. Особливо ефективним вважається просочення бетону мономерами або розчинами на їх основі з наступною полімеризацією речовини, яка просочується, в середині структури бетону. Практично непроникні вважаються полімербетони.

4. Гідроізоляційний матеріал проникаючої дії на цементній основі («Бетон и железобетон» - 2012р, №3)

В останній час широке застосування в будівництві знаходять гідроізоляційні матеріали на цементній основі, яке має здатність проникати в бетонну структуру, тим самим покращуючи його водонепроникну властивість.

Мета досліду - розробити гідроізоляційні матеріали, які максимально захищали б бетонну основу від руйнівної здатності води, агресивного середовища, тощо. Одним із шляхів вирішення подібних задач може бути хімічна активація цементних композицій, в основі яких лежить використання речовин різної природи, які оказують вплив на зміну швидкості процесів гідратації цементного компонента, і які матимуть здатність глибоко поширюватись в поровому середовищі захисної основи, оказуючи вплив на на непрореаговані частинки цементу. Для вирішення задачі такого типу потрібно було визначити природу речовин, які мають вказані властивості.

На першому етапі досліду в якості активаторів розглядали добре розчинні солі на основі металів першої групи головної підгрупи з різними аніонами, які не створюють важкорозчинні гідроксиди, які служили б бар'єром для руху частинок в середину основи. Було визначено, що незалежно від катіону найбільшою проникаючою дією володіють солі, які містять сульфат- або хлорид-іони, тому подальші дослідження проводились з використанням солей даного типу.

Проникаюча здатність обумовлена не тільки природою речовини, а й її концентрацією. Експериментально визначено, що найбільшою проникаючою дією характеризуються розчини 6%-вої концентрації, яка прийнята за раціональну в даному розчині. Глибина проникання оцінювали протягом 4 годин. Проникання розчинів досліджували на зразку в формі куба із бетону В22.5 з однаковою пористістю, яка оцінювалась за водопоглинанням 4.7%. Аналіз отриманих даних показує, що найменшою глибиною проникнення характеризується чиста вода. Найбільшою глибиною проникнення володіють розчини К₂SO₄ та KCl, а також було визначено, що солі сульфату натрію оказують вплив на гідратаційні процеси системи, яка містить цемент, що доводиться підвищенням міцності на стиск цементного зразка.

За результатами дослідів визначено, що розчини, які проникають в глиб бетонної основи, зумовлюють підвищенням його міцності. Визначено, чо калій сульфат та калій хлорид збільшують міцність бетонної основи. Ймовірно, це пов'язано з більш глибоким прониканням розчину в бетонну основу і формуванням при цьому структури з підвищеною однорідністю, що зменшує шанс дефектів всередині бетону.

В зв'язку з цим досліджена тріщиностійкість зразків-балочок, виготовлених із дрібнозернистого бетону В10, які насичувались розчинами К₂SO₄ та Na₂SO₄. Дослід показав, що їх міцність на стиск також збільшилась, що доводить теорію на збільшення однорідності структури.

Висновок

На основі цього досліду можна зробити висновок

1. Найбільшою проникаючою дією характеризуються розчини 6%-ої концентрації.

2. Чим вище степінь проникності в середину основи бетону, тим вище однорідність структури і менша ймовірність дефектів в середині структури.

3. Визначено, що частинки, які проникають в глиб бетонної основи, обумовлюють участь в гідратаційні процеси непрореагованих частинок цементу, що впливає на міцність бетону.

Список використаної літератури

«Технология бетона» Баженов Ю.М., 2002р

«Модифицированные бетоны. Теория и практика» Батраков В.Г., 1998р

«Бетон и железобетон» 2012р, №3

Размещено на Allbest.ru