Рис.2.1 - График зависимости требуемой прочности бетона R_б, МПа от коэффициента вариации прочности бетона V_п, %

2.2 Зависимость расхода цемента от коэффициента вариации прочности бетона

Структура бетонной смеси сохраняется и при затвердевании.

Однако на свойства бетона определяющее влияние оказывает его плотность или пористость. При прочих равных условиях, объем и характер пористости, а также соотношение в свойствах отдельных составляющих бетона определяют его основные технические свойства, долговечность, стойкость в различных условиях. В этой связи целесообразно классифицировать структуру бетона с учетом ее плотности. На рисунке 3.2.1 показаны основные типы структур.

Рис. 3.2.1 - Основные типы макроструктуры бетона: 1 - плотная; 2 - плотная с пористым заполнителем; 3 - ячеистая; 4 - зернистая;

Rб - средняя прочность структуры; R1 и R2 - прочности составляющих бетона.

Бетон представляет собой сложную многофазную систему, состоящую из цементного камня с равномерно распределенными в нем включениями в виде зерен песка и крупного заполнителя, а также более или менее мелких пор, заполненных водными растворами минеральных веществ и воздухом.

Плотная структура имеет контактное расположение заполнителя, когда его зёрна соприкасаются через тонкую прослойку цементного камня, и «плавающее» расположение заполнителя, когда его зёрна значительно удалены друг от друга. Плотная структура состоит из сплошной матрицы твёрдого материала (цементного камня), в которую вкраплены зёрна другого твёрдого материала (заполнителя), достаточно прочно связанные с материалом матрицы. Ячеистая структура отличается тем, что в сплошной среде твёрдого материала распределены поры различных размеров в виде отдельных условно замкнутых ячеек. зернистая структура - совокупность скреплённых между собой зёрен твёрдого материала. Пористость зернистой структуры непрерывна.

Для тяжёлых бетонов характерна плотная структура, для лёгких конструктивных - плотная структура с пористыми включениями, ячеистые бетоны имеют ячеистую структуру, крупнопористые - зернистую.

Бетон проектируемого состава имеет плотную макроструктуру, состоящую из цементного камня, в которую вкраплены зёрна заполнителя, достаточно прочно связанные с цементным камнем.

4. Прочность бетона при сжатии

Качество бетона и его работа в конструкции и в сооружениях определяются его свойствами. Важнейшее свойство - прочность.

Прочность - механическое свойство материала, выражающееся в его способности в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям, возникающих под влиянием механических, тепловых и других факторов.

Основной показатель, которым характеризуется бетон -- прочность на сжатие. В рабочих чертежах конструкций или в стандартах на изделия обычно указывают требования к прочности бетона, его класс или марку. Для конструкций, которые проектируют с учетом требований прочность бетона на сжатие характеризуется классами. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. ГОСТ 26633 - 91 “Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия” устанавливает 19 классов бетона от B3,5 по B80; для ячеистых бетонов ГОСТ 25485 - 89 “Бетоны ячеистые. Технические условия” устанавливает 12 классов от B0,5 по B15.

На производстве контролируют среднюю прочность или марку бетона. Между классом бетона и его средней прочностью имеется зависимость:

B=R*(1-t*v), (1.9)

где B - класс бетона по прочности, МПа, R - средняя прочность, которую следует обеспечить при производстве конструкций, МПа;

t - коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обеспеченность класса бетона;

v - коэффициент вариации прочности бетона.

Средняя прочность или марка тяжелого бетона определяется пределом прочности (МПа) при сжатии стандартных бетонных кубов 15x15x15 см, изготовленных из рабочей бетонной смеси в металлических формах и испытанных в возрасте 28 суток после твердения в нормальных условиях (температура 15 ... 20 °С, относительная влажность окружающего воздуха 90 ... 100 %) . В строительстве используют (в соответствии с ГОСТ 26633 - 91) 17 марок от M50 до M1000.

На производстве необходимо обеспечить среднюю прочность или заданную марку бетона. Превышение заданной прочности допускается не более чем на 15%, так как это ведет к перерасходу цемента.

Кубы размером 15x15x15 см применяют в том случае, когда наибольшая крупность зерен заполнителя 40 мм. При другой крупности заполнителя можно использовать кубы иных размеров, однако размер ребра контрольного бетонного образца должен быть примерно в три раза больше максимальной крупности зерен заполнителя.

Прочность бетона в определенный срок при твердении в нормальных условиях зависит главным образом от прочности цемента и водоцементною отношения. Под водоцементным отношением понимают отношение массы воды к массе цемента в свежеизготовленной бетонной смеси, причем учитывают только свободную, не поглощенную заполнителем воду.

5. Модифицирующие добавки, влияющие на водоудерживающее свойство бетонной смеси

Водоудерживающие добавки - вещества, способствующие снижению водоотделения бетонной смеси.

В отдельную группу выделяют добавки, которые одновременно способствуют нерасслаиваемости, продолжительной сохранности первоначальных свойств бетонных и растворных смесей, улучшают их перекачиваемость.

Основным технологическим условием при перевозке бетонной смеси является сохранение её однородности и обеспечение требуемой подвижности к моменту укладки. Для этого в бетонную смесь не должны попадать атмосферные осадки, прямые солнечные лучи; смесь не должна расслаиваться, а оставаться связной.

Укладка и уплотнение бетонной смеси должны быть осуществлены такими способами, чтобы были обеспечены: монолитность и однородность бетона, запроектированные показатели назначения бетона, надлежащее сцепление бетона с арматурой и закладными деталями.

Таким образом, транспортабельность бетонной смеси и соответствие затвердевшего бетона проектным техническим условиям должны быть обеспечены, прежде всего, надлежащим подбором состава бетона и при определенных условиях, введением специальных добавок, сохраняющих первоначальные свойства смеси в период её транспортировки, укладки и уплотнения. В отечественной строительной практике для повышения сохраняемости и стабильности бетонных смесей в процессе выполнения вышеуказанных технологических операций предложены и апробированы следующие виды специальных добавок, которые по своему техническому эффекту относятся к добавкам-стабилизаторам, повышающим водоудерживающую способность и улучшающим перекачиваемость смесей по трубопроводу.

* Полиоксиэтилен ПОЭ. Высокомолекулярное поверхностно-активное вещество неионогенного типа. Порошок белого цвета, ограниченно растворимый в воде. Рекомендуемое количество добавки - 0,02..0,2%. Не рекомендуется применять в комплексе с суперпластификаторами, так как смеси быстро загустевают.

* Гипан ГП. Раствор 10..17%-й концентрации, поставляемый в бочках.

* Метилцеллюлоза водорастворимая МЦ. Порошок стабилизирующий добавки, поставляемый в бумажных мешках.

* Комплексная органическая добавка КОД-С. Прямая эмульсия соапстока растительных масел в водном растворе сульфидно-дрожжевой бражки. Растворима в воде. Рекомендуемая дозировка - 0,2..0,3%. Введение добавки способствует повышению сохраняемости смеси на 2..3 ч. Тепловую обработку проводить не ранее, чем через 2 ч после приготовления смеси.

* Бентонитовая глина БГ. Природный высокодисперсный алюмосиликат, обладающий высокой ионообменной способностью и набухаемостью. Вводится в виде порошка или водной суспензии. Рекомендуемое количество добавки в бетоне - 3..10%. Добавка эффективна в малоцементных бетонах и растворах.

* Регенерационные стоки сахарорафинадного производства PC. Отход серийного производства, содержащий в своем составе хлорид натрия, окрашенные органические соединения и гидроокись натрия. Рекомендуемая дозировка - 0,25..0,5%. Не рекомендуется применение в предварительно-напряженных железобетонных конструкциях, а также в конструкциях, армированных высокопрочными арматурными сталями.

Добавки зарубежных производителей:

* Аддимент СТ 2 (Addiment ST 2). Порошковый стабилизатор для растворов, пенобетонов и легких бетонов средней плотности до 1200 кг/м3. Не содержит веществ, вызывающих коррозию арматуры. Рекомендуемая дозировка - 0,2..0,7%. Производитель: Addiment Sika (ФРГ)

* Эластосил 34 (Elastosil 34). Водоудерживающая добавка для бетонных и растворных смесей. Добавку смешивают с водой в пропорции 1:1..1:3 и добавляют к сухим смесям до получения требуемой подвижности. Производитель: ООО "Фирма Химстрой-смесь".

* Зика Пумп (Sika Pump). Добавка для улучшения перекачиваемости смесей по трубам. Продукт на основе полимеров с добавками, регулирующими вязкость. Жидкость светло-зеленого цвета. Рекомендуемая дозировка - 0,5..1,0%. Производитель: Sika (Швейцария).

Добавки, перечисленные выше, должны отвечать требованиям надежности по ГОСТ 24211 - 2003 и обеспечивать повышение подвижности и однородности смесей:

- водоотделение бетонной смеси с первоначальной осадкой конуса 20..22 см должно быть не более 2%;

- раствороотделение смеси с осадкой конуса 20..22 см не более 2,5%;

Механизм действия стабилизирующих, водоудерживающих и улучшающих перекачиваемость добавок заключается в том, что при их введении в систему "цемент-вода-заполнитель" изменяются свойства поверхности частиц твердой фазы (цемента, в первую очередь) и происходит изменение соотношения между пленочной и свободной водой. В результате пептизирующего действия добавок и вследствие увеличения количества пленочной воды наступает стабилизация системы, приводящая к сохраняемости свойств бетонной смеси и её хорошей перекачиваемости по трубам. Плотность укладки частиц твердой фазы в процессе твердения бетона определяется характером и интенсивностью сил межмолекулярного взаимодействия и, помимо природы твердой фазы, зависит также от её дисперсности. При введении стабилизирующих и водоудерживающих веществ происходит увеличение дисперсности твердой фазы, т.е. увеличение свободной поверхностной энергии. Это способствует развитию молекулярного взаимодействия между частицами, что вызывает возникновение множества контактов между ними и обусловливает создание пространственной структурной сетки.

Такое самопроизвольное сцепление частиц в агрегаты при твердении бетона называется коагуляцией, а возникающие при этом пространственные структуры - коагуляционными. Чем выше дисперсность твердой фазы, тем менее плотной будет её пространственная структурная сетка, тем больший объем она будет занимать и тем меньше, следовательно, будет её способность к водоотделению и раствороотделению.

Заключение

Спроектированная бетонная смесь должна обеспечить требуемые свойства бетона, описанную структуру и свойства, используя материалы, предложенные в задании. Перед применением смеси необходимо сделать пробный замес в лаборатории, провести серию испытаний на подвижность и прочность и грамотно внести корректировки в состав смеси, если это необходимо: изменить содержание воды и цемента, соблюдая В/Ц, для увеличения подвижности, или изменить содержание песка, соблюдая соотношение П/Г, для увеличения жесткости.

Библиографический список

1. Баженов Ю. М, Комар А. Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М; 1984 - 672 с; ил;

2. Невилль А. М. Свойства бетона. Пер. с англ. В. Д. Парфенова и Т. Ю. Якуб. - М.: Стройиздат, 1972г. - 344с.;

3. Изотов В. С. Химические добавки для модификации бетона: монография / В. С. Изотов, Ю. А. Соколова. - М.: Казанский Государственный архитектурно-строительный университет: Издательство «Палеотип», 2006. - 244 с.;

4. ГОСТ 18105-86: Бетоны. Правила контроля прочности;

5. ГОСТ 10181.1-81: Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости;

6. ГОСТ 27006 - 86: Бетоны. Правила подбора состава;

7. ГОСТ 24211-2003: Добавки для бетонов и строительных растворов;

8. СНиП 5.01.23-83: Типовые нормы расхода цемента для приготовления бетонов, сборных и монолитных бетонных, железобетонных изделий и конструкций;

9. Оформление учебных текстовых и графических документов: методические указания / Ф.Л. Капустин, С.Ф. Шишкин, А.Б. Лошкарев, Е.Ю. Васина. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 72 с.

Размещено на Allbest.ru