Проектирование состава тяжелого бетона

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н.Ельцина

Институт материаловедения и металлургии

Кафедра материаловедения в строительстве

Проектирование состава тяжелого бетона

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Руководитель

доцент В. Б. Ежов

Студент

гр. МТ-401202 В.В. Бородатов

Екатеринбург 2014

ВВЕДЕНИЕ

бетон щебень цемент

Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания подобранных и тщательно перемешанных смесей из минерального или органического вяжущего вещества с водой, мелкого и крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях.

Тяжелый бетон - наиболее распространенный (обычный) бетон с плотностью от 1800 кг/м3 до 2500 кг/м3. Вяжущим веществом в тяжелом бетоне обычно является портландцемент и его разновидности (быстротвердеющий, пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий) или шлакопортландцемент; в подземных и подводных сооружениях - пуццолановый портландцемент. Крупными заполнителями тяжёлого бетона являются такие плотные горные породы, как: гранит, известняк, диабаз. В качестве мелкого заполнителя используется песок - кварцевый или полевошпатный, реже из плотного известняка, или отсев.

Тяжелый бетон имеет плотную структуру, обеспечиваемую правильным подбором зернового состава смеси мелкого и крупного заполнителей, достаточным содержанием цемента (не менее 200 кг в 1 м3 бетона), минимально необходимым содержанием воды и тщательным механизированным уплотнением бетонной смеси при укладке ее в формы сборных деталей или в опалубку монолитных сооружений

Тяжёлый бетон - наиболее часто используемый и самый прочный из распространённых видов бетона. Все виды монолитных несущих конструкций - это область применения тяжёлого бетона. Великолепные прочностные характеристики, удобство подачи и укладки, в совокупности с доступной ценой, делают тяжёлый бетон самым используемым и практичным строительным материалом на сегодняшний день.

1. РАСЧЕТ СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА КЛАССА В20

1.1 Исходные данные

Исходные данные по сырьевым материалам приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Характеристики сырьевых материалов

Материал	Насыпная плотность , кг/м3	Истинная плотность , кг/м3	Прочие характеристики
ППЦ	800	2700	НГ = 30 %
Щебень	1316	2600	НК = 20 мм, W = 3%
Отсев	1420	2600	Мкр = 2.1, Вп = 5%, W = 3 %

Рассчитать состав тяжёлого бетона класса В 10 при коэффициентах вариации прочности бетона Vп = 7; 11; 14 %. Жесткость бетонной смеси - с. Рассчитать дозировку материалов на замес для бетоносмесителя V = 1000л.

1.2 Определение требуемой прочности бетона по ГОСТ 18105-2010

Согласно ГОСТ 18105-2010 («Бетоны. Правила контроля и оценки прочности») требуемая прочность бетона (отпускная в промежуточном или проектном возрасте) при нормировании ее по классам (Rт, МПа) определяется по формуле (1.1):

, (1.1)

где Bнорм - нормируемое значение прочности в МПа для бетона данного класса по прочности на сжатие, или осевое растяжение, или при изгибе; в данной задаче Bнорм = 10 МПа;

Кт - коэффициент требуемой прочности, принимаемый в зависимости от среднего коэффициента вариации прочности бетона Vп (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Значение коэффициента Кт в зависимости от Vп

Vп, %	менее 6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Кт	1,07	1,08	1,09	1,11	1,14	1,18	1,23	1,28	1,33	1,38	1,43

1.3 Определение водоцементного отношения в зависимости от качества материалов и рекомендуемой по прочности бетона марки цемента

Определение водоцементного отношения (В/Ц) производится в зависимости от качества материалов (по таблице 1.3) и рекомендуемой по прочности бетона марки цемента (по таблице 1.4).

Таблица 1.3 - Коэффициенты качества материалов

Характеристика материалов	А, В/Ц ? 0,4	А1, В/Ц ? 0,4
Высококачественные	0,65	0,43
Рядовые	0,6	0,4
Пониженного качества	0,55	0,37

Примечание:

1) Высококачественные материалы: щебень из плотных горных пород высокой прочности; песок, отмытый оптимальной крупности; портландцемент (ПЦ) высокой активности без добавок или с минимальным количеством гидравлической добавки; заполнители чистые, промытые, фракционированные, с оптимальным зерновым составом;

2) Рядовые материалы: заполнители среднего качества в том числе гравий; ПЦ среднего качества или высококачественный шлакопортландцемент (ПЦ);

3) Материалы пониженного качества: крупный заполнитель пониженной прочности, песок; цементы низкой активности.

По таблице 1.3 определяем значение коэффициента качества материалов. Материалы рядовые А=0,6.

По таблице 1.4 определяем марку цемента для бетона класса В10 - рекомендуемая марка 400. Допускаемые марки - 400 и 500.

Водоцементное отношение (В/Ц) определяют по формуле (1.2):

, (1.2)

где А - коэффициент, определяемый по таблице 1.3 для рядовых материалов (заполнители среднего качества, в том числе гравий, портландцемент средней активности или высококачественный ППЦ), А=0,6;

Rц - марка цемента (для бетона класса В10 , Rц=22,5), МПа;

Rб - средний уровень прочности бетона, МПа.

Определяем водоцементное отношение:

.

1.4 Определение ориентировочного расхода воды

Найдем ориентировочный расход воды в зависимости от подвижности и наибольшей крупности щебня по таблице 1.5. При наибольшей крупности щебня 20мм ориентировочный расход воды составляет 180 л/м3

Примечание: смеси на цементе с нормальной густотой теста НГ=26-28% и отсева Мк=2. При изменении НГ цементного теста в меньшую сторону, расход воды следует уменьшить на 4 л/м3 на каждый процент увеличения НГ и увеличить на то же значение при изменении НГ в большую сторону. В случае изменения модуля крупности песка в меньшую сторону, на каждые 0,5 его значение необходимо увеличить расход воды на 4 л/м3 и уменьшить на тоже значение при изменении модуля крупности в большую сторону.

По условию НГ=30 %, Мк=2,1, делая пересчет, получаем, что ориентировочный расход воды на 1 м3 бетонной смеси составит:

л/м3

1.5 Определение расхода цемента

Расход цемента определяют по формуле (1.3):

, (1.3)

,

,

.

1.6 Определение пустотности щебня

Пустотность щебня определяют по формуле (1.4):

, (1.4)

где - насыпная плотность щебня (=1,42), г/см3,

- истинная плотность щебня (=2,6), г/см3,

1.7 Определение коэффициента раздвижки зерен б

Для жестких бетонных смесей (ОК < 9см) при расходе цемента менее 400 кг/м3 коэффициент б принимают равным 1,05-1,15, в среднем - 1,1. Значения б меньше 1,05 принимают в случае использования мелких песков. Для составов жестких смесей с расходом цемента более 400 кг/м3 коэффициент б назначают не менее 1,1.

Примечание: при использовании отсева с водопотребностью меньше 7 % коэффициент б увеличивают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности. Вп = 5 %.

Т.к. расход цемента составляет Ц1=249,3 кг, Ц2 = 263,4кг, Ц3 = 284,5 кг, то назначаем коэффициент раздвижки зерен равным:

1.8 Определение расхода щебня

Расход щебня (в килограммах) определяют по формуле (1.5):

, кг/м3 (1.5)

где - насыпная плотность щебня (= 1,316), кг/л;

- истинная плотность щебня (= 2,6), кг/л;

б - коэффициент раздвижки зерен гравия; (б1=1,16; б2=1,16; б3=1,16);

Vпуст - пустотность щебня, Vпуст = 0,47.

Щ кг/м3;

Щ кг/м3;

Щ кг/м3.

1.9 Определение расхода песка

Расход песка (в килограммах) определяют по формуле (1.6):

, кг/м3 (1.6)

где - истинная плотность отсева ( = 2600), кг/л;

- истинная плотность щебня (= 2600), кг/л;

- истинная плотность цемента ( = 2700), кг/л;

Ц - расход цемента, кг;(Ц1=249,3кг; Ц2=263,4 кг; Ц3=284,5 кг);

В - расход воды (В=191,5), кг;

Щ - расход гравия, кг; (Щ1=1253,13 кг; Щ2=1253,13 кг; Щ3=1253,13 кг).

 608,9кг/м3;

кг/м3;

кг/м3.

1.10 Определение расчетной плотности бетонной смеси

Расчётная плотность бетонной смеси находится по формуле (1.7):

, (1.7)

где В, Ц, Щ и П - соответственно расходы воды, цемента, щебня и песка на 1 м3 бетонной смеси.

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3.

1.11 Определение производственного состава бетона с учётом влажности заполнителей

Содержание воды в заполнителях:

Песок: л;

л;

л.

Щебень: л;

л;

л.

Для сохранения В/Ц и заданной прочности бетона расход воды, полученный при расчёте для сухих заполнителей, уменьшают, а расход песка и щебня увеличивают. Таким образом расход материалов составит:

кг

кг

кг

кг

кг

кг

кг

кг

кг

л

л

л

кг

кг

кг

1.12 Определение расхода материалов на замес для бетоносмесителя с объемом барабана 500 л

1) коэффициент выхода бетонной смеси находят по формуле (1.8):

, (1.8)

где ,, - соответственно насыпная плотность цемента, щебня и песка, г/см3;

Ц, Щ, П - расходы цемента, щебня и песка (с учетом влажности заполнителей) соответственно, кг.

2) для бетоносмесителя с объемом барабана 500 л выход бетона из одного замеса составит:

л

л

л

3) расход материалов на один замес представлен в таблице 1.7:

Таблица 1.7 - Расход материалов на один замес

Сухие материалы	Влажные материалы
состав №1 Ц = 249,2*0,592=147,5 кг Щ = 1253,13*0, 592=741,83 кг П =608,9*0, 592=360,46 кг В = 191,5*0, 592=113,4 л	состав №1 Ц = 249,2*0,592=147,5 кг Щ = 1290,73*0, 592=784,37 кг П = 627,17*0, 592=388,57 кг В =135,63*0, 592=45,40 л
состав №2 Ц = 263*0,588=154,6 кг Щ = 1253*0,588=736,8 кг П =595,34*0,588=350 кг В =191,5*0,588=112,6 л	состав №2 Ц = 263*0,588=154,6 кг Щ = 1290,73*0,588=758 кг П =613*0,588=378,71 кг В =136*0,588=45,49 л
состав №3 Ц = 284,5*0,584=166 кг Щ = 1253*0,584=731,8 кг П =575*0,584=335,8 кг В =191,5*0,584=111,8 л	состав №3 Ц = 275,25*0,584=160,6 кг Щ = 1290,73*0,584=753,4 кг П =592*0,584=345,7 кг В =136*0,584=79,4 л

2. ГРАФИКИ ЗАВИСИМОСТИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И РАСХОДА ЦЕМЕНТА ОТ КОЭФФИЦИЕНТА ВАРИАЦИИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ПРОЕКТИРУЕМОГО СОСТАВА

2.1 Зависимость требуемой прочности бетона от коэффициента вариации прочности бетона

Рис.2.1 - График зависимости требуемой прочности бетона Rб, МПа от коэффициента вариации прочности бетона Vп, %

2.2 Зависимость расхода цемента от коэффициента вариации прочности бетона

Рис. 2.2 - График зависимости расхода цемента на 1 м3 от коэффициента вариации прочности бетона Vп, %

3. ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ БЕТОННОЙ СМЕСИ И БЕТОНА ПРОЕКТИРУЕМОГО СОСТАВА

3.1 Структура бетонной смеси

Бетонная смесь представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из цемента, воды и заполнителя. Заполнитель в свою очередь, также является совокупностью мелких и крупных частиц. В ряде случаев в смесь вводят специальные добавки. В процессе её приготовления часть объёма занимает воздух. Таким образом, смесь представляет собой многофазную среду, которая по своим свойствам занимает промежуточное положение между вязкими жидкостями и сыпучими средами.

Свойства смеси зависят от количественного соотношения различных фаз, которые в целом определяют её структуру.

По количественному состоянию растворной составляющей и заполнителя можно выделить три типа структур бетонной смеси (рис. 3.1).

1 2 3

Рис. 3.1 - Типы структур бетонной смеси: 1 - смесь с плавающим расположением заполнителей, 2 - смесь с плотной упаковкой заполнителей, 3 - крупнопористая смесь с недостатком цементного теста.

В первой структуре (рис. 3.1 - 1) зерна заполнителя раздвинуты и практически не взаимодействуют друг с другом; они оказывают влияние лишь на прилегающую зону цементного теста, а суммарное действие их прямо пропорционально содержанию зёрен заполнителя и их удельной поверхности. Для структуры этого типа решающее значение имеют свойства цемента, реологические свойства определяются в соответствии с зависимостями, характерными для вязких жидкостей. Примером смеси, имеющей структуру первого типа, является цементно-песчаная смесь с повышенными расходами вяжущего, применяемая для изготовления армоцементных конструкций.

Во второй структуре (рис. 3.1 - 2) цементного теста меньше и оно лишь заполняет поры между зёрнами заполнителя с незначительной раздвижкой самих зёрен слоем обмазки, толщина которого в местах контакта зёрен заполнителя равна 1-3 средним диаметрам частиц цемента. В этих условиях зоны воздействия отдельных зёрен заполнителя начинают перекрывать друг друга - возникает трение между зёрнами заполнителя. Для придания смеси той же подвижности, что и в структуре первого типа, требуются более интенсивные воздействия или увеличение подвижности цементного теста за счёт изменения В/Ц в большей мере, чем это было свойственно структурам первого типа. В структуре второго типа возрастает роль заполнителя и трения между его зёрнами.

В третьей структуре (рис. 3.1 - 3) бетонной смеси цементного теста мало, оно только обмазывает зёрна заполнителя слоем небольшой толщины, а поры между зёрнами заполняет лишь частично. Структуру третьего типа имеют беспесчаные бетонные смеси (для крупнопористого бетона) и некоторые тощие составы строительных растворов.

Структура тяжёлых бетонных смесей относится ко второму типу. Подобные структуры отличаются высокой эффективностью и позволяют получать нерасслаиваемые бетонные смеси заданной подвижности при минимальном расходе цемента. Цементное тесто играет роль смазки между частицами заполнителя; при повышении водоцементного отношения свойства смеси приближаются к свойствам вязкой жидкости. Такая смесь хорошо транспортируется и укладывается.

Бетонная смесь проектируемого состава относится к смесям, имеющим структуру второго типа, т.е. с плотной упаковкой заполнителя.

3.2 Структура 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. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Бетонная смесь состоит из цементного теста, мелкого и крупного заполнителя. Каждый из этих компонентов влияет на вязкопластичные свойства смеси.

По физическому состоянию бетонная смесь занимает особое, промежуточное, положение между жидкостями и твердыми телами.

Подобно твердому телу смесь, находящаяся в состоянии покоя, обладает упругостью и прочностью структуры. Когда прочность структуры преодолевается, бетонная смесь подобна вязкой жидкости.

Эти особенности проявляются в процессе транспортирования, укладки и уплотнения смеси. Под влиянием внешних механических усилий - силы тяжести, давления в бетононасосе, вибрирования - нарушается взаимодействие между составляющими бетонной смеси, что приводит к уменьшению ее структурной прочности.

Бетонная смесь разжижается и приобретает способность перемещаться по трубопроводам и заполнять опалубку под действием силы тяжести.

Явление разжижения бетонной смеси обратимо: после прекращения механического воздействия прочность структуры вновь возрастает.

Свойство бетонной смеси разжижаться при механическом воздействии и вновь загустевать в спокойном состоянии, называемое тиксотропией, используют при перекачивании бетононасосами, виброуплотнении бетона, формовании изделий способом немедленной распалубки.

В практике производства бетонных работ для оценки свойств бетонной смеси используют технические характеристики. Самая важная характеристика - удобоукладываемость, т. е. способность бетонной смеси заполнять форму и образовывать в результате уплотнения плотную, однородную массу. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя: подвижность, жесткость и связность смеси.

Подвижность бетонкой смеси определяют по осадке стандартного конуса.

Усеченный конус изготовляют из тонкой листовой стали следующих размеров: высота - 300 мм, диаметр нижнего основания - 200, верхнего - 100 мм. Конус устанавливают на горизонтальной площадке, не впитывающей влагу, и наполняют бетонной смесью в три приема, каждый раз уплотняя смесь 25 ударами металлического стержня-штыковки. Поверхность смеси заглаживают, затем конус снимают и устанавливают рядом. Под действием силы тяжести бетонная смесь деформируется и оседает. Разность высот металлической формы-конуса и осевшей бетонной смеси, выраженная в сантиметрах, характеризует подвижность смеси и называется осадкой конуса (ОК). С помощью этого показателя оценивают подвижность пластичных бетонных смесей.

Прибор представляет собой металлический цилиндр диаметром 240 мм и высотой 200 мм. Цилиндр устанавливают на лабораторную виброплощадку со стандартными характеристиками частоты (50 Гц) и амплитуды колебаний (0,5 мм в ненагруженном состоянии). Затем в цилиндр вставляют конус и заполняют его бетонной смесью так же, как и при определении подвижности. После этого конус снимают и, поворачивая штатив, опускают стальной диск с отверстиями на бетонную смесь. Включив виброплощадку, смесь подвергают вибрации до тех пор, пока цементное тесто не начнет выделяться из всех отверстий диска. В этот момент вибратор выключают. Время, необходимое для уплотнения смеси в приборе, называют показателем жесткости бетонной смеси (Ж) и выражают в секундах.

В зависимости от удобоукладываемости по СТБ 1035-96 различают смеси сверхжесткие, жесткие, низкопластичные, пластичные и литые

Жесткие бетонные смеси содержат небольшое количество воды. При их уплотнении требуется сильное механическое воздействие, например прессование, вибрирование под пригрузом, вибротрамбование. Такие смеси характеризуются также небольшим расходом цемента. Жесткие смеси обычно используют при изготовлении сборных железобетонных изделий и конструкций на заводах и домостроительных комбинатах, оборудованных мощными уплотняющими устройствами. На стройплощадке жесткие смеси применяют редко.

В подвижных смесях воды содержится больше, чем в жестких. Бетонные смеси марок ПЗ...П5 способны заполнять форму под действием силы тяжести, не требуя значительных механических усилий. Подвижные смеси легко поддаются транспортированию по трубопроводам с помощью бетононасосов.

Связность - это способность бетонной смеси сохранять однородную структуру, т. е. не расслаиваться в процессе транспортирования, укладки и уплотнения. В результате уплотнения смеси частицы сближаются, а часть воды как наиболее легкого компонента отжимается вверх, образуя капиллярные ходы и полости под зернами крупного заполнителя. Крупный заполнитель, плотность которого отличается от плотности растворной части (смеси цемента, песка и воды), также перемещается в теле бетонной смеси. Если заполнитель плотный и тяжелый, например гранитный щебень, то его частицы оседают, а легкие пористые заполнители - керамзит, аглопорит - всплывают. Все это ухудшает структуру бетона, делает его неоднородным, увеличивает водопроницаемость и снижает морозостойкость. Чтобы повысить связность и предотвратить расслоение бетонной смеси, необходимо правильно назначать количество мелкого заполнителя в составе бетона, а также сокращать расход воды затворения, используя пластифицирующие добавки.

Применение пластифицирующих добавок - наиболее эффективный способ регулирования удобоукладываемости бетонных смесей и раствора. Добавки значительно сокращают расход воды, что позволяет увеличивать плотность, прочность и морозостойкость бетона. Если необходимо сохранять прочность бетона на заданном уровне, то пластифицирующий эффект используют для уменьшения расхода цемента. Добавки увеличивают связность бетонных смесей, предотвращая их расслоение.

Качество приготовленной бетонной смеси на стройплощадке можно определить по ее внешнему виду. Хорошо перемешанная и правильно подобранная смесь однородна, а зерна крупного заполнителя покрыты раствором, т. е. смесью цемента, песка и воды. Пластичная смесь не должна расслаиваться. Жесткая смесь похожа на влажную землю и плохо уплотняется штыкованием.

5. МОДИФИЦИРУЮЩИЕ ДОБАВКИ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УСКОРЕНИЕ СХВАТЫВАНИЯ И ТВЕРДЕНИЯ

Роль добавок-ускорителей схватывания цемента и твердения бетона заключается, в основном, в активизации процесса гидратации цемента, что приводит к ускоренному образованию субмикрокристаллических продуктов гидратации, обладающих высокой прочностью. Многие из добавок - ускорителей твердения в результате обменных реакций с гидроксидом кальция или с минералами цемента активно влияют на гидролиз трехкальциевого силиката, повышают содержание в жидкой фазе цемента ионов кальция и гидроксила, что приводит к пересыщению системы этими ионами и ускоряет коагуляционное, а затем и кристаллизационное структурообразование гидратных новообразований.

По характеру воздействия на цементное тесто различают добавки:

* не вступающие в реакцию с компонентами цемента, но повышающие их растворимость и понижающие температуру замерзания воды;

* активизирующие процессы гидратации цемента посредством диспергации его зерен, разрушения силикатных составляющих и повышения их растворимости в воде;

* ускоряющие процессы гидратации цемента, вызываемые реакциями обмена, которые приводят к образованию гелей гидроксидов кальция и снижают температуру замерзания воды;

* способствующие выделению тепла при гидратации цемента и понижающие температуру замерзания воды.

Как правило, добавки-ускорители схватывания и твердения бетона представляют собой электролиты (соли, кислоты, основания), поэтому при растворении этих добавок в воде образуются сольваты - более или менее прочные соединения молекул добавок с водой. В результате химические и физические свойства воды меняются. Например, при растворении в воде хлорида кальция понижается температура замерзания воды тем значительнее, чем выше концентрация растворенной соли.

Ускорители твердения при введении в бетонную смесь в количествах 0,5-3,0% от массы цемента интенсифицируют процессы гидратации и оказывают положительное влияние на формирование структуры цементного камня.

За счет ускорения твердения бетона можно снизить расход цемента, пара, увеличить оборачиваемость форм. Такие добавки, как хлорид кальция, хлорид-нитрит-нитрат кальция, хлорид алюминия, сульфат натрия при естественном твердении бетона при положительной температуре увеличивают скорость набора прочности в 3-4 раза, что позволяет через 24 часа с момента окончания формования получать бетон с 50-60% отпускной прочностью. При применении этих и некоторых других ускорителей твердения бетонов, подвергаемых пропариванию, появляется возможность в 2 раза сократить продолжительность изотермического прогрева, либо на 20% сократить расход тепловой энергии, или на 10-15% сократить расход цемента.

Основные виды добавок-ускорителей твердения бетона, которые нашли наибольшее применение в производстве железобетонных конструкций. Оптимальные дозировки этих добавок находятся в пределах 1-3% от массы цемента и зависят от вида цемента, назначения конструкций, наличия арматуры, и ряда других условий. Как видно из данных табл. 3.1, введение добавок-ускорителей твердения повышает прочность бетона на 50-60%, что может быть использовано для снижения удельного расхода цемента или тепловой энергии при пропаривании.

Наиболее распространенной добавкой-ускорителем твердения является хлорид кальция. Его способность интенсифицировать процесс твердения бетона кроме адсорбционного взаимодействия с цементными зернами, объясняется способностью к образованию некоторых комплексных солей, в частности: оксихлорида и гидрохлоралюмината, а в присутствии гипса также гидросульфоалюминатов кальция. При этом гидроксид кальция связывается в нерастворимые соединения и происходит ускорение гидратации цемента.

Положительным качеством хлористого кальция является способность оказывать ускоряющее действие во все сроки твердения и на все виды цементов, а также увеличивать конечную прочность бетона. Отрицательное свойство этой добавки - выделение хлор-ионов, вызывающих коррозию стальной арматуры. Этот недостаток может быть частично устранен при одновременном введении в бетоны ингибиторов коррозии стали типа нитрита натрия или нитрита кальция. Другие добавки этой группы обладают следующими особенностями. Хлорид натрия менее эффективен как ускоритель, но столь же опасен как стимулятор коррозии арматуры. Сульфат натрия ускоряет твердение только в начальные сроки. Нитрат кальция, нитрит-нитрат и нитрит-нитрат-хлорид кальция дают увеличение прочности со временем и значительно повышают водонепроницаемость бетона, ионы натрия и калия могут вызывать коррозию бетона.Влияние хлорида кальция на прочность бетонов, приготовленных на различных цементах и подвергнутых тепловой обработке, приводится в работе [8]. Хлорид кальция как катализатор, ускоряет гидратацию C3S и C2S. Влияние его как при нормальном твердении, так и при пропаривании одинаково.Технология пропаривания с добавкой хлористого кальция изменяется. При оптимальном содержании добавки можно уменьшать наполовину время выдержки изделий. Оптимальная температура пропаривания бетонов на портландцементах понижается на 10-15°С. Максимальный эффект при использовании хлорида кальция достигается в бетонах полученных из жестких смесей, а также в бетонах при коротком режиме пропаривании. С увеличением удельной поверхности цемента (свыше 400 м2/кг) влияние хлорида кальция понижается. Оптимальное содержание хлорида кальция в бетоне на портландцементе находится в пределах от 0,6 до 1,0%. В работе [11] приводятся данные об исследовании добавки-ускорителя ННХК при форсировании режимов тепловой обработки железобетонных изделий и конструкций по кассетной и прокатной технологии в условиях непродолжительной предварительной выдержки, высокой скорости подъема температуры и кратковременной изотермической выдержки. Для того чтобы такой процесс протекал без ухудшения структуры бетона и его физико-механических свойств добавка должна обеспечить прогрессивное ускорение роста прочности бетона. Добавка ННХК в изложенных выше условиях показала высокую эффективность. При форсированных режимах тепловой обработки улучшалась структура бетона и возрастала прочность изделий. Это достигается благодаря ускорению процессов растворения клинкерных минералов и формированию новообразований в кристаллический сросток.

Применяя добавки-ускорители схватывания и твердения, следует учитывать, что они, уменьшая электрические заряды частиц цемента и, сокращая сроки их схватывания, ускоряют процессы гидратации и уплотняют структуру цементного камня в ранние сроки ее формирования. При этом эффективность добавок зависит от содержания в цементе трехкальциевого алюмината. Чем выше содержание трехкальциевого алюмината, тем сильнее проявляется уплотняющее действие добавок. При использовании высокоалюминатных цементов уплотняющее действие добавок не проявляется из-за быстрого схватывания цемента в их присутствии.

УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА "ПЛАСТИЛ-У" - добавка, которая согласно ГОСТ 24211-2003 относится к группе добавок ускоряющих твердение бетона и обеспечивает улучшение следующих характеристик: * увеличение прочности бетона на сжатие на 1 сутки от 80%; * увеличение водонепроницаемости на 3 ступени;

* достижение морозостойкости бетона свыше 300 циклов;

* понижение воды затворения от 20%;

* значительное улучшение формовочных свойств (удобоукладываемости, подвижности, нерасслаиваемости, жизнеспособности);

* не вызывает коррозии арматуры железобетонных изделий.

Добавка "Пластил-У" порошкообразная и вводится в бетонную или растворную смеси в количестве 2,0% от массы цемента непосредственно в смесь перед подачей воды, либо совместно с водой затворения. Упаковывается в бумажные мешки по 30 кг, возможна упаковка в "бигбэги" по 500 кг. Добавка сертифицирована Госстроем России (сертификат POCC RU. СЛ 10. С0000 7), имеет гигиеническое заключение Министерства здравоохранения РФ (№ 77.01.03.587.Т.25341). РЕЛАКСОЛ - ТЕМП 3. Предназначен для производства железобетонных изделий с целью улучшения технологических свойств бетонных смесей, ускорения твердения бетона без ТВО. Возможно использование добавки для производства дорожного бетона, товарных бетонных смесей различного назначения.

Добавка интенсифицирует гидратацию цементов, способствует росту ранней прочности бетона и ускоряет твердение в начальные сроки. Не вызывает коррозии арматуры. Дозировка: от 0,8 до 2,0% от массы цемента по сухому веществу. Поставляется в цистернах в виде темно-коричневой жидкости или в виде пасты в полиэтиленовых бочках массой 80 кг. Плотность при 20°С: 1,22 ± 0, 03 г/см3, содержание хлоридов- менее 0,1%, рН 8-9, хорошо растворяется в воде. Добавка хранится в оборудованных складских помещениях в закрытых резервуарах.

Гарантийный срок хранения 1 год. Производится по ТУ У В-2.7-19266746.001-96 (с изм. №1, 2) и ТУ 5870-029-00369171-02. Не рекомендуется смешивать данную добавку с другими добавками без согласования с производителем. Эффективность добавки зависит от минерального состава цемента и характеристик заполнителей.

Оптимальные дозировки добавок определяются экспериментально на применяемых материалах. Релаксол - ТЕМП 3 вводится с водой затворения при приготовлении бетонной смеси. Время перемешивания зависит от вида бетоносмесителя и достижения требуемой степени однородности смеси. Перед применением добавки следует произвести корректировку состава бетона. При кристаллизации добавки раствор необходимо перемешать с одновременным барботированием. Добавка соответствует санитарно-гигиеническим требованиям,предъявляемым к строительным материалам, и является химически стабильным веществом (санитарные заключения Украины № 22/157, России №77.01.03.587.П.20163.07.2). Входящие в состав добавки компоненты относятся к малоопасным веществам (4 класс опасности). EKOSAL L - добавка, обеспечивающая быстрое и мгновенное схватывание и твердение бетонных смесей. Удобна для торкретбетона.

Не употребляется для обычного бетонирования.

BETODUR NA- добавка, обеспечивающая быстрое схватывание и твердение бетонных смесей c противоморозным действием. Не содержит хлоридов. Удобна для обычного бетона, железобетона и предварительно-напряженного конструкций. Повышает начальные и конечные значения прочности бетона. Применяется при производстве элементов заводского изготовления, а также при производстве товарных бетонов.

KAKODUR - высокоэффективный ускоритель, содержащий хлориды. Одновременно повышает морозоустойчивость бетона. Применяется только для неармированного бетона и бетонных конструкций заводского изготовления (плиты, боки и т.п.), значительно ускоряет процесс производства, особенно эффективен при производстве бетона в зимнее время.

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

...