Классификация строительных материалов

Щебень

Основное требование – прочность. Получают путем дробления горных пород или дробления крупного камня. Прочность щебня из горных пород определяется его пределом прочности при сжатии. Показатель прочности щебня получаемого из гравия служит показателем дробимости (Др). Др8, Др12, Др16, Др24 – марки по дробимости, цифры обозначают процентное содержание раздробленных зерен.

Для щебня ограниченно  содержание пыли и глины т.е. оно не должно привышать 1-2%.

Требования к  воде затворения.

Для приготовления  бетона используется вода с рН= 4-12,5. Вода не должна содержать органических примесей, жиров, масел, нефтепродуктов, взвешенных частиц пыли, глины и песка. Органические примеси содержащие фенолы и сахара снижают гидратацию цемента.

 

27.  Бетонная смесь и ее свойства

 

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

Подвижность бетонной смеси  определяют по осадке стандартного конуса.

Рис. 1. Определение  удобоукладываемости бетонной смеси по осадке конуса:

1 - опоры; 2 - ручки; 3 - конус; ОК - осадка 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. Берут пробу  бетонной смеси. Конус наполняют  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.

Жесткость – время  вибрирования, необходимого для уплотнения бетонной смеси. Жесткость смесей, у которых значение ОК = 0, характеризуют показателем жесткости, определяемым на приборе вискозиметре(рис. 2), который представляет собой металлический цилиндр 2 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 3 и заполняют его бетонной смесью так же, как и при определении подвижности. После этого конус снимают и, поворачивая штатив, опускают стальной диск 4 на бетонную смесь. Общая масса диска с шайбой и штангой составляет около 2750 г, что создает при уплотнении пригруз 0,9 кПа. 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.

Рис. 2. Схема определения  жесткости бетонной смеси:

а - прибор в исходном состоянии; б-после окончания вибрирования;

1 - виброплощадка; 2-цилиндр; 3 - конус с бетонной смесью; 4- диск с отверстиями; 5 - втулка; 6 - штанга; 7 - штатив

В зависимости от удобоукладываемости различают жесткие и подвижные бетонные смеси.

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.

На удобоукладываемость бетонных смесей оказывает влияние содержание цементного теста, воды, вид цемента, крупность и форма зерен заполнителей, соотношение между крупным заполнителем и песком, чистота заполнителей, поверхностно-активные добавки.

 

28.  Свойства бетонов. Отличие марки бетона от его класса

Прочность является основной характеристикой бетона. В основном конструкционная прочность определяется на сжатие и на изгиб. Прочность характерезуется пределом прочности при сжатии стандартных образцов кубов 15*15*15см (можно использовать образцы 10*10*10 или 20*20*20, но тогда необходимо при расчете на прочность вводить переходные коэффициенты. Для 10ок k= 0,91, для 20ок k= 1,05).

R_сж = kF/S,

где F – предел прочности  при сжатии; S – площадь поверхности.

Для определения прочности  на растяжение или изгиб используются стандартные балочки 15*15*60см.

R_раст = kFl² /a³ ,

где F – предел прочности  при изгибе, l – пролет балки, а  – сторона квадратного сечения.

Для испытания на растяжение используют образцы восьмерки и  марки бетона М 100; М 200;….. М600, - цифры  обозначают предел прочности при  сжатии стандартных образцов в возрасте 28 суток.

Класс бетона - это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным.

Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60. Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации v = 13,5%

29.  Основные принципы подбора состава тяжелого бетона

Исходные материалы для  приготовления тяжелых бетонов: цемент, вода, плотные, крупные и  мелкие заполнители. Иногда для придания особых свойств бетону при его  приготовлении вводят в небольшом  количестве различные добавки.

В качестве вяжущих веществ  в тяжелых бетонах используют портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, гипсоглиноземистый (расширяющийся) цемент. Все они в той или иной мере способствуют максимальному химическому и адсорбционному удержанию воды в цементном камне и бетоне.

Заполнителями в особо  тяжелых бетонах служат весьма тяжелые (с высокой плотностью) магнетит, гематит, барит, металлический скрап, обрезки железа и т. п. Песчаные фракции  обычно составляют дробленый бурый  железняк, кварцитовые «хвосты», «чугунная  дробь и др.

К крупному заполнителю предъявляются  требования по прочности, максимальной крупности, зерновому составу, чистоте, форме зерна; к мелкому - требования по зерновому составу и чистоте.

Прочность крупного заполнителя  определяется испытанием на сжатие образцов правильной (кубической или цилиндрической) формы, выпиленной из породы, образующей крупный заполнитель. Прочность  исходной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии должна не менее  чем в 1,5 ... 2 раза превышать класс  бетона.

30.  Виды бетонов

 

Бетоны классифицируют:

- по средней плотности

- по виду вяжущего вещества

- по назначению

Многие свойства бетона зависят  от его плотности, на величину которой  влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура  бетонов.

По плотности  бетоны делят на:

- особо тяжелые с плотностью (более 2500 кг/куб. м).;

- тяжёлые (1800-2500кг/куб. м);

- облегченные (1800...2000 кг/ куб.м)

- лёгкие (500-1800 кг/куб. м);

- особо лёгкие (менее 500 кг/куб. м)

Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях- стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон).

Тяжёлые бетоны с плотностью 2100-2500 кг/ куб. м. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз).

Облегченный бетон с плотностью 1800...2000 кг/ куб.м. получают на щебне из горных пород с плотностью 1600-1900 кг/куб. м.

Легкие бетоны изготовляют на пористых заполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза,туф).

К особо легким бетонам относятся ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получают вспучиванием вяжущего, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальных способов, и крупнопористый бетон на легких заполнителях.

Главной составляющей бетона, во многом определяющей его свойства, является вяжущее вещество, по виду которого различают бетоны:

- цементные

- силикатные

- гипсовые

- шлакощелочные

- полимерцементные

- специальные

Цементные бетоны приготовляют на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и  его разновидностях (около 65% от общего объема производства), успешно используют бетоны на шлакопортландцементе (20-25%) и пуццолановом цементе.

К разновидностям цементных бетонов относятся:

- декоративные бетоны, (на  белом и цветных цементах),

- бетоны для самонапряженных  конструкций (на напрягающем цементе),

- бетоны для специальных  целей (на глиноземистом и безусадочном  цементах).

Силикатные бетоны готовят на основе извести. Для производства изделий в этом случае применяют автоклавный способ твердения.

Гипсовые бетоны готовят на основе гипса. Гипсовые бетоны применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные- пуццолановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью.

Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках, затворенных щелочными растворами.

Полимербетоны изготовляют на различных видах полимерного связующего, основу которого составляют смолы (полиэфирные, эпоксидные, карбамидные) или мономеры (фурфуролацетоновый), отверждаемые в бетоне с помощью специальных добавок. Эти бетоны более пригодны для службы в агрессивных средах и особых условиях воздействия (истирание, кавитация).

Полимерцементные  бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы и латексы).

Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущих веществ. Для кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло с кремнефтористым натрием, фосфатное связующее. В качестве специальных вяжущих используют шлаковые, нефелиновые и стеклощелочные, полученные из отходов промышленности.

В зависимости  от области применения различают:

обычный бетон для железобетонных конструкций (фундаментов, колон, балок перекрытий и мостовых конструкций);

гидротехнический  бетон для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений;

бетон для ограждающих  конструкций (легкий);

бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий;

бетоны специального назначения (жароупорный, кислотостойкий, для радиационной защиты).

Общие требования ко всем бетонам  и бетонным смесям следующие: до затвердевания  бетонные смеси должны легко перемешиваться, транспортироваться, укладываться (обладать подвижностью и удобоукладываемостью), не расслаиваться; бетоны должны иметь определенную скорость твердения в соответствии с заданными сроками распалубки и ввода конструкции в эксплуатацию; расход цемента и стоимость бетона должны быть минимальными.

 

31.  Железобетон. Понятие и свойства

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором  выгодно сочетается совместная работа бетона и арматурной стали.

Наиболее выгодно применять  железобетон для строительных конструкций, работающих на изгиб (см. схему ниже):

При работе таких элементов  возникают два противоположных  напряжения - растягивающее, воспринимаемое сталью, и сжимающее, воспринимаемое бетоном, и железобетонная конструкция  в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам.

Взаимодействие столь  различных материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надежно  защищает ее от коррозии, так как  в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность бетона и  арматуры обеспечивается также относительной  близостью величин их коэффициентов  линейного расширения (для бетона от 7,5 · 10-6 до 12 · 10-6, для стальной арматуры 12 · 10-6).

Арматура - это  стальные стержни, проволока, пряди, канаты или прокатные профили, закладываемые  в бетон для получения железобетонных конструкций необходимой прочности, жесткости, трещиностойкости.

По своему назначению в  бетоне арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая воспринимает нагрузки, монтажная необходима для обеспечения правильного расположения рабочей арматуры. Для улучшения свойств арматуры ее иногда подвергают упрочнению. Упрочнение может достигаться вытяжкой, протяжкой, обжатием, посредством нагревания и охлаждения (термически упрочненная арматура).

 

32.  Строительные растворы. Классификация и свойства

 

Строительные  растворы классифицируют по плотности, виду вяжущего, составу и назначению.

По средней  плотности различают растворы тяжелые, плотностью более 1500 кг/м3, илегкие, плотностью менее 1500 кг/м3.

По виду вяжущего растворы бывают известковые, глиняные, гипсовые, цементные, известково-цементные, известково-гипсовые, цементно-глиняные и др.

В зависимости  от свойств вяжущего растворы подразделяют на воздушные, твердеющие в воздушно-сухих условиях (например, известковые, гипсовые, глиняные), и гидравлические, начинающие твердеть на воздухе и продолжающие твердеть в воде или во влажных условиях.