Легкие бетоны на пористых заполнителях. Бетон пористый
Легкие бетоны на пористых заполнителях — Мегаобучалка
Легкие бетоны на пористых заполнителях имеют принципиальные отличия от обычных тяжелых бетонов, обусловленные особенностями пористых заполнителей. Последние имеют меньшую плотность, чем плотные, небольшую прочность, зачастую ниже заданного класса бетона, обладают сильно развитой и шероховатой поверхностью. Эти качества легкого заполнителя влияют как на свойства легкобетонных смесей, так и на свойства бетона.
В зависимости от заполнителя, плотного или пористого, резко меняются водопотребность и водосодержание бетонной смеси, меняются и основные свойства легкого бетона. Одним из решающих факторов, от которых зависит прочность легкого бетона, является расход воды. При увеличении количества воды до оптимального прочность бетона растет. Оптимальный расход воды в легких бетонах соответствует наибольшей плотности смеси, уложенной в заданных условиях, и устанавливается по наибольшей прочности бетона или же по наибольшей плотности уплотненной смеси. Если же количество воды превышает оптимальное для данной смеси, то плотность цементного камня уменьшается, а с ним уменьшается и прочность бетона. Для легкого бетона оптимальный расход воды можно установить по наибольшей плотности уплотненной бетонной смеси или наименьшему выходу бетона. Следует также иметь в виду, что в легких бетонах некоторый избыток воды менее вреден, чем ее недостаток. Оптимальному расходу воды для бетона данного состава соответствует наилучшая удобоукладываемость, при которой наиболее компактно располагаются составляющие бетона.
Стремление максимально плотно уложить заполнитель объясняется тем, что наиболее легкий бетон заданной прочности получается при минимальном расходе вяжущего и наибольшем сближении зерен пористого заполнителя, т. е. при предельной степени уплотнения смеси. Хорошее уплотнение смеси достигается вибрацией с применением равномерно распределенного при-груза на поверхности формуемой массы (вибропрессованием, вибро штампованием).
Оптимальное количество воды для приготовления легких бетонов зависит главным образом от водопотребности заполнителя и вяжущего, интенсивности уплотнения смеси и состава бетона. Водопотребность заполнителя определяется зерновым составом и ; пористостью, и обычно чем она больше, тем больше суммарная -поверхность и открытая пористость его зерен.
Отсос воды из цементного теста или раствора пористыми заполнителями в период приготовления и укладки бетонной смеси : вызывает относительно быстрое ее загустевание, что делает смесь жесткой и трудноукладываемои. Это специфическое свойство усиливается и шероховатой, развитой поверхностью пористого заполнителя. Для повышения подвижности смеси необходимо вводить в нее большее количество воды, чем в обычные (тяжелые) бетоны.
Плотность и прочность легкого бетона зависят главным образом: от насыпной плотности и зернового состава заполнителя, расхода вяжущего и воды, а также от метода уплотнения легкобетонной смеси. По качеству пористого заполнителя можно ориентировочно судить, какая прочность легкого бетона может быть получена.
В строительной практике ограждающие и несущие конструкции получают из относительно плотных легких бетонов значительной прочности (2,5... 10 МПа). Снижение плотности достигается тщательным подбором зернового состава пористого заполнителя, а также наименьшим расходом вяжущего для бетона заданной прочности, т. е. максимальным заполнением объема бетона пористым заполнителем, так как заполнитель легче цементного камня. При этом важно правильное соотношение крупных и мелких фракций заполнителя. Для разных видов заполнителей будет свой оптимальный зерновой состав. Оптимальное содержание мелких фракций соответствует наименьшей плотности бетона и наименьшему расходу цемента. Однако с увеличением количества мелких фракций заполнителя сверх оптимального растет плотность бетона и ухудшается удобоукладываемость смеси. Оптимальный зерновой состав заполнителя подбирают опытным путем.
Для снижения плотности бетона без уменьшения его прочности целесообразно применять высокоактивные вяжущие вещества.
Особенностью легких бетонов является то, что их прочность зависит не только от качества цемента, но и его количества. С увеличением расхода цемента растут прочность и плотность бетона. Это связано с тем, что с увеличением количества цементного теста легкобетонные смеси лучше уплотняются, а также возрастает содержание в бетоне наиболее прочного и тяжелого компонента — цементного камня.
Теплоизоляционные свойства легких бетонов зависят от степени их пористости и характера пор. В легком бетоне тепло передается через твердый остов и через воздушные пространства, заполняющие поры, а также в результате конвекционного движения воздуха в замкнутом объеме. Поэтому чем меньше объем пор, тем меньше подвижность воздуха в бетоне и лучшими теплоизолирующими свойствами обладает бетон.
Легкие бетоны в силу своей высокой пористости менее морозостойки, чем тяжелые, но достаточно морозостойки для применения в стеновых и других конструкциях зданий и сооружений. Хорошую морозостойкость легких бетонов можно получить, применяя искусственные пористые заполнители, обладающие низким водопоглощением, например, керамзит, а также путем поризации цементного камня. Повышают морозостойкость легких бетонов также введением гидрофобизующих добавок.
Легкие бетоны ввиду универсальности свойств применимы в различных строительных элементах зданий и сооружений Так, из легких бетонов на пористых заполнителях, обладающие низкой теплопроводностью, изготовляют панели для стен и перекрытий отапливаемых зданий; из напряженного армированного бетона выполняют пролетные строения мостов, фермы, плиты для проезжей части мостов, из легкого бетона строят плавучие средства.
Поризованные бетоны.
Для улучшения теплофизических свойств легкого бетона на пористом заполнителе применяют поризацию растворной части бетона или заменяют ее поризованным цементным камнем, т. е. готовят легкий бетон на крупном пористом заполнителе без песка. К поризованным легким бетонам относят бетоны, содержащие более 600 л/м3 легкого крупного заполнителя, у которых объем воздушных пор составляет 5...2F%. Псризацию таких бетонов осуществляют либо предварительно приготовленной пеной, либо за счет введения газообразующих или воздухововлекающих добавок. Пеной поризуют только беспесчаныс смеси, воздухововлскэющйми добавками — только смеси с песком, гаэообразующими добавками— смеси с песком и без песка. B зависимости от используемого заполнителя и способа поризации бетоны получают название: керамзитопенобетон, керамзитогазобетон, керамзитобетон с воздухововлекающей добавкой.
По сравнению с легким бетоном плотной структуры поризованный бетон имеет пониженные плотность и коэффициент теплопроводности. В нем можно использовать крупный эаголнитель прерыьного зернового состава, уменьшить или полностью исключить расход порисого песка, применить более тяжелый пористый заполнитель (без увеличения плотности бетона).
По сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном поризованный легкий бетон отличается значительно меньшим расходом вяжущего вещества, повышенным модулем деформации и долговечностью, меньшей усадкой. Поризованные легкобетонные смеси отличаются хорошей связанностью и удобоукладываемостью, и их применение значительно упрощает формование изделий, позволяет отказаться от пригруза при уплотнении смеси в процессе ее укладки вибрированием.
Прочность поризованного бетона может быть 5... 10 МПа, а плотность — 700... 1400 кг/м3. Прочность и плотность бетона зависят от его структуры. Как правило, обжиговые пористые материалы (керамзит и др.) при одной и той же плотности имеют более высокую прочность, чем пористый раствор. Поэтому максимальное насыщение поризованного легкого бетона керамзитом (0,9... 1,15 м3/м3) способствует повышению его прочности или снижению расхода цемента.
Для поризованного легкого бетона рационально применять цемент М400 и выше, так как это способствует уменьшению его расхода и тем самым понижению плотности бетона (цемент—наиболее тяжелая составляющая бетона).
megaobuchalka.ru
Пористость бетона
8.4.2.Пористость бетона.
Бетон - капиллярно-пористый материал, поры в котором являются неотъемлемой (неизбежной) составляющей его структуры, и наличие их обусловлено тем, что только часть воды затворения вступает в химическое взаимодействие с цементом. (См. рис.12)
Свободная (химически несвязанная) вода образует в бетоне в начальный период формирования его структуры систему взаимосвязанных капилляров, которые на более поздней стадии твердения бетона разобщаются продуктами гидратации цемента.
Дополнительная пористость в бетоне образуется вследствие воздухововлечения, а также деструкции при формировании начальной структуры, обусловливающей нарушение сплошности, чаще всего по границе раздела «цементный камень - зерна заполнителей».
Физико-механические свойства бетона существенно зависят от его общей, интегральнойи дифференциальной пористости.
Общая пористость бетона на плотных заполнителях, как отношение объема пор к объему материала (бетона), описывается уравнением:
(13)
Здесь В и Ц – расходы соответственно воды и цемента, кг на уплотненной бетонной смеси;- степень гидратации цемента;степень уплотнения бетонной смеси при укладке (структурная плотность).
Первое слагаемое в числителе дроби соответствует объему пор в цементном камне, а второе - объему пор, образующихся при недоуплотнении бетонной смеси, т.е. когда
Из формулы (13) следует, что общая пористость бетона тем выше, чем больше расход воды на 1бетона, т. е, чем выше водопотребность бетонной смеси и чем меньше.
Общая пористость бетона уменьшается во времени с увеличением степени гидратации цементаи тем интенсивнее, чем больше расход цемента на 1бетона.
Все факторы, способствующие увеличению степени гидратации цемента, например, такие, как повышенная тонкость помола цемента, благоприятные температурно-влажностные условии в начальный период твердения цемента, правильный уход за свежеуложенным бетоном, исключающий возможность испарения из него влаги в окружающую среду, и др., способствуют уменьшению конечной пористости, т.е. повышению плотности бетона.
Интегральная пористость бетона, равная отношению объема пор, сообщающихся между собой и с окружающей средой, к объему бетона, меньше общей пористостина величину условно-замкнутой пористости, т.е..
Однако если пренебречь замкнутыми порами в заполнителях [эти поры не учитываются в уравнении (13), описывающем общую пористость бетона], то все поры в бетоне сообщаются друг с другом, так как разобщающие их продукты гидратации цемента сама проницаемы для жидкостей и содержат микропоры (поры геля).
Интегральная пористость бетона в условиях продолжающейся гидратации цемента уменьшается во времени.
В начальный период формирования структуры бетона вода затворения образует систему взаимосвязанных пор, беспорядочно расположенных по всему объему бетона, при этом. С течением времени в условиях продолжающейся гидратации цемента уменьшаются как общая, так и интегральная пористость бетона, однако при принятом способе определения интегральной пористости через водопоглощение интегральная пористость уменьшается более интенсивно.
Рис. 12 характеризует замещение капиллярных пор продуктами гидратации, порами геля и контракционными порами в процессе твердения бетона при уменьшении общей пористости. Изменение в качественном составе пористости оказывает решающее влияние на морозостойкость бетона.
Отмечаемый экспериментально подобный характер изменения интегральной пористости бетона с течением времени обусловливается тем, что при достижении определенной степени гидратации цемента узкие «горла» в местах соединения отдельных пор заполняются продуктами гидратации цемента и образующиеся при этом обособленные поры и капилляры сообщаются друг с другом только через поры, расположенные между твердыми продуктами гидратации цемента, т. е. через поры геля.
Дифференциальная пористость бетона характеризуется кривой распределения пор по радиусам, т. е. (r), описывающей зависимость между производной, численно равной тангенсу угла наклона касательной к интегральной кривой, и радиусом пор.
Площадь под дифференциальной кривой распределения пор по радиусам равна суммарному объему всех пор в единице объема бетона, т. е. его интегральной пористости. На рис. 35 приведены дифференциальные кривые распределения пор по их радиусам для одного и того же бетона в различные сроки твердения. Как видно, с увеличением возраста бетона в условиях продолжающейся гидратации цемента экстремум на кривых смещается в сторону меньших радиусов и средний радиус капилляров уменьшается.
studfiles.net
Пористость и плотность бетона
Пористость и плотность бетона относятся к тем характеристикам данного вещества, которые неразрывно связаны между собой.
Свойство, обратное средней плотности бетона, — пористость — есть отношение объема пор к общему объему материала, т.е. пористость “дополняет” среднюю плотность бетона до 100%.
Причина возникновения внутренних пустых образований заключается в особенностях затвердевания раствора. При этом, самую главную роль в подобном процессе играет эффективность химической реакции между водой и цементом, входящими в состав.
Поры образует вода, не вступившая в гидратацию с цементом и введенная для получения удобоукладываемой бетонной смеси.
Ниже приведена формула, для расчета пористости бетона:
П = [(В – с*Ц) / 100]*100
В – содержание воды, вычисляемой в килограммах на кубометр.
Ц – аналогичное значение, но для цементного раствора.
С – вода, которая химически связана и её количество строго определено. Как правило, оно составляет 0,15 от итоговой массы цемента, но только после 28 суток, когда реакции практически прекращаются.
Итоговое значение получается в процентах и характеризует ту долю воды, которая не вступила в химическую реакцию с цементом и образовала в структуре затвердевшего материала поры.
Важным параметром является плотность бетона, которая выражается в массе коэффициенте, напрямую зависящем от массы одного кубометра.
На плотность бетона каждого типа оказывают влияние его структура, вид применяемого в бетоне заполнителя, и плотность цементного камня.
- Самые тяжелые бетоны наполняются стальной стружкой или стальными опилками. Его плотность самая высокая среди бетонов, и превосходит две с половиной тонны на кубометр.
- Тяжёлый бетон идёт за ним – в этом случае плотность бетона равна от 2100 до 2500 килограммов на кубометр. Так же как и с помощью железной руды, этот бетон получают с помощью таких наполнителей, как горные породы – диабаз, известняк, гранит.
- Вслед за тяжёлыми бетонами идёт облегчённый бетон плотности от 1800 до 2000 килограмм на кубометр. Его наполняют щебнем горных пород.
- Лёгкие бетоны изготовляются с применением пористых заполнителей – это аглопорит, керамзит, пемза, туф или вспученный шлак.
Уменьшить пористость и соответственно повысить плотность бетона можно применением глиноземистого, расширяющихся и пуццоланового цементов с более плотным цементным камнем, качественным уплотнением бетонной смеси, созданием благоприятных температурно-влажностных условий твердения.
beton-s.ru
Как определить пористость бетона
. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .Для определения пористости бетона и проведение испытания на пористость используются образцы правильной геометрической формы размером 77 7 см при наибольшей крупности заполнителей не более 10 мм.
Образцы бетона изготовляют и испытывают сериями по 3 штуки. Масса и объем бетонных образцов определяется с погрешностью не более 0,1 г и 1 см3 соответственно при температуре воздуха 25±10 °С и относительной влажности 50±20 %. Изготовляет образцы и определяет параметры пористости бетона с определенным исходным В/Ц. Состав бетона может быть принят согласно табл. 10.
Таблица 10
Рекомендуемые составы бетонов
| № звена | В/Ц | Расход материалов на замес, кг | ||||
| Цемент | Песок | Щебень | Вода | Вода на поглощение щебнем | ||
| 1 | 0,70 | 0,84 | 2,77 | 4,50 | 0,58 | Wm 4,50/100 |
| 2 | 0,50 | 1,20 | 2,50 | 4,10 | 0,60 | Wm 4,10/100 |
| 3 | 0,40 | 1,90 | 2,27 | 4,70 | 0,76 | Wm 4,70/100 |
| 4 | 0,33 | 2,40 | 1,93 | 4,47 | 0,80 | Wm 4,47/100 |
Образцы предназначенные для определения пористости бетона твердеют в одинаковых условиях и в одном возрасте подвергаются испытанию на пористость . Один бетонный образец раскалывается на 6 пластинок, три из которых используются для определения плотности бетона, а три – для определения сорбционной влажности бетона.
Три бетонных образца в высушенном до постоянной массы состоянии при температуре 105+5 °С используются для определения плотности бетона. Затем на этих образцах определяется водонасыщение бетона через 0,25 и 1 час.
Оставшиеся образцы из бетона кипятят в воде для определения максимального водонасыщения, капиллярной пористости и межзерновой пустотности.
результаты измерения пористости образцов заносят в табл.11 и 12.
Таблица 11
Результаты определения пористости бетона
| № звена | В/Ц | Пп, % | Пщ, % | По, % | Пз, % | Пнк, % | Wс | ? | ? |
| 1 | 0,70 | ||||||||
| 2 | 0,50 | ||||||||
| 3 | 0,40 | ||||||||
| 4 | 0,33 |
Таблица 12
Результаты определения некапиллярной и капиллярной пористости
| № звена | В/Ц | Пп, % | Пщ, % | По, % | Пз, % | Пнк, % | Wс | ? | ? |
| 1 | 0,70 | ||||||||
| 2 | 0,50 | ||||||||
| 3 | 0,40 | ||||||||
| 4 | 0,33 |
По данным табл. 14 строятся графики изменения характеристик пористости бетона от величины В/Ц и делаются вывода о влиянии В/Ц на капиллярную пористость, микропористость, закрытую пористость, показатель однородности и средний размер открытых капиллярных пор.
Полный объем пор бетона Пп серии образцов определяют для высушенных образцов по формуле
Пп = (1 – ?о/?б) 100 %,
где ?б – истинная плотность бетона, ?о – средняя плотность бетона.
Для определения истинной плотности от бетона откалывают образец массой 50…60 г, который измельчают до полного прохода через сито 0,08 мм. Затем отбирают две навески по 10… 15 г каждую в два предварительно взвешенных пикнометра объемом 50 см3. Пикнометры с навеской взвешивают, заполняют дистиллированной водой наполовину и кипятят 10…15 мин на песчаной бане. Затем пикнометр охлаждают, доливают до метки и взвешивают.
Плотность бетона в г/см3 определяют по формуле
?б = (mпн – mн) / (Vп – 1,00 (m – mпн)),
где mпн – масса пикнометра с навеской, г; mп – масса сухого пустого пикнометра, г; m – масса пикнометра с навеской и водой, долитой до метки, г; mн – масса навески, г; Vп – объем пикнометра, см3; 1,00 – плотность воды, г/см3.
Среднюю плотность бетона определяют по формуле
rо = m1/V,
где ml – масса сухого образца, г; V – объем образца бетона, см3.
Объем образцов правильной формы вычисляют по их геометрическим размерам, которые определяют штангенциркулем в двух сечениях и берут среднее арифметическое значение. Объем образца неправильной формы определяют по объему вытесненной воды парафинированным образцом. Результаты испытаний помещают в табл.13.
Средняя плотность бетона находится как среднее арифметическое значение трех определений с погрешностью 10 г/см3, истинная плотность – как среднее арифметическое значение 2 измерений с отклонением не более ± 0,05 г/см3. При большей величине отклонения испытания повторяют на новой пробе бетона.
Открытая капиллярная пористость бетона (межзерновая пустотность) в % по объему определяется по формуле
Пмз = (V – V1)*100 %,
где V1 – объем образца без межзерновой пустотности, см3.
Для определения величины V образцы помещают на прокладки в емкость, наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды был выше верхней грани образца не менее, чем на 5 см. Через 24 часа образцы вынимают из воды, выдерживают 10 мин на решетке, после чего определяют их объем в объемомере без предварительного высушивания и парафинирования. Объем вытесненной воды равняется V1.
Открытую некапиллярную пористость бетона определяют как среднее арифметическое значение результатов испытаний всех образцов в серии.
Открытая капиллярная пористость бетона в серии образцов По в процентах определяет по формуле
По = Wm = [((mB – mc)* rо )/(mc*rв)]*100 %,
где mc – масса образца, определяемая после высушивания до постоянной массы при температуре 105±5 оС, г; mB – масса водонасыщенного образца, определяемая после выдержки образцов на решетке при определении Пмз, г; rв – плотность воды, принимаемая 1 г/см3; rо – средняя плотность сухого бетона, г/см3.
Результаты определения некапиллярной и капиллярной пористости бетона записывают в табл. 13.
Таблица 13
Результаты определения некапиллярной и капиллярной пористости бетона
| № образца | Объем образца, см3 | Пмз | Масса образца, г | rо | По | ||||
| V | V1 | mв | mс | ||||||
| 1 | |||||||||
| 2 | |||||||||
| 3 |
Условно закрытая пористость бетона в серии образцов определяется по формуле
Пз = Пп + Пмз + По, %.
Показатель микропористости бетона в серии образцов определяют по формуле
Пмк = Wc/(По – Пмз),
где Wc – сорбционная влажность бетона в серии образцов при относительной влажности воздуха 95…100 %, %.
Для определения сорбционной влажности образцы бетона (4…6 пластинок из образца-кубика с размером ребра 7 см) помещают в эксикатор над водой на 7…10 суток до установления постоянной массы mw.
Wc = [((mw – mo)*rо) / (mo*rв)]*100 %,
где mo – масса высушенного до постоянного значения образца бетона, г.
Показатели среднего размера пор и однородности размера пор в бетоне определяют по кинетике водопоглощения, которая характеризуется приращением массы образца, погруженного в воду, во времени.
Кривая водопоглощения выражается уравнением
Wt = Wm*[l – e –(li) a]*100 %,
где Wt – водопоглощение образца за время t, %; е – основание натурального логарифма, равное 2,718; Wm – полное водопоглощение бетона, %; t – время водопоглощения, ч; l – показатель среднего размера открытых капиллярных пор, равный пределу отношений ускорения процесса водопоглощения к его скорости; a – показатель однородности размеров открытых капиллярных пор.
При дискретном способе определения кинетики водопоглощения производят взвешивание сухого образца на воздухе, а затем взвешивают его через 0,25; 1,0 и каждые 24 часа после погружения высушенного образца в воду до тех пор, пока результаты двух последовательных взвешиваний будут отличаться не более чем на 0,1 %.
Для ускорения определения максимального водонасыщения (Wm) образцы кипятят в сосуде с водой, причем уровень воды над образцами должен быть не менее 5 см, а объем воды должен не менее чем в 2 раза превышать объем образцов.
В конце испытания производят гидростатическое взвешивание образцов. По результатам испытаний рассчитывают относительное водопоглощение по массе в моменты времени tl = 0,25 и t2 = 1 ч. По этим величинам с помощью номограммы (рис. 3) определяют параметры a и l.
Рис. 3. Номограмма определения a и l
Последний вспомогательный параметр используют для определения величины показателя среднего размера открытых капиллярных пор по номограммам рис. 4 при l ? 1, или рис. 5 при l ? 1.
Рис. 4. Номограмма определения среднего размера
открытых капиллярных пор при l ? 1
Пример Масса сухого образца mo = 815 г, через 0,25 часа водонасыщения m0,25 = 838,5 г, через 1 час m1 = 851,0 г, через 24 часа (полное водонасыщение) m24 = 866,0 г. Средняя плотность бетона rо = 2,31 г/см3.
Тогда максимальное водопоглощение:
Wm = ((m24 – mo)/mо)*100 = ((866 – 815)/815)*100 = 6,26 %.
Wо = Wm*?о = 6.26*2,31 = 14,5 %,
W1 = ((m1 – mo)/mo)*100 = ((851 – 815)/815)*100 = 4,45 %,
Wt1 = W1/Wm = 4,45/6,26 = 0,71.
Из рис.3 при Wt1 = 0,71 ? = l,24.
W0,25 = ((m0,25 – m0)/m0)*100 = (838,5 – 815/815)*100 = 2,88 %,
Wt0,25 = 2,88/6,26 = 0,46.
Из рис. З при Wt0,25 = 0,46 ? = 0,55.
Так как ?1 > l, то ?1 определяет из рис. 5 ? ?1 = 2,1.
Рис. 5. Номограмма определения среднего размера
открытых капиллярных пор при l ? 1
Результаты определения показателей пористости бетонов по кинетике их водопоглощения сводятся в табл. 14.
Таблица 14
Показатели среднего размера пор и однородности размеров пор в бетоне
| № образца | Масса образца, г | Водопоглощение, % | Относительное водопоглощение, % | a | l1 | l | |||||||||
| m0 | m0,25 | m1 | m24 | W1 | W0,25 | W1 | W24 | Wt0,25 | Wt | ||||||
| 1 | |||||||||||||||
xn--90afcnmwva.xn--p1ai
Бетоноведение
13. Быстротвердеющие бетоны. Определение. Основные направления их применения. Материалы для их изготовления, особенности их свойств и проектирования состава.
Получение быстротвердеющего Б обладающего относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1…3 сут.) при твердении в нормальных условиях, достигается применением БТЦ, а также различными способами ускорения твердения Ц. К этим способам относятся:
применение ЖБС с низким значением В/Ц за счет применения СП;
использование добавок-ускорителей твердения СаСl2, глиноземистого Ц и др.;
сухое или мокрое домалывание Ц с добавкой гипса или с применением комплексных специальных добавок;
активация Ц-го раствора.
Относительная прочность в раннем возрасте повышается при применение высокопрочных и быстротвердеющих Ц. С уменьшением В/Ц относительная прочность возрастает, причем тем в большей степени, чем выше прочность используемого вяжущего.
Относительная прочность в возрасте 1 суток наиболее заметно возрастает при применение вяжущего низкой водопотребности с содержанием цементного клинкера более 90%.
Механо-химическая активация значительно повышает прочность ЦК и Б в раннем возрасте. При определении состава БТБ В/Ц устанавливают по заданной прочности Б в раннем возрасте с учетом выбранного способа ускорения твердения. Дальнейший расчет состава Б производят также как и обычно. Окончательный состав устанавливают по результатам предварительных опытов, которые проводят с применением материалов и способов ускорения твердения, намеченных к использованию в производстве.
Экспериментальная проверка и корректировка по ее результатам состава БТБ обязательны, т.к.
1) увеличение прочности бетона в раннем возрасте в результате применения того или иного способа ускорения твердения в значительной степени зависит от вида Ц, состава Б и др. факторов.
2) увеличение прочности Б при применении нескольких способов не является прямой суммой значений прироста прочности Б, достигаемого каждым способом в отдельности.
При выборе состава бетона на ПЦ для первых пробных замесов можно пользоваться формулой, устанавливающей прочность бетона через 1 сут. При твердении в нормальных условиях:
Rб1=0,65*Rц1(Ц/В-1,3)
где Rц1 – прочность цемента при сжатии через 1 сут, МПа
Актуальность применения высокопрочных быстротвердеющих бетонов в технологии сборных и монолитных изделий и конструкций определяется возможностью повышения несущей способности конструкций и надежности зданий и сооружений, уменьшения материалоемкости, сокращения сроков изготовления и нагружения конструкций, снижения энергозатрат. Актуальна разработка бетонов со скоростью нарастания прочности, обеспечивающей возможность беспропарочной технологии железобетонных изделий и конструкций.
14. Бетоны с хим. добавками. Особенности проектирования состава. Виды пластифицирующих добавок по их назначению.
Повышение эффективности и качества сборного железобетона в настоящее время является весьма актуальной и не может быть реализована без различного рода химических добавок.
Химические добавки, позволяют существенно снизить уровень затрат на единицу продукции, повысить качество и эффективность производства и эксплуатации большой номенклатуры железобетонных конструкций.
Химические добавки, вводимые в состав бетона в сравнительно небольших количествах, являются одним из самых эффективных технологических приемов направленного воздействия на структуру и важнейшие физико-механические свойства бетона.
Широкая номенклатура химических добавок для бетона применяется для улучшения свойств бетона, снижения расхода цемента или уменьшения энергозатрат при производстве железобетона, различных отходов и попутных продуктов многих отраслей промышленности.
Вид добавки в зависимости от цели ее применения необходимо назначать с учетом ее влияния на основные свойства бетонной смеси и бетона в зависимости от условий технологии, вида и количества применяемого цемента, а также условий эксплуатации железобетонных конструкций.
Для сокращения режима тепловой обработки, а также для ускорения твердения бетона в естественных условиях, целесообразно введения в бетонную смесь ускорителей твердения. При выборе видов добавок этого класса следует учитывать, что их эффективность зависит от содержания в цементе трехкальциевого алюмината.
С целью сокращения расхода цемента в состав бетонной смеси целесообразно вводить пластификаторы и суперпластификаторы, пластифицирующе-воздухововлекающие, воздухововлекающие добавки, ускорители твердения и комплексы на их основе. При этом следует учитывать, что эффективность суперпластификаторов, пластифицирующих и пластифицирующе-воздухововлекающих добавок, как правило, с увеличением расхода цемента в бетоне возрастает, а воздухововлекающих и ускорителей твердения, наоборот, уменьшается.
Особенности подбора состава бетона с химическими добавками заключаются в корректировке исходного состава бетона без добавок для получения требуемых показателей качества бетонной смеси или бетона. Как правило, корректировка состава бетона с добавками производится по результатам экспериментальной проверки показателей свойств бетонной смеси и бетона.
При применении пластифицирующих, пластифицирующе-воздухововлекающих или воздухововлекающих добавок с целью сокращения расхода цемента корректировку состава бетона производят следующим образом:
1. вначале производится пересчет исходного состава бетона при уменьшенном расходе цемента, но при неизменной доле песка в общей смеси заполнителей для тяжелого бетона и при неизменной средней плотности для конструктивного легкого бетона;
2. из рассчитанных составов бетонных смесей с уменьшенными расходами цемента приготавливаются замесы с добавками, количество которых назначается в соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоны». При этом подвижность бетонной смеси с пластифицирующими добавками должна соответствовать исходной подвижности бетонной смеси без добавок, а с пластифицирующе-воздухововлекающими добавками – на 2-5 см меньше, чем смеси без добавок. В случае применения жестких бетонных смесей их подвижность остается неизменной;
3. формуются образцы, которые затем пропариваются или выдерживаются в естественных условиях и испытываются на прочность при сжатии. По результатам испытаний устанавливается оптимальный состав с минимальным расходом цемента.
В качестве пластифицирующих добавок широко используют ПАВ, нередко получаемые из вторичных продуктов и отходов химической промышленности. ПАВ делят на две группы:
1. пластифицирующие добавки гидрофильного типа, способствующие диспергированию коллоидной системы ЦТ и тем самым улучшающие его текучесть;
2. гидрофобизирующие добавки, вовлекающие в БС мельчайшие пузырьки воздуха. Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раздела воздух-вода, понижают поверхностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки воздуха в ЦТ. Добавки 2 группы, имея основным назначением регулирование структуры и повышение стойкости Б, обладают при этом заметным пластифицирующим эффектом.
studfiles.net
vest-beton.ru
Легкие бетоны на пористых заполнителях
В зависимости от вида применяемого крупного заполнителя легкие бетоны на пористых заполнителях именуют керамзитобетоном, шлакобетоном, аглопоритобетоном, туфобетоном и т. д.
По структуре легкие бетоны на пористых заполнителях делят на следующие основные группы: обычные легкие бетоны, изготовляемые из вяжущего, воды, крупного и мелкого заполнителя, межзерновые пустоты которых полностью заполнены раствором; малопесчаные легкие бетоны, приготовляемые из вяжущего, воды, крупного и мелкого заполнителя, межзерновые пустоты которых заполнены раствором лишь частично; беспесчаные (крупнопористые) легкие бетоны с расходом вяжущего не более 300 кг/м3, в которых отсутствует мелкий заполнитель; поризованные легкие бетоны, состоящие из вяжущего, воды, кремнеземистого компонента, крупного заполнителя и порообразователя.
По виду применяемого вяжущего легкие бетоны на пористых заполнителях делят на цементные, цементно-известковые и др.
Основные физико-механические показатели легких бетонов зависят от многих факторов, важнейшими из которых являются качество заполнителей и их зерновой состав, вид и количество вяжущего и добавок, содержание воды в смеси, а также способы и режимы их укладки и уплотнения.
Наибольшее влияние на объемную массу и прочность легких бетонов оказывает зерновой состав и качество заполнителей (объемная масса и прочность, а также форма и характер поверхности зерен. Так как зерна крупного заполнителя благодаря пористому строению обладают по сравнению с песчаными фракциями меньшей объемной массой и прочностью, то при увеличении содержания крупного заполнителя в смеси, объемная масса и прочность бетона снижаются. Крупнопористые бетоны, состоящие преимущественно из пористого щебня или гравия, обладают наименьшей объемной массой, однако их прочность невелика. С повышением доли мелкого заполнителя прочность бетонов возрастает, но одновременно увеличивается и их объемная масса.
Объемная масса легких бетонов в значительной мере зависит от качества заполнителей. Исследованиями установлено, что объемная масса легких бетонов тем меньше, чем прочнее зерна заполнителя, более округла их форма и ровнее их поверхность.
Прочность и объемная масса легких бетонов с увеличением расхода вяжущего возрастают, что объясняется повышением содержания в бетоне более прочного, но в то же время и более тяжелого компонента — цементного камня.
| Зависимость объемной массы и предела прочности легкого бетона на пористых заполнителях от расхода вяжущего |
 |
Получение наиболее легкого и экономичного по расходу вяжущего бетона может быть достигнуто при таком зерновом составе заполнителей, который бы обеспечивал получение бетона заданной прочности при наименьшем расходе вяжущего. Как показали исследования, наименьший расход вяжущего имеет место при определенном соотношении между мелкими и крупными фракциями и небольшом количестве средних (1,2—5 мм) фракций заполнителя.
| График для определения оптимального зернового состава пористого заполнителя по кривым расхода цемента 1 и объемной массы легкого бетона 2 |
 |
Зерновые составы заполнителей, кривые просеивания которых находятся в пределах заштрихованной площади, обеспечивают наименьшую пустотность и получение бетона с наименьшим расходом вяжущего. Наименьшего расхода вяжущего без снижений прочности бетона можно достигнуть и при использовании высокоактивного вяжущего. При этом за счет сокращения количества цементного камня уменьшается и объемная масса бетона.
| Рекомендуемые зерновые составы пористых заполнителей: а — песка, б — щебня (гравия) |
Большое влияние на свойства легкобетонных смесей и бетонов оказывает содержание воды. Зависимость прочности легкого бетона определенного состава при одинаковом содержании цемента от количества воды в смеси показана на рис. ниже.
| Зависимость прочности легкого бетона на пористых заполнителях от количества воды |
 |
Левая, восходящая, ветвь кривой показывает, что с увеличением расхода воды в смеси прочность и объемная масса бетона постепенно увеличиваются. Это происходит за счет того, что с повышением расхода воды увеличивается количество цементного теста и растет подвижность смеси, в результате чего повышается ее плотность. Правая, нисходящая, ветвь кривой свидетельствует о том, что после достижения наибольшей относительной плотности смеси при заданных параметрах уплотнения (точка перегиба кривой) дальнейшее увеличение количества воды приводит к уменьшению плотности и прочности цементного камня и всего бетона. Как известно, в обычном бетоне при неизменном расходе цемента с увеличением количества воды, как правило, его прочность снижается.
Количество воды, которое при данных параметрах уплотнения обеспечивает наилучшую удобоукладываемость и наибольшую плотность легкобетонной смеси, называют оптимальным. Практически оптимальное количество воды можно устанавливать или непосредственно по прочности бетона или приближенно — по наибольшей объемной массе и выходу бетона. Легкобетонные смеси с оптимальным количеством воды обладают повышенной жесткостью и применяются при изготовлении изделий с виброуплотнением в горизонтальных формах. В тех случаях, когда по условиям производства требуются подвижные смеси (например, при изготовлении тонкостенных изделий в вертикальных формах), подбирают смеси с заданной подвижностью. Однако последние менее экономичны, так как требуют на 20—30% больше расхода вяжущего.
Немаловажное влияние на прочность бетона оказывает способность пористых заполнителей в процессе приготовления и укладки смеси поглощать воду, а затем постепенно отдавать ее в твердеющий цементный камень. Это свойство пористых заполнителей, названное проф. М.3. Симоновым «самовакуумированием», создает благоприятные условия для твердения цементного камня, что в конечном счете приводит к повышению его плотности и прочности и обеспечивает лучшее сцепление с зернами заполнителя.
Величина объемной массы и прочность бетона зависят также тщательности перемешивания и степени уплотнения смеси. Тщательное перемешивание смеси обеспечивает лучшую ее однородность, что позволяет уменьшить расход вяжущего. В результате повышения степени уплотнения происходит более плотная укладка смеси, что приводит к значительному повышению прочности бетона (иногда вдвое и более).
Как установлено Н. А. Поповым, повышение прочности легкого бетона пропорционально корню квадратному из величины, характеризующей работу уплотнения смеси. При этом наивысший эффект достигается для бетонов, изготовленных из смесей с малой подвижностью и небольшим расходом вяжущего.
Таким образом, в результате тщательного уплотнения смеси достигается значительная экономия вяжущего без снижения прочности бетона. Если учесть, что с повышением плотности укладки зерен увеличивается содержание легкого заполнителя в единице объема смеси, то при изготовлении равнопрочных бетонов интенсивное уплотнение легкобетонных смесей обеспечивает значительное сокращение расхода вяжущего практически без увеличения объемной массы бетона. В некоторых случаях объемная масса бетона даже уменьшается.
Легкобетонные смеси. По сравнению с обычными (тяжелыми) бетонными смесями легкобетонные смеси обладают рядом особенностей, связанных главным образом со своеобразным строением и свойствами пористых заполнителей. В отличие от обычных смесей, на удобоукладываемость легкобетонных смесей, помимо величины сил трения между отдельными компонентами, существенное влияние оказывает объемная масса смеси, которая в зависимости от вида, свойств и количества легких заполнителей может колебаться в значительных пределах. Удобоукладываемость легкобетонных смесей улучшается не только с уменьшением сил трения, но и при увеличении объемной массы смеси.
Повышение подвижности легкобетонных смесей можно обеспечить введением гидрофобизующих добавок (например, мылонафта). При этом влияние таких добавок на подвижность смесей сказывается тем сильнее, чем меньше в них вяжущего и песка. Гидрофильные вещества (например, сульфитно-дрожжевая бражка) подвижность легкобетонных смесей практически не изменяют.
Неправильная форма и шероховатая поверхность зерен большинства пористых заполнителей приводит к резкому увеличению сил трения между ними, благодаря чему легкобетонные смеси при оптимальных расходах воды относятся в большинстве случаев к жестким смесям. Легкобетонные смеси на пористом гравии (например, керамзите) с меньшей наружной поверхностью зерен по сравнению со смесями на пористом щебне отличаются повышенной удобоукладываемостью.
Кроме того, пористый щебень и песок из-за сильно развитой поверхности и неправильной формы зерен обладают увеличенным объемом межзерновых пустот, для заполнения которых требуется в 1,5-2 раза больше цементного теста, чем в обычных бетонах с тяжелым заполнителем.
В зависимости от удобоукладываемости легкобетонные смеси делят на жесткие с показателем жесткости более 15 с, малоподвижные с ОК 0,5-2 см и подвижные с ОК более 2 см.
- Бетоноведение
- Технология изготовления сборных железобетонных конструкций и деталей
- Бетонные работы в зимних условиях
- Производство сборных конструкций и деталей из легких бетонов
- Производство сборных изделий из плотных силикатных бетонов и бетонов на бесклинкерном вяжущем
- Производство бетонных и железобетонных изделий на полигонах
- Общие правила техники безопасности и противопожарные мероприятия на строительной площадке
technology-jbi.ru
