Шпаргалка по "Материаловедению"

6)  Водонепроницаемость  бетона  

С уменьшением  объема капиллярных макропор снижается  водонепроницаемость и одновременно повышается морозостойкость бетона. Для уменьшения водонепроницаемости в бетон при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизующие добавки. Нефтепродукты (бензин, керосин и др.) имеют меньшее, чем у воды, поверхностное натяжение, поэтому они легче проникают через обычный бетон. Для снижения фильтрации нефтепродуктов в бетонную смесь можно вводить специальные добавки (хлорное железо и др.). Проницаемость бетона по отношению к воде и нефтепродуктам резко уменьшается, если вместо обычного портландцемента применяют расширяющийся.  

7)  Теплофизические свойства бетона  

Теплопроводность - наиболее важная теплофизическая  характеристика бетона, в особенности  применяемого в ограждающих конструкциях зданий. Теплопроводность тяжелого бетона в воздушно-сухом состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают с внутренним слоем утеплителя. Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м.С°). Линейный коэффициент температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности разрезают температурно-усадочными швами. Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по разному деформироваться при изменении температуры. Большие колебания температуры (более 80°С) смогут вызвать внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные трещины распространяются по поверхности заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

42.  Приготовление цементнобетонной  смеси. 

Бетон является сложным композиционным материалом, потенциальные возможности которого до настоящего времени используются не в полном объеме. Производителей бетона и изделий на его основе прежде всего интересует проблема получения прочного бетона при минимальном расходе цемента, и для ее решения постоянно совершенствуются расчетно-экспериментальные методы подбора состава бетонной смеси, используются различные добавки, ускоряющие твердение цемента, суперпластификаторы, добавки микрокремнезема и многое другое. Вместе с тем сама технология изготовления бетона остается незыблемой и состоит из операций дозирования компонентов бетонной смеси, перемешивания их в бетоносмесителе и приготовления бетонной смеси, формования изделий и их тепловлажностной обработки. 

Из всех этих операций наименее изученной является операция приготовления бетонной смеси, и на многих предприятиях ее осуществляют путем увлажнения и перемешивания смеси цемента, крупного и мелкого заполнителей в бетоносмесителях. Поэтому многие исследователи считают, что введение дополнительных операций предварительной обработки и подготовки таких компонентов бетонной смеси, как цемент и мелкий заполнитель перед окончательным перемешиванием позволит существенно повысить прочность бетона. 

В научно-популярной литературе по бетоноведению изготовителями различных вихревых смесителей и измельчителей настойчиво пропагандируется идея по дополнительному помолу цемента с обязательством значительного увеличения марки бетона. Следует отметить, что такие утверждения базируются на весьма поверхностном понимании роли зернового состава цемента в бетоне, и предприятия, которые приобрели такие установки, убедились в бесперспективности их использования. 

В патентной  и технической литературе приводится большое количество новых способов приготовления бетонных смесей, которые можно разделить на две группы. К первой группе относятся способы, в которых предлагается изменять последовательность подачи компонентов смеси, добавок и воды в бетоносмеситель при его работе. Эти способы позволяют достичь повышения прочности бетона, но по сути они не отличаются от распространенного способа, а эффект повышения прочности достигается в основном за счет использования суперпластификаторов и других добавок. Ко второй группе относятся способы, включающие предварительно активацию цемента путем совместного помола его в шаровой мельнице с небольшим количеством сухого песка. Такие способы также не приводят к существенному увеличению прочности бетона, и повысить его эффективность можно только при совместном помоле всего расчетного количества песка и цемента. Однако при использовании в качестве помольного оборудования шаровых мельниц возникают проблемы сушки песка и увеличения энергозатрат на помол смеси. 

Цель настоящего доклада — исследование способа  приготовления бетонной смеси, по которому смешение компонентов осуществляется в следующей последовательности: сначала перемешиваются расчетные количества портландцемента и кварцевого песка с естественной влажностью 3–5 % в центробежном смесителе роторного типа в течение 1–2 мин, после чего полученная сыпучая цементно-песчаная смесь с конечной влажностью 5–8 % (дополнительное увлажнение) поступает в бетоносмеситель, в который подается крупный заполнитель и остальное количество воды для совместного перемешивания всех компонентов бетонной смеси расчетного состава в течение 3–4 мин. 

Сущность этого  способа заключается в том, что  при поступлении цементно-песчаной смеси в смеситель формируются  два взаимонаправленных потока смеси, движущихся в слое толщиной 10–20 см навстречу друг другу со скоростью  35–40 м/с, в котором частицы цемента и песка соударяются на скорости 70–80 м/с и измельчаются до более тонкого состояния. В составе цементно-песчаных смесей для рядовых бетонов соотношение между цементом (Ц) и песком (П) колеблется в пределах Ц : П = (26:74) ч (45:55) % (мас.) с преобладанием песка в смеси. Частицы кварцевого песка обладают более высокой твердостью, и поэтому при скоростном смешении цементно-песчаной смеси они выполняют роль абразивных мелющих тел. 

Весьма важно, что при контактевлажного песка и цемента вода начинает интенсивно взаимодействовать с частицами цемента, образовывая в поверхностном слое цементных частиц первичные продукты гидратации — гидрооксид кальция, гидросиликаты и гидроалюминаты кальция. За счет этого взаимодействия происходят аморфизация и дополнительное диспергирование поверхностного слоя частиц цемента, который легко сдирается частицами песка и образует в цементно-песчаной смеси фракцию высокоактивных частиц нанодисперсного размера. 

При интенсивном  механическом воздействии на цементно-песчаную смесь происходит также удаление адсорбированного воздуха с поверхности частиц и замещение его пленкой воды толщиной в несколько молекул воды, особенно на свежеобразованных плоскостях разрушения частиц. На этих пленках происходит конденсация преимущественно нанодисперсных частиц продуктов гидратации цемента за счет адгезионного взаимодействия и достигается весьма равномерное распределение цемента и воды на поверхности частиц песка во всех микрообъемах цементно-песчаной смеси. 

Проверку вышеизложенных подходов при приготовлении бетонной смеси проводили с использованием портландцемента Топкинского завода марки 500Д0 (ГОСТ 10178-85), гравия фракции 5–20 мм (ГОСТ 82690-97), песка для строительных работ с модулем крупности Мкр = 2,6 (ГОСТ 8736-93) и воды. 

Компонентный  состав бетона рассчитан на получение подвижной бетонной смеси с осадкой конуса ОК = 5–11 см и марки пескобетона 300. 

Мелкий заполнитель  с естественной влажностью 3,5 % (абс.) и портландцемент подавали в смеситель  и перемешивали в течение 1 или 2 минут. В процессе перемешивания смесь дополнительно увлажнялась до 8 % с целью достижения наиболее полного смачивания всех частиц смеси пленкой воды. Увлажнение смеси более 8 % нежелательно, так как при этом уменьшается сыпучесть смеси и увеличивается ее налипание на рабочие органы смесителя. 

Далее цементно-песчаная смесь подавалась в бетоносмеситель  и перемешивалась с гравием и  остаточным количеством воды в течение 3–5 мин до получения однородной бетонной смеси; из смеси формовали  образцы-кубы размером 10Ч10Ч10 см, у которых определялась прочность при сжатии после пропариванияпо режиму 2 + 7 + 3 ч и после твердения в воздушно-влажных условиях в течение 28 суток. 

Для объективности  сравнения результатов готовилась бетонная смесь при одновременном смешении в бетоносмесителе всех компонентов, а также смесь с цементом, предварительно измельченным в присутствии 3 % кварцевого песка до удельной поверхности 4900 см2/г. Составы бетонных смесей и результаты испытаний, представленные в таблице, подтверждают целесообразность предварительного смешения влажного песка с цементом. 

Интенсивное и  концентрированное механическое воздействие  на цементно-песчаную смесь, содержащую небольшое количество воды, сопровождается быстрым ростом температуры смеси  до 45–50 °С 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

43. Транспортирование, укладка и уплотнение бетонной смеси

   Транспортирование бетонной смеси включает в себя доставку ее от места приготовления на строительный объект, подачу смеси непосредственно к месту укладки и распределения по блоку бетонирования. При перевозке смесь должна быть защищена от атмосферных осадков, замораживания, высушивания, а также от вытекания цементного молока.

   Допустимая  продолжительность перевозки зависит  от температуры смеси при выходе  из смесителя: она не должна  превышать 1 ч при температуре 20-30°С; 1,5 ч - 19-10°С; 2 ч - 9-5°С. Длительная перевозка по плохим дорогам приводит к ее расслаиванию. Поэтому в транспортных средствах без побуждения смеси в пути не рекомендуется перевозить на расстояние больше 10 км по хорошим дорогам и больше 3 км - по плохим.

   Для перевозки  смеси на объект широко применяют  автомобильный транспорт - автосамосвалы  общего назначения, автобетоновозы  и автобетоносмесители (миксеры). Поскольку при перевозке смеси  автосамосвалами, широко применявшимися до недавнего времени, возникают большие трудности по защите смеси от замерзания, высушивания, утечки цементного молока через щели в кузовах, а также по необходимости их последующей ручной очистки, в последнее время все чаще для перевозки бетонной смеси используют специализированные автобетоновозы, оборудованные герметичными опрокидывающимися кузовами мульдообразной формы. Ими стало возможно перевозить смеси на расстояние до 25-30 км, причем без расплески-вания ее и вытекания цементного молока. Но наиболее эффективным средством транспортирования являются автобетоносмесители, или миксеры, которые загружаются на заводе сухими компонентами и в пути следования или на стройплощадке приготавливают бетонную смесь с осадкой конуса от 1 см и выше при температуре окружающего воздуха не ниже 0°С. Выпускаются автобетоносмесители вместимостью по готовому замесу от 3 до 10 м3. Дальность перевозки сухих компонентов смеси в автобетоносмесителях технологически не ограничена. Перемешивание их с водой обычно начинается за 30—40 мин до прибытия на объект. В автобетоносмесителях (миксерах) выгодно перевозить также готовые бетонные смеси вследствие имеющейся возможности их побуждения в пути за счет вращения барабана. Источник статьи: www.sbh.ru

   Доставленную  на объект смесь подают в бетонируемые конструкции кранами в неповоротных или поворотных бадьях или ленточными конвейерами (транспортерами), бетононасосами и пневмонагне-тателями (по трубам), звеньевыми хоботами и виброхоботами, ленточными бетоноукладчиками. Поворотные бадьи вместимостью 0,5—8 м3 загружают непосредственно из самосвалов или бетоновозов, причем при вместимости бадей 0,5 м3 - по четыре сразу (рис. 13.6. а), а бадьи на 1,5...8 м3 загружают из бетоновозов, вместимость кузова которого равна или кратна вместимости бадьи сразу (рис. 16.6, б). Ленточные передвижные конвейеры применяют в тех случаях, когда подать смесь к месту укладки средствами доставки или в бадьях трудно или невозможно. Конвейерами длиной до 15 м подают смесь на высоту до 5,5 м. Чтобы уменьшить высоту свободного падения смеси при выгрузке, применяют направляющие щитки или воронки. Но конвейеры в процессе бетонирования необходимо часто переставлять. 

Поэтому более  эффективны в этом отношении самоходные ленточные бетоноукладчики, смонтированные на базе трактора (рис. 13.6, в), оборудованные скиповым подъемником и ленточным конвейером длиной до 20 м. Бетононасосы (рис. 13.6, г) применяют для подачи смеси в любые виды конструкций, расположенных в стесненных условиях и в местах, не доступных для других средств транспорта. Промышленностью выпускаются бетононасосы с механическим приводом с подачей 10 м3/ч и с гидравлическим приводом на 20-30 м3/ч при подаче ими смеси по стальному разъемному трубопроводу (бетоноводу) на расстояние по горизонтали до 300 м и по вертикали до 50 м. Пнев-монагнетатели также используют для бесперегрузочной подачи смеси и ее укладки. Максимальная дальность транспортирования смеси составляет 200 м по горизонтали или до 35 м по вертикали при подаче до 20 м3/ч. Для подачи и распределения смеси непосредственно на месте укладки в качестве средства вертикального транспорта (при высоте 2—10 м) применяют хоботы, представляющие собой трубопровод из конусных металлических звеньев и верхней воронки. Применяют также виброхоботы, представляющие собой звеньевой хобот с вибратором. На загрузочной воронке вместимостью 1,6 м3 и секциях виброхобота диаметром 350 мм через 4-8 м устанавливают вибраторы-побудители, а также гасители.

   Подачу  и распределение бетонной смеси  в конструкции на расстоянии  до 20 м с уклоном к горизонту 5-20° обеспечивают виброжелобами в сочетании с вибропитателем вместимостью 1,6 м3. Им можно укладывать смеси до 5 м3/ч при угле наклона 5°, а при угле 15° -до 43 м3/ч.

   Качество  бетонируемых конструкций во  многом зависит от правильной укладки и уплотнения бетонной смеси. Смесь при укладке должна плотно прилегать к опалубке, арматуре и закладным частям сооружения, а также полностью заполнять (без каких-либо пустот) объем бетонируемой конструкции.