1. Что называется горными породами, из чего они состоят? Примеры. Горные породы-это природные массивные залежи или скопления обломков различной крупности, обладающие более менее определенным составом, строением и физическими св-ми. Гор.пор.:мономинеральные(кварцит) полиминеральные(гранит) Минерал-природные химические соединения состоящие из атомов нескольких(реже одного) химическ. соединен.
IV Цементный бетон
1. Что такое бетон. Его основной состав и свойства.
Бетоном называется искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной бетонной смеси после ее формования и твердения. Все инертные составляющие (щебень, гравий, песок), объединенные вяжущими, в затвердевшем состоянии сопротивляются нагрузкам как одно монолитное тело. Состав – цемент, песок, вода, щебень (гравий). Свойства – большая прочность при сжатии, долговечность, огнестойкость, стойкость к агрессивным воздействиям, удобоукладываемость, недостатки – большая средняя плотность, малая прочность на растяжение, изгиб. Для повышения прочность закладывают стальную арматуру.
2. Классификация бетонов.
3. Бетонная смесь. Основные свойства. Марки по удобоукладываемости.
Цементный бетон получается в результате гидратационного тверденя бетонной смеси. Бетонной смесью называется рационально подобранная и тщательно перемешанная смесь крупного и мелкого заполнителей, вяжущего, воды и в случае необходимости специальных добавок до ее схватывания и твердения. Одно из основных свойств – способность разжижаться и заполнять нужную форму при периодически повторяющихся механических воздействиях (вибрация).
Удобоукладываемость – способность бетонной смеси под действием определенных факторов, приемов или механизмов легко укладываться в форму не расслаиваясь.
|
|
Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Вычисляется как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.
Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.
4. От чего зависит удобоукладываемость бетонной смеси.
Основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси, является количество воды затворения. При увеличении количества воды структурная вязкость теста и бетонной смеси уменьшается, удобоукладываемость увеличивается, прочность уменьшается. При увеличении содержания цементного теста (при одном и том же В/Ц) удобоукладываемость увеличивается, прочность не изменяется. На удобоукладываемость влияет водопотребность цемента, которая косвенно характеризуется кол-вом воды для нормальной густоты теста – чем она выше, тем меньше подвижность. Большое влияние оказывают вид и количество заполнителя – на мелких подвижность меньше, чем на крупных при одном и том же его кол-ве, на гравии более подвижна чем на щебне. Значительно увеличивает удобоукладываемость применение пластифицирующих добавок. На удобоукладываемость также влияют условия окружающей среды – температура, влажность воздуха. При сухой и жаркой погоде смесь быстро теряет подвижность (увеличивает жесткость).
|
|
5. Способы уплотнения бетонной смеси.
Вибрирование – наиболее распространенный метод уплотнения. Вибратор передает колебания составляющим бетонной смеси, при этом вязкость смеси уменьшается. Плотно укладываются зерна крупного заполнителя, а пустоты между ними заполняются цементным раствором. Из смеси выделяется воздух.
Вибропрессование – вибрирование с одновременным прессованием смеси под давлением.
Виброштампование – уложенная в форму смесь формируется и уплотняется с помощью погружаемого в нее виброштампа определенного профиля. (лестницы, плиты)
Вибропрокат – давление передается смеси через небольшую площадь катка. (стеновые панели)
Центрифугирование – ж/б трубы, опоры, полые изделия. Используется центробежная сила, возникающая при вращении формы с уложенной в нее бетонной смесью. Смесь равномерно распределяется по стенкам формы и хорошо уплотняется.
Вибровакуумирование – вакуум-щиты, вакуум-вкладыши создают над поверхностью бетона разрежение до порядка 100-200 мм. РТ. ст. Из за разницы давлений в смеси и на поверхности часть воды затворения и защемленный воздух отсасываются из смеси, что ведет к снижению в/ц, увеличивает плотность.
Метод укатки – вибрационные катки. Подготовка под фундаменты, основания а/д.
6. Прочность бетона. Факторы, влияющие на прочность бетона.
Под прочностью бетона понимают его способность сопротивляться внешним нагрузкам, не разрушаясь. Факторы – свойства составляющих, состав бетона, технологические факторы (перемешивание, укладка, уплотнение), возраст, условия твердения, форма, размер образцов, вид напряженного состояния, длительные процессы. Разрушение может произойти: по заполнителю, по контакту м/у заполнителем и цементным камнем, по цементному камню.
|
|
Чтобы разрушение не происходило по крупному заполнителю прочность щебня/гравия должна быть выше требуемой прочности бетона не менее чем в 2 раза. Для того чтобы разрушение не происходило по контакту м/у заполнителем и цементным камнем для В300 не применяют гравий.
7. Основной закон прочности бетона.
Прочность бетона, приготовленного на одних и тех же материалах, с одной и той же активность цемента, не зависит от расхода цемента (при условии обеспечения его оптимального количества), а определяется в/ц.
8. Факторы, влияющие на прочность бетона.
Чем выше активность (марка) цемента, тем прочнее при прочих равных условиях цементный камень, и следовательно бетон.
При недостаточном расходе цемента, что может быть, если прочность цемента значительно больше прочности бетона, цементного теста может не хватить для заполнения пустот между зернами заполнителя. Это приведет к снижению плотности, прочности и долговечности.
Цементный камень необходим для создания прочности бетона, но его избыток может отрицательно повлиять на другие свойства (трещиностойкость, долговечность и др.)
Заполнитель. Введение заполнителя, особенно крупного, если он не соответствующего качества снижает прочность. Правильно подобранный гранулометрический состав заполнителя. Мелкие заполнители, которые имеют значительную развитую поверхность, потребуют больше цементного теста для обволакивания зерен, что может привести к незаполнению пустот тестом. Прочность будет снижаться.
Прочность во времени
Влияние формы и размера образцов – на прочность образца влияет высота образца, точнее сила трения на свободные поверхности и деформации бетонного образца при сжатии. Влияние на прочность называется масштабным фактором.
9. Марки и классы бетона по прочности.
10. Добавки в бетон. Назначение добавок, виды добавок.
Регулирующие свойства бетонных смесей:
пластифицирующие – увеличивающие подвижность
стабилизирующие - снижающие расвороотделение бетонной смеси, повышающие однородность
водоудерживающие – уменьшающие водоотделение, увеличивающие подвижность
улучшающие перекачиваемость по трубам
замедляющие/ускоряющие схватывание
поризирующие – увеличивающие пористость (воздухововлекающие, пенообразующие, газообразующие)
Регулирующие твердение:
замедляющие/ускоряющие
Повышающие прочность и (или) коррозийную стойкость, морозостойкость бетона и жб, снижающие проницаемость:
водоредуцирующие – снижающие расход воды, повышающие прочность бетона, повышающие марку по водонепроницаемости
газообразующие, воздухововлекающие – повышающие морозостойкость
кольматирующие – способствующие заполнению открытых капиллярных пор водонерастворимыми продуктами
повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре.
Придающие специальные свойства:
противоморозные – понижающие температуру замерзания воды и обеспечивающие твердение бетона при отрицательной температуре.
гидрофобизирующие – снижающие водопоглощение бетона в 2-5 раз.
11. Марки бетона по морозостойкости. От чего зависит морозостойкость бетона? Определение морозостойкости дорожного бетона.
От в/ц, вида вяжущего и его активности, условий твердения, возраста к моменту замораживания, структурной плотности свежеуложенной смеси, поверхностно-активных веществ и воздухововлекающих добавок, качества заполнителей.
В/ц – с увеличением морозостойкость уменьшается.
вид вяжущего и его активность – морозостойкость на чисто клинкерном пц выше, чем на пц с активными минеральными добавками. морозостойкость возрастает при увеличении марки.
условия твердения – морозостойкость тем выше чем большая часть вступила с реакцию с водой
возраст к моменту замораживания – повышается с увеличением возраста к моменту замораживания
поверхностно-активные вещества и воздухововлекающие добавки – повышается при введении добавок
качество заполнителей – морозостойкость не ниже требуемой, будет оказывать влияние содержание вредных примесей.
определение морозостойкости для дорожного бетона производится вторым базовым методом (оттаивание производится не в воде а в 5%-ном водном растворе хлористого натрия.
12 Марки бетона по водонепроницаемости. От чего зависит, где учитывается?
Водонепроницаемостьюбетона называют способность его не пропускать воду под давлением. Она важна для гидротехнических сооружений, резервуаров для хранения воды. По степени водонепроницаемости бетон подразделяют на марки W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18 и W20. Цифры 2-20 обозначают давление в кгс/см2, при котором стандартные бетонные образцы диаметром и высотой 15 см не пропускают через себя воду. Водонепроницаемость бетона зависит, в основном, от В/Ц, вида вяжущего, а также от содержания в бетоне тонкомолотых и химических добавок, условий твердения и возраста бетона. Кроме того, на водонепроницаемость бетона влияет структура пор. Понизив В/Ц, мы уменьшаем макропористость и повышаем водонепроницаемость бетона. Уменьшить В/Ц можно повышением расхода цемента при постоянном расходе воды, применением пластифицирующих добавок, в особенности суперпластификаторов, которые понижают водопотребность бетонных смесей на 20-30%. Определенные требования по водонепроницаемости предъявляются к бетонам гидротехнических сооружений, мостов, а/д…
13. Усадка бетона. От чего зависит? Меры по предотвращению появления усадочных трещин.
Бетон обладает свойством уменьшаться в объеме при твердении в обычной воздушной среде, т. е. наблюдается усадка бетона и увеличиваться в объеме при твердении в воде – набухание бетона. Зависит от испарения воды из твердеющего бетона (чем больше воды тем больше усадка). От кол-ва цементного теста (чем больше теста, тем больше усадка). Минералогический состав (усадка больше при применении высокоактивных цементов). Усадка увеличивается с повышением тонкости помола. Усадке препятствуют заполнители (с увеличением кол-ва заполнителя уменьшается усадка, чем выше модуль упругости, тем меньше усадка). Усадка под нагрузкой при длительном сжатии ускоряется, а при длительном растяжении замедляется. Влажность – чем меньше тем больше усадочные деформации и больше их скорость. Для предотвращения усадочных трещин при бетонировании конструкций с большими линейными параметрами через каждые 4-7 м устраивают усадочные швы.
14. Тепловыделение при твердении бетона. От чего зависит, где учитывается?
Взаимодействие клинкерных минералов с водой сопровождается выделением тепла, в результате чего повышается температура. В зависимости от вида цемента (минералогического состава), тонкости помола и его расхода на 1 м3 и массивности сооружения температура может повыситься до 50 град.
15. Влияние условий твердения на прочность и долговечность бетона.
Нормальные условия – температура 20, влажность 90, естественные – температура выше 5, влажность 80-90. Если температура 0 вода замерзает твердение замедляется до полного прекращения при -10. Высокая влажность – чтобы не испарялась вода. Испарение ведет к прекращению твердения и снижению прочности. Для увеличения долговечности плекообразующие в-ва (битумы эмульсии), можно слоем песка. 
16. Методы ускорения твердения бетона.
17. Зимнее бетонирование.
2 способа: использование теплоты гидратационного твердения бетона (быстротвердеющий высокопрочный пц), дополнительная подача бетону теплоты извне. При бетонировании зимой вводят добавки (соли), снижающие точку замерзания воды. Противоморозные добавки вызывают коррозию арматуры, их не рекомендуется применять в отвестственных конструкциях. Температуру смеси повышают подогревом материалов. Способ термоса – для сохранения тепла бетона его защищают извне. Устраивают двойную опалубку с заполнением внутренних полостей теплоизоляцией. Обогрев бетона паром, пропускаемым между двойной опалубкой, Электроподогрев (с помощью тока). Обогрев воздуха, окружающего бетон – устраивают временное сооружение вокруг, в котором устанавливают временные печи.
18. Дорожный бетон.
Бетон в дорожных покрытиях находится в тяжелых условиях эксплуатации – давление от транспорта, истирание, ударные нагрузки, попеременное увлажнение/высыхание, замораживание, оттаивание, действие солей. Различают: бетон для однослойных и верхнего слоя двухслойных бетонных покрытий, бетон для нижнего слоя двухслойных, бетон для основания жестких дорожных одежд. Основной показатель – класс на растяжение при изгибе. В/ц – не более 0,5 для двухслойных и не более 0,6 для однослойных. Практикуют вовлечение воздуха для повышения морозостойкости. бетон для однослойных и верхнего слоя двухслойных бетонных покрытий – 5-7%, бетон для нижнего слоя двухслойных 4,5-5%. Цемент – клинкер нормированного минералогического состава, ПЦ400Д0, ПЦ500Д0
К заполнителям предъявляют дополнительные требования – содержание вылевидных и глинястых частиц не более 2-3%. Марка щебня 1200-800. По износу в полочном барабане И1-И4. Зерна лещадной формы не более 25%. Морозостойкость не ниже F25 
Для оснований капитальных а/д применяют укатываемый малоцементный бетон – разновидность тяжелого бетона, отличается значительно меньшим содержанием воды и цемента. 
Укатываемый бетон приготавливается в основном на марке 400, содержание воды 6-7% от массы сухих компонентов. Для улучшения физико-механических показателей вводят тонкодисперсированную битумную эмульсию 40-50% от массы цемента. Состав: 
19. Гидротехнический бетон.
Гидротехническими называют бетоны для возведения сооружений или их частей находящихся в воде. Гидротехнический бетон – разновидность тяжелого бетона. Повышенное требование по водостойкости, водонепроницаемости, морозостойкости, низкому тепловыделению при твердении, стойкости в агрессивной среде.
Марки по водонепроницаемости W2,W4,W6,W8,W12, по морозостойкости 50-500 (по первому методу), водопоглощение5-7% в зависимости от зоны бетона по отношению к уровню воды. Изменение размеров образца в 28 сут 0,3 мм/м и 180 сут 0,7 мм/м. По пределу прочности на сжатие 7,5-40. Для речных бетонов величина устанавливается в возрасте 180 суток, для морских 28. Особое внимание стойкости бетона против агрессивного воздействия вод в зависимости от условий службы, зоны бетона следует применять соответствующий вид цемента. Сульфатная коррозия – сульфатостойкие цементы, для выщелачивания (подводный) – пуццолановый и шлакопц. В зоне переменного уровня воды пластифицированные и гидрофобные. Для пониженного тепловыделения – применение соответствующего вида цемента с пониженной теплотой гидратации (белитовый, шлако, пуццолановый), понизить экзотермию можно введением молотого кварцевого песка, известняка. 
20. Легкий бетон. Виды лёгких бетонов, их свойства и области применения.
Легкими бетонами называются бетоны плотностью менее 1800 кг/м3. Обаладают значительной пористостью, малым коэффициентом теплопроводности и определенной прочностью.
Применяется для стен, перекрытий, перегородок. 
21. Расчет состава бетонной смеси. Принцип расчета. Основные этапы.
23. Роль гидрофобизирующих добавок в портландцементе. Гидрофобный портландцемент
24. Свойства портландцемента.
25. Активность и марки портландцемента.
26. Быстротвердеющий портландцемент. Состав, свойства, применение.
27. Сульфатостойкий портландцемент. Состав, свойства, применение.
28. Пуццолановый портландцемент. Состав, свойства, применение.
Получить пуццолановый портландцемент можно при совместном измельчении клинкера и добавки или смешиванием раздельно размельченных тех же составляющих. 
29. Шлакопортландцемент. Состав, свойства, применение.
28
1. Минеральными вяжущими вяжущими веществами называются тонкоизмельченные материалы, способные при смешивании с водой (иногда с растворами некоторых солей) образовывать пластичное тесто, которое в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает и переходит в камневидное состояние. Воздушные вяжущие вещества затвердевают, сохраняют или повышают прочность только на воздухе. В группу воздушных вяжущих входят все гипсовые вяжущие вещества, воздушная известь, магнезиальные вяжущие вещества, растворимое (жидкое) стекло. Воздушно вяжущие применяются только в сухих условиях в надземных сооружениях, не подвергающихся действию воды, напр. внутри помещения. Гидравлические вяжущие вещества способны затвердевать и повышать прочность не только на воздухе, но и в воде. Водные или влажные условия твердения являются более благоприятными, а чаще и необходимыми для твердения гидравлических вяжщих. Неорганические (известь, цемент, строительный гипс, магнезиальный цемент, жидкое стекло и др.), которые затворяют водой (реже водными растворами солей). Включают: вяжущие воздушные, вяжущие гидравлические.Органические (битумы, дёгти, животный клей, полимеры), которые переводят в рабочее состояние нагреванием, расплавлением или растворением в органических жидкостях.
2. Общие свойства вяжущих: что является сырьем для производства вяжущих, основные процессы при производстве вяжущих, что такое схватывание, что значит «твердение вяжущих», экзотермия, объемные изменения при твердении, прочность. Сырьем для мин.вяж.мат.служат природно каменные материалы.Основной процесс, при получении всех вяжущих-это обжиг -нагревание до опред.температуры, при которойсырье в виде специально приготовленной шихты разлагается с образованием новых соединений и искусственных минералов, способных после помола химически взаимодействовать с водой.