Классификация бетонов

Содержание

 

 

Введение

Классификация бетонов

Материалы для бетонов

Расчёт состава бетонной смеси

Методы испытаний бетона и бетонной смеси

Оборудование для приготовления  бетонной смеси

Отчёт по производственной практике

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Классификация бетонов

 

В настоящее время в строительстве  используют различные виды бетона. Разобраться в их многообразии помогает классификация бетонов. Бетоны классифицируют по средней плотности, виду вяжущего вещества и 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/м³; тяжелые – 1800-2500; легкие –500-1800; особо легкие - менее 500 кг/м³. 
Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях - стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон). 
Тяжелые бетоны с плотностью 2100-2500 кг/м³. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз). Облегченный бетон с плотностью 1800-2000 кг/м³ получают на щебне из горных пород с плотностью1600-1900кг/м³. 
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 и 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. Применение - объемные блоки санузлов, конструкции малоэтажных домов. 
Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках, затворенных щелочными растворами. Эти бетоны еще только начинают применяться в строительстве. 
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 (образование раковин)). 
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. 
Бетоны применяют для различных видов конструкций, как изготовляемых на заводах сборного железобетона, так возводимых непосредственно на месте эксплуатации (в гидротехническом, дорожном строительстве). 
В зависимости от области применения различают: обычный бетон для железобетонных конструкций (фундаментов, колонн, 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.

 

 

 

 

2.Материалы для изготовления  бетона

 

 

Цемент - гидравлическое вяжущее вещество при перемешивании с водой  и твердении в течение определенного срока на воздухе или под водой превращается в нерастворимый в воде материал. Для тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент и другие вяжущие, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов. Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бетона по прочности при сжатии:

Марка   бетона	М150	М200	М250	М300	М350	М400	М450	М500	М600 и выше
Марка   цемента	М300	М300   М400	М400	М400   М500	М400   М500	М500   М600	М550   М600	М600	М600

Если марка цемента выше той, которая рекомендуется для данного бетона, то надо разбавить высокоактивный цемент тонкомолотой активной добавкой, чтобы избежать перерасхода высокомарочного цемента.

Мелкий заполнитель

В качестве мелкого заполнителя  в тяжелом бетоне применяют песок, состоящий из зерен размером 0,16-5 мм и имеющий плотность более 1,8 г/см3. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов. Природные пески представляют рыхлую смесь зерен различных минералов, входивших в состав изверженных (реже осадочных) горных пород (кварца, полевого шпата, кальцита, слюды и др.).

Качество песка, применяемого для  изготовления бетона, определяется минеральным составом, зерновым составом и содержанием вредных примесей.

Заполнитель должен состоять из зерен  разного размера (разных фракций), при  этом количество крупных, средних и  мелких зерен (т.е. зерновой состав заполнителя) устанавливается на основе проверенных рекомендаций таким образом, чтобы зерна меньшего размера располагались в пустотах между крупными. Чем компактнее расположены зерна заполнителей, тем меньше объем пустот.

Зерновой (гранулометрический) состав песка определяют просеиванием высушенной средней пробы (1000 г) через стандартный набор сит с размерами отверстий 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Мелкие частицы песка (пыль) имеют размер менее 0,16 мм. В песке зерен гравия от 5 до 10 мм допускается не более 5%, зерен крупнее 10 мм - не должно быть.

Для оценки крупности песка применяют  безразмерный показатель - модуль крупности, который вычисляют как отношение  суммы полных остатков на ситах, ко всей пробе, принятой за 100.

В зависимости от зернового состава  песок разделяют на крупный, средний, мелкий

Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают  водопотребность бетонных смесей и  расход цемента в бетоне. Поэтому  содержание в песке зерен, проходящих через сито 0,16 мм, должно быть не более 10% по массе, при этом количество пылевидных, илистых и глинистых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 3%. Глина набухает при увлажнении и увеличивается в объеме при замерзании, снижая морозостойкость.

Песок очищают от мелких частиц путем  промывки.

Классификация песков по крупности

Группа песков	Полный остаток на сите с сеткой  0,63 мм, %	Модуль крупности
Крупный	50-75	3,5-2,5
Средний	35-50	2,5-2
Мелкий	20-35	2-1,5

В природном песке и в гравии могут содержаться органические примеси (например, продукты разложения остатков растений), в частности, органические гумусовые кислоты, которые понижают прочность бетона и даже разрушают цемент. Наличие органических примесей определяют колориметрическим (цветовым) методом.

Крупный заполнитель

В качестве крупного заполнителя для бетона применяют гравий, щебень с размером зерен 5-70 мм. При бетонировании массивных конструкций можно применять щебень крупностью до 150 мм.

Зерна гравия имеют окатанную форму  и гладкую поверхность, личного  зернового состава Обычно гравий содержит в том или ином количестве песок, а также вредные примеси - глину, пыль, слюду, гумусовые вещества (органические примеси).

Щебень получают дроблением изверженных, метаморфических, плотных и водостойких  осадочных горных пород (плотных  известняков, песчаников и др.). Зерна щебня имеют угловатую форму; желательно, чтобы по форме они приближались к кубу. Более шероховатая, чем у гравия, поверхность зерен способствует лучшему их сцеплению с цементным камнем, поэтому для бетона высокой прочности (М500 и выше) обычно применяют щебень, а не гравий.

Качество крупного заполнителя  определяется минеральным составом и свойствами исходной породы (ее прочностью и морозостойкостью), зерновым составом заполнителя, формой зерен и содержанием  вредных примесей.

Прочность исходной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии должна не менее чем в 1,5-2 раза превышает марку бетона.

Морозостойкость щебня и гравия должна обеспечивать получение проектной марки бетона по морозостойкости. Установлены марки  щебня и гравия по морозостойкости от 15 до 300. Марка обозначает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором потеря в массе пробы крупного заполнителя не превышает 5% (для марок 15 и 25 допускается потеря массы до 10%).

Зерновой  состав крупного заполнителя устанавливают с учетом наибольшего D и наименьшего d размеров зерен щебня или гравия. Наибольший размер зерен при бетонировании железобетонных балок, колонн, рам должен быть не более наименьшего расстояния между стержнями арматуры, а для плит перекрытий и покрытий - не более толщины плиты. Наименьшая крупность соответствует размеру отверстия самого мелкого из сит, через которое проходит не более 5% просеиваемой пробы; обычно наименьшая крупность равна 5(3) мм.

В зависимости  от крупности зерен щебень, гравий подразделяют на четыре фракции: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм и 40-70 мм. Щебень, гравий могут поступать в виде смеси двух или большего числа фракций. По соглашению между поставщиком и потребителем может применяться щебень фракций 3-10 мм, 10-15 мм (или 5-15),15-20 мм. Зерновой состав каждой фракции или смеси фракций должен находиться в указанных ниже пределах.

Размер контрольных сит	d		0,5 (d+D)		d	1,25D
	5(3) мм	10 мм и более	для одной фракции	для смеси фракций
Полный остаток на ситах, % по массе	95-100	90-100	40-80	50-70	0-10	0

В зависимости от формы зерен  устанавливается три группы щебня  из естественного камня: кубовидная, улучшенная и обычная. Содержание зерен  пластинчатой (лещадной) и игловатой  формы в них не превышает соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пластинчатым и игловатым зернам относят такие, в которых толщина или ширина меньше длины в 3 и более раза.

Содержание пылевидных и илистых  частиц допускается в зависимости  от вида исходной горной породы и марки  щебня и гравия по прочности. Количество пылевидных, глинистых и илистых частиц, определяемое отмучиванием, в гравии и щебне допускается не более 1%.

Содержание органических примесей в крупном заполнителе проверяют, пользуясь той же методикой, которая  применяется для песка. Гравий и  щебень при обработке водным раствором едкого натра не должны придавать раствору окраску темнее эталона.

Вода

Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бетона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схватыванию и твердению  вяжущего вещества. Для затворения бетонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов), имеющую водородный показатель рН не менее 4, содержащую не более 5600 мг/л минеральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л . He допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.

Добавки для бетонов

В зависимости от назначения (основного  эффекта действия) добавки для  бетонов подразделяют на виды:

Регулирующие свойства бетонных смесей:

пластифицирующие;

стабилизирующие;

водоудерживающие;

улучшающие перекачиваемость;

регулирующие сохраняемость бетонных смесей;

замедляющие схватывание ускоряющие схватывание;

поризующие (для легких бетонов): воздухововлекающие, пенообразующие, газообразующие

Регулирующие твердение бетона:

замедляющие твердение,

ускоряющие твердение

Повышающие прочность и (или) коррозионную стойкость, морозостойкость бетона и железобетона, снижающие проницаемость  бетона: водоредуцирующие, кольматирующие, газообразующие, воздухововлекающие, повышающие защитные свойства бетона по отношению к стальной арматуре (ингибиторы коррозии стали).

Придающие бетону специальные свойства:

противоморозные (обеспечивающие твердение  при отрицательных температурах);

гидрофобизирующие.

Суперпластификаторы

Суперпластификаторы в большинстве  случаев представляют собой синтетические  полимеры: производные меламиновой  смолы или нафталинсульфокислоты (С-3); другие добавки (СПД, ОП-7 и др.) получены на основе вторичных продуктов химического  синтеза. Суперпластификаторы, вводимые в бетонную смесь в количестве 0,15-1,2% от массы цемента, разжижают бетонную смесь в большей степени, чем обычные пластификаторы.

Пластифицирующий эффект сохраняется  в течение 1-1,5 ч после введения добавки, а через 2-3 ч он уже невелик. В щелочной среде эти добавки переходят в другие вещества, безвредные для бетона и не снижающие его прочности.

Суперпластификаторы позволяют применять  литьевой способ изготовления железобетонных изделий и бетонирования конструкций  с использованием бетононасосов и трубного транспорта бетонной смеси. С другой стороны, эти добавки дают возможность существенно снизить В/Ц, сохраняя подвижность смеси, и изготовлять высокопрочные бетоны.

 

 

 

 

3. Подбор номинального состава бетона

 

1.1 Определение водоцементного отношения

 

Определяют водоцементное отношение  В/Ц - отношение массы воды к массе  цемента - из условия получения требуемого класса бетона по прочности на сжатие в зависимости от активности цемента  и качества материалов по формулам:

 

 при В/Ц 0,4; (1)

цемент бетон марка  класс

В/Ц = 0,65*55/(30+0,65*0,5*55)=35,75/47,875 = 0,75;

 

 при В/Ц<0.4, (2)

 

В/Ц = 0,43*55/(30+0,43*0,5*55) = 23,65/41,83 = 0,57;

где

А1 и А2 – коэффициенты, учитывающие  качество материалов для получения состава бетона, принимаются по таблице 2;

Rц – активность цемента, МПа;