Расчет водонапорной башни

4. Тұтқыр заттың суда  еру үрдісі басқа суда аз  еритін минералды тұздарға ұқсас  жүреді. Оның еруін тұтқыр заттың  дисперстік дәрежесімен температураны  жоғарлату арқылы арттыруға болады.  

5. Портландцемент клинкерін  құраушы фазалардың суда диссоциация-лануы:

 

Бұның нәтижесінде метостабильді фаза алынады. 

Жалпы бетонның негізгі қасиеттеріне оның жылжымалылығы ерекше әсер етеді. Бетонның беріктігін жоғарылату үшін, бетондағы судың  мөлшерін азайту қажет, ал бетон араласпасының ыңғайлы қалыптастыру үшін оның мөлшерін арттыру қажет. Бұл қарама-қайшылық бетон технологиясында шешуді қажет ететін өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Бұл мәселені шешудің тиімді жолдарының бірі пластификациялаушы қоспаларды қолдану болып табылады[3]..    

Цемент толық гидратацияланғаннан кейін де байланыстырған суының мөлшері 20% аспайды. Ал бетон араласпасын ыңғайлы қалыптастыру үшін қажетті судың мөлшері, қолданылатын тұтқыр затпен толтырғыштың түріне байланысты цемент массасының 45-65% құрайды[3].. 

 Осылайша қатаю суының  тек ¼ бөлігі ғана цементпен  химиялық байланысқа түседі. Судың  тағы да осынша мөлшері цементпен  физикалық байланысқан болады (капиллярлық, қабықшалық), ал қалған судың 30% тек бетон араласпасының ыңғайлы қалыптастыруға жұмсалады. Бұл қарама- қайшылық бетонды қалыптастыру кезінде оның құрамына бетон араласпасының  жылжымалығын арттыратын пластификациялаушы қоспаларды ендіру арқылы шешіледі. 

Пластификациялаушы эффектіне байланысты қоспалар бірнеше  топқа  жіктеледі[7]:  

1. Суперпластификаторлар (С-8, СМФ сұйылтқыштары, Дофен, 10-03 – суперпластификаторлары, НКНС 40-03 суперпластификаторлары, алипласт, изола ФМ – 86. т.т) сынаудың барлық  мерзімінде бетонның беріктігін  төмендетпей, бетон араласпасының  жылжымалығын П1 ден П5 дейін арттырады. ( 2-4 см-ден 21-25см дейін)

2.Күшті пластификациялаушы (Аплассан, Личнопан Б-3, личносульфанат) бетонның беріктігін төмендетпеген  оынң жылжымалығын П1 ден П4 дейін  арттыратын қоспалар. ( 2-4 см-ден 16-20см)  

3.Орташа пластификациялаушы (техникалық личносульфанат, С-1 суда  етитін препараты, ВРП-1 суда еритін  препараты, монолит М-1 т.б.) бетонның  беріктігін төмендетпей оның  жылжымалығын П1 ден П3 ке-дейін  арттыратын қоспалар ( 2-4 см-ден 10-15 см).  

4. Нашар пластификациялаушы (бейтараптанған қара контакт, мылонафт  М, синтетикалық пластификациялаушы  қоспа). Бетонның беріктігін төмендетпей  оның жылжымалығын П1 ден П2 ге-дейін  арттыратын қоспалар. 

Пластификациялаушы қоспалар бетонның беріктігін төмендетпей, оның жылжымалылығын бірнеше есе арттыру қабілетіне ие. 

Пластификациялаушы эффект цементтегі жаңа түзілімдер бөлшектерінің гидратты қабықшасындағы судың өзгеруімен анықталады. Қоспаның қатты фаза бетінде адсорбциялану нәтижесінде гидратты қабықшадағы судың мөлшері азаяды, ал бос судың мөлшері арта түседі. Бұл реологиялық қасиеттердің жақсаруына алып келеді, бірақ цементтің қатаюы мен құрылым түзілу үрдісін біраз нашарлатады[3].

Суперпластификаторлар өзінің табиғаты бойынша анионбелсенді, құрамында хлорлы топтары мол калойдты өлшемдегі органикалық заттар. Сұйылтқыш қоспалар цемент дәндерімен жаңа түзілімдерде адсорбцияланған күйде суды тебу эффектісін тудырады. Гидраттар мен цемент дәндері бетіндегі зарядтың сипатымен тізбектің пішіміне негізделген бұл эффект, бетон және ерітінді араласпаларының ұзақ мерзімді сақталуын қамтамасыз етеді. Суперпластификаторлардың мұндай механикалық әсері бетон араласпасының жылжымалығын 3-4 есе арттырады. Суперпластификаторлардың әсері 2-3 сағатпен шектеледі, бастапқы гидратация үрдісінің баяулауы мен коагуляциялық құрылымының қалыптасуынан соң, бетонның қатаюының жылдамдауы басталады[2-3]. 

Суперпластификаторларды бетон араласпаларына сулы ерітінді түрінде жұмысшы ерітіндіге, цемент массасының 0,7-1,5% мөлшерінде ендіреді. Оған қосымша жоғары алюминатты цементтер үшін суперпластификаторлардың  мөлшері көп болуы тиіс. 

Бетон араласпасының уақыт өтуімен жыжымалылығын төмендету тиімділігі де цементтің алюминаттылығына тәуелді болады.  

Суперплпстификаторлар негізінен синтетикалық полимерлік заттар, сондықтан қымбат. Бірақ оларды қолдану цементті 50 кг/м3   үнемдеуге мүмкіндік береді.  

Орташа пластификациялаушы қоспалар негізінен гидрофильді, тізбектерінің құрамында полярлы топтары көп органикалық заттар. 

Цемент бөлшектеріне адсорбцияланған кезде полярлы топтардың негізгі бөлігі қатты фазаға емес, сыртқа бағытталаған болады. Мұндай адсорбциялану негізінен цемент дәнінің бастапқы фазасына әсер етеді.                                                                                                                                                                                                                                                                                                            Түзілген қабықша моно немесе бимолекулярлы болуына қарамастан, алысқа әсер ететін Вандер-вальстік күштердің әсерінен өзінің айналасында судың қалың қабатын ұстап тұра алады. Соның салдарынан қатты бөлшектердің арасында үйкелу коэффициентін төмендететін  гидродинамикалық смазка пайда болады.

Яғни 0,2-0,25% мөлшерде қосылған ББЗ цемент дәндерін адсорбциялық қабатпен перделеу арқылы цементтің гидратациясы мен қатаюын баяулатады. Егер қоспаны көп мөлшерде қоссақ ортаның тұтқырлығы мен гидратты жаңа түзілімдердегі  ББЗ адсорбциялануы артады да олар бетонның қатаю үрдісін баяулатады[2-4].

Қоспалардың цемент клинкерінің жеке минералдарына әсері әр түрлі. Сондықтан  оларды қолданғанда олардың цементпен және дисперсті минералды компонентпермен сәйкестілігін ескеру қажет. Гидрофильдік әсері бар    пластификаторлардың адсорбциялануы мына сызбамен жүреді.

С3А > C4AF> C3S> C2S 

 

 

 Сондықтан бұл қоспаларды жоғары алюминатты цементтерге қолданған тиіміді. 

4) Гидрофобты заттар болып  есептелетін әлсіз пластификацалаушы  қоспалардың әсері бетон араласпасына  ауа көпіршіктерін ендірумен  цемент дәндерінің айналасында  гидрофобты қабықша түзеуге бағытталған. Қоспаның мұндай әсері цемент  дәндерінің сумен шайылуын күрт  төмендетіп, гидратация реакциясының  және клинкерлік минералдардың  гидролизденуінің жылдамдығын  баяулатады, соның салдарынан тұтқыр заттың қамыры бастапқы тұтқырлығын біршама уақытқа дейін сақтайды. 

Ауа көпіршіктерінің енуінен цемент қамырының көлемі ұлғаяды да пластификациялық эффект пайда болады. 

Бетон қоспасын  араластыру барысында цемент дәндерінде адсорбцияланған ББЗ қабықшасы сырылып, гидрация үрдісі жылдамдайды. Әлсіз пластификациялаушы қоспалар, гидрофильдеуші қоспалар сияқты құрылым түзілудің бастапқы сатысын ұзартады, бетонның уақыт өтуімен пластикалық беріктігінің өсуін баяулатады.  

 Әлсіз пластификациялаушы  қоспалар, гидрофильдеуші қоспалардан  өзгеше силикатты минералдарға  жақсы адсорбцияланады[1].

С3S > C2S > C4AF > C3A 

Пластификаторларды бетондармен құрылыс ерітінділерінде қолданған кезде, портландцементтің клинкерлік минералдарында С3S мөлшері 40 % аз, ал C3A мөлшері 10 % жоғары болса, оларды қолдану тиімсіз екендігін ескеру қажет.    

Осылайша ғылыми-техникалық әдебиеттерді талдау пластификациялаушы қоспаларды қолдану тек бетон араласпасының реологиялық қасиеттері мен дайын бетонның негізгі сипаттамаларын жақсартып қана қоймастан, бетон технологиясын жетілдіруге және экономикалық тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік беретіндігін көрсетті. Бірақ химиялық қоспалардың әсері тек жалпылама түрде келтірілген. Ал әрбір аймақ үшін жергілікті шикізаттар негізіндегі бетон араласпаларына қоспалардың әсерін зерттеу өзекті мәселе болып қалуда. Сондықтан біз бұл дипломдық жұмыста жергілікті шикізаттар негізінде өндірілген бетон араласпалары мен дайын бетонның негізгі сипаттамаларына пластификациялаушы қоспалардың әсерін зерттедік. 

 

 

 

1.2 Шикізаттық материалдар  олардың негізгі сипаттамалары  және үлгілерді сынау әдістемелері  

 

Шикізаттық материалдар және қоспасыз және қоспалы бетондар сәйкес МемТ талаптарына сәйкес сыналды.

Цементтің негізгі сипаттамалары (тығыздығы, қалыпты қоюлығы, белсенділігі т.б.) МеСТ 10178 талаптарына сәйкес анықталды.

Құм мен ірі толтырғыштардың дәндік құрамы, нағыз, орташа және үйме тығыздықтары, ірілік модулі МеСТ 102–68–80 және МеСТ 8735-88 талаптарына сәйкес анықталды.

Қоспалы  және қоспасыз бетондардың  құрамы МеСТ 27006 – 86 талаптарына сәйкес есептеліп, лабораториялық зерттеулер нәтижесінде реттелді.

Құрамы таңдалған бетон араласпалары негізінде МеСТ 7473 «Бетон араласпасы» талаптарына сәйкес бақылау және зерттеу үлгілері қалыптанды.

Қоспалардың  бетон  араласпалары  мен бетонның негізгі қасиеттеріне әсерін зерттеу және оларды қолданудың тиімділігін анықтау мақсатында, қоспалардың бетон араласпасының жылжымалылығына, бетонның орташа тығыздығына, беріктік  жинау динамикасына, ылғалдылығына, сусіңіргіштігіне және жібу коэффициентіне әсері зерттелді. Зерттеулер қоспаларды әр түрлі шығыны жағдайында жүргізіліп, қоспа мөлшерінің әсері зерттелді.                  

Дайындалған үлгілердің орташа тығыздығы МеСТ 12730.3-78 «Бетоны. Методы определение плотности», беріктігі МеСТ 10180 «Бетоны. Методы определение прочности по контрольным образцам», сорбциялық ылғалдылығы МеСТ 17177.6 сәйкес, сусіңіргіштігі МеСТ 24452 талаптарына сәйкес анықталды.

Тұтқыр зат ретінде Шымкент цемент зауытының М400 маркалы порт-ландцементі қолданылды. Цементтің химиялық құрамы 1.2.1-кестеде көрсетілген. Меншікті бетінің ауданы 3000-3500см2/г. Ұстасу мерзімінің басталуы – 2сағ. 18 мин, аяқталуы – 3 сағат 39 мин. Қалыпты қоюлығы 29%, 28 тәуліктегі белсенділігі  350 кгс/см2. Бұл цемент барлық көрсеткіштері бойынша цемент МеСТ 10178 талаптарын қанағаттандырады.  

 

 

   1.3-кесте  

 Тұтқыр заттың негізгі  сипаттамалары 

 

Материалдың аталуы	қ.к.ж.	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	K2O	Na2O	å
Портланд-цемент	2,45	22,3	4,65	5,21	61,24	1,61	1,8	0,20	0,35	100

 

 

Ірі және майда толтырғыш ретінде Келес және Бадам кен орындарының қиыр тасы  мен  құмы қолданылды. 1.4 кестеде қиыр тастың физика-механикалық қасиеттері ал 1.5 кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.  

 

 

    1.4-кесте    

 Келес қиыр тасының  физика-механикалық қасиеттері 

 

№	Көрсеткіштің аталуы	МемСТ талабы	Нақты нәтиже
1	Нағыз тығыздық, г/см3		2,61
2	Үйме тығыздығы, кг/м3		1442,3
3	Қуыстылық , %		43,45
4	Түйіршіктің сынуы, %	80	82,32
5	Шаң және сазды қосымшалардың үлесі, %	1	1,23
6	Пластинкалы және ине тәрізді дәндер, %	15	-
7	Түйіршікті саздың үлесі, %	0,25	0,3
8	Сынуы , %	10	8,52
9	Сусіңіргіштігі , %		2,1

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

1.5- кесте 

Келес қиыр тасының дәндік құрамы  

 

Кен орнының аталуы	Қалдықтың аталуы	Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
		20	10	5	2,5	1,25
Келес өзені	жеке    толық	10,92    10,92	86,24    97,16	2,37    99,53	0,41    100	-

 

 

Майда толтырғыш ретінде Келес кен орнының құмы қолданылды. 1.6 кестеде құмның,тастың физика-механикалық қасиеттері ал 1.7 кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.  

 

1.6-кесте

Келес құмының физика-механикалық қасиеттері 

 

№	Көрсеткіштің аталуы	МемСТ талабы	Нақты нәтиже
1	Ірілік модулі		2,7
2	Нағыз тығыздығы, г/см3		2,71
3	Үйме тығыздығы, кг/м3		1513
4	Қуыстылық, %		38,97
5	Шаң және сазды қосымшалардың үлесі , %		2,3
7	Түйіршікті саздың үлесі , %		0

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

1.7- кесте

Келес құмының түйіршіктік құрамы  

 

Кен орнының аталуы	Қалдықтың аталуы	Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %					0,16 електен өтуі, г	Ірілік модулі
		2,5	1,25	0,63	0,315	0,16
Келес өзені	жеке    толық	23,4    23,4	6,85    30,25	24,12    54,37	18,36    73,73	0,39    80,7	248,6	2,7

 

 

1.8-кестеде Бадам қиыр  тасының физика-механикалық қасиеттері  ал    

1.9-кестеде түйіршіктік  құрамы көрсетілген.