Склад і структура бетону і залізобетону

Склад і структура бетону і залізобетону

Бетон - один з найдавніших будівельних матеріалів. З нього побудовані галереї єгипетського лабіринту (3600 років до н. е..), частина Великої Китайської стіни (III ст. до н. е..), ряд споруд на території Індії, Стародавнього Риму та в інших місцях [1].

Однак використання бетону і залізобетону для масового будівництва розпочалося лише у другій половині XIX ст., після отримання та організації промислового випуску портландцементу, який став основним в'язким речовиною для бетонних і залізобетонних конструкцій. Спочатку бетон використовувався для зведення монолітних конструкцій і споруд. Застосовувалися жорсткі і малорухливі бетонні суміші, уплотнявшиеся трамбуванням. З появою залізобетону, армованого каркасами, пов'язаними зі сталевих стрижнів, починають застосовувати більш рухливі і навіть литі бетонні суміші, щоб забезпечити їх належний розподіл і ущільнення в бетонируемой конструкції. Однак застосування подібних сумішей ускладнювало отримання бетону високої міцності, вимагало підвищеної витрати цементу. Тому великим досягненням стала поява у 30-х роках XX століття способу ущільнення бетонної суміші вібруванням, що дозволило забезпечити гарне ущільнення малорухомих і жорстких бетонних сумішей, знизити витрата цементу в бетоні, підвищити його міцність і довговічність.

Сучасне будівництво неможливо уявити без бетону. 2 млрд. м3 у рік - такий сьогодні світовий обсяг його застосування. Це один з найбільш масових будівельних матеріалів багато в чому визначає рівень розвитку цивілізації. Разом з тим, бетон - самий складний штучний композитний матеріал, який може бути абсолютно унікальними властивостями. Він застосовується в самих різних експлуатаційних умовах, гармонійно поєднується з навколишнім середовищем, має обмежену ресурсну базу і порівняно низьку вартість. До цього слід додати високу архітектурно-будівельну виразність, порівняльну простоту і доступність технології, можливість широкого використання місцевої сировини та утилізації техногенних відходів при його виготовленні, малу енергоємність, екологічну безпеку та експлуатаційну надійність. Саме тому бетон, без сумніву, залишиться основним конструкційним матеріалом і в осяжному майбутньому.

Останні десятиріччя хх століття ознаменувалися значними досягненнями в технології бетону. У ці роки з'явилися і набули поширення нові ефективні в'яжучі, модифікатори для в'яжучих і бетонів, додаткові мінеральні добавки і наповнювачі, армуючі волокна, нові технологічні прийоми і методи отримання будівельних композитів.

Все це дозволило не лише створити й освоїти виробництво нових видів бетону, але і значно розширити номенклатуру застосовуваних у будівництві матеріалів: від надлегких теплоізоляційних (з щільністю менше 100 кг/м3) до високоміцних конструкційних (з міцністю на стиснення близько 200 МПа). Сьогодні в будівництві застосовується більше тисячі різних видів бетону, і процес створення нових бетонів інтенсивно продовжується. Бетон широко використовується в житловому, промисловому, транспортному, гідротехнічному, енергетичному та інших видах будівництва.

1. Загальні положення

Бетонами називають штучні кам'яні матеріали, що отримуються в результаті затвердіння ретельно перемішаної і ущільненої суміші з мінерального або органічного в'яжучого речовини з водою, дрібного або великого заповнювачів, взятих в певних пропорціях. До затвердіння цю суміш називають бетонною сумішшю [1].

У будівництві широко використовують бетони, приготовані на цементах або інших неорганічних в'яжучих речовинах. Ці бетони зазвичай зачиняють водою. Цемент і вода є активними складовими бетону; в результаті реакції між ними утвориться цементний камінь, що скріплює зерна заповнювачів у єдиний моноліт.

Між цементом і заповнювачем зазвичай не відбувається хімічної взаємодії (за винятком силікатних бетонів, одержуваних автоклавної обробкою), тому заповнювачі часто називають інертними матеріалами. Проте вони істотно впливають на структуру і властивості бетону, змінюючи його пористість, терміни твердіння, поведінка при дії навантаження і зовнішнього середовища. Заповнювачі значно зменшують деформації бетону при твердінні і тим самим забезпечують отримання большеразмерных виробів і конструкцій. В якості заповнювачів використовують переважно місцеві гірські породи і відходи виробництва (шлаки та ін). Застосування цих дешевих заповнювачів знижує вартість бетону, так як заповнювачі і вода становлять 85...90%, а цемент 10...15% від маси бетону. Для зниження щільності бетону і поліпшення його теплотехнічних властивостей використовують штучні і природні пористі заповнювачі.

Для регулювання властивостей бетону та бетонної суміші в їх склад вводять різні хімічні добавки активні мінеральні компоненти, які прискорюють або сповільнюють схоплювання бетонної суміші, роблять її більш пластичної і удобоукладываемой, прискорюють тверднення бетону, підвищують його міцність і морозостійкість, регулюють власні деформації бетону, що виникають при його твердінні, а також при необхідності змінюють і інші властивості бетону.

З збільшенням віку бетону підвищуються його міцність, щільність, стійкість до впливу навколишнього середовища. Властивості бетону визначаються не тільки його складом і якістю вихідних матеріалів, але і технологією приготування і укладання бетонної суміші в конструкцію, умовами тверднення бетону. Всі ці чинники враховують при проектуванні складу виробництві бетону і конструкцій на його основі.

На органічних в'яжучих речовинах (бітум, синтетичні смоли і т. д.) бетонну суміш отримують без введення води, що забезпечує високу щільність і непроникність бетонів. Різноманіття в'яжучих речовин, заповнювачів, добавок активних мінеральних компонентів і технологічних прийомів дозволяє отримувати бетони з найрізноманітнішими властивостями.

Бетон є крихким матеріалом: його міцність при стисненні в кілька разів вище міцності при розтягуванні. Для сприйняття розтягуючих напружень бетон армують сталевими стрижнями, отримуючи залізобетон. В залізобетоні арматуру розташовують так, щоб вона сприймала розтягувальні напруження, а стискаючі напруги передавалися на бетон. Спільна робота арматури та бетону зумовлюється хорошим зчепленням між ними і приблизно однаковими температурними коефіцієнтами лінійного розширення.

Бетон захищає арматуру від корозії.

Важкий бетон [2] класифікується по щільності на важкий, щільністю від 2000 до 2600 кг/м3 та особливо тяжкий, щільністю більше 2600 кг/м3. Марка важкого бетону по міцності на стиск може сягати від 50 М до 800 М, а клас бетону від 3,5 до 60.

Бетонні та залізобетонні конструкції виготовляють безпосередньо на місці будівництва - монолітний бетон і залізобетон, або на заводах і полігонах з подальшим монтажем на будівельному майданчику - збірний бетон та залізобетон.

1.1 Сировинні матеріали для приготування бетонів

В залежності від виду, призначення і особливостей експлуатації бетонів, а також бетонних виробів застосовуються різні в'яжучі речовини.

Застосовуються наступні види цементу [3, 4]:

- портландцемент ПЦ;

- портландцемент швидкодіючий БПЦ;

- портландцемент з мінеральними та пластифицирующими добавками [5];

- шлакопортландцемент з добавками доменного граншлаку в кількості 21...60% ШПЦ [5];

- шлакопортландцемент швидкодіючий.

Заповнювачі [6] в бетоні займають до 80 % об'єму і впливають на властивості бетону, його довговічність і вартість. Введення в бетон заповнювачів дозволяє різко скоротити витрату цементу, який є найбільш дорогим компонентом. Крім того, заповнювачі поліпшують технічні властивості бетону. Наповнювачі створюють в бетоні жорсткий скелет і приблизно в 10 разів, у порівнянні з цементним тестом зменшує усадку бетону. Жорсткий скелет з високоміцного заповнювача кілька збільшує міцність і модуль деформації бетону, зменшує деформації конструкцій під навантаженням, а також повзучість бетону - незворотні деформації, що виникають при тривалій дії навантаження. Наповнювачі створюють в бетоні жорсткий скелет і приблизно в 10 разів у порівнянні з цементним тестом зменшує усадку бетону, сприяючи отриманню більш довговічного матеріалу.

Пористі природні і штучні заповнювачі, володіючи малою щільністю, зменшують щільність легкого бетону, покращують його теплотехнічні властивості. У спеціальних бетонах (жаростійких, для захисту від радіації та ін) роль заповнювача дуже висока, так як його властивості багато в чому визначають спеціальні властивості бетонів.

У бетоні застосовують великий [7, 8] і дрібний заповнювач [9, 10]. Великий заповнювач (більше 5 мм) поділяють на гравій та щебінь. Дрібним заповнювачем в бетоні є природний або штучний пісок.

Заповнювачі для бетонів бувають різних видів, природні або штучні: пісок, щебінь, гравій. Їх властивості регламентуються відповідними ГОСТами, технічними умовами, іншими нормативними документами.

Щебінь гранітний має відповідати вимогам ГОСТ 8267-93 "Щебінь і гравій із щільних гірських порід для будівельних робіт. Технічні умови", ДСТУ Б. В. 2.7-75-98 "Щебінь та гравій щільні природні для будівельних матеріалів, виробів, конструкцій і робіт. Технічні умови".

В якості дрібного заповнювача використовується кварцовий пісок, що відповідає вимогам ГОСТ 8736-93 "Пісок для будівельних робіт. Технічні умови", ДСТУ Б. В. 2.7-32-95 "Пісок щільний природний для будівельних матеріалів, виробів, конструкцій і робіт".

Розрізняють рядовий заповнювач, що містить зерна різних розмірів, і фракціонований, коли зерна заповнювача розділені на окремі фракції, що включають зерна близьких між собою розмірів, наприклад 5...10 мм або 20...40 мм. Заповнювач характеризується найменшою та найбільшою крупністю, під якими розуміють розміри найменших або найбільш великих зерен заповнювача.

Вода. Джерелом для приготування бетонної суміші є звичайна питна вода. Якість води відповідає вимогам ГОСТ 23732-80 "Вода для бетонів і розчинів. Технічні умови".

Добавки ("ДСТУ Б Ст. 2.7-65-97. Будівельні матеріали. Добавки для бетонів і будівельних розчінів. Класифікація. Для поліпшення фізико-механічних властивостей бетонів і розчинів, а також з техніко-економічних міркувань широко застосовують різні добавки до в'яжучим. Вводять їх в бетономішалку у вигляді сухих порошків або водних суспензій і розчинів.

В залежності від призначення добавки поділяють на активні, мінеральні, добавки-наповнювачі, поверхнево-активні, піно - і газоутворювачі, прискорювачі твердіння і сповільнювачі схоплювання, протиморозні.

Одним з найважливіших напрямків, вдосконалення технології бетону і залізобетону є застосування хімічних добавок, що забезпечують скорочення витрати цементу, енерго-та трудомісткості технологічних процесів.

2. Проектування підбору складу важкого бетону

Всі розрахунки виконуються у відповідності з методичними рекомендаціями [11].

Мета роботи - встановити раціональний витрата матеріалів на 1м3 бетонної суміші при якому найбільш економічно забезпечується отримання удобоукладываемой бетонної суміші заданої міцності бетону, а в ряді випадків необхідної морозостійкості, водонепроникності і спеціальних властивостей бетону. При правильно підібраному складі цементне тісто займає 22...34% обсягу бетону, а обсяг заповнювачів відповідно становить 66...78%.

Підбір складу бетону передбачає отримання заданих властивостей бетону при мінімальних витратах сировинних ресурсів.

Найбільш поширений метод розрахунку складу бетону для звичайних важких бетонів - розрахунок за методом абсолютних обсягів, запропонований Б. Р. Скрамтаевым. Він проводиться по проектованому класу (марку) міцності бетону при стиску і легкоукладальності (рухливості або жорсткості) бетонної суміші. Крім того, для конкретних матеріалів, використовуваних при виробництві бетонних робіт, необхідно знати вигляд, активність, об'ємна і питома вага цементу, гранулометричний склад крупного і дрібного заповнювачів і їх об'ємна і питома вага.

2.1 Важкий бетон з хімічною добавкою, характеристика добавки С-3+ЧСЩ

Підбір складу бетону з добавкою [12, 13] може проводитися коригування складу бетону без добавки, в якому забезпечено отримання заданої міцності при мінімальній витраті цементу і необхідної рухливості або жорсткості бетонної суміші, або прямим шляхом, виключаючи попередній підбір складу бетону без добавки.

Коригування складу бетону з пластифікуючої добавкою при застосуванні її для підвищення рухливості суміші полягає у встановленні оптимальної кількості добавки і частки піску в суміші заповнювачів для важкого бетону.

Коригування складу бетону з комплексними добавками [14] рекомендується проводити в послідовності вхідних у неї компонентів у відповідності з складами добавок, наведеними в табл. 2 [12]. Для регулювання властивостей бетону, бетонної суміші і економії цементу застосовують різні добавки. Їх підрозділяють на два види: хімічні добавки, що вводяться в бетон у невеликій кількості (0,1...2% від маси цементу) і змінюють в потрібному напрямку властивості бетонної суміші та бетону, і тонкомолоті добавки (5...20% і більше), що використовуються для економії цементу, отримання щільного бетону при малих витратах цементу і підвищення стійкості бетону. Застосування хімічних добавок є одним з найбільш універсальних, доступних і гнучких способів управління технологією бетону і регулювання його властивостей.

У даній роботі використовується добавка ЩСПК. Для того щоб зрозуміти, як вона працює, потрібно розглянути її властивості та принципи роботи.

Добавка ЩСПК належить групі пластифікаторів (суперпластифікатори) ДБН Ст. 2.7-64-97. Правила застосування хімічних добавок").

В якості пластифікуючих добавок широко використовують поверхнево-активні речовини (ПАР), нерідко одержувані з вторинних продуктів та відходів хімічної промисловості.

ПАР ділять на дві групи:

I група - пластифікуючі добавки гідрофільного типу, що сприяють диспергуванню колоїдної системи цементного тіста і тим самим поліпшують його плинність;

II група - гідрофобізуючі добавки, що утягують в бетонну суміш найдрібніші бульбашки повітря.

Молекули поверхнево-активних гідрофобних добавок, адсорбуючись на поверхні розділу повітря-вода, що знижують поверхневий натяг води і стабілізують найдрібніші бульбашки повітря в цементному тесті. Добавки II групи, маючи основним призначенням, регулювання структури та підвищення стійкості бетону, мають при цьому помітним пластифікуючим ефектом.

ЩСПК[14, 15] - побічний продукт (відхід) виробництва капролактаму - являє собою водний розчин натрієвих солей кислих продуктів повітряного окислення циклогексану, переважно адипінової кислоти (18-30%). Володіє лужними властивостями (pH=10+13). Легко, без підігріву, розчиняється у воді, не замерзає при температурі до мінус 25°С.

В якості домішок містить солі інших органічних кислот, а також низькомолекулярні спирти. Добавка ЩСПК відноситься до пластифікуючим повітровтягувальних добавок і являє собою в основному натрієву сіль адипінової кислоти -- побічний продукт окислення циклогексанону киснем повітря при виробництві капролактаму. Ця добавка при введенні в бетонні суміші в кількості 0,1--0,2% від маси цементу надає пластифікуючі дію, дозволяє готувати морозостійкі бетони марок F200 і вище, а також економити близько 8% цементу. У комплексі з протиморозними добавками (наприклад, нітритом натрію, поташем, азотнокислим кальцієм) добавка ЩСПК скорочує витрату останніх в 3-5 разів при бетонуванні конструкцій в умовах низьких температур.

2.2 Вихідні дані для підбору складу важкого бетону

Характеристика бетонної суміші за легкоукладальністю: марка жоткости П3.

Клас (марка) бетону за міцністю на стиск В15 (М200).

Матеріали.

Вид цементу - среднеалюминатный ШПЦ:

Активність цементу Rц =32,3 МПа.

Коефіцієнт нормальної густоти, Кнг = 28%.

Середня щільність цементу, ц = 2,88 г/см3.

Насипна щільність цементу, цн = 1220 кг/м3.

Характеристика крупного заповнювача.

Вид матеріалу - гранітний щебінь.

Найбільша крупність 20 мм.

Середня щільність зерен заповнювача щ = 2,62 г/см3.

Насипна щільність заповнювача щн = 1515 кг/м3.

Вологість w = 2,2 %.

Характеристика дрібного заповнювача.

Вид матеріалу - кварцовий пісок.

Модуль крупності, Мкр = 1,6.

Середня щільність заповнювача п = 2,59 г/см3.

Насипна щільність заповнювача пн = 1560 кг/м3.

Вологість w = 5,7%.

Об'єм бетонозмішувача 1200л.

Хімічна добавка ЛСТ+КТП.

Лабораторний складу важкого бетону

Визначаємо водоцементне відношення за формулою:

,

де А - коефіцієнт, що залежить від якості матеріалів, властивостей бетонної суміші та бетону;

Rц - активність (марка) цементу, кгс/см2;

Rб - міцність бетону при стиску у віці 28 діб., кгс/см2;

К1 - коефіцієнт, що враховує мінеральний склад цементу і умови твердіння бетону;

К2 - коефіцієнт, що враховує виробничі умови.

2. Визначаємо витрата води на 1 мі.

Вм = 174 к.

3. Коректуємо водопотребность бетонної суміші.

Так як Мкр = 1,6, а стандартний повинен бути 2,5, то необхідно збільшити витрату води на 7,2 л.

Так як Кнг = 28 %, а стандартна 28%, то не треба зменшити кількість води

= Вм + В = 174+7,2 = 181,2 л.

4. Розраховуємо витрата цементу за формулою:

кг/м3.

5. Розраховуємо витрата щебеню за формулою:

де щн - насипна щільність крупного заповнювача, кг/дм3;

Vб - обсяг бетону,1м3;

Vпщ - порожнистість крупного заповнювача;

Vпщ = 1 - щн ? щ = 1 - 1515 ? 2620 = 0,42 мі.

- коефіцієнт розсунення зерен крупного заповнювача (надлишку розчину); =1,46 (табл.2.1).

кг.

6. Визначаємо витрата піску за формулою:

,

де Щ, О, П - витрата відповідно щебеню, води і піску, кг/м3;

щ, п, ц - середня щільність зерен відповідно щебеню, піску і цементу, кг/дм3.

кг/м3.

7. Абсолютний обсяг матеріалів:

л.

2.2.2 Виробничий склад бетону

Визначаємо кількість води міститься в щебеню і піску, і розраховуємо виробничий склад бетону з урахуванням вологості компонента:

Вп = П (Wп ? 100),

де П - витрата піску на 1 м3;

Wп - вологість матеріалу.

Вп = 479,2 (5,7 ? 100) = 27,3 л.

Вщ = Щ (Wщ ? 100),

де Щ - витрата щебеню на 1 м3;

Wщ - вологість матеріалу.

Вщ = 1360,9 (2,2/100) = 30л.

Впр = В - Вп - Вщ = 181,2 - 27,3 - 30 = 123,9 л.

Теоретична щільність бетонної суміші:

б.с. = Ц + Впр + Щпр + Ппр ;

Коректуємо склад щебеню і піску:

Щпр = Щ + Вщ = 1360,9 + 30 = 1390,9 кг;

Ппр = П + Вп = 479,2 + 27,3 = 506,5 кг;

б.з.=329,3+123,9+1390,9+506,5=2350,6 кг?мі

2.2.3 Розрахунок складу важкого бетону з хімічною добавкою

Добавка ЛСТ+КТП - пластифікуючі - воздухововлекающие.

1. Визначаємо водоцементне відношення.

Водоцементне відношення, згідно з попереднім витрати, складе В/Ц = 0,55.

2. Визначаємо орієнтовну дозування добавки ЛСТ+КТП.

Кількість добавки в розрахунку на суху речовину складе:

ЛСТ+КТП (0,1...0,25)+(0,002...0,01) від маси цементу.

Приймаємо кількість добавки ЛСТ (0,25%) КТП(0,01%).

3. Ведення даної добавки дозволить зменшити витрату цементу на 5...8%, Ке = 3...5 %.

4. Визначаємо новий витрата води і цементу.

Виконуємо коригування води з урахуванням ведення добавок:

Вд = В - (В• Се) = 181,2 - (181,2•0,04) = 173,96 л.

Знаходимо новий витрата цементу:

кг.

5. Визначаємо новий витрата щебеню з добавкою:

кг.

Определеям коефіцієнт (коефіцієнт розсунення зерен крупного заповнювача) (надлишку розчину); =1,46.

6. Визначаємо новий витрата піску з добавкою:

кг.

7. Розраховуємо витрата розчину добавки робочої концентрації А, л, на 1 м3 бетону:

А = (Цд · С) ? (К · р),

р = 1020 кг?мі, К = 5% - ЩСПК.

А = (414,9 · 0,3) ? (5 · 1,020) = 24,4 л.

8. Відсутню на зачиннення 1 м3 бетону кількість води Н, л, визначаємо за формулою:

Н = Вд - Ащспк · р (1 - 0,01 · Кщспк) = 205,3 - 24,4 · 1,020 (1 - 0,01 ·5) = 181,7 л.

9. Виробляємо перерахунок кількості компонентів на заданий об'єм бетонозмішувачів.

Vб.с. = 750л.

Визначаємо коефіцієнт виходу бетонної суміші:

.

Цз = (в · Vб.с. ? 1000) · Ц = (0,71 · 750 ? 1000) · 414,9 = 220,9 кг;

Щз = (в · Vб.с. ? 1000) · Щ = (0,71 · 750 ? 1000) · 1277,8 = 661,2 кг;

Пз = (в · Vб.с. ? 1000) · П = (0,71 · 750 ? 1000) · 522,7 = 278кг.

(Н) Вз = (в · Vб.с. ? 1000) · В = (0,71 · 750 ? 1000) · 205,3 = 108,8 л;

(А) ЩСПК = (в · Vб.с. ? 1000) · З-3 = (0,71 · 750 ? 1000) · 24,4 = 12,9 л.

Результати розрахунків заносяться в результуючу таблицю.

Вид компонента
Лабораторний складу
Виробничий склад
Складу з хім. добавками
Складу на об'єм бетонозмішувача (750л)

Цемент
445,7 кг
445,7,1 кг
414,9 кг
220,9 кг

Вода
218,4 л
185,9 л
205,3 л
108,8 л

Щебінь
1247,5 кг
1263,7 кг
1247,5 кг
661,2 кг

Пісок
464,74 кг
481кг
524,5 кг
278кг

С-3
-
-
24,4 л
12,9 л

 

3. Легкий бетон

3.1 Загальні відомості про легкому бетоні

Легким бетоном [16] називається бетон з використанням легкого заповнювача, в якості якого використовують керамзитовий, перлітовий, термолитовый та ін. щебінь, гравій і пісок. Щільність легких бетонів згідно з вимогами нормативної літератури становить від 300 до 2000кг/м3. важкий легкий ніздрюватий бетон

За класами на стиск можуть бути від В1,5 до В22,5. Оскільки щільність і теплопровідність цих бетонів невелика, то його доцільно використовувати для стінових матеріалів і конструкцій. Легкий бетон застосовується для виготовлення дрібних стінових блоків і стінових панелей, як для цивільного, так і для промислового будівництва, також його використовують для утеплення перекриттів і підлог.

При проектуванні складів легких бетонів застосовуються портландцемент, шлакопортландцемент та їх різновиди. Для легких бетонів за ГОСТ 25820-83* застосовують пористі заповнювачі, які відповідають вимогам ГОСТ 9757-90.

3.2 Вихідні дані при проектуванні складу легких бетонів

Характеристика бетонної суміші за легкоукладальністю: марка по жорсткості П-1 .

Клас (марка) бетону по міцності на стиск В7,5 (М100).

Матеріали.

Вид цементу - высокоалитовый портланд цемент:

Активність цементу Rц =49,8 МПа.

Коефіцієнт нормальної густоти, Кнг = 25%.

Середня щільність цементу, ц = 3,15 г/см3.

Насипна щільність цементу, цн = 1290 кг/м3.

Характеристика крупного заповнювача.

Вид матеріалу - зольний гравій

Найбільша крупність 70 мм.

Насипна щільність зерен заповнювача гнщ = 545 кг/м3.

Пустотність заповнювача, Vпуст. = 40,8%.

Марка по міцності П125.

Характеристика дрібного заповнювача.

Вид матеріалу - керамзитовий пісок.

Модуль крупності, Мкр = 3,2.

Насипна щільність заповнювача пн = 573 кг/м3.

Розрахунок складу легкого бетону

1. Коректуємо кількість води.

300 - 15 = 285л

285-10=275л

0

0

0

2. Визначаємо частку піску в суміші заповнювачів.

r = 45%

3. Визначаємо мінімальну щільність сухого бетону.

гб = 1050 кг?мі.

4. Визначаємо орієнтовний витрата цементу.

Ц = 250кг.

5. Коректуємо отриманий витрата цементу.

М400 коеф.=1.

6. Визначаємо загальний витрата заповнювачів, великого і дрібного.

З = гб - 1,15 Ц = 1050 - 1,15 · 250 = 762,5 кг.

7. Визначаємо щільність суміші заповнювача:

кг/м3.

8. Визначаємо загальний об'єм суміші заповнювача:

V = З/цзн = 762,5 / 647 = 1,2м3.

9. Визначаємо витрата піску:

П= Vз•r•дпн = 1,2•0,45•573 = 309,42 кг/м3.

10. Визначаємо об'єм аглопориту граевоподобной форми:

Р = З - П = 762,5 - 309,42 = 453,08 кг.

Компоненти
Склад

Цемент, кг
250

Вода, л
275

Г, кг
453,08

Пісок, кг
309,42

 

 

4 Ніздрюватий бетони

Вперше ніздрюваті бетони[1]. були отримані наприкінці XIX ст. Промислове виробництво їх почалося в 20-х роках нашого століття.

У 1924 р. в Швеції був запропонований спосіб отримання газобетону на основі цементу, вапна і різних добавок з застосуванням в якості газообразующего агента алюмінієвої пудри. Дещо пізніше в Данії був винайдений пінобетон. У 30-х роках були запропоновані способи одержання ніздрюватих бетонів на основі цементу, вапна і меленого кварцового піску з подальшою автоклавної обробки формованих виробів.

Систематичні дослідження щодо технології ніздрюватих бетонів в СРСР почалися з 1928 р. Вже на початку 30-х років у Радянському союзі в будівництві знайшов застосування неавтоклавний пінобетон. Надалі був освоєний випуск широкої номенклатури виробів з ніздрюватих бетонів. Перші заводи з виробництва ніздрюватих бетонів були побудовані в 1939-1940 рр. У післявоєнний період почалося заводське виробництво пеносіліката. В 1953-1955 рр. освоєно виробництво великорозмірних виробів з пінобетону і пеносіліката для житлового та промислового будівництва.

Першим заводом, що освоїли виробництво великорозмірних пінобетонних виробів, був завод Первоуральський. До 1958 р. у Радянському союзі налічувалося понад 50 заводів і цехів з виробництва ніздрюватих бетонів. Річний випуск виробів досяг рівня, близького до 100 тис. м3. У 1959-1965 рр. були введені в дію великі завали з продуктивністю 30, 60 і 180 тис. м3 виробів в рік.

Відомо багато типів ніздрюватих бетонів, що відрізняються різними способами отримання пористої структури, видами в'яжучого речовини, умовами формування, твердіння і т. д.

4.1 Пористі теплоізоляційні бетони

Комірчасті бетони[16]. класифікуються в першу чергу за способом отримання пористої структури на газобетони і пінобетони. Отримання пористої структури можливо також шляхом випаровування значної кількості залученої води.

По виду в'яжучого можуть бути отримані наступні ніздрюваті бетони:

- на основі цементу - пінобетон і газобетон;

- на основі вапняного в'яжучого - пеносиликат і газосилікат;

- на основі магнезиального в'яжучого - пеномагнезит і газомагнезит;

- на основі гіпсового в'яжучого - пеногипс і газогипс.

Часто найменування "пінобетон" і "газобетон" застосовують для позначення ніздрюватих бетонів і силикатобетонов незалежно від основного виду в'яжучого. Комірчасті бетони можуть розглядатися як звичайні бетони, в яких роль великого і, частково, дрібного заповнювача виконують повітряні бульбашки. Такі бетони зазвичай називають просто ніздрюватими. Іноді в склад ніздрюватого бетону вводять крупний заповнювач у вигляді шлакової пемзи, перліту, вермикуліту, керамзиту або інших спучених матеріалів. Такі бетони прийнято називати ячеистолегкими.

Комірчасті бетони підрозділяються за способом твердіння. Розрізняють ніздрюваті бетони природного і штучного твердіння. Комірчасті бетони природного твердіння набирають міцність при зберіганні в звичайних атмосферних умовах, а штучного - при їх обробці в умовах підвищених температур під впливом водяної пари. Обробка називається автоклавної при тиску пари понад 1 ат і температурі вище 100° инеавтоклавной, якщо тиск пари менше 1 ат і температура в межах 25-100°. Відповідно і комірчасті бетони підрозділяються на автоклавні та неавтоклавні.

Вироби з ніздрюватих бетонів в залежності від вимог, що пред'являються до їх несучої здатності, можуть бути армованими і неармированными.

В даний час ніздрюваті бетони застосовуються в різних частинах будинків та споруд і виконують різноманітні функції. Залежно від властивостей і області застосування ніздрюваті бетони діляться на теплоізоляційні і теплоізоляційно-конструктивні.

Теплоізоляційні ніздрюваті бетони відрізняються малим об'ємним вагою (менше 1000 кг/м3), низьким коефіцієнтом теплопровідності і достатньою міцністю.

В будівництві застосовуються різні вироби з ніздрюватих бетонів: панелі, блоки і камені для зовнішніх і внутрішніх стін і перегородок, плити для утеплених покрівель промислових споруд, шкаралупи і сегменти для теплоізоляції трубопроводів, блоки для утепленияи т. д. Вироби з ніздрюватих бетонів випускають різних розмірів як суцільні, так і пустотілі.

Фізико-механічні властивості ніздрюватих бетонів залежать від способів утворення пористості, рівномірності розподілу часу, їх характеру (відкриті, сполучені чи замкнуті), виду в'яжучого, умов твердіння, вологості і багатьох інших технологічних факторів. Однак деякі властивості ніздрюватих бетонів підпорядковані загальним закономірностям. Так, коефіцієнт теплопровідності залежить в основному від величини об'ємного ваги. Він майже не залежить від виду в'яжучого, умов твердіння та інших факторів. Це пояснюється тим, що матеріал стінок, утворюють пори, складається з цементного каменю або близького до нього за властивостями силікату. Тому величина пористості і відповідно об'ємного ваги визначає теплопровідність ніздрюватих бетонів.

Міцнісні властивості ніздрюватих бетонів залежать більшою мірою від виду в'яжучого і умов твердіння. Найбільш міцними є автоклавні комірчасті бетони, їх міцність перевищує міцність пористих бетонів природного твердіння в 8-10 разів.

Міцність матеріалу стінок ніздрюватого бетону визначається кількістю води замішування. При твердінні бетону на основі портландцементу тільки певна частина води бере участь в процесі твердіння. Кількість зв'язаної води при гідратації цементу залежить від його мінералогічного складу і в середньому складає 15-20% від ваги цементу. Надмірна кількість води, розводячи частинки цементу з оболонками з продуктів гідратації, утворює прошарку і скупчення у товщі цементного каменю. Після висихання й поступового витрачання води на триваючі процеси гідратації в цементному камені залишаються порожнечі, канали і окремі замкнуті пори.

Деяка кількість порожнеч з'являється і в результаті всихання гелеобразних мас, що утворюються вході твердіння цементу. Тому міцність цементного каменю знижується по мірі збільшення відносної кількості води замішування (або збільшення водоцементного відношення В/Ц).

Для ніздрюватих бетонів, до складу яких входить поряд з в'яжучим певну кількість тонкодисперсних домішок, замість водоцементного відносини прийнято визначати так званий водотвердное ставлення. Водотвердный фактор - це відношення води замішування до суми твердих речовин - в'яжучого і добавок. По мірі збільшення водо-твердного відносини міцність пористих бетонів зменшується. Цієї залежності підпорядковуються ніздрюваті бетони на основі в'яжучого.

Засобом підвищення міцності є зменшення водотвердного відносини та застосування в технології вібрації в період приготування розчинів, так і при спученні (для газобетону). Вібраційні впливи викликають збільшення рухливості цементного тіста, розчинів і бетонів і дозволяють знижувати водотвердное ставлення. Іншим засобом підвищення міцності виробів з ніздрюватих бетонів є армування. Комірчасті армовані вироби володіють досить великою міцністю - 75 кГ/см2и більше.

Теплофізичні властивості ніздрюватих бетонів залежать від їх вологості. Тому одним з основних властивостей, які характеризують комірчасті бетони, є водопоглинання. Водопоглинання ніздрюватих бетонів залежить від виду в'яжучого речовини: бетони на основі вапна, каустичної магнезиту, каустичної доломіту і гіпсу мають більше водопоглинання, ніж бетони на портландцементі.

Внаслідок великого водопоглинання вироби з піно - і газосиликатов дозволено використовувати в приміщеннях з відносною вологістю повітря не вище 50%. Вироби з пеногіпса дозволено застосовувати тільки в конструкціях, надійно захищених від впливу вологи.

Важливою властивістю для ніздрюватих бетонів є усадка. Вироби з бетону неавтоклавного дають велику усадку, ніж з автоклавних. Пеногипс і пеномагнезит практично не дають усадки.

Температуростійкість ніздрюватих бетонів невисока. Для автоклавних пінобетону і пеносіліката, а також для безавтоклавного пінобетону гранично допустимими температурами є 300-400°. При подальшому підвищенні температури має місце дегідратація новоутворень цементного каменю, внаслідок чого різко знижується міцність бетонів.

На міцності пінобетону і пеносіліката позначається не тільки температура, але і швидкість нагрівання виробів. Швидкий нагрів швидше призводить до появи тріщин, ніж повільний нагрів до тієї ж температури. Пеномагнезит при підвищенні температури вище 200° має меншу міцність, а при температурі вище 350° він починає руйнуватися. Це властивість пеномагнезита визначається відношенням до нагрівання кристалічної хлороокису магнію.

Температуростійкість пеногіпса незначна, при температурі вище 50-60 його застосовувати не слід; подальше підвищення температури викликає дегідратацію двоводяного гіпсу.

Для застосування при температурах від 400 до 700° розроблені спеціальні рецептури жароупорного пінобетону. Жаростійкий пінобетон виготовляють з портландцементу, золи-виносу теплових електростанцій, піноутворювача і води. Жаростійкий пінобетон твердне в природних умовах.

Внаслідок невисокої температуростойкости ніздрюваті бетони відносяться до ізоляційно-будівельним матеріалам і застосовуються для ізоляції огороджувальних конструкцій будівель і споруд.

Майданчик для зберігання піску;

Стрічковий транспортер піску;

Бункер для піску зі шнековим дозатором;

Бункер для цементу зі шнековим дозатором;

Установка для приготування пінобетону;

Піногенератор;

Металлоформа (вузол формування пінобетонних виробів)*.

Ніздрюватий бетон виготовляється з мінеральних традиційних сировинних матеріалів: цементу, піску, вапна і води. Його називають ще пінобетоном, пористим бетоном, газобетоном (за способом створення пір), але це один і той же матеріал, зовні схожий на природне пемзу (тільки пемза -- темна, а бетон -- світлий). В його структурі від 60 до 90% обсягу становлять дрібні овальні пори-порожнини, заповнені повітрям, який, як відомо, є найкращим природним теплоізолятором.

Але ніздрюватий бетон вважають енергозберігаючим матеріалом ще й тому, що економія досягається вже на першому етапі його виробництва. Більш низьке споживання сировини відповідно обумовлюють зниження енерговитрат на його видобуток, перевезення, підготовку до роботи (на підготовку сировинних матеріалів у виробництві витрати електроенергії в 1,5-2,5 рази нижче). Забудовник, застосовуючи вироби з пористого бетону, значно скорочує терміни будівництва, у 8-12 разів зменшує кількість будівельного розчину.

Матеріал отримують малої щільності (кубометр бетону важить від 300 до 600 кілограмів, що в 3-5 разів легше цегли і звичайного бетону), і одночасно, ніздрюватий бетон відрізняється високими теплозахисними якостями. За теплоізоляційними показниками він ближче до мінеральної вати і перевершує дерево.

Оскільки на обігрів приміщень будинку з ніздрюватого бетону витрачається менше палива (на 30-50% зменшуються щорічні витрати енергії на опалення), то і в атмосферу потрапляє менше шкідливих викидів. Сприятливі з екологічної точки зору і такі властивості ніздрюватого бетону, як негорючість і біостійкість. Стіни не загоряються ні при короткому замиканні в електропроводці, ні при займанні газу. Під час пожежі з такого бетону не виділяються шкідливі речовини, до того ж він захистить від вогню і нагрівання сусідні приміщення та інженерні мережі.

Економічно та екологічно це дуже вигідний матеріал, що раніше за інших зрозуміли білоруси. Потужність їх підприємств по випуску ячеистобетонных виробів ще п'ять років тому становила 2,5 млн. кубометрів-майже в два рази більше, ніж в Україні.

Між іншим, для виготовлення пористого бетону можна застосовувати відходи інших виробництв, наприклад, золу теплових електростанцій. Її у відвалах накопичилося мільйони тонн. Те, що вона є прекрасним сировиною, давно продемонструвала сусідня Польща. Ще п'ятнадцять років тому половину всієї продукції з пористого бетону (6 млн. кубометрів в рік) там випускалася з застосуванням технологи золи.

Пористість бетону можна змінювати в досить широкому діапазоні-від 48-50 до 90 - 95%. Зі збільшенням обсягу пір змінюється щільність, міцність, теплопровідність.

Такі технічні характеристики дозволяють на базі одного виробництва отримувати вироби різного функціонального призначення, широку номенклатуру дрібноштучних і великорозмірних виробів.

Дрібноштучні вироби включають стінові блоки, блоки (плити) для перегородок та підлоги, термоблоки, декоративні плитки.

Стінові блоки з ніздрюватого бетону (600x300x200-400 мм) укладають в стіну за один прийом, за обсягом вони еквівалентні 16 цеглин і більше. Витрата розчину на кладку виробів знижується в 5-8 разів.

Блоки для міжкімнатних перегородок мають розміри 600x300 мм, 600x600 мм при їх товщині 100, 150мм. Блоки мають рівну поверхню, і при кладці "під рейку" відпадає необхідність у нанесенні вирівнюючої штукатурки, досить тонкого шпаклювального шару. Досягається економія будівельного розчину, значно знижується маса перегородок, зменшуються навантаження на перекриття.

Термоблоки використовують для утеплення стін, горищ, дахів, підлог при новому будівництві або при реконструкції будівель. Товщину вироби приймають з урахуванням необхідного термічного опору конкретної огороджувальної конструкції. У конструкціях термоблок поєднується з бетоном, цеглою, природним каменем, стіновими блоками, деревом, різними листовими матеріалами. З застосуванням дрібноштучних виробів з ніздрюватого бетону розроблена концепція теплого будинку.

При різному поєднанні несучих та самонесучих, огороджувальних стін з застосуванням ячеистобетонных виробів можна будувати садибні 1-3 поверхові та багатоповерхові житлові будинки.

Номенклатура великорозмірних виробів з ніздрюватого бетону включає блоки, панелі, горищні пли ти покриттів, перемички, перегородки висотою на поверх і ін. Виготовлення таких виробів потребує відповідної оснастки. Найбільш прості у виготовленні і застосуванні великі неармовані блоки довжиною 900, 1200, 1500 мм, висотою 500, 600 мм, товщиною 300, 400, 500 мм. Вони застосовні для кладки одношарових зовнішніх стін замість крейди; блоків. Площа таких блоків становить 0,5 - 1 м2, що дозволяє зменшити кількість швів, знизити витрата розчину, підвищити теплозахист стіни.

Складніше вирішуються питання застосування армованих виробів. Необхідна розробка відповідної номенклатури виробів і проектів будівель з їх застосуванням. Будинки заввишки до 5 поверхів можна будувати повністю з ячеистобетонных виробів, а поєднанні з цеглою, збірним або монолітним бетоном будь-якої поверховості.

У малоповерхових будинках доцільно застосовувати пористо-бетонні перемички над віконними прорізами. Довжина перемички залежить від ширини вікна, висота її-400, 600 мм, а товщина дорівнює товщині зовнішніх стін -- 300, 400, 500мм. При цьому забезпечується однаковий рівень теплозахисту зовнішньої стіни по всій її площі.

Огороджувальні конструкції із застосуванням ячеистобетонных виробів за показниками матеріалів" кістки і теплозахисту відповідають європейському рівню.

Беручи до уваги, що теплопровідність ніздрюватого бетону в 3-4 рази нижче цегли, і в 5-7 разів-ніж у керамзитобетонних панелей, його використання у стінних конструкціях забезпечує сучасні норми теплоопору при товщині стіни 40-50 див.

Однак частка ячеистобетонных виробів у загально обсязі випускаються стінових матеріалів становить близько 6-8%, в той час як у більшості країн цей показник перевищує 30%.

В 2002 году в Украине выпущено около 0,25 мл куб. м ячеистобетонных изделий, в то время как потребность в них при достигнутых объемах строительства жилья составляет 1,2-1,5 млн. куб. м. С учетом прогнозируемых объемов развития жилищного строительства годовая потребность в ячеистом бетона возрастает до 5-6 млн. куб. м, то есть в 20-25 раз больше существующих объемов его производства.

Статьи pp-budpostach.com.ua Все о бане

Статьи по пеноблоку,пенобетону,пенобетонным блокам

Статьи pp-budpostach.com.ua Статьи по бетону

Статьи Все о заборах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)