Главная » Як зробити » Структура і властивості важкого бетону

Структура і властивості важкого бетону

СТРУКТУРА І ВЛАСТИВОСТІ ВАЖКОГО БЕТОНУ

Загальні закономірності, що визначають структуру і технічні властивості бетонів, доцільно розглянути на прикладі важкого бетону, застосовується найбільш часто для виготовлення монолітних споруд та збірних конструкцій.

Затверділий бетон відноситься до матеріалів конгломератного типу, так як складається з завідомо різнорідних зерен заповнювача, скріплених цементним каменем.

У структурі бетону виділяють три елементи: цементний камінь, заповнювач і зону контакту між ними. Кількісні співвідношення і якісна відмінність цих елементів зумовлюють характер структури і властивості бетону. Розрізняють макро - і мікроструктуру бетону.

Макроструктура характеризує будову бетону як штучного конгломерату і залежить від співвідношення між компонентами бетону, а також однорідності їх розподілу. Враховують і повітряні порожнечі, виникають внаслідок недоуплотнения бетонної суміші. Великий вплив на властивості бетону надають також усадочні тріщини, що утворюються в процесі твердіння в цементному камені і контактній зоні і порушують монолітність бетону.

Мікроструктура затверділого бетону характеризується складом і будовою твердого речовини, розміром і характером пор, а також будовою контактної зони між заповнювачем і цементним каменем. Цементний камінь скріплює всі компоненти бетону в єдине ціле. Тому до найважливіших властивостями, що визначає якість цементного каменю, відносяться міцність і адгезія, тобто здатність до зчеплення з зернами заповнювача. До складу цементного каменю входять продукти гідратації цементу і численні включення у вигляді негидра-тированных зерен клінкеру і мінеральних добавок.

Продукти гідратації представлені в основному дрібними кристалами гідросилікатів кальцію і, крім того, більш великими кристалами гідроксиду кальцію.

Основними показниками якості важкого бетону є міцність на стиск і розтяг, морозостійкість, водонепроникність.

Міцність бетону в проектному віці характеризують класами міцності на осьовий стиск і розтяг. Відмітна особливість бетонних робіт - значна неоднорідність одержуваного бетону. Чим вище культура будівництва, краще якість приготування і укладання бетону в конструкції, тим менше будуть можливі коливання міцності. Отже, важливо не тільки отримати бетон із заданою середньою міцністю, але і забезпечити її в усьому обсязі виготовлених конструкцій. 78

Показником, який враховує можливі коливання якості, є клас бетону. Клас бетону - це числова характеристика якої-небудь його властивості, прийнята з гарантованою забезпеченістю (зазвичай 0,95). Це означає, що встановлене класом властивість, наприклад міцність бетону досягається хоча б у 95 випадках з 100. Поняття "клас бетону" дозволяє призначати міцність з урахуванням її фактичної або можливої варіації. Чим менше мінливість міцності, тим вищий клас бетону при одній і тій же його середньої міцності. ГОСТ 26633-85 встановлює наступні класи важкого бетону по міцності на стиск: 3,5; 5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55 і 60. Клас по міцності на стиснення позначають латинською літерою В, праворуч від якої приписують його міцність МПа. Так, у бетону класу В15 межа міцності при стиску не нижче 15 МПа з гарантованою забезпеченістю 0,95.

В необхідних випадках встановлюють також клас бетону за міцності на осьовий розтяг, позначається індексом Вг. Для важкого бетону прийняті наступні класи: Bf0,8; Bfl,2; Bfl,6; Bf2; Bf2,4; Bf2,8 і Bf3,2. Цифра позначає виражений в МПа межа міцності при осьовому розтягу.

На розтягнення бетон працює набагато гірше, ніж на стиск: межа міцності при розтягуванні в 10. 20 разів менше межі міцності при стисненні. Для підвищення несучої здатності, особливо при вигині і розтягуванні, бетон поєднують із сталевою арматурою, виготовляючи залізобетонні конструкції.

У відповідності зі стандартом СЕВ 1406-78 клас є основним показником міцності бетону. Для виробів і конструкцій, запроектованих без урахування вимог цього стандарту, міцність бетону характеризують маркою. Марка бетону - це числова характеристика якої-небудь його властивості, розраховується як середнє значення результатів випробування зразків. При визначенні марок по міцності, морозостійкості, водонепроникності приймають нижнє граничне значення властивостей, а марку по середньої щільності - по верхньому граничному значенню. На відміну від класу марка бетону не враховує коливань міцності у всьому обсязі бетонируемой конструкції.

Марка по міцності на стиск - найпоширеніша характеристика бетону. Марку визначають випробуванням на осьовий стиск (див. 5) бетонних зразків-кубів розмірами 15X15X15 див. Отриманий при випробуванні межа міцності при стисненні, вираженого в кгс/см2, є чисельної характеристикою марки.

Встановлені такі марки важкого бетону по міцності на стиснення: 50; 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350,400, 450, 500, 550, 600, 700 і 800. В позначенні використовують індекс "М". Наприклад, марка бетону М200 означає, що його межа міцності при стисненні не менше 200 кгс/см2. За міцності на осьовий розтяг важкий бетон може бути наступних марок (кгс/см2): Pf 5, Р, 10, Рг 15, Pf 20, Pf 25, Pf 30, Pf 35, Pf40, P,45, Pr50.

Бетон для виготовлення згинальних залізобетонних конструкції додатково характеризують марками за міцністю на розтяг при згині: Ри5, Рію, Ри15, Ри20, Ри25, Ри30, Ри35, Ри40, Ри45, Ри50, Ри55,Ри60, Ри65, Ри70, Ри80, Ри90, Ри100.

Співвідношення між класами та марками бетону неоднозначно і залежить від однорідності бетону, що оцінюється за допомогою коефіцієнта варіації. Чим менше коефіцієнт варіації, тим однорідніше бетон. Клас бетону однієї і тієї ж марки істотно збільшується, якщо вдається знизити коефіцієнт варіації. Наприклад, при марку по міцності на стиск МЗОО і коефіцієнті варіації 18% отримують бетон класу В15, а при коефіцієнті варіації 5% - класу В20, тобто на цілу щабель вище. Це підкреслює необхідність ретельного виконання всіх технологічних рекомендацій, підвищення технічного рівня і культури виробництва бетонних робіт.

Міцність - основна характеристика бетону як конструкційного матеріалу. Чисельне значення міцності визначається дією багатьох факторів. До найважливіших з них належать якість застосованих матеріалів і пористість бетону.

Дослідженнями проф. І.Г. Малюги у 1895 р. було встановлено, що міцність плотноуложенного бетону знижується по мірі збільшення кількості води в бетонній суміші. Залежність міцності затверділого бетону від кількості води замішування бетонної суміші умовно показана на 20. При виготовленні бетону з одних і тих же матеріалів, постійній витраті цементу і однаковій витраті енергії на ущільнення бетонної суміші залежність зображена кривої з двома гілками. Ліва гілка відповідає неудобоукладываемым сумішей, занадто жорстким для даного способу ущільнення. Низька міцність бетону в цій частині кривої пояснюється численними великими повітряними порожнинами, кавернами, неплотностями, які виникають внаслідок надмірно високою (для даного способу ущільнення) в'язкості цементного тіста та недостатнього його обсягу. У міру збільшення витрати води обсяг тесту зростає, а його в'язкість знижується, так що можливо укласти суміш досить щільно, з найменшим числом дефектів. Максимум на кривій міцності відповідає оптимальному для даного способу ущільнення витрати води, при якому суміш укладається найбільш щільно. При більшій витраті води бетонна суміш укладається так само щільно, однак міцність бетону зменшується (див. праву гілку кривої) внаслідок того, що лише частина доданої води (15. 20% від маси цементу) зв'язується.

У плотноуложенном бетоні виникнення пір пов'язано з фізико-

хімічними процесами твердіння цементу, а також з випаровуванням

води, яка не зв'язується новоутворення. Отже, порі

стость такого бетону обумовлена в основному пористістю цементного

каменю. Надлишок води утворює в бетоні безліч тонких капіляр

вих пор і порожнин, тому щільність і міцність бетону знижуються.

Марку по морозостійкості призначають і контролюють для бетону в конструкціях, що піддаються в зволоженому стані дії поперемінного заморожування і відтавання (наприклад, в гідротехнічних спорудах, дорожніх і аеродромних покриттях). Встановлені такі марки важкого бетону по морозостійкості (циклах) : F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800 і F1000.

Марка по водонепроникності призначають для бетону конструкцій, які повинні володіти обмеженою проникністю при односторонньому тиску води. Встановлені такі марки по водонепроникності (кгс/см2): W2, W4, W6, W8, W10, W12.W16, W18 і W20.

Часто важкий бетон застосовують для виготовлення конструкцій, що піддаються в процесі експлуатації агресивного впливу навколишнього середовища. До них відносять бетонні та залізобетонні конструкції гідротехнічних споруд, дорожні покриття. У цих випадках встановлюють додаткові технічні вимоги і вводять обмеження по складу бетону з урахуванням умов його роботи в конструкціях.

Гідротехнічний бетон використовують для зведення гребель, шлюзів, набережних, меліоративних споруд. До нього пред'являють вимоги по міцності, щільності, водонепроникності, морозостійкості. Залежно від розташування в гідротехнічному будівництві розрізняють бетон зовнішньої і внутрішньої зон.

Бетон зовнішньої зони, у свою чергу, підрозділяють на підводний (постійно знаходиться у воді), бетон змінного рівня води надводний. У найбільш важких умовах служать бетони змінного рівня води і надводний. Вони багато разів замерзає і відтає, зволожуються і висихають, перебуваючи в напруженому стані. Щоб забезпечити надійну роботу цих бетонів, встановлюють класи по міцності не нижче В20, марки за морозостійкості в межах F100. F400, по водонепроникності W6. W12.

Для досягнення високої якості бетону зовнішніх зон споруди використовують стійкі цементи (сульфатостійкий портландцемент, цементи з органічними добавками) і високоякісні морозостійкі заповнювачі.

Підводний бетон піддається фізико-хімічної корозії під впливом води і розчинених у ній речовин. Для такого бетону доцільно застосовувати сульфатостійкий або пуцолановий портландцемент.

Бетонне покриття дороги працює на вигин як плита на пружній основі. Тому основна характеристика дорожнього бетону - міцність на розтяг при вигині. Міцність, опір стиранню і морозостійкість бетону зростають зі збільшенням щільності, тому обмежують верхню межу водоцементного відносини в бетоні

Бетон внутрішньої зони масивних споруд не відчуває безпосереднього впливу середовища. З урахуванням масивності бетонируемой конструкції головне обмеження в такому бетоні - можливо менше тепловиділення при твердінні, так як виникає внаслідок екзо-термии перепад температур може викликати розтріскування конструкції. Тому для виготовлення внутримассивного бетону рекомендують цементи з помірним тепловиділенням, наприклад шлакопортландцемент або пуцолановий портландцемент. Хороші результати дає заміна 20. 30% цементу тонкодисперсної золою ТЕС, що дозволяє знизити витрату цементу до 100 кг на 1 м3 бетону.

Класи по міцності такого бетону - В7.5. В10, вимоги до водонепроникності мінімальні - W2. W4.

Бетон для одношарових покриттів і верхнього шару двошарових покриттів повинен володіти високою морозостійкістю: при експлуатації в суворому кліматі - не нижче F200, в помірному - F150, у м'якому - F100. Високу морозостійкість бетону забезпечують застосуванням високоякісних матеріалів, і в першу чергу цементу. Для виготовлення дорожнього бетону рекомендується вживати портландцемент марки 500 і більше, у якому зміст трьохкальцієвого алюмінату не перевищує 10%, а також гідрофобний і пластифікований порт-ландцементы без мінеральних добавок.

При міцності бетону на стиск вище 30. 40 МПа зерна заповнювача майже не фарбували і стираність в основному залежить від твердості заповнювача. Тому для дорожнього бетону застосовують тверді заповнювачі з вивержених гірських порід - діориту, граніту, діабазу. З штучних заповнювачів використовують металургійні шлаки, які мають високою ударною в'язкістю і добре чинять опір зносу, а також новий щебневидный матеріал - дорсил.

Структура і властивості важкого бетону

Структура важкого бетону. Структуру бетону вивчають на різних рівнях. макроструктуру спостерігають неозброєним оком або при невеликому збільшенні. В якості структурних елементів тут виділяють великий заповнювач, пісок, цементний камінь, повітряні пори. Іноді зручно приймати макроструктуру, що складається з двох елементів: крупний заповнювач і розчинної частини, в якій об'єднуються цементний камінь і пісок. мікроструктуру спостерігають при великому збільшенні під мікроскопом. Так вивчають структуру цементного каменю, яка складається з непрореагировавших зерен цементу, дисперсних частинок наповнювача, новоутворень і мікропор різних розмірів. Велике значення для властивостей бетону має різний характер мікроструктури цементного каменю в об'ємному (в порах між зернами заповнювача) і плівковому (на їх поверхні) станах. У міжзернової просторі і великих порах частіше з'являються новоутворення в кристалічному вигляді. В оболонці новоутворень поблизу кордону з поверхнею наповнювача (контактній зоні), де можливості росту кристалів обмежені, переважають гелевидні субмікрокристалічної продукти гідратації з підвищеною связностью. Тому міцність цементного каменю в плівковому стані вище, ніж в об'ємному, і контактні зони в бетоні мають підвищену міцність, що сприятливо позначається на міцності бетону в цілому.

Оскільки бетон є типовим композиційним матеріалом, то в залежності від відносного змісту його структурних елементів, які функціонально грають роль зміцнюючого і матричного компонентів, отримують порфіровий, контактний і законтактний типи структур. при порфіровою макроструктуру зерна заповнювача розділені товстими прошарками цементуючого речовини, тобто для перших характерно «плаваюче» розташування в матеріалі. Якщо зерна заповнювача контактують через тонкі прошарки цементуючого речовини при збереженні її безперервності і суцільності, то таку структуру називають контактної. При безпосередньому контакті зерен, коли в'язкої речовини недостатньо для збереження своєї безперервності і суцільності, говорять про законтактной структурі. З урахуванням викладених вище уявлень про плівковому і об'ємному станах цементного каменю стає очевидним, що оптимальним типом структури бетону є контактний тип, так як в такому бетоні значна частина цементуючого речовини знаходиться в плівковому стані, що визначає більш ефективне використання в'яжучого речовини. Законтактний тип структури характеризується зниженою міцністю і проникністю для агресивних речовин. Аналогічні типи структур можна виділити і на рівні сполучного речовини. З оптимізацією структури бетону на всіх рівнях пов'язано одне з пріоритетних напрямків розвитку технології цього матеріалу.

Властивості важкого бетону. Основними властивостями бетону є міцність, деформативні властивості, водонепроникність, морозостійкість, стійкість до хімічної і іншим видам корозії.

міцність бетону характеризують класами по міцності на стиск, вигин, розтягнення. Основна характеристика міцності важкого бетону -це клас по міцності на стиск, Який визначається величиною гарантованої міцності на стиск із забезпеченістю 95% зразків бетону базового розміру (кубів з ребром 15x15x15 см) у віці 28 діб після твердіння в нормальних умовах (температура 15 - 20 ° С, відносна вологість середовища 90 - 100%). Бетони підрозділяють на класи: В 3,5; В 5; В 7,5; В 10; В 12,5; В 15; В 20; В 25; В 30; В 35; В 40; В 45; В 50; В 55; В 60.

На виробництві контролюють середню міцність бетону на стиск або марку бетону по міцності на стиск. Співвідношення між класом бетону за міцністю на стиск і його середньої міцністю на стиск виражається рівнянням

де В - Клас бетону по міцності на стиск, МПа; R - Середня міцність на стиск, МПа; 1,64 - значення коефіцієнта Стьюдента для забезпеченості (рівня довірчої ймовірності) 95%; v - Коефіцієнт варіації міцності бетону на виробництві (в частках одиниці).

Для переходу від класу бетону до середньої міцності, контрольованої на виробництві, при нормативному коефіцієнті варіації (13,5%) використовують формулу R = В / 0,778. Наприклад, для класу В 5 отримаємо середню міцність 6,43 МПа, а для класу В 40 - 51,4 МПа.

Середня міцність бетону на стиск на виробництві характеризується марками за міцністю на стиск (В десятих частках МПа) - М50, М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М600 і вище.

Для важких бетонів, що використовуються в будівництві доріг і аеродромів, встановлюються класи і марки бетону по міцності при вигині.

Міцність бетону залежить в основному від міцності (активності) цементу, якості заповнювачів, водоцементного відносини В / Ц, часу і умов твердіння. Міцність бетону підвищується зі збільшенням міцності цементу, поліпшенням якості наповнювачів, зменшенням водоцементного відносини.

Залежність міцності бетону від водоцементного відносини випливає з фізичної сутності формування структури цементного каменю і бетону і відображає по суті залежність міцності бетону від його пористості. Зазначена залежність виконується лише в певних межах. При дуже низьких В / Ц не вдається отримати удобоукладиваемой бетонні суміші і їх ущільнити, тому зі зменшенням В / Ц нижче певної межі, що залежить від ефективності ущільнення суміші, міцність бетону різко падає. Для визначення складу бетону застосовують залежність міцності бетону від цементно-водного відношення Ц / В (зворотної величини В / Ц), яка для ущільнених сумішей в певному діапазоні зміни Ц / В є прямолінійною.

Шляхом узагальнення дослідних даних отримані дві емпіричні формули, що відображають залежності міцності бетону від зазначених вище факторів:

а) для звичайного бетону при В / Ц ? 0,4 (Ц / В ? 2,5)

б) високоміцного бетону при В / Ц 2,5)

де - Міцність бетону у віці 28 діб після затвердіння при нормальних умовах, МПа; А и А1 - Коефіцієнти, що залежать від якості заповнювачів; - Активність цементу, МПа.

з часом при сприятливих умовах твердіння міцність бетону зростає. Для її орієнтовного визначення в різному віці бетону використовують формулу

де , - Межі міцності бетону на стиск у віці п і 28 діб.

Ця формула дає задовільні результати при п > 3 діб для бетонів, приготованих на рядових портландцементах і тверднуть при температурі 15 - 20 ° С у вологому середовищі.

Висихання бетону призводить до припинення твердіння, тому для набору його міцності потрібно достатня вологість довкілля (або вжиття заходів щодо запобігання випаровування вологи з бетону). при зниженні температури довкілля міцність бетону зростає повільніше, ніж при нормальній. При замерзанні бетону його твердіння припиняється, при цьому замерзання в ранньому віці викликає різке зниження міцності після відтавання, що неприпустимо. Підвищення температури середовища в порівнянні з нормальною активізує взаємодію цементу з водою і зростання міцності бетону. На цьому заснований спосіб прискорення твердіння бетону за допомогою теплової обробки за умови збереження вологості навколишнього середовища.

серед деформативних властивостей бетону виділяють усадку, деформації при короткочасному і тривалому (повзучість) навантаженнях, температурні деформації. усадка бетону - це зменшення його обсягу за рахунок дії капілярних і молекулярних сил, що виявляється з часом при недостатній вологості середовища, що сприяє висиханню бетону. При твердінні у воді або у вологих умовах усадка різко зменшується. Швидке висихання бетону, особливо в ранньому віці, призводить до значної і нерівномірної усадки, що викликає появу усадочних тріщин і погіршення всіх якісних показників матеріалу.

водонепроникність бетону залежить від його пористості і її характеру. Бетон мелкопористой структури, ретельно ущільнений і затверділий, володіє певною водонепроникністю в шарах достатньої товщини. Для бетонів конструкцій, до яких пред'являються вимоги обмеження проникності або підвищеної щільності і корозійної стійкості, призначають марки по водонепроникності. Марки важкого бетону по водонепроникності: W 2; W 4; W 6; W 8; W 10; W 12; W 16; W 18; W 20. Ця характеристика визначається спеціальними випробуваннями і показує, до якого тиску води (в десятих частках МПа) бетон є для неї непроникним.

морозостійкість бетону залежить від його структури і перш за все кількості капілярних відкритих пір. Капілярна пористість бетону зменшується, а його морозостійкість збільшується при менших значеннях В / Ц і достатній термін твердіння. Для бетонів конструкцій, що піддаються в процесі експлуатації поперемінному заморожуванню і відтавання, призначають марки за морозостійкістю: F 50; F 75; F 100; F 150; F 200; F 300; F 400; F 500; F 600; F 800; F 1000.

Ротару:и даже после 45 лет Ваша кожа будет свежей и подтянутой, если...

Добавляю 1 каплю и СЕКС с мужем длится по 2-3 часа. Потенция железная!

Почему все аптеки молчат? Грибок ногтя боится как огня дешевого...

При простатите и вялой потенции никогда не трогайте свой...

Вам кричу! Если ноют колени и тазобедренный сустав cразу убирайте из рациона...