3 Бетон і цементний камінь як дисперсні системи

3. Бетон і цементний камінь як дисперсні системи Композиційні матеріали – матеріали, що складаються із компонентів, різних за хімічним складом і технологічним походженням, один з яких є матрицею (зв’язуючим), а інші – наповнювачами (заповнювачами) 1 – наповнювач (заповнювач: частки, волокна, шари) 2 – матриця (зв’язуюче) 3 – контактна зона

Дрібнозернистий бетон. Прозорий шліф. Світовий мікроскоп (А. А. Плугін, О. Г. Ольгінський)

Продукти гідратації портландцементу. Електронний мікроскоп (В. Лах, Я. Буреш)

Гідросилікатний гель. Електронний мікроскоп (S. Wild)

Полідисперсна (багаторівнева) структура бетону і цементного каменю Макроструктура Мікроструктура Мезоструктура Субмікроструктура

Основні особливості структури бетону: - на кожному структурному рівні матриця заповнює міжзернові пустоти між структуроутворюючими елементами і розсуває їх - характер упаковки часток матриці в прошарках між структуроутворюючими елементами визначає фізикомеханічні властивості бетону, особливо безнапірну водопроникність і довготривалу повзучість

Характеристики рівнів структури бетону: Рівень структури Структуроутворюючі елементи Матриця Частки матриці Найменування Розміри макро Зерна крупного заповнювача Щ понад 5 мм Цементнопіщаний розчин П Коефіцієнт розсунення зерен щебеню розчином α мезо Зерна дрібного заповнювача П 0, 14 5 мм Цементне тісто – цементний камінь Ц Коефіцієнт розсунення зерен піску цементним тістом μ мікро Частки цементу Ц 10 140 мкм Продукти гідратації цементу К Водоцементне відношення В/Ц субмікро Кристалогідрати К 200 600 нм Гідросилікатний гель Г Співвідношення між гелевими і кристалічними продуктами гідратації колоїдний Частки гідросилікатного гелю Г Дисперсне середовище – розчин електроліту – – до 100 нм Найменування Структурні характеристики рівня

Структурні характеристики бетону На макрорівні – коефіцієнт розсунення щебеню цементно-піщаним розчином На мезорівні – коефіцієнт розсунення піску цементним тістом (каменем) α (μ) < 1 – цементно-піщаний розчин не заповнює всіх пустот між зернами щебеню α (μ) = 1 – цементно-піщаний розчин заповнює всі пустоти між зернами щебеню, зерна щебеню дотикаються α (μ) > 1 – цементно-піщаний розчин розсуває зерна щебеню

Оптимальні значення коефіцієнтів розсунення забезпечують оптимальну структуру прошарків між частками щебеню (піску) і, відповідно, максимальні водонепроникність, морозостійкість, міцність, мінімальну повзучість бетону

Формування оптимальної структури прошарків (найщільнішої упаковки) між структуроутворюючими частками α < αопт μ < μопт α = αопт μ = μопт α > αопт μ > μопт

Деформація довготривалої повзучості бетону α > αопт μ > μопт α = αопт μ = μопт

Гранична відносна деформація довготривалої повзучості бетону Гранична абсолютна деформація стиснутої конструкції від довготривалої повзучості бетону h = εbh

Задача Визначити фактичні і оптимальні значення коефіцієнтів розсуву зерен щебеню цементно-піщаним розчином α, αопт і зерен піску цементним тістом (каменем) μ, μопт, граничну відносну деформацію бетону εb і абсолютну деформацію стиснутої конструкції h для бетону наведеного складу із матеріалів з наведеними характеристиками. Номінальний склад бетону, кг/м 3: Щ = 1167; П = 597; Ц = 493; В = 176. Істинна густина щебеню, піску, цементу, кг/м 3: ρістщ = 2605; ρістп = 2583; ρістц = 3100. Насипна густина щебеню, піску, кг/м 3: ρнасщ = 1320; ρнасп = 1454. Пустотність щебеню, піску: Пусщ = 0, 49; Пусп = 0, 44. Середній розмір визначної фракції щебеню, піску, цементу: dщ = 20; dп = 0, 47; dц = 0, 05. Гранична відносна деформація цементного каменю εцк = 6 10 -3. Висота конструкції h = 161 мм.

Плити безбаластного мостового полотна (БМП) для металевих мостів

Плити БМП на мостах

Плити БМП

Характерні тріщини в плитах БМП