Дисциплина Специальность 1 А Материаловедение Технология конструкционных материалов

Дисциплина: Специальность 1 А «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» I семестр Лекционных занятий – 15 – 30 ч. Лабораторных работ – 18 – 36 ч. Зачет с оценкой по разделам 4 - 9. II семестр Лекционных занятий – 8 – 16 ч. Лабораторных работ – 9 – 22 ч. Курсовая работа (с оценкой) – 8 – 16 ч. Экзамен. 2/18/2018 1

Специальность 1 А РАЗДЕЛ № 11. ТЯЖЕЛЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ БЕТОНЫ Лекция № 16 Темы № 28, 29. Общие сведения о бетонах; материалы, используемые для приготовления тяжелого бетона. Время: 2 ч. Вопросы: 1. Общие сведения о бетонах, их классификация. 2. Вещественный состав тяжелого цементного бетона. 3. Заполнители для тяжелого бетона, классификация, требования к свойствам и методы их определения. 4. Вода и добавки для цементных бетонов. 2/18/2018 Литература: 1. Учебник с. 283 -310 2

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕТОНАХ Бетоны – искусственные каменные конгломераты, получаемые в результате затвердевания рационально подобранных и уплотненных бетонных смесей из цементирующего компонента и заполнителей. БЕТОН Цементирующий компонент Заполнители активная часть бетонов инертная часть бетона вяжущее вещество затворители вода, неорганическое, органический растворитель, органическое, отверждакомплексное ющие добавки заполняют объем материала и уменьшают содержание в нем ЦК (могут существенно влиять на многие свойства бетонов) Свежеуложенными бетонными смесями называют бетоны после укладки и до затвердевания. 2/18/2018 3

КЛАССИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ Признак Вид тяжелые вид заполнителей легкие вид вяжущих веществ на неорганических вяжущих на специальных вяжущих на смешанных комплексных вяжущих комбинированных зерновой крупнозернистые состав заполнителей мелкозернистые 2/18/2018 Характеристика на плотных заполнителях на пористых заполнителях цементных, силикатных, гипсовых полимерных, битумных и др. удовлетворяющих особым требованиям известково-цементных, известково-шлаковых и пр. полимерцементных с крупным и мелким заполнителями только с мелким заполнителем 4

Признак Вид Характеристика плотной структуры межзерновое пространство заполнителей полностью занято ЦК с nct 6% поризованные межзерновое пространство заполнено ЦК с nct 6% крупнопористые зёрна КЗ лишь покрыты ЦК и склеены им в местах контакта ячеистые материала из ЦК на 60… 90% состоит из пор-ячеек размером 0, 5… 2 мм конструкционные предъявляют обыкновенные требования по прочности и долговечности специальные предъявляют особенные требования, обусловленные спецификой их службы по структуре в зависимости от назначения 2/18/2018 5

Признак Вид Характеристика классы по прочности 2/18/2018 марки: по морозостойкости F 15…F 1000 по водонепроницаемости W 2…W 20 по средней плотности по основным свойствам на сжатие (B 1…B 60), на осевое растяжение (Bt 0, 8…Bt 3, 2), на растяжение при изгибе (Btb 2, 8…Btb 6, 4) D 500…D 2000, для легких и ячеистых бетонов в сухом состоянии 6

ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ КОНСТРУКЦИОННОГО ТЯЖЕЛОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА (ТЦБ) Состав бетона - сведения о качестве и расходе компонентов на производство единицы объема свежеуложенного бетона. КОМПОНЕНТЫ БЕТОНА Цемент Вода Традиционная технология Способы получения бетонов 2/18/2018 Мелкий заполнитель Крупный заполнитель Добавки Операции: приготовление, транспортирование и укладка бетонной смеси. Операции: засыпка в опалубку щебня, Технология нагнетание растворного компонента в раздельного его межзерновое пространство под бетониро- давлением при воздействии вибрации. Растворный компонент вания 7 приготавливается отдельно.

СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА БЕТОНА ПО КОЛИЧЕСТВУ КОМПОНЕНТОВ расходами компонентов по массе: по объему: Mc , M s, Mg, Mw , V c, V s, Vg, V w, (кг/м 3) (дм 3/м 3) соотношением расходов по массе: по объему: = 1: х : у и Mw/Mc = 1: x 1 : y 1 и Mw/Mc ПО КАЧЕСТВУ КОМПОНЕНТОВ Характеристиками основных свойств компонентов 2/18/2018 8

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОНА Цемент Выбор марки и вида цемента осуществляют с учетом требований, предъявляемых к свойствам бетона и особенностей его технологии. Класс бетона по В 15 прочности при и менее сжатии Рекомендуемая марка цемента 300 В 25 В 30 В 35 В 40 и выше 400. . . 500 500. . . 600 • шлакопортландцемент не допускается применять в бетонах с марками по морозостойкости F 200 и выше. • для быстротвердеющих бетонов - быстротвердеющие портландцемент (ПЦ-Д 20 -Б) и шлакопортландцемент (ШПЦ-Б). Минимальные Mc, min и максимальные Мс, тax расходы цемента: • для железобетонных конструкций Мс, min составляет 220 кг/м 3. • 2/18/2018 для высокопрочных бетонов установлен Mc, max = 600 кг/м 3. 9

Заполнители Общая классификация заполнителей Признак Размер зерен Наименование вида, его характеристика мелкий крупный природные Происхождение 2/18/2018 с крупностью зерен свыше 5 мм добываемые в виде нерудных ископаемых производимые по специальным искусственные технологиям из сырья или отходов промышленности дробленые Степень обработки с крупностью зерен до 5 мм измельчают до получения необходимой крупности фракциониро- рассеивание зернистой смеси на фракции ванные очистка от грязи, улучшение зернового обогащенные состава 10

Мелкий заполнитель Классификация природных песков признаки условия образования виды морские, озерные, речные, горные (овражные), дюнные, барханные и др. кварцевые, полевошпатные, известняковые, минералогический доломитовые и др. состав Зерновой состав песка (гранулометрический) определяется просеиванием через сита с размерами ячеек d = 2, 5; 1, 26; 0, 63; 0, 316 и 0, 16 мм, и двух дополнительных – d = 5 и 10 мм. 2/18/2018 11

Зерновой состав характеризуется частными i и полными остатками i, а также содержанием гравия (зерен, оставшихся на дополнительных ситах), и пыли (частиц, прошедших через сито 0, 16 мм). Частный остаток Полный остаток Содержание пыли в песке (%) 2/18/2018 12

График зернового состава песка 1 и 4 - нижняя и верхняя границы области допускаемого ЗС; 2 - рекомендуемая нижняя граница ЗС для Rb 20 МПа (Mf >2); рекомендуемая нижняя граница ЗС для Rb 35 МПа (Mf > 2, 5); 1' и 5 - допустимые нижняя и верхняя границы области ЗС песка 2/18/2018 13 для гидротехнических бетонов.

Модуль крупности песка Классификация песков по крупности Группа песка Повышенной крупности Модуль крупности Полный остаток на сите № 063, % по массе Свыше 3 до 3, 5 Свыше 65 до 75 Крупный > 2, 5 > 3 > 45 > 65 Средний > 2, 5 > 30 > 45 Мелкий > 1, 5 > 2 > 10 > 30 Очень мелкий > 1, 5 До 10 Чистота песка оценивается содержанием пылевидных и глинистых частиц, а также вредных примесей. Вредные примеси по происхождению подразделяются на 2/18/2018 органические и неорганические. 14

Крупный заполнитель Виды крупного заполнителя для бетона Щебень Гравий Щебень из гравия продукт дробления камня из различных горных пород (чаще всего в строительстве используют гранитный или известняковый щебень) рыхлая осадочная горная порода (обычно природные гравийно-песчаные смеси полизернистого состава) получают дроблением крупного гравия до необходимого, более мелкого размера зерен (не менее 80 % дробленых зерен) Фракции щебня: 2/18/2018 5 (3). . . 10, 10. . . 20, 20. . . 40, 40. . . 70 и 70. . . 120 мм. 15

Требования к зерновому составу фракции Для оценки зернового состава фракции крупного заполнителя необходимо сравнить полученные полные остатки на ситах (калибрах), соответствующих по размерам d, 0, 5(d + D), D и 1, 25 D, с требованиями стандарта. D наибольшая d наименьшая крупность зерен Если кривая не выходит за границы графика, то зерновой состав фракции соответствует требованиям. 2/18/2018 16

Прочность КЗ Дробимость - характеризуется потерей массы m после сжатия (сдавливания) до установленной стандартом нагрузки в стальном цилиндре навески щебня массой m и отсеивания раздробившихся зерен через сито с отверстиями, равными четверти наименьшей крупности фракции dnet = 0, 25 d, остаток щебня на сите т1 взвешивают и вычисляют m = (т – m 1)/т %. марки щебня по прочности: 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400. В смеси фракций с содержанием каждой I, %, показатель дробимости вычисляют как среднее взвешенное всех mi: m = ( 1 m 1 +. . . + n mn)/100. Гравий и щебень из гравия имеют марки Др16, Др12 и Др8. 2/18/2018 17

Морозостойкость КЗ марки F 15, F 25, F 50, F 100, F 150, F 200 и F 300. Износостойкость КЗ в зависимости от потери массы при испытании КЗ подразделяют на марки по износу: И-I, И-III и И-IV. Форма зерен характеризуется содержанием зерен, отличающихся от куба или шара (пластинчатых и игольчатых зерен должно содержаться не более 35 %). Содержание зерен слабых пород • не должно превышать 5 % по массе для щебня марок (1000, 1200 и 1400); • 10 % - для щебня марок по прочности (400, 600 и 800). Чистота КЗ характеризуется и определяется как и для песка. 2/18/2018 18

Вода Для бетона без проверки разрешается применять водопроводную питьевую воду. При использовании воды из водоемов или грунтовой воды необходимо проверить ее качество. 2/18/2018 19

2/18/2018 регулирующие степень пористости улучшают общие или специальные свойства бетона: морозостойкость, водонепроницаемость, коррозионную стойкость и др. уплотняющие пенообразующие газообразующие процессы схватывания воздухововлекающие твердение на морозе ускоряющие реологические свойства замедляющие водоудерживающие стабилизирующие пластифицирующие Добавки Для улучшения свойств бетона и бетонной смеси и экономии цемента рекомендуется вводить химические добавки. Виды добавок к бетону модифицирующие 20