Определение производственного состава бетона

1. Количество влаги, содержащейся в заполнителе, должно учитываться при определении действительного расхода воды. Вначале определяют содержание воды в заполнителе:

В_п = П ^. W_п ; В_щ = Щ ^. W_щ

Затем действительный расход воды:

В_д = В – В_п – В_щ

2. Расход песка и щебня увеличивается на массу воды, которая в них содержится.

Расход цемента при данной корректировке состава сохраняется неизменным.

Для сохранения В/Ц и заданной прочности бетона расход воды, полученной при расчете, для сухих заполнителей уменьшается, а сухой песок и гравий заменяются влажным.

При загрузке цемента и заполнителей в бетоносмеситель их первоначальный объем больше объема полученной бетонной смеси, т.к. при перемешивании происходит как бы уплотнение массы.

Для оценки объема полученной бетонной смеси используют коэффициент выхода В_б:

Влияние воды при определении коэффициента выхода бетона не учитывают, т.к. вода сразу же пропитывается в пустоты твердых материалов и на их первоначальный объем не влияет. Коэффициент выхода бетона зависит от состава бетона и свойств используемых материалов и колеблется от 0,55 до 0,75.

При расчете выхода материалов на один замес бетоносмесителя принимают, что сумма объемов цемента, песка и щебня (в рыхлом состоянии) соответствуют ёмкости барабана бетоносмесителя.

V_з – объем бетона, полученного из одного замеса:

V_з = В_б ^. V_{б.с. (ёмкость бетоносмесителя)}

Строят по результатам график зависимости R_б от Ц/В.

Определение состава бетона с химическими добавками (самостоятельно)

Проектирование составов различных видов тяжелых бетонов (самостоятельно на лабораторной работе).

Характеристика разновидностей бетона

Высокопрочный бетон

В современных условиях, возможно, получать высокопрочные бетоны с R 50-100 МПа и особо высокопрочные с прочностью больше 100 МПа. Для полученных высокопрочных бетонов необходимо создать особоплотную, прочную и монолитную структуру. Этого можно достичь при выполнении следующих условий: 1) применением высокопрочных цементов и заполнителей; 2) предельно низким В/Ц; 3) высоким предельно допустимым расходом цемента; 4) применением суперпластификаторов и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры бетона; 5) особо тщательным перемешиванием и уплотнением бетонной смеси; 6) созданием наиболее благоприятных условий твердения бетона.

Необходимо применять цементы активностью R_ц больше 50 МПа желательно с низким значением нормальной густоты, определённого минералогического состава, тонкомолотые, с повышенным содержанием C₃S C₃A и быстротвердеющие цементы. Для массивных конструкций и изделий, изготовляемых на полигонах без Т.О., рекомендуются цементы с пониженным содержанием C₃A и ограниченным содержанием C₃S (меньше 50 %), лучше белитовые.

Заполнители должны быть чистыми и обладать хорошим зерновым составом и малой пустотностью, не содержать слабых зерен.

Для гарантированного получения плотной и прочной структуры расход цемента в высокопрочном бетоне ограничивается, т.к. это способствует получению менее дефектной структуры.

Наилучшие условия твердения – нормальные. Не следует назначать слишком длительных режимов прогрева, необходимо применять более длительную предварительную выдержку, очень мягкий режим с постепенным подъёмом и спуском температуры.

Быстротвердеющий бетон

Получение БТ бетона, обладающего относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1-3 сут.) при твердении в нормальных условиях, достигается применением БТЦ, а также различными способами ускорения твердения цемента. К этим способам относятся: 1) применение жесткой бетонной смеси с низкими значениями В/Ц; 2) использование добавок ускорителей твердения (CaCl₂), глиноземистого цемента и др.; 3) сухое или мокрое домалывание цемента с добавкой гипса (2-5% от массы цемента) или с применением комплексных специальных добавок; 4) активация цементного раствора.

При выборе состава бетона можно пользоваться формулой

R_б1=0,65 ^. R_ц1(Ц/В-1,3)

R_ц1 – прочность цемента при сжатии через 1 сутки, МПа.

Бетон на мелком песке

Ввиду широкого распространения в природе мелких песков и отсутствия в некоторых районах песков с удовлетворительным зерновым составом, допускается применять в бетоне мелкие и тонкие пески (Мкр < 1,5) при условии соответствующего технико-экономического обоснования.

Мелкие пески по сравнению со средними и крупными характеризуются большей пустотностью и удельной поверхностью и худшим зерновым составом. Вследствие этого они несколько понижают прочность бетона и уменьшают подвижность бетонной смеси, что вызывает увеличение расхода цемента для получения равнопрочных и равноподвижных бетонов.

Замена крупного песка мелким в большей степени сказывается на осадке конуса и в меньшей – на удобоукладываемости бетонной смеси.

Вместе с тем мелкий песок меньше раздвигает зерна крупного заполнителя и обладает лучшей водоудерживающей способностью, в результате чего уменьшается оптимальное содержание песка в бетоне и, следовательно, в меньшей мере заметно его влияние на водопотребность бетонной смеси.

При определении состава бетона на мелком песке необходимо учитывать следующие особенности и вводить поправки в подбор состава тяжелого бетона:

1. Значение В/Ц

В/Ц = 0,55 Rц / (Rб + 0,55 ×0,5Rц)

2. содержание мелкого песка в смеси заполнителя уменьшают, т.е. уменьшают β коэффициент раздвижки зерен

3. подвижность бетонной смеси назначают либо по удобоукладываемости, либо по осадке конуса.

Бетон для гидротехнических сооружений

Бетон для гидротехнических сооружений должен обеспечивать длительную службу конструкций, постоянно или периодически омываемых водой. Поэтому в зависимости от условий службы к гидротехническому бетону помимо требований прочности предъявляются также требования по водонепроницаемости, а нередко и по морозостойкости.

Требования по водонепроницаемости и морозостойкости – дифференцированы в зависимости от характера конструкций и условий ее работы.

Обычно гидротехнический бетон делят на следующие разновидности: подводный, постоянно находящийся в воде, расположенный в зоне переменного горизонта воды, надводный, подвергающийся эпизодическому омыванию водой. Кроме того различают массивный и немассивный бетон и бетон напорных и безнапорных конструкций.

Прочность на сжатие гидротехнического бетона определяют в возрасте 180 суток. В строительстве применяется бетон классов В10 … В40.

По водонепроницаемости бетон делят на 4 марки: W2, W4, W6, W8. (бетон не должен пропускать воду при давлении 0,2 Мпа, 0,4 МПа …. ).

По морозостойкости гидротехнический бетон делят на марки: F100, F150, F200, F300.

Состав гидротехнического бетона можно определить рассмотренным выше методом. Специальные свойства этого бетона обеспечиваются:

1. выбором материалов, обеспечивающих требуемые морозостойкость и водонепроницаемость;

2. определением В/Ц не только из уровня прочности, но и из условия долговечности;

3. назначением расхода цемента в определенных пределах;

4. выбором коэффициента раздвижки, обеспечивающим получение плотного и долговечного бетона;

5. применением в некоторых случаях микронаполнителей, уменьшающих тепловыделение и объемные деформации и гарантирующих получение плотного бетона при низких расходах цемента;

6. применением воздухововлекающий добавок.

Для гидротехнического бетона допускается применение портландцемента (ПЦ), пластифицированного и гидрофобного цементов, пуццоланового и шлакового, а в некоторых случаях, сульфатостойкого. Пуццолановый цемент характеризуется большей физической и химической стойкостью при действии на бетон природных вод. Для повышенной водонепроницаемости и морозостойкости бетона применяются химические добавки (СДБ, СНВ), заполнители из изверженных и осадочных горных пород и кварцевый песок. Песок, по возможности, необходимо обогащать.

Расход цемента должен быть больше минимальных значений. Расход песка в смеси заполнителей должен быть несколько увеличен против обычных значений.

Бетон для дорожных и аэродромных покрытий

В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба, т.к. покрытие работает на изгиб, как плита на упругом основании. Поэтому, при расчете состава бетона надо установить такое соотношение между его составляющими, которое обеспечивает требуемую прочность бетона на растяжение при изгибе, так же достаточную прочность на сжатие и морозостойкость.

Проектную прочность дорожного бетона устанавливают в зависимости от назначения бетона.

Марки бетона по морозостойкости назначают в соответствии с климатическими условиями района строительства. Для обеспечения требуемой морозостойкости бетона и его стойкости против хлористых солей, применяемых для борьбы с гололедом и замораживанием бетона при отрицательных температурах В/Ц отношение следует принимать для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий не менее 0,5; для нижнего слоя двухслойных покрытий не менее 0,6; для оснований усовершенствованных покрытий не менее 0,75.

Для бетона однослойных покрытий следует применять ПЦ не ниже М400 с содержанием С₃А < 10%, для оснований бетонных дорог допускается не ниже М300. Желательно использовать дорожные пластифицированные или гидрофобные цементы.

Для бетона однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий применяют щебень, щебень из гравия и гравий только после промывки, при этом содержание глинистых, илистых и пылеватых частиц не должно превышать 1,5% по массе, для нижнего слоя двухслойных покрытий – 2%.

Щебень необходимо применять из прочных горных пород. Наибольший размер зерен щебня или гравия д.б. не менее: для верхнего слоя двухслойных покрытий – 20 мм; для однослойных и нижнего слоя двухслойных покрытий – 40 мм; для оснований покрытий – 70 мм.

Для повышения морозостойкости бетона и качества бетонной смеси в нее вводят ПА добавки: ССБ – пластифицирующие и воздухововлекающие – ацетат натрия, мылонафт.

Окончательное суждение о выборе консистенции смеси.

Коррозия бетона и меры борьбы с ней.

Понятие о долговечности.

На бетонные и ж/б конструкции, эксплуатируемые в промышленных, гражданских, жилых, сельскохозяйственных зданиях могут действовать агрессивные среды.

Долговечность конструкций определяется стойкостью, как бетона, так и арматуры при воздействии на них агрессивной среды.

Классификация сред по степени агрессивного воздействия

Степень агрессивного воздействия на бетоны и ж/б конструкции определяется для жидких сред - наличием и концентрацией агрессивных агентов, температурой, величиной напора или скоростью движения жидкости у поверхности конструкции и зависит от ρ бетона; для газовых сред видом и концентрацией газов, растворимостью их в воде, влажностью и температурой среды; для твердых тел- (соли, аэрозоли, пыли) - дисперсностью , растворимостью в воде, влажностью окружающей среды.

По показателю бетоны условно делятся на три вида, характеризующиеся водосодержанием бетонной смеси при затворении, маркой бетона по водонепроницаемости и водопоглащением бетона по массе. Степень агрессивного воздействия жидких сред зависит от концентрации водородных ионов рН, содержание свободной углекислоты, магнезиальных солей, едких щелочей, сульфатов.

Концентрация ионов водорода характеризует химическую активность жидких агрессивных сред. В кислой среде концентрация ионов Н больше, а в щелочной - малая. С понижением значение рН степень агрессивного воздействия среды на бетон возрастает. Жидкие агрессивные среды, содержащие углекислоту, активно взаимодействуют с цементным бетоном, разрушая его. Однако, агрессивность этих сред зависит от концентрации углекислоты и жесткости воды.

Агрессивными газами являются: кислород, водные пары, углекислый газ, аммиак, сернистый ангидрид, сероводород, окислы азота, хлор, хлористый водород, фтористый водород. В зависимости от вида и концентрации газов газовоздушные среды условно делятся на 4 группы: А, В, С, Д (табл.1).

Указанные агрессивные газы – кислые, и при растворении их в воде образуются кислоты. Степень агрессивности растворов, как и самих газов, возрастает от группы А до группы Д, т.е. по мере повышения концентрации растворенных газов испытывают воздействие газовоздушных сред при температуре до +50^оС. При повышение температуры до +70^оС степень агрессивного воздействия среды увеличивается примерно на одну ступень. По относительной W все газовоздушные среды относятся к одной из трёх зон: сухой – с относительной W < 60%; нормальной – 61-75% и влажной – более 75%. Область применения различных строительных конструкций в зависимости от зоны влажности, группы агрессивности и степени воздействия газовоздушных сред определена СНиП 11-28-85.

Таблица 1

Газ	Нормативная концентрация газа (мг/м^3) в среде группы
	А	В	С	Д
Двуокись С	До 2000	Свыше 2000	-	-
Сернистый ангидрид	До 0,5	Свыше 0,5 до 10	Свыше 10 до 200	Свыше 200
НF	До 0,05	Свыше 0,05 до 5	Свыше 5 до 10	Свыше 10
НS сероводород	До 0,01	Свыше 0,01 до 5	Свыше 5 до 100	Свыше 100
Окись азота	До 0,1	Свыше 0,1 до 5	Свыше 5 до 25	Свыше 25
Cl	До 0,1	Свыше 0,1 до 1	Свыше 1 до 5	Свыше 5
HCl	До 0,05	Свыше 0,05 до 5	Свыше 5 до 10	Свыше 10

Степень их агрессивного воздействия на бетон определяется специальными нормами по антикоррозийной защите строительных конструкций (СНиП 2.03.11-85)

В зависимости от глубины разрушения бетона при коррозии различают слабо-, средне- и сильноагрессивные среды и неагрессивные.

Таблица 2

Допустимая глубина (см) разрушения бетона за 50 лет эксплуатации

Степень агрессивности воды-среды	Конструкции
	железобетонные	бетонные
Неагрессивная Слабоагрессивная Среднеагрессивная Сильноагрессивная	1 1-2 2-4 более 4	2 2-4 4-6 Более 6

При взаимодействии на бетон воды-среды может происходить разрушение бетона, характеризующиеся I, II, или III видом коррозии. Разрушение конструкции наступает вследствие недостаточной стойкости бетона.

Поэтому при проектировании конструкций необходимо учитывать состав агрессивной среды, условия службы конструкции, правильно выбрать материалы и назначить плотность бетона, чтобы обеспечить долговечность конструкции.

Коррозия бетона в газовой среде протекает, как правило, при наличии влаги, и возникающие при этом процессы не отличаются практически от коррозии бетона в водной среде.

Жесткость воды в основном определяется наличием растворенных в ней солей Са и Мg. Различают жесткость карбонатную, некарбонатную и общую. При отсутствии в воде карбонатов может происходить растворение цементного камня – его выщелачивание (коррозия) и снижение прочности бетона. Воздействие воды, содержащей магнеугольные соли, приводит к быстрому разрушению бетона в результате коррозии. Коррозия бетона от действия едких щелочей наблюдается на предприятиях химической промышленности. Процесс разрушения бетона вызывается отложением щелочи в порах бетона с образованием за счет углекислоты окружающего воздуха карбонатов Na₂CO₃ и K₂CO₃. одновременно со щелочью взаимодействует и алюминатная составляющая портландцемента с образованием растворимых алюминатов Na и К.

В природных и некоторых других водах содержатся сульфаты. Такие воды вызывают сульфатную коррозию.

Кроме водных растворов солей, кислот и щелочей, жидкими агрессивными средами являются также масла, нефтепродукты и растворители. Растительные и животные масла представляют большую опасность для бетона, чем минеральные.

Теперь рассмотрим газовую среду (V ).

Степень агрессивного воздействия твердых сред на бетон и железобетон

показана в табл. 3.

Таблица 3

Конструкция	Степень воздействия твердых сред при их зоне влажности и характеристике
	сухая			нормальная			влажная
	малорастворимая	хорошо растворимая малогигроскопичная	хорошо растворимая гигроскопичная	малогигроскопичная малорастворимая	хорошо растворимая малогигроскопичная	хорошо растворимая гигроскопичная	малорастворимая	хорошо растворимая малогигроскопичная	хорошо растворимая гигроскопичная
Бетонные и асбесто-цементные Желез-бетонные	Н Н Ср Н Сл Ср			Н Сл Ср Н Ср Cu			Н Ср Ср Сл Сл Cu

По растворимости твердые среды делятся на малорастворимые (менее 2 г/л) и хорошо растворимые (более 2 г/л).

В большинстве случаев на конструкции действует многофазная среда. Так, например воздушная среда промышленных предприятий содержит в своем составе взвешенную жидкостную фазу в виде тумана и твердую в виде пыли.