Войти  |  Регистрация
Авторизация

Исходные материалы для производства бетона



Матричной фазой бетона является искусственный камень, образованный при твердении цемента или другого вяжущего материала. При выборе вяжущих учитывают комплекс технических и технико-экономических показателей и, прежде всего достигаемые свойства бетона, наибольшее практическое значение для строительства имеют цементные бетоны (далее в тесте - "бетоны").
Наряду с вяжущими, выполняющими цементирующую функцию в бетоне, важнейшей его составной частью как композиционного, материала, занимающей до 80% его объема, являются заполнители. Формируя каркас бетона, заполнители активно влияют на его свойства, снижая усадочные напряжения, увеличивая модуль упругости и уменьшая ползучесть, влияя на плотность и др.
Исходные материалы для производства бетона

Основными классификационными признаками заполнителей бетона являются размер и форма зерен, насыпная плотность, пористость зерен, происхождение и методы получения, назначение (табл. 11.2).
Плотными заполнителями бетона служат обычно неорганические материалы, пористые бывают как неорганического, (керамзит, аглопорит, шлаковая пемза и др.), так и органического происхождения (древесные опилки, пенополистирол и др.)
Заполнитель характеризуют зерновым или гранулометрическим составом, определяемым просеиванием пробы через стандартные сита. При этом размеры отверстий сит, на которых остается или проходит не менее 95% материала, считают соответственно наименьшей и наибольшей крупностью заполнителя. Выбор предельной крупности заполнителя зависит от размеров сечения конструкции и расстояния между арматурными стержнями. Обычно наибольшая крупность заполнителя должна быть не больше 1/4 минимального размера сечения конструкции и 2/3 расстояния между арматурными элементами.
Исходные материалы для производства бетона

Характерные фракции крупного заполнителя, зерна которых имеют размеры в пределах определенного диапазона контрольных сит: 5-10, 10-20, 20-40, 40-80, 80-120 мм.
Для минимизации расхода вяжущего в бетоне при достижении требуемых физико-механических свойств желательно, чтобы зерновой состав заполнителей обеспечивал их наибольшую плотность. Для реальных заполнителей зерновой состав всегда отклоняется от идеальной кривой, максимально плотной смеси, поэтому в стандартах, нормирующих требования к крупному и мелкому заполнителям, указывают рекомендуемые области зерновых составов (рис. 11.1, табл. 11.3), выход за пределы которых приводит к существенному перерасходу цемента. Пустотность заполнителей регулируется их фракционированием с последующим смешиванием определенных фракций в необходимом соотношении.
Исходные материалы для производства бетона
Исходные материалы для производства бетона

Интегральной характеристикой крупности, широко применяемой для оценки качества песка, является модуль крупности:
Исходные материалы для производства бетона

где А - сумма полных остатков на контрольных ситах, %:
Исходные материалы для производства бетона

Полные остатки на каждом из сит находят, суммируя частные остатки на данном сите и ситах с более крупными отверстиями.
Песок для строительных работ подразделяют на группы по крупности: очень крупный - Mк ≥ 3.5; повышенной крупности Mк = 3-3,5; крупный Mк = 2,5-3,0; средний Mк = 2-2,5; мелкий Mк = 1,0-1,5; тонкий Mк = 0,7-1,0 и очень тонкий - до 0,7. Очень мелкие, тонкие и очень тонкие пески в качестве мелкого заполнителя бетонов обычно не применяют, поскольку их использование сопряжено с резким увеличением водопотребности бетонных смесей и необходимого расхода цемента.
На качество заполнителей существенно влияет содержание пылевидных, глинистых и илистых примесей, определяемых обычно способом отмучивания. К пылевидным относят частицы крупностью свыше 0,005 до 0,05 мм, к глинистым и илистым - до 0,005 мм. Ограничение содержания отмучиваемых примесей в песке и щебне (гравии) обусловлено отрицательным влиянием образуемых ими пленок на сцепление цементного камня с заполнителями, и, как следствие, на прочность, морозостойкость и другие свойства бетона, водопотребность бетонных смесей. Содержание отмучиваемых частиц в природном песке допускается до 3%, в обогащенном - 2%, в дробленом - до 5% (с учетом группы крупности). Содержание отмучиваемых частиц в составе щебня и гравия из изверженных и метаморфических пород не должно превышать 1%, в щебне из осадочных пород (в зависимости от прочности бетона) ограничивается в пределах 1-3%, в том числе глины в комьях - не более 0,25%. Кроме отмучиваемых примесей, в заполнителях может присутствовать ряд других вредных примесей, способствующих снижению прочности и долговечности бетона (уголь, слюды, цеолиты и др.); ухудшающих качество поверхности и вызывающих внутреннюю коррозию (аморфные разновидности диоксида кремния, хлорит, магнетит и др.); и коррозию арматуры (галоиды, сульфиды, сульфаты и др.).
Прочность щебня и гравия характеризуется по ГОСТ 8267-93 их маркой по прочности, определяемой по дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре в зависимости от величины потерь массы. Марки по прочности для щебня и изверженных пород колеблются от 600 до 1400 при потерях массы для интрузивных пород от 34 до 12% и эффузивных - от 20 до 9%. Для щебня из осадочных и метаморфических пород марки по дробимости от 200 до 1200 при потерях массы от 35 до 11%.
К заполнителям бетона, как и другим строительным материалам, предъявляются требования по содержанию природных радионуклидов. Для всех видов строительства могут применяться материалы с суммарной удельной активностью природных радионуклидов не более 370 Бк/кг (I класс). Материалы с удельной активностью природных радионуклидов от 370 до 740 Бк/кг (II класс) могут быть использованы для дорожного и промышленного строительства в границах территории населенных пунктов. При активности более 740, но ниже 1350 Бк/кг (III класс) заполнители могут использоваться в строительстве за пределами населенных пунктов.
Качество бетона в значительной мере зависит не только от качественных показателей вяжущего и заполнителей, но и от качества воды затворения. Вода затворения является активным компонентом, обеспечивающим твердение цементного камня и необходимую удобоукладываемость бетонной смеси.
Для затворения бетонных смесей рекомендуется применять воду с водородным показателем pH в пределах 4-12,5. Важное значение имеет ограничение в воде вредных примесей, препятствующих нормальному схватыванию и твердению цемента и способствующих образованию в бетоне веществ, снижающих его прочность и долговечность. К замедлению скорости процессов гидратации и снижению прочности бетона приводят примеси в воде ряда органических веществ: сахаров, фенола, нефтепродуктов, жиров, масел и др. Содержание органических ПАВ, сахаров и фенола не должно превышать 10 мг/л. Примеси в воде нефтепродуктов и жиров оседают на поверхности зерен цемента и заполнителей при замешивании бетонной смеси и ухудшают качество контактной зоны. Растворимые соли при повышенной концентрации кристаллизуются в порах цементного камня и образуют на поверхности бетона высолы.
Максимально допустимое содержание в воде затворения, вредных примесей приведено в табл. 11.4.
Исходные материалы для производства бетона

Наиболее универсальным и эффективным способом модифицирования структуры и регулирования свойств бетона является введение в бетонную смесь дополнительных компонентов - добавок. В настоящее время в экономически развитых странах практически весь выпускаемый бетон изготавливается с применением разнообразных добавок. Номенклатура известных добавок чрезвычайно многообразна. Они, как правило, оказывают комплексное (полифункциональное) воздействие на бетонные смеси и затвердевший бетон.
Исходные материалы для производства бетона

Всю совокупность добавок в бетон условно разделяют на химические и минеральные. Химические добавки (модификаторы) вводят в бетон в сравнительно небольшом количестве (до 10% от массы цемента), они могут быть по составу как неорганическими, так и органическими. Отдельно выделяют полимерные добавки для получения полимерцементных бетонов. Минеральные добавки могут быть введены в значительно большем количестве, чем химические добавки.
Имеются различные классификации добавок по механизму их действия, составу и основному техническому эффекту.
В соответствии с ГОСТ 24211-91 добавки для цементных бетонов в зависимости от основного эффекта их действия подразделяют на 4 вида: регулирующие свойства бетонной смеси (пластифицирующие, стабилизирующие, водоудерживающие, улучшающие перекачиваемость и др.); регулирующие твердение бетона; повышающие прочность, морозостойкость, коррозионную стойкость, водонепроницаемость (водоредуцирующие, кольматирующие, воздухововлекающие и др.); придающие бетону специальные свойства (противоморозные, гидрофобизирующие).
В технологии бетона наибольшее распространение получили пластифицирующие добавки (пластификаторы), улучшающие подвижность бетонной смеси без увеличения водосодержания и снижения прочности. Они позволяют также уменьшать водосодержание без ухудшения удобоукладываемости бетонных смесей и достигать улучшения основных свойств бетона или при заданных свойствах бетона уменьшать необходимый расход цемента (рис. 11.2). В соответствии с эффективным пластифицирующим действием, т.е. увеличением подвижности бетонной смеси без снижения прочности бетона, пластификаторы делят на 4 категории (табл. 11.5).
Исходные материалы для производства бетона

Суперпластификаторы (СП) начали применять в производстве бетона в начале 1970-х годов. Благодаря им оказалось возможным существенно улучшить свойства бетона без увеличения расхода цемента, получать бетоны из самоуплотняющихся смесей при умеренном водосодержании, высокопрочные бетоны на обычных портландцементах и заполнителях, обладающие низкой проницаемостью, высокой коррозионной стойкостью и т.д.
Введение СП является в настоящее время обязательным условием производства высококачественных, высокотехнологичных бетонов (Hiqh Performance Concrete - НРС).
Принятая в настоящее время классификация суперпластификаторов (табл. 11.6) разделяет их по составу и механизму действия.
Исходные материалы для производства бетона

В группу ускорителей твердения входят, как правило, соли-электролиты, основным эффектом которых является ускорение твердения (в ряде случаев и схватывания) бетонных смесей.
Из ускорителей твердения одним из первых был исследован хлорид кальция. Эта добавка была предложена еще в 1885 г. У. Миллером и С. Николсом. Ускоряющее действие хлорида кальция объясняется повышением растворимости клинкерных минералов цемента, образованием комплексных малорастворимых соединений, каталитическим и модифицирующим влиянием при гидратации цемента. Применение его в бетоне, однако, ограничено из-за ускорения коррозии стальной арматуры и понижения стойкости цементного камня в сульфатной среде.
В качестве ускорителей схватывания и твердения применяют также сульфаты натрия и калия, нитраты натрия и кальция, хлорное железо, хлорид и сульфат алюминия и другие соли-электролиты.
Для предотвращения коррозии стальной арматуры предложены добавки, совмещающие ингибиторы с ускорителями твердения, например, в виде нитрит-нитрата хлорида кальция и др.
Многие добавки - ускорители твердения являются также противоморозными, обеспечивающими твердение бетона при пониженных, в том числе и отрицательных температурах.
Стремление универсализовать действие добавок усилить их технический эффект обусловили широкое распространение комплексных (композиционных) добавок. На рис. 11.3 приведена одна из возможных схем формирования комплексных добавок различного назначения на основе пластифицирующих ПАВ.
Исходные материалы для производства бетона

В группу минеральных добавок относят неорганические порошкообразные вещества, вводимые в бетонную смесь для экономии цемента и регулирования свойств бетона. Минеральные добавки часто называют наполнителями (микронаполнителями) бетона. Их разделяют на активные и инертные.
Активные минеральные добавки способны вступать при нормальной температуре в химическую реакцию с гидроксидом кальция с образованием гидросиликатов и других гидратов. Активность добавок измеряют по количеству CaO в мг, поглощенного 1 г добавки из водного раствора извести в течение 30 сут. Она колеблется от 50-100 для золы-уноса до 350-400 мг CaO на 1 г добавок для некоторых природных материалов осадочного происхождения (опока, трепел и др.).
Такие добавки как доменные гранулированные шлаки содержат вещества, обладающие при определенных условиях (тепловлажностная обработка, введение активизаторов) вяжущими свойствами. Другие добавки преимущественно пуццоланового типа (низкокальцивая зола-унос, ряд других техногенных продуктов, а также природных материалов вулканического или осадочного происхождения) приобретают вяжущие свойства лишь в смеси с известью.
К высокоактивным минеральным добавкам в бетон, все шире применяемым в последние десятилетия, относятся ультрадисперсные отходы производства ферросплавов, т.н. микрокремнезем (МК). Микрокремнезем представляет собой конденсированный аэрозоль, улавливаемый фильтрами систем газоочистки плавильных металлургических печей. Он содержит частицы сферической формы со средним диаметром 0,1 мкм (рис. 11.4) и удельной поверхностью 15-25 м2/г и выше. Его насыпная плотность - 150-250 кг/м3. Микрокремнезем как добавка в бетоны был впервые предложен в начале 50-х, а начал массово использоваться с начала 70-х годов прошлого столетия в Норвегии, а затем и других станах.
Наряду с MK в качестве эффективных модификаторов бетона при определенных условиях (высокая дисперсность, сочетание с суперпластификаторами и др.) могут служить и другие минеральные материалы - метакаолин, цеолиты и др.
Исходные материалы для производства бетона

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent