Войти  |  Регистрация
Авторизация

Бетоны специального назначения



Для изготовления конструкций и возведения сооружений, постоянно или периодически находящихся в воде применяются гидротехнические бетоны, необходимость в таких бетонах возникает при возведении гидроэнергетических, гидромелиоративных, транспортных сооружений, сооружений промышленной гидротехники, водоснабжения и канализации и др.
В зависимости от расположения гидротехнического бетона в сооружении по отношению к уровню воды он разделяется на подводный (находится в воде постоянно), зоны переменного уровня воды, надводный (рис. 11.29). Гидротехнические бетоны делятся также на массивные и немассивные. Массивные бетоны используются преимущественно при строительстве плотин. Массивные конструкции требуют специальных мер для регулирования температурных напряжений, возникающих при выделении теплоты в бетоне.
Требования к гидротехническим бетонам предъявляются дифференцированно с учетом зонального распределения бетона в конструкциях (табл. 11.20).
Бетоны специального назначения
Бетоны специального назначения

Особенно жесткий комплекс требований предъявляется к зонам переменного уровня воды и надводным зонам наружных частей массивных сооружений.
Комплекс проектных требований к гидротехническим бетонам обеспечивается выбором исходных материалов и добавок и проектированием составов бетонных смесей в соответствии с условиями эксплуатации с учетом рекомендуемых ограничений по В/Ц и др.
В гидротехнических сооружениях при больших скоростях потока воды наступает кавитационное разрушение бетона. Сущность кавитации заключается в нарушении сплошности внутри текущей жидкости и образовании пузырей, разрыв которых сопровождается гидравлическим ударом. Многократно повторяющиеся удары и являются причиной кавитационного разрушения бетона.
Для защиты от наносов и кавитации применяют защитные облицовки; в зависимости от условий могут быть использованы чугуно-и сталебетон, камень, металл, резина, полимерные бетоны. Особенно эффективными являются полимербетонные облицовки, стойкость к износу и кавитации которых в несколько раз выше, чем высокопрочных цементных бетонов.
Дорожные бетоны применяются для цементобетонных покрытий дорог и аэродромов. Они подвергаются воздействию многократно повторяющихся статических и динамических нагрузок от проходящих транспортных средств, а также комплексному влиянию окружающей среды - увлажнению и высушиванию, нагреванию и охлаждению, замораживанию и оттаиванию с одновременным воздействием солей, применяемых для борьбы с гололедицей.
Бетонное покрытие дороги работает на изгиб как плита на упругом основании. Поэтому основным показателем механических свойств дорожных бетонов является прочность на растяжение при изгибе. Она назначается в зависимости от вида покрытия и положения слоя бетона в конструкции одежды дороги, а также интенсивности расчетной нагрузки.
Расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе определяют по формуле:
Бетоны специального назначения

где Вtв - класс бетона на растяжение при изгибе; Kн.п - коэффициент набора прочности; для бетона естественного твердения Kн.п=1,2, для пропаренного - Kн.п=1; Kу - коэффициент усталости бетона при повторном нагружении; KF - коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания и оттаивания, равный 0,95.
Коэффициент усталости Ky рассчитывают по формуле:
Бетоны специального назначения

где N - суммарное число приложения приведенной расчетной нагрузки за расчетный срок службы.
Между прочностью цементного бетона на сжатие и растяжение при изгибе имеется устойчивая корреляционная связь (рис. 11.30).
Для тяжелого бетона ориентировочно прочность бетона на растяжение при изгибе Rр.и в зависимости от прочности на сжатие Rсж в МПа можно найти по формуле:
Бетоны специального назначения

Прочность тяжелого цементного бетона при изгибе колеблется, как правило, в интервале 0,1-0,2 прочности при сжатии.
Соотношение Rсж/Rр.и повышается с увеличением прочности на сжатие. С увеличением возраста бетона его прочность при изгибе возрастает более медленно, чем прочность при сжатии и соотношение Rcж/Rp.и увеличивается. Существенное влияние на сопротивление бетона растяжению и изгибу оказывает вид заполнителей и характер их поверхности: прочность повышается при применении чистых заполнителей с угловатыми и шероховатыми зернами. Прочность при изгибе бетона на щебне на 15-20 % выше, чем бетона на гравии. Она увеличивается также при применении достаточно прочных пористых заполнителей, что объясняется их хорошим сцеплением с цементным камнем.
Значительный эффект увеличения прочности бетона на изгиб достигается при применении полимерных добавок.
Важным показателем качества дорожного бетона является износостойкость, которая зависит от структуры и состава верхнего слоя дорожного покрытия. Износом называют свойство материала сопротивляться абразивным воздействиям. Его оценивают по величине потерь массы образца при испытании во вращающемся барабане. Износ увеличивается при использовании подвижных бетонных смесей с большим водоцементным отношением. Износостойкость также снижается при твердении бетона в условиях низких температур и недостаточной влажности среды.
Бетоны специального назначения

Нормативной характеристикой упругих свойств дорожных бетонов является модуль упругости в условиях растяжения при изгибе, определяемый при напряжениях, соответствующих 0,2 от разрушающих.
Трещиностойкость бетона в дорожной одежде в значительной мере определяется его усадочными деформациями. Возникающие при этом напряжения негативно влияют на морозостойкость, усталостную прочность и др.
Морозостойкость дорожного бетона устанавливают в зависимости от климатических условий по среднемесячной температуре наиболее холодного месяца в году: суровых ниже -15°С, умеренных - 5...-15°С и мягких - 0...-5°С (табл. 11.21).
Влияние циклического изменения температуры усиливается дополнительным воздействием растворов солей.
Водоцементное отношение для бетона дорожных и аэродромных однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий должно быть не более 0,50, а для нижнего слоя двухслойных покрытий - не более 0,60.
Бетоны специального назначения

Для футеровки топок в конструкциях газоходов, дымовых труб при строительстве тепловых электростанций, в элементах защитных стен и перекрытий АЭС применяют жаростойкие бетоны. Обычный тяжелый цементный бетон пригоден для изготовления строительных конструкций, подвергающихся длительному воздействию температуры лишь до 200°С. В зависимости от предельно допустимой температуры применения жаростойкие бетоны разделяют на классы - от 3 до 16 (предельная температура применения соответственно от 300 до 1600).
Выбор заполнителей для жаростойких бетонов зависит от максимальной температуры их эксплуатации. Заполнители из таких излившихся изверженных пород, не содержащих свободного кварца, как андезиты, диабазы, базальты, туфы, пемза при введении в бетонные смеси тонкомолотых добавок могут использоваться в условиях температуры до 700-800°С. В таком же диапазоне температуры используются доменные и топливные шлаки и бой обыкновенного глиняного кирпича.
Для легких жаростойких бетонов используют в качестве заполнителей керамзит, перлит, вермикулит.
Наибольшее распространение как заполнитель жаростойких бетонов получил шамот. К шамотным относятся материалы с содержанием Al2О3+TiO2 от 30 до 45%. Их получают обжигом огнеупорных глин и каолинов до спекания. Обожженный продукт сортируют, измельчают и рассеивают по фракциям.
Для жаростойких бетонов с более высокой температурой применения в качестве заполнителей используют бой магнезитовых, хромомагнезитовых, корундовых и других огнеупоров. Для получения бетонов, работающих при температурах 600-1600°С в качестве вяжущего возможно применение жидкого стекла, 1300-1700° - глиноземистых и фосфатных цементов.
Декоративные бетоны применяют при отделке стен и других элементов зданий и сооружений, устройства полов. Вяжущими для них могут служить как белые и цветные, так и обычные цементы. В качестве вяжущих применяют также известь, гипс, каустические магнезит и доломит и др. Получение цементов светлых тонов осуществляют смешиванием обычного цемента с разбеливающими добавками (мелом, молотым известняком, мрамором и др.).
Заполнителями бетонов этого вида служат щебень и песок, полученные дроблением декоративных горных пород. Наряду с плотными применяют природные и искусственные пористые материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8. В качестве наполнителей используют тонкомолотые кварцевые пески, маршалит, каменную муку и др.
Пигменты для цветных цементов и декоративных бетонов должны иметь высокую стойкость к щелочам, солнечному свету и атмосферным воздействиям. Содержание пигментов в цементе и бетонной смеси зависит от их красящей способности (интенсивности), укрывистости, влияния на активность цемента.
Разновидностью цветных являются мозаичные бетоны. Их применяют для покрытия полов, изготовления таких строительных деталей как лестничные ступени, подоконники и др. Мозаичные смеси изготавливают с применением дробленой крошки из твердых полируемых пород (мрамора, гранита, базальта и т.д.).
Электротехнические бетоны - это специальные бетоны с заданными электрическими свойствами. Такие бетоны могут быть использованы для получения изделий разнообразных размеров и сложной формы, способных воспринимать механические и электрические нагрузки. Электротехнические бетоны разделяют на две группы - электроизоляционные и электропроводные.
Электроизоляционные бетоны обладают высоким удельным электрическим сопротивлением, малым значением диэлектрических потерь, высокой диэлектрической проницаемостью, электрической прочностью. Они применяются для изготовления токоограничивающих реакторов, траверс линий электропередачи и других высоковольтных изолирующих конструкций. Наиболее простым способом получения бетона с улучшенными диэлектрическими свойствами является уменьшение его увлажняемости повышением плотности. Снижение электропроводности бетона в условиях естественной влажности достигается введением гидрофобизующих и полимерных добавок. Наиболее надежная стабилизация электроизолирующих свойств бетона обеспечивается объемной пропиткой его в высушенном состоянии гидроизоляционными составами. Широко используется с этой целью петролатум. Для стабилизации электроизолирующих свойств цементных бетонов эффективна также пропитка высушенного бетона мономерами с последующей их полимеризацией термокаталитическим или радиационным способом.
Обычный цементный бетон в определенных температурновлажностных условиях проводит электрический ток. Однако электрическое сопротивление бетона весьма нестабильно, при сезонных колебаниях температуры и влажности оно изменяется на 6-8 порядков. Для получения электропроводных бетонов с заданными электрическими свойствами можно использовать токопроводящие добавки - специальную сажу, графиты, тонкомолотый кокс, металлические шламы и др.
Бетон является эффективным материалом для биологической защиты ядерных реакторов, поскольку в нем удачно сочетаются при сравнительно низкой стоимости высокая плотность и содержание определенного количества водорода в химически связанной воде. Для уменьшения толщины защитных экранов при возведении атомных электростанций и предприятий по производству изотопов наряду с обычными применяют особо тяжелые бетоны со средней плотностью от 2500 до 7000 кг/м3 и гидратные бетоны с высоким содержанием химически связанной воды. С этой целью используют тяжелые природные или искусственные заполнители: магнетитовые, гематитовые или лимонитовые железные руды, барит, металлический скрап, свинцовую дробь и др.
Для получения гидратных бетонов эффективными являются лимонит, серпентинит и другие материалы, обладающие наряду с высокой плотностью и значительным содержанием химически связанной воды. В качестве вяжущих в особо тяжелых и гидратных бетонах применяют портланд- и шлакопортландцемент. Возможно применение цементов специального назначения, образующих при твердении повышенное содержание гидросульфоалюмината, связывающего значительное количество воды.
Кроме улучшенных защитных свойств, бетон, применяемый для устройства экранов ядерных реакторов, должен обладать и другими особенностями: повышенной температуростойкостью, высокой теплопроводностью, низкими значениями усадки, коэффициента термического расширения и ползучести.
В результате воздействия ионизирующего излучения в структуре бетона могут происходить качественные изменения, характер и глубина которых зависят от свойств бетона, вида исходных материалов и дозы облучения. При определении радиационной стойкости материалов учитываются плотность потока частиц, интенсивность и поглощенная доза излучения.
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