Понятие гидрофобных цементов и их использование в специализированном строительстве. Безусадочный цементный раствор для омоноличивания стыков железобетонных конструкций Уход за бетонными конструкциями

Безусадочный цемент - используется при необходимости получить покрытие из бетона, не пропускающее влагу. Данный вид цементной смеси характеризуется быстрым процессом схватывания (начало схватывания начинается через несколько минут после соединения, а заканчивается не позднее, чем через 5-10 минут). При этом масса быстро затвердевает, уже к концу третьих суток достигая около 60-80% общей марочной прочности. Получившийся цементный камень обладает высокими показателями влагонепроницаемости и способен выдерживать давление воды, равное 0,7 Мпа.

Изначально водонепроницаемый безусадочный цемент был создан на основе другой смеси – глиноземистой. Базовым сырьем для цемента являются бокситы и известняки. Принцип действия водонепроницаемой безусадочной смеси состоит в том, что при затвердевании раствора происходит процесс кристаллизации алюминатов кальция, в условиях противодействия свободному расширению раствора. Это влияет на значительное уплотнение цементного камня, в результате чего он становится водонепроницаемым и приобретает гидроизоляционные качества.

Безусадочный цемент выпускается на заводах, в процессе перемалывания цемента глиноземистого типа с кальцинированной известью и гипсом. Если объемы гипса и извести могут варьироваться, то количество цемента должно составлять 85% от общей массы. Допускается добавление асбеста (не более 5%).

Хорошо приготовленный цементный камень обретает влагонепроницаемость через час, а полную активацию всех своих свойств – спустя 28 суток.

Материал обладает следующими достоинствами:

стойкость к коррозийным образованиям;

герметичность;

надежность;

долговечность.

К недостаткам можно отнести:

• невозможность использования в среде, не имеющей достаточной влажности;
• непереносимость температуры, превышающей 80 градусов по Цельсию.

Водонепроницаемый безусадочный цемент применяется при заливке фундамента, не подверженного водной фильтрации. Незаменим при устройстве полов в гаражных и подвальных помещениях, в погребах, где требуется изоляция от контакта с грунтовыми водами. Данным цементом заливаю стены выгребных ям, чтобы содержимое не попало в грунтовые воды.

Расширяющийся ПЦ

Усадка цементного камня вызывает растягивающие напряжения, которые часто превосходят прочность бетона и приводят к образованию трещин. При ремонте строительных конструкций (омоноличивание трещин), герметизации участков сопряжения двух и более конструктивных элементов не возможно достичь высокого качества работ из-за того что как правило применяют высокоподвижные ремонтные составы, усадка которых значительна. На площади контакта «нового» бетона со «старым» возникают растягивающие напряжения, значительно снижается прочность контактного слоя.

Цементы, растворы на основе которых дают приращение объема, называют расширяющимися. Все расширяющиеся цементы являются смешанными: состоят из вяжущего и расширяющей добавки.

Механизмы расширения:

Оксидное- в результате гидратации MqO или CaO до образования Mq(OH) 2 , Ca(OH) 2. Расширение обуславливается двукратным увеличением объема при гидратации до гидрооксида.

Сульфоалюминатное при образовании гидросульфоалюминатов кальция.

Расширение вызвано присутствием в составе цемента веществ, образующих газовую фазу

По показателям свободного расширения цементного теста при твердении в воде, цементы классифицируют:

Безусадочные, в котором расширение полностью компенсирует усадку…….2-5 мм/м

Слегка расширяющиеся…………………………………………………………….5-6

Средне расширяющиеся…………………………………………………………….8-10

Сильно расширяющиеся……………………………………………………………12-15

Расширение бетонов (при содержании цемента 250-300 кг/м3 составляет 10% от расширения теста, при содержании цемента 400 кг/м3 – 20%, при содержании цемента 600 кг/м3 расширение достигнет 45% от возможного расширения теста.

Показатель расширения зависит от многих факторов: минерального состав цемента, типа расширяющей добавки ее количества, условий твердения цемента.

В качестве расширяющих добавок применяют:

· высококальциевые алюминаты 4СаО ∙Al 2 O 3 ∙13Н 2 О, 4СаО∙3Al 2 O 3 ∙CaSO 4

· минералы с высоким количеством глинозема (глиноземистый цемент, глиноземистый шлак),

Характеристики цемента: Тонкость помола Т 02 не >1%, Т 008 не >7%,

Начало схватывания не ранее 30 мин, конец не позднее 12 час

Степень расширения 0.4%

Марки 400,500,600. Прочность в возрасте 28 суток превалирует над прочностью портландцемента на 7-8МПа, нет сброса прочности к 28 суткам.

Цемент можно пропаривать,

Расширяющиеся цементы имеют высокую водо-, сульфато-, морозостойкость. Камень имеет высокие марки по водонепроницаемости. Расширяющиеся цементы применяют при усилении железобетонных конструкций, т.к. при отсутствии усадки увеличивается прочность сцепления нового бетона со старым.

Бетоны на основе ранее рассмотренных гидравлических вяжущих при твердении на воздухе уменьшаются в объеме, т.е. их твердение вызывает усадку - крайне негативное явление, сказывающееся на качестве готовых конструкций.

Объемные усадочные деформации - одна из главных причин появления в бетоне трещин, снижающих долговечность инженерных сооружений. В связи с этим в настоящее время применяют новые виды цементов, процесс твердения которых в начальный период сопровождается либо увеличением объема цементного камня (так называемые расширяющиеся цементы), либо компенсированием усадки цемента (безусадочные цементы).

Суть этих явлений заключается в следующем. При гидратации всех минеральных вяжущих их абсолютный объем вследствие химической контракции уменьшается. В случае же применения расширяющегося цемента его объем при затворении водой увеличивается. Такое «неожиданное» увеличение объема может происходить только при условии соблюдения следующего неравенства:

где Ц - масса цемента, г; р ц - плотность цемента, г/см 3 ; В - масса воды, г; Ц х - масса цемента, не вступившего в реакцию с водой, г; В х - масса воды, не вступившей в реакцию с цементом, г; р г - средняя плотность продуктов гидратации цемента, г/см 3 ; а - объем пор цементного камня, см 3 .

Из приведенного неравенства следует, что расширение цементного камня должно сопровождаться увеличением объема пор вследствие «раздвижки» гидратирующих цементных зерен, что и учитывается увеличивающимся объемом пор цементного камня (а). По мнению П.П. Будникова и И.В. Кравченко, такая раздвижка вызывается значительным кристаллизационным давлением растущих кристаллов «цементной бациллы» - гидросульфоалюмината кальция (ЗСа0А1 2 0 3 3CaSO 31Н 2 0).

Известно, что необходимый компонент «бациллы» - гидроалюминаты кальция (ЗСа0А1 2 0 3 6Н 2 0) - образуется при твердении глиноземистого цемента. Поэтому расширяющиеся и безусадочные цементы в своем составе обязательно содержат глиноземистый цемент. Другим «стандартным» компонентом является двуводный гипс. Остальные компоненты состава расширяющегося цемента могут быть представлены портландце- ментным клинкером или другими активными минеральными добавками. Название расширяющегося цемента зависит от его состава (табл. 4.7):

• ? гипсоглиноземистый цемент;
• ? быстросхватывающийся расширяющийся портландцемент;
• ? водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ);
• ? напрягающий цемент.

Виды расширяющегося цемента и их параметры

Таблица 4.7

Наибольшее применение нашли гипсоглиноземистый расширяющийся цемент, расширяющийся портландцемент и напрягающий цемент.

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент - быстродействующее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом высокоглиноземистых доменных шлаков (70 %) и природного двуводного гипса (30 %) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно.

Начало схватывания должно наступать не ранее 20 мин, конец - не позднее 4 ч от начала затворения.

Гипсоглиноземистый цемент расширяется только при твердении в воде; при твердении на воздухе он является безусадочным.

Предел прочности при сжатии через 1 сут. твердения должен быть 35 МПа (марка 400) и 50 МПа (для марки 500). Марки цемента соответствуют трехдневному возрасту.

Данный цемент применяют для получения безусадочных и расширяющихся водонепроницаемых бетонов, для гидроизоляционных штукатурных работ, для укрепления скважин и др.

Расширяющийся портландцемент - быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким помолом портландцементного клинкера, высокоглиноземистого шлака, двуводного гипса и доменного гранулированного шлака.

Цементный камень на расширяющемся портландцементе в начальный период твердения увеличивается в объеме на 0,3... 1,2 %, в связи с чем бетоны и растворы на этом вяжущем обладают большей водопроницаемостью по сравнению с бетонами на обычном цементе.

Бетоны на таком цементе позволяют сокращать сроки их пропаривания для получения проектной отпускной прочности.

Расширяющийся портландцемент применяют при изготовления бетонов и растворов для заделки стыков и омоноличи- вания железобетонных конструкций.

Напрягающий цемент (НЦ ) - быстросхватывающееся и быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным помолом портландцементного клинкера (65...70 %), двуводного гипса (8... 15 %) и высокоглиноземистого компонента (10...20 %). Тонкость помола не менее 4000 см 2 /г. Срок начала схватывания - не ранее 30 мин, конца схватывания - не позднее 4 ч. Характеризуется повышенными показателями водо- и газонепроницаемости, морозостойкости, прочности на растяжение и изгиб. Обладает способностью к значительному расширению (до 3,5...4 %) при твердении. Марки цемента 400 и 500.

В железобетоне НЦ создает после отвердевания предварительное напряжение арматуры, что используется при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций. Этот вид цемента используют также для гидроизоляции шахт, подвалов, зачеканки швов, для строительства дорожных и аэродромных цементобетонных покрытий.

Ряд бетонных конструкций в соответствии со своим специальным назначением должны обладать той или иной степенью . В числе «конструкции специальных назначений»: все виды гидротехнических сооружений, подвалы, погреба, резервуары для хранения воды и пр. для этого используют водонепроницаемый цемент.

Используя для изготовления бетонов и растворов водонепроницаемый цемент можно обеспечить гарантированную защиту сооружений от проникновения влаги в толщу их конструкции. А также значительно сократить или полностью исключить дорогостоящие мероприятия по гидроизоляции.

Как сделать цемент водонепроницаемым

Проницаемость бетонной конструкции для влаги, поступаемой под избыточным давлением, определяется наличием пор и капилляров, сквозь которые собственно и проникает влага. Таким образом, для эффективного устранения протечек водонепроницаемый цемент должен иметь в своей толще минимальное количество воздушных пор и воздушных капилляров.

Другими словами, создать водонепроницаемый цемент, значит локализовать воздушные включения комплексом мер: расширения материала, заполнения пор другим веществом или их устранения другими методами. В их числе:

• Готовить бетонный раствор на основе водостойких цементов.
• Вибрирование залитой конструкции.
• Специальный уход за бетонными сооружениями.

Рассмотрим указанные способы подробнее.

Виды водостойких цементов

В зависимости от механизма получения «водонепроницаемости» различают следующие типы связующего: водонепроницаемый безусадочный цемент, водонепроницаемый расширяющийся цемент и цемент со специальными присадками.

• Водонепроницаемый ВРЦ. Популярные марки: М400 ВРЦ Д0(Д20), М500 ВРЦ Д0(Д20), М600 ВРЦ Д0(Д20). Цемент водонепроницаемый быстротвердеющий – разновидность расширяющегося материала. Популярные марки: М400 ВРЦ Б, М500 ВРЦ Б, М600 ВРЦ Б. Благодаря специальному составу и специальной технологии изготовления при схватывании, данный строительный материал расширяется в объеме и быстро твердеет. В среднем, схватывание смеси происходит в течение 10 минут. При этом величина расширения зависит от степени влажности окружающей среды – при увеличении влажности величина расширения повышается. Поэтому очень важно в течение 72 часов после заливки поддерживать высокую влажность конструкции (укрывать полиэтиленовой пленкой, сбрызгивать водой). Область применения – возведение гидротехнических сооружений (плотин, дамб, мостов), ремонт сооружений, строительство подземных объектов. Также это самый предпочтительный вариант водонепроницаемого цемента для бассейнов.
• Водонепроницаемый безусадочный цемент. Популярные марки: М400 ВБЦ Д0 (Д20), М500 ВБЦ Д0 (Д20), М600 ВБЦ Д0 (Д20). Этот вид специального вяжущего производится на основе клинкера с добавкой алюмината кальция. Благодаря добавке алюмината кальция, после затворения смеси, образуется очень плотный камень с минимальным количеством капилляров. Как и в предыдущем случае, обязательным условием застывания бетона или раствора на основе безусадочного цемента – повышенная влажность окружающей среды. Если влажность окружающей среды будет менее 70%, «безусадочные» свойства материала утрачиваются. Область применения – возведение фундаментов, полов в гаражных и подвальных помещениях, выгребных ям, гидроизоляция тоннелей, герметизация швов, строительство чаш бассейнов и искусственных водоемов.
• Гидрофобный цемент. Материал этого вида представляет собой общестроительный портландцемент со специальными гидрофобизирующими присадками (олеиновая кислота, остатки кислот синтетического происхождения, асидол, мылонафт и пр.). Популярные марки: М400 Д0 ГЦ, М500 Д0 ГЦ, М600 Д0 ГЦ. Механизм достижения «влагонепроницаемости» состоит в соединении частичек цемента с молекулами добавки с последующим образованием мономолекулярного воздушного слоя, который защищает поверхность частичек от контакта с влажной средой. Область применения: возведение чаш искусственных водоемов, изготовление гидроизолирующих штукатурок, укладка дорог и взлетных полос аэродромов.

Производители водонепроницаемых цементов: ПАО «ЭКОСИСТЕМА» (г. Москва), Екатеринбургский цементный завод, MAPEI (Италия). В связи с очень высокой ценой водонепроницаемого цемента, ограниченности применения и небольшим сроком годности, большинство отечественных производителей цемента изготавливают его отдельными партиями по отдельному договору.

Вибрирование

Уход за бетонными конструкциями

В течение 72 часов после заливки сооружения поверхность бетона нуждается в специальном уходе – регулярном, с интервалом в несколько часов, увлажнении (сбрызгивании водой) и укутывании полиэтиленовой пленкой. Данные мероприятия позволяют избежать появления трещин и снизить величину усадки.

Водонепроницаемый цемент своими руками

Учитывая ограниченную доступность влагостойких цементов в свободной продаже и их высокую стоимость, частные застройщики могут изготовить водонепроницаемый состав, добавив в цемент присадку «Жидкий гидроизолирующий гиперконцентрат Дегидрол люкс 10-2», выпускаемую компанией НПК «Дегидрол» (Россия, г. Красноярск). Добавка вводится в бетономешалку после ввода затворителя или в уже готовую, смесь в количестве, представленном в данной таблице:

С помощью этой относительно недорогой присадки (269-270 руб./литр) можно своими силами изготовить конструкцию, имеющую следующие технические характеристики: водонепроницаемость до марки W20(по всему «телу» сооружения), морозостойкость до марки F600, увеличенной прочностью на сжатие (до 30%) и увеличенной защитой стальной .

Использование водонепроницаемых материалов для приготовления бетонной смеси существенно упрощает проведение строительных работ. При необходимости заливки бетона или изготовления монолитных конструкций целесообразно применять безусадочный цемент. Кроме отсутствия свойства усадки он способен обеспечить интенсивное схватывание и затвердевание в короткие сроки.

В современном строительстве осуществляется возведение зданий и сооружений не только в умеренном климате и с нормальным уровнем грунтовых вод, но и в условиях повышенной влажной среды, болотистых местностях и затопленных территориях. Для устройства плотин, дамб, бетонных каналов применяется водостойкий цемент, который будет соответствовать всем требованиям водонепроницаемости и стойкости к агрессивным средам.

Маркируется как ВБЦ и вбирает в себя добавки, которые способны повысить технические характеристики. Также в составе присутствует глиноземистый цемент и оксид алюминия. Они обеспечивают отличные вяжущие свойства и уменьшают время схватывания. Дополнительно в основу безусадочной смеси входят боксит и известняк, добывающиеся непосредственно на территории Российской Федерации.

К основным факторам ВБЦ относится следующее:

1. Количество цемента от общего объема должно составлять 85%, вхождение асбеста не превышает 5%, а пропорции извести и гипса неоднозначны (зависит от назначения раствора).
2. В заводском производстве изготовление водонепроницаемого материала опирается на тщательное перемалывание цемента, а также добавление кальцинированной извести и гипсовой муки.
3. По принципу действия при затвердевании образуется кристаллизация алюминатов кальция. Далее учитываются способности к противодействию расширению, что способствует высокой степени уплотнения бетона. Благодаря этому раствор становится водонепроницаемым и получает отличные гидроизоляционные качества.

Все характеристики начинают проявляться спустя 1-1,5 часа после изготовления материала. По истечению 28-30 дней он полностью затвердевает и приобретает лучшие эксплуатационные и прочностные свойства. За счет того, что быстротвердеющий водонепроницаемый цемент используется в достаточно влажной среде, он должен отвечать антикоррозийным требованиям.

Именно эти качества не позволяют ржаветь и разрушаться арматурным стержням и закладным деталям. Для их достижения в состав добавляется алюминиевый порошок, азотнокислый кальций и ферросилиций как вяжущее вещество. Пропорциональное количество наполнителей может варьироваться, в связи с этим меняется и стоимость продукции.

Технические свойства раствора

1. Водостойкий цемент обладает напрягающими и расширяющими качествами с несущественной усадкой. Это относится как к пластическим, так и схватывающимся показателям. Срок затвердевания – 2-3 суток.

2. Реопластичность – это характеристика текучести при минимальном количестве воды. В пропорциональном соотношении ее достаточно около 20-30% на 3 кг сухой смеси. При замешивании 25 кг объем готового состава на выходе – 16,5-17 литров. Однако консистенция в этой пропорции получается весьма жидкая, поэтому ее практично использовать для заливки бетонных изделий или конструкций в опалубку.

3. Благодаря высокой текучести появляются такие свойства, как хорошая удобоукладываемость и повышенный коэффициент плотности на ранней и конечной стадии применения. Обладает отличными опеофобными характеристиками, то есть стойкостью к воздействию углеводородов и масляных составов.

4. Получаемый вязкий бетон по пропорциям совпадает с тем, у которого пониженная осадка конуса, при этом водоотделение практически отсутствует. Также ценится за высокую устойчивость к влиянию сульфатных соединений. Из-за малого количества воды в составе безусадочного раствора требуется периодическая обработка специальными средствами по уходу за бетоном в процессе высыхания. Если этого не делать, тонкий заливочный слой может начать трескаться из-за быстроты схватывания.

Область применения

Основным назначением является изготовление изолирующих оболочек элементов в масштабных железобетонных сооружениях, которые используются для фильтрации воды. Также она выступает в качестве гидроизолирующего материала в подземных туннелях или каналах под водным массивом. Благодаря высокой водонепроницаемости ей можно ремонтировать или заделывать швы в крупнопанельных зданиях.

ВБЦ подбирается в условиях высокой влажности от 70% и выше, так как в достаточно сухих помещениях до 65% смесь способна давать значительную усадку. Этот вид цемента подбирается для защиты бетонных конструкций от воздействия влагосодержащих хлоридов, сульфитов и едких сульфатов.

Кроме всего прочего быстросхватывающийся цемент разрешается применять для таких видов работ:

1. Заливка монолитных систем при пониженной влажности, а также при устройстве на достаточно большой высоте от уровня земли (более 200 м).
2. Замешивание растворов для замоноличивания закладных деталей, анкерных элементов, петель. Дополнительно назначается для цементирования тонких швов и стыков в каменной или кирпичной кладке.
3. Заделка трещин и дефектов бетонных изделий после влияния высоких механических напряжений, а также в процессе эксплуатации.
4. Изготовление густоармированных ЖБИ, заливка стыков в сборных элементах зданий.
5. Устройство фундаментов или фундаментных подушек для АЭС, портов, пирсов и турбогенераторов.
6. Ремонтные работы в промышленных предприятиях, где используются смазочные или топливные смеси, минеральные масла, а также восстановление предварительно напряженных конструкций, на которые воздействуют нормальные или эксцентричные усилия.

Современные производители изготавливают материалы по индивидуальным технологиям и выпускают под своими торговыми марками – ГИДРО-SI, НЦ 10, Master Emaco A 640 (MacFlow) и другие.

Портландцементный камень при твердении на воздухе высыхает и претерпевает усадку, которая нередко является причиной усадочных трещин. Чтобы плотно заделать шов между сборными элементами конструкций и получить практически непроницаемый раствор, или бетон, необходимо использовать вяжущее вещество, способное после затворения в начальный период твердения увеличивать свой объем без структурных нарушений. Расширяющиеся цементы обладают контролируемым расширением , которое, проявляясь в стесненных условиях, вызывает самоуплотнение цементного камня (и бетона). Растворы и бетоны на расширяющихся цементах проктически непроницаемы для воды и нефтепродуктов (керосина, бензина и др.), которые вследствие малого поверхностного натяжения легко просачиваются через капиллярные поры портландцементного камня.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (разработан В.В.Михайловым) являетсябыстросхватывающимся и быстротвердеющим гидравлическим вяжущим. Его получают путем тщательного смешивания глиноземистого цемента (~70 %), гипса (~20 %) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция (~10 %).

Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент (разработан И.В.Кравченко) – быстротвердеющее гидравлическое вяжущее, получаемое совместным тонким измельчением высокоглиноземистых клинкера или шлака и природного двуводного гипса (до 30 %) или тщательным смешиванием тех же материалов, измельченных раздельно. Гипсоглиноземистый цемент обладает свойством расширения при твердении в воде; при твердении на воздухе он проявляет безусадочные свойства. Применяется для омоноличивания стыков сборных конструкций, гидроизоляционных штукатурок, плотных бетонов в железобетонном судостроении и при возведении емкостей для хранения нефтепродуктов.

Расширяющийся портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое совместным тонким измельчением следующих компонентов (% по массе): портландцементного клинкера 58-63; глиноземистого шлака или клинкера 5-7; гипса 7-10; доменного гранулированного шлака или другой активной минеральной добавки 23-28. расширяющийся портландцемент отличается быстрым твердением в условиях кратковременного пропаривания, высокой плотностью и водонепроницаемостью цементного камня, а также способностью расширяться в водных условиях и на воздухе при постоянном увлажнении в течении первых 3 сут.

Напрягающий цемент (разработан В.В.Ммихайловым), состоит из 65-75% портландцемента, 13-20% глиноземистого цемента и 6-10% гипса; его удельная поверхность не менее 3500 см /г. В процессе расширения в определенных условиях твердения этот цемент создает в арматуре, независимо от ее расположения в железобетонной конструкции, предварительное напряжение. Следовательно, химическая энергия вяжущего вещества используется для получения предварительно напряженных конструкций без применения механических или термических способов, требующих специального оборудования.

В зависимости от достигаемой энергии самонапряжения, определяемой по специальной методике и выражаемой в МПа, выделяют: НЦ=2, НЦ=4 и НЦ=6. начала схватывания НЦ должно наступать не ранее чем через 30 мин и конец – не позднее чем через 4 ч после затворения. Напрягающий цемент быстро твердеет, прочность НЦ при сжатии через 1 сут должна быть не менее 15 МПа, через 28 сут твердения – 50 МПа.

Самонапряженные железобетонные конструкции на НЦ отличаются повышенной трещиностойкостью, поэтому НЦ применяют для газонепроницаемых конструкций, хранилищ бензина, подводных и подземных напорных сооружений, спортивных объектов.

5. Состав, свойства и применение кислотоупорного цемента.

Состав:
Это порошкообразный материал, получаемый путем совместного помола чистого кварцевого песка и кремнефторида натрия (возможно смешение раздельно измельченных компонентов). Кварцевый песок можно заменить в кислотоупорном цементе порошком бештаунита или андезита. Кислотоупорный цемент затворяют водным раствором жидкого стекла, которое и является вяжущим веществом; сам же порошок вяжущим свойствами не обладает.

Свойства:
Прочность при сжатии кислотоупорного бетона достигает 50-60 МПа. Будучи стойким в кислотах (кроме фтористоводородной, кремнефтористо-водородной и фосфорной), кислотоупорный бетон теряет прочность в воде, а в едких щелочах разрушается.

Применение:
Кислотоупорный цемент применяют для изготовления кислотостойких растворов и бетонов, замазок. При этом берут кислотостойкие заполнители: кварцевый песок, гранит, андезит. Из кислотоупорного бетона изготовляют резервуары, башни и другие сооружения на химических заводах, ванны в травильных цехах. Кислотоупорные растворы применяют при футеровке кислотоупорными плитками (керамическими, стеклянными, диабазовыми) железобетонных, бетонных и кирпичных конструкций на предприятиях химической промышленности.

Задача №1.

Определить пористость затвердевшего цементного теста из портландцемента, если содержание воды в нем 48%, а для прохождения реакции твердения требуется 20%. Плотность портландцемента 3,1 г/см .

Решение.

1. Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом

2. Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем

3. Объем цементного теста без пор


Ответ: пористость затвердевшего цементного теста = 34,9%

Задача №2.

Масса образца из древесины дуба 2х2х3 см равна 8,6г, при сжатии вдоль волокон предел прочности его оказался равный 37,3 МПа. Найти влажность, плотность и предел прочности дуба при влажности 15%, если масса высушенного такого же образца равна 7г.

Предел прочности

R 15 =R 12 *(1 + (W – 12)) = 37.3 * (1 + 0.04 (31.5 - 12)) = 66.4 MПа.

Ответ: влажность = 31.5%; плотность = 0,54 г/см ; предел прочности = 66.4 МПа.

Вопросы

1. Области применения литых, подвижных и жестких бетонных смесей.
Литые бетонные смеси.

Благодаря применению комплексных химических добавок, включающих суперпластификатор, могут быть получены без увеличения расхода цемента нерасслаивающиеся самоуплотняющиеся литые бетонные смеси. Применение таких смесей взамен стандартных виброуплотняемых малоподвижных смесей, укладываемых с применением средств малой механизации на участках инженерного обустройства автомобильных дорог (съезды, переезды, остановочные площадки и т. п.) в городских стесненных условиях при устройстве проездов, тротуаров, а также при ремонте дорожных покрытий позволяет значительно уменьшить затраты труда, повысить его производительность и на этой основе получить экономический эффект при одновременном повышении качества строительства и улучшения условий труда.
К литым самоуплотняющимся бетонным смесям относятся смеси, не имеющие внешних признаков расслоения, подвижность которых, измеренная непосредственно перед укладкой в конструкцию, характеризуется показателем осадки стандартного конуса 20 см и более по ГОСТ 10181.1-81.

Приготовление литых стандартных бетонных смесей производится в два этапа с применением автобетоносмесителей.

Работы по применению литых бетонных смесей в строительстве покрытий и оснований следует производить в соответствии со СНиП 3.06.03-85. приготовление и транспортирование исходной малоподвижной бетонной смеси, устройство деформационных швов, уход за свежеуложенным бетоном и др. Литые бетонные смеси могут применяться при строительстве монолитных оснований и покрытий, как однослойных, так и двухслойных. Конструкция покрытия и всей дорожной одежды определяется проектом. Поперечный и продольный уклоны на участках покрытия (основания), где для бетонирования применяются литые самоуплотняющиеся бетонные смеси, не должны превышать 3%.

Бетоны, полученные из литых смесей, распределяются и уплотняются в основном под действием собственного веса, что и определяет эффективность их применения. Они характеризуются таким же или меньшим на 3-7% по сравнению с бетонами из малоподвижных смесей расходом цемента и не уступают им по прочности, деформативности и морозостойкости.

Технико-экономическая эффективность применения бетонов из литых смесей взамен стандартных обеспечивается также значительным снижением трудозатрат при устройстве дорожных оснований и покрытий, улучшением условий труда, уменьшением энергоемкости и стоимости строительства.

Подвижные бетонные смеси.

Подвижностьбетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Для определения подвижности, т.е. способности смеси расплываться под действием собственной массы, и связанности бетонной смеси служит стандартный конус. Он представляет собой усеченный, открытый с обеих сторон конус из листовой стали толщиной 1 мм. Высота конуса 300 мм, диаметр нижнего основания 200 мм, верхнего 100 мм. Внутреннюю поверхность формы-конуса и поддон перед испытанием смачивают водой. Затем форму устанавливают на поддон и заполняют бетонной смесью в три приема, уплотняя смесь штыкованием. После заполнения формы и удаления излишков смеси форму тотчас снимают, поднимая ее медленно и строго вертикально вверх за ручки. Подвижная бетонная смесь, освобожденная от формы, дает осадку или даже растекается. Мерой подвижности смеси служит величина осадки конуса, которую измеряют сразу же после снятия формы.

В зависимости от осадки конуса различают подвижные (пластичные) бетонные смеси, величина осадки конуса для которых составляет 1...12 см и более, и жесткие, которые практически не дают осадки конуса. Однако при воздействии вибрации последние проявляют различные формовочные свойства в зависимости от состава и использованных материалов. Для оценки жесткости этих смесей используют свои методы. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткие бетонные смеси.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимого для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости. Цилиндрическое кольцо прибора (его внутренний диаметр 240 мм, высота 200 мм) устанавливают и жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке. В кольцо вставляют и закрепляют стандартный конус, который заполняют бетонной смесью в установленном порядке и после этого снимают. Диск прибора с помощью штатива опускают на поверхность отформованного конуса бетонной смеси. Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер; вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из отверстий диска диаметром 5 мм. Время виброуплотнения (с) и характеризует жесткость бетонной смеси. Ее вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. В лабораториях иногда используют упрощенный способ определения жесткости бетонной смеси, предложенный Б.Г. Скрамтаевым. По этому способу испытание проводят следующим образом. В обычную металлическую форму для приготовления кубов размером 20 Ч 20 Ч 20 см вставляют стандартный конус. Предварительно с него снимают упоры и немного уменьшают нижний диаметр, чтобы конус вошел внутрь куба. Наполняют конус также в три слоя. После снятия металлического конуса бетонную смесь подвергают вибрации на лабораторной площадке. Стандартная виброплощадка должна иметь следующие параметры: кинематический момент 0,1 Н м; амплитуду 0,5 мм; частоту колебаний 3000 мин–1. Вибрация длится до тех пор, пока бетонная смесь не заполнит всех углов куба и ее поверхность не станет горизонтальной. Продолжительность вибрирования (с) принимают за меру жесткости (удобоукладываемости) бетонной смеси. Время, необходимое для выравнивания поверхности бетонной смеси в форме, умноженное на коэффициент 1,5 характеризует жесткость бетонной смеси.

Литые и подвижные смеси имеют жесткость 0, малоподвижные 15...20, жесткие 30...200 и особо жесткие 200 с. Применяют сверхжесткие, жесткие и подвижные бетонные смеси.

2. Способы зимнего бетонирования.

Бетон, укладываемый зимой, должен зимой же приобрести прочность, достаточную для распалубки, частичной нагрузки или даже для полной загрузки сооружения.
При любом способе производства бетонных работ бетон следует предохранять от замерзания до приобретения им минимальной (критической) прочности, которая обеспечивает необходимое сопротивление давлению льда и в последующем при положительных температурах способность к твердению без значительного ухудшения основных свойств бетона.

При бетонировании зимой необходимо обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение срока, устанавливаемого в зависимости от заданной прочности. Это достигается двумя способами: первый – использованием внутреннего запаса теплоты бетона; второй – дополнительной подачей бетону теплоты извне, если внутренней недостаточно.
При первом способе необходимо применять высокопрочный и быстротвердеющий портландцемент. Кроме того рекомендуется использовать ускоритель твердения цемента – хлористый кальций, уменьшать количество воды в бетонной смеси, вводя в нее пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, и уплотнять ее высокочастотными вибраторами. Все это дает возможность ускорить твердение бетона при возведении сооружений и добиться того, чтобы бетон набрал достаточную прочность перед замораживанием.
Внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогрева материалов, составляющих бетонную смесь; кроме того, в твердеющем бетоне теплота выделяется при химической реакции, происходящей между цементом и водой (экзотермия цемента).
В зависимости от массивности конструкций и температуры наружного воздуха подогревают только воду для бетона либо воду и заполнители (песок, гравий, щебень). Воду можно подогревать до 90 С, заполнители – до 40 С, цемент не подогревают. Требуется, чтобы температура бетонной смеси при выходе из бетоносмесителя была не выше 30 С, так как при более высокой температуре она быстро густеет. Загустевание, т.е. потеря подвижности бетонной смеси, затрудняет укладку, а добавлять воду нельзя, т.к. вода понижает прочность бетона. Минимальная температура бетонной смеси при укладке в массивы должна быть не ниже 5 С, а при укладке в тонкие конструкции – не ниже 20 С.

В последнее время применяют новый способ – электроподогрев смеси в специальном бункере непосредственно перед укладкой в конструкцию. В этом случае электрический ток пропускают через смесь и разогревают ее до 50 – 70 С. Разогретую смесь надо сразу же укладывать и уплотнять, т.к. она быстро густеет.
В процессе твердения бетона цемент выделяет значительное количество теплоты, зависящее от состава и тонкости помола цемента, температуры бетона и срока твердения. Теплота выделяется, главным образом, в первые 3 – 7 дней твердения. Чтобы сохранить ее в бетоне на определенный срок, необходимо покрыть опалубку и все открытые части бетона хорошей изоляцией (минеральной ватой, шевелином, опилками и т.д.), толщина которой определяется теплотехническим расчетом.

Описанный выше способ зимнего бетонирования часто называют способом термоса, т.к. подогретая бетонная смесь твердеет в условиях теплоизоляции. Применение данного способа рационально, если теплота, необходимая для его первоначального твердения, сохраняется в бетоне по крайней мере 5 – 7 сут.
Конструкции тонкие или со слабой теплоизоляцией, а также возводимые при очень сильных морозах, должны бетонироваться с подачей теплоты извне. Существуют следующие три разновидности этого способа.

Обогрев бетона паром,пропускаемым между двойной опалубкой, окружающей бетон, или по трубкам, находящимся внутри бетона, или по каналам, вырезанным с внутренней стороны опалубки. Обычная температура пара 50 – 80 С. При этом бетон твердеет быстро, достигая в течение 2 сут такой прочности, которую он набирает за 7 сут нормального твердения.

Электропрогрев бетона, осуществляемый с помощью переменного тока. Для этого стальные пластинки-электроды, соединенные с электрическими проводами, укладывают сверху или с боковых сторон конструкции бетона в начале его схватывания или закладывают в бетон продольные электроды, или вбивают короткие стальные стержни для присоединения проводов. После затвердения бетона выступающие концы этих стержней срезают. Пластинчатые электроды применяют, главным образом, для подогрева плит и стен, продольные электроды и поперечные короткие стержни – для балок и колонн.
При бетонировании массивных сооружений зимой целесообразно применять электропрогрев только поверхностного слоя бетона и углов сооружения (так называемый периферийный электропрогрев), чтобы предохранить его от преждевременного замерзания.
Обогрев воздуха,окружающего бетон, производится следующим образом: устраивают фанерный или брезентовый тепляк, в котором устанавливают временные печи, специальные газовые горелки (при этом нужно строго соблюдать противопожарные правила), воздушное отопление (калориферы) или электрические отражательные печи. В тепляках ставят сосуды с водой, чтобы создать влажную среду для твердения, или поливают бетон. Этот способ дороже предыдущего и применяется при очень низких температурах, при малых объемах бетонирования, а также при отделочных работах.
Кроме описанных выше способов зимнего бетонирования, требующих подогрева составляющих бетона или самого бетона, применяется холодный способ зимнего бетонирования, при котором материалы не подогреваются, но в воде для приготовления бетона растворяют большое количество солей: хлористого кальция CaCl , хлористого натрия NaCl, нитрита натрия NaNO , поташа K CO . Эти соли снижают точку замерзания воды и обеспечивают твердение бетона на морозе (хотя и очень медленное). Количество соли, добавляемое в бетон, зависит от ожидаемой средней температуры твердения бетона.

Бетонная смесь с добавкой поташа быстро густеет и схватываются, в результате ее труднее укладывать в опалубку. Чтобы сохранить удобоукладываемость бетонной смеси с поташом, в нее добавляют сульфитно-дрожжевую бражку или мылонафт.
Зимнее бетонирование с применением противоморозных добавок – простой и экономичный способ. Однако большое количество соли, вводимой в бетон, может ухудшить структуру, долговечность и некоторые другие свойства. При эксплуатации конструкции во влажных условиях возможна коррозия арматуры под действием хлористых солей (нитрит натрия и поташ коррозии не вызывают). Кроме того, образующиеся в процессе твердения бетона с добавками едкие щелочи могут вступить в реакцию с активным кремнеземом, содержащимся в некоторых заполнителях, и вызвать коррозию бетона.

Поэтому бетон с противоморозными добавками не рекомендуется применять в ответственных конструкциях, в бетонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации во влажных условиях при наличии реакционноспособного кремнезема в зернах заполнителя, а бетон с хлористыми солями – в железобетонных конструкциях.

Похожая информация.