Производственные факторы прочности бетона

Обновлено: 15.05.2024

Производственные факторы прочности бетона

Основные виды добавок для бетонов

Легкие бетоны на пористых заполнителях

Легкие бетоны получают путем введения в бетон пористых заполнителей.

Классификация легких бетонов на пористых заполнителях:

1. По основному назначению:

2. По виду заполнителя:

3. По структуре:

4. По средней плотности:

Основные показатели качества легких бетонов на пористых заполнителях:

1. Прочность на сжатие:

2. Средняя плотность – D200, D300, D400, D500, D600, D700, D800, D900, D1000, D1100, D1200, D1300, D1400, D1500,D1600, D1700, D1800, D1900, D2000;

3. Морозостойкость – F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500 (нормируется, начиная с D700);

4. Водонепроницаемость – W2, W4, W6, W8, W10, W12;

Основные факторы прочности легкого бетона:

1. Водоцементное отношение;

2. Прочность пористого заполнителя. Пористые заполнители имеют невысокую прочность, обычно ниже прочности цементного раствора. Введение такого заполнителя приводит к снижению прочности бетона, при том тем в большей степени, чем больше содержание заполнителя. Каждый крупный заполнитель позволяет получать бетоны только до определенной прочности, по достижении которой повышение прочности растворной составляющей не приводит к увеличению прочности бетона (имеет место перерасход цемента). Поэтому необходимо выбирать прочность заполнителя, чтобы рационально использовать цемент.

3. Концентрация заполнителя. Влияние концентрации заполнителя зависит от соотношения его прочности к прочности раствора.

Особенности легкого бетона:

Ячеистый бетон

Ячеистый бетон – это особо легкий бетон с большим количеством (до 85% общего объема бетона) мелких и средних воздушных пор размером 1…1,5 мм.

Классификация ячеистых бетонов:

1. По назначению:

2. По условиям твердения:

3. По способу порообразования:

4. По виду основного вяжущего бетоны подразделяют:

Сырьевые материалы:

Для автоклавного ячеистого бетона наиболее целесообразно применять портландцемент совместно с негашеной известью в отношении 1:1.

Основные показатели качества ячеистых бетонов:

Основной вид изделия из ячеистых бетонов – стеновые блоки. Максимальные размеры блоков – 600×500×500 мм.

В зависимости от отклонений от размеров и наличия дефектов внешнего вида, установлены 2 категории блоков: I – рекомендуется для кладки на клею, II – для кладки на растворе.

Пример условного обозначения блока категории I, длиной 600, шириной 300 и высотой 200 мм, марки по средней плотности D500, класса по прочности на сжатие В2,5, марки по морозостойкости F25:

Блок I / 600×300×200 / D500 / В2,5 / F25 ГОСТ 31360-2007.

Преимущества ячеистых бетонов:

Недостатки ячеистых бетонов:

Мелкозернистый бетон

Мелкозернистым называют бетон, в котором отсутствует крупный заполнитель (песчаный бетон).

Применение в качестве заполнителя только песка приводит к увеличению удельной поверхности заполнителя и его пустотности, расход цемента и воды увеличиваются на 15…25%, повышается усадка и пористость. Применение модификаторов позволяет получать безусадочные МЗБ.

Достоинства МЗБ:

Для МЗБ существует оптимальное соотношение Ц:П, при котором достигается максимальная плотность бетонной смеси. Исходя из опыта проектирования составов МЗБ, наиболее экономичны составы 1:2…1:3, обладающие и наибольшей плотностью. Т.е. МЗБ характеризуется повышенным расходом цемента.

МЗБ необходимо тщательно уплотнять и использовать приемы, повышающие тиксотропию бетонной смеси. Бетоны уплотняются под действием силы тяжести. В МЗБ частицы песка имеют малые размеры и массу, степень уплотнения снижается. Повышенная удельная поверхность песка усиливает этот эффект.

Мелкозернистая бетонная смесь характеризуется повышенным воздухововлечением – 3…6%.

Для МЗБ желательно использовать крупные чистые пески, поскольку замена крупного песка мелким может привести к снижению прочности до 2…3 раз.

МЗБ отличается повышенной прочностью при изгибе, водонепроницаемостью и морозостойкостью. В современной технологии МЗБ, используют композиционные вяжущие, комплексы химических модификаторов, активные минеральные добавки, что позволяет эффективно управлять структурообразованием материала. Введение в МЗБ микрокремнезема позволяет в несколько раз снизить усадку. Эти приемы позволяют получить МЗБ с высокими показателями свойств: прочность на сжатие до 100…150 МПа, морозостойкость до F600, водонепроницаемость W12, водопоглощение менее 1…2%.

50. Производственные факторы влияющие на прочность бетона.

В действительности, как и любой другой материал, бетон обладает помимо прочности целым рядом различных свойств, которые, как например, долговечность и непроницаемость, в определённых случаях могут по значимости перевесить прочностные характеристики застывшей массы. Прочностная характеристика является общепринятой мерой качества бетонной конструкции, так как физически связана с внутренней структурой цементного камня. Как и любая другая характеристика, прочность будущего цементного камня может быть изменена при помощи определённых факторов. Считается, что прочностные характеристики бетона, выдержанного при определённой температуре в первую очередь зависят от следующих факторов: водоцементного отношения и степени уплотнения (при содержании в затвердевающей смеси воздуха менее 1%). Стоит отметить, что зависимость объёма пустот от прочности бетона не является его характерным свойством, так как аналогичные зависимости встречаются у других строительных материалов, в которых выделяющаяся при высыхании вода оставляет пустоты.

Например, бетонные смеси с низким соотношением воды к цементу и в то же время с большим содержанием самого цемента имеют пониженные показатели прочности, особенно в случае применения крупных заполнителей. В результате последующего схватывания бетона возникают внутренние напряжения, которые приводят к возникновению усадочных явлений еще в строительной опалубке, что вызывает растрескивание цементного камня либо происходит утрата связей с заполнителем. Зависимость прочности бетона от водоцементного соотношения нельзя назвать законом, так как зависимость игнорирует множество других очень важных факторов. Например, прочностные характеристики уплотнённой бетонной массы зависят в большей степени от степени гидратации цемента, от его химических и физических свойств, от температуры, при которой происходит процесс гидратации, от процентного содержания воздуха, от колебаний фактических численных значений соотношения воды к цементу, от образования трещин в результате поверхностного водоотделения.

Построение уравнений с большим количеством зависимостей сильно усложнит расчёт. Поэтому проще связать прочность с концентрацией твёрдых продуктов гидратации цемента в доступном им объёме. Учёный Пауэре вывел зависимость между увеличением прочностных характеристик и отношением между цементным гелем и окружающим пространством. Таким образом, получается формула отношения объёма гидратированного цементного камня к суммарному объёму гидратированного цемента и капиллярных пор. Согласно формуле Абрамса, зависимость логарифма прочности и величины водоцементного отношения выражается линейной функцией. Однако зависимость прочности от цементоводного отношения для бетонов, изготовленных в растворобетонных узлах на основе глиноземистого цемента, отличается от зависимости прочности для бетонов, полученных с помощью портландцементов.

51. Понятие о классах и марках бетона. Стандартные классы и марки тяжёлого бетона по прочности.

Марки и классы бетона. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: класс (марку) прочности, марки морозостойкости и водонепроницаемости. За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см 2 ) эталонных образцов-кубов. За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см 2 ) контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение. Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов: для монолитных конструкций – в возрасте 28 сут, для сборных конструкций – в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями. Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов. Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10–1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе – 1/6–1/10. Класс бетона – это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным. Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60. Соотношение между классом и марками бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации =13,5% следует принять R=В/0,778, например, для класса В5 средняя прочность будет R=6,43 Мпа.

Понятие о классах и марках бетона. Стандартные классы и марки тяжёлого бетона по прочности.

Влияние производственных факторов на качество бетона (приготовление и уплотнение бетонной смеси, условия твердения бетона).

В процессе переработки исходного сырья в готовый бетонный элемент качество бетона может изменяться под воздействием ряда объективных и субъективных факторов. Совокупность этих производственных факторов можно условно разделить на группы, охватывающие все этапы бетонных работ. Первый этап — оценка качества исходных материалов и определение состава бетона. В число факторов, оказывающих решающее влияние на показатели качества бетона (прочность, долговечность, экономичность), входит качество цемента, заполнителей и воды. Качество цемента должно обеспечить получение бетона заданной прочности и долговечности. Поэтому марку цемента следует выбирать в зависимости от проектной прочности бетона, а вид цемента — в соответствии с условиями эксплуатации конструкции. Как правило, марка цемента должна быть выше требуемой прочности бетона в 1,25. 2 раза. Если марка цемента намного превышает прочность бетона, то расход цемента, рассчитанный из условия прочности, оказывается меньше необходимого по условию плотности бетона. Чтобы избежать перерасхода высокомарочного цемента, вводят в состав бетона тонкомолотую минеральную добавку. Снижение расхода цемента как наиболее дорогостоящего компонента бетона важно не только по экономическим причинам. При сокращении количества цемента уменьшается усадка бетона, возрастает его трещиностойкость. В массивных конструкциях, например гидротехнических сооружениях, большой расход цемента вызывает значительное тепловыделение, которое может привести к растрескиванию бетонного массива в результате неравномерного разогрева бетона. Вид цемента выбирают с учетом особенностей изготовления и условий эксплуатации бетона. Например, бвклротвердеюшие цементы целесообразно использовать при изготовлении сборных железобетонных изделий, так как при быстром наборе прочности ускоряется оборачиваемость металлических форм. Однако такие цементы вследствие большой экзотермии не рекомендуются для бетонов в массивных конструкциях гидротехнических сооружений. Для этих целей больше подходят смешанные цементы (пуццолановый и шлакопортландцемент). Для повышения морозостойкости бетона рекомендуется использовать цементы с органическими добавками — гидрофобный и пластифицированный. Качество заполнителей оценивают зерновым составом, содержанием пылевидных и глинистых примесей, органических растительных остатков, вредных примесей и т.д. Загрязненные заполнители подвергают промывке и классификации, рассеивая на отдельные фракции. Качество воды для изготовления бетона зависит от содержания сульфатов, хлоридов и ряда других соединений. Без предварительного испытания можно применять воду, пригодную для питья, речную и озерную воду. Второй этап — приготовление бетонной смеси и укладка ее в конструкцию. На данном этапе необходимо обеспечить приготовление однородной, хорошо перемешанной бетонной смеси, обладающей заданной удобоукладываемостыо, и плотную укладку смеси в опалубку. Здесь главными факторами, определяющими качество бетона, являются однородность смешивания компонентов и качество уплотнения бетонной смеси. Приготовление бетонной смеси включает операции дозирования и перемешивания составляющих материалов. Дозирование компонентов бетона осуществляют по массе, обычно с помощью автоматических дозаторов. Отклонения от заданной массы при дозировании на замес не должны превышать ±2 % для цемента, воды и водных растворов добавок и ±2,5 % для заполнителей. Однородность смешивания компонентов достигается выбором типа смесителя и режима перемешивания в соответствии с удобоукладываемостыо приготовляемой бетонной смеси. При смешивании материалов приходится преодолевать силы сцепления между частицами, сопротивление смеси сдвигу, а также силы тяжести. Подвижные смеси с повышенным содержанием воды и вяжущего вещества, обладающие малым сопротивлением сдвигу, перемешиваются значительно легче, чем жесткие. По принципу перемешивания бетоносмесители подразделяют на гравитационные и с принудительным перемешиванием. Гравитационные бетоносмесители выполнены в виде барабана, вращающегося вокруг горизонтальной оси. При перемешивании частицы смеси поднимаются на некоторую критическую высоту и, как только сила тяжести становится больше суммы центробежной силы и сил сцепления между частицами, они падают и, имея значительную кинетическую энергию, внедряются в бетонную смесь в нижней части смесительного барабана. Тем самым достигается эффект перемешивания. Продолжительность перемешивания определяют опытным путем в строительной лаборатории. Для этого отбирают из смесителя пробы бетонной смеси с интервалом 15. 30 с, изготовляют контрольные образцы. После затвердевания бетона определяют прочность и рассчитывают коэффициент вариации прочности бетона. Чем меньше коэффициент вариации, тем более однороден бетон. Продолжительность перемешивания назначают по времени, при котором коэффициент вариации прочности бетона не превышает 4. 5 %. Время перемешивания отсчитывают от момента окончания загрузки материалов в смеситель до начала выгрузки. Гравитационные смесители оказываются малопригодными для перемешивания жестких бетонных смесей; в таких случаях применяют машины принудительного перемешивания. В них компоненты смеси подвергают принудительному перемещению по весьма сложным траекториям, благодаря чему и получается однородная бетонная смесь. Продолжительность смешивания крупнозернистых смесей 2. 3 мин, мелкозернистых — 3. 5 мин. Качество уплотнения бетонной смеси должно быть таким, чтобы уложенный в опалубку или форму бетон обладал однородным строением с минимальным объемом вовлеченного воздуха — не более 2 %. Энергетические затраты на уплотнение тем больше, чем выше жесткость бетонной смеси. Основным способом уплотнения является вибрирование. При вибрировании частицы бетонной смеси совершают вынужденные колебания, в результате которых ослабляются силы внутреннего трения и сцепления между частицами. Бетонная смесь переходит в состояние пластично-вязкого течения и, подобно тяжелой жидкости, равномерно укладывается в форму. Для уплотнения монолитного бетона на строительной площадке применяют переносные поверхностные и глубинные вибраторы. На заводах железобетонных изделий используют эффективные комбинированные способы уплотнения бетонных смесей: вибрирование под нагрузкой, вибро-штампование, вибропрокат, прессование, трамбование. Для изготовления полых железобетонных изделий, форма которых приближается к поверхности вращения (трубы, опоры ЛЭП), применяют уплотнение с помощью центробежных сил — центрифугирование. Третий этап — твердение бетона. Уложенная в опалубку бетонная смесь благодаря гидратации цемента самопроизвольно затвердевает. Заданная проектом прочность достигается при определенном уходе за твердеющим бетоном, т.е. при создании оптимального температурно-влажностного режима твердения и защите бетона от ударов и сотрясений, которые могут нарушать еще не сложившуюся структуру. Важнейшими факторами, влияющими на качество бетона на данном этапе, являются условия и длительность твердения. Условия твердения считают нормальными, если бетон находится в теплой и влажной среде. При преждевременном высыхании или замерзании взаимодействие цемента с водой прекращается, что отрицательно сказывается на строении и свойствах бетона. Часто возникает необходимость ускорить твердение бетона. Для этой цели используют преимущественно тепловую обработку, позволяющую повысить температуру бетона при обязательном сохранении его влажности. В результате скорость взаимодействия цемента с водой значительно возрастает и прочность бетона в начальные сроки увеличивается. В качестве теплоносителя применяют пар или паровоздушную смесь с температурой 60. 90 С. Прочность бетона после пропари-вания в течение 10. 14 ч достигает 70. 75 % марочной. Еще более ускоряет твердение бетона обработка насыщенным паром при давлении 0,8. 1,2 МПа и температуре 175. 190 ° С,осуществляемая в автоклавах. Однако такую обработку можно использовать только в заводских условиях, поэтому ее применяют в тех случаях, когда обычные методы ускорения твердения неэффективны, например для изделий из силикатных и ячеистых бетонов. Кроме тепловой обработки пропариванием для ускорения твердения бетона применяют электропрогрев изделий. На строительных площадках широко используют тепловую обработку с помощью инфракрасного излучения. Излучатели инфракрасных лучей нагреваются электрическим током или газом. Выделяемая ими лучистая энергия поглощается стенками опалубки либо непосредственно изделием и аккумулируется в бетоне в виде теплоты. Для ускорения твердения бетона применяют также добавки-ускорители. Введение в бетонную смесь таких добавок повышает прочность бетона в возрасте 3 сут в 2..3 раза, а к 28 сут прочность оказывается такой же, как и у бетона без добавки.

Выделить факторы, влияющие на прочность бетона

Активность цемента. Более прочные бетоны получаются на цементах повышенной активности.

Содержание цемента. С повышением содержания цемента прочность бетона увеличивается до определенного предела. Затем она растет незначительно, другие же свойства бетона ухудшаются. Увеличивается усадка, ползучесть. Поэтому не рекомендуется вводить на 1 м 3 бетона более 600кг цемента.

Водоцементное отношение. С уменьшением В/Ц она повышается, с увеличением - уменьшается. Для получения удобоукладываемой бетонной смеси вводится обычно 40 - 70% воды (В/Ц = 0,4 - 0,7). Избыточная вода испаряется, образуя в бетоне поры, снижающие его прочность.

Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси. Эти характеристики существенно влияют на прочность бетона. Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности бетонной смеси на 1% изменяет прочность на 3 - 5%.

Возраст и условия твердения бетона. При благоприятных температурных условиях прочность бетона увеличивается длительное время и изменяется по логарифмической зависимости.

Задание 11

Дать определение мелкого заполнителя для тяжелого бетона.

Мелким заполнителем для бетонов является песок.

Песок представляет собой зерновую смесь с размерами зерен от 0,16 до 5мм.

Физико-механические свойства бетона. Основные факторы прочности бетона

Бетоны относятся к самым массовым по применению строительным материалам вследствие их высокой прочности, надёжности и долговечности при работе в конструкциях зданий и сооружений.

Max марка бетона 600(кгс/см 2 ), min100. Прчность бетона зависит от: 1) качества заполнителя, 2) активности цемента, 3) цементноводного отношения. Прочность бетона прямопропорциональна прочности цемента и обратнопропорциональна водоцементному отношению.

Морозостойкость Fmin=50… Fmax=300 (циклов попеременного замораживания и оттаивания.)

Водонепроницаемость В2, В4, В6, В8, В10, В12 (цифра указывает величину давления, кот выдерживает материал).

Средняя плотность =1800-2500 кг/м 3

Для получения бетона хорошего качества необходимо обеспечить надлежащий уход за твердеющим бетоном : сохранить летом влажную среду, зимой – тёплую и влажную среду.

Производственные факторы прочности бетона

Первый этап — оценка качества исходных материалов и определение состава бетона. В число факторов, оказывающих решающее влияние на показатели качества бетона (прочность, долговечность, экономичность), входит качество цемента, заполнителей и воды.

Качество цемента должно обеспечить получение бетона заданной прочности и долговечности. Поэтому марку цемента следует выбирать в зависимости от проектной прочности бетона, а вид цемента — в соответствии с условиями эксплуатации конструкции.

Снижение расхода цемента как наиболее дорогостоящего компонента бетона важно не только по экономическим причинам. При сокращении количества цемента уменьшается усадка бетона, возрастает его трещиностойкость. В массивных конструкциях, например гидротехнических сооружениях, большой расход цемента вызывает значительное тепловыделение, которое может привести к растрескиванию бетонного массива в результате неравномерного разогрева бетона.

Вид цемента выбирают с учетом особенностей изготовления и условий эксплуатации бетона. Например, бвклротвердеюшие цементы целесообразно использовать при изготовлении сборных железобетонных изделий, так как при быстром наборе прочности ускоряется оборачиваемость металлических форм. Однако такие цементы вследствие большой экзотермии не рекомендуются для бетонов в массивных конструкциях гидротехнических сооружений. Для этих целей больше подходят смешанные цементы (пуццолановый и шлакопортландцемент). Для повышения морозостойкости бетона рекомендуется использовать цементы с органическими добавками — гидрофобный и пластифицированный.

Качество заполнителей оценивают зерновым составом, содержанием пылевидных и глинистых примесей, органических растительных остатков, вредных примесей и т.д. Загрязненные заполнители подвергают промывке и классификации, рассеивая на отдельные фракции.

Качество воды для изготовления бетона зависит от содержания сульфатов, хлоридов и ряда других соединений. Без предварительного испытания можно применять воду, пригодную для питья, речную и озерную воду.

Второй этап — приготовление бетонной смеси и укладка ее в конструкцию. На данном этапе необходимо обеспечить приготовление однородной, хорошо перемешанной бетонной смеси, обладающей заданной удобоукладываемостыо, и плотную укладку смеси в опалубку. Здесь главными факторами, определяющими качество бетона, являются однородность смешивания компонентов и качество уплотнения бетонной смеси.

Приготовление бетонной смеси включает операции дозирования и перемешивания составляющих материалов. Дозирование компонентов бетона осуществляют по массе, обычно с помощью автоматических дозаторов. Отклонения от заданной массы при дозировании на замес не должны превышать ±2 % для цемента, воды и водных растворов добавок и ±2,5 % для заполнителей. Однородность смешивания компонентов достигается выбором типа смесителя и режима перемешивания в соответствии с удобоукладываемостыо приготовляемой бетонной смеси. При смешивании материалов приходится преодолевать силы сцепления между частицами, сопротивление смеси сдвигу, а также силы тяжести. Подвижные смеси с повышенным содержанием воды и вяжущего вещества, обладающие малым сопротивлением сдвигу, перемешиваются значительно легче, чем жесткие. По принципу перемешивания бетоносмесители подразделяют на гравитационные и с принудительным перемешиванием.

Гравитационные бетоносмесители выполнены в виде барабана, вращающегося вокруг горизонтальной оси. При перемешивании частицы смеси поднимаются на некоторую критическую высоту и, как только сила тяжести становится больше суммы центробежной силы и сил сцепления между частицами, они падают и, имея значительную кинетическую энергию, внедряются в бетонную смесь в нижней части смесительного барабана. Тем самым достигается эффект перемешивания.

Качество уплотнения бетонной смеси должно быть таким, чтобы уложенный в опалубку или форму бетон обладал однородным строением с минимальным объемом вовлеченного воздуха — не более 2 %. Энергетические затраты на уплотнение тем больше, чем выше жесткость бетонной смеси. Основным способом уплотнения является вибрирование. При вибрировании частицы бетонной смеси совершают вынужденные колебания, в результате которых ослабляются силы внутреннего трения и сцепления между частицами. Бетонная смесь переходит в состояние пластично-вязкого течения и, подобно тяжелой жидкости, равномерно укладывается в форму. Для уплотнения монолитного бетона на строительной площадке применяют переносные поверхностные и глубинные вибраторы.

На заводах железобетонных изделий используют эффективные комбинированные способы уплотнения бетонных смесей: вибрирование под нагрузкой, вибро-штампование, вибропрокат, прессование, трамбование. Для изготовления полых железобетонных изделий, форма которых приближается к поверхности вращения (трубы, опоры ЛЭП), применяют уплотнение с помощью центробежных сил — центрифугирование.

Третий этап — твердение бетона. Уложенная в опалубку бетонная смесь благодаря гидратации цемента самопроизвольно затвердевает. Заданная проектом прочность достигается при определенном уходе за твердеющим бетоном, т.е. при создании оптимального температурно-влажностного режима твердения и защите бетона от ударов и сотрясений, которые могут нарушать еще не сложившуюся структуру.

Важнейшими факторами, влияющими на качество бетона на данном этапе, являются условия и длительность твердения. Условия твердения считают нормальными, если бетон находится в теплой и влажной среде. При преждевременном высыхании или замерзании взаимодействие цемента с водой прекращается, что отрицательно сказывается на строении и свойствах бетона.

На строительных площадках широко используют тепловую обработку с помощью инфракрасного излучения. Излучатели инфракрасных лучей нагреваются электрическим током или газом. Выделяемая ими лучистая энергия поглощается стенками опалубки либо непосредственно изделием и аккумулируется в бетоне в виде теплоты.

Для ускорения твердения бетона применяют также добавки-ускорители. Введение в бетонную смесь таких добавок повышает прочность бетона в возрасте 3 сут в 2..3 раза, а к 28 сут прочность оказывается такой же, как и у бетона без добавки.

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона.

Необходимо рассмотреть технологические факторы, влияющие на прочность бетона, поскольку знание подобных воздействий позволит эффективно спрогнозировать качество выполняемых монолитных изделий. Большую роль в подобном процессе играет цемент, используемый при замешивании. Он обеспечивает создание монолитной структуры, за счёт сцепления между собой элементов заполнителя.

Активность цемента – это важный фактор, влияющий на прочность бетона. Между этими двумя параметрами имеется линейная зависимость. Таким образом, чтобы повысить прочность, необходимо применять марки цемента, отвечающие высоким стандартам. В свою очередь, подобный подход приводит к повышению стоимости получаемого результата.

Содержание цемента может способствовать как повышению прочности, так и её снижению. Это определяется его процентным соотношением, относительно других компонентов. После достижения определенного значения, прочность повышается крайне мало. При этом, все остальные свойства существенно снижаются, что негативно влияет на качество полученного раствора. Один из тех факторов, влияющих на прочность бетона, на который необходимо обратить особое внимание – это процентное соотношение воды и цемента. Эти два вещества должны вступить в реакцию, чтобы образовать монолитную структуру. Недостаток и избыток воды одинаково вредны для конструкции.

Технологические факторы, влияющие на прочность бетона, не ограничиваются цементом и его пропорциями. Необходимо упомянуть о качестве заполнителя, а также условия твердения раствора. Определённую роль играет использование добавок, которые способны усилить состав. Чтобы добиться повышенной прочности, можно применять технологию вибрирования.

Производственные факторы прочности бетона

Home / Бетон в Красногорске / Структура бетона и ее влияние на прочность и деформативность

Структура бетона и ее влияние на прочность и деформативность

Структура бетона оказывает большое влияние на прочность и деформативность бетона. При затворении водой смеси из заполнителей и цемента начинается химическая реакция соединения минералов цемента с водой, в результате которой образуется гель — студнеобразная пористая масса со взвешенными в воде, еще не вступившими в химическую реакцию, частицами цемента и незначительными соединениями в виде кристаллов. В процессе перемешивания бетонной смеси гель обволакивает отдельные зерна заполнителей, постепенно твердеет, а кристаллы постепенно соединяются в кристаллические сростки, растущие с течением времени. Твердеющий гель превращается в цементный камень, скрепляющий зерна крупных и мелких заполнителей в монолитный твердый материал — бетон.

Избыточная, химически несвязанная вода частью вступает впоследствии в химическое соединение с менее активными частицами цемента, а частью заполняет многочисленные поры и капилляры в цементном камне и полостях между зернами крупного заполнителя и стальной арматурой и, постепенно испаряясь, освобождает их. По данным исследований, поры занимают около трети объема цементного камня; с уменьшением W/C пористость цементного камня уменьшается и прочность бетона увеличивается. Поэтому в заводском производстве железобетонных изделий применяют преимущественно жесткие бетонные смеси с возможно меньшим значением W/C. Бетоны из жестких смесей обладают большей прочностью, требуют меньшего расхода цемента и меньших сроков выдержки изделий в формах.

Таким образом, структура бетона оказывается весьма неоднородной: она образуется в виде пространственной решетки из цементного камня, заполненной зернами песка и щебня различной крупности и формы, пронизанной большим числом микропор и капилляров, содержащих химически несвязанную воду, водяные пары и воздух. Физически бетон представляет собой капиллярно-пористый материал, в котором нарушена сплошность массы и присутствуют все три фазы — твердая, жидкая и газообразная. Цементный камень также обладает неоднородной структурой и состоит из упругого кристаллического сростка и наполняющей его вязкой массы — геля.

Длительные процессы, происходящие в таком материале,— изменение водного баланса, уменьшение объема твердеющего вязкого геля, рост упругих кристаллических сростков — наделяют бетон своеобразными упруго-пластическими свойствами. Эти свойства проявляются в характере деформирования бетона под нагрузкой, во взаимодействии с температурно-влажностным режимом окружающей среды.

Исследования показали, что теории прочности, предложенные для других материалов, к бетону неприменимы. Зависимость между составом, структурой бетона, его прочностью и деформативностью представляет собой задачу, над которой работают исследователи. Суждения о прочности и деформативности бетона основаны на большом числе экспериментов, выполненных в лабораторных и натурных условиях.

Производственные факторы прочности бетона

Качество бетона может изменяться под воздействием ряда объективных и субъективных производственных факторов, которые можно условно разделить на группы, охватывающие все этапы бетонных работ.

Качество цемента влияет на получение бетона заданной прочности и долговечности. Поэтому марку цемента выбирают в зависимости от проектной прочности бетона, а вид цемента — в соответствии с условиями эксплуатации конструкции.

Снижение расхода цемента как наиболее дорогостоящего компонента бетона важно не только по экономическим причинам. При сокращении количества цемента уменьшается усадка бетона, возрастает его тре-щиностойкость. В массивных конструкциях, например гидротехнических сооружениях, большой расход цемента вызывает значительное тепловыделение, которое может привести к растрескиванию бетонного массива в результате неравномерного разогрева бетона.

Вид цемента выбирают, учитывая особенности изготовления и условия эксплуатации бетона. Например, быстротвердеющие цементы целесообразно использовать при производстве сборных железобетонных изделий, так как при быстром наборе прочности ускоряется оборачиваемость металлических форм. Однако из таких цементов вследствие большой экзотермии не рекомендуется изготовлять бетонные массивные конструкции гидротехнических сооружений. Для этих целей больше подходят смешанные цементы (пуццолановый и шлакопортландцемент). Чтобы повысить морозостойкость бетона, рекомендуется использовать цементы с органическими добавками — гидрофобный и пластифицированный.

Качество заполнителей оценивают зерновым составом, содержанием пылевидных и глинистых примесей, органических растительных остатков, вредных примесей. Загрязненные заполнители промывают и рассеивают на отдельные фракции.

Качество воды для изготовления бетона зависит от содержания примесей.

Второй этап — приготовление бетонной смеси и укладка ее в конструкцию. На данном этапе необходимо обеспечить приготовление однородной, хорошо перемешанной бетонной смеси, обладающей заданной удо-боукладываемостью, и плотную укладку смеси в опалубку. Здесь к главным факторам, определяющим качество бетона, относятся однородность смешивания компонентов и качество уплотнения бетонной смеси. Приготовление бетонной смеси включает в себя операции дозирования и перемешивания составляющих материалов.

Дозирование компонентов бетона осуществляют по массе, как правило, с помощью автоматических дозаторов. Отклонения от заданной массы при дозировании на замес не должны превышать ±2% для цемента, воды и водных растворов добавок и ±2,5% для заполнителей.

Однородность смешивания компонентов достигается выбором типа смесителя и режима перемешивания в соответствии с удобоукладываемостью приготовляемой бетонной смеси. При смешивании материалов приходится преодолевать силы сцепления между частицами, сопротивление смеси сдвигу, а также силы тяжести. Подвижные смеси с повышенным содержанием воды и вяжущего вещества, обладающие малым сопротивлением сдвигу, перемешиваются значительно легче, чем жесткие.

В бетоносмесителях используют гравитационный или принудительный способ перемешивания. При вращении барабана гравитационного бетоносмесителя вокруг горизонтальной оси частицы смеси поднимаются на некоторую критическую высоту. Как только сила тяжести становится больше суммы центробежной силы и сил сцепления между частицами, частицы падают со значительной кинетической энергией и внедряются в бетонную смесь в нижней части смесительного барабана. Тем самым достигается эффект перемешивания.

Качество уплотнения бетонной смеси должно быть таким, чтобы уложенный в опалубку или форму бетон обладал однородным строением с минимальным объемом вовлеченного воздуха — не более 2%. Энергетические затраты на уплотнение тем больше, чем выше жесткость бетонной смеси. Основной способ уплотнения — вибрирование, при котором частицы бетонной смеси совершают вынужденные колебания. В результате этого ослабляются силы внутреннего трения и сцепления между частицами, бетонная смесь переходит в состояние пластично-вязкого течения и, подобно тяжелой жидкости, равномерно укладывается в форму.

Монолитный бетон на строительной площадке уплотняют переносными поверхностными и глубинными вибраторами. На заводах железобетонных изделий используют эффективные комбинированные способы уплотнения бетонных смесей: вибрирование под нагрузкой, виброштампование, вибропрокат, вибротрамбование. Для изготовления полых железобетонных изделий, форма которых приближается к поверхности вращения (трубы, опоры ЛЭП), применяют уплотнение с помощью центробежных сил — центрифугирование.

Третий этап — твердение бетона. Уложенная в опалубку бетонная смесь благодаря гидратации цемента самопроизвольно затвердевает. Заданная проектом прочность достигается при определенном уходе за твердеющим бетоном, т.е. при создании оптимального температурно-влажностного режима твердения и за щите бетона от ударов и сотрясений, которые могут нарушать еще не сложившуюся структуру.

К важнейшим факторам, влияющим на качество бетона на данном этапе, относятся условия и длительность твердения.

Условия твердения считают нормальными, если бетон находится в теплой и влажной среде. При преждевременном высыхании или замерзании взаимодействие цемента с водой прекращается, что отрицательно сказывается на строении и свойствах бетона.

Длительность твердения учитывают при назначении сроков достижения бетоном проектной прочности В нормальных условиях, т.е. во влажном воздухе с температурой (20±2) °С, прочность бетона на сжатие нарастает пропорционально логарифму времени твердения.

Читайте также: