Проектирование состава тяжёлого бетона - Курсовая работа

К высококачественным материалам относятся щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и портландцемент высокой активности без добавок или с минимальным количеством добавок, заполнители должны быть чистыми и фракционированными. , (1.3) где - коэффициент, определяемый по таблице 1.3; Окончательный расход воды , л рассчитываем, вводя поправку на водопотребность песка [5]: , (1.4) где - расход воды, определяемый по таблице 1.5; Формула учитывает изменение расхода воды при использовании песков с водопотребностью, отличной от 7% (поправка на расход воды в бетонной смеси составляет 3…5 л на каждый процент изменения водопотребности песка [7]). Если водопотребность используемого мелкого песка 7%, коэффициент уменьшается на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности песка; если водопотребность крупного песка менее 7%, коэффициент увеличивается на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребности песка.В процессе изготовления и твердения бетона можно выделить два периода [10], когда материал характеризуется различными свойствами и состоянием: 1) до схватывания цемента и превращения бетона в твердое тело - бетонная смесь и 2) период твердения и эксплуатации материала, обладающего всеми свойствами твердого тела - бетон. Бетонную смесь, представляющую собой сложную многокомпонентную полидисперсную систему, получают при затворении водой смеси цемента с заполнителями. Макро-и мезоструктуру бетона можно разделить на три вида [2] в зависимости от величины раздвижки зерен заполнителя цементным камнем; первый - зерна заполнителя значительно раздвинуты цементным камнем и как бы «плавают» в нем; второй - цементный камень заполняет поры между зернами заполнителя и лишь незначительно раздвигает их, покрывая тонким слоем; третий - зерна заполнителя контактируют друг с другом через тонкую прослойку цементного камня, который лишь частично заполняет пустоты между его зернами. С увеличением возраста бетона его микроструктура в результате продолжительной гидратации цемента изменяется: возрастает количество новообразований цементного камня, уменьшается его пористость, изменяется распределение пор по размерам [2]. Основным структурообразовательным компонентом бетонной смеси является цементное тесто, в состав которого входят цемент, вода, в ряде случаев тонкомолотые минеральные добавки или золы.Например, бетон на граните в опытах показал , бетон на керамзите -, бетон на известняке -. Температурные деформации железобетонных элементов [9] не равны температурным деформациям бетона или арматуры, а являются функциями этих деформаций и зависят от степени армирования и вида арматуры и бетона, температуры и влажности бетона. Сначала рассмотрим влияние на деформации арматуры температурных деформаций бетона при частичном нарушении сцепления арматуры с бетоном. С целью изучения влияния степени понижения температуры и увлажнения материала [9] на развитие температурных деформаций бетона при низких отрицательных температурах, были исследованы температурные деформации бетона в автоматической термокамере МПС-500, обеспечивающей температуру от 100 до . Деформации бетона, возникающие под влиянием изменения температуры, зависят от коэффициента линейных температурных деформаций бетона.Основное назначение пластификаторов - увеличение подвижности или снижение жесткости бетонной смеси - ее разжижение, что обеспечивает уменьшение энерго-и трудозатрат при укладке бетона в монолитные строительные конструкции, сборные железобетонные изделия и способствует интенсификации технологического цикла, повышению качества продукции. В зависимости от пластифицирующего эффекта добавки подразделяют на следующие виды [4]: - суперпластификаторы (І группа пластифицирующих добавок) повышают подвижность бетонной смеси от П1 до П5 (от 2…4 см до 21…25 см) без снижения прочности бетона во все сроки испытания. К ним относятся пластификаторы отечественного производства: разжижитель С-3, разжижитель СМФ, дофен ДФ, суперпластификатор 10-03, суперпластификатор НКНС 40-03, меламинформальдегидная анионоактивная смола марки МФ-АР, а также суперпластификаторы зарубежных производителей: Агипласт (Agiplast), Изола ФМ-86 (Izola FM-86), Конпласт М1 (Conplast M1), Кормикс (Cormix), Кризо Флюид (Chriso fluid), Ломар Д (Lomar D), Мелмент (Melment L10, Melment F), Майти (Mighty), Зика Вискорит-3 (Sika VISKOCRETE-3), Аддимент ФМ 62 (Addiment FM 62) и др.; сильнопластифицирующие (ІІ группа пластифицирующих добавок), повышающие подвижность смеси от П1 до П4 (от 2…4 см до 16…20 см) без снижения прочности бетона. Так как эти слои экранизируют новообразования минералов цемента и площадь их контакта друг с другом, прочность такого бетона, как правило, ниже прочности бетона того же состава без добавок.В ходе курсового проектирования был рассчитан состав тяжелого бетона класса B20, рассмотрены структуры бетона и бетонной смеси, температурные деформации бетона, а также рассмотрены пластифицирующие добавки, повышающие подвижность бетонной смеси. Бетон, состав которого был р

Содержание

Введение

1. Расчет состава тяжелого бетона

1.1 Определение требуемой прочности бетона

1.2 Определение среднего уровня прочности бетона

2. Графики зависимости коэффициента вариации прочности бетона проектируемого состава от требуемой прочности бетона и расхода цемента

3. Структура бетонной смеси и бетона проектируемого состава

4. Температурные деформации бетона

Пластификаторы бетонных смесей давно и прочно завоевали ведущее место среди множества добавок, применяемых в технологии бетона [1]. Основное назначение пластификаторов - увеличение подвижности или снижение жесткости бетонной смеси - ее разжижение, что обеспечивает уменьшение энерго- и трудозатрат при укладке бетона в монолитные строительные конструкции, сборные железобетонные изделия и способствует интенсификации технологического цикла, повышению качества продукции. С другой стороны, применение пластификаторов позволяет, за счет снижения водоцементного отношения, при сохранении заданной подвижности или жесткости бетонной смеси, повышать в значительной степени прочность и долговечность изделий, в частности на рядовых цементах.

Органические поверхностно-активные вещества (ПАВ), используемые в качестве пластификаторов, успешно вошли в практику строительства и нашли в настоящее время весьма широкое применение.

В зависимости от пластифицирующего эффекта добавки подразделяют на следующие виды [4]: ? суперпластификаторы (І группа пластифицирующих добавок) повышают подвижность бетонной смеси от П1 до П5 (от 2…4 см до 21…25 см) без снижения прочности бетона во все сроки испытания. К ним относятся пластификаторы отечественного производства: разжижитель С-3, разжижитель СМФ, дофен ДФ, суперпластификатор 10-03, суперпластификатор НКНС 40-03, меламинформальдегидная анионоактивная смола марки МФ-АР, а также суперпластификаторы зарубежных производителей: Агипласт (Agiplast), Изола ФМ-86 (Izola FM-86), Конпласт М1 (Conplast M1), Кормикс (Cormix), Кризо Флюид (Chriso fluid), Ломар Д (Lomar D), Мелмент (Melment L10, Melment F), Майти (Mighty), Зика Вискорит-3 (Sika VISKOCRETE-3), Аддимент ФМ 62 (Addiment FM 62) и др.;

? сильнопластифицирующие (ІІ группа пластифицирующих добавок), повышающие подвижность смеси от П1 до П4 (от 2…4 см до 16…20 см) без снижения прочности бетона. К ним относятся пластификаторы отечественного производства: аплассан АПЛ, лингопан Б-3, лингосульфонат технический модифицированный ЛСТМ-2, модифицированные лингосульфонаты ЛТМ (ХДСК-1, ХДСК-3, МТС-1, НИЛ-20, НИЛ-21, КБМ, ЛСТ-МЩ-1 и др.), зарубежных производителей: Бетокем ЛП (Betokem LP), ВРДА (WRDA), Пластимент БВ40 (Plastiment BV40), ФН Ликвидат ВС (VN Liquidaat WS), Фддимент БВ 3 (Addiment BV 3);

? среднепластифицирующие (ІІІ группа пластифицирующих добавок) повышают подвижность смеси от П1 до П3 (от 2…4 см до 10…15 см) без снижения прочности бетона. К ним относятся: лингосульфонаты технические ЛСТ, плав дикарбоновых кислот ПДК, водорастворимый препарат С-1, водорастворимые препараты ВРП-1 и ВРП-Э50, лингопан Б-1, пластификатор 20-03 и др., а также зарубежные: Перамин В (Peramin V), Сементол Дельта (Cementol Delta), Аддимент БВ 8 (Addiment BV 8);

? слабопластифицирующие (IV группа пластифицирующих добавок) увеличивают подвижность бетонной смеси от П1 до П2 (от 2…4 см до 5…9 см) без снижения прочности бетона. К ним относятся: нейтрализованный черный контакт НЧК, черный нейтрализованный рафинированный контакт КЧНР, этилсиликонат натрия ГКЖ-10 и метилсиликонат натрия ГКЖ-11, черный сульфатный щелок ЧСЩ, мылонафт М1 и др.

Обычно пластификаторы даже в небольших количествах вызывают замедление гидратации и твердения цементного камня [1] вследствие слабой проницаемости воды через создаваемые ими адсорбционные слои. Так как эти слои экранизируют новообразования минералов цемента и площадь их контакта друг с другом, прочность такого бетона, как правило, ниже прочности бетона того же состава без добавок. С увеличением дозировки пластификаторов адсорбционные слои становятся еще менее проницаемыми и прочность бетона еще более снижается. Эта особенность действия является недостатком ряда гидрофилизирующих ПАВ и обусловлена сшитой пространственной структурой соединений, что снижает их пластифицирующую способность. Типичными представителями таких соединений являются лингосульфонаты структурной формулы

Таким образом, достигаемая с помощью ПАВ подвижность бетонной смеси сопровождается снижением прочности бетона, что ограничивает возможность получать одновременно высокоподвижные смеси и на их основе затвердевший бетон с высокими прочностными характеристиками.

В общем случае адсорбционная и пластифицирующая способность соединений определяется рядом факторов, важнейшими из которых являются длина и характер углеводородной цепи, а также их молекулярная масса. С этой точки зрения представлено более перспективное применение в качестве высокоэффективных пластифицирующих соединений линейных структур, характеризующихся наличием радикалов большой молекулярной массы (типа нафталина, меламина, антрацена, фенола) и функционально активных групп (типа сульфо- и карбоксигрупп, моно- и полиоксикарбоновых кислот и т. д.), способствующих реагированию минералов цементного клинкера и продуктами их гидратации.

Все свойства таких соединений тесно связаны с их характерными особенностями: способностью адсорбироваться на разных поверхностях раздела и образовывать пространственные коагуляционные структуры как в объеме цементной системы, так и, особенно, в поверхностных слоях.

Необходимо отметить весьма существенную особенность суперпластификаторов [1] по сравнению с обычными пластификаторами ПАВ. Последние, за редким исключением, действуют еще и как замедлители схватывания и твердения цемента, в то время как введение суперпластификаторов мало отражается на этих процессах. Это обусловлено в первую очередь тем, что обычные пластификаторы получают, как правило, из попутных или побочных продуктов различных производств, которые, наряду с пластифицирующими веществами, содержат балластные элементы, оказывающие побочное действие на процесс гидратации цемента. В отличие от СП эти соединения имеют нестабильный состав и не всегда обеспечивают требуемый и ожидаемый эффект. Суперпластификаторы, являясь заводскими продуктами, выработаны по строго установленной технологии, со строго нормированными свойствами, лишены этих недостатков.

Аплассан (АПЛ) [4] - продукт переработки сульфатосодержащих отходов акрилатных производств, жидкость темно-коричневого цвета, имеет слабощелочные реакции. По своему действию - пластификатор-стабилизатор. Бетонная смесь обладает значительной тиксотропией и повышенной удобоукладываемостью при вибрационном воздействии. При передозировке возможно замедление темпа твердения. Рекомендуемая дозировка - массы цемента в расчете на сухое вещество.

АПЛ используется [1] для приготовления бетонных смесей, транспортируемых автотранспортом и автобетононасосами, для получения монолитных бетонов B15 и выше. Для производства сборных конструкций из бетонов B25 и выше, вертикально формуемых, густоармированных. Для возведения конструкций и сооружений с повышенными требованиями по плотности и однородности бетона.

При выборе добавки необходимо руководствоваться следующим [6]

? применение пластифицирующих добавок 2-3-й групп или пластифицирующе-воздухововлекающих добавок без удлинения технологического цикла возможно в том случае, если он составляет не менее 11 ч для бетонов на портландцементах, 14 ч для бетонов на шлакопортландцементах или пуццолановых портландцементах; при этом конструкции до тепловой обработки выдерживают, как правило, не менее 2 ч, а скорость подъема температуры не более ; при меньших циклах тепловой обработки указанные добавки могут применяться в случае использования закрытых форм или в сочетании с ускорителями твердения;

? при введении пластифицирующих добавок 2-3-й групп или пластифицирующе-воздухововлекающих добавок в бетоны, выдержанные в естественных условиях полигона, необходимо учитывать замедление темпа его твердения, особенно в ранние сроки и при пониженных температурах, а при температурах ниже с добавками указанных видов, как правило, вводят ускорители твердения.

С целью уменьшения расхода цемента в состав бетонной смеси могу вводить пластифицирующие добавки 2-3-й групп и пластифицирующе-воздухововлекающие добавки, а также комплекс добавок на основе указанных, в том числе и с ускорителями твердения.

Эффективность введения пластифицирующих добавок проявляется в экономии цемента для равнопрочных бетонов (порядка ) [4], уменьшении расслаиваемости бетонной смеси, повышении плотности и непроницаемости бетона, росте прочности бетона равноподвижных составов.

При введении пластифицирующих добавок в бетон при постоянном расходе цемента и равноподвижной бетонной смеси можно уменьшить водоцементное отношение; это особенно эффективно при интенсивной вибрации. Кроме того, добавки-пластификаторы способствуют гомогенизации бетонной смеси и, как следствие, повышают ее однородность. Пластифицирующая эффективность добавок повышается с увеличением тонкости помола цемента, его расхода в бетоне или растворе.

цемент прочность подвижность бетонная смесь

Введение

Бетон - это искусственный камневидный строительный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, заполнителей, затворителей и добавок. До затвердевания эта смесь называется бетонной смесью. Бетон является универсальным с учетом эксплуатации конструкций. Несоблюдение этого правила может привести к преждевременному разрушению бетона. Например, бетоны на портландцементах оказываются нестойкими в морской и пресной проточной воде, сильно засоленных грунтах, на ряде предприятий химической и пищевой промышленности. Находящиеся во внешней среде соли, кислоты и щелочи взаимодействуют с продуктами гидратации цемента и постепенно разрушают цементный камень. Поэтому выбор материалов для изготовления бетона и проектирование его состава нужно производить обязательно с учетом эксплуатационных условий.

Бетон имеет неоднородное, конгломератное строение [5]. На плоскости разреза хорошо видны невооруженным глазом зерна крупного и мелкого заполнителей на фоне цементирующего вещества, скрепляющего эти зерна. Изменяя крупность, форму зерен и соотношение заполнителей, расхода цемента и воды, можно получить бетон, значительно отличающийся по строительным свойствам - прочности, морозостойкости, водопоглощению, трещиностойкости, усадке. Оптимальным для конкретных условий эксплуатации является состав бетона, удовлетворяющий техническим требованиям строительства и обладающий вместе с тем наименьшей стоимостью. Наиболее дефицитным и дорогостоящим компонентом бетона является цемент, поэтому стремятся подобрать такой состав бетонной смеси, который обеспечивает получение бетона с минимальным расходом цемента. Кроме того, бетон должен обладать необходимой однородностью свойств и стабильностью их во времени.

Отсюда вытекает, что определение состава бетона - важнейшая технико-экономическая задача. Задание на определение состава бетона должно содержать нормируемые показатели качества бетонной смеси и бетона для конкретной конструкции и условия ее эксплуатации, а также данные о режиме изготовления и твердения бетона.

Расчет состава бетона ведут исходя из среднего уровня прочности. Значение среднего уровня прочности зависит от фактической однородности бетона, достигнутой за определенный контролируемый период: чем выше однородность, тем ниже средний уровень прочности бетона и, следовательно, более экономичен его состав. Если данные о фактической однородности отсутствуют, средний уровень прочности принимается равным так называемой требуемой прочности бетона данного класса или марки при нормативном коэффициенте вариации, равном 13,5% для тяжелого и легкого бетона [5]. Под требуемой прочностью понимается минимально допустимое значение фактической прочности бетона в партии изделий, устанавливаемое строительной лабораторией в соответствии с достигнутой однородностью бетона. Состав бетона определяется расчетно-экспериментальным методом в несколько этапов. На первом этапе, включая выбор исходных материалов и определение их характеристик, расчет начального и дополнительного составов, изготовление и испытание экспериментальных замесов и образцов бетона, устанавливают номинальный состав, отличающийся наименьшим расходом цемента при заданном качестве бетонной смеси и бетона.

На втором этапе производится расчет и корректировка рабочего состава бетона с учетом фактической влажности заполнителей и объема замеса. На третьем этапе определяется фактическая однородность прочности бетона в производственных условиях и устанавливается требуемая прочность и средний уровень прочности бетона при фактическом коэффициенте вариации согласно ГОСТ 18105-86. При несоответствии их принятым значениям производится корректировка номинального и рабочего составов.