Файл: Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 208
Скачиваний: 0
Бетоны на глиноземистом цементе водо-, воздухо-, и морозостойки, а также стойки в условиях пресных и сульфатных вод, однако щелочные воды разрушают бетон на этом цементе.
Бетоны на глиноземистом цементе обладают значительной плот
ностью, что и определяет их высокую |
морозостойкость. Повышению |
плотности способствует гель гидрата |
окиси алюмината, который |
имеет плотное строение. |
|
Применение глиноземистого цемента ограничено из-за его высокой стоимости (он в 2—3 раза дороже портландцемента), хотя по своим физико-механическим свойствам (скорости твердения, стойкости в различных средах) он превосходит портландцемент и все другие вя жущие вещества. Применяют глиноземистый цемент в тех случаях, когда более рационально используются его специфические свойства, например при срочных восстановительных работах (ремонт плотин,
труб, дорог, |
мостов, при срочном возведении фундаментов). |
||||||||
|
Вследствие высокой химической стойкости глиноземистого цемен |
||||||||
та |
его |
целесообразно |
использовать для тампонирования |
нефтяных |
|||||
и |
газовых скважин, |
на предприятиях |
пищевой промышленности, на |
||||||
травильных и красильных предприятиях, для футеровки |
шахтных |
||||||||
колодцев и туннелей. |
|
|
|
|
|
||||
|
Глиноземистый цемент обладает высокой стойкостью против дей |
||||||||
ствия |
температуры |
(порядка 1200—1400° |
и выше), |
что |
позволяет |
||||
использовать |
его |
для |
изготовления |
жаростойких |
бетонов, при |
||||
меняемых в |
качестве футеровки тепловых |
аппаратов. |
|
|
13.РАСШИРЯЮЩИЙСЯ, БЕЗУСАДОЧНЫЙ
ИНАПРЯГАЮЩИЙ ЦЕМЕНТЫ
Расширяющимся цементом называется продукт, получаемый тща тельным смешением глиноземистого цемента или портландцемента и расширяющей добавки.
При твердении обычных цементов в условиях недостаточной влаж ности наблюдаются усадочные деформации вследствие высыхания и уплотнения коллоидных продуктов гидратации цементов. Величина усадочных деформаций зависит от состава цемента. В ряде случаев, когда усадочные деформации недопустимы, необходимо применять безусадочный или расширяющийся цемент. Такие цементы нужны для зачеканки и гидроизоляции швов тюбингов туннелей, раструбных труб и аналогичных элементов, для получения плотных стыков в сборных бетонных и железобетонных конструкциях, для заделки фун даментных болтов, устройства торкретных и других гидроизоляцион ных покрытий на трубах и подземных сооружениях и других строи тельных нужд.
Известны несколько видов расширяющихся цементов: на основе
глиноземистого цемента — водонепроницаемый |
расширяющийся |
це |
|||
мент, |
гипсоглиноземистый; на основе |
портландцемента — расширя |
|||
ющийся портландцемент, напрягающий |
цемент |
и т. д. |
|
||
В о д о н е п р о н и ц а е м ы й |
р а с ш и р я ю щ и й с я |
ц е |
|||
м е н т |
(ВРЦ) — быстросхватывающееся и быстротвердеющее |
гид- |
154
равлическое вяжущее, получаемое путем совместного помола или тща тельного смешивания тонкоизмельченных глиноземистого цемента и расширяющейся добавки, состоящей из высокоосновных (четырехкальциевых) гидроалюминатов кальция и полуводного гипса. Дози ровка компонентов расширяющегося цемента примерно следующая:
70% глиноземистого цемента, 10% высокоосновных |
гидроалюминатов |
|
и 20% |
строительного гипса (высокопрочного или |
обычного). |
Расширение этого цемента основано на росте кристаллов, образую |
||
щихся |
при твердении гидросульфоалюмината кальция. Происходит |
расширение в начальной стадии твердения, когда масса еще может деформироваться. Происходящее при этом твердение основного компо
нента — глиноземистого |
цемента — стабилизирует (приостанавли |
вает) через 1—2 суток |
объем расширяющейся добавки. |
В процессе твердения расширяющегося цемента образуется более плотный цементный камень, значительно менее водопроницаемый, чем при твердении обычного цемента. Таким образом, расширяющиеся це менты являются и водонепроницаемыми. У ВРЦ начало схватывания должно наступать не ранее 4 мин, а конец — не позднее чем через 10 мин после затворения.
Предел прочности при сжатии кубиков размеров 2X2X2 см из цементного теста 1 : 0 через 3 суток не менее 300 и через 23 суток не менее 500 кГІсм2.
Величина относительного линейного расширения твердеющих образцов из цементного теста нормальной густоты в возрасте одних суток при погружении в воду через час после затворения должна на ходиться в пределах 0,3—1%, а при хранении на воздухе в течение
одних суток должна составлять не менее 0,05%, а в течение 28 суток — не менее 0,02%. Через сутки твердения образцы должны быть пол
ностью водонепроницаемы при гидростатическом давлении до 6 am.
Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВВЦ). В состав его входят примерно 85% глиноземистого цемента, 10% гипса и 5% изве сти.
Начало схватывания должно наступать не ранее 1 мин, а конец не
позднее 5 мин. Предел прочности при сжатии кубиков размером |
|||||
2x2x2 см |
из цементного теста через |
28 |
суток должен |
быть |
|
300 кГ/см2. |
Величина относительного линейного |
расширения цемента |
|||
ВВЦ при |
погружении в воду через 1 |
сутки |
должна находиться |
||
в пределах |
0,01—0,1%. |
|
|
|
|
Расширяющийся портландцемент (РПЦ) — гидравлическое |
вяжу |
щее вещество, быстро твердеющее при пропаривании. Получают его |
|
путем совместного помола портландцементного клинкера |
(60—65%), |
высокоглиноземистых шлаков (5—7%), двуводного гипса |
(7—10%) |
и активной минеральной добавки (20—25%). |
|
Расширение РПЦ основано на образовании гидросульфоалюмината |
кальция. В первый период твердения обычного портландцемента обра
зуется такое количество гидросульфоалюмината кальция, |
которое |
|
не может обеспечить его расширение. Добавка |
глиноземистого |
цемен |
та и гипса способствует увеличению количества |
возникающего |
гидро |
сульфоалюмината. Гидравлическая добавка понижает концентрацию
155
СаО в жидкой фазе, способствуя образованию гидросульфоалюмината путем кристаллизации раствора в первый период твердения. Посколь ку гидросульфоалюминат кальция образуется с большой скоростью при 60—80°, пропаривание при этих температурах значительно уско ряет твердение РПЦ.
Начало схватывания РПЦ наступает не ранее 30 мин, а конец не позднее 12 ч. Этот цемент выпускают марок 400, 500 и 600 (при испы тании на прочность при сжатии через 28 суток образцов из раствора жесткой консистенции). Величина относительно линейного расшире ния образцов из цементного теста должна составлять не менее 0,1 % через 28 суток комбинированного водно-воздушного твердения и не менее 0,15%—через 1 сутки при водном твердении. Образцы из бетонной смеси должны обнаруживать полную водонепроницаемость при рабочем давлении 11 am.
Напрягающий цемент (НЦ) представляет собой быстросхватывающееся и быстротвердеющее вяжущее вещество, получаемое путем
тонкого измельчения смеси, состоящей из |
65% |
портландцемента, |
20% шлака глиноземистого цемента и 15% |
гипса. |
Он предназначен |
для изготовления железобетонных конструкций, с двух- и трехосной напряженной арматурой.
Расширяющиеся цементы увеличиваются в объеме лишь в началь ный период твердения, когда прочность бетона еще недостаточна, чтобы «увлечь» арматуру и сообщить ей предварительное напряжение. При твердении НЦ сначала возникает низкосульфатная форма гидро
сульфоалюмината ЗСаО-Al2 03 -CaS04 - |
12Н2 0, которая затем перехо |
дит в высокосульфатную ЗСаО-Al2 0 |
3 -3CaS04 -31H2 0. |
Этот переход вызывает значительное расширение цемента, дости гающее 3%. При этом сильно уплотняются поры бетона, и при расши рении он натягивает арматуру.
Процесс расширения НЦ ускоряется при пропаривании в течение
5—6 ч. В |
этом случае |
расширение бетона заканчивается в течение |
нескольких |
суток после |
пропаривания. |
Начало |
схватывания |
ЦН наступает через 2—5 мин, а конец — |
через 4—7 мин. Замедляют схватывание добавки сульфитно-спиртовой барды. Предел прочности его при сжатии через 1 сутки равен 200—300 кГІсм\
Напрягающий цемент целесообразно применять для производства напорных железобетонных труб и других тонкостенных железобетон ных изделий.
Г Л А В А VI
БЕТОН И СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Бетон представляет собой искусственный камень, получаемый в результате затвердевания смеси минерального вяжущего, воды, мелкого и крупного минеральных заполнителей. В настоящее время понятие бетон имеет более широкий смысл. К числу бетонов относят и такие каменные материалы, как газобетон, пенобетон, в которых за полнителями является газ, а также затвердевшие смеси на основе орга нических вяжущих (например, полимербетон, асфальтобетон).
Бетон, так же как и естественные каменные материалы, хорошо сопротивляется сжимающим усилиям и значительно слабее растяги вающим. Это качество в свое время ограничивало применение бетона как строительного материала.
Идея сочетания бетона с материалом, хорошо сопротивляющимся силам растяжения, т. е. с металлом, зародилась еще в прошлом веке. Сочетание таких материалов, как сталь и бетон, стало возможным благодаря тому, что они имеют почти равные коэффициенты темпера турного расширения.
Бетон обладает хорошим сцеплением с металлом и предохраняет стальную арматуру от коррозии. Сочетание этих двух материалов позволяет применять железобетонные элементы в конструкциях, подверженных изгибу. В этом случае бетон хорошо работает на сжатие, а металл на растяжение.
В начале этого века бетон в сооружениях применялся монолитный, и количество производимых из него деталей было весьма ограничен ным (трубы, лестницы, перемычки, камни для кладки стен). В конце двадцатых годов в строительство начали внедрять сборные железобе тонные конструкции, значительно расширилась номенклатура изде лий с постепенным переходом от производства их в условиях строи тельной площадки к заводскому изготовлению.
Такое широкое развитие производства сборного железобетона и внедрение его во все виды строительства стало возможно в результате всестороннего изучения и больших исследований как в СССР, так и за рубежом в таких областях, как производство и теория твердения вя жущих материалов, теория и технология производства бетона, физикомеханические свойства различных видов бетона, коррозийные явле ния и др.
Большая заслуга в создании науки о бетоне принадлежит ряду советских научно-исследовательских институтов по бетону, железо-
157
бетону |
и |
строительным материалам, |
а также |
таким |
ученым, |
как |
|||
H. |
М. |
Беляев, |
Б. Г. Скрамтаев, |
Н. А. Попов, |
Н. |
В. Ми |
|||
хайлов, |
В. В. Михайлов, Н. А. |
Мощанский, В. |
Н. |
Москвин, |
|||||
С. |
А. Миронов, А. Е. Десов, В. Н. Сизов, О. А. Гершберг и др. |
||||||||
|
Благодаря этим исследованиям производство бетонных и железо |
||||||||
бетонных конструкций и изделий в |
СССР организовано |
теперь на |
|||||||
научных |
основах. |
|
|
|
|
|
|
||
|
Особое развитие производство сборного железобетона в СССР по |
||||||||
лучило |
после постановления ЦК КПСС и Совета Министров |
СССР |
|||||||
от |
19 августа 1954 г. «О развитии производства |
железобетонных |
кон |
струкций и деталей». К настоящему времени в нашей стране создана мощная промышленность сборного железобетона. Динамика ее роста
характеризуется |
следующими |
цифрами: |
|
|
|||
|
Годы |
|
1 950 г. |
1960 г. |
1 965 г. |
1970 г. |
|
Объем |
производства, |
млн. м3 |
. . . . 1,3 |
30,2 |
56,2 |
84,0 |
|
Рост |
объема производства |
в % |
к |
|
|
|
|
1960 г |
|
|
— |
100 |
186,1 |
278,1 |
Промышленность СССР выпускает железобетонных конструкций и
изделий больше, чем в США, Англии, |
Франции, ФРГ вместе |
взятых. |
|
В связи с расширением строительно-монтажных |
работ на |
период |
|
1971 —1980 гг. намечен значительный |
рост объема |
производства сбор |
|
ного железобетона. |
|
|
|
1. КЛАССИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ
Бетоны классифицируют по разным признакам: объемному весу, виду вяжущих веществ, прочности на сжатие, морозостойкости и назна
чению в строительстве. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По |
о б ъ е м н о м у |
в е с у |
различают |
следующие |
бетоны: |
|||||
особо тяжелые, с объемным весом более 2500 |
кг/м3; |
|
кг/м3; |
|||||||
обычные (тяжелые), с |
объемным |
весом |
от |
1800 до 2500 |
||||||
легкие, с объемным весом от 500—1800 |
кг/м3; |
|
|
|
||||||
особо легкие, с объемным весом |
менее 500 |
кг/м3. |
|
|
||||||
По в и д у в я ж у щ и х |
в е щ е с т в |
бетоны подразделяют на |
||||||||
следующие: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цементные, полученные на основе портландцемента и его разно |
||||||||||
видностей; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
силикатные — на основе |
известково-песчаных |
вяжущих |
с авто |
|||||||
клавной |
обработкой; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гипсовые — на основе |
гипсовых |
и |
гипсоцементных |
вяжущих ве |
||||||
ществ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шлаковые — на основе шлаковых |
вяжущих |
веществ; |
|
|||||||
полимерцементные — с |
применением полимерных |
добавок. |
В зависимости от назначения в строительстве различают следующие виды бетонов: высокопрочные — марок 600 и выше, конструктивные, гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, химически стой кие, жаростойкие, декоративные и гидратные.
158