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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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