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: 209
Скачиваний: 0
2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ Т Я Ж Е Л Ы Х
БЕТОНОВ
Вяжущие вещества для приготовления бетона определяются не только технологическими требованиями, установленными ГОСТами, но находятся в зависимости от технологических требований при изго товлении бетона — условий нарастания прочности, твердения, выде ления тепла при гидратации, коррозионной стойкости и др.
Марки цементов для тяжелого бетона заданной прочности приве дены ниже:
Марка |
бетона |
100 |
150 |
200—300 |
400 |
500—600 |
Марка |
цемента |
300 |
300 |
400 |
500 |
600 |
Мелкий заполнитель. В качестве такого заполнителя применяют кварцевый песок, являющийся продуктом разрушения горных пород и содержащий в своем составе главным образом кварц с небольшим количеством зерен полевого шпата и остатков слюды с крупностью 0,14—5 мм.
По условиям образования и залегания пески бывают горные или овражные, пески, получаемые при горных выработках, а также дюн
ные или барханные, морские, речные и озерные.
Обычно пески, образующиеся в результате разрушения горных пород и не подвергшиеся обработке водой, имеют неправильную угловатую форму и шероховатую поверхность. Пески морские, озер ные и речные, находящиеся под непрерывным воздействием воды, имеют округлую форму и окатанную поверхность.
Для определения пригодности песка для бетона весьма важно знать, имеются ли в нем вредные примеси. Эти примеси могут быть механического и химического происхождения. К числу первых отно сятся глинистые частицы, ил, пылевидные частицы. Покрывая тонким слоем поверхность песчинок, эти примеси препятствуют связи частиц песка с цементным тестом.
Общее количество пылевидных, илистых и глинистых частиц в песке не должно превышать 3%.
Химически вредными примесями в песке являются органические включения и некоторые сернистые соединения (серный колчедан, гипс).
Органические примеси (перегной, гуминовые кислоты) могут отри цательно сказаться на росте прочности бетона в начальный период твердения, а сернистые и сернокислые соединения способствуют кор розии бетона. Сернистых соединений допускают не более 1%. Загряз ненные пески промывают в специальных пескомойках.
Значительное влияние на качество бетона оказывает форма зерен песка. Лучшее сцепление в бетоне обеспечивают пески с угловатой формой и шероховатой поверхностью. Кроме того, песок для бетона должен состоять из зерен различной крупности, поскольку при этом получается более плотный бетон при меньшем расходе цемента.
Рассматривая влияние зернового состава и формы зерен песка, следует иметь в виду, что песок играет решающую роль в расходе цементного теста,, так как удельная поверхность его во много раз боль ше, чем у крупных заполнителей.
159
Зерновой состав песка определяют путем взвешивания просеянных его фракций через стандартный набор сит с отверстиями следующих размеров: сетки 0,14; 0,315; 0,63 и 1,25, отверстия — 2,5, 5 и 10 мм.
После просеивания песка через эти сита вычисляют остатки на ситах. Взвешенные после просеивания остатки на каждом сите назы вают частным остатком. Они характеризуют распределение зерен песка по крупности в данном составе. После определения частных остатков можно вычислить так называемые полные остатки на ситах, которые получаются как частный остаток на данном сите плюс все остатки на предыдущих ситах с большим размером сит.
Зная полные остатки на всех ситах, можно вычислить так называе мый модуль крупности песка, который равен сумме полных остатков в процентах на всех ситах, деленной на 100.
Модуль крупности является несколько условной характеристикой и не может служить полноценным показателем качества песка для бетона. Модуль крупности песка считается крупным при М>2,5, средним при М=2,0—2,5 и мелким при М<2,0 . Более правильным по казателем является удельная поверхность песка, выраженная в г/см2, но и он не учитывает особенности формы зерен и степени их шерохова тости.
Рекомендации зернового состава песка по данным просева через стандартный набор сит приведены на предельных кривых рис. 59. Зерна размером от 5 до 10 мм допускаются в количестве не более 5% по весу. Количество зерен, проходящих через сито с ячейками 0,14 мм, не должно превышать 10%.
Песок имеет объемный вес 1500—1600 кг/м9. Количество воды, содержащейся в песке, принимают во внимание при приемке его, а также в общем балансе количества воды, потребной для замеса бетона. Характер изменения объема песка в зависимости от влажности пока зан на рис. 60.
Крупный заполнитель (гравий, щебень). Г р а в и й является про дуктом разрушения горных пород; его подразделяют на горный, овраж ный, морской и речной. Овражный гравий имеет окатанную форму,
аморской и речной к тому же и гладкую поверхность.
Ще б е н ь представляет собой искусственно раздробленный моно лит горной породы или отход камнеобрабатывающей промышлености, получаемый на камнедробильных машинах. Размеры гравия и щебня — от 5 до 70 мм (иногда выше).
В отличие от гравия щебень имеет форму частиц неправильной формы с шероховатой поверхностью.
Вредные примеси в крупном заполнителе те же, что и в песке. Содержание пылевидных илистых и глинистых частиц в гравии не должно превышать 1%, а в щебне 1—3% от веса материала. Суще ственное значение для крупного заполнителя в бетоне имеет его проч ность. Она должна быть выше прочности бетона на 50—100%.
Для бетона марки 300 и выше прочность заполнителя должна быть выше прочности цементного камня в 2 раза.
По степени морозостойкости гравий и щебень разделяют на шесть марок: Мрз 15, 25, 50, 100, 150, 200 и выше.
160
При выборе крупности размеров гравия и щебня для бетона долж ны быть учтены размеры конструкций. Размер заполнителей не дол жен превышать 1/4 минимального размера конструкции и не больше минимального расстояния между стержнями арматуры. С точки зре ния расхода вяжущего предпочтительнее более крупный заполнитель, так как при этом меньше его суммарная поверхность.
По крупности зерен гравий разделяют на четыре фракции: 5— 10, 10—20, 20—40 и 40—70 мм. Зерновой состав гравия определяют про-
45
40
|
|
|
|
|
о- |
|
|
|
|
|
і |
3 |
5 |
- о \ |
|
|
|
|
|
^ |
25 |
\ |
\\ |
|
|
|
|
|
<\\ |
|
|
||||
|
|
|
|
|
-U— |
V |
|
|
|
|
|
20 |
I |
|
|
||
|
|
!1015 |
I |
|
|
|
||
|
|
I |
Ѵ\ |
|
|
|||
|
|
15О |
|
\\ |
|
|||
|
|
О 5 |
\\ч |
|
||||
|
|
|
|
|
10 1520 2530 35 40 4-5 50 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
ч s |
«... |
Полные остатки, %по бесу |
|
|
|
|
Влажность, % по Весу |
|||
Рис. |
59. Предельные кри |
Рис. |
60. Изменения объема |
песка в |
||||
вые |
зернового состава |
|
|
зависимости |
от влажности: |
|||
|
песка |
|
а |
— с у х о й |
песок; |
б — влажный |
песок- |
сеиванием сухой пробы его в количестве 10 кг через стандартный набор сит с размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм.
Зерновой состав каждой фракции или смеси нескольких фракций гравия должен находиться в пределах, указанных в табл. 27.
|
|
|
|
Т а б л и ц а 27 |
Р а з м е р отверстий контрольных |
0 , 5 £ > н а и б + Онаим |
^ н а и б |
1.25 О н а и б |
|
сит |
^ н а и м |
|||
Полный остаток |
на ситах |
40—70 |
|
0 |
|
95—100 |
0,5 |
Щебень должен удовлетворять тем же требованиям, что и гравий. Щебень для бетона не должен содержать более 15% по весу игловатых и пластинчатых (лещадных) зерен, т. е. таких, в которых один из раз меров поперечного сечения более чем в 3 раза превышает другой.
7 № 2987 |
161 |
Более выгодна для бетона мелкообкатанная, щебневидная форма зе рен.
Песчано-гравийная смесь. При большом содержании песка в гравии смесь называют песчано-гравийной. В таких случаях следует прове рять свойства песка и гравия по существующим правилам после его рассева.
Вода для затворения бетонной смеси. Вода, применяемая для при готовления бетона, не должна содержать вредных примесей: солей, кислот, жиров, растительных масел и сахара. Не допускается исполь зовать для этого воду, загрязненную сточными промышленными и бытовыми отходами. Болотные и сточные воды, имеющие водородный показатель pH не менее 4 (повышенная кислотность) и содержащие сульфаты в расчете на S03 более 0,27%, непригодны для приготовле ния бетона. Питьевая вода вполне пригодна для приготовления бе тонной смеси.
Морскую воду, не содержащую сульфатов более 2700 мгіл и всех солей более 8000 мгіл, можно использовать для приготовления бетон ной смеси (кроме внутренних конструкций).
3. СВОЙСТВА ОБЫЧНОГО (ТЯЖЕЛОГО) БЕТОНА
Прочность. Основной характеристикой прочности бетона является его сопротивление сжатию, так как из всех других видов механиче ских воздействий на бетон (изгиб, растяжение, скалывание и др.) он лучше всего сопротивляется сжатию.
Маркой бетона называют предел прочности при сжатии стандарт ных кубов размером 20x20x20 см, изготовленных из рабочей бетон ной смеси, после твердения их в течение 28 суток в нормальных усло виях (температура 15—20°, влажность 90—100%).
Поскольку по своей структуре бетон представляет собой конгло мерат, состоящий из цементного камня, мелкого и крупного заполни теля, его прочность находится в зависимости как от прочности каждой из его составляющих, так и от силы сцепления их между собой. Если прочность заполнителей принимают более высокой по сравнению с прочностью цементного камня, то решающим фактором в прочности бетона при хорошем сцеплении его составных частей является проч ность цементного камня.
Эта прочность, в свою очередь, зависит от активности цемента и от количества воды, взятой для затворения цемента:
R6 = f(Ra, В/Ц).
Зависимость прочности цемента камня от водоцементного отношения была найдена еще в конце прошлого века (1895 г.) профессором Пет роградской Военно-инженерной академии И. Г. Малюгой. На основа нии последующих многочисленных исследований этой зависимости в ряде стран были выведены эмпирические формулы, которые связали прочность бетона с активностью цемента и водоцементным отноше нием. В СССР такая формула была предложена проф. H . М. Беляевым. Эту формулу графически можно представить гиперболическими кри-
162
выми (рис. 61), каждая из которых соответствует цементу определен ной марки
R - |
*" |
' 5 |
' |
й а 6 |
Л ( В / Д ) 0 |
Более простыми формулами для выражения зависимости прочности бетона от активности цемента и количества воды в цементном тесте являются уравнения Баломея — Скрамтаева.
|
|
|
|
|
|
|
RH28,Kr/cMi |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
600\ |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
'з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
WO |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
600 % |
|
300\ |
|
|
|
1^— |
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
WO |
\ |
|
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 Ц |
|
100 |
/У |
|
|
|
|
|||
|
О |
Ofi 0,5 0,6 |
0,7 0,8 0,9 |
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,0 1,251,5 1,752,02,252.5 |
||||||||||
Водоцементное отношение |
В/Ц |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ц/В |
|
|||
Рис. |
61. Кривые зависимости прочнос |
|
Рис. 62. График для определения про |
|||||||||||
ти бетона от водоцементного отноше |
|
чности бетона при сжатии в 28-суточ- |
||||||||||||
ния |
для |
различных |
марок |
цемента |
|
ном возрасте в зависимости от Ц/В и |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
марки цементов: |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
/ — марка |
цемента 300; |
2 — |
то |
ж е , |
400; |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 — |
то ж е , |
500; 4 |
— то ж е , |
600 |
|
|
Для бетонов с водоцементным отношением, равным или больше |
0,4, |
|||||||||||||
|
|
|
# б |
= Л Я ц ( Д А В - 0 , 5 ) ; |
|
|
|
|
|
|
||||
для бетонов с водоцементным отношением |
меньше |
0,4 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
R |
^ A |
^ |
(Ц/Я + |
0,5), |
|
|
|
|
|
||
где R6 |
— |
предел |
прочности |
бетона |
при сжатии |
в возрасте 28 суток |
||||||||
|
|
нормального твердения, кГ/см2; |
|
|
|
|
|
|
||||||
Rn |
— |
активность цемента, |
кГ/см2; |
бетоне (величина, |
обратная |
|||||||||
Ц/В |
— |
цементно-водное |
отношение |
в |
||||||||||
|
|
водоцементному |
отношению); |
|
|
|
|
|
|
|
7* |
163 |