Марка бетона по морозостойкости. Способы повышения морозостойкости и атмосферостойкости цементного камня

Морозостойкость -- способность бетона сохранять, физико-механические свойстве при попеременном замораживании и оттаивании.

Существует несколько точек зрения о разрушении бетона под влияние попеременного замораживания и оттаивания, т.к. на сегодня этот процесс до конца не изучен:

1. Бетон разрушается в результате перехода воды и лед с увеличение объема на 9%.

2. Разрушение происходит из-за того, что вода оказывает давление на материал, которое создается в порах при переходе воды в лед.

3. Бетон разрушается, т.к. в процессе замораживания вода мигрирует от более нагретых к менее нагретым участкам бетона (у поверхности создается водяное давление, которое разрушает материал).

4. Бетон разрушается вследствие разных коэффициентов температурного расширения. Считая, что все эти факторы действуют

1- микрообъем бетона:

2- открытые поверхностные поры, полностью заполненные водой:

3- внутренние поры, частично заполненные водой:

4- внутренние замкнутые норы, не заполненные водой.

При воздействии мороза вода начинает замерзать в поверхностных порах. При переходе воды в лед оказывается давление на материал и на воду, которая не замерзла впорах. Это давление большое и приводит к возникновению микроразрушений, также есть ещё давление на незамерзшую часть воды, под действием, которого вода может переходить в соседние поры, не заполненные водой. Это смягчает действие мороза и повышает морозостойкость бетона. Т.о. наличие в бетоне замкнутых пор, равномерно размещенных, по объему и не заполненных водой приводят, к повышению морозостойкости материала. При этом поры должны располагаться друг от друга на таком расстоянии, чтобы межпоровые перегородки были проницаемы для воды под давлением. В связи с этим введение в бетон воздухововлекающих или микро-газо-пенообразующих добавок способствует повышению морозостойкости. Воздухововлекающие добавки можно заменять пористыми зернами или измельченным ячеистым бетоном.Большое влияние оказывает размер пор. С его уменьшением вода в порах замерзает при более низких температурах.

При диаметре пор 1,57 мм - 6.4 °С 0.15 мм - 15 °С 0.06 мм - 16 "С.

В порах d меньше 0.001 мкм вода вовсе не замерзает. Вода движется от более теплых участков к менее теплым, на поверхности возникает давление, снижающее морозостойкость. Наличие мелких замкнутых пор лучше всего. Если же все поры в бетоне будут полностью заполнены водой, то материал разрушится через 1 цикл замораживании.

На морозостойкость большое влияние оказывает степень насыщенности бетона водой, а также степень перехода воды в лед и режим воздействия отрицательных температур. Наличие открытых сообщающихся пор сказывается отрицательно на материал. Также на морозостойкость бетона оказывает влияние вид вяжущею, в/ц степень гидратации зерен цемента. Цементы с малой НГ и водопотребностью обеспечивают большую морозостойкость бетона.

Самым слабым при воздействии мороза является СаСО_З^-А1₂О_З, его содержание должно быть min. Морозостойкость повышается при тонкости помола до 5000 см/г, г.к. увеличивается степень гидратации цемента. При большей тонкости помола морозостойкость снижается, т.к. в этом случае возрастает водопотребность, а степень гидратации практически остается постоянной. На морозостойкость оказывает влияние прочность бетона к моменту воздействия мороза. Для класса В 7.5 - В 30 - практическая прочность должна быть не менее 50% от конечной. Для класса В 40- 35%, для класса В50 - 30%.

Начиная от В/Ц =0.62 и с уменьшением В/Ц морозостойкость повышается. Чем меньше В/Ц, тем меньше размер капилляров и они больше перекрываются продуктами гидратации. Полностью морозостойкого бетона получить нельзя.

Условие твердения так же оказывает влияние на морозостойкость. Например, твердении в воде или при н.у.,при прочих равных условиях в 1.5- 2 раза повышается морозостойкость.

Расход цемента так же оказывает влияние. При Ц =280 -420 кг/м³ не сказывается отрицательно на морозостойкость, но при расходе цемента меньше или больше этого придела морозостойкость снижается. У бетонов на не свежем цементе морозостойкость ниже, чем на свежезаготовленном.

Усадка во всех случаях отрицательно сказывается на морозостойкость и поэтому применение безусадочных напрягающихся бетонов способствует повышению морозостойкости.

Заполнитель также влияет на морозостойкость. Наилучшие результаты при применении гранитного щебня желательно небольшой крупности и небольшого расхода: Щ=1100- 1150 кг/м³,

Введение комплексных добавок позволяет получить наиболее морозостойкие бетоны.

Разрушается бетон при значительном изменении температуры, даже в области одного знака (-20 пли -50), т.к. лед при разных темпера турах имеет разный коэффициент расширения.

При замораживании водонасыщенного ж/б может нарушаться сцепление арматуры с бетоном. При температуре меньше от -10 до -20 С сталь и бетон претерпевают разные деформации, и происходит разрушение. Нужно применять стальные сечки и каркасы и предохранять от увлажнения.

Большое влияние имеет разница коэффициентов температурного расширения Составляющих бетона. У гранита К_{темп.расш.} = 9,5*10^-6. У цементного камня 3.5*10^-6.

Заполнитель, окруженный цементным камнем. Если такую систему охладить от - 18 до -20 "С, а потом нагреть, заполнитель оказывает давление на цементный камень и в нем появляются внутренние растягивающие напряжения. Если σ_р>R, то появляются трещины, снижается морозостойкость. R/ σ_р >1 - получаем морозостойкий бетон. R предел прочности цементного камня; σ_р - напряжение в цементном камне; R/ σ_р – критерий морозостойкости. Для обеспечения морозостойкости нужно, чтобы у заполнителя и у цементного камня были близкие коэффициенты расширения. На морозостойкость бетона влияет и нагрузка

Кривые 1,2,3 для бетонов с разной прочностью. R_т⁰³ - самая высокая прочность. При нагрузке выше R_т⁰ появляются макротрещины, морозостойкость бетона начинает снижаться. При нагрузке <R_т⁰ материал уплотняется и повышается морозостойкость.

Испытывают бетон на морозостойкость в соответствии с ГОСТ 10060-95. Марка бетона по морозостойкости определяется количеством циклов замораживания и оттаивания по методике ГОСТа, при котором прочность па сжатие снижается не более чем на 5%, а потеря массы для дорожного бетона не более 3%. Марка по морозостойкости для тяжелого бетона F50...F1000, для ячеистого бетона FI5...F100; для легкого бетона на легких заполнителях F35...F500. Морозостойкость ячеистых бетонов повышается с увеличением В/Т при использовании высокомарочных тонкомолотых вяжущих, при увеличении доли цемента в смешанном вяжущем.

Морозостойкость зависит от структуры материала чем больше мелких, замкнутых пор, тем выше морозостойкость.

Морозостойкость можно повысить за счёт введения специальных противоморозных добавок:

-поташ; хлорид Na и Ca; нитритнитрадхлорид Ca;

-нитрид Na; нитритнитрад Ca;

5. Приготовление бетонных (растворных) смесей:

• доставка, разгрузка, хранение и внутризаводское транспортирование исходных материалов, используемое оборудование (привести схемы);

• дозирование составляющих бетонную смесь компонентов, точность дозирования, классификация и принцип работы обычных, тензорезисторных и автоматических дозатор (привести схемы);

• приготовление бетонных (растворных) смесей в смесителях гравитационного перемешивании; правила выбора смесителей, подогрев бетонных смесей, компоновка оборудовании бетоносмесительных цехов (привести схемы);

• автоматизация производства бетонных смесей (принести схемы)

Любое производство начинается с поступления на предприятие исходного сырья, которое затем в процессе переработки превращается в готовую продукцию. Все эти вопросы решаются окончательно на основании технико-экономических расчетов. Основным сырьем при проектировании растворной бетонной смеси является вяжущее, заполнитель и добавки.

Доставка, разгрузка и хранение заполнителей. Заполнители могут поставляться автомобильным железнодорожным, водным транспортом, по канатной дороге в специальных контейнерах. Если расстояние не большое выгодно автосамосвалами, разгружают в приемный бункер, а оттуда на склад. Чаще заполнители поступают по железной дороге на платформах. Разгрузку осуществляют сталкиванием и с помощью спецмашин Т-182А (170т/через) шнековых разгрузчиков, опрокидывания. Лучше доставлять заполнитель на саморазгружающихся платформах. Заполнитель может поступать в полувагонах, гондолах портально-элеваторного типа С492. Разгрузка - черпанием. В зимнее время смерзшийся заполнитель может разгружаться специальными машинами Q=100120т/ч. Марки БРМ (бурофрезерные рыхлительные виброрыхлители). Можно вводить добавки ПАЩ (может быть ПАВ) -1 ...2% от массы заполнителя (-20˚С).

После разгрузки материал поступает на склад.

В зимнее время путем подачи пара в массу заполнителя путем подогрева материалов с помощью регистров, установленных в стенах бункеров. Песок нагревают в специальных барабанных сушилках (длина = 14 м, диаметр=2_,2м, Т=50-б0°С).

Цемент доставляют автоцементовозами, железной дорогой в специальных цементовозах, крытых полувагонах (раньше). В мешках, как правило, поступает цветной и глиноземистый цемент.

Автоцементовозы Г/п 10…22т

Через воздухонепроницаемую перегородку попадает воздух и, смешиваясь с цементом, образует текучую форму цемента. 1. цистерна, 2. компрессор, 3. ресивер,

4. распределитель сжатого воздуха, 5. сопла для выдачи цемента.
Чаще всего цемент подается по железной дороге в специальных цементовозах.

Разгрузка происходит под действием силы тяжести. По железной дороге цемент может поступать в цистернах, разгрузка из которых происходит под действием сжатого воздуха, который поступает в верхнюю часть и, смешиваясь с цементом, придает текучесть.

Склад цемента:

- прирельсовые:

-приобъектные;

-механизированные:

-ж\б (круглого сечения лучше);

-металлические (квадратного сечения)
Силос Высота до 20м, образующие горизонталями конуса 65˚.

Цемент на складе хранят по:

- видам,

- партиям,

- поставщикам.

Смешивать цемент запрещается, перерасход цемента.

Механизмы для транспортирования цемента. Для транспортирования вяжущего может использоваться сжатый воздух, или (при небольших расстояний), пневможелоб.

Схема пневможелоба:

1- металлический конус ( угол 4…6˚)

2- воздухопроницаемая перегородка, под которой нагнетающими вентиляторами 4 воздух полается под давлен 600..700мм вод. столба

3-бунхер для подачи цемент в пневможелоб.

Q зависит от размеров желоба.

Пневмоподъемник (аэрафлит)

Воздух 0.4...0.5 МПа

Служит для подачи цемент вертикально. По такому же принципу работает пневмовинтовой каркас.

Струйный насос для подачи вяжущего горизонтально и вертикально.

Дозирование

Обычно компоненты дозируются с точностью

Цемент, вода, растворы добавляют ±2%, тяжелый заполнитель±2,5%, пористый заполнитель ±З%.Плотные материалы дозируются по массе. Пористые и легкие по объему и массе.

Дозаторы бывают:

-непрерывного и периодического действия;

-дотирование по массе и объему, помассообъему;

-одно, двух и многофракционные;

-рычажные и тензорезисторные.

Требования к дозаторам: устойчивость, чувствительность, верность показаний.

Дозаторы располагаются под расходными бункерами. Допускается 1 дозатор под 2-3 бункерами.

Схема ручного дозатора (рычажный)

Схема тензорезисторного дозатора

4- упругие элементы.

5- Специальное устройство, фиксирующее удлинение 4.

Лучше использовать автоматические дозаторы. Они имеют на циферблате задатчики массы: АД, ДБ, КД. Для пористых заполнителей могут быть использованы весовые дозаторы с телескопической конструкцией или дозаторы с подвижной перегородкой.

Дозаторы непрерывного действия:

-ленточные. - дисковые, - шнековые. Дозаторы выбирают вида зависимости от: I) характера производства: 2) кол-ва фракций заполнителя: 3) принципа взвешивания; 4) точности дозирования(погрешность ±3%).

После дозирования существуют различные способы подачи компонентов вода смеситель.

При использовании плотного заполнителя существует след порядок;

1. дозируется крупный заполнитель;

2. дозируется мелкий заполнитель;

3. они перемешиваются;

4. затем дозируется вяжущее и вода с добавкой.

При использовании легкого пористого заполнителя (производство легких бетонных смесей):

1. перемешивается легкий заполнитель и 50% воды:

2. перемешивается цемент и 35% воды;

3. затем добавка с оставшимся количеством воды.

Для перемешивания бетонной смеси используется смесители принудительного действия и гравитационное перемешивание периодического и непрерывного действия. Основной тип - это принудительного действия, но допускается смесители гравитационного перемешивания (более простые по конструкции и более надежные).

Вид гравитационного смесителя с боку:

В 3 компоненте все перемешивается, затем барабан с помощью пневмоцилиндра опрокидывается, и готовая смесь выдается в приемный бункер.

Схема гравитационного смесителя периодического действия

важно подобрать число оборотов n=20/√Д

Гравитационный смеситель непрерывного действия

1-корпус, 2- бет. смесь

Схема принудительного смесителя с вертикальным рабочим валом – получается более однородная бетонная смесь.

1- течка оттозированного сырья, 2- люк, 3- корпус смесителя (металлический), 4- лопасти (U=20…320 об/мин) СБ-112, СБ-151- с подогревом бетонной смеси паром.

Турбулентные быстроходные (500 об/мин) бетоносмесители, служат для приготовления мелкозернистых и легкобетонных смесей.

1- металлический корпус,

2- смеситель роторный с лопастями СБ-133, СБ-148, СБ-108 и др.

Вибросмесители: смесь полностью перемешивают и подвергают вибрации. Это активизир формуемой массы . ускоряет процесс твердения в начальные сроки, но это требует дополнительных : энергии, усложняется смеситель и снижается подвижность его работы и увеличивается шум.

Применение бетоносмесителя непрорывною действия с горизонтальным валом (СБ-16З-наиболее эффективен, V=1500л).

1- металлический корпус.

2- рабочие валы с лопастям
(W=250o6/мин)

Это шнек с 2 валами (может быть с 1)

Схема струйного смесителя

1- корпус цилиндрической формы (металлический)

2- полый вал с полыми лопастями, по торцам которых расположены сопла.

Валы вращаются со W=1000 об/мин В полый вал подается горячий воздух.

В основном на практике применяют 2 технологические схемы производства бетон. смеси: одноступенчатая вертикальная,

двухступенчатая (выбирается на основании технико-жономических расчетов) Наиболее распространена I.

Схема БРЦ с вертикальной технологической схемой произволства:

наклонная галерея с ленточным транспортером.

1-система ленточных транспортеров надбункерного отделе поворотными воронками и сбрасывающею устройства
распределения заполнитель ПО бункерам.

2-циклон для отделения цемента от воздуха,

3-расходный бункер.

4-дозаторы,

5-смесители,

6-активатор цементного

7-транспортер для подачи готовой бетонной смеси
I- иадбункерное отделение.

II- бункерное отделение.

Ш- дозаторное отделение,

IV- смесительное отделение.

АСУ позволяет применять в автоматическом режиме. Применяется для изготовления бетонной с различных составов, при изготовлении бетонных и ж/бетонных изделий сложных по структуре и технологии. Управлять этими процессами в автоматическом режиме - сложная технологическая задача, ее можно решить, использовании математические методы. Для этого надо иметь математическую модель технологического процесса, адаптированного к условиям данного технологического процесса (пр-ва) и выбрав управляющий фактор, можно оперативно корректировать производственный процесс при изменении технологических параметров. Данные о качестве исходного материала (подвижность бею смеси) поступают в ... , а также микропроцессор или ЭВМ, где переработка поступивших данных и корректировка состава бетонной смеси .

2-х ступенчатая, когда материал дважды поднимается на мах высоту: I раз для дозировки исходных материалов, 2 раз для перемешивания формованной массы.

1- расходный бункер.

2- дозаторы

3- оборудование для вторичного подъема в приемный бункер - 4 и смеситель - 5.

Преимущество: высота здания меньше.

7. Изготовление закладных деталей:

- материалы для их изготовления;

- способы производства, их сущность, схемы установок, применяемое оборудование;