Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Материалы на основе цемента






Асбоцементные изделия

Асбоцемент - искусственный композиционный камен­ный строительный материал, получаемый в результате затвердевания смеси, состоящей из цемента, асбеста (10-20% от массы цемента) и воды. Такой материал обладает высокой прочностью, огнестойко­стью, долговечностью, малыми водонепроницаемостью, теплопро­водностью и электропроводностью. Из асбестового волокна в глубо­кой древности вырабатывали несгораемые фитили для светильников, одежду для жрецов. Изготовление асбестовых тканей было известно в Древней Греции, Китае, Индии, Иудее.

Асбоцементная промышленность возникла в начале XX столетия, когда чешский изобретатель Людвиг Гачек, подав в бумагоделатель­ную машину массу, состоящую из смеси асбеста, цемента и воды, получил в ней первый асбоцемент. В России первый завод асбесто- цементных изделий был пущен в 1908 г., в г.Брянске. Постоянное расширение производства и применения асбоцементных изделий является устойчивой традицией отечественной промышленности строительных материалов и строительства, обусловленной прежде всего наличием уникальных запасов асбеста в России, на Урале.

В последние годы в мировой практике наметилась тенденция, ста­вящая под сомнение не только целесообразность развития асбестоце- ментной промышленности, но и само ее существование, в связи с распространяющимися сведениями о канцерогенности асбеста. В ряде стран запрещено использование асбестоцемента в строительст­ве, особенно во внутренних помещениях зданий в непосредственном контакте с деятельностью человека, Ряд организаций различных стран объясняют распространение подобных сведений конкурентной борьбой на мировом рынке. Учитывая эти обстоятельства, с одной стороны, ведутся поиски альтернативных волокон, с другой, - разра­батываются технологии по дальнейшему совершенствованию отрас­ли.

Сырьевые материалы для производства асбоцементных изделий

Портландцемент. В качестве вяжущего для производства асбе­стоцемента применяют портландцемент марок 400 и 500, песчани­стый портландцемент при автоклавном твердении полуфабриката, белый и цветные цементы при изготовлении декоративных изделий. По минералогическому составу портландцемент должен быть алито- вым (с содержанием трехкальциевого силиката не менее 52%). Со­держание трехкальциевого алюмината должно быть не более 8%, так как он придает малую прочность и низкую морозостойкость асбесто- цементным изделиям. Тонкость помола цемента должна быть в пре­делах удельной поверхности 2900-3200 см2/г. Песчанистый порт­ландцемент получают совместным помолом портландцементного клинкера; кварцевого песка (до 45%) и гипса. Помол компонентов может быть и раздельным с последующим их смешением. Тонкость помола должна быть до удельной поверхности 3200-3600 см2/г. При­менение этого вяжущего позволяет обеспечивать существенную эко­номию клинкера. Портландцементы, применяемые для производства изделий способом экструзии, кроме соответствия указанным требо­ваниям, не должны содержать более 0, 3% быстрорастворимых щело­чей.

Асбестом называют природный тонковолокнистый минерал, со­стоящий из водных или безводных силикатов магния, а некоторые разновидности - из силикатов кальция и натрия. 95% мировой добычи асбеста составляет хризотил - асбест ^MgO^SiC^HiO), который и применяется для производства асбестоцементных изделий. Диаметр волокон асбеста 1 мкм, однако при гидромеханической обработке асбестовый камень расщепляется до среднего диаметра волокон 0, 02 мм.

Хризотил-асбест имеет очень высокую прочность при растяжении вдоль волокнистости - до 3000 МПа (выше прочности стали). При распушке асбеста часть волокон разрушается и прочность при растя­жении распушенного волокна составляет 600-800 МПа. Введение гибких волокон в качестве армирующего компонента в цемент (10- 20%) позволяет в 3-5 раз увеличить прочность цементного камня при растяжении и изгибе, а также стойкость к ударным воздействиям.

Асбест обладает большой адсорбционной способностью. При смешивании асбеста с портландцементом и водой он адсорбирует выделяющийся при твердении цемента Са(ОН)2 и другие продукты гидратации клинкерных минералов.

Товарный асбест производится 8-ми сортов (от 0 до 7) и 42 марок. Чем больше средняя длина волокон, тем выше сорт. Для производст­ва асбоцементных изделий применяется коротковолокнистый асбест - 3, 4, 5 и 6-го сортов с длиной волокон 0, 3-10 мм. Иногда часть асбе­ста (10-15%) заменяют базальтовой стеклянной или шлаковой мине­ральной ватой. Могут применяться и органические волокна - небеле­ная целлюлоза, вторичная крафт-целлюлоза, бумажная макулатура, древесная шерсть, синтетические волокна. Замена части асбеста эти­ми волокнами позволяет до 15% увеличить ударную вязкость асбе­стоцемента.

Вода для производства асбестоцемента не должна содержать ор­ганических и глинистых примесей. Нельзя использовать болотную, торфяную, морскую и другую минерализованную воду. Минеральные примеси и растворимые соли не должны превышать допустимые для питьевой воды нормы.

Производство асбестоцементных изделий

Способы производства асбестоцементных изделий в зависимости от количества воды, которое используется при их изготовлении, под­разделяются на: мокрый, полусухой и сухой. При мокром способе изделия формуют, используя асбестоцементные суспензии, содержа­щие 8-16% асбеста и цемента и 92-84% воды. При полусухом способе изделия получают из концентрированной сметанообразной массы, содержащей 20-40% воды. При сухом способе производство изделий осуществляется из увлажненной асбестоцементной смеси с содержа­нием воды 12-16%. В технологии производства асбестоцементных изделий имеются технологические операции, которые производятся при всех способах: приготовление шихты асбеста, распушка асбеста, смешение его с цементом и водой, формование изделий, их тверде­ние, механическая обработка.

Приготовление шихты заключается в составлении смеси асбеста нескольких марок с тем, чтобы при формовании обеспечить высокую фильтрующую способность, плотность и водоудержание асбестоце­ментных масс.

Распушка асбеста производится в два этапа: обминание пучков асбеста на бегунах или валковых машинах и затем расщепление раз­мятых пучков на отдельные волокна в голлендерах или гидропуши- телях при мокром способе и в дезинтеграторах при мокром, полусу­хом и сухом способах производства изделий.

Приготовление асбестоцементных смесей производится в зави­симости от способов производства в различных устройствах.

Асбестоцементная суспензия производится в голлендерах или турбосмесителях, куда подается асбестовая суспензия после гидрав­лической распушки, цемент и дополнительное количество воды до содержания ее в суспензии 97-86%. Асбестоцементные смеси для полусухого и сухого способа производства изделий получают двух- стадийным перемешиванием: вначале в смесителе сухих компонен­тов, затем в бетоносмесителе циклического дейстзия с добавлением воды.

Формование изделий. Сущность формования изделий состоит в отфильтровании воды из асбестоцементной массы до необходимого уплотнения и придания ей заданных формы и размеров. При мокром способе производства формование листовых изделий производится получением цилиндрических пластичных асбестоцементных полу­фабрикатов с использованием круглосетчатых машин (рис. 9.6), а затем прессования или волнирования на прессах и беспрокладочных волнировщиках.

Рис. 9.6. Схема формовочной машины для про­изводства асбестоцементных изделий 1 - металлическая ванна; 2 - желоб подачи асбесто­цементной массы; 3 - лента конвейера; 4 - прижимной вал; 5 - слой асбестоцементной массы; 6 - вакуум- коробка; 7 - форматный барабан; 8 - ведущий вал; 9 - натяжной валик; 10 - барабан, обтянутый металлической сеткой 9

 

Твердение асбестоцементных изделий, как правило, осуществ­ляется в две стадии: предварительное твердение до набора прочно­сти, обеспечивающей дальнейшее бездефектное внутризаводское транспортирование и окончательное.

Предварительное твердение изделий после выдержки при нор­мальных условиях в течение 6-8 часов осуществляется в пропарочных
камерах при температуре 50-60°С в течение 12-16 часов. Предвари­тельное твердение труб и других изделий может осуществляться и в бассейнах с водой при температуре не ниже 20°С в течение 3-8 суток. Окончательное твердение изделий на портландцементе производится в закрытых помещениях (теплых складах) при нормальных условиях в течение не менее 7 суток. Окончательное твердение изделий на песчанистом цементе производится в автоклавах при давлении пара 0, 8 МПа и температуре 172-174°С в течение 12-16 часов.

Механическая обработка изделий производится после предвари­тельного или окончательного их твердения и включает операции: обрезка кромок листов, обрезка труб по торцам и обтачивание концов напорных труб со снятием фаски.

Основные виды асбестоцементных изделий

Основные виды асбестоцементных изделий включают: кровель­ные, стеновые, декоративные, погонажные трубы и специальные.

Кровельные изделия

К кровельным асбестоцементным изделиям относятся: волнистые листы различного профиля и фасонные детали к ним, крупноразмер­ные плоские листы для плит покрытий, армированный конструктив­ный настил, панели экструзионные, плитки для кровли малоэтажных зданий.

Волнистые листы (рис. 9.7, а) составляют около 90% общего объема производства листовых изделий, а они в балансе кровельных

материалов состав­ляют 38-40%. Волни­стые листы произво­дятся обыкновенно­го, унифицированно­го, среднего, высоко­го профилей.

Рис.9.7. Асбестоцементные кровельные изделия: а) волнистый лист обыкновенного профиля; б) армированный настил

Размеры и свойства листов в зависимости от типов меняются в пределах: длина 1200- 3300 мм, шаг волны 115-350 мм, предел

прочности при изгибе 16-24 МПа, масса изделия - 9 - 98 кг.

В настоящее время в основном производят волнистые листы дли­ной 1750 мм, типов 40/150 и 54/200 - 6 (высота волны/длина волны - толщина) для кровли жилых и сельскохозяйственных зданий; типа 54/200 -7, 5- для кровли промышленных и сельскохозяйственных про­изводственных зданий и сооружений. Для малоэтажного строитель­ства и индивидуальной застройки предусматривается выпуск листов длиной 1250 мм типов 30/130- и 40/150, а для перекрытия 3-метровых пролетов промышленных зданий - листы ВК, длиной 3300 мм типа 145/350.

Фасонные детали к волнистым листам выпускаются: коньковые с волнистой поверхностью, коньковые упрощенные, переходные и уг­ловые детали.

Крупноразмерные плоские листы для плит покрытий выпуска­ются размерами: длина - 2000-3600 мм; ширина 1200-1500 мм, тол­щина 4-12 мм.

Конструктивный армированный настил (рис. 9.7, б) применя­ется для перекрытия 9-метровых пролетов сельскохозяйственных производственных зданий, стальная арматура размещена в растяну­той зоне в виде полос прямоугольного сечения (вариант 1) или круп­ных стержней (вариант 2).

Панели экструзионные асбестоцементные применяются для устройства бесчердачных покрытий промышленных зданий под ру­лонную кровлю с сухим и нормальным режимом эксплуатации и для подвесных потолков.

Панели высотой 120-180 мм применяются для кровли, а высотой 80 мм - для подвесных потолков. Панели шириной 595 мм - основ­ные, а шириной 295 мм - доборные.

Панели для бесчердачных покрытий изготовляются коробчатого типа и из отдельных плоских и профилированных листов в виде трех­слойных конструкций с внутренним теплоизоляционным слоем. В зависимости от назначения предусматривают два типа плит: рядовые АП и краевые АПК. Длина плит 1500-3000 мм, высота 120 мм, шири­на АП - 700 мм, АПК - 347 мм.

Плитки кровельные асбестоцементные плоские (рис. 9.8) предназначены для малоэтажных сельских зданий и индивидуального строительства. Наиболее применяемый размер 400x400 мм с двумя срезанными углами. Обрезанные углы у плиток позволяют образо­вать плотное покрытие кровли при минимальном их расходе (10 шт.

на 1 м). При использовании плиток без срезанных углов кровля мо­жет быть образована только при двухслойном покрытии. Плитки ук­ладываются по сплошной или разреженной обрешетке оцинкованны­ми гвоздями и противоветровой кнопкой. Предел прочности плиток при изгибе 24 МПа, а морозостойкость 50 циклов.

Рис. 9.8. Плитка кровельная асбестоце- ментная: а) рядовая; б) краевая, в) коньковая деталь

 

Стеновые изделия

К стеновым асбестоцементным изделиям относятся: волнистые листовые, плоские крупноразмерные листы, панели и плиты экстру- зионные, панели стеновые наружные на деревянном и асбестоце- ментном каркасах.

Волнистые листы при длине 2, 5 м являются эффективными изде­лиями для стеновых ограждающих конструкций не отапливаемых промышленных зданий. К ним относятся листы профиля 40/150 и листы среднеевропейского профиля 51/177.

Плоские крупноразмерные листы (длина 2000-3000 мм, ширина 1200-1500 мм, толщина 4-12 мм) применяются в качестве обшивок трехслойных стеновых панелей и для изготовления конструкций пе­регородок.

Панели и плиты экструзиоиные - изделия длиной до 6 м, шири­ной до 750 мм и высотой 60-180 мм изготовляются с утеплителем и без него и применяются как стеновые конструкции и перегородки (рис. 9.9). В качестве.утеплителя применяют полужесткие минерало- ватные плиты. Стеновые экструзионные изделия, производимые фирмой " Джонс Мэнвилл" (США) имеют долговечное покрытие ши­рокой цветовой гаммы на основе акриловых смол.

Рис. 9.9. Асбестоцементные экструзионные панели перегородок: а) угловые; 6) переходные

Панели асбестоцементные стеновые наружные на деревянном каркасе с утеплителем предназначены для наружных стен надземной части полносборных жилых домов и домов из монолитного бетона, а в кирпичных домах - для стен лоджий.

Размеры панелей по длине 2980 и 5980 мм, по высоте 2780 мм и 3280 мм. Толщина панелей 160 и 210 мм. Наружные поверхности листов могут быть гладкими или рельефными, иметь естественный серый или белый (на белом цементе) цвет, а также цвет, создаваемый защитно-декоративным покрытием.

Декоративные изделия

Декоративные изделия могут быть офактуренными либо окрашен­ными в процессе формования (до твердения) и в затвердевшем виде.

К первой группе относятся листовые изделия с рельефной поверх­ностью; окрашенные по всей толщине, либо с окрашенным поверх­ностным слоем белыми и цветными цементами, минеральными крас­ками, синтетическими красителями, а также с помощью цветных по­сыпок (окрашенного песка, стеклокрошки и т.п.)- Такие листы могут иметь как простые продольно-погонажные рисунки рельефа 1, 5- 2, 5 мм, так и сложные рисунки. Листы с рельефной поверхностью


применяются для ограждения балконов и лоджий, устройства летних павильонов, облицовки лестничных клеток и вестибюлей.

Вторая группа декоративных листов разделяется на три вида: ок­рашенные составами на неорганических связующих; окрашенные синтетическими эмалями и красками, с пленочным покрытием. При­меняются для наружной и внутренней облицовки здания, ограждения балконов и лоджий.

Погонажные асбестоцементные изделия

Погонажные асбестоцементные изделия - швеллеры, подоконные плиты, сливы, раскладки и элементы парапетов изготовляются спосо­бом экструзии. Швеллеры применяются для изготовления каркасов стеновых панелей и плит покрытий.

Трубы

Асбестоцементные трубы составляют около 10% в общем балансе труб, применяемых в строительстве, и выпускаются напорные и без­напорные. Напорные трубы применяют для водопроводов и изготов­ляются с рабочим давлением 0, 6-1, 8 МПа классов: ВТ6, ВТ9, ВТ 12, ВТ15 и ВТ18. Трубы ВТ имеюг длину от 3 до 6 м и диаметр условно­го прохода 100-500 мм.

Безнапорные трубы БНТ применяются для нефте- и газопроводов, канализации, дренажа, мусоропроводов, прокладки телефонных ка­белей и устройства дымовых и вентиляционных каналов. Газопро­водные трубы применяют для сетей с давлением газа не более 0, 5 МПа. В настоящее время производятся трубы с газонепроницаемыми полимерными покрытиями. Капитальные вложения и эксплуатацион­ные расходы по газопроводу из асбестоцементных труб на единицу транспортируемого газа уменьшаются в 3 раза, по сравнению с газо­проводом из стальных труб. Трубы комплектуются асбестоцемент­ными или чугунными муфтами.

Специальные асбестоцементные изделия

Вентиляционные короба изготовляются с раструбами и без них и применяются для устройства вентиляции и кондиционирования воз­духа в зданиях различного назначения. Короба изготовляют длиной 3, 1 м с внутренним сечением от 150x150 до 300x300 мм, толщина стенок 10 мм.

К специальным изделиям относятся и другие изделия: полуцилин­дры для покрытий теплоизоляционных слоев на трубопроводах, элек­троизоляционные доски, а также крупногабаритные листы двоякой кривизны длиной до 5 м для летних домиков.

Утилизация отходов производства

В производстве асбестоцементных изделий образуются отходы в виде влажной смеси асбеста и цемента, оседающей в отстойниках при очистке сбрасываемой в них воды из рекуператоров, а также брак изделий и обрезки, получаемые при их механической обработке. В целом отходы могут составлять по объему 1-8% исходного сырья и используются: вторично в производстве изделий при введении их в малых дозах в суспензии, в производстве минеральной ваты, стено­вых блоков, в производстве погонажных асбестоцементных экстру­зивных изделий (15-20% взамен цемента).

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое автоклав и какие процессы происходят при авто­клавной обработке?

2. В результате чего образуется прочность силикатного кир­пича? Его основные свойства.

3. Что такое пеносиликат и газосиликат?

4. Какие изделия получают на основе гипсового вяжущего, ка­кими свойствами они обладают?

5. Назовите основные свойства асбестоцементных изделий.

Дополнительная литература

1. Волженский А. В. и др. Гипсоцементнопуццолановые вяжу­щие, бетоны и изделия. - М: Стройиздат, 1971.

2. Ферронская А.В. Долговечность гипсовых материалов, изде­лий и конструкций. - М.: Стройиздат, 1984.

3. Алтыкис М.Б., Рахимов Р.З. Гипс. Строительные материалы и изделия. - Казань.: КИСИ, 1994.

4.. Берией И.И., Колбасов В.М. Технология асбоцементных изде­лий. - М.: Стройиздат, 1985.

5. Боженов П.И. Технология автоклавных материалов. - Л.: Стройиздат, 1978.

6. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ. - М., 1978.

7. Волженский А.В. и др. Применение зол и топливных шлаков в производстве строительных материалов. - М., 1984.

Глава X. БЕТОНЫ § 1. Общие сведения

Бетон на неорганических вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепрони­цаемость и др.).

Бетон является главным строительным материалом, который при­меняют во всех областях строительства. Технико-экономическими преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструк­циях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архи­тектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и полу­чать материал с заданными свойствами. Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяже­ние, которая в 10-15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения вос­принимает арматура. Близость коэффициентов температурного рас­ширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бе­тона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. Это основное свойство железобетона как композиционного материала. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.

По виду вяжущего бетоны разделяют на: цементные (наиболее распространенные), силикатные (известково-кремнеземистые), гип­совые, смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т.п.), специальные - применяемые при наличии особых требований (жаростойкости, химической стойкости и др.).

По виду заполнителя различают бетоны на: плотных, пористых, специальных заполнителях, удовлетворяющих специальным требо­ваниям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойко­сти и т.п.),

В правильно подобранной бетонной смеси расход цемента со­ставляет 8-15%, а заполнителей - 80-85% (по массе). Поэтому в виде заполнителей применяют местные каменные материалы: песок, гра­вий, щебень, а также побочные продукты промышленности (напри­мер, дробленные и гранулированные металлургические шлаки), ха­рактеризующиеся сравнительно невысоким уровнем издержек про­изводства.

В зависимости от плотности различают бетоны: особо тяжелые -плотностью более 2500 кг/м3, изготовляемые на особо тяжелых за­полнителях (из магнетита, барита, чугунного скрапа и др.); эти бето­ны применяют для специальных защитных конструкций; тяжелые - плотностью 2200-2500 кг/м3 на песке, гравий или щебне из тяжелых горных пород; применяют во всех несущих конструкциях; облегчен­ные - плотностью 1800-2200 кг/м3; их применяют преимущественно в несущих конструкциях; легкие - плотностью 500-1800 кг/м3; к ним относятся: а) легкие бетоны на пористых природных и искусствен­ных заполнителях; б) ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) из смеси вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компо­нента и порообразователя; в) крупнопористые (беспесчаные) бетоны на плотном или пористом крупном заполнителе - без мелкого запол­нителя; особо легкие (ячеистые и на пористых заполнителях) - плот­ностью менее 500 кг/м3, используемые з качестве теплоизоляции.

Легкие бетоны менее теплопроводны по сравнению с тяжелыми, поэтому их применяют преимущественно в наружных ограждающих конструкциях. В несущих конструкциях используют более плотные и прочные легкие бетоны (на пористых заполнителях и ячеистые) плотностью 1200-1800 кг/м3.

Следовательно, плотность бетонов изменяется в широких преде­лах: от 400 до 2500 кг/м3 и более. Поэтому и пористость бетонов мо­жет быть очень большой - 70-85% у ячеистых теплоизоляционных бетонов и незначительной - 8-10% у плотных гидротехнических бе­тонов.

§ 2. Тяжелый бетон

Материалы для изготовления бетона

Цемент. Для тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент и другие вяжущие, отвечающие требованиям соответствующих ГОСТов.

Марку цемента назначают в зависимости от проектной марки бе­тона по прочности при сжатии:

Марка бетона М150 М200 М250 МЗОО М350 М400 М450 М500 М600 выше
Марка цемента МЗОО МЗОО М400 М400 М400 М500 М400 М500 М500 М600 М550 М600 М600 М600

 

Если марка цемента выше той, которая рекомендуется для данного бетона, то надо разбавить высокоактивный цемент тонкомолотой активной добавкой, чтобы избежать перерасхода высокомарочного цемента.

Мелкий заполнитель. В качестве мелкого заполнителя в тяжелом бетоне применяют песок, состоящий из зерен размером 0, 16-5 мм и имеющий плотность более 1, 8 г/см3. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов.

Природные пески представляют рыхлую смесь зерен различных минералов, входивших в состав изверженных (реже осадочных) гор­ных пород (кварца, полевого шпата, кальцита, слюды и др.).

Качество песка, применяемого для изготовления бетона, определя­ется минеральным составом, зерновым составом и содержанием вредных примесей.

Заполнитель должен состоять из зерен разного размера (разных фракций), при этом количество крупных, средних и мелких зерен (т.е. зерновой состав заполнителя) устанавливается на основе проверен­ных рекомендаций таким образом, чтобы зерна меньшего размера

располагались в пустотах между крупными. Чем компактнее распо­ложены зерна заполнителей, тем меньше объем пустот.

Зерновой (гранулометрический) состав песка определяют просеи­ванием высушенной средней пробы (1000 г) через стандартный набор сит с размерами отверстий 5; 2, 5; 1, 25; 0, 63; 0, 315; 0, 16 мм. Мелкие частицы песка (пыль) имеют размер менее 0, 16 мм. В песке зерен гравия от 5 до 10 мм допускается не более 5%, зерен крупнее 10мм- не должно быть. Сначала вычисляют частный остаток на каждом сите (%), как отношение массы остатка к массе просеиваемой пробы.

Затем определяют полный остаток (%) на каждом сите как сумму частных остатков на данном сите и на всех ситах крупнее данного.

Зерновой состав песка удобно представить графически, если по горизонтали отло­жить размеры отвер­стий сит, а по верти­кали - полные остатки на ситах. На рис. 10.1 в виде заштрихо­ванной области ука­заны допустимые пределы колебаний зернового состава песков для бетона.

Для оценки круп­ности песка приме­няют безразмерный показатель - модуль крупности, который вычисляют как отношение суммы полных остат­ков на ситах, ко всей пробе, принятой за 100.

В зависимости от зернового состава песок разделяют на крупный, средний, мелкий. Для каждой группы песка показатели должны соот­ветствовать величинам, указанным в табл. 10.1.

о 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 О
   
г 4- ~А-  
  Ж    
         
       
     
-I-Ла      
Ш ■ Лжум. ■ /0, 315 .... г -,..- —
0, 16 0, 631, 25 2, 5 5 Размеры отверстий контрольных сит, мм
Р S * 88 * Е а I
Рис. 10.1. График зернового состава песка (заштрихована область песков, допускаемых для бетона)

Мелкие частицы (пыль, ил, глина) увеличивают водопотребность бетонных смесей и расход цемента в бетоне. Поэтому содержание в песке зерен, проходящих через сито 0, 16 мм, должно быть не более 10% по массе, при этом количество пылевидных, илистых и глини­стых частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 3%. Глина набухает при увлажнении и увеличивается в объеме при замер­зании, снижая морозостойкость. Поэтому содержание глины в песке
строго ограничивается, тем более не должно быть комков глины и суглинка.

                   
                   
  N4                
if   Л              
                   
\              
                   
          Влажность, % по массе —1__ 1 ■ 1
      V  
      Л ч
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Рис. 10.2. Изменение объема песка при увлажнении (кривые относятся к пескам различного зернового состава)

Песок очищают от мелких частиц путем промывки.

Таблица 10.1 Классификация песков по крупности
Группа песков Полный остаток на сите с сеткой 0, 63 мм, % Модуль крупности
Крупный 50-75 3, 5-2, 5
Средний 35-50 2, 5-2
Мелкий 20-35 2-1, 5

 

В природным песке и в гравии могут содержаться органические примеси (например, продукты разложения остатков растений), в ча­стности, органические гумусовые кислоты, которые понижают проч­ность бетона и даже разрушают цемент. Наличие органических при­месей определяют колориметрическим (цветовым) методом. Песок считают пригодным для бетона, если жидкость - 3%-ный раствор NaOH над песком - не окрашивается или приобретает окраску светлее эталона (эталон имеет светло-желтый цвет).

Песок отличается от крупного за­полнителя способностью сильно из­менять плотность и объем при изме­нении влажности (рис. 10.2) от 0 до 25%, что учитывается при объемной дозировке (при приготовлении рас­творных и бетонных смесей) и при­емке песка.

Крупный заполнитель. В каче­стве крупного заполнителя для бето­на применяют гравий, щебень с раз­мером зерен 5-70 мм. При бетониро­вании массивных конструкций мож­но применять щебень крупностью до 150 мм.


Зерна гравия имеют окатанную форму и гладкую поверхность. Обычно гравий содержит в том или
ином количестве песок, а также вредные примеси - глину, пыль, слю- ДУ) гумусовые вещества (органические примеси).

Щебень получают дроблением изверженных, метаморфических, плотных и водостойких осадочных горных пород (плотных известня­ков, песчаников и др.). Зерна щебня имеют угловатую форму; жела­тельно, чтобы по форме они приближались к кубу. Более шерохова­тая, чем у гравия, поверхность зерен способствует лучшему их сцеп­лению с цементным камнем, поэтому для бетона высокой прочности (М500 и выше) обычно применяют щебень, а не гравий.

Качество крупного заполнителя определяется минеральным соста­вом и свойствами исходной породы (ее прочностью и морозостойко­стью), зерновым составом заполнителя, формой зерен и содержанием вредных примесей. Прочность исходной породы при сжатии в насы­щенном водой состоянии должна не менее чем в 1, 5-2 раза превы­шать марку бетона.

В районах с развитой металлургической промышленностью эко­номически выгодно применять щебень, полученный в результате дробления и рассева тяжелых отвальных или специально отлитых доменных и мартеновских шлаков. Щебень из шлака должен иметь устойчивую структуру. Распад шлака может вызываться гашением зерен свободной извести. Основные доменные шлаки при медленном охлаждении могут распадаться вследствие перехода содержащегося в них двухкальциевого силиката из одной формы в другую. Возможен также " железистый" или " марганцевистый" распад вследствие пере­хода закисей этих металлов в оксиды с увеличением объема. Щебень из шлака должен удовлетворять общим требованиям в отношении зернового состава. Не допускаются в нем посторонние примеси топ­ливных шлаков и зол, колошниковой пыли и т.д.

Морозостойкость щебня и гравия должна обеспечивать получение проектной марки бетона по морозостойкости. Установлены марки щебня и гравия по морозостойкости от 15 до 300. Марка обозначает число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при кото­ром потеря в массе пробы крупного заполнителя не превышает 5% (для марок 15 и 25 допускается потеря массы до 10%).

 

Зерновой состав крупного заполнителя устанавливают с учетом наибольшего D и наименьшего d размеров зерен щебня или гравия. Наибольший размер зерен при бетонировании железобетонных ба­лок, колонн, рам должен быть не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры, а для плит перекрытий и покрытий - не более 1/2 толщины плиты.

9 - 9453

Наименьшая крупность соответствует размеру отверстия само­го мелкого из сит, через которое проходит не более 5% просеи­ваемой пробы; обычно наименьшая крупность равна 5(3) мм.

Рис. 10.3. График зернового состава гравия (щебня)

В зависимости от крупности зерен щебень, гравий подразделяют на четыре фракции: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм и 40-70 мм. Ще­бень, гравий могут поступать в виде смеси двух или большего числа фракций. По соглашению между поставщиком и потребителем мо­жет применяться щебень фракций 3-10 мм, 10-15 мм (или 5-15), 15-20 мм. Зерновой состав каждой фракции или смеси фракций должен находиться в указанных ниже пределах.

Размер контроль­ных сит d 0, 5(d+D) D 1, 2 5 D
5(3) мм 10 мм и более для од­ной для смеси
Полный остаток на ситах, % по массе 95-100 90-100 40-80 50-70 0-10  

 

Результаты просеивания про­бы обычно наносят на график, где по горизонтали указаны раз­меры отверстий сит, по вертика­ли откладывают полные остатки на ситах (рис. 10.3). Данные зер­нового состава рис. 10.3). График зернового состава должны рас­полагаться по возможности в пределах заштрихованной части.

В зависимости от формы зе­рен устанавливается три группы щебня из естественного камня: кубовидная, улучшенная и обычная. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в них не превышает соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пластин­чатым и игловатым зернам относят такие, в которых толщина или ширина меньше длины в 3 и более раза.

Содержание пылевидных и илистых частиц допускается в зави­симости от вида исходной горной породы и марки щебня и гравия по прочности. Количество пылевидных, глинистых и илистых час­тиц, определяемое отмучиванием, в гравий и щебне допускается не более 1%.


Содержание органических примесей в крупном заполнителе про­веряют, пользуясь той же методикой, которая применяется для песка. Гравий и щебень при обработке водным раствором едкого натра не должны придавать раствору окраску темнее эталона.

Радиационно-гигиеническаи оценка мелкого и крупного запол­нителя должна проверяться постоянно на содержание естественных радионуклеидов.

Водопотребность является важной технологической характери­стикой заполнителя. Зерна заполнителя поглощают воду и адсорби­руют ее на своей поверхности, поэтому необходимо регулировать количество воды затворения с учетом " смачивания" заполнителя, чтобы получить нужную удобоукладываемость бетонной смеси.

Вода, применяемая для затворения бетонной смеси и поливки бе­тона, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схва­тыванию и твердению вяжущего вещества. Для затворения бетонной смеси применяют водопроводную питьевую воду, а также природную воду (рек, естественных водоемов), имеющую водородный показа­тель рН не менее 4, содержащую не более 5000 мг/л минеральных солей, в том числе сульфатов не более 2700 мг/л (в пересчете на SO3). Не допускается применять болотные, а также сточные бытовые и промышленные воды без их очистки.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.