Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Технологические свойства бетонных смесей
|
|
Тема: Физико-механические и технологические свойства бетонных смесей
1 Общие положения
2 Технологические свойства бетонных смесей
3 Влияние температуры на твердение бетона и методы ухода за бетоном
Рекомендуемая литература
1.СНБ 5.03.01- 02 Бетонные и железобетонные конструкции
2 П.2-200 к СНиП 3.03.01 – 87 Производство бетонных работ на строительной площадке
3 ТКП 45-5.03-131-2009 Монолитные бетонные и железобетонные конструкции. Правила возведения.
4. ТКП 45-5.03-20-2006 Монолитные каркасные здания. Правила возведения.
5 ТКП 45-5.03-21-2006 Бетонные работы при отрицательных температурах воздуха. Правила производства.
6. СТБ 1958-2009 Строительство. Возведение монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Номенклатура контролируемых показателей качества. Контроль качества работ.
7 Баженов Ю.М. Технология бетона. Учебное пособие для технол.спец. строит. вузов. 2-е изд., перераб.-м: Высш.школа, 1987г-415с
8 Технология строительного производства. Учебник для вузов / Л.Д.Акимова, Н. Г. Аммосов, Г.М.Бадьин и др. Под ред. Г.М.Бадьина, А.В.Мешанинова 4-е изд., перераб и доп-л: Стройиздат, Ленингр. Отд –ние, 1987г, 606с.
Общие положения
Производство бетонных работ является комплексным механизированным технологическим процессом возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций, который должен отвечать следующим основным требованиямI1I:
– выполняться в темпе и последовательности, обеспечивающими бесперебойное ведение сопутствующих и последующих строительно – монтажных работ по технологическому регламенту, гарантирующему достижение к данному сроку предусмотренного проектом качества готовых бетонных и железобетонных конструкций.
Безопасность, пригодность к нормальной эксплуатации, долговечность бетонных и железобетонных конструкций обеспечиваются следующими требованиями:
- требованиями к бетону и арматуре;
- требованиями к расчетам конструкций;
- конструктивными и эксплуатационных требованиями.
В разряде производства бетонных работ основными техническими показателями бетона, которые обеспечивают качество бетонных и железобетонных конструкций и контролируются по соответствующим стандартам являются:
- класс по прочности на сжатие, С;
- марка бетона по морозостойкости, F;
- марка по водонепроницаемости, W;
- марка по средней плотности, D;
- марка по самонапряжению, Sp (для напрягающих бетонов).
При необходимости могут быть установлены дополнительные технические показатели бетона, связанные с теплоизоляцией, термической стойкостью, огнестойкостью, коррозионной стойкостью, биологической защитой и т.п.
Класс бетона по прочности – количественная величина, характеризующая качество бетона, соответствующая его гарантированной прочности на осевое сжатие, обозначаемая буквой С и числами, выражающими значения нормального сопротивления и гарантированно прочности в Н/мм2 (МПа), например, С12/15 (перед чертой – значение нормативного сопротивления fск, Н/мм2; после черты – гарантированная прочность бетона fс , сиве, Н/мм2 ).
Марка бетона по морозостойкости – установленное нормами минимальное число циклов замораживание и оттаивания образцов бетона, испытанных по базовым методам, при которых сохраняются первоначальные физико–механические свойства в нормируемых пределах; обозначается буквой F и числом, выражающим количество циклов (например, F100).
Марка бетона по водонепроницаемости - отвечает гарантированному значению давления воды, выдерживаемому бетоном без её просачивания; обозначается буквой W и числом, соответствующим давлению, в атмосферах (например W12 ) и устанавливаемому в соответствии с требованиями стандартов.
Марка бетона по плотности – отвечает гарантированному значению объемной массы бетона в кг/ м3 , обозначается буквой D и числом, выражающим значение объемной массы бетона (например D 2000) и устанавливаемой в соответствии с требованиями стандартов.
Марка напрягающего бетона по самонапряжению – представляет собой гарантированное значение предварительного напряжения сжатия в бетоне (самонапряжение, в Н/мм2 ), создаваемого в результате расширения бетона в условиях внешнего ограничения, эквивалентного армированию p1 =1%; обозначается Sp и числом, выражающим значение самонапряжения (например Sp2, 0), определяемого в соответствии с требованиями стандартов.
Класс бетона по прочности для тяжелых и мелкозернистых бетонов назначают от С 8/10 до С 90/105 .
Марка бетона по морозостойкости принимается F50; F75; F100; F150; F200; F250.
Марка бетона по водонепроницаемости назначают для строительных конструкций в пределах W 2; W 4.
В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций применяют арматуру классов S240, S400, S500.
В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций применяют арматурные стержни, арматурную проволоку и арматурные канаты класса S800, S1200, S1400.
Технологические свойства бетонных смесей
Для производства работ и высокого качества бетона в конструкции необходимо, чтобы бетонная смесь имела консистенцию, соответствующую условиям её укладки. Для оценки консистенции бетонной смеси и ее технологических свойств, определяющих способность заполнять данную форму и уплотняться в процессе укладки, предложено много способов. Обычно технологические свойства бетонной смеси оценивают показатели подвижности или жесткости бетонной смеси.
Для определения подвижности, т.е. способности смеси расплываться под действием собственной массы и связанности бетонной смеси, служит стандартный конус. Мерой подвижности смеси служит величина осадки конуса, которую измеряют сразу после снятия формы конуса.
В зависимости от осадки конуса различают малоподвижные (пластичные) (1...4 см), подвижные (5…11см), очень подвижные (12…19) и литые (более 20 см) бетонные смеси.
При малых расходах воды бетонные смеси не показывают осадки конуса, однако при приложении внешнего силового воздействия такие смеси (в зависимости от расхода воды и состава бетона) обладают различными формовочными свойствами. Такие смеси называют жесткими. Для оценки их свойств используют стандартный вискозиметр, с помощью которого определяют растекаемость бетонной смеси при вибрировании.
Существенно важным фактором, влияющим на структуру и прочность бетона является количество воды, применяемое для приготовления бетонной смеси, оцениваемое водоцементным отношением, В/Ц – отношением взвешенного количества воды к количеству цемента в единице объема бетонной смеси. Для химического соединения воды с цементом необходимо чтобы В/Ц = 0, 2. Однако по технологическим соображениям – для достижения достаточной подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси – количество воды берут с некоторым избытком. Так, подвижные бетонные смеси, заполняющие форму под влиянием собственного веса, имеют В/Ц = 0, 5; 0, 6, бетонной смеси; заполняющие форму под влиянием механических вибраторов, имеют В/Ц = 0, 3: 0, 4.
Физико–механические свойства бетонных смесей во многом зависит от величины водоцементного отношения. Чем выше В/Ц, тем больше в бетоне воды, тем ниже его морозостойкость и водонепроницаемость.
4 Влияние температуры на твердение бетона и методы ухода за бетоном
При нормальном температурно – влажном режиме твердения (Т=15 -20оС и влажность > 60%) кривая набора прочности бетона во времени выглядит следующим способом(Рисунок 1).
Рисунок 1- Зависимость набора прочности бетона во времени
При достаточной влажности воздуха рост прочности бетона продолжается длительное время. Для ориентировочного определения прочности бетона в разном возрасте используют формулу:
(1)
где 
, 
- прочность бетона на сжатие в возрасте 
и 28 суток; , 
- десятичные логарифмы возраста бетона. Эта формула дает удовлетворительные результаты при n > 3 для бетонов, приготовленные на рядовом портландцементе и твердевших при температурах 15...20оС.
Нарастание прочности ускоряется, если применяются быстротвердеющие цементы, добавки – ускорители твердения, бетоны с низким водоцементным отношениям. Чем меньше В/Ц, тем выше темп роста прочности бетона.
В таблице 1 показана относительная прочность бетонов разного возраста, приготовленных при различных В/Ц (за 1 принята прочность бетона в возрасте 28 суток).
Таблица 1 - Относительная прочность бетонов разном возрасте
| В/Ц | относительная прочность Rn /R28 при n, сут | |||||
| 0, 4 | 0, 24 | 0, 48 | 0, 7 | 1, 15 | 1, 38 | |
| 0, 5 | 0, 17 | 0, 43 | 0, 66 | 1, 19 | 1, 47 | |
| 0, 6 | 0, 11 | 0, 37 | 0, 64 | 1, 21 | 1, 55 | |
| 0, 7 | 0, 08 | 0, 33 | 0, 63 | 1, 35 | 1, 67 |
Анализ этой таблицы показывает, что в возрасте 1…3сут. В/Ц отношение оказывает более заметное влияние на прочность бетона, чем в позднем возрасте.
Заметное влияние на темп твердения бетона оказывает даже сравнительно небольшие колебания температуры воздуха. Относительная прочность бетона в возрасте 3 суток, например, составляет при твердении при 5о С 0, 27R28 , а при 30о С -0, 50R28, т.е. почти в 2 раза выше. Поэтому при бетонировании массивных сооружений, особенно в осеннее – зимний период, необходимо по возможности учитывать колебания температуры и её влияние на твердение бетона, так как от этого зависит и распалубочная прочность конструкций, а также сроки нагружения конструкций расчетными нагрузками.
Минимальная прочность бетона монолитных конструкций при поверхностей:
- вертикальных из условия сохранения формы 0, 2-0, 3 МПа;
- горизонтальных и наклонных при пролете:
до 6м ---------------------------------70% проектной;
св 6м ---------------------------------80% проектной.
Минимальная прочность бетона при распалубке загруженных конструкций, в том числе от вышележащего бетона (бетонной смеси) определяется ППР и согласовывается с проектной организацией.
Чтобы обеспечить раннюю распалубку необходимо стараться реализовывать на практике выше приведенные мероприятия.
При температуре окружающего воздуха 25 оС и выше большое значение для твердения бетона имеет организация и уход за ним, особенно в раннем возрасте.
Целью ухода является создание благоприятных условий для твердения бетона, сохранения надлежащей влажности среды. Для этого бетон укрывают полимерной пленкой, посыпают песком, который постоянно увлажняют, используют маты из синтетических материалов, устраивают покрывающие водные бассейны, увлажняют капельным распылением воды или используют другие способы, предохраняющие бетон от высыхания, чтобы избежать замедления процессов цемента т роста прочности бетона. При быстром высыхании бетона в раннем возрасте возникают значительные деформации усадки, появляются микротрещины. В результате ухудшается структура бетона, снижается его конечная прочность. Исправить структуру созданием благоприятных условий в последующем не удастся, поэтому правильный уход за бетоном в раннем возрасте является необходимым условием получения доброкачественного бетона. В сухую и жаркую погоду открытые поверхности бетона следует поддерживать во влажном состоянии до достижения бетоном 75% прочности.
Нормальной температурой условно считается 15…20оС. При пониженной температуре прочность бетона нарастает медленнее, чем при нормальной. При температуре бетона ниже 0оС отвердение практически прекращается, если только в бетон не добавлены соли, снижающие точку замерзания воды.
В зимний период наблюдаются частые переходы температуры через 0оС, что непосредственно отражается на твердении бетона. Бетон, начавший твердеть, а затем замерший, после оттаивания продолжает твердеть в теплой среде, причем, если он не был поврежден замершей водой в самом начале твердения, прочность его нарастает, что наглядно приведено, ниже на рисунке 2.
1 –бетон незамороженный; 2- бетон замороженный в возрасте 7 суток; 3- то же, 3 суток; 4- то же, 1 суток; 5 – то же, 6 часов.
Рисунок 2- Зависимость относительной прочности бетона Rб от его возраста t в момент замораживания (В/Ц = 0, 6)
Бетон, укладываемый зимой, должен зимой же приобрести прочность, достаточную для распалубки, частичной нагрузки или даже для полной нагрузки сооружения. Замерзание бетона в раннем возрасте влечет за собой значительное понижение его прочности после оттаивания в процессе дальнейшего твердения по сравнению с нормально твердевшим бетоном. Это объясняется тем, что свежий бетон насыщен водой, которая при замерзании расширяется и разрывает связи между поверхностью заполнителем и слабым цементным камнем. Прочность бетона тем ближе к нормальной, чем позже он был заморожен. Кроме того из-за раннего замораживания уменьшается сцепление бетона со стальной арматурой в железобетоне.
При любом способе производства бетонных работ бетон следует предохранять от замерзания до приобретения им минимальной (критической) прочности(Таблица 2), которая обеспечивает необходимое сопротивление давлению льда и сохранение в последующем при положительных температурах способности к твердению без значительного ухудшения основных свойств бетона.
Таблица 2 - Минимальная прочность, которую бетон должен приобрести к моменту замерзания
| R28, МПа | Минимальна прочность, не менее | Время выдерживания бетона на портландцементе при 15…20оС, суток | |
| % от R28 | МПа | ||
| 5…7 | |||
| 3…5 | |||
| 2…2, 5 | |||
| 1, 5…2 | |||
| 12, 5 | 1…2 |
При использовании быстротвердеющего высокопрочного цемента необходимое время выдерживания сокращается примерно в 1, 5 раза.
Если к бетону предъявляются повышенные требования по динамическим свойствам, водонепроницаемости и морозостойкости, то его следует предохранять от промерзания до достижения марочной прочности, так как замораживание при минимальной прочности, не сказываясь заметно на прочности бетона при сжатии может нарушить его структуру и ухудшить эти особые свойства. При введении в бетон повышенного количества солей: хлористого кальция CaCl2 , хлористого натрия NaCl, нитрата натрия NaNO3, поташа K2CO2 - он приобретает способность медленно твердеть при отрицательных температурах, так как соли понижают точку замерзания воды и сохраняют жидкую фазу в бетоне.
Способ зимнего бетонирования с применением противоморозных добавок прост и экономичен, но большое количество соли, вводимой в бетон, может ухудшить структуру, долговечность и некоторые другие свойства.
Поэтому бетон с противоморозными добавками не рекомендуется применять в ответственных конструкциях, в конструкциях, предназначенных для эксплуатации во влажных условиях, при наличии реакционноспособного кремнезема в зернах заполнителя, а бетон с хлористыми солями в железобетонных конструкциях.
Методы ухода за бетоном, рекомендуемые нормативными источниками приводится в таблице 3.
Таблица 3 - Методы ухода за бетоном
| Вид конструкций | Минимальная температура воздуха, оС, до: | Режимы выдерживания бетона |
| Массивные бетонные и железобетонные фундамента, блоки и плиты с модулем поверхности до 3 | -15 -25 | Термос. Термос с применением ускорителей твердения бетона Термос с применением противоморозных добавок |
| Фундаменты под конструкции зданий и оборудование, массивные стены и т.п. с модулем поверхности 3…5 | -15 -25 -40 | Термос, в том числе с применением противоморозных добавок и ускорителей твердения. Обогрев в греющей опалубке. Предварительный разогрев бетонной смеси. Обогрев в греющей опалубке. Переферийный электрообогргрев |
| Колонны, балки, прогоны, элементы рамных конструкций, свайные растворки, стены, перекрытия с модулем поверхности 6-10 | -15 -40 | Термос с применением противоморозных добавок, обогрев в греющей опалубке нагревательными проводами. Предварительный разогрев бетонной смеси, индукционный нагрев. Обогрев в греющей опалубке нагревательными проводами и термоактивными гибкими полу (ТАГП) с применением противоморозных добавок |
| Полы, перегородки, плиты перекрытий, тонкостенные конструкции с модулем поверхности 10-20 | -40 | То же |
Противоморозные добавки, как правило, следует применять в комплексе с пластифицирующими.
Модуль поверхности, представляет собой отношение суммы наружных поверхностей к ее объему:
(2)
Для балок и колонн 
определяют как отношение их периметра к площади поперечного сечения, для плит перекрытий - как отношение суммы верхней и нижней поверхностей к объему.
Прочность бетона определяют лабораторными испытаниями серии образцов для контроля прочности бетона в марочном возрасте и дополнительные серии – для промежуточного нестатического контроля прочности в соответствии с требованиями проекта или нормативных документов.
В каждую серию входят три контрольных образца, которые изготавливают у места бетонирования и хранятся в условиях, аналогичным условиям твердения бетона в конструкциях. Эти образцы необходимо предохранять от непосредственного воздействия солнечных лучей.
|
|