Файл: БМ Конспект лекцій.docx

Пуцолановий портландцемент (ППЦ) одержують у результаті часткової заміни клінкера активними мінеральними добавками (діатоміт, трепел, опока), вміст яких повинно бути не менше 20% і не більше 30%. Бетони на основі пуцоланового цементу внаслідок вмісту АМД, стійкі до вилужування, сульфатостійкі й застосовуються для будівництва підвідних і підземних частин спорудження, що постійно знаходяться у вологих умовах. На повітрі бетон на ППЦ дає більшу усадку, знижує свою міцність, має низьку морозостійкість, у нормальних умовах твердіє повільно, тому не рекомендується для зимового бетонування.

Щлакопортландцемент (ШПЦ) (ДСТУ Б В 2.7.- 46-96) одержують введенням на стадії помелу клінкера гранульованого доменного шлаку в кількості понад 20%. Цей вид цементу, як і пуцолановий, володіє підвищеної водо- і сульфатостійкістю, зниженою інтенсивністю твердіння, але специфіка складу шлаку визначає і його властивості. Так, хімічна активність шлаку в ШПЦ при підвищенні температури широко використовується при виготовленні збірного залізобетону, що піддається термовологісній обробці з метою прискорення твердіння. Шлак термостійкий, тому ШПЦ застосовують для виробництва жаростійких бетонів, що працюють при температурі до 700^оС.

Гіпсоцементнопуцоланове в'яжуче (ГЦПВ) одержують змішуванням напівводяного гіпсу (50-75 %), портландцементу (15-25%) і АМД 10-25%). Роль АМД у ГЦПВ полягає в забезпеченні стабільності затверділого в'яжучого. Портландцемент не рекомендується змішувати з гіпсом для запобігання нестійкості матеріалу, деформації і його руйнуванню. АМД немовби послабляє внутрішні напруження в камені ГЦПВ і забезпечує стійкість у часі. Застосовують у заводському виробництві санітарно-технічних кабін, стінових панелей та ін.

Швидкотверднучий портландцемент (ШТЦ) – портландцемент з АМД, що характеризується інтенсивним набором міцності в початкові терміни твердіння. Вже в тридобовому віці цементний камінь має більше половини своєї марочної міцності. Зазначена особливість ПЦ-Б забезпечується вмістом у клінкері 3СаОAl₂О₃ + 3СаОSiО₂ звичайно не менше 60-65%, підвищеною тонкістю помелу до питомої поверхні 3500 – 4000 см²/м. Різновидністю БТЦ є особливо швидкотвердіючий і надшвидкотвердучий цементи. Останній дає ранню міцність вже у віці 1-4 години, достатню для розпалубки виробу. Ці види цементів застосовують для зведення споруджень з монолітного бетону, при авральних і зимових бетонних роботах, при ремонтних і відновлювальних роботах, де потрібне швидке наростання міцності.

Поверхнево-активні добавки (ПАД)

Основний принцип дії добавок цього виду полягає в їхній адсорбції на поверхні цементних зерен і продуктах гідратації цементу. ПАД можна розділити на:

• гідрофобізуючі (ЛСТ – лігносульфонати кальцію, СДБ), що поліпшують змочуваність водою цементних зерен;

• гідрофільні (милонафти, асидол, асідолмилонафты, синтетичні жирні кислоти і їхні солі), що надають поверхні цементу властивість водовідштовхування.

До ПАД відносять також суперпластифікатори (С-3, СНПИ), введення яких при помелі клінкера дає можливість знизити водопотребу цементу.

З використанням ПАД одержують такі види портландцементу:

- пластифікований (ПЛ) портландцемент, виготовляють шляхом введення при помелі клінкера 0,15-0,25% ЛСТ. Бетонні й розчинні суміші на основі ПЛ мають підвищену рухливість. Бетони на основі ПЛ володіють підвищеної морозостійкістю і водонепроникністю. Застосування ПЛ дає можливість знизити водопотребу й тим самим знизить витрати цементу на 10-15%. Застосовується в дорожному, аеродромному і гідротехнічному будівництві;

- гідрофобний портландцемент (ПЦ-ГФ) одержують введенням при помелі клінкера гидрофобізуючих добавок 0,05 –0,3%. Гідрофобний цемент підвищує рухливість бетонних сумішей, що, у свою чергу, приводить до збільшення водостійкості, водопроникності і морозостійкості бетонів. Застосовують у гідротехнічному, дорожньому і аеродромному будівництві.

- в'яжуще низької водопотреби (ВНВ) одержують спільним помелом портландцементного клінкера із суперпластифікатором, що дозволяє отримати питому поверхню цементу 4500-5000 см²/м. Зазначена тонкість помелу забезпечує підвищену реакційну здатність ВНВ. Введення органічної добавки знижує водопотребу в'яжучого до 18-15%, сповільнює початок схоплювання до 6..7 годин, забезпечує швидкий ріст міцності в ранні строки твердіння. Рекомендується застосовувати для виготовлення високоміцних бетонів, тому що морозна міцність ВНВ лежить у межах 700-1000 кг/см².

До спеціальних видів портландцементу відносять:

- сульфатостійкий (ССПЦ) портландцемент, одержуваний на основі клінкера, утримаючого не більше 50% С₃S, 5% С₃А і 22% С₃А + С₄АF. Знижений вміст трикальцеєвого алюмінату забезпечує стійкість бетонів на основі ССПЦ до дії сульфатної корозії, і підвищує морозостійкість. На стадії помелу цементного клінкера крім гіпсу іноді вводяться пластифікуючи й гідрофобізуючі добавки з метою підвищення морозостійкості.

- білий і кольоровий цементи одержують шляхом випалу чистих вапняків і білих глин. У сировинних матеріалах не повинні міститися оксиди заліза і марганцю, оскільки їхня навіть незначна присутність надає цементу зеленувато-сірий колір. Домішують до білого цементу лужностійкі мінеральні й органічні пігменти;

- глиноземистий цемент являє собою гідравлічне, швидкотверднуче в'яжуче, одержуване із сировинних матеріалів з високим вмістом глинозему Аl₂О₃. Для мінералогічного складу глиноземистого цементу характерний переважний вміст низькоосновних алюмінатів кальцію, головним з яких є моноалюминат СаОАl₂О₃ . Саме ця група мінералів визначає надзвичайно швидке твердіння цементу. Вже в тридобовому віці цементний камінь має міцність від 400 до 600 кг/см². Глиноземистий цемент на застосовують для бетонування масивних конструкцій, його твердіння можливе тільки при помірних температурах не вище 25^оС. Бетони на глиноземистому цементі водонепроникні, морозостійкі, стійкі в умовах прісних і сульфатних вод. Застосовують при термінових ремонтних роботах, провадженні робіт у зимових умовах, для бетонних і залізобетонних споруд, що піддаються дії сильно мінералізованих вод, для одержання жароміцних бетонів, для виготовлення безусадочних цементів.

Контрольні запитання

1. Що ви знаєте про повітряні й гідравлічні в'яжучі матеріали?

2. Розповісти про міцність і швидкість твердіння в'яжучих.

3. Які сировинні матеріали використовують для виробництва неорганічних в'яжучих?

4. За якими показниками маркірують гіпсові й вапняні в'яжучі?

5. Як отримують повітряне вапно, які існують його різновиди?

6. Як отримують гіпсові в'яжучі?

7. Які мінерали складають цементний клінкер?

8. Назвіть активні мінеральні добавки, які використовують у виробництві цементів?

9. У чому розходження гідравлічного і повітряного вапна?

10. Розповісти про виробництво портландцементу.

11. Як визначають марку і активність портландцементу?

12. Розповісти про різновиди портландцементу.

Тема 5. ШТУЧНІ МАТЕРІАЛИ Й ВИРОБИ НА ОСНОВІ МІНЕРАЛЬНИХ В’ЯЖУЧИХ РЕЧОВИН

5.1 Матеріали й вироби на основі портландцементу

Вироби бетонні стінові дрібноштучні (ДСТУ Б В 2.7.-7-94) поділяють на цеглу, каміння і блоки повнотілі й порожнисті, рядові й лицьові. Виготовляють ці вироби вібраційним методом або вібропресуванням.

За середньою щільністю вироби поділяють на:

- легкі (середня щільність до 1400 кг/м³);

- полегшені (середня щільність 1400...1650 кг/м³);

- важкі (середня густина більше 1650 кг/м³).

За міцністю при стиску вироби поділяють на марки: М 10; М 15; М 25; М 35; М 50; М 75; М 100; М 125; М 200.

За морозостійкістю бетонні дрібноштучні вироби поділяють на марки: F 15;F 25;F 35; F 50.

Плити бетонні тротуарні (ГОСТ 17608) виготовляють із важкого й дрібнозернистого бетонів, застосовують для влаштування збірних покриттів тротуарів, пішохідних зон, садово-паркових доріжок. Плити мають різну форму: прямокутну, квадратну, фігурну. Для виготовлення плит застосовують бетон класів В 22,5; В 25; В 30; В35. Основними показниками якості бетонних тротуарних плит є стирання (не більше 0,6 г/см²), водопоглинення (не вище 5%) та морозостійкість (F 100; F 150;

F200).

Фігурні елементи брукування (ФЕБ) (ГОСТ 17608) для дорожніх покриттів мають різноманітну форму і колір, що розширює дизайнерські можливості при втіленні нових архітектурних рішень. Фігурні елементи отримують за технологією лиття або об’ємного вібропресування.

Декоративні фасадні плитки (ГОСТ 6927) виготовляють на основі екологічно чистих модифікованих бетонних сумішей. До складу суміші входять білі цементи, пластифікатори, барвники, дрібний декоративний заповнювач. Плитку можна застосовувати одночасно з утеплювачем, вона у 5 разів легша за цеглу, вигідна при доставці та складуванні. Технологія виготовлення дозволяє одержувати плитки для фасадів, що імітують натуральний камінь, а за різноманітністю фактур, кольорів та відтінків переважають його. Під час експлуатації така плитка захищає споруди від дії атмосфери, вогню, грибкових утворювань.

Черепиця бетонна (ДСТУ Б В 2.7.-6-94) випускається із дрібнозернистого бетону хвилястою, плоскою, гребневою. Для виготовлення бетонної суміші застосовують поряд із звичайним білим та кольоровим портландцементами також шлаколужні. Пофарбовану черепицю отримують з використанням барвників: оксиду хрому, залізного сурика.

Б

66

5.2. Залізобетон

Залізобетон – це композиційний будівельний матеріал, в якому вдало сполучається робота бетонної матриці і сталевої арматури.

Винаходу залізобетону передувало відкриття цементу. Змішаний у певних пропорціях з гравієм, піском і водою, цемент утворював бетон, який у першій половині 19 ст. став досить розповсюдженим матеріалом. Конструкції з бетону мали високу міцність на стиск, вогнестійкість, водостійкість, твердість, але, як і будь-який камінь, погано витримували навантаження на розтягання. Основним матеріалом для несучих конструкцій служило залізо у вигляді різного роду куткових і смуг. На відміну від бетонних металеві конструкції добре витримували розтяг і згин, але на відкритому повітрі корродували. У кінці 19 ст. стала відчуватися сильна потреба в новому будівельному матеріалі, що сполучив би в собі достоїнства заліза і бетону, але не мав би їхніх недоліків.

Винахід залізобетону зв'язують з ім'ям француза Жозефа Моньє, який у 1867 р. отримав свій перший патент на переносні садові діжки із заліза і цементного розчину. У 1869 р. він зробив патентну заявку на залізоцементні плити і перегородки. Широке застосування залізобетону в Європі стало можливе завдяки німецькому інженеру Вайсу, який викупив патенти Моньє, продовжив дослідження і правильно розташував арматуру в нижню зону чи балки плити. Винахід залізобетону зробив справжню революцію в будівництві, ліквідувавши дозволити безліч ускладнень, які до цього здавалися нездоланними.

Універсальність залізобетонної конструкції забезпечують такі фактори:

1. бетон добре працює на стиск, але погано витримує розтяг;

2. арматура компенсує зазначений недолік бетону, знаходячись у розтягнутій зоні конструкції сприймає напруження, що розтягують (рис. 13.1);

3. бетон захищає сталеву арматуру від корозії і дії високих температур;

4. спільній дії сталевої арматури і бетону сприяє добре зчеплення на межі розділу;

5. коефіцієнти температурного розширення бетону і сталі приблизно однакові.

Рис. 13.1. - Неармована бетонна (а) і армована залізобетонна (б) балка;

/ - арматури

За видом армування залізобетонні конструкції поділяють на: зі звичайним та попередньо напруженим армуванням.

Використання попередньо напружених залізобетонних конструкцій більш ефективне, тому що дозволяє знизити масу конструкції, повніше використовувати несучи здатність складових елементів, підвищує тріщиностійкість і довговічність композиції. У балках зі звичайного залізобетону під дією навантажень бетон розтягується разом з арматурою, в ньому з'являються дрібні тріщини, що відкривають доступ вологи до арматурної сталі. Дія вологи може призвести до корозії й руйнування арматури. Якщо ж сталеву арматуру до укладання в опалубку бетонної суміші розтягти, а потім, після затвердіння бетону, відпустити, то арматура, прагнучи повернутися в первісне положення, створить навантаження, що обтискає, і обтисне бетон. Виникаючі в такій конструкції під дією зовнішніх сил напруження, що розтягують, не приведуть до утворення небезпечних тріщин у бетоні. Розрізняють два основних види залізобетонних конструкцій з попереднім напруженням: з натягом арматури до і після бетонування. У першому випадку арматуру попередньо розтягують і кінці її закріплюють на упорах ферми, потім укладають бетонну суміш. Після того як бетонна суміш затверділа, кінці арматурних стрижнів звільняють від упорів. Другий спосіб передбачає виготовлення залізобетонних конструкцій з поздовжніми каналами, через які пропускають арматурні стрижні, потім їх розтягують і закріплюють на торцях конструкції. Канали заповнюють цементним розчином з метою захисту сталевої арматури від корозії.