Специальные виды бетонов. 3

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

на тему

«Специальные  виды бетона» 
 
 
 
 
 

Выполнил  студент 

Группы  ПГС-08-2

Муфтахин  П. А.

Принял 

Кулешов Т. К.  
 
 

Иркутск 2010

Оглавление 

1. Высокопрочные

     Высокопрочный бетон прочностью 60...100 МПа получают на основе цемента высоких  марок, промытого  песка и щебня  прочностью не ниже 100 МПа. Высокопрочный  бетон приготовляют с низким В/Ц = 0,3...0,35 (смеси жесткие или малоподвижные) в бетоносмесителях принудительного действия. Для укладки смесей и формования изделий используют интенсивное уплотнение: вибрирование с пригрузом, двойное вибрирование и др. Значительный эффект в производстве высокопрочных бетонов дают суперпластификаторы.

     Высокопрочные бетоны бывают, как  правило, и быстротвер-деющими, однако для достижения отпускной прочности  изделий в короткие сроки применяют  тепловую обработку  по сокращенному режиму. Новые особо быстротвердеющие цементы позволяют получать изделия из бетона без тепловой обработки. Тяжелый бетон имеет высокую прочность на растяжение, износ и морозостойкость. 

     Для приготовления высокопрочного бетона используют все  средства, как-то: принимают  предельно низкое водоцементное отношение, суперпластификаторы, высокопрочный цемент, тщательное перемешивание и уплотнение бетонной смеси и строгий уход за бетоном. Мелкозернистый бетон отличается большим содержанием цементного камня, поэтому его усадка и ползучесть несколько выше. Применяют его при изготовлении тонкостенных, в том числе армоцементных конструкций, а также в тех случаях, когда отсутствует крупный заполнитель. Свойства мелкозернистого бетона характеризуются такими же факторами, как и обычного бетона. Однако отсутствие крупного заполнителя влечет за собой увеличение водопотребности бетонной смеси, а для получения равнопрочного бетона и равноподвижной смеси возрастает расход цемента на 20...40% Для сокращения расхода цемента необходимо применять высококачественные пески, пластифицирующие добавки, суперпластификаторы, производить хорошее уплотнение смеси. Мелкозернистый бетон обладает повышенной прочностью на изгиб, хорошей водонепроницаемостью и морозостойкостью.  

2. Жаростойкий

     Жаростойкий бетон способен сохранять  в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. В зависимости от применяемого вяжущего жаростойкие бетоны бывают следующих видов: бетоны на портландцементе, шлакопортландцемента, на глиноземистом цементе и жидком стекле. Для повышения стойкости бетона при нагревании в его состав вводят тонкомолотые добавки из хромитовой руды, шамотного боя, магнезитового кирпича, андезита, гранулированного доменного шлака и др. Тонкость помола добавки для бетона на портландцементе должна быть такой, чтобы через сито № 009 проходило не менее 70%, а для бетона на жидком стекле — не менее 50%. В качестве мелкого и крупного заполнителя применяют хромит, шамот, бой глиняного кирпича, базальт, диабаз, андезит и др. При правильно выбранных вяжущих и заполнителях бетон может длительное время выдерживать, не разрушаясь, действие температуры до 1200°С.  

     Выбор материалов производят в зависимости  от условий и температуры  его эксплуатации. Жаростойкие бетоны на портландцементе  и глиноземистом  цементе производят класса (марки) не менее В20 (250), а на жидком стекле — В 12,5 (150). Бетоны на жидком стекле не применяют в условиях частого воздействия воды, а на портландцементе — в условиях кислой агрессивной среды. При приготовлении бетонных смесей на портландцементе или глиноземистом цементе соблюдается такая последовательность: в смеситель заливают заданное количество воды, при включенном перемешивании загружают другие компоненты и перемешивают 2...3 мин. При изготовлении газобетона, в котором заполнители отсутствуют, после перемешивания загружают водно-алюминиевую суспензию и перемешивают дополнительно 1...2 мин.  

     Приготовление бетонных смесей на силикат-глыбе производят в шламбассейне, куда загружают дозированные по массе силикат-глыбу, тонкомолотую добавку, едкий натр и воду. Полученный шлам перекачивают в ванну, подогревают до 30...35°С и подают в смеситель, в который при включенном перемешивающем механизме вводят дозированные по массе заполнитель, водоалюминиевую суспензию и нефелиновый шлам. Смесь перемешивают 2...3 мин. Для формования изделий из ячеистого бетона применяют металлические формы. В форме смесь выдерживают 2...3 ч.  

     Твердение изделий на глиноземистом  цементе происходит в течение 1 сут  при температуре 18...20°С и влажности 90...100%, на портландцементе твердение изделий проходит при температуре 80...90°С и влажности 90...100%, а изделия на силикат-глыбе твердеют в автоклаве. При приготовлении жаростойких бетонов стремятся ограничить количество воды и жидкого стекла. Осадка конуса должна быть не более 2 см, а жесткость — не менее 10 с. Бетоны на портландцементе разных составов использу. ются при одностороннем нагреве с предельной температурой 1700°С, на глиноземистом цементе и на жидком стекле — д0 1400°С.  

3. Жароупорный

     В качестве вяжущих для жароупорных бетонов применяют глиноземистый цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и жидкое стекло с кремнефтористым натрием. Огнеупорность жароупорных бетонов ниже 1580°.

     Для приготовления бетона на портландцементе  из тонкомолотых добавок  применяют шамот, лёсс, лёссовидный суглинок, цемянку, топливный шлак, пемзу, золу-унос, гранулированный доменный шлак и т. д.; в качестве песка и щебня применяют шамот, бой обыкновенного глиняного кирпича, топливный шлак, отвальный доменный шлак, базальт, диабаз, ангидрит, артикский туф. Мелким и крупным заполнителями жароупорного бетона на глиноземистом цементе служит шамот. Жароупорные бетоны готовят также на жидком стекле с кремнефтористым натрием.

     При правильно выбранных  вяжущих и заполнителях бетон может длительное время выдерживать действие температуры до 1200° не разрушаясь. Из такого бетона можно изготовлять железобетонные дымовые трубы, фундаменты доменных, мартеновских и других промышленных печей.

     Жароупорный бетон на портландцементе  имеет достаточно высокие показатели физико-механических свойств. Минимально допустимая прочность его — от 100 до 250 кГ/см кв.  

4. Кислотостойкий

     Кислотоупорный  бетон получают на кислотоупорном цементе  и кислотоупорных заполнителях. Затворяют  бетонную смесь растворимым  стеклом в количестве, обеспечивающем необходимую подвижность бетонной смеси. Для изготовления кислотоупорного бетона, обладающего стойкостью при действии неорганических кислот (кроме плавиковой), применяют смесь растворимого стекла (силиката натрия) с 15% кремнефтористого натрия Na2SiF6, а также песок кварцевый, щебень из бештаунита, андезита или кварцита и пылевидную фракцию (мельче 0,15 мм), приготовляемую из кислотостойких материалов. Твердение кислотоупорного бетона должно проходить в теплой воздушно-сухой среде. 

     Кислотоупорный  бетон характеризуется  прочным сцеплением со стальной арматурой, стойкостью по отношению  к действию серной, соляной, азотной  кислот и др. (за исключением  плавиковой), пределом прочности при  сжатии через 3 сут  — 11...12 МПа, через 28 сут  — 15 МПа. При действии воды и слабых кислот кислотоупорный бетон постепенно разрушается; действию концентрированных кислот этот бетон сопротивляется хорошо, но пастворы щелочей легко разрушают его. Кислотоупорный бетон используют для различных конструкций и облицовки аппаратуры в химической промышленности, заменяя им дорогие материалы: листовой свинец, кислотоупорную керамику, тесаный камень.

5. Гидротехнические бетоны

     Гидротехнические  бетоны, в отличие  от бетонов промышленного  и гражданского назначения имеют ряд особенностей. Их применяют для возведения  сооружений  в гидротехническом и гидромелиоративном строительстве.

     В зависимости от конструкции  и размеров сооружений, расположения  относительно уровней воды, массивности  конструкций и  назначаются требования к гидротехническим бетонам по водостойкости, водонепроницаемости, морозоустойчивости, прочности, солестойкости, удобообрабатываемости   и сниженного тепловыделения.

     В зависимости от вида вяжущего бетоны разделяются  на:

     а)   цементные бетоны;

     б)  известковые бетоны;

     в)   гипсовые бетоны;

     г)   бетоны на органических заполнителях .

     В зависимости от типа заполнителей бетоны деляют нa:

     Особо тяжелые с Y > 2,5 т/м3.  Эти бетоны готовят  на тяжелых  заполнителях, а   в ряде  случаев  с  применением  металлической  стружки и чугунных обрезков. Применяются такие бетоны при строительстве  реакторов АЭС.

     Тяжелые бетоны с Y = 1,8 - 2,4 т/м3. Изготавливают, как  правило, на гранитном  заполнителе. Применяются  для  строительства  гидротехнических       сооружений.

     Легкие  бетоны с Y= 0,5 - 1,8 т/м3. Они применяются  для изготовления стеновых панелей  или как утеплительный  материал.

     Особенно  легкие  с Y< 0,5 т/м3 (существует Y = 10кг/м3)

     В зависимости от места  расположения бетона в  ГТС он разделяется  на три вида:

     Бетон подводный  (А) - который постоянно находится под водой. Как правило, этот бетон изготовляется      на       шлакопортландцементах,       пуцоланових цементах, портландцементах.

     Бетон переменного уровня воды (Б).  Этот бетон  наиболее ответственный  и в обязательном порядке должен удовлетворять требованиям по морозоустойчивости.   Его готовят на портландцементах и    шлакопортландцементах с обязательным применением пластифицирующих добавок.

     Бетон   надводный  (В),  который   находится   выше   УВ.   Этот   бетон   изготовляется на всех видах цемента.

     В зависимости от массивности  конструкций бетоны разделяются на две  группы:

     Бетон внешней зоны. (1)  В зависимости  от назначения конструкции  и класса сооружений внешняя зона t = 1,5 - 3,0 м.

     Бетон внутренней зоны, к которому предъявляются в основном требования по объемной массе. В особенно массивных конструкциях бетон внутренней зоны может быть заменен отсыпкой с уплотнением грунта или камня. В большинстве случаев бетоны внутренней зоны имеют марку ниже чем бетон внешней зоны.

     Гидротехнические   бетоны   должны   обладать :

     1.Химической  стойкостью, то есть  бетоны должны  противостоять химическим  влияниям окружающей  среды. С этой  целью, они изготовляются  на сульфатостойких  цементах с применением  соответствующих добавок.

     2.Водонепроницаемостью,   которая  характеризуется  наибольшим давлением  воды на бетон,  при котором не  наблюдается просачивания  ее через образцы  соответствующей  формы (d = h = 152 мм), выдержанных t = 180сут.

       По водонепроницаемости  бетоны разделяются на 5 марок:

     W2, W4, W6, W8, W12.

     3.Морозоустойчивостью,  которая характеризуется  наибольшим числом  циклов замораживания   и оттаивания  соответствующих   образцов,   выдержанных  в   нормальних условиях  в течение   t =18 суток. При этом, после испытаний потеря их прочности должна быть не более 15%. Замораживание должно проходить при - 15° и ниже на протяжении 4 часов, а оттаивание при  +5-20° на протяжении 4 часов.

     По  морозоустойчивости бетоны деляют на 6 марок:

     F50, F100, F150, F200, F250, F300. 
 

6. Для дорог и аэродромов

     Бетон для дорожных и  аэродромных покрытий. Условия работы дорожного  бетона неблагоприятны. Он многократно подвергается увлажнению и высыханию, замораживанию и  оттаиванию, а также  воздействию транспортных средств. Основными  расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба. В связи с этим к дорожному бетону предъявляют повышенные требования к прочности на растяжение при изгибе, морозостойкости, износостойкости и воздухостойкости. Долговечность дорожного бетона достигается не только выбором качественных материалов, но и правильной технологией производства работ. Для дорожного бетона применяют портландцемент высоких марок с органическим содержанием С3А, высокопрочные качественные заполнители — щебень из гранита, известняка, кварцевый песок и др. Для увеличения подвижности бетонной смеси применяют пластифицирующие и воздухововлекающие добавки, иногда и ускорители твердения.

7. Мелкозернистые  бетоны

     В последние годы все шире применяются  мелкозернистые бетоны (МЗБ), в том  числе для литых, прессованных и вибропрессованных изделий.

     Многочисленные  экспериментальные данные показывают, что на прочность мелкозернистого  бетона при сжатии кроме Ц/В, активности цемента и качества заполнителя, влияет много других факторов, таких  как удобоукладываемость смеси, условия твердения, вид и количество активных минеральных добавок и т.д. Наряду с этим, значительное влияние на свойства мелкозернистого бетона имеет также и способ уплотнения смеси.

     Предлагаемая  методика проектирования состава мелкозернистого  бетона имеет ряд особенностей по сравнению с существующими:

     • при назначении необходимого цементно-водного  отношения учитывается тип бетонной смеси по ее удобоукладываемости, который  определяет способ формования изделий  и конструкций;

     • учитывается не только крупность, но и форма зерен заполнителя через величину его удельной поверхности;

     • используется физическая концепция  формирования плотной структуры  бетонной смеси (цементное тесто  заполняет пустоты между зернами  заполнителя и создает на его  зернах пленку некоторой толщины, от величины которой зависит удобоукладываемость бетонной смеси).

     Анализ  экспериментальных данных позволяет  предложить усредненные значения коэффициентов  А и b с учетом вида бетонных смесей по удобоукладываемости.

     При расчете состава мелкозернистой бетонной смеси необходимо учитывать, что после ее уплотнения в бетоне всегда остается некоторый объем воздуха. Количество вовлеченного воздуха определяется особенностями конкретных воздухововлекающих добавок. Определенный объем воздуха остается в результате недоуплотнения бетонной смеси (защемленный воздух Vз.в). Аппроксимация данных позволяет предложить выражения для расчета объема защемленного в мелкозернистых бетонных смесях воздуха (л):

     • для пластичных смесей:

     Vз.в=-6,52ln(ОК+1) + 19,9,

     • для жестких смесей:

     Vз.в=24,95ln(Ж+1) - 8,3.

     Для смесей, жесткость которых нельзя определить обычными методами, (сверхжесткие или полусухие смеси), а также  для бетонных смесей, которые уплотняются  силовыми способами, объем защемленного воздуха зависит от параметров и особенностей способа уплотнения. Для бетонных смесей, которые уплотняются вибропрессованием, количество защемленного воздуха можно найти по номограмме, полученной на основе экспериментальных данных. Расходы всех компонентов мелкозернистой бетонной смеси связываются между собою условием: Vц.т+ Vп+ Vз.в =1000 л,

     где Vц.т -объем цементного теста, л; Vп -объем  песка, л.

     Количество  цементного теста должно быть таким, чтобы заполнить пустоты между  зернами песка и создать на них пленку некоторой толщины.

     Анализ  известных экспериментальных данных дает возможность утверждать, что  условная толщина пленки ?зависит  от удобоукладываемости бетонной смеси (Ж или ОК), Ц/В, удельной поверхности  заполнителя (S), пустотности заполнителя  в насыпном состоянии и объема пустот между зернами заполнителя незаполненного цементным тестом (Vн).

     Определить  условную толщину цементной пленки на зернах заполнителя можно пользуясь  номограммами полученными на основе экспериментальных данных В.П.Сизова.

     Величина Vн характеризует недостаток цементного теста для заполнения пустот между зернами заполнителя (а в некоторых случаях и на создание пленки условно-минимальной толщины (13 мкм)), наличие защемленного воздуха.

     В первом приближении Vн можно принимать  равным объему защемленного воздуха Vз.в., однако в случае, если полученная величина ?будет меньше 13 мкм, Vн нужно увеличивать, пока условие не будет выполнено.

     Снижение  величины Vн можно достичь увеличением  количества цементного теста за счет введения дисперсного активного  или инертного наполнителя (например золы или гранитной пыли). 

8. Для защиты от радиации

     Бетон для защиты от радиоактивного воздействия. В качестве заполнителей для  такого бетона применяют  материалы с высокой  плотностью — барит, магнетит, лимонит, а  также металлический скрап в виде чугунной дроби, обрезков арматурного полосового и профильного металла, металлической стружки и др. Плотность защитных особо тяжелых бетонов зависит от вида заполнителя и его плотности. Для использования атомной энергии в мирных целях в нашей стране потребовалась надежная защита обслуживающего персонала от радиоактивных воздействий ядерных реакторов, атомных электростанций, предприятий по выработке и переработке изотопов и др. Среди лучей ядерного распада наибольшую опасность для живых организмов представляют и нейтронное излучение. Степень защиты от последних определяется толщиной ограждения и его плотности. В качестве вяжущих для приготовления особо тяжелых защитных бетонов применяют портландцемента, шлакопортланд-цементы и глиноземистые цементы. В специальных бетонах наиболее эффективным вяжущим может быть такое вещество, которое в результате твердения присоединяет большое количество воды (с целью увеличения в бетоне водорода). Таким веществом является гидросульфоалюминат кальция, который образуется при взаимодействии трехкальциевого алюмината, содержащегося в портландцементе, с гипсом. Поэтому один из видов цемента специального назначения содержит повышенное количество трехкальциевого алюмината и гипса. Для предупреждения его возможного самопроизвольного разрушения к нему добавляют гидравлические добавки (трепел, диатомит и др.). Кроме портландцемента применяют также глиноземистые, расширяющиеся и безусадочные цементы. Но последние вяжущие имеют высокую стоимость.

9. Цветной

     Декоративные бетоны получают при введении в бетонную смесь щелоче- и светостойких пигментов в количестве 8...10% от массы цемента (охра, мумия, сурик и др.) или применении цветных цементов. В отдельных случаях используют заполнители, обладающие необходимым цветом, например туфы, красные кварциты, мрамор и другие окрашенные горные породы. Цветные бетоны используют для декоративных целей в строительстве зданий и сооружений, при устройстве пешеходных переходов, разделительных полос на дорожных покрытиях, парковых дорожек, а также изготовлении элементов городского благоустройства.

      Список используемой литературы:

1. www.birss.ru
2. www.alobuild.ru/betony