Alsatelecom.ru

Стройматериалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Повышение прочности цементной смеси

Повышение прочности цементной смеси


N2, 2000

Исследование прочностных свойств грунтов, закрепленных цементными растворами по струйной технологии.Некоторый опыт строительства
на слабых грунтах

Исследования по укреплению грунтов различными методами ведутся достаточно давно отечественными и зарубежными учеными (С.Д. Безрук, Л.М. Гончарова, Б.А. Ржаницын, П.А. Ребиндер, В.Е. Соколович, А.Н. Токин и др.). Первый опыт применения цементогрунта в фундаментостроении в нашей стране относится к середине 50 -х — началу 60 -х годов. Использование методов искусственного улучшения свойств грунтов позволило получить фактически новый строительный материал. В дорожном строительстве, технической мелиорации, и в фундаментостроении при буросмесительном способе устройства свай применялся цементогрунт с содержанием цемента до 20-25%. Новый этап использования цементогрунта начался в последние десятилетия в связи с развитием струйной технологии, при которой содержание цемента доходит до 50% и более.

Практически уже тридцать лет струйная технология широко применяется в ряде стран для решения различных геотехнических задач, возникающих как при новом строительстве так и реконструкции. За рубежом этот метод получил название High Pressure Injection (HPI), в нашей стране эта технология больше известна как струйная.

Усиление фундаментов зданий, устройство котлованов вблизи существующих зданий, устройство свай повышенной несущей способности, закрепление грунтов, создание противофильтрационных завес может быть решено с использованием струйной технологии. По струйной технологии могут выполняться как цилиндрические сваи, анкера, колонны закрепленного грунта диаметром до 5м, так и плоские горизонтальные и вертикальные элементы в грунте при подъеме монитора без вращения (панельные, щелевые).

При выполнении работ по струйному закреплению практически всех типов грунтов применяются та или иная из трех технологических схем устройства конструкций в грунтах:

Рис. 1. 1-однокомпонентная технология; 2- двухкомпонентная технология;

3- трехкомпонентная технология.

однокомпонентная, предусматривающая размыв грунта струей твердеющего раствора (цементного, глинистого, глиноцементного) давлением порядка 70 МПа;

двухкомпонентная, в которой размыв грунта осуществляется струей твердеющего раствора под защитой струи воздуха;

трехкомпонентная схема, заключающаяся в размыве грунта струей воды под защитой струи воздуха, и заполнение размытой полости твердеющим цементно-песчаным раствором.

Рис. 2. Реализация струйной технологии в Санкт-Петербурге. Устройство противофильтрационной завесы вдоль подземного пространства на пл. Труда.

Перспективность струйной технологии закрепления грунтов заключается в возможности полной механизации работ, экологической чистоте, возможности ведения работ в стесненных условиях, сокращении сроков и конечной стоимости строительства. Нами разрабатывается комплексная методика модификации грунтов оснований посредством струйной технологии при реконструкции городской застройки Санкт-Петербурга (Пример работы установки показан на рис.2). Для успешного применения технологии необходимы, прежде всего, исследования свойств закрепленного грунта.

В исследованиях Л.М. Гончаровой [3], посвященных модификации грунтов отмечается, что продукты гидратации и гидролиза портландцементов, взаимодействуя с поверхностью минеральных частиц, коагулируют и агрегируют наиболее дисперсную его часть, в процессе роста и кристаллизации образуют прочную коагуляционную и кристаллизационную структуру цементогрунта. На основе анализа многочисленных работ по определению прочности цементогрунта при сжатии М.Т. Кострико (1950г.) принимая плотность грунта постоянной, установил зависимость:

Rсж=, (1)

где Rц— предел прочности цементного камня при сжатии;

Ц- дозировка цемента; Rц— активность цемента; В- количество воды затворения;

k- коэффициент стабилизации, зависящий от гранулометрического состава грунта и изменяющийся в зависимости от содержания глинистых частиц (0,3 до 1,8). Качество получаемого модифицированного грунта зависит от свойств исходного грунта и от свойств инъецируемого цементного раствора. В.М.Безрук [1] отмечал, что формула (1) справедлива лишь при условии неизменности качественного состава и коллоидно-химического состояния тонкодисперсной части грунта.

Закрепление песчаных грунтов цементами производится достаточно хорошо. При закреплении цементами глинистых грунтов, насыщенных ионами Na + (с повышенным содержанием глинисто-колоидных частиц), обладающих гидрофильными свойствами, для получения материала с необходимыми прочностными свойствами требуется повышенный расход цемента.

На прочностные свойства цементогрунта существенное влияние оказывает прочность цемента. По данным А.Н. Адамовича (1967г.) исходная прочность цементного камня зависит от удельной поверхности цемента (рис.3).

Рис. 3. Зависимость прочности цементного камня от удельной поверхности цемента.

2. Лабораторные исследования закрепления пылеватых грунтов цементами

Хорошо известными преимуществами струйной технологии являются высокая прочность закрепленного грунта, достигаемая практически во всех типах грунтов, высокая производительность, минимальные динамические воздействия на конструкции здания.

Для закрепления песчаных грунтов хорошо зарекомендовала себя однокомпонентная технологическая схема, когда размыв грунта осуществляется цементным раствором. Для устройства цементогрунтовых конструкций в глинистых грунтах за рубежом применяют, как правило, трехкомпонентную схему. При трехкомпонентной технологии твердеющий цементно-песчаный раствор подается по специальному каналу монитора в предварительно размываемую скважину. При этом может быть произведено практически полное замещение природного грунта цементно-песчаным раствором. Трехкомпонентная технологическая схема существенно сложнее в техническом исполнении. Применение одно- или двух- компонентной технологий снижает возможность регулирования прочностных свойств цементогрунта в условиях пылевато-глинистых грунтов, но не требует для реализации сложного оборудования (рис.1). В этом случае увеличение прочностных и деформационных характеристик получаемого материала возможно путем снижения водоцементного отношения цементного раствора, увеличения активности и дисперсности вяжущего материала и введением в раствор специальных химических добавок (рис.4). Для снижения интенсивности перехода частиц размываемого глинистого грунта в цементный раствор и повышения прочности цементного камня, могут применяться ингибирующие добавки, снижающие размокаемость и диспергирование глинистых грунтов в результате уменьшения поверхностной гидратации за счет замены катионов обменного комплекса на менее гидратирующие, уменьшения межплоскостной гидратации и др. В качестве ингибирующих добавок могут быть применены нейтральные соли одновалентных KCl, NaCl, двухвалентных CaSO4, CaCl2 и трехвалентных Al2(SO4)3, AlCl3 металлов или их силикаты, гидроокиси, а также кремнеорганические соединения. Широко применяемой ингибирующей добавкой является силикат натрия Na2SiO3.

В большинстве публикаций [2] по струйной технологии указывается что размыв проводится цементным раствором с В/Ц=0,9-1. Информация о применяемых химических добавках, как правило, отсутствует.

Проведенные нами исследования показывают, что введение специальных добавок в инъекционные цементные растворы повышают прочностные свойства цементного камня. Влияние химических добавок на прочностные свойства цементного камня определялось на цементных растворах различных водоцементных соотношений с добавками: жидкого стекла Na2SiO3, хлористого кальция CaCl2 и суперпластификатора С3.

Рис.4. Прочность цементного камня в возрасте 2 -х суток.

Типичные значения прочности, которые могут быть достигнуты в различных грунтах (МПа) [4,5] приведены в табл. №1. Эти данные получены для размывающего раствора на основе портландцемента М300-400.

Читайте так же:
Понизитель водоотдачи для цемента

Прочность грунтов закрепленных по струйной технологии цементными растворами.

Сопротивление сжатию R за-крепленного грунта, МПа

Подвижность бетонной смеси и факторы, влияющие на ее показатели

Подвижность бетонной смеси — это один из важнейших показателей, определяющих ее способность растекаться и уплотняться в опалубке под действием собственного веса. Для производства строительных работ и обеспечения необходимого качества бетона в конструкциях, необходимо, чтобы подвижность бетонной смеси ГОСТ7473-2010 соответствовала всем нормам и требованиям этого документа.

Что такое подвижность бетона, и какое влияние она оказывает на удобоукладываемость смесей, рассмотрим в этой статье.

Общие сведения

Что такое бетонная смесь? Это рационально составленный и тщательно перемешанный раствор компонентов до начала периода схватывания и твердения. Состав смеси рассчитывается с учетом требований к самому раствору и эксплуатационных характеристик будущих сооружений.

Свойства

Формирование эксплуатационных характеристик бетонных конструкций начинается с приготовления, укладки и технологически правильного твердения смеси.

Эти процессы во многом предопределяют будущее качество железобетонных изделий.

  • Поэтому, очень важно знать свойства и поведение бетонной смеси, ее зависимость от всевозможных факторов, умело руководить процедурой приготовления, укладки и схватывания бетона.
  • Основным свойством бетонного раствора является его формуемость или удобоукладываемость — то есть, способность композиции растекаться и принимать необходимую форму, сохраняя при этом однородность и монолитность (см. видео в этой статье).
  • Удобоукладываемость определяется текучестью (подвижностью) смеси в период заполнения опалубки и пластичностью — способностью деформироваться без изменения структуры.
  • Основное влияние на эти параметры оказывают качество и количество цементного теста, а также расход воды, используемый для приготовления раствора. Именно вода обуславливает структуру жидкой фазы и формирование сил сцепления, определяющих подвижность и связность системы.
  • По своей структуре смесь представляет собой однородное физическое тело, в котором зерна вяжущего, воды и частицы заполнителя связанны внутренней силой взаимодействия. Главным структурообразующим компонентом в бетонном составе выступает цементное тесто. По мере роста реакции гидратации цемента увеличивается плотность твердой фазы, и возрастает связующая способность цементного камня (твердое тело).

На заметку: Под действием протекающих процессов, в определенный момент, смесь преодолевает структурную прочность, и начинает течь подобно густой жидкости. Поэтому, бетонный раствор и классифицируют как упругое вязкое тело, одновременно обладающее свойствами жидкости и твердого тела.

  • Консистенция смеси зависит от состава компонентов, и может меняться в границах от жесткой формы до жидкой, легко подвижной.
  • Определение подвижности бетонной смеси определяется при помощи специального оборудования (об этом ниже). Критерием подвижности (удобоукладываемости) служит осадка конуса бетонной смеси, на основании которой и делаются выводы по состоянию конкретного раствора.

Удобоукладываемость согласно ГОСТ 7473-2010 обозначается буквой «П», и имеет несколько значений (таблица ниже).

Чем выше марка, тем подвижнее растворы. Марки П1—П3 — малоподвижные пластичные композиции, а подвижность бетона П4—П5 относится к категории очень подвижных смесей.

Расчет состава бетона

Методы определения удобоукладываемости бетона

Для определения консистенции раствора и его технологических свойств, определяющих возможность заполнять опалубку и уплотняться в момент укладки, предложено несколько способов. Нас же в этой статье будет интересовать подвижность растворов, и как измерить осадку конуса бетона.

Для определения подвижности смеси существует несколько различных методов, один из них — это проверка конуса осадки бетона. Этот способ довольно прост в исполнении, и не требует специальных измерительных приборов.

Поэтому, если у вас в хозяйстве есть конус для определения подвижности бетона, приобретенный или изготовленный своими руками, то данную процедуру измерения вы можете с легкостью провести по месту заливки бетона. Тем более, что цена остального оборудования вполне приемлема для любого застройщика.

Оборудование для выполнения измерений:

  1. Конус для определения подвижности бетонной смеси, изготовленный из оцинкованного железа (см. фото). Высота прибора 300 мм; диаметр нижней части равен 20 см, верхней — 10 см.

  1. Загрузочная воронка, устанавливаемая в верхнюю часть конуса.
  2. Площадка 700×700 мм, сбитая из досок и обшитая оцинкованной сталью.
  3. Стальной прут с закругленным концом.
  4. Две стальные или деревянные линейки длиной 50–70 см.
  5. Кельма.

Все измерения должны соответствовать ГОСТ — осадка бетонного конуса.

Проверка бетона конусом — инструкция:

  1. Площадку и рабочую поверхность конуса увлажняют.
  2. Конус ставят в середину площадки, и при помощи ног, через специальные упоры, прижимают к основанию.
  3. С помощью загрузочной воронки, в три этапа, заполняют форму. Каждый последующий слой, при помощи стального стержня, необходимо уплотнять штыкованием не менее 25 раз.
  4. Далее, воронку удаляют с конуса, и вровень с верхним основанием срезают излишки раствора.
  5. Затем, осторожно снимают форму и устанавливают рядом с образовавшимся конусом из бетонного раствора.
  6. После снятия формы начинается медленная осадка конуса бетона.
  7. На верхнюю часть прибора, параллельно площадке, укладывают одну из линеек, а вторую ставят вертикально, слегка опирая на конус из раствора. Насколько в данный момент конус раствора окажется ниже формы и есть значение подвижности смеси (пересечение линеек).

Вышерассмотренные измерения проводят в два этапа. Затем определяют среднее значение двух результатов, которое и будет являться точным показателем удобоукладываемости бетона.

Факторы, влияющие на подвижность растворов

Технологические особенности бетонной смеси определяет ее состав и свойства применяемых материалов.

В какой степени будут происходить изменения характеристик растворов, и с какими результатами, зависит от следующих факторов:

  1. Чем выше объем цементного теста, тем более жидкой будет его консистенция, и тем выше подвижность раствора. Добавление в цементное тесто заполнителей уменьшает подвижность в следующей прогрессии — чем больше состав заполнителей и их удельная поверхность, тем меньше подвижность бетона.
  2. С понижением количества заполнителей и увеличением объема цементного теста, при неизменном В/Ц, подвижность смеси увеличивается, а прочность остается неизменной.
  3. Значительно влияют на удобоукладываемость растворов свойства цемента. Бетонные растворы, имеющие в своем составе пуццолановый портландцемент, особенно с активной кремнеземистой присадкой, при равном расходе воды, имеют существенно ниже осадку конуса, чем бетоны на обычном портландцементе.

  1. Изменение количества воды — основной фактор при помощи которого регулируется консистенция смеси. С повышением объема воды, при неизменном количестве цемента, подвижность раствора увеличивается, а прочность снижается.
  2. С увеличением зернистости заполнителей снижается их воздействие на цементный камень, и в результате подвижность бетона увеличивается. Пыль, глинистые компоненты, обычно, понижают удобоукладываемость.
  3. Немаловажным фактором является соотношение объемов песка и щебня. При ненормируемом увеличении этих компонентов друг относительно друга, увеличивается удельная площадь заполнителей и снижается подвижность.
Читайте так же:
Чем отмыть цементную пыль с авто

Другими словами, в бетонном растворе существует такая пропорция между заполнителем и цементом, включая соответствие между щебнем и песком, при которой структурная вязкость бетона будет минимальная, подвижность — наибольшая, а для его укладки и уплотнения будет затрачено минимум энергии.

Регуляторы консистенции смесей

С целью регулирования свойств бетона и экономии цемента используют химические присадки двух видов:

  1. Добавки, вводимые в смесь в небольших количествах (0,1–2% от массы цемента) и регулирующие их свойства.
  2. Тонкомолотые лигатуры (5–20%), применяемые для сокращения расхода цемента, без изменения качества готовых изделий.

Применение химических присадок — это наиболее универсальный и доступный метод управления технологией бетона.

  • Наиболее эффективными регуляторами подвижности бетонов являются химические добавки пластификаторы и суперпластификаторы.
  • Введение данных присадок позволяет существенно увеличить подвижность смесей и снизить их водопотребность, что дает возможность производить растворы одинаковой подвижности при незначительном объеме воды и цемента.
  • Присадки оценивают по величине значения максимального эффекта, получаемого при введении той или иной добавки. Лигатуры одного класса влияния могут заметно отличаться своим эффектом действия.
  • Например, пластифицирующие и суперпластифицирующие добавки, по результирующему эффекту, делят на следующие категории (см. таблицу).

Наибольшее распространение в современном строительстве получили комплексные добавки — суперпластификаторы (СП).

Эти присадки, в отличие от пластификаторов, в большей степени и более комплексно улучшают свойства смесей:

  • существенно увеличивают подвижность растворов;
  • повышают строительно-технологические свойства бетонов;
  • снижают расход цемента.



По своей структуре суперпластификаторы — это синтетические полимерные материалы. Расход составляет 0,1–1,2% от общего объема цемента. Действие данных пластификаторов ограничено 2–3 часами, начиная с момента их присадки в бетонный раствор.

Использование СП наиболее эффективно при производстве сборного железобетона, где скорость схватывания бетона имеет существенное значение.

Применение суперпластификаторов позволяет использовать бетоны с низким В/Ц со следующими преимуществами:

  • высокая прочность изделий (60–80 Мпа);
  • благодаря высокой подвижности раствора, шире применять литьевой метод производства конструкций;
  • эффективно применять укладку смесей с пониженным водоцементным отношением, используя краткосрочное вибрирование;
  • бетонировать конструкции усложненного профиля;
  • снижать расход цемента;
  • повышать качество лицевых поверхностей железобетонных изделий.


Определение подвижности бетонной смеси в условиях строительной площадки, позволяет оперативно реагировать на непредвиденное изменение технологических свойств растворов. Это значительно облегчает производство строительных работ и непосредственно влияет на конечные эксплуатационные характеристики конструкций.

Наводим прочность на бетонный пол. Несколько способов увеличения прочности бетонных полов

Бетон – один из наиболее широко распространенных материалов в строительстве, высоко ценимый за свою прочность, надежность, долговечность и экономическую выгоду. Однако влажность, температурные скачки, воздействие агрессивных факторов внешней среды, механическое истирание приводят к постепенному нарушению верхнего слоя. Невидимые поначалу трещинки с течением времени делают поверхность менее плотной, бетон начинает терять свои прочностные характеристики. Особенно плохо это для бетонных полов.

Чтобы уменьшить скорость разрушения поверхности бетона, придуманы различные способы. Наиболее дешевый и доступный, даже в домашних условиях, по причине простоты технологии – железнение. Оно делает поверхность пола тверже, не дает проникать воде, надолго продлевает полезный срок бетона.

Для нежелающих углубляться в сложности происходящих химических процессов и физических тонкостей, скажем, что в изначальном виде технологией железнения называлась затирка влажного бетона сухой цементной смесью.

В таком простом виде этот метод применяется уже только в работах по дому. Для более эффективного применения в настоящее время разработано много разных добавок для приготовления смесей с усиливающими свойствами. Можно повысить как водоотталкивание, так и стойкость к различным механическим нагрузкам, как придать определенный цвет, так и способность противостоять агрессивной среде.

Наполнителем могут быть полимерные волокна для влагостойкости, металлическая крупа для повышения прочности, всякие композиты, обеспечивающие различные требуемые свойства, и еще химические реагенты для дизайнерских оттенков.

Железнение делают как сухими смесями, так и жидкими. Вещества из затирки вступают в различные химические реакции с поверхностью бетона, микротрещины затягиваются, бетон выравнивается. Глубина адгезии жидких составов может достигать 8 мм, что намного повышает прочность поверхности.

Виды железнения

Сама технология выполнения процесса достаточно проста, вам вовсе не потребуются какие-то специализированные знания, если вы уже имеете какой-нибудь опыт по работе с цементом.

Основные способы упрочнения бетона:

Наиболее часто на практике применяется сухое железнения. Действительно простой, дешевый и очень удобный для применения, даже неквалифицированными людьми, способ. Тем не менее, эффективность его достаточно высокая и никакого влияния не оказывает на качество бетонирования. Недостатком сухого способа можно назвать его применение только на горизонтальных плитах.

Вначале нужно приготовить сухую смесь. В простейшем виде делается смесь цемента и песка 1/1. Разумнее приобрести готовые смеси, чтобы быть уверенным в хорошем перемешивании. Допускаются эксперименты с наполнителями, если, например, нужно повысить водостойкость, добавьте жидкое стекло, и т.п. Лучше всего использовать топпинг.

Важно: укладка сухой смеси проводится на неуплотненном бетоне. Плита должна быть не мокрой, и не сухой, глубина вдавливания ноги взрослого человека не должна превышать 4 мм.

Приступаем к осуществлению самого процесса. С помощью специального сита с ячейками 3х3 мм посыпаем бетонную плиту ровным слоем смеси высотой до 5 мм. Смесь будет вытягивать воду из бетона и постепенно превратится в вязкую кашу. После этого лопаткой или плоским подручным предметом втираем смесь в бетонную поверхность до окрашивания в серый цвет с темным оттенком.

Когда вы уже сильно устанете, а затираемый слой станет насколько возможно, на ваш взгляд, ровным и сухим, заканчивайте. Дайте ему недельку на полное отвердевание. Что покажется неровно, подчистите шкуркой. Нормальную прочность поверхность наберет уже денька через 4. А ходить по ней, если надо, можно уже и через сутки. Однако, помните, что бетон набирает полную прочность за месяц.

Мокрый

Готовится раствор цемента жидкого из смеси цемент-песок (1/1), для улучшения сцепляемости можно добавить, так называемое, тесто известковое (1 известь /10 цемент). Размешиваем, должно быть жидко, наливаем на бетонную основу, разравниваем тщательно лопаткой. Растворы бывают сложносоставные, туда можно добавить, хотя бы, жидкое стекло, с целью добавления некоторых влагостойких свойств поверхности.

Читайте так же:
Охрана окружающей среды при производстве цемента

Такое железнение желательно производить спустя 2 недели после бетонирования, этого времени обычно достаточно для нормального отвердевания заливки. Спустя еще 2 недели, когда дождетесь полного высыхания, можно покрывать поверхность бетона полимерными составами для улучшения сцепления. Мокрое железнение создает повышенную прочность, его рекомендуется применять не только для полов, но и для упрочнения стен.

Пропитка

Самый лучший способ, потому что наделяет поверхность бетонной плиты наибольшим количеством дополнительно улучшающих свойств. Слой полимера полностью скрывает бетон своим покрытием. При всех неоспоримых преимуществах такого метода, он предъявляет свои высокие требования к железируемой поверхности.

Среди профессиональных строителей наибольшей популярностью небезосновательно считается полиуретан. Главное отличительное свойство этого материала заключается в способности применяться при очень низкой температуре, до минус 25. И качество совершенно не меняется. Важный фактор: бетон обязательно должен быть не затвердевшим и немного влажным при прикладывании руки.

Технология работ аналогична сухому железнению. Смесь полимеров ровным слоем рассыпается на бетон и аккуратно разравнивается с применением специальной шлиф. машинки. Машина не должна быть тяжелой, чтобы не продавить бетон.
Теперь дожидаемся самого полного высыхания. Должен получиться очень прочный слой полимера с глубоким проникновением в бетон. При применении пропитки жидкой, которая наносится кистью или валиком, полимер может уйти вглубь на 5 мм. На выходе получаем очень прочную бетонную поверхность.

Полимерная пропитка чрезвычайно требовательно к чистоте покрываемой поверхности. Все слабые частицы удалены должны быть, вскрыты все поры, поверхность полностью очищена от всякой пыли. Кстати, полимерный состав прозрачный и не изменит текстурные дефекты вашей поверхности. Поэтому в пропитки добавляют цветные добавки, которые могут стать частью нового дизайна вашего помещения.

При выборе материалов, которые хотите использовать для пропитки бетона, всегда ориентируйтесь на репутацию производителя. Качество требует жесткий контроль. Сухие смеси могут содержать разнообразные наполнители, которые различают по твердости, а также зернистости и стойкости к истиранию. Большое количество в составе мелких частиц плохо скажется на прочности, крупных – плохо для пластичности.

Пропиткой можно укреплять любые, даже старые бетонные полы. Требования просты: пол должен быть ровный и крепкий, желательно с длинным эксплуатационным сроком. Пропитка восстановит свойства старого пола до практически нового, хотя и не с таким большим ресурсом. Новые ровные полы лучше всего покрывать силером, специальным жидким составом, который образует на поверхности прочный пылезащитный слой.

Пропорции бетона — соотношение компонентов смеси, основные характеристики и параметры

Железобетонные изделия составляют основу гражданского, дорожного, энергетического и инженерного строительства, чем обусловлены высокие требования к их качеству, надежности и долговечности. Ключевыми показателями соответствия бетонной смеси требованиям того или иного типа строительства определяются 5-ю основными параметрами – составом, прочностью, подвижностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Состав

Товарный бетон, или готовая к использованию бетонная смесь, состоит из 4 основных компонентов:

цемента – 1 часть или 13%;

щебня – 4 части или 54%;

песка — 2 части или 26%;

воды – ½ части или 7%.

Основными составляющими бетона являются цемент, от качества и марки которого зависят прочностные и эксплуатационные характеристики бетонной смеси, и вода, соотношение которой с другими компонентами определяет параметры морозостойкости и водонепроницаемости готового изделия. Использование песка и щебня в качестве заполнителей при производстве цементного камня способствует тому, что итоговое изделие не деформируется и обладает способностью выдерживать существенные статические и динамические нагрузки. Фактически они создают структурный каркас, минимизирующий усадочное напряжение и риски деформации готовой конструкции.

Прочность

Значение показателя прочности бетона является главным механическим критерием бетона, который выявляется посредством исследования образцов, прошедших надлежащую технологическую выдержку в течение 28 дней. При этом должны были быть соблюдены нормы условий по температуре воздуха и влажности, которые составляют от 15% до 20°С и минимум 90% соотвественно.

Прочность бетонной смеси определяется аналогичными показателями базового заполнителя – щебня. Показатель прочности щебня должен превышать показатель прочности готовой бетонной смеси примерно вдвое – то есть, для изготовления бетона марки 350 необходимо использовать наполнитель с прочностью 600 и выше.

В числе главных критериев, оказывающих влияние на прочность бетона — показатель активности цемента, а также пропорция доли воды и цементной массы в составе бетонной смеси. Прочность бетона определяется как:

На прочности и качестве бетона в большой степени сказывается зерновой состав различных заполнителей, а также технологическая правильность процесса перемешивания его, когда зерна обволакиваются цементным слоем.

Виды щебня и их прочностные характеристики:

известняк марки 500-600, применяется для производства товарного бетона до марки М-350;

гравий с прочностью 800-1000 используется для изготовления бетонной смеси марок М400-М450;

гранит обладает наивысшей прочностью (марка М1400) и востребован в качестве наполнителя для производства бетона с повышенной морозостойкостью.

Помимо этого прочность бетона зависит от его уплотнения, благодаря которому процесс упрочнения может длиться годами.

Маркировка показателей прочности обозначает усредненную предельную прочность на сжатие, которая достигается в процессе отверждения смеси.

Подвижность

Коэффициент подвижности бетона в паспорте продукции маркируется буквенно-числовым обозначением П1-П5, где цифра – показатель подвижности смеси. Чем выше числовое значение, тем лучше смесь заполоняет пустоты и тем более прочной будет готовая конструкция.

Морозостойкость

Коэффициент морозостойкости (F25-F1000) указывает на то, на сколько циклов замораживания и последующего размораживания без нарушения целостности и прочностных характеристик. Незащищенная гиброфобизаторами и изоляцией бетонная конструкция постепенно впитывает влагу, которая при низкой температуре замерзает и увеличивается в объеме, способствуя появлению микротрещин. Чем выше коэффициент морозостойкости, тем больший срок эксплуатации у ЖБИ.

Водонепроницаемость

Коэффициент водонепроницаемости маркируется обозначением W и свидетельствует о способности бетона не пропускать через себя воду под давлением. Изделия из бетона с высоким коэффициентом W могут использоваться в строительстве объектов, эксплуатируемых в агрессивной среде – мостов, тоннелей, пристаней и т.д. При использовании бетона в качестве основы для железобетонных конструкций, толщина которых превышает 20см, он оказывается непроницаемым для воды. По степени водопроницаемости бетоны классифицируются на 12 различных марок от В2 до В30. Таким образом, бетоны способны выдерживать различное давление, нормируемое от 0.2 до 3 МПа, что является важным аспектом для строительства сооружений из ЖБИ, а также фундаментов под водой.

Плотность

Априори тяжелый бетон не относится к плотному материалу. Причиной тому служит наличие пор, которые были сформированы вследствие процесса испарения жидкости, а также частичного удаления пузырьков, образованных во время уплотнения. Чтобы максимально повысить показатели плотности необходимо провести тщательный подбор заполнителей в контексте их зернового состава, провести анализ применения пластификаторов, уменьшить водоцементное соотношение, оптимизировать процесс уплотнения. Повышение показателя плотности прямо пропорционально скажется на увеличении значений коррозиестойкости, водонепронецаемости, прочности и морозоустойчивости.

Читайте так же:
Бетонные работы соотношение щебень песок цемент

Огнестойкость

Исходя из своего состава, бетон можно отнести к огнестойким материалам, который способен выдерживать высокие температуры. При этом длительное воздействие нагрева, величина которого составляет от 160 до 200С уже способно привести к тому, что бетон утратит свою прочность на 255 или 30%. Таким образом, в местах, где необходимо обеспечить дополнительную защиту находят применение теплоизоляционные материалы, а также наиболее жаростойкие марки бетонов.

Расширение и усадка

Процесс затвердения бетонного раствора в течение первых лет эксплуатации подразумевает неизбежную усадку с небольшим разбуханием и увеличением в объеме. Как правило, значение усадки невелико и составляет около 0.15 мм на метр длины бетонной конструкции. Меж тем при массивных размерах сооружений усадка может стать причиной появления трещин, которые впоследствии приведут к разрушениям. Чтобы снизить усадку используют бетоны с низким расходом цементов, применяют самые качественные зерновые затвердители, способные гарантировать влажный режим при затвердении.

Коррозиестойкость

Под процессом коррозии бетона подразумевается разрушение цемента, которое сопровождается снижением таких показателей как водонепроницаемость. При этом уменьшается коэффициент сцепления с арматурой, что приводит к уменьшению прочности. Для предотвращения разрушений вследствие коррозии находят применение разнообразные добавки в цементы, образующие кислотостойкие, пуццолановые и глиноземистые смеси. Помимо этого нередко используется технология обработки поверхности бетона специальными растворами в виде кремнефтористого натрия, жидкого стекла, проводятся работы по облицовке плиткой на керамической основе.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Каменный материал, обработанный вяжущими, является одним из широко применяемых материалов для устройства слоев основания дорожной одежды, а при строительстве дорог низких технических категорий может быть использован и для устройства покрытия со слоем износа из черных смесей.

Настоящие Методические рекомендации содержат комплекс вопросов о требованиях к исходным материалам для приготовления щебеночно-песчано-цементной смеси (ЩПЦС) и смесям по ГОСТ 23558-94 для устройства слоев дорожной одежды из них.

Следует отметить, что ЩПЦС рекомендуется применять в качестве материала для устройства оснований при строительстве дорог I — V технических категорий и покрытий на дорогах IV — V категорий. Изложены требования к прочности на сжатие и морозостойкости ЩПЦС в зависимости от вида слоя, категории дороги и климатических условий ее расположения.

В Методических рекомендациях представлена методика подбора оптимальных составов ЩПЦС с использованием различных материалов, обеспечивающих необходимую прочность на сжатие и морозостойкость.

Для приготовления щебеночно-песчано-цементных смесей рекомендованы современные машины, имеющие высокий технический уровень как отечественного, так и зарубежного производства.

Вопросы устройства оснований и покрытий из ЩПЦС изложены в параллельно разрабатываемых «Методических рекомендациях по устройству покрытий и оснований из щебеночных, гравийных и песчаных материалов, обработанных вяжущими».

Во всех случаях применения Рекомендаций необходима привязка их к местным условиям работы с учетом наличия дорожно-строительных машин и механизмов, местных материалов, уточнения работ и калькуляции затрат труда.

Рекомендации подготовили: зав. лабораторией каменных материалов (руководитель разработки) B . C . Исаев; зав. лабораторией технологии и механизации дорожных работ О.Б. Гопин; генеральный директор ФГУП «Союздорнии» В.М. Юмашев; вед. научн. сотрудник С.В. Дидич при участии зав. лабораторией дорожного бетона A . M . Шейнина и зам. зав. лабораторией дорожного бетона С.В. Эккеля.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации предназначены для использования при подборе состава и приготовления щебеночно-песчано-цементных смесей (ЩПЦС), нормируемых ГОСТ 23558 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства».

1.2. Настоящие рекомендации предназначены для использования при приготовлении щебеночно-песчано-цементных смесей (ЩПЦС) в смесительных установках.

1.3. Настоящие Рекомендации предназначены для контроля качества компонентов смеси и приготавливаемых ЩПЦС.

1.4. Перечень нормативных и рекомендательных документов, на основе которых разработаны настоящие Рекомендации и на которые имеются ссылки в настоящем документе, приведены в приложении 1 .

1.5. В настоящих Рекомендациях применены следующие термины и определения.

Щебень из горных пород — неорганический зернистый сыпучий материал с размером зерен св. 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.

Гравий из горных пород — неорганический зернистый сыпучий материал с размером зерен св. 5 мм, получаемый рассевом природных гравийно-песчаных смесей.

Природный песок — неорганический сыпучий материал с размером зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения скальных горных пород и получаемый при разработке песчаных и песчано-гравийных месторождений без использования обогатительного оборудования.

Дробленый песок — песок с размером зерен до 5 мм, изготавливаемый из скальных горных пород и гравия с использованием специального дробильно-размольного оборудования.

Фракционированный песок — песок, разделенный на две или более фракций с использованием оборудования.

Песок из отсевов дробления — неорганический сыпучий материал с размером зерен до 5 мм, получаемый из отсевов дробления горных пород при производстве щебня и из отходов обогащения руд черных и цветных металлов и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности.

Портландцемент и шлакопортландцемент — неорганический вяжущий материал по ГОСТ 10178-85.

ПАВ — поверхностно-активные вещества, растворимые в воде и обеспечивающие повышение характеристик ЩПЦС.

Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства — это обработанный материал — цементоминеральный материал (ШПЦС, ПЦС, ЩПЦМ, ПЦМ) — искусственный материал, получаемый смешением в карьерных смесительных установках песчано-щебеночных, песчано-гравийных, песчано-щебеночно-гравийных смесей, золошлаковых смесей и песка с цементом или другим неорганическим вяжущим и водой и отвечающий в проектные или промежуточные сроки нормируемым показателям качества по прочности и морозостойкости.

Щебеночно-песчано-цементные смеси (ЩПЦС), песчано-цементные смеси (ПЦС) — это искусственные смеси, получаемые смешением в смесительных установках щебня (гравия), песка, цемента и воды в запроектированных соотношениях.

Щебеночно-песчано-цементный материал (ЩПЦМ), песчано-цементный материал (ПЦМ) — обработанный материал, отвечающий в проектные сроки нормируемым показателям качества по прочности на сжатие и морозостойкости.

Основание (покрытие) — один из конструктивных слоев дорожной одежды.

Читайте так же:
Оборудование для установки цементных мостов

1.6. Приготовление обработанных материалов рекомендуется осуществлять в стационарных или передвижных смесительных установках, оборудованных смесителями принудительного перемешивания.

1.7. Область применения обработанных материалов в основаниях и покрытиях регламентируется нормативными документами для дорожного строительства.

2. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

2.1. Исходные материалы

2.1.1. В качестве компонентов смеси следует применять: щебень по ГОСТ 8267 фракции 5 — 20 или 5 — 20 и 20 — 40 мм, дозируемых раздельно; песок — по ГОСТ 8736.

2.1.2. Зерновой состав оптимальной щебеночно-песчаной смеси должен отвечать требованиям ГОСТ 23558-94. Наиболее целесообразно использовать смеси с максимальным размером зерен 20 и 40 мм соответствующие кривым плотных смесей с коэффициентом сбега 0,65 — 0,75. Содержание пылевато-глинистых частиц в смеси не должно превышать 10 % массы смеси. При этом содержание глинистых частиц должно отвечать требованиям ГОСТ 8267 и ГОСТ 8736.

2.1.3. Щебень и гравий, входящие в состав ЩПЦС, по морозостойкости, прочности, содержанию вредных компонентов и примесей, стойкости против силикатного и железистого распадов должны соответствовать требованиям ГОСТ 8267, ГОСТ 3344, ГОСТ 25592.

2.1.4. Песок природный и из отсевов дробления горных пород должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736, песок из шлаков — ГОСТ 3344, мелкозернистая золошлаковая смесь — ГОСТ 25592.

2.1.5. Для приготовления обработанных материалов следует применять следующие вяжущие материалы:

портландцемент и шлакопортландцемент по ГОСТ 10178, марок не ниже 400 — для покрытий и 300 — для оснований.

2.1.6. Для снижения расхода вяжущих материалов, повышения прочности, морозостойкости и улучшения технологических свойств следует применять химические добавки, удовлетворяющие требованиям соответствующих нормативных документов, утвержденных в установленном порядке.

Пластифицирующие добавки: лигносульфонаты технические (модифицированные) ЛСТ, ЛСТМ-2 по ТУ-13-0281036-05-89.

Щелочной сток производства капролактама ЩСПК (ПАЩ), ЩСПКМ-1 по ТУ 113-03-616-87.

2.1.7. Вода для изготовления обработанных материалов и приготовления растворов химических добавок должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732.

2.2. Щебеночно-песчано-цементные материалы

2.2.1. Прочность обработанного материала в проектном возрасте (28 сут) характеризуют маркой. Соотношение между маркой по прочности и прочности на сжатие должно соответствовать требованиям, указанным в табл. 1 .

Предел прочности, МПа (кгс/см 2 ), не менее

на растяжение при изгибе

Примечания:

1. Допускается определять прочность в установленные промежуточные сроки. При этом прочность в возрасте 7 сут должна быть не менее 0,7 от нормируемого значения прочности в проектном возрасте (28 сут).

2. Прочность на сжатие рекомендуется определять на образцах-цилиндрах, уплотненных методом стандартного уплотнения по ГОСТ 23558-94.

3. Прочность на растяжение рекомендуется определять методом раскалывания образцов-цилиндров по образующей. Соотношение между растяжением при раскалывании и растяжением при изгибе определяется по ГОСТ 23558-94.

2.2.2. Марку по морозостойкости обработанных материалов F 10, F 15, F 25, F 50, F 75 следует назначать по СНиП 2.05.02-85 в зависимости от категории дороги и климатических условий.

За марку по морозостойкости принимают установленное число циклов попеременного замораживания и оттаивания, при которых допускается снижение прочности на сжатие не более чем на 25 % от нормируемой прочности в проектном возрасте.

3. ПОДБОР СОСТАВА СМЕСИ

3.1. Подбор состава цементоминеральных материалов (ЩПЦС) следует производить заранее до начала строительства по ГОСТ 23558 и настоящим Рекомендациям.

При подборе следует стремиться получить смеси оптимального непрерывного зернового состава с наибольшими прочностью, плотностью и требуемой морозостойкостью при минимальном количестве вяжущего, что достигается правильно подобранным содержанием в смеси щебня, песка, цемента, воды и ПАВ.

3.2. Подбор состава смеси осуществляют в следующей последовательности: проведение подготовительных работ (получение исходных материалов, подготовка необходимых форм для изготовления образцов и т.п.); испытание исходных материалов; назначение не менее трех составов смесей для экспериментальной проверки с тремя расходами цемента; расчет оптимального зернового состава смесей; экспериментальное определение оптимальной влажности и максимальной плотности; изготовление и испытание образцов всех запланированных серий с тремя расходами цемента; обработка результатов испытаний; расчет производственного состава смеси.

3.3. Подготовительные работы. Выбор форм для образцов.

Для подбора состава смесей и контроля качества производственной смеси используют следующие формы, приборы и способы изготовления образцов.

Для пескоцементных смесей используют цилиндр диаметром и высотой 50 мм. Уплотняют трамбованием гирей 2,5 кг, падающей с высоты 30 см, 20 ударами или прессованием на прессе под давлением 20 МПа (200 кгс/см 2 с выдержкой 3 мин).

Для щебеночно-песчано-цементных смесей (цементо-минеральных материалов — ЩПЦМ) с максимальным размером щебня 20 мм используют цилиндр диаметром и высотой 100 мм. Уплотняют трамбованием гирей 2,5 кг, падающей с высоты 30 см, 120 ударами или прессованием на прессе под давлением 20 МПа (200 кгс/см 2 ) с выдержкой 3 мин.

Для цементоминеральных материалов с максимальным размером щебня 40 мм и содержанием в смеси фракции 20 — 40 мм до 30 % используют те же формы, методы и режимы уплотнения, что и для смеси с максимальным размером зерен 20 мм. Большее количество крупного щебня в ЩПЦС использовать не рекомендуется.

Допускается использовать формы-кубы с ребром 100 мм при наличии в смеси щебня и с ребром 70 мм для песчаных смесей. Смесь уплотняют методом вибрации с пригрузом давлением 40 г/см 2 до полного оседания пригруза и появления влаги (ориентировочное время вибрирования — 50 — 60 с). На конкретных материалах целесообразно уточнить переходный коэффициент от прочности образца-цилиндра к образцу-кубу на стадии подбора состава смеси.

За базовый принимается образец с размером стороны 100 мм. При испытании смесь засыпают в три приема, штыкуя каждый слой 25 раз металлическим стержнем диаметром 12 мм, в форму малого прибора — в один прием, штыкуют 25 раз.

После этого смесь уплотняют одним из вышеуказанных способов. Изготовленные образцы хранят в камерах нормального твердения. Испытания образцов проводят на прессах согласно ГОСТ 23558.

3.4. Испытание исходных материалов.

Перед подбором составов смесей все исходные материалы следует испытать и установить соответствие их свойств требованиям действующих стандартов.

3.5. Назначение составов смесей для экспериментальной проверки.

Назначить три состава смеси с тремя расходами цемента, предположительно обеспечивающими проектные значения прочности и морозостойкости. Ориентировочные расходы цемента приведены в табл. 2 .

Дозировка вяжущего, % для получения обработанного материала марки (МПа)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector