Контрольная работа: Физико-химические основы цементного бетона

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра строительного производства и экспертизы недвижимости 4204

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА

Контрольная работа

Вариант № 10

Кемерово 2010

2. Примерно насколько дуб прочнее сосны на сжатие, если известно, что образец дуба тяжелее сосны в два раза, а масса сосны при 12%-й влажности равна 420 кг?

Решение:

Предел прочности при сжатии древесины в зависимости от средней плотности:

R₁₂ =d p_m ¹² – t

где d, t –коэффициенты, зависящие от вида древесины:

для дуба d=850, t=67;

для сосны d=920, t=50.

p_m ¹² –средняя плотность древесины при стандартной влажности 12%, г/см³.

Средняя плотность дуба: p_m ¹² _(дуба) =840кг/м³=8,4г/см³;

Средняя плотность сосны: p_m ¹² _(сосны) =420кг/м³=4,2г/см³.

Тогда:

Предел прочности дуба R₁₂ =d p_m ¹² – t = 850*8,4–67=70,73 МПа

Предел прочности сосны R₁₂ =d p_m ¹² – t = 950*4,2–50=39,40 МПа

Ответ:

Дуб прочнее сосны на сжатие примерно на: 70,73 МПа - 39,40 МПа = 31,33 МПа или прочнее в: раза.

Вопросы:

1. Как изготавливают газосиликат и газобетон и в чем отличие их в процессе поризации?

Газосиликат — разновидность ячеистых материалов, получаемая из смеси извести, молотого или мелкого песка и воды с газообразующими (порообразующими) добавками, с применением обычно автоклавной обработки для ускорения твердения. В качестве газообразующих добавок часто используют алюминиевую пудру.

Газобетон — это один из видов ячеистых бетонов (наряду с пенобетоном и газопенобетоном), представляющий собой искусственный камень с равномерно распределёнными по всему объёму сферическими порами диаметром 1-3 мм. Качество газобетона определяет равномерность распределения, равность объёма и закрытость пор. Основными компонентами этого материала являются цемент, кварцевый песок и алюминиевая пудра, также возможно добавление гипса и извести. Сюда могут входить и промышленные отходы, такие как, например, зола и шлаки. Сырьё смешивается с водой заливается в форму и происходит реакция воды и алюминиевой пудры, приводящая к выделению водорода, который и образует поры, смесь поднимается как тесто. После первичного затвердевания разрезается на блоки, плиты и панели. После этого изделия подвергаются закалке паром в автоклаве, где они приобретают необходимую жёсткость, либо высушиваются в условиях электроподогрева. В зависимости от условий твердения газобетон подразделяется на автоклавный газобетон и неавтоклавный газобетон.

Технологии изготовления газобетона и газосиликата очень похожи, разница заключается лишь в том, что для блоков газосиликата в качестве основного наполнителя используют смесь извести(24%) с молотым кварцевым песком(около 62%), а для блоков газобетона – цемент(50 – 60%).

Поризация смеси осуществляется за счет химической реакции газообразователя (чаще всего это - алюминиевая пудра) со щелочью, в результате чего, образующийся водород выделяется виде газовых пузырьков. Полученную смесь формуют и нарезают на готовые блоки.

2. Связь реологических и технологических свойств бетонной смеси; классификация смесей по показателям удобоукладываемости.

Реологические свойства бетонной смеси

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения.

Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону.

Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто.

Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и сохранять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении.

При действии возрастающего усилия бетонная смесь вначале претерпевает упругие деформации, когда же преодолена структурная прочность, она течет подобно вязкой жидкости. Поэтому бетонную смесь называют упруго-пластично-вязким телом, обладающим свойствами твердого тела и истинной жидкости.

Свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией

Технические свойства бетонной смеси

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность.

Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:

-подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой структурной прочности смеси;

-жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;

-связность, характеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойств бетона. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх. Уменьшение количества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей являются главными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.

Удобоукладываемость бетонной смеси

Количество воды затворения является основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси. Вода затворения (В, кг/м3) распределяется между цементным тестом (Вц) и заполнителем (Взап): В= Вц + Взап. Количество воды в цементном тесте определяют его реологические свойства: предельное напряжение сдвига и вязкость, а следовательно, и технические свойства бетонной смеси - подвижность и жесткость.

Водопотребность заполнителя Взап является его важной технологической характеристикой; она возрастает с увеличением суммарной поверхности зерен заполнителя и поэтому велика у мелких песков.

Для обеспечения требуемой прочности бетона величина водоцементного отношения должна сохраняться постоянной, поэтому возрастание водопотребности вызывает перерасход цемента. При мелких песках он достигает 15-25%, поэтому мелкие пески следует применять после обогащения крупным природным или дробленым песком и с пластифицирующими добавками, снижающими водопотребность.

Таблица 1. Показатели удобоукладываемости бетонной смеси, применяемой для изготовления бетонных и железобетонных конструкций.

3. Как получить морозостойкий бетон?

Морозостойкость бетона характеризуется коэффициентом F (количество циклов попеременного замораживания и оттаивания) и отношением потери массы бетонного образца после одного цикла. Для придания тяжелому бетону таких свойств используют морозостойкие добавки в бетон, а также присадки к бетону морозостойкие. В России традиционно используются такие морозостойкие добавки в бетон, как формиат натрия, нитрит натрия и формиат кальция, а также поташ и хлористый кальций для ускорения твердения при отрицательных температурах.

К сожалению, традиционные добавки кроме явных положительных свойств, имеют и ряд отрицательных таких, как понижение коррозионной стойкости железобетонной конструкции. В связи с этим рекомендуется применять морозостойкие добавки в бетон в составе специальных морозостойких смесей или комплексных морозостойких добавок. Естественно стоимость морозостойкого бетона выше, чем у обычного тяжелого бетона, в связи с использованием противоморозных добавок в бетоне, но выгода от возможности ведения качественной работы при отрицательных температурах и повышение показателей долговечности нивелирует повышение себестоимости изготовления морозостойкого бетона.

При проведении стандартизированных испытаний применение морозостойкого бетона 300 марки ничем не ограничено, и после прохождения испытаний морозостойкий бетон может применяться для изготовления любых бетонных и железобетонных конструкций. Повышение показателей морозостойкости бетона является приоритетной задачей для увеличения долговечности железобетонных конструкций и строительства в тяжелых климатических условиях, что особенно актуально для России, где сфера производства и продажи бетона пока не достаточно развита.

4. Что такое класс бетона и как связан класс бетона с маркой бетона по прочности?

Класс бетона - характеристика бетона, определяемая величиной гарантированной прочности бетона на сжатие.

Марка или класс - это главный показатель качества бетонной смеси, на который обычно акцентируется внимание при покупке бетона. Другие же показатели, такие как: морозостойкость, подвижность, воднонепроницаемость - в данной ситуации отходят на второй план. Первоначально, всё же, - выбор по марке или классу. Вообще, прочность бетона - довольно изменчивый параметр, и в течение всего процесса твердения - она нарастает. Например: через трое суток - будет одна прочность, через неделю - другая (до 70% от проектной, при соответствующих погодных условиях). Через стандартный срок - 28 дней нормального твердения - набирается проектная (расчётная) прочность. Ну а через полгода она становится ещё выше. В принципе, твердение бетона и набор его прочности идёт долгие годы.

Марки бетона в цифрах м 100, м 150, м 200, м 250, м 300, м 350, м 400, м 450, м 500 Полный диапазон марок от м 50 до м 1000. Основной диапазон применения 100-500. Марка бетона напрямую зависит от количества цемента в составе бетонной смеси.

Класс бетона B 7.5, B 10, B 12.5, B 15, B 20, B 22.5, B 25, B 30, B 35, B 40 Полный диапазон классов от В 3.5 до B 80. Основной диапазон B7.5-B40.

5. Контроль качества бетонной смеси и бетона.

Контроль качества бетона организуется на всех стадиях производства бетона и включает контроль свойств исходных материалов, приготовление бетонной смеси и ее уплотнение, структурообразование и твердение бетона и свойств готового изделия.

Входной контроль включает проверку качества и соответствие стандартам и техническим условиям поступающих на предприятие: цемента, заполнителя и других видов сырья. Поступающие на предприятие заполнители подвергают входному контролю и оценивают их основные свойства. Поступающую на предприятие арматуру оценивают по двум основным показателям пределу текучести и пределу разрыва.

Операционный контроль – контроль качества выполнения технологических процессов, осуществляемый во время выполнения определенных операций в соответствии с установленными режимами, инструкциями и технологическими картами. Этот контроль включает в себя проверку натяжения арматуры, правильность укладки каркасов и сеток в формы, точность изготовления арматуры и другие параметры.

Приемочный контроль это контроль готовой продукции, по результатам которого принимается решение о пригодности к поставке потребителю.

Прочность бетона на сжатие оценивают по результатам испытаний образцов-кубов 10х10х10 см в возрасте 28 суток. Прочность бетона в конструкции считают достаточной, если ни в одном из испытаний снижение прочности по сравнению с проектной маркой бетона не превышает 15%.

Если при испытании образцов окажется, что это требование не выполняется, то состав бетона немедленно корректируют, а возможность использования ранее забетонированных конструкций определяется проектной организацией.

Технологическая схема:

Изобразить схему производства минеральной ваты.

Технологический процесс производства шлаковой ваты (рис. 1), как и других разновидностей минеральной ваты, состоит из двух основных стадий: получения расплава и переработки его в волокно. Из шлаковой ваты с помощью органических и неорганических вяжущих

Рис. 1. Схема производства минеральной ваты из огненно-жидких шлаков: 1 - бункер для песка; 2 - питатель; 3 - наклонный шнек; 4- тарельчатый питатель; 5 - сушильный барабан; 6 - конвейер; 7 - тельфер; 8- шнек-питатель; 9 - копер для пробивки шлаковой корки; 10 - шлаковый ковш; 11 - желоб для слива шлака в печь-шлакоприемник; 12 - печь-шлакоприемник; 13 - печь-питатель; 14- камера волокноосаждения; 15- дымосос с системой очистки воздуха от пыли

Список литературы и ссылки :

1. Завадской В.Ф., Иноземцева С.А. Материаловедение: Контрольные задания и методические указания к контрольным работам для студентов всех специальностей заочной формы обучения. Новосибирск 2004

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Газосиликат - Газосиликат

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Газобетон - Газобетон

4.http://teoriastroiki.ru/betony_tabl/pokazateli_udoboukladyvaemosti_betonnoj_smesi_primenyaemoj_dlya_izgotovleniya_betonnyh_i_zhelezobetonnyh_konstrukcij/ - Показатели удобоукладываемости бетонной смеси, применяемой для изготовления бетонных и железобетонных конструкций

5. http://extrabeton.ru/beton3.php - Все о бетоне

6. http://snip8.narod.ru/article/article_concrete_quility.html - Качество бетона