Курсовая

Курсовая Конструкционно-теплоизоляционный керамзитобетон

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 22.11.2024



Государственный комитет Российской Федерации

по высшему образованию
Алтайский государственный технический университет

Им. И.И. Ползунова
КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
                                                                       Проект защищен с

                                                                           оценкой __________

                                                                                                               ______________

 

                                                                            «  » _________ 2010 г.

  
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА КОНСТРУКЦИОННО – ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА
Курсовая работа по курсу «Бетоноведение»

КП 270106.14. 000. ПЗ
Проект выполнил студент

группы ПСК-71                                                   Агашкина Е.Е.
Руководитель проекта

доцент,  к.т.н.                                                      Плотникова Л.Г.
Нормоконтролер

доцент,  к.т.н.                                                      Плотникова Л.Г.
Барнаул 2010 г.



Содержание
1 Введение.................................................................................................................4

2 Номенклатура изделий на основе проектируемого бетона................................6

3 Исходные материалы для бетона и их характеристика......................................8

4 Структура бетона и физико-химические процессы,

происходящие при ее формировании.....................................................................11

5 Основные свойства проектируемого бетона.......................................................20

6  Расчет состава бетона...........................................................................................24

6.1 Расчет состава керамзитобетона поризованной структуры............................24

6.2 Расчет состава керамзитобетона плотной структуры......................................27

 Выводы......................................................................................................................29

 Список литературы…………………......................................................................30













КП 270106.07. 000. ПЗ













Изм
Кол.
Лист
№док
Подп.
Дата

Разраб.
Агашкина Е.Е.




Проектирование состава конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона
Стадия
Лист
Листов

Пров.
Плотникова Л.Г.




У
3
30

Реценз.






АлтГТУ, СТФ,

гр. ПСК-71

Н. контр.






Утверд.
Плотникова Л.Г.








Введение

Керамзитобетон - наиболее распространённый вид лёгкого бетона, в котором крупным заполнителем является керамзит, а вяжущим - цемент (реже строительный гипс, известь, синтетические смолы и т.п.).  в качестве мелкого заполнителя применяют пористый или плотный (например, кварцевый) песок. По структуре (степени пористости) бетона различают плотный, крупнопористый (беспесчаный) и поризованный керамзитобетон. В зависимости от назначения керамзитобетон подразделяют на теплоизоляционный, конструктивно-теплоизоляционный,

конструктивный [2].

Керамзитобетон теплоизоляционного назначения используют, как правило, в качестве слоя теплоизоляции в составе ограждающих конструкций различных зданий. Плотность этого материала в сухом состоянии составляет 350-600 кг/м3, при прочности на сжатие 5-25 кг/см2. Керамзитобетон конструкционно-теплоизоляционного назначения применяется, в основном, для производства стеновых панелей (однослойных) и крупногабаритных блоков. плотность такого керамзитобетона составляет от 700 до 1200 кг/м3 при прочности на сжатие от 35 до 100 кг/см2. Морозостойкость этого материала лежит в пределах от 15 до 100 циклов.  Конструкционный керамзитобетон используется для сооружения несущих конструкций различного назначения (здания, мосты и пр.). Плотность этого керамзитобетона лежит в пределах от 1400 до 1800 кг/м3, при значении прочности на сжатие от 100 до 500 кг/см2. Морозостойкость конструкционного керамзитобетона может достигать 500.  Этот материал, по сравнению с традиционным тяжелым бетоном, позволяет














Лист











4

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата



заметно снизить вес крупногабаритных  железобетонных конструкций, что существенно снижает затраты на строительство.

Сегодня в нашей стране керамзитобетон используется лишь при сооружении 10 или 15% жилых домов, в то время, как в западных странах его доля доходит до 40% 3.  Особой популярностью этот стройматериал пользуется в Германии, Голландии, Скандинавских странах, Чехии. Причем там блоки из него называют “биоблоками”.  Исходным сырьем для этого материала служит экологически чистый продукт - керамзит. Вспененная и обожженная глина приобретает структуру застывшей пены. Спекшаяся оболочка, покрывающая образовавшуюся гранулу, придает ей высокую прочность, что делает керамзит основным видом пористого заполнителя.

По теплозвукоизоляционным свойствам, влаго- и химической стойкости он не только не уступает обычным и легким бетонам, но и превосходит их.

Применение керамзитобетона по сравнению с обычным бетоном дает заметный выигрыш по многим направлениям. При возведении стен требуется более чем в два раза меньше раствора, скорость монтажа при этом увеличивается в 4-5 раз, а масса изделий на один квадратный метр кладки снижается в полтора раза [4].

Керамзитобетон обладает массой достоинств:

- небольшую объемную массу

- хорошую звукоизоляцию

- хорошие теплоизоляционные свойства

- воздухопроницаемость

- высокую огне и жаростойкость свыше 1000 С°

- хорошие конструктивные свойства

- высокую экологическую чистоту.

Таким образом, керамзитобетон и в настоящее время относится к числу наиболее популярных строительных материалов. Великолепные механические и теплотехнические характеристики керамзитобетона подтверждены многолетней эксплуатацией самых различных зданий и сооружений, как у нас в стране, так и за рубежом [3].













Лист











5

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата



2 Номенклатура изделий на основе проектируемого бетона
Керамзитобетон широко применяется в качестве стенового материала.  При помощи этого материала возводятся наружные стены и межкомнатные перегородки в зданиях. При монолитном железобетонном домостроении керамзитобетонные блоки используются для заполнения каркаса.

 Существует два основных типа керамзитобетонных блоков - стеновые и перегородочные. Керамзитобетонные блоки используются в жилищном, гражданском и промышленном строительстве. Широкая область применения керамзитобетонных блоков объясняется универсальными характеристиками данного материала 3.

Таблица 1 Номенклатура стеновых блоков из керамзитобетона

Тип блока по виду стены и числу основ­ных слоев
Основной слой бетона
Вид бетона
Структура бетона
Проектная марка бетона по прочности на сжатие
Класс бетона по прочности на сжатие

Наружный однослойный
Основной слой
керамзитобетон
Плотная
М50, М75, М100, М150
В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5

Наружный однослойный
Основной слой
керамзитобетон
Поризованная
М50, М75, М100
В3,5; В5; В7,5

Наружный двухслойный
Внутренний изолирующий слой
керамзитобетон


М200, М250
В15; В20

Наружный двухслойный
Наружный утепляющий

слой
керамзитобетон
Плотная
М50, М75, М100
В3,5; В5; В7,5





Поризованная
М50, М75, М100
В3,5; В5; В7,5

Внутренний однослойный
Основной слой
керамзитобетон
Плотная
М75, М100, М150, М200
В5; В7,5; В10; В12,5; В15



Примечание. Для наружных однослойных блоков допускается принимать легкий бетон на пористых заполнителях класса В2,5 или проектной марки М35 - для стен зданий высотой не более двух этажей, а также класса В15 или проектной марки М200 - при технико-экономическом обосновании 5.

Ненесущие наружные стены поэтажно опираются на перекрытия. Наружные стены предусматриваются слоистой конструкции с внутренним слоем из облегченных керамзитобетонных блоков СКЦ, средним слоем из эффективного утеплителя и наружным отделочным слоем.













Лист











6

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата

Внутренний слой из блоков СКЦ предусматривается толщиной 190 мм (один ложковый ряд).

Стены из блоков СКЦ позволяют размещать скрытую электропроводку в штрабах, устраиваемых на постройке до выполнения внутреннего отделочного слоя.

Внутренний слой из блоков СКЦ предусматривается толщиной 190 мм (один ложковый ряд).

Стены из блоков СКЦ позволяют размещать скрытую электропроводку в штрабах, устраиваемых на постройке до выполнения внутреннего отделочного слоя.
Таблица 2. Номенклатура облегченных керамзитобетонных блоков

Производитель
Марка
Размеры, мм
Класс по прочности на сжатие
Марка по средней плотности
Масса, кг

L
В
Н

ОАО

"Домстройпром" г.Домодедово
СКЦ-1
390
190
188
В 2,5
Д 900
12

СКЦ-2
390
90
188
В 2,5
Д 900
6


Так же из бетонов на основе керамзитобетона изготавливают плиты покрытий и перекрытий (М 100), перегородки (М50).













Лист











7

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата



3 Исходные материалы для бетона и их характеристика
Исходными сырьевыми материалами для бетона являются вяжущие вещества (цемент, реже известь и строительный гипс), заполнители различного вида, добавки и вода. Необходимо правильно подобрать сырьевые материалы для бетона, чтобы обеспечить необходимые свойства, без перерасхода компонентов.

Материалы для приготовления бетона должны отвечать всем требованиям, изложенным в государственных и отраслевых стандартах на эти материалы.

1. В качестве вяжущего для приготовления керамзитобетона применяется:

портландцемент,  марки М400  с содержанием трехкальциевого силиката не менее 50% и трехкальциевого алюмината не более 6%. Начало схватывания дол­жно наступать не позднее 2 ч, а конец схватывания — не позднее 4 ч после затворения. Удельная поверхность цемента должна быть 2500—3000 см2/г для конструктивно-теплоизоляционного керамзитобетона. По свойствам цемент должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10178—76.

Также применяются цементы более высоких марок, так как это способствует снижению расхода цемента.

2. В качестве крупного заполнителя применяется искусственный заполнитель – керамзит.

Существуют следующие фракции керамзитового гравия: 5-10, 10-20 и 20-40 мм. В каждой фракции допускается до 5% мелких и до 5% более крупных зерен по сравнению с номинальными размерами.

По насыпной плотности керамзитовый гравий подразделяется на 8 марок: от 250 до 600, причем к марке 250 относится керамзитовый гравий с насыпной плотностью до 250 кг/м3, к марке 300 -  до 300 кг/м3 и т.д ( Допускается по согласованию изготовителя с потребителем для приготовления конструкционных легких бетонов классов В20 и выше изготовление керамзитового гравия и щебня марок 700 и 800). 

При приготовления керамзитобетона плотной структуры, для каждой марки по насыпной плотности устанавливаются требования к прочности керамзитового гравия при













Лист











8

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата

при сдавливании в цилиндре и соответствующие им марки по прочности (таблица 3).

                   Таблица 3. Требования к прочности керамзитового гравия
Высшая категория качества
Первая категория качества



Марка по

насыпной

плотности


Марка по прочности


Предел прочности при сдавливании в цилинд­ре, МПа, не менее


Марка по прочности


Предел прочности

при сдавливании

в цилиндре, МПа,

не менее



250

300

350

400

450

500

550

600

700

800
П35
0,8
П25
0,6

П50
1
П35
0,8

П75
1,5
П50
1

П75
1,8
П50
1,2

  П100
2,1
П75
1,5

П125
2,5
П75
1,8

П150
3,3
П100
2,1

П150
        3,5
         П125
2,5

П200
4,5
П150
3,3

П250
5,5
П200
4,5












При проектировании состава поризованного керамзитобетона, выбор марки керамзита по плотности и виду песка можно ориентировочно сделать по таблице 4, в которой показана зависимость плотности керамзитобетона от вида керамзита, песка и требуемой прочности бетона.



Таблица 4. Плотность керамзитобетона, поризованного воздухововлекающими добавками









Насыпная
Плотность керамзитобетона, кг/м3, при его прочности, МПа

плотность
5
7,5
о

керамзита,
на песке




кг/м3
керамзитовом
кварцевом
керамзитовом
кварцевом
керамзитовом
кварцевом

300
800
900
900
950
-
-

400
850
950
950
1000
1000
1100

500
900
1000
1000
1050
1050
1050

600
1000
1100
1050
1150
1100
1200

700
1100
1200
1150
1250
1200
1300



Зерна керамзитового гравия могут иметь шарообразную или вытянутую форму, что зависит от формы сырцовых гранул. По стандарту среднее значение коэффициента














Лист











9

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

                  

формы должно быть не более 1,5, а зерен с коэффициентом формы более 2,5  допускается до 20%  при использовании в бетонах с пределом прочности менее 20 МПа и до 10% - в бетонах с пределом прочности 20 МПа и выше.

Керамзитовый гравий должен выдерживать не менее 15 циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии с потерей массы данной фракции не более 5 или 8% в зависимости от категории качества.

При испытании кипячением потеря массы не должна превышать 5%. Таким испытанием выявляется наличие опасных известковых включений («дутик»).

Ограничивается водопоглощение (не более 15—25% по массе за 1 ч в зависимости от марки), содержание раско­лотых зерен (не более 15%), водорастворимых сернистых и сернокислых соединений. Эти и другие требования стан­дарта обеспечивают стойкость и долговечность керамзита, а также легких бетонов на его основе.

3.  Вода, применяемая для производства керамзитобетона, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732—79.

4. В качестве мелкого заполнителя при приготовлении легких бетонов используют:

для конструкционно-теплоизоляционного бетона - пористые пеки, золы-уноса ТЭС, золошлаковые смеси;

Зерновой состав пористых песков должен соответствовать требованиям ГОСТ 9757-82.

 Марка пористого песка по насыпной плотности в зависимости от назначения легкого бетона должна соответствовать требованиям таблицы 5

            Таблица 5 Марка пористого песка по насыпной плотности

Назначение бетона
Марка песка по насыпной плотности, кг/м3, не более

минимальная
максимальная

Конструкционно-теплоизоляционный
200
1000



Прочность пористых песков колеблется в пределах 15...50 МПа; модуль крупности 1,8...2,5.

6. В качестве воздухововлекающей добавки для поризованного керамзитобетона применяют СНВ.

       














Лист











10

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата



4 Структура бетона и физико-химические процессы, происходящие при ее формировании
Структура бетона образуется в результате затвердевания (схватывания) бетонной смеси и последующего твердения бетона. Определяющее влияние на ее формирование оказывают гидратация цемента, его схватывание и твердение.

По современным воззрениям, в начальный период при смешивании цемента с водой в процессе гидролиза трехкальциевого силиката выделяется гидроксид кальция, образуя пересыщенный раствор. В этом растворе находятся ионы сульфата, гидроксида и щелочей, а также небольшое количество кремнезема, глинозема и железа. Высокая концентрация ионов кальция и сульфат-ионов наблюдается непродолжительное время после затворения цемента водой, так как в течение нескольких минут из раствора начинают осаждаться первые новообразования - гидроксид кальция и эттрингит.

Приблизительно через час наступает вторая стадия гидратации, для которой характерно образование очень мелких гидросиликатов кальция.

Вследствие того, что в реакции принимают участие лишь поверхностные слои зерен цемента, размер зерен цемента уменьшается незначительно.

Вновь образующиеся гидратные фазы, получившие название цементного геля, характеризуются очень тонкой гранулометрией.

Новообразования в первую очередь появляются на поверхности цементных зерен. С увеличением количества новообразований и плотности их упаковки пограничный слой становится малопроницаем для воды примерно в течение 2 ... 6 ч.

Вторую стадию замедленной гидратации принято называть «скрытым или индукционным периодом» гидратации цемента.














Лист











11

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

В течение скрытого периода цементное тесто представляет собой  плотную суспензию, стабилизированную действием флокулообразующих сил. Однако силы притяжения между цементными частицами в воде относительно слабы, что может быть объяснено следующим образом. Покрытые  гелем зерна цемента образуют вокруг себя сольватный слой и имеют положительный ξ - потенциал. Совместное действие сольватного слоя и электри­ческого заряда препятствует непосредственному контакту между соприка-сающимися зернами. Вместе с тем эти зерна испытывают межчастичное притяжение, по крайней мере на некоторых пограничных участках. Силы отталкивания и притяжения уравновешиваются на некотором расстоянии от поверхности раздела, где потенциальная энергия частиц минимальна. Це­ментное тесто под действием этих сил приобретает связанность и подвиж­ность. В течение скрытого периода происходит постепенное поглощение поверхностными оболочками цементных зерен воды, толщина водных про-слоек между зернами уменьшается, постепенно понижается подвижность теста и бетонной смеси. В гелевых оболочках появляется осмотическое давление. Внутренние слои цементных зерен, реагируя с во­дой, стремятся расшириться. В результате наступает разру­шение гелевых оболочек, об­легчается доступ воды в глубь цементных зерен, ускоряется процесс гидратации цемента.

Наступает третья ста­дия процесса гидратации. Она характеризуется началом кри­сталлизации гидроксида каль­ция из раствора. Этот процесс происходит очень интенсивно. Так как на этом этапе количе­ство гидратных фаз относи­тельно мало, то в пространст­ве между частицами цемента происходит свободный  рост  тонких пластинок гидроксида кальция и эттрингита в виде длинных волокон, которые образуются одновременно. Волокна новообразований проходят через поры , разделяют их на более мелкие и создают пространственную связь между  гидратными фазами и зернами це­мента.  увеличением содержания гидратных фаз между ними возникают непосредственные контакты, число которых увеличивается - цементное те­сто схватывается, затвердевает, образуется цементный камень.

Образовавшаяся жесткая структура сначала является очень рыхлой,  но постепенно она уплотняется: в заполненных водой порах этой структуры непрерывно появляются новые гидратные фазы. Объем пор и их размеры уменьшаются, возрастает количество контактов между новообразованиями, утолщаются и уплотняются гелевые оболочки на














Лист











12

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

контактов между новообразованиями, утолщаются и уплотняются гелевые оболочки на зернах цемента, срастаю­щиеся в сплошной цементный гель, с включением непрореагировавших центров цементных зерен. В результате возрастает прочность цементного камня и бетона. Схематически процесс преобразований, происходящих в системе цемент-вода в процессе гидратации цемента, показан на рисунке 2.

                                                

Рисунок 2. Схема процесса преобразований в структуре цементного теста и камня при гид­ратации цемента: а - цементные зерна в воде -начальный период гидратации; б - образование гелевой оболочки на цементных зернах - скрытый период гидратации; в - вторичный рост гелевой оболочки после осмотического разрушения первоначальной оболочки, образование волнистых и столбчатых структур на поверхности зерен и в пора> цементного камня - третий период гидратации; г -уплотнение структуры цементного камня при последующей гидратации цемента
Ф. Лохтер и В. Рихартц предложили обобщенную схему процесса гидротации цемента и структурообразования цементного камня, которая показывает изменения во времени объе­ма различных новообразований и пористости цементного камня (рисунок 4). Схема учитывает возможный переход части образовавшегося эттрингита в моносульфат после того, как весь двуводый гипс, введенный в цемент для увеличения сроков схватывания, вступит в реакцию с трехкальциевым силикатом.

Процесс  гидратации  развивается на границах зерен и цементный гель растет одновременно внутрь и наружу, причем каждое зерно оказывается  как бы упакованным в гель(рисунок 3).














Лист











13

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата




Периоды гидратации

б)       6              7                    8     9




Рисунок 4. Схемы процесса гидратации це­мента (а) и структурообразования (б) це­ментного камня во времени: 1 -образование длинных кристаллов; 2 -эттрингит; 3 - изменение пористости; 4 -образование коротких волокон; 5 -моносульфат; 6 - неустойчивая структура; 7 -формирование основной структуры; 8 -уплотнение структуры; 9 - стабильная структура.

Вода проникает через гелевую оболочку внутрь зерна, а часть компонентов гидратированного цемента диффундирует  в противоположном направлении к  внешним границам слоя геля, где эти компоненты присоединяются к  существующим кристаллам или  начинают образовывать  новые.

Приблизительно 55% новообразований появляется снаружи, а 45% остается внутри первоначальной границы цементного зерна.

В процессе гидратации размеры пор в цементном камне уменьшают что, с одной стороны, приводит к затруднению доступа воды к еще не прореагировавшим объемам цемента и замедлению процесса гидратации, а с другой - к уменьшению размера частиц гидратных фаз, развивающихся в их порах. Волокна гидросиликата кальция, образующиеся в начале гидратации, могут иметь длину 5 ... 10 нм и диаметр 0,1 ... 0,2 нм, а в конце гидратации новообразования имеют размер в 10 ... 100 раз меньше. Однако в геле полностью гидратированного цемента остаются внутренние пустоты, называемые порами геля. Размер этих пор очень мал (1510-8...40-10-8 см), в них невозможно образование зародышей гидратных фаз, и поэтому они не могут зарасти новообразованиями.

Пористость геля составляет 28%. Если пористость выше, то это зна­чит, что в геле еще имеются более крупные поры, в которых могут развиваться новообразования, постепенно

снижая пористость геля до 28%. Наряду с порами геля в цементном камне сохраняются














Лист











14

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

более крупные капилляр­ные  поры, образовавшиеся при приготовлении цементного теста. Однако, размеры и объем пор постепенно уменьшаются. В процессе гидротации происходит перераспределение жидкой фазы.    

  Существенно влияет на,  структуру прогидратированного цемента вве-дениие в его состав активных минеральных компонентов (золы, молотого пака, кварцевого песка и др.), размеры частиц которого соизмеримы с размером частиц цемента (наполнитель-разбавитель). Объем, занимаемый частицами минерального компонента, при гидратации цемента практически не меняется или изменяется незначительно, за исключением специальных расширяющихся компонентов, вводимых в бетон для компенсации его усадки. Мало изменяется и их дисперсность, т.е. их частицы практически сохра­нит свои размеры и поэтому мало изменяется объем физико-химической связанной воды, достигнутый к началу схватывания цемента.

В отличие от формирования структуры чисто вяжущей части фор­мирование структуры вяжущего в бетоне происходит под влиянием заполнителя. Одновременно с развитием собственной структуры вя­жущего протекают процессы в зоне его контакт с поверхностью зе­рен заполнителя. Под их воздействием формируется структура омоноличивающих слоев вокруг зернистого заполнявшего материала. Характер и полнота этих процессов зависит от многих факторов, в результате которых состав и структура контактных слоев может несколько отличаться от состава и структуры основного вяжущего вещества, затвердевшего в межзерновых порах и пустотах конгло­мерата.

Контактная зона является наиболее слабым и уязвимым звеном в структуре бетона и на этот структурый элемент следует обращать особое внимание.

 Вяжущее вещество скрепляет компоненты бетона в единое целое, т.е. является минеральным или органическим клеем. Б.В.Дерягин  считает, что прочность склеивания обусловливается двумя фак­торами: адгезией, или прочностью на отрыв твердых поверхностей от клеящей прослойки, и когезией, или прочностью самого клея. Адгезия зависит от природы заполнителя, его пористости, шероховатости и чистоты поверхности зерен вида вяжущего, его адгези­онных свойств, а также oт условий твердения бетона.
                                                                                                                                                                                                                                                   













Лист











15

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

Важным элементом структуры бетона является поровое пространство. Общая пористость бетона складывается из:

 1) пор в отвердевшем вяжущем (например, цементном камне), возникших под влиянием физико-химических процессов твердения;

2)пор заполнителя;

3)межзерновых пустот, не заполненных вяжущим веществом :

4)пор, образованных вовлеченным воздухом.

Кроме того, в некоторых случаях возникновение пор (пустот) может быть связано с усадочными трещинами, образующимися в про­цессе твердения в вяжущем веществе и контактной зоне.

Пористые   заполнители вследствие своей способности к влагообмену с цементным тестом  в большей  мере, чем обычные плотные заполнители, влияют на   процессы его структурообразования. На первом этапе пористые заполнители,   отсасывая   влагу,  способствуют получению более плотного и прочного контактного   слоя цементного камня. На втором этапе, при уменьшении коли­чества воды в цементном камне вследствие гидратации цемента,    пористые заполнители возвраща­ют ранее поглощенную воду, создавая  благоприятные условия   для  протекания  гидратации  це­мента и уменьшая усадочные явления в цементном камне.

Для удобства расчетов и прогнозирования свойств бетона процесс формирования его структуры можно разбить на три периода: первоначаль­ный, в течение которого бетонная смесь превращается в бетон, последую­щий, во время которого структура бетона постепенно упрочняется, и тре­ти, когда структура стабилизируется и почти не изменяется со временем (рисунок 5). Границей между первым и вторым периодами является точка А, определяющая момент, когда первоначальная структура бетона уже возникла и в дальнейшем происходит лишь ее упрочнение. В этом случае измене­ние прочности бетона в последующем периоде подчиняется логарифмическому закону, что позволяет более точно прогнозировать изменение свойств бетона во времени.
                          













Лист











16

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата



Рисунок 5. Расчетные периоды структурообразования: - период образования первоначальной структуры; - период упрочнения структуры; - период стабилизации структуры.

В процессе формирования структуры бетона и ее последующего твердения изменяется не только прочность бетона, но и другие свойства: по­ристость, тепловыделение, электропроводность и т. д. Процессы формиро­вания структуры сопровождаются объемными изменениями: в зависимости от условий твердения бетон может либо

увеличиваться, либо уменьшаться в объеме; последнее происходит чаще и носит название усадки. Все эти изме­нения более значительны на первоначальном этапе формирования структу­ры и особенно в период превращения псевдожидкой структуры бетонной смеси в твердую структуру бетона и постепенно затухают с возрастом бето­на.

Структура бетонной смеси сохраняется и при затвердевании. Поэтому структуру бетона следует классифицировать по содержанию цемент­ного камня и его размещению в бетоне. Однако на свойства бетона опреде­ляющее влияние оказывает его плотность или пористость. При прочих рав­ных условиях объем и характер пористости, а также соотношение в свойст­вах отдельных составляющих бетона определяют его основные технические свойства, долговечность, стойкость в различных условиях. В этой связи це­лесообразно классифицировать структуру бетона с учетом ее плотности.

На рисунке 6 показаны основные типы структур: плотная, с пористым заполнителем, ячеистая и зернистая. Плотная структура, в свою очередь, может иметь контактное расположение заполнителя, когда его зерна сопри­касаются друг с другом через тонкую прослойку цементного камня, и «пла­вающее» расположение заполнителя, когда его зерна находятся на значи­тельном удалении друг от друга Ячеистая структура отличается тем, что в сплошной среде твердого материала распределены поры различных размеров в виде отдельных условно замкнутых ячеек. Зернистая структура представляет собой совокупность скрепленных между собой зерен твердого материала. Пористость зернистой структуры непрерывна и анало­гична пустотности сыпучего материала.














Лист











17

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата



Рисунок 6. Основные типы макроструктуры бетона: а - плотная; б- плотная с пористым заполнителем; в - ячеистая; г - зернистая:  R б   - средняя прочность структуры; R1   и   R2  - прочности составляющих бетона.
Наибольшей прочностью обладают материалы с плотной структурой, меньшей - с зернистой. Плотные материалы менее проницаемы, чем ячеистые, а те, в свою очередь, менее проницаемы, чем материалы зернистой структуры. Последние обладают, как

правило, наибольшим водопоглощением.

Большое влияние на свойства материала оказывает размер зерен, пор или других структурных элементов. В этой связи в бетоне различают макротруктуру и микроструктуру. Под макроструктурой понимают структуру виидимую глазом или при небольшом увеличении. В качестве структурн­ых элементов здесь различают крупный заполнитель, песок, цементный камень, воздушные поры.. Микроструктурой называют структуру, видимую при большом увеличении под микроскопом. Дл бетона большое значение имеет микроструктура цементного камня,  которая состоит из непрореагировавших зерен цемента, новообразовании и микропор различных размеров.

Цементный камень является основным компонентом бетона, определяющим его свойства и долговечность. Основной составляющей микроструктуры цементного камня являются гидросиликаты кальция.

Цементный камень содержит участки с различной структурой, сложенные разными минералами. Его строение отличается сложностью, многообразием и неоднородностью. Неоднородность строения обусловлена тем, что цементный камень состоит из глобул цементных зерен с постепенно убывающей к их поверхности плотностью, контактной зоны между глобула­ми, состоящей из различных новообразований, а также включает поры, неплотности и дефекты структуры. Необходимо учитывать и химическую неоднородность камня.














Лист











18

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

 Для различных видов бетонов характерна своя структура. Для проектируемого бетона характерно наличие плотной (рисунок 6 а) или поризованной структуры(рисунок 7).

Плотная структура состоит из сплошной матрицы твердого материала (например, цементного камня), в которую вкраплены зерна другого твердого материала (заполнителя), достаточно прочно связанные с материалом матрицы. Материалы плотной структуры обладают высокими показателями плотности, прочности, морозостойкости и рядом других.




                                   Рисунок 7. Бетон поризованной структуры
В бетонах поризованной структуры поризацию растворной части бетона производят для улучшения теплофизических свойств. Поризацию осуществляют либо предварительно приготовленной пеной, либо за счет введения газообразующих или воздухововлекающих добавок. В данном виде структуры пространство между инертными заполнителями заполнено вяжущим, затвердевшим в поризованном состоянии.

Каждая структура имеет свои закономерности, определяющие ее свойства и влияние на них различных факторов. Для плотной  структуры решающее значение имеют свойства цемента( реологические свойства определяются в соответствии с зависимостями) характерными для вязких жидкостей, а также свойства заполнителя и трения между его зернами. Для поризованной структуры роли цементного камня и пористого заполнителя примерно сопоставимы [1].















Лист











19

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата



5 Основные свойства проектируемого бетона

Легкие бетоны, в частности керамзитобетон, согласно ГОСТ 25820-83 характеризуются следующими показателями качества:

- прочностью на сжатие,

- средней плотностью,

- морозостойкостью,

- водонепроницаемостью,

- теплопроводностью.

1. Прочность

 По показателям прочности при сжатии конструкционно-теплоизоляционный керамзитобетон подразделяют на классы В2,5, В3,5, В5, В7,5, В10;

Для изделий и конструкций, запроектированных без учета требований обеспеченности 0,95, показатель прочности бетона на сжатие характеризуют марками:

М35, М50, М75, М100, М150 [6].

Прочность легких бетонов, как и тяжелых, зависит от цементно-водного отношения, так как оно определяет свойства цементного камня, скреп­ляющего все составляющие бетона в единый монолит. Однако пористые за­полнители вследствие особенностей своей структуры имеют невысокую прочность, обычно ниже прочности цементного раствора. Введение их в бе­тон приводит к снижению его прочности по сравнению с обычным тяжелым бетоном на прочных плотных заполнителях, причем тем в большей степени, чем больше содержание заполнителя и меньше его плотность. В результате кривые зависимости прочности легкого бетона от цементно-водного отно­шения располагаются ниже кривых для обычного бетона и бетоны на запол­нителях разной прочности имеют различные кривые Rб=f(Ц/В) (рисунок 8 ).

Другой важной особенностью легких бетонов на пористых заполни­телях является то обстоятельство, что каждый крупный заполнитель позволяет получать бетоны только до определенной прочности, по достижении которой дальнейшее повышение прочности раствора, например, за счет уменьшения водоцементного отношения, не приводит к заметному














Лист











20

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

                                      


Рисунок 8. Зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения для обычного 1 и легкого 2, 3 бетона на пористом заполнителе.
заметному повыше­нию прочности бетона (рисунок 9).



Рисунок 9. Влияние прочности керамзитового гравия и раствора на прочность керамзитобетона: а - обобщенная зависимость: 1 - бетон на гранитном щебне; 2, 3 - бетон на порис­том заполнителе; I - зона возрастания прочности бетона; II - зона максимальной прочности бетона; б - результаты экспериментов; 1 - прочность керамзита 7 МПа; 2 - то же, 5 МПа; 3 - то же, 4 МПа; 4 - то же, 3 МПа; 5 - то же, 2 МПа.
Кривая зависимости Rб=f(Rp )имеет два участка. На первом участке повышение прочности раствора приводит к уве­личению прочности бетона, хотя в несколько меньшей степени, чем при применении прочных плотных заполнителей. Здесь проявляется соответст­венно и влияние водоцементного фактора. На втором участке повышение прочности раствора не приводит к заметному увеличению прочности бето­на, так как слабый заполнитель и хрупкость тонкого цементного каркаса этому препятствуют. Дальнейшее повышение прочности раствора в этом случае экономически нецелесообразно, так как в равноподвижных бетонных смесях оно достигается за счет увеличения расхода цемента, не приводя к суще­ственному улучшению свойств бетона. Для получения легкого бетона разных ма­рок следует так выбирать прочность за­полнителя, чтобы обеспечивать рацио­нальное использование цемента, т.е. полу­чать  бетоны, соответствующие первому участку кривой  Rб=f(Rp ).

Существенное влияние на проч­ность легких бетонов оказывает содержа­ние в нем крупного пористого заполнителя или концентрация заполнителя, обычно указываемая как относительная величина(объем легкого заполнителя, содержащий­ся в 1 м3 бетона). Влияние концентрации заполнителя зависит от соотношения его прочности и прочности раствора.













Лист











21

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

При малой разнице в прочности раствора и бето­на в конструктивно-теплоизоляционных легких бетонах макси­мальная прочность достигается при определенной оптимальной концентра­ции заполнителя (рисунок 10).



Рисунок 10. Влияние концентрации легкого заполнителя φ   на проч­ность бетона Rб:

1-Rp/Rк.ц =5,7;2- Rp/Rк.ц =7,5;3- Rp/Rк.ц =10,6(Rк.ц – прочность керамзита в цилиндре)
По сравнению с керамзитобетоном плотной структуры поризованный керамзитобетон имеет пониженные показатели плотности, прочности и теплопроводности. Прочность поризованного керамзитобетона может быть 5...10 МПа.

Прочность и плотность бетона зависят от его структуры.

Как правило, обжиговые пористые материалы (керамзит и др.) имеют при одной и той же плотности более высокую прочность, чем пористый раствор, поэтому максимальное насыщение поризованного легкого бетона керамзитом 0,9...1,15 м3/м3 способствует повышению его прочности или понижению расхода цемента [1].

Значение нормируемой отпускной прочности бетона конструкций устанавливают в соответствии с требованиями ГОСТ- 13015.0.

2.Теплопроводность  которая определяет толщину ограждающих конструкций. Коэффициент теплопро­водности легкого бетона возрастает с увеличением его плотности (рисунок 11)

Увеличение содержания легкого заполнителя, уменьшение его плот­ности приводят к понижению коэффициента теплопроводности легкого бе­тона, т.е. улучшает его теплофизические свойства.




Рисунок 11.Зависимость коэффициента теплопроводимости λ  легкого бетона на по­ристом заполнителе от плотности ρ бетона














Лист











22

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата

Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии бетона при температуре 25 °С, к которому предъявляют требования по теплопроводности, должен соответствовать требованиям нормативного и проектного документов на изделие и конструкцию конкретного вида [1].


3. Показатели средней плотности и морозостойкости приведены в таблице 6.
Таблица 6. средняя плотность и морозостойкость конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона

Назначение бетона
Марка бетона

по средней плотности
по морозостойкости
на керамзитовом гравии


Конструкционно-теплоизоляционный
D600
-
В2,5

D700
F25
В2,5;В3,5

D800
F25
В2,5-В5

D900
F25-F50
В3,5-В7,5

D1000
F25-F100
В3,5-В10

D1100
F25-F100
В3,5-В10

D1200
F35-F100
В5-В10

D1300
F35-F100
В5-В10

D1400
F35-F100
В5-В10

D1500
F35-F100
-

D1600
F75;F100
-



4. Данный вид бетона обладает высоким показателями водоудерживающей способности, что обусловлено высоким водопоглощением пористого заполнителя. Это

5. Поризованный керамзитобетон отличается значительно меньшим расходом вяжущего вещества, повышенным модулем деформации и долговечностью, меньшей усадкой. Поризованные смеси отличаются хорошей связностью и удобоукладываемостью, и их применение значительно упрощает формование изделий.














Лист











23

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата



6      
Расчет состава бетона

Состав бетона на пористых заполнителях определяется расчетно –экспериментальным путем. Вначале находят предварительный состав бетона, который затем уточняют. При определении предварительного состава бетона используют зависимости и учитывают особенности влияния на свойства бетона и бетонной смеси различных видов пористого заполнителя.

В отличие от обычного бетона при проектировании состава легкого бетона необходимо наряду с прочностью бетона и удобоукладываемостью бетонной смеси обеспечить заданную его плотность.


          6.1 Расчет состава керамзитобетона поризованной  структуры
Исходные данные для расчета:

Заданная прочность бетона-10МПа;

Плотность бетона – 1000кг/м3;

Жесткость бетонной смеси 4...8 с;

Фракции керамзита 5-10 и 10-20;

Плотность насыпная керамзита 400 кг/м3 (таблица 4).

Воздухововлекающая добавка СНВ ( Смола нейтрализованная воздухововлекающая представляет собой твердое вещество темно-коричневого цвета. Обеспечивает повышение марки бетона по  водонепроницаемости, морозостойкости, введение добавки СНВ увеличивает стойкость бетона к воздействию агрессивных сред, в частности солестойкость).

Для опытных замесов рассчитывают три состава легких бетонов с различным расходом компонентов.

1.                В соответствии с таблицей 4 керамзитобетон может быть изготовлен на керамзитовом песке ( Мкр = 2, 3).

2.                По таблице 7 для пробных замесов принимают три расхода цемента: 200,260 и 320 кг/м3.














Лист











24

Изм

Лист

№ док.

Подпись

Дата



Таблица7. Расход цемента для опытных замесов при подборе состава керамзитобетона с воздухововлекающими добавками

№ замеса
Расход цемента, кг/м3, для бетона прочностью, МПа



5
7,5
10

1

2 3
180 220 260
200 240 280
200 260 320



3.Расход керамзитового гравия для малоподвижных и умеренно жестких смесей на керамзитовом песке принимают 0,9-1,05 м3/м3.

4.Расход керамзита К=400·1=400 кг/м3.

5. Расход песка в зависимости от заданной плотности бетона

                                            П = ρ`б.сух /1,15Ц –К

П1 = 1000-1,15·200-400 = 370 кг/м3

П2 = 1000-1,15·260-400 = 301 кг/м3

П3 = 1000/1,15·320-400 = 232 кг/м3

6.В соответствии с таблицей 8 принимают расход воды 200л/м3.

Таблица 8. Ориентировочный расход воды для керамзитобетона с воздухововлекающими добавками

Осадка
Жесткость, с
Расход воды, л/м5, при применении песка

конуса, см


дробленого керамзитового
кварцевого

6...8
-
230... 250
200... 220

2...4
-
210...230
190... 170

1 ...2
2 ...4
200... 220
170... 190

-
4...8
190...210
160... 180

-
8... 12
180 ...200
150... 170



7.Ориентировочное значение объема вовлеченного воздуха для получения поризованного бетона слитной структуры













Лист











25

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата



VВ.В 1 = (1/10)·[1000-(200/3,1+370/2,3+ 400/0,8 +200]=7,4 %.

VВ.В 2  = (1/10)·[1000-(260/3,1 +400/0,8 +301/2,3 +200]= 8,5 %

VВ.В 3 = (1/10)·[1000-(320/3,1 + 400/0,8 + 232/2,3 +200]= 9,5 %

8.По таблице 9 принимают три расхода добавки СНВ: 0,1; 0,05; 0,09 % от массы цемента.



Таблица 9. Ориентировочный расход воздухововлекающих добавок для приготовления порисованных легких бетонов, % от массы цемента
 



Требуемый

объем

вовлеченного

воздуха, %
                       Песок



Микропенообразователь
объем

вовлеченного воздуха, %
дробленый керамзитовый
кварцевый

ЦНИИПС-1илиСНВ

ПО-6


4...8

       8... 12

  

    4...8

      8... 12


0,02 ...0,1 0,05 ...0,15
0,3 ... 1

 0,5... 1,5


0,04 ...0,15 0,1 ...0,2
0,5 ... 1,5

 1 ...2,5



На основании расчетов делают пробные замесы. По результатам опытов устанавливают зависимость Rб = f(Ц) и затем Rб =f(ρ`б.сух) и на их основании выбирают оптимальный состав бетона.

 













Лист











26

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата





           
Расчет состава керамзитобетона плотной структуры
Расчет производят по следующему алгоритму:

1.Определяют расход цемента по таблице зависимости расхода цемента для расчета состава бетонов на пористых заполнителях  и плотном песке, затем уточняют в соответствии с таблицей коэффициентов изменения расхода цемента при изменении его марки, вида песка, предельной крупности заполнителя и подвижности бетонной смеси.

2.Устанавливают начальный расход воды с учетом водопотребности пористого песка по соответствующей таблице.

3.Определяют объемную концентрацию крупного заполнителя по соответствующей таблице.

4.Устанавливают расход крупного заполнителя по формуле

Зкр = 1000φρ`з.кр,

где ρ`з.кр – плотность зерен крупного заполнителя в цементном тесте,кг/л;

φ – объемная концентрация крупного заполнителя

5.Определяют расход пористого песка, обеспечивающий получение заданной плотности бетона в сухом состоянии по формуле


с исполь­зованием значений А, Q, Cлвп, Спорв по формулам (с учетом, что Зкр = 1000φρ`з.кр)













Лист











27

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата


 




6.Определяют расход плотного песка по формуле


Если ока­жется, что расход пористого или плотного песка менее 20 кг/см3, то бетон следует

готовить только на песке, расход которого наибольший.

7.Подсчитывают общий расход воды:
,

где   В п.пор -поправка на водопотребность пористого песка.
Для опытных замесов помимо предварительного состава рассчитыва­ют еще два состава, в которых расход цемента принимают на 10 ... 20% меньше и больше, чем полученный в исходном составе. Если на принятых материалах нельзя получить заданную плотность бетона при допустимых значениях φ, то диапазон варьирования расхода цемента следует уменьшить так, чтобы объемная концентрация крупного заполнителя оказалась в допу­стимых пределах, или принять другие заполнители.

По результатам опытной проверки строят график R,б = f(Rц) по кото­рому принимают действительное значение расхода цемента и затем уточняют расходы других материалов.













Лист











28

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата



Выводы
В результате работы был изучен   конструкционно-теплоизоляционный керамзитобетон, а так же запроектирован его состав, отвечающий заданным свойствам и характеристикам.

При проектировании состава бетона должны использоваться материалы, строго соответствующие стандартам.

Для получения бетона удовлетворяющего заданным свойствам его состав проектируют по строгим зависимостям и учитывают влияние всех факторов на процесс структурообразования проектируемого бетона.

Конструкционно-теплоизоляционный керамзитобетон обладает рядом преимуществ, одним из которых является возможность его использования в качестве самонесущего и теплоизоляционного материала. Поэтому для этих бетонов наряду с прочностью очень важное значение имеет плотность бетона.

Но минусом данного изделия является довольно высокая цена. Поэтому повсеместное применение этого вида бетона не распространено.













Лист











29

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата



Список литературы
1.     Баженов Ю.М. Технология бетона: Учеб. пособие для техн. спец. строит. вузов. 3-е изд., перераб.-М.:Высш. шк., 2002.-500 с.

2.     http://betonbeton.ru/slovar/keramzitbeton/

3.     http://www.ustroy.ru/articles/drugie_stroitel_nye_materialy/id_15.html

4.     http://www.know-house.ru/avtor/ferroconcrete8.html

5.      ГОСТ 19010 - 82 «Блоки стеновые бетонные и железобетонные для зданий. Общие технические условия»

6.     Ильющенко А.С. «Определение состава различных видов бетона». Методические указания к КР по курсу “Бетоноведение”

7.     Ицкович С.М. Заполнители для бетона: 2-е издание, переработанное и дополненное. -Минск.: Вышэйшая школа,1983.-215с.

8.      ГОСТ 25820-83 «Бетоны легкие. Технические условия»

9.     ГОСТ10178-76 «Цемент для строительных работ. Технические условия»

10.  ГОСТ 23732-79 « Вода для бетонов и растворов. Технические условия»

11.  ГОСТ 9759 – 76 «Пористые заполнители для бетона. Технические условия»













Лист











30

Изм
Лист
№ док.
Подпись
Дата



1. Реферат на тему Erectile Dysfunctions Essay Research Paper ERECTILE DYSFUNCTIONSErection
2. Доклад на тему Формирование налоговой системы
3. Реферат на тему Phylogenetic Tree Essay Research Paper Phylogenetic TreeA
4. Курсовая на тему Ракетнокомічна промисловість України
5. Реферат на тему Federalist Papers Essay Research Paper 1 The
6. Реферат на тему New Media
7. Кодекс и Законы Система налогового законодательства РФ
8. Статья Комплексное изучение социальных групп. Как основа для принятия управленческих решений
9. Реферат на тему Единая квантовая теория матричное моделирование элементарных части
10. Реферат на тему Государство и право Древнего Востока