Характеристика сырьевых материалов

Для проектирования технологии производства железобетонных изделий необходим правильный выбор сырьевых материалов, вида и марки бетона, обеспечивающих экономию средств и необходимые свойства бетона в изделиях.

Для приготовления бетона наиболее широко используют не органические вяжущие вещества.

В качестве сырьевых материалов для производства железобетонных труб применяют следующие составляющие:

Цемент. Для изготовления железобетонных труб применяют портландцемент.

Портландцемент — гидравлическое вяжущее вещество, твердеющее в воде (лучше всего) или на воздухе.

Он представляет собой порошок серого цвета, получаемый тонким помолом клинкера с добавкой гипса.

Основное влияние па качество цементов оказывает высокое содержание трехкольцевого силиката (алита), которое обладает свойствами быстротвердеющего гидравлического вещества высокой прочности. Двухкальцевый силикат (белит) — медленно твердеющее гидравлическое вяжущее средней прочности. Трехкальцевый алюминат твердеет быстро, но имеет низкую прочность.

Таблица 2.

Класс, марка бетона и зависимость бетонов от марки цемента.

При выборе цемента дли бетонов, твердеющих в различных тепловлажностных условиях, необходимо учитывать минералогический состав цемента, тонкость помола и содержание в нем минеральных и других добавок.

Основным свойством, характеризующим качество любого цемента, является его прочность (марка).

Таблица 3.

Требования к цементу.

Таблица 3.

Характеристика цемента.

Заполнительщебень.

Заполнитель занимают в бетоне до 80% объема и оказывают влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость.

Введение

в бетон заполнителей позволяет резко снизить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства.

Введение

в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим и дефицитным компонентом бетона. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает прочность и модуль деформации бетона — уменьшает деформации конструкций под нагрузкой, а также уменьшает ползучесть бетона — необратимые деформации, возникающие в бетоне при длительном действии на него нагрузки.

Правильный выбор заполнителей для бетона, их разумное использование — одна из важнейших задач технологии бетона. К заполнителям для бетона предъявляются требования, учитывающие особенности их влияния на свойства бетона. Наиболее существенное влияние на свойства бетона оказывают зерновой состав, прочность и чистота заполнителя. Зерновой состав крупного заполнителя определяют просеиванием средней пробы массой 10 кг через стандартный набор сит с размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм и последующим взвешиванием остатков на каждом сите. Затем вычисляют в процентах частные и полные остатки и устанавливают наибольшую D_наиб и наименьшую D_наим крупность зерен заполнителя. За наибольшую крупность зерен принимают размер отверстия того верхнего сита, на котором полный остаток превышает 5%, в за наименьшую — размер отверстия первого снизу сита, полный остаток на котором составляет не менее 95%. Кроме того, вычисляют значения 0,5 (D_наим + D_наиб) и 1,25 D_наиб.

Дли приготовления бетона более выгодны щебень, форма зерен которого близка к кубической, и гравий яйцевидной или шаровой формы. Содержание в гравии или щебне лещадных или игловидных зерен не должно превышать 15% по массе. Глинистые и пылевидные частицы в составе гравий и щебня считаются, как и в песке, вредными примесями. Содержание в гравии или щебне глинистых и пылевидных частиц, определяемых отмучиванием, не должно превышать 1% по массе.

В бетоне применяют крупный и мелкий заполнители. Крупный заполнитель, зерна которого крупнее 5 мм, подразделяют на гравий и щебень. Мелким заполнителем в бетоне является естественный или искусственный песок.

Щебень и гравий по морозостойкости подразделяют на следующие марки: F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400. Показатели морозостойкости щебня и гравия при испытании замораживанием и оттаиванием или насыщением в растворе сернокислого натрия и высушиванием должны соответствовать указанным ГОСТ 3344.

Применяют обычный щебень или щебень из гравия и песок, отвечающий требованиям ГОСТ 17 539–72 «Заполнителя для бетона железобетонных труб» .

Изготовление труб с применением щебня, имеющего зерна пластинчатой и игловатой формы в количестве 10−15 и 30%, показало, что в первом случае водонепроницаемость труб поднялась на 10% при снижении расхода цемента на 5% на 1 м³ бетона.

Песок. В качестве мелкого заполнителя для тяжелого бетона используют природный песок, который представляет собой рыхлую смесь зерен крупностью от 0.14 до 5 мм, возникшую в результате естественного разрушение твердых горных пород.

В зависимости от горной породы, из которой образовался песок, его химический состав может быть различным. Наиболее часто встречаются пески, состоящие в основном из кварца с примесью зерен по левого шпата и слюды. Реже встречаются пески известняковые, ракушечные и др.

Таблица 1.5.

Химический анализ песка природного карьера.

Категория точности анализа — III.

ГОСТ 8736 — 93 «Песок для строительных работ».

Природные пески в зависимости от условий залегания разделяются на речные, морские и горные (овражные). Речные и морские пески имеют округлую форму зерен; горные содержат остроугольные зерна, что обеспечивает их лучшее сцепление с бетоном. Однако горные пески обычно больше загрязнены вредными примесями, чем речные и морские.

Искусственные пески получают дроблением твердых и плотных горных пород, а также отвальных металлургических шлаков. Форма зерен дробленых песков остроугольная, а поверхность шероховатая. Они не содержат вредных примесей, которые часто встречаются в природных песках. Однако дробленые пески имеют высокую стоимость, и поэтому их применяют для обогащения мелкого природного песка, служащего сырьем для производства высокопрочных бетонов. Песок для тяжелого бетона выбирают с учетом его свойств и стоимости, при этом необходимо стремиться к использованию местного природного песка.

Зерновой состав песка характеризуется содержанием в нем зерен различного размера. Для определения зернового состава песка используют стандартный набор сит с отверстиями (мм): 5; 2.5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14, через которые просеивают навеску песка. Сначала определяют частные остатки (в %) на каждом сите (а2.5, а1.25, а0.63 и т. д.), а затем полные остатки (А2.5, А1.25, А0.63 и т. д.). Полный остаток на любом сите равен сумме частных остатков на этом сите и на всех вышерасположенных ситах. Так, А0.63= а0.63 + а1.25 + а2.5 Величины полных остатков являются характеристикой зернового состава песка.

На основании результатов ситового анализа песка можно рассчитать модуль крупности зерен: Мк = (А2.5+ А1.25+ А0.63 + А0.315 + А0.14)/100.

По зерновому составу пески делят на крупные, средние, мелкие и очень мелкие Таблица 1.6.

Зерновой состав песка.

Для оценки зернового состава песка и его пригодности для изготовления бетона результаты просеивания (по полным остаткам) наносят на график, который расположен выше. Песок считается пригодным для приготовления бетона, если кривая его зернового состава располагается в пределах заштрихованной площади. Кроме того, в песке для бетонов и растворов не допускается наличие зерен размером более 10 мм, а зерен размером 5… 10 мм не должно быть более 5% но массе. Количество мелких частиц, прошедших через сито с отверстиями 0,14 мм, не должно превышать 10%.

Дня приготовления тяжелого бетона рекомендуются крупные и средние пески с модулем крупности 2,0 — 3,25. Использовать для бетона мелкие и тем более очень мелкие пески допускается только после технико-экономического обоснования целесообразности их применения.

Средняя плотность песка зависит от его пустотности и влажности. Чем ниже пустотность песка, тем выше его средняя плотность, поэтому по величине последней можно оценить качество зернового состава песка. Обычно средняя плотность сухого кварцевого песка в рыхлом состоянии колеблется в пределах 1500…1550 кг/м³, в уплотненном — 1600…1700 кг/м³. Кроме того, средняя плотность песка в определенной мере характеризует структуру самих зерен. Например, пески, состоящие из плотных, прочных и морозостойких зерен, имеют повышенную среднюю плотность (не менее 1550 кг/м³). Такие пески применяют для приготовления высокопрочных и морозостойких бетонов.

Наименьшая средняя плотность кварцевого песка соответствует его влажности 5… 7%. Это обстоятельство следует учитывать при обычной дозировке песка, а также при его приемке.

Глинистые и пылевидные частицы увеличивают суммарную поверхность заполнителя, при этом повышается водопотребность бетонной смеси, вследствие чего снижается прочность бетона. Кроме того, глинистые примеси, обволакивая тонким слоем зерна песка, ухудшают сцепление их с цементным камнем и снижают прочность бетона. Поэтому для приготовления тяжелых бетонов разрешается применять природные пески с содержанием пылевидных и глинистых частиц, определяемых отмачиванием, не более 3%, а дробленые пески — не более 5%. Для уменьшения содержания указанных примесей песок промывают водой в специальных машинах — пескомойках.

Минералогический анализ на вредные примеси песка природного для строительных работ.

Песок содержит следующие вредные примеси:

Аморфная разновидность диоксида кремния (халцедон) встречается в виде единичных зерен. По химическому анализу SiO₂ (реакционная способность) — 6,94 ммоль/л;

Минералы, содержащие сульфидную серу, присутствует в виде единичных зерен. Сульфатная сера присутствует в гипсе. В пробе гипса единичные знаки. По химическому анализу SO₃ общ. — 0,32%;

Оксиды и гдроксиды железа по минералогическому анализу составляют 1,8% на пробу песка. Они представлены магнетитом, реже гидроокислами железа;

Слоистые силикаты представлены биотитом, хлоритом. По минералогическому анализу биотита — 0,20%, хлорита — 0,20%;

Нефелин, цеолиты, асбест, уголь, древесные остатки, галоидные соединения в пробе отсутствуют;

Фосфаты встречены в виде единичных зерен апатита.

Содержание вредных примесей в песке природного для строительных работ отвечает требованиям ГОСТа 8736 — 93.

Таблица 1.7.

Зерновой состав.

*Содержание вредных примесей соответствует нормативным требованиям.

Арматура. Для спирального армирования труб применяют стальную высокопрочную круглую проволку по ГОСТ 7348–63 диаметром 3−6 мм, а для продольного армирования труб — стальную высокопрочную проводоку периодического профиля по ГОСТ 8480–63. Разделительные полосы для скрепления витков спиральной арматуры следует изготовлять из полосовой стали по ГОСТ 503–71.