11. Расчет состава цементобетона.

Цементобетон – искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания рационально подобранной смеси, заполнителей, воды и в необходимом случае добавок до затвердевания. Данная смесь наз-ся бетонной смесью.

В качестве заполнителя используется природные и искусственные пески – щебень и гравий. Проектирование состава цементобетона имеет целью выбор материала и установление такого их расхода на 1 бетона, при котором наиболее экономично обеспечивается подвижность бетонной смеси , прочность бетона, его морозостойкость, водонепроницаемость и другие свойства в проектирование состава цементобетона по методу абсолютных объемов.

Сначала определяют требуемое водоцементное отношение на основе зависимости:

, где

- предел прочности бетона на сжатие, МПа

- активность цемента, МПа

Ц – расход цемента на 1 бетона, кг

В – расход воды, л

А и С – эмпирические коэффициенты.

вычисляют:

Расход воды в литрах цементобетона на 1 определяется в зависимости от максимальной крупности зерен щебня или гравия и подвижности смесей, характеризуемой осадкой конуса в см или жесткости в сек.

Расход цементы:

Расход щебня:

, где

- пустотность щебня

- коэф., учитывающий подвижку зерен заполнителя цементным тестом

- насыпная плотность щебня

– истинная плотность щебня

Согласно расчету расхода приготавливают замес и определяют удобоукладываемость цементобетонной смеси по показателю подвижности и жесткости. Если жесткость (затем подвижность) смеси менее требуемой – увеличивают расход воды и цемента, при этом водоцем. отношение не должно изменятся. Состав цементобетонной смеси выражают в виде массового и объемного соотношения между цементом, песком и щебнем с обязательным указанием водоцементного отношения. При этом расход цемента принимают за единицу.

, где

Х, у – массовая доля песка и щебня

Z – показатель водоцементного отношения.

Билет 12

«Укладка и уплотнение бетонных смесей. Твердение бетона и уход за ним»

Способы укладки смеси. 

Смесь укладывают горизонтальными слоями толщиной 30-50 см по всей площади бетонируемой части сооружения (блока). При этом все слои укладывают в одном направлении, одинаковой толщины, непрерывно на всю высоту и тщательно уплотняют. Для равномерного распределения смеси в массивных неармированных блоках применяют малогабаритные электробульдозеры на базе гусеничного трактора или оборудованные отвалом электровездеходы, приводимые в движение питающим электрокабелем. Их производительность при разравнивании смеси достигает 100 м3/ч. Если размеры бетонируемого блока не позволяют применить микробульдозеры, то смесь распределяют вручную лопатами. Перекидывать смесь во избежание ее расслоения допускается лишь в исключительных случаях; двойная перекидка, как правило, не допускается. Продолжительность укладки слоя ограничивается временем начала схватывания цемента, устанавливаемого лабораторией. Перекрывать предыдущий слой последующим необходимо до начала схватывания цемента в предыдущем слое.

Бетонную смесь лучше всего укладывать из самосвалов, бетоново­зов и бетоносмесителей непосредственно в конструкцию , т.е. наиболее простым способом. При невозможности такой укладки смесь в конструкцию подают с помощью вибропитателя и виброжелобов . В массивные и большеобъемные конструкции смесь укладыва­ют с помощью специальных бетоновозных эстакад и передвижных мостов, оборудованных приемными воронками и хоботами, на которые заезжают бе­тоновозы. При бетонировании стен сооружений, в том числе заглубленных (опускных колодцев и т.п.), смесь укладывают кранами в бадьях и подъемниками. Укладку смеси в массивные конструкции, а также в стесненных условиях осуществляют ленточными транспортерам. Однако, поскольку при такой укладке много времени затра­чивается на перестановку транспортеров, применять их целесообразно только при больших объемах бетона, укладываемых с одной стоянки. Смесь в рассредоточенные конструктивные элементы укладывают с помощью са­моходных ленточных бетоноукладчиков со стрелой постоянной длины и телескопической .  При необходимости более интенсивного ведения бетонных работ и частого перебазирования оборудования применяют автобетононасосы АБН с распределительной стрелой, снабженной бетоноводом. Им особенно удобно подавать смесь в высокорасположенные или отдаленные конструктивные элементы при загрузке смесью из автобетоносмесителей. Для бесперегрузочной укладки смеси используют также пневмонагнетатели (рис. 5.7, а), работающие от компрессора. При необходимости торкретирования бетонируемого сооружения смесь укладывают способом пневмонабрызга с помощью компрессора и бетон-шприц-агрегата (рис. 5.7, б). Однако независимо от применяемого способа укладки смеси следу­ет обеспечивать неизменность положения опалубки, арматуры и закладных деталей. При смещении их следует выправить до затвердения смеси.

Уплотнение бетонной смеси, необходимое для улучшения качест­ва и прочности бетонных конструкций, осуществляют вибрированием или вакуумированием.

1)При вибрировании смеси передают колебания, разрушающие силы внутреннего трения и сцепления между ее частицами. В результате смесь приобретает свойства структурной жидкости, обладающей текучестью, ко­торая хорошо заполняет опалубочную форму. При этом из смеси удаляется воздух, что также способствует улучшению структуры и повышению проч­ности бетона. Для уплотнения смеси вибрированием применяют вибраторы различных типов и конструкций, которые по способу воздействия подразде­ляют на глубинные, поверхностные и наружные, а по роду привода и пита­ющей энергии - на электрические и пневматические.Глубинные вибраторы выполняют с погруженным в бетонную смесь и передающим ей колебания вибронаконечником (рис 5.8, а) или корпусом (рис. 5.8, б). Глубинны­ми вибраторами смесь уплотняют путем вертикального или наклонно­го погружения вибронаконечника или корпуса в уплотняемый слой. При уплотнении шаг перестановки глубинного вибратора не должен превышать радиуса его действия, а глубина погружения в бетонную смесь должна обес­печивать заглубление его в ранее уложенный слой на 5 ... 10 см. В процессе уплотнения нельзя касаться вибратором арматуры, так как это может нарушить ее сцепление с бетоном. Чтобы не допустить про­пущенных невибрированных участков, смесь уплотняют полосами вдоль опалубки или арматуры.

Поверхностные вибраторы, устанавливаемые на уложен­ную бетонную смесь, передают ей колебания через рабочую площадку (см. рис. 5.8, в). Их применяют при уплотнении неармированных или ар­мированных одиночной арматурой плоских конструкций толщиной не бо­лее 250 мм, а также с двойной арматурой толщиной не более 120 мм. По­верхностными вибраторами смесь уплотняют правильными непрерывными полосами, перекрывая границы уже провибрированного бетона на 10 ... 20 см. Переставляют поверхностный вибратор проволочным крючком, от­рывая его от бетона. Для уплотнения и разравнивания горизонтальных сло­ев бетона небольшой толщины (в плитах днища) наряду с поверхностными вибраторами применяют вибробрусы (рис. 5.8, д).

2)Вакуумирование бетона в целях его уплотнения осуществляют за счет отсоса из смеси свободной, химически не связанной воды и воздуха. При этом помимо уплотнения смеси уменьшаются усадочные явления, бы­стрее нарастает прочность бетона, повышается морозостойкость и водоне­проницаемость. Прочность вакуумированного бетона по сравнению с вибрированным выше на 15 ... 20 %. Вакуумирование наиболее эффективно для конструкций с большой площадью бетонной поверхности. Вакуумирование бетона производят с опалубленных и неопалубленных поверхностей. Ино­гда также применяют внутреннее вакуумирование с помощью погруженных вакуум-трубок. Поскольку вакуумированный бетон имеет высокую началь­ную прочность (0,3 ... 0,5 МПа), во многих случаях можно производить его немедленную распалубку, а при бетонировании плоских конструкций при­ступать к заглаживанию, торкретированию и железнению поверхности. Для вакуумирования применяют жесткие вакуум-щиты или гибкие вакуумные маты, которые плотно прижимают к поверхности бетона и герметизируют по периметру.

Необходимый вакуум для отсоса воды из бетона создают с помо­щью агрегатов, укомплектованных вакуум-насосами или компрессорами. Процесс вакуумирования заключается в следующем: на поверх­ность свежеуложенного бетона укладывают вакуум-щиты, подключенные через всасывающие шланги к вакуум-насосу. При включении его в полости щита образуется вакуум и из бетона отсасывается воздух и свободная вода. 

Выдерживание бетона и уход за ним производят в целях его твер­дения, т.е. набора им необходимой прочности. Для нормального твердения бетона нужна положительная температура 20 ± 2°С с относительной влажно­стью воздуха не менее 90 %. При нормальных условиях твердения проч­ность бетона нарастает довольно быстро, и бетон (на портландцементе) че­рез 7 ... 14 дней набирает 60 ... 70 % своей 28-дневной прочности. Затем на­растание прочности замедляется. Необходи­мые для твердения бетона температурно-влажностные условия создают ук­рытием его различными покрытиями, а также систематической поливкой. Снимать опалубку разрешается только после приобретения бетоном проч­ности, установленной проектом или техническими условиями. Преждевре­менная распалубка может привести к повреждению забетонированных кон­струкций. Особенно тщательно организуют уход за бетоном таких конст­рукций, как стволы водонапорных башен или оболочки градирен, которые защищают от быстрого высыхания в течение не менее 14 суток. В теплое время года (не позднее чем через 5 ... 6 ч. после снятия опалубки) открытые поверхности бетона поливают водой через каждые 3 ч. днем и не реже одно­го раза ночью в течение 7 сут., а затем не реже трех раз в сутки.

14.Дорожный цементобетон,его особенности. Требования к материалам для дорожного цементобетона.

Для строительства современных дорог, автострад, портовых и складских территорий, аэродромов и улиц, как правило, используют цементобетонные и железобетонные покрытия. Если сравнивать цементобетон с асфальтобетоном, то преимущество будет на стороне первого. Дорожный цементобетон намного прочнее, он стойкий к повышенным температурам (речь идет о летней жаре), обладает высоким сопротивлением к трению и т.д. Еще одним, немаловажным достоинством цементобетона является то, что он достаточно светлый, а это значительно увеличивает безопасность на дороге в ночное время суток.

Срок службы дорожных покрытий из цементобетона в среднем составляет 30 лет. В некоторых случаях эксплуатация таких дорог может продлиться до 50 лет, при этом покрытие остается в достаточно хорошем состоянии. Не удивительно, что цементобетон пользуется огромной популярностью при дорожно-строительных работах.

Как и у любого другого материала (раствора), у дорожного цементобетона есть и некоторые недостатки. В некоторых случаях, на отдельных частях дорожного покрытия может возникнуть вздутие, а впоследствии и трещины. Отсюда появляется необходимость в устройстве деформационных швов, как вдоль, так и поперек всей дороги из-за усадки цемента.

Цементобетонные покрытия необходимо укладывать только на морозостойкие и прочные основания. Дорожный цемент в бетонной смеси все время подвергается воздействию разных факторов: это и температурные напряжения, и нагрев от горячего выхлопного газа транспорта и многое другое. На выносливость бетона главным образом влияет цементный камень, его структура.

Цементобетонные покрытия делят на:

•      монолитные и сборные;

•      однослойные и двухслойные;

•      армированные и неармированные.

Цемент для каждого из этих покрытий обязательно должен отвечать всем заявленным к нему требованиям, в противном случае пострадает качество покрытия.

Требования к строительно-техническим свойствам цементов для дорожного бетона сформулированы в ныне действующем стандарте ГОСТ 10178-85. Согласно этому стандарту при строительстве применяют цемент, изготовленный на основе клинкера нормированного состава с содержанием С₃А не более 8 % по массе, марок ПЦ 500-Д0-Н, а также ПЦ 400-Д20-Н, ПЦ 500-Д20-Н. При этом в качестве добавки разрешается использовать только доменный гранулированный шлак в количестве не более 15 %, а удельная поверхность цемента должна быть не менее 280 м²/кг. Начало схватывания должно наступать не ранее чем через 2 часа после затворения.

В настоящее время действует также национальный стандарт ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО-10178-98 «Цементы дорожные. Технические условия», гармонизированный с международными требованиями. Стандартом установлены более жесткие требования к дорожным цементам, чем в ГОСТ 10178-85. Так, содержание С₃А в клинкере не должно превышать 7 %, введён норматив по водоотделению, равномерность изменения объема характеризуется величиной расширения, увеличен ассортимент дорожных цементов за счет цементов с добавками для дорожных оснований.

15) Влияние водоцементного отношения на свойства бетонных смесей и бетона

Цемент и вода в результате физико-химичесуих взаимодествия образуют цементный камень, скрепляющий жёсткий скелет из щебня и песка в монолит.

Специальные добавки вводят для регулирования свойств бетона и бетонной смеси. Они могут ускорять и замедлять схватывание бетонной смеси, делать её

более удобоукладываемой при меньшем содержании воды, ускорять твердение бетона, повышать прочность и морозостойкость, снижать плотность, а также

при необходимости изменять в требуемом направлении и другие свойства бетона.

Содержание эффективной воды и тем самым водоцементное отношение могут в значительной степени повлиять на удобоукладываемость,

но, прежде всего, на прочность и плотность цементного камня и тем самым на свойства жесткого бетона.