Контрольная работа по "Физико-химическим основам цементного бетона"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

 

КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

Кафедра строительного производства и экспертизы недвижимости

Дисциплина  «Физико-химические основы цементного бетона»

 

 

Контрольная работа

Вариант №4

 

 

 

 

Выполнил :

ст. гр. СПз-09

Соколов И.Ю.

№ з.к. 099-614

Проверил:

доц. Хмеленко Т.В.

 

 

Кемерово 2011

Практическая часть

 

Задача №1:

Бетон на щебне с 7-дневным сроком твердения показал предел прочности при сжатии 20 МПа. Определить активность цемента, если В/Ц=0,4.

Решение:

Зависимость прочности бетона от цементно-водного  отношения и активности бетона при  В/Ц≥0,4 можно выразить эмпирической формулой:

,   (1.1)

где R_б – прочность бетона, МПа; A – коэффициент, учитывающий качество крупного заполнителя; R_ц – активность цемента, МПа.

Используя табличные  данные, принимаем коэффициент A=0,65, т.к. щебень относится, как правило, к высококачественному заполнителю.

Пользуясь логарифмической  зависимостью, определяем стандартную  прочность бетона:

,   (1.2)

где и - прочность бетона в возрасте 28 суток и n суток соответственно, МПа. Подставляем исходные данные в формулу 1.2:

 

После преобразования формулы 1.1 и подстановки в неё полученных данных, активность цемента составит:

 

 

Ответ: 26,15 МПа.

 

Задача №2:

Рассчитать  расход материалов по массе (количество извести, воды для гашения, песка  сухого и влажного) для изготовления 1000 шт. силикатного кирпича. Плотность  силикатного кирпича при влажности 6% равна 1850 кг/м³. Содержание СаО в сухой смеси 8% по массе. Активность извести 90%, песок имеет влажность 5,05%.

Решение:

Зная стандартные  размеры кирпича (250х120х65 мм), определяем объём и массу всего количества кирпичей во влажном и сухом состоянии:

 

где V_к - объём всего количества кирпичей, м³.

Масса во влажном  состоянии составит:

 

где m_к – масса всего количества кирпичей во влажном состоянии, кг; ρ_к – плотность кирпича, кг/м³.

Преобразуя  формулу влажности, получаем массу сухого кирпича:

 

где m_ск - масса сухого кирпича, кг; W – влажность.

Т.к. содержание CaO в сухой смеси 8% по массе, то масса CaO составит:

 

Учитывая активность извести, равной 90%, фактический расход составит:

 

Составим химическое уравнение  реакции гашения извести:

 

На CaO приходится 56 атомных единиц массы, а на H₂O – 18.  Составив пропорцию, вычисляем расход воды для обеспечения реакции:

 

где m_вд – расход воды, кг.

Расход сухого песка вычисляем  по формуле:

 

 

Расход влажного песка вычисляем  по формуле:

 

Ответ: Для изготовления 1000 шт. силикатного кирпича понадобится 302,49 кг извести, 97,23 кг воды, 3154,94 кг песка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

Вопрос №1:

Что такое  бетон? Из каких составляющих материалов их изготавливают?

Ответ:

Бетоном называется искусственный строительный конгломерат, полученный в результате затвердевания  рационально подобранной смеси, состоящей из минерального или органического вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителя, воды. Также для регулирования свойств бетона, в его состав могут вводится химические добавки.

Главной составляющей бетона, во многом определяющей его  свойства, является вяжущее вещество. В строительстве широко используют бетоны, приготовленные на цементах и других неорганических вяжущих веществах. Эти бетоны обычно затворяют водой. В результате реакции образуется цементный камень, скрепляющий зёрна заполнителей в единый монолит. Бетоны на минеральных вяжущих веществах являются капиллярно-пористыми телами, на структуру и свойствах которых заметное влияние оказывают как внутренние процессы взаимодействия составляющих бетона, так и воздействие окружающей среды. На органических вяжущих веществах (битум, синтетические смолы и т.д) бетонную смесь получают без введения воды, что обеспечивает высокую плотность и непроницаемость бетонов.

Заполнители занимают в бетоне до 80% объёма и  оказывают влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость. Главное назначение  - это образование в бетоне структурного каркаса, который воспринимает все внешние нагрузки и повышает прочностные свойства бетона. В качестве крупного заполнителя чаще всего используют щебень и гравий. Гравием называют рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения горных пород, в результате чего он имеет окатанную форму зёрен и поэтому менее предпочтителен, чем щебень. Щебень – материал, полученный дроблением горных пород, в результате чего он имеет остроугольную форму и шероховатую поверхность, что обеспечивает лучшее сцепление с цементным камнем. В качестве мелкого заполнителя чаще всего используется песок, который в зависимости от происхождения может быть горным, морским, речным и искусственным. 

Воду для приготовления бетона используют питьевую чистую. Нельзя использовать сточные, кислые, щелочные и болотные воды. Можно использовать морскую воду, если она удовлетворяет определённым условиям.

 

 

Вопрос №2:

Что такое  коррозия бетона и какие существуют меры для защиты бетона от коррозии?

Ответ:

Коррозия  бетона – это совокупность явлений, происходящих при его разрушении. На бетонные и железобетонные конструкции в условиях эксплуатации могут действовать агрессивные среды, такие как, речные, морские, грунтовые, дренажные, сточные воды, а также находящиеся в воздухе кислые газы. Насчитываются сотни веществ, которые могут входить в соприкосновение с цементным камнем и отрицательно влиять на него.

Выделяют 3 вида коррозии бетона:

1. разложение составляющих цементного камня водой, а так же растворение и вымывание (выщелачивание) образовавшегося при этом или ранее имевшегося гидроксида кальция;
2. образование легкорастворимых солей в результате взаимодействия составляющих цементного камня с веществами, находящимися в окружающей среде, а также вымывание этих солей;
3. образование в цементном камне (под влиянием проникающих в него веществ) соединений, имеющих больший объем, чем исходные продукты реакции, что приводит к внутренним напряжениям и образованию трещин в бетоне.

Для антикоррозионной защиты бетона и повышения долговечности бетона следует выполнять конструктивные требования и применять первичную и вторичную защиту. К методам первичной защиты относят использование бетонов повышенной плотности и применение специальных цементов. К методам вторичной защиты бетона от коррозии относят уплотняющие пропитки, лакокрасочные и облицовочные покрытия.

Вопрос №3:

Изложите классификацию лёгких бетонов и приведите технологическую  схему производства газобетона.

Ответ:

Лёгкие бетоны – бетоны с плотностью 800-1500 кг/м³. Их отличает высокая пористость, созданная искусственно.

 

 

По способу создания искусственной  пористости лёгкие бетоны классифицируются на:

• бетоны на лёгких пористых заполнителях (керамзитобетон, шлакобетон, пемзобетон);
• крупнопористые или беспесчаные бетоны, которые изготавливают с применением крупного плотного или пористого заполнителя бес песка;
• ячеистые бетоны, структура которых представлена искусственно созданными ячейками, заменяющими зёрна заполнителя.

В зависимости от назначения лёгкие бетоны классифицируются на:

• конструкционные;
• конструкционно-теплоизоляционные для несущих и теплоизоляционных конструкций;
• теплоизоляционные бетоны, применяемые только как теплоизоляционный материал.

Газобетон – лёгкий ячеистый бетон, в производстве которого в качестве газообразователя  используют алюминиевую пудру, а также суспензию с растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Технологическая схема. Цемент и тонкодисперсный наполнитель при помощи компрессорной установки из цементовозов пневмотранспортом загружаются в цементные силосы (склады цемента). От силосов цемент и наполнитель подаются в бункеры-дозаторы при помощи шнековых транспортеров. Дозирование сухих и жидких компонентов осуществляется при помощи промышленного процессора. Алюминиевая суспензия приготавливается в смесителе из алюминиевой пудры, ПАВ и воды. Через дозатор в смеситель поступают вода, алюминиевый порошок и ПАВ, которые непрерывно перемешиваются. Смешивание всех сухих и жидких компонентов происходит в несколько этапов. На центральном пульте управления заводом производится контроль, обработка и управление всеми важными функциями установки на всех этапах приготовления газобетонной смеси. Далее готовая смесь укладывается в металлическую форму. После виброударной обработки заполненная газобетонной смесью форма, при помощи транспортера, доставляется в камеру набора распалубочной прочности. После набора прочности съемная опалубка разбирается, а массив, набравший необходимую пластическую прочность, поступает на разрезку. После этого разрезанный на блоки массив подается в камеры тепловлажностной обработки. Далее готовые блоки укладываются на

складской площадке для дозревания.

Вопрос №4:

Как определить подвижность и жёсткость подвижной  смеси? Какие факторы и как  влияют на подвижность?

Ответ:

Для определения  подвижности, т.е. способности смеси  расплываться под действием собственной  массы и связности бетонной смеси, служит стандартный конус Он представляет собой усечённый, открытый с обеих сторон конус из листовой стали толщиной 1мм. Высота конуса 300 мм, диаметр нижнего основания 200 мм, верхнего 100 мм. Внутреннюю поверхность формы и поддон перед испытаниями смачивают водой. Затем форму устанавливают на поддон и заполняют бетонной смесью в три приёма, уплотняя её штыкованием. Далее форму медленно и строго вертикально снимают. Бетонная смесь, освобождённая от формы, даёт осадку Мерой подвижности смеси служит величина осадки, измеренная сразу после снятия формы.

При малых  расходах воды бетонные смеси не показывают осадки конуса и называются жёсткими. Жёсткость определяется стандартным вискозиметром. Прибор состоит из цилиндрического сосуда высотой 200 мм и внутренним диаметром 240 мм, на котором закреплено устройство для измерения осадки бетонной смеси в виде направляющего штатива и металлического диска с отверстиями. Прибор устанавливают на виброплощадку, помещают и закрепляют в него форму-конус, которую заполняют тремя слоями бетонной смеси, уплотняя её штыкованием. Затем форма снимается, на поверхность бетонной смеси устанавливается диск и включается виброплощадка при амплитуде 5мм до тех пор, пока не начнётся выделение бетонного теста через отверстия два диска. Полученное время вибрирования будет являться показателем жёсткости бетонной смеси.

На подвижность  бетонной смеси влияет изменение расхода воды. С увеличением расхода подвижность увеличивается, но если расход цемента остаётся постоянным, то прочность бетона снижается. Также на подвижность бетонной смеси свойства цемента. Применение цемента с более высокой нормальной густотой понижает подвижность бетонной смеси. Подвижность существенно зависит от крупности зёрен заполнителя. С увеличением крупности зёрен суммарная площадь их поверхности уменьшается, снижая влияние на цементное тесто, результатом чего служит рост подвижности. Также на подвижность влияет соотношение между песком и щебнем в бетонной смеси, добавление пластификаторов.

 

Изобразить схему производства сухой гипсовой штукатурки с пояснением

Производство  сухой гипсовой штукатурки заключается  в приготовлении формовочного теста, формовании, сушке и оклеивании листов картоном. Гипс и необходимые добавки  перемешиваются в шнековом смесители  и поступают на насыщающий конвейер. Далее масса поступает в гипсомешалку. Из мешалки гипсовое тесто подаётся на формующий стол, по которому движется картон. Гипсовая смесь разравнивается и на неё наклеивается слой картона. Затем гипсовая лента поступает  лента поступает на конвейер схватывания  и далее к дыропробивочному прессу и отрезному станку, который разрезает  ленту на плиты. Плиты подвергаются сушке, поступают в упаковочный  станок и отправляются на склад.

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Баженов Ю. М. Технология бетона. - М.: АСВ, 2007.
2. Справочник строителя. Бетонные и железобетонные работы/ под ред. П.И. Филимонова. – М.: Стройиздат, 1986.
3. Завадский В.Ф., Иноземцева С.В. Материаловедение. Методические указания к контрольным работам для студентов всех специальностей заочной формы обучения. – Новосибирск, НГАСУ, 2002.