Вяжущие материалы

Результаты исследований, проведенных Хикки на цементах различных  типов, приведены на рис. 2.12. Полагают, что на величину длительной прочности  бетона добавка СаС12 не влияет. Хлористый  кальций обычно сильнее способствует повышению прочности в ранние сроки жирных смесей с низким водоцементным отношением,    чем тощих смесей.

Количество СаСЬ, вводимое в состав смеси, следует тщательно  контролировать. При вычислении требуемого количества можно считать, что добавка 1% веса цемента (СаСЬ) оказывает на скорость твердения такое же воздействие, как повышение температуры на 6°. Добавка хлористого кальция в количестве 1—2% является обычно достаточной. Хлористый кальций ускоряет схватывание, и чрезмерное количество СаСЬ может вызвать мгновенное схватывание. Ниже приведены данные, показывающие влияние СаСЬ на сроки схватывания. Добавка СаС12, ускоряя схватывание, полезна при ремонтных работах, например когда течь воды должна быть быстро остановлена.

Важно, чтобы хлористый  кальций был равномерно распределен в смеси, лучше всего это достигается путем растворения добавки в воде затворения перед ее введением в бетоносмеситель. Целесообразно предварительно готовить концентрированный раствор

В тех случаях, когда  существует опасность снижения долговечности  бетона в результате внешнего воздействия, добавка хлористого кальция не рекомендуется. Например, стойкость цемента к сульфатной агрессии снижается в результате добавки СаСЬ, особенно у тощих смесей. Если заполнитель является реакционноспособным, имеется повышенный риск возникновения реакции щелочи с заполнителем. Однако когда эта реакция эффективно контролируется применением низкощелочного цемента и введением активных минеральных добавок, влияние СаСЬ очень мало. Еще одно отрицательное влияние добавки СаСЬ заключается в том, что она увеличивает усадку примерно на 10% и, возможно, увеличивает также ползучесть. Хотя добавка СаСЬ снижает опасное воздействие мороза в течение первых нескольких дней после укладки бетона, морозостойкость бетона с воздухововлекающими добавками в более позднем возрасте ухудшается, что подтверждается данными, приведенными на рис. 2.13. С другой стороны, выявлено, что СаСЬ повышает стойкость бетона к эрозии и истиранию, причем эта стойкость сохраняется в любом возрасте.

Возможность коррозии арматурной стали в результате добавки в бетон хлористого кальция пока недостаточно изучена, однако Бюро США по рекламации — крупный потребитель бетона — считает, что пока нет доказательств, что применение хлористого кальция в надлежащем количестве отрицательно влияет на коррозию арматуры К В более пористом бетоне, полученном с использованием высокого водоцементного отношения, некоторая коррозия арматуры наблюдается в раннем возрасте, однако она не прогрессирует. Выявлено, что применение хлористого'кальция ведет к коррозии предварительно напряженной проволоки, поэтому его не следует применять при производстве предварительно напряженного железобетона. То же самое относится к пропариванию, так как имеется серьезная опасность сильной коррозии арматуры. Однако, когда подвергают пропариванию неармированный бетон, СаС12 повышает прочность бетона и позволяет использовать повышенную скорость подъема температуры для сокращения сроков твердения.

Влияние хлористого натрия менее интенсивно, чем хлористого кальция. К тому же влияние NaCl менее устойчиво, также отмечаются снижение теплоты гидратации и сбросы прочности к 7-суточному и более позднему возрасту. Поэтому применение NaCl нежелательно.

Замедлители

Замедление схватывания  цементного теста может быть достигнуто введением в смесь специальных веществ — замедлителей. Они также, как правило, замедляют твердение теста, хотя некоторые соли могут ускорять схватывание и в то же время снижать интенсивность роста прочности.

Применение замедлителей целесообразно при бетонировании  в жарких условиях, когда в результате воздействия повышенной температуры нормальные сроки схватывания сокращаются. Замедленное твердение, вызываемое замедлителями, может быть использовано для получения архитектурной отделки бетонных элементов. Для этого замедлитель наносят на внутреннюю поверхность стенок формы, что способствует замедлению твердения прилегающего к стенкам слоя цемента. После распалубки форм пограничный слой бетона вычищают, при этом бетонная поверхность приобретает текстуру заполнителя.

Замедляющее воздействие оказывают сахар, производные углеводов, растворимые цинковые соли, растворимые соли борной кислоты и др. На практике наиболее часто применяют те замедлители, которые являются одновременно и пластифицирующими добавками. Применяя замедлители, необходимо уделять особое внимание их правильной дозировке, так как в противном случае они могут препятствовать схватыванию и твердению бетона. Известны случаи получения, казалось бы, необъяснимого снижения прочности бетона, когда для перевозки проб заполнителей в лабораторию были использованы мешки из-под сахара или когда для транспортирования свежеприготовленной бетонной смеси были использованы мешки из-под черной патоки.

Выявлено, что при добавке  к цементу сахара в количестве лишь 0,05% веса цемента прочность бетона в суточном возрасте снижается до нуля и в 3-суточном возрасте-—до 50% прочности того же бетона без добавки сахара. Однако результаты различных исследований являются весьма противоречивыми. Например, сообщалось, что аналогичное количество сахара повышает 3-суточную прочность на 10%, а прочность в более позднем возрасте — на 20%. Тем не менее из-за замедленного схватывания интенсивность роста прочности в первые трое суток была пониженной. Возможное объяснение этих противоречий может заключаться в том, что замедленное схватывание способствует образованию более плотного геля и, следовательно, получению повышенной конечной прочности. Из-за этих противоречивых данных сахар обычно не применяют в качестве замедлителей. Несомненно, что весьма желательно предварительно при практическом применении определить действие конкретного замедлителя на пробных замесах, приготовленных на том цементе, который будет использован в строительстве.

Практическое применение сахара возможно для предупреждения схватывания цемента, например в тех случаях, когда вышедшие из строя бетоносмеситель или шламбассейн нельзя быстро освободить. Однако избыток сахара может дать и противоположный эффект. Несмотря на невысокую прочность, быстросхватывающийся цемент с трудом удаляется из емкостей.

 

3.3 Пластифицирующие добавки

Пластифицирующие добавки  этого типа рассматриваются здесь, поскольку многие из них являются одновременно и замедлителями схватывания.

Следующие две основные группы веществ обладают комбинированными свойствами:

1)         лигносульфоновые    кислоты   и их соли    (известные как   класс   I   в   номенклатуре ASTM);

2)         гидроксильные    карбоксильные кислоты   и   их  соли (известные как класс III).

Модификации и производные  указанных веществ, известные как  класс II и IV соответственно, не являются замедлителями и могут вести себя    как    ускорители  

Основными        активными компонентами смесей являются поверхностно-активные вещества. Это вещества, которые концентрируются на поверхности раздела двух соприкасающихся фаз и изменяют силовое поле, создаваемое в результате физико-химических процессов на поверхности раздела. Поверхностно-активные вещества адсорбируются на цементных зернах, давая им отрицательный заряд, который способствует отталкиванию зерен друг от друга и стабилизирует их дисперсное состояние. Кроме того, указанный заряд вызывает образование вокруг каждого цементного зерна слоя из полярных ориентированных молекул воды, препятствующего сближению отдельных зерен. Цементные зерна становятся более подвижными, и вода, освобожденная от удерживающего влияния коагуляционной системы, получает возможность выполнять роль смазки, что приводит к повышению удобоукладываемости. Сохранение высокодисперсного состояния цемента способствует увеличению площади поверхности зерен, и, следовательно, процесс гидратации цемента протекает с повышенной скоростью в раннем возрасте. Именно поэтому прочность бетона при одном и том же водоцементном отношении с добавкой выше, чем при отсутствии добавки. Более однородное распределение диспергированного цемента в бетоне также может способствовать повышению прочности. В частности, увеличение прочности бетона заметно в раннем возрасте и в определенных условиях сохраняется в течение длительного периода. 

Влияние добавок на прочность в значительной степени зависит от состава цемента; наибольшее увеличение прочности встречается у цементов с низким содержанием щелочи или С3А.

На некоторые цементы  добавки оказывают небольшое  влияние, однако в целом добавки  являются эффективными для всех типов портландцемента, а также глиноземистого цемента.

В результате применения пластифицирующих добавок количество воды затворения может быть снижено  на 5—15%

Частично снижение водопотребности  во многих случаях (особенно с добавками класса I) происходит благодаря воздухововлечению, обусловленному наличием добавки.

Фактическое снижение водопотребности  зависит от расхода цемента, типа использованного заполнителя, наличия  воздухововлекающих или активных минеральных  добавок. Поэтому для определения типа и количества добавки, которая обеспечит получение оптимальных свойств бетона, необходимо сделать пробные замесы на тех же материалах, которые будут применены на практике. Следует также отметить, что хотя добавки и замедляют схватывание, они не всегда снижают скорость потери удобоукладываемости со временем.

Количество вводимой добавки составляет обычно лишь доли процента от веса цемента, поэтому желательно использование надежного оборудования для дозирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 4. КЛАСИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

 

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

Строительные материалы  и изделия, в соответствии с теорией ИСК, делятся на:

• Природные (естественные) — без изменения состава и внутреннего строения:
• неорганические (каменные материалы и изделия);
• органические (древесные материалы, солома, костра, камыш, лузга, шерсть, коллаген).
• Искусственные:
• Безобжиговые (твердение при нормальных условиях) и автоклавные (твердение при температуре 175—200 °C и давлении водяного пара 0,9-1,6 МПа):
• неорганические (клинкерные и клинкеросодержащие цементы, гипсовые, магнезиальные и др.);
• органические (битумные и дектевые вяжущие вещества, эмульсии, пасты);
• полимерные (термопластичные и термореактивные);
• комплексные:
• смешанные (смешения нескольких видов минеральных веществ);
• компаундированные (смеси и сплавы органических материалов);
• комбинированные (объединение минерального с органическим или полимерным).
• Обжиговые — твердение из огненных расплавов:
• шлаковые (по химической основности шлака);
• керамические (по характеру и разновидности глины и др. компонентов);
• стекломассовых (по показателю щелочности шихты);
• каменное литье (по виду горной породы);
• комплексное (по виду соединяемых компонентов, например: шлакокерамические, стеклошлаковые).

По применению классифицируются на две основные категории. К первой категории относят — конструкционные: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, отделочные и др.

Основные виды строительных материалов и изделий

• каменные природные строительные материалы и изделия из них
• вяжущие материалы неорганические и органические
• лесные материалы и изделия из них
• металлические изделия

В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются  соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными  качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от потерь тепла; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 5. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

 

Материалы и изделия  должны обладать хорошими свойствами и качествами.

Свойство — характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

Качество — совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на четыре основные группы: физические, механические, химические, технологические и др.

К химическим относят  способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной  среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.

Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная  плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.