Строительные материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание 1

Определить коэффициент размягчения плотного известняка (Кр), если прочность его образца куба в сухом состоянии 420 Мпа (Rсж = 405 Мпа). Сделайте вывод о водостойкости данного материала

Коэффициент размягчения характеризует водостойкость материала, он изменяется от 0 (размокшие глины и др.) до 1 (металлы и др.). Природные и искусственные каменные материалы не применяют в строительных конструкциях, находящихся в воде, если их коэффициент размягчения меньше 0,8.

- материал является водостойким

Задание 2

Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 0,425 м3 при следующих данных: бетон марки М 150 (Rб = 150 кгс/см2), подвижность бетонной смеси 4 см, активность шлакопортландцемента Rц = 340 кгс/см2, песок речной, известняковый щебень наибольшей крупностью 40 мм. (характеристика исходных материалов приведена в приложении 1).

1. Воспользуемся формулами Баломея-Скрамтаева для расчета водоцементного отношения

Заполнители бетона - рядовые (А=0,60), , поэтому будем использовать формулу

2. Вычислим расход воды с учетом НК щебня в 40 мм. и влажности речного песка 5% (см. график ниже)

В = 165 - 5* (7%-5%) = 165 - 10 = 155 л.

3. Рассчитаем расход цемента

Ц = В : В/Ц = 155 : 0,81 = 191 кг/м3 бетона

4. Рассчитаем расход щебня

где коэффициент раздвижки зерен для жесткой бетонной смеси примем б= 1,44 (см. таблицу ниже), pЩ = 44%, гНП = 1400 кг/м3, гИП = 2500 кг/м3

кг/м3 бетона

Примечание:

1. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент б находят интерполяцией

2. Значения коэффициента б даны при водопотребности песка равном 7%; если водопотребность используемого мелкого песка более 7 %, коэффициент б уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности, если водопотребность крупного песка менее 7 %, коэффициент Q увеличивается на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребности песка.

5. Определяем расход песка

П = [1-(Ц/плЦ + В/плВ + Щ/плЩ )] * плП = [1-(191/3000 + 155/1000 + 1173/2500)]*2600 = [1- (0,064 + 0,155 + 0,4692)]*2600 = [1-0,6882]*2600 = 811 кг/м3

6. Расчетная масса бетонной смеси составляет

Ц + В + П + Щ = 191 + 155 + 811 + 1173 = 2330 кг/м3

7. Содержание воды в песке и содержание воды в щебне

л

л

8. Производственный расход воды

ВПР = В - (ВП + ВЩ) = 155 - 88 = 67 л

9. Производственный состав песка и щебня:

ППР = П + ВП = 811 + 41 = 852 кг/м3

ЩПР = Щ + ВЩ = 1173 + 47 = 1220 кг/м3

10. Для расчета дозировки материалов на замес бетоносмесителя

где V'ц - объем цемента в л/м3, V'щ и V'п - объемы щебня и песка во влажном состоянии.

где - насыпная плотность песка и щебня во влажном состоянии (кг/м3).

11. Расчет дозировки материала на замес бетоносмесителя.

3. Что такое керамзит? Как его получают? Каковы его свойства и для чего его применяют

Керамзит представляет собой легкий пористый материал ячеистого строения в виде гравия, реже в виде щебня, получаемый при обжиге легкоплавких глинистых пород, способных вспучиваться при быстром нагревании их до температуры 1050 - 1300 С в течение 25-45 мин.Качество керамзитового гравия характеризуется размером его зерен, объемным весом и прочностью. В зависимости от размера зерен керамзитовый гравий делят на следующие фракции: 5 - 10, 10 - 20 и 20 - 40 мм, зерна менее 5 мм относят к керамзитовому песку. В зависимости от объемного насыпного веса (в кг/м3) гравий делят на марки от 150 до 800 [3, 196].

Керамзитовый гравий-- частицы округлой формы с оплавленной поверхностью и порами внутри. Керамзит получают главным образом в виде керамзитового гравия. Зерна его имеют округлую форму. Структура пористая, ячеистая. На поверхности его часто имеется более плотная корочка. Цвет керамзитового гравия обычно темно-бурый, в изломе -- почти черный. Его получают вспучиванием при обжиге легкоплавких глин во вращающих печах. Такой гравий с размерами зерен 5 - 40 мм морозоустойчив, огнестоек, не впитывает воду и не содержит вредных для цемента примесей.

Керамзитовый щебень -- заполнитель для легких бетонов произвольной формы, преимущественно угловатой с размерами зерен от 5 до 40 мм, получаемый путем дробления крупных кусков вспученной массы керамзита. Некоторые глины при обжиге вспучиваются. Например, при производстве глиняного кирпича один из видов брака-- пережог -- иногда сопровождается вспучиванием. Это явление использовано для получения из глин пористого материала -- керамзита. Вспучивание глины при обжиге связано с двумя процессами: газовыделением и переходом глины в пиропластическое состояние.

Керамзитовый песок (отсев керамзита - другое название) -- заполнитель для легких бетонов и растворов с размером частиц от 0,14 до 5 мм получают при обжиге глинистой мелочи во вращающих и шахтных печах, дроблением более крупных кусков керамзита, либо просеиванием отходов при производстве керамзита.

Применение керамзита

1. Теплоизоляция кровли скатного типа.

2. Теплоизоляция и звукоизоляция полов и перекрытий.

3. Теплоизоляция и создание уклона плоских крыш, газонов на террасах.

4. Производство сверхлёгкого бетона и лёгких керамзитобетонных блоков.

5. Теплоизоляция и уменьшение глубины закладки фундаментов.

6. Теплоизоляция грунта.

7. Теплоизоляция и дренаж в земляных насыпях дорог, прокладываемых в водонасыщенных грунтах.

8. Гидропоника, создание оптимального микроклимата для корневой системы растений [3, 198-199].

4. Перечислите и охарактеризуйте способы защиты металлических строительных конструкций от коррозии

Коррозию металлических объектов или конструкций можно уменьшить или практически устранить нанесением на "рабочую" поверхность различного типа защитных покрытий, а также применением коррозионностойких материалов (например, нержавеющие стали) и др.

Наиболее простой и доступной защитой от коррозии является нанесение покрытий на основе лакокрасочных материалов (ЛКМ). Основными компонентами, входящими в состав ЛКМ, являются пленкообразующие вещества, растворители, пигменты и наполнители (как правило барьерного типа), катализаторы (сиккативы) и др. При этом тип пленкообразующего вещества во многом определяет свойства покрытия.

Главными критериями при выборе типа защитного покрытия являются: высокая адгезия к защищаемой поверхности при длительном воздействии агрессивных сред, стойкость к абразивному износу, устойчивость при температурных колебаниях рабочей среды от -50 до +160 0C, простота технологии нанесения антикоррозионных покрытий в "полевых" условиях.

Так, в случае антикоррозионной защиты крупногабаритного нефтегазодобывающего оборудования, к которому относятся также нефтехранилища, нанесение покрытия осуществляется в полевых условиях, при которых трудно создать температурно-влажностные параметры, требующиеся для большинства существующих защитных материалов. В данном случае предусматривается применение лакокрасочных материалов холодной сушки (т. е. отверждаемых при температуре окружающего воздуха).

Кроме того, системы покрытий, предназначенные для защиты внутренних стальных поверхностей резервуаров, должны не только защищать поверхность резервуара от коррозии, но и сохранять качество нефти и нефтепродуктов в течение всего времени их хранения.

В настоящее время существует широкий ассортимент современных защитных полимерных покрытий, отвечающих предъявляемым требованиям. Среди них наибольшее распространение находят эпоксидные и полиуретановые основы ЛКМ. Хотя они и более дорогостоящие, зато обеспечивают формирование защитных покрытий с высокими атмосферо-, водо-, абразиво-, морозо- и термостойкими свойствами, а также высокую адгезию к металлу.

В частности, заводские эпоксидные покрытия получили широкое применение в США, Канаде, Великобритании и других странах. При толщине 350-400 мкм они имеют высокие защитные и эксплуатационные характеристики, а также повышенную теплостойкость (до 80-100 0С), однако эти покрытия характеризуются относительно невысокой ударной прочностью (особенно при минусовых температурах) [1, 173].

Для защиты от коррозии стальных конструкций шоссейных и железнодорожных мостов, транспортных сооружений и т. п. разработаны покрытия на основе цинкнаполненной грунтовки "ЭП-057" и эмалей: эпоксидно-виниловой "Эвикор-Ц" и уретановой "Гамма УР-11". Они отличаются маслобензостойкостью, стойкостью к действию химических реагентов и влажной атмосферы, а также к воздействию температур в диапазоне от -60 до +60 0C.

При этом для металлических конструкций мостов и транспортных сооружений, погруженных в воду, предусмотрена система покрытия на основе эпоксидных материалов без растворителей: грунтовки "Б-ЭП 0303" и эмали "Б-ЭП 452".

5. Из каких сырьевых материалов изготавливают портландцемент и какие существуют способы его производства

Производство портландцемента включает ряд технологических операций, которые можно разделить на две основные группы. Первая - это операции по производству клинкера, вторая - измельчение клинкера совместно с гипсом, а в ряде случаев и с другими добавками, т. е. приготовление портландцемента. Получение клинкера - наиболее сложный и энергоемкий процесс, требующий больших капитальных и эксплуатационных затрат. Доля клинкера в стоимости портландцемента достигает 70-80%. Производство клинкера состоит из добычи сырьевых материалов, дробления, помола и смешивания их в определенном соотношении, обжига сырьевой смеси и магазинирования клинкера. Комплекс операций по получению из клинкера портландцемента включает следующие технологические процессы: дробление клинкера, сушку минеральных добавок, дробление гипсового камня, тонкое измельчение клинкера совместно с активными минеральными добавками и гипсом, складирование, упаковку и отправку цемента потребителю. Даже в пределах одного месторождения химико-минералогический состав сырья меняется в широких пределах. Поэтому получение сырьевой смеси постоянного состава сложная задача.

С другой стороны, перерабатываемое цементной промышленностью сырье отличается не только составом, но и физико-техническими свойствами (влажностью, прочностью и т. д.). Для каждого вида сырья должен быть выбран такой способ подготовки, который обеспечивал бы тонкое измельчение и равномерное перемешивание компонентов шихты с минимальными энергетическими затратами. Это послужило причиной появления в цементной промышленности трех способов производства, отличающихся технологическими приемами подготовки сырьевых смесей: мокрого, сухого и комбинированного [5, 216-218].

При мокром способе тонкое измельчение сырьевой смеси производят в водной среде с получением шихты в виде водной суспензии - шлама влажностью 30-50%. При сухом способе сырьевую шихту готовят в виде тонкоизмельченного сухого порошка, поэтому перед помолом или в процессе его сырьевые материалы высушивают. Комбинированный способ может базироваться как на мокром, так и на сухом способе приготовления шихты. В первом случае сырьевую смесь готовят по мокрому способу в виде шлама, а затем обезвоживают на фильтрах до влажности 16-18 % и подают на обжиг в печи в виде полусухой массы. Во втором варианте сырьевую смесь готовят по сухому способу, а затем гранулируют с добавкой 10-14 % воды и подают на обжиг в виде гранул диаметром 10-15 мм. Каждый способ производства может быть реализован в виде нескольких технологических схем, отличающихся как последовательностью операций, так и видом используемого оборудования. Выбор конкретной технологической схемы определяется свойствами перерабатываемого сырья (твердостью, однородностью, влажностью).

На отечественных цементных предприятиях при подготовке сырьевой смеси по мокрому способу в большинстве случаев используют твердый карбонатный (известняк) и мягкий глинистый (глина) компоненты. Известняк как более твердый материал предварительно подвергается дроблению, а пластичная глина измельчается в присутствии воды в специальных аппаратах (болтушках или мельницах-мешалках). Окончательное тонкое измельчение с получением однородной смеси известняка, глиняного шлама и корректирующих добавок происходит в шаровых трубных мельницах. Хотя компоненты дозируют в мельницы в заданном соотношении, из-за колебаний их химико-минералогических характеристик не удается получить в мельнице шлам состава, отвечающего установленным параметрам. Поэтому необходима специальная технологическая операция по корректировке его состава. После проверки соответствия состава шлама заданным показателям его подают на обжиг во вращающуюся печь, где завершаются химические реакции, приводящие к получению клинкера. Затем клинкер охлаждается в холодильнике и поступает на склад, где также хранятся гипс и активные минеральные добавки. Эти компоненты предварительно должны быть подготовлены к помолу. Активные минеральные добавки высушивают до влажности не более 1 %, гипс подвергают дроблению. Совместный тонкий размол клинкера, гипса и активных минеральных добавок в шаровых трубных мельницах обеспечивает получение цемента высокого качества. Из мельниц цемент поступает в склады силосного типа. Отгружают его либо навалом (в автомобильных и железнодорожных цементовозах), либо упакованным в многослойные бумажные мешки [5, 219-220].

При приготовлении шлама из двух мягких (мела и глины) и двух твердых компонентов (известняка и глинистого мергеля) последовательность основных технологических операций не меняется. Однако особенности свойств измельченного сырья и стремление к выбору наименее энергоемких технических решений обусловливают существенные отличия способов измельчения компонентов. При использовании двух мягких компонентов принципиальная технологическая схема будет следующей.

Такая технологическая схема позволяет эффективно использовать способность мягкого сырья распускаться в воде. Применение мощного оборудования для предварительного измельчения сырья (например, мельниц "Гидрофол") позволяет отказаться от его дробления. Однако на стадии предварительного измельчения часть сырья остается недоизмельченной, и получение шлама также должно завершаться в шаровой трубной мельнице. При использовании двух твердых компонентов принципиальная технологическая схема приобретает новый вид. В данной технологической схеме повышенная твердость глинистого сырья обусловливает необходимость его предварительного дробления. Тонкое измельчение всех компонентов происходит в одну стадию в шаровой мельнице. Очевидно, что этот вариант технологической схемы связан с большими трудностями получения.

В водной среде облегчается измельчение материалов и улучшается их перемешивание. В результате снижается расход электроэнергии (при мягком сырье экономия может достигать 36 МДж/т сырья) и получается более однородная шихта, что в конечном счете приводит к росту марки цемента. Кроме того, при мокром способе упрощается транспортировка шлама и улучшаются санитарно-гигиенические условия труда. Сравнительная простота мокрого способа и возможность получения высокомарочной продукции на сырье пониженного качества обусловили его широкое распространение в цементной промышленности нашей страны. В настоящее время этим способом выпускается около 85 % клинкера. В то же время введение в шлам значительного количества воды (30-50 % массы шлама) обусловливает резкое повышение расхода теплоты на ее испарение. В результате расход теплоты при мокром способе (5,8-6,7 МДж/кг) на 30-40 % выше, чем при сухом способе. Кроме того, при мокром способе возрастают габариты и соответственно металлоемкость печей.

Последовательность технологических операций производства портландцемента сухим способом такая же, как и при мокром, однако при подготовке сырьевых смесей имеются существенные отличия, зависящие от влажности и твердости сырья. При переработке сырья повышенной твердости и умеренной влажности принципиальная технологическая схема имеет вид. Высокая твердость измельчаемых материалов требует предварительного их дробления. Тонкое измельчение материалов может производиться при влажности не более 1 %. В природе такое сырье практически не встречается, поэтому обязательная операция сухого способа производства - сушка. Желательно совмещать ее с размолом сырьевых компонентов. На большинстве новых предприятий, работающих по сухому способу производства, в шаровой трубной мельнице совмещаются процессы сушки, тонкого измельчения и перемешивания всех компонентов сырьевой смеси. Из мельницы сырьевая смесь выходит в виде тонкодисперсного порошка - сырьевой муки. В железобетонных силосах производятся корректировка ее состава до заданных параметров и гомогенизация перемешиванием сжатым воздухом. Готовая сырьевая смесь поступает на обжиг.

Вращающиеся печи сухого способа производства оборудованы запечными теплообменными устройствами (циклонными теплообменниками). В них за несколько десятков секунд сырьевая смесь нагревается до 700-800°С, дегидратируется и частично декарбонизируется. Завершается обжиг клинкера во вращающейся печи. Необходимость экономии расхода топлива вынуждает перерабатывать по сухому способу материалы со все более высокой влажностью. Технологическая схема производства портландцемента из такого сырья выглядит следующим образом. Предварительное измельчение материалов повышенной влажности при сухом способе целесообразно осуществлять в мельницах самоизмельчения типа "Аэро-фол", позволяющих перерабатывать сырье с влажностью до 25%. Однако полностью высушиться сырье при этом не успевает и в шаровой мельнице одновременно с доизмельчением крупных частиц и получением однородной сырьевой смеси производится ее досушка. Приготовление сырьевой смеси в виде порошка усложняет технологическую схему. Увеличивается число энергоемкого оборудования, более "капризного" при эксплуатации.

Сложнее при сухом способе обеспечить санитарные условия и охрану окружающей среды. Но решающим его преимуществом является снижение расхода теплоты на обжиг клинкера до 3,4-4,2 МДж/кг. Кроме того, на 35-40 % уменьшается объем печных газов, что соответственно снижает стоимость обеспыливания и дает больше возможностей по использованию теплоты отходящих газов для сушки сырья.

Важнейшее преимущество сухого способа - более высокий съем клинкера с 1 м3 печного агрегата. Это позволяет проектировать и строить печи по сухому способу в 2-3 раза более мощные, чем по мокрому. В целом по технико-экономическим показателям сухой способ превосходит мокрый. При использовании мощных печей он обеспечивает снижение удельного расхода топлива на обжиг клинкера примерно вдвое, рост годовой выработки на одного рабочего примерно на 40%, уменьшение себестоимости продукции на 10 % и сокращение капиталовложений при строительстве предприятий на 50%. Это обусловило интенсивное его распространение в мировой цементной промышленности. Однако надо учитывать, что возможности применения сухого способа ограничены влажностью перерабатываемого сырья. Переработка сырья с влажностью более 20-25 % по сухому способу связана с высокими расходами теплоты на сушку, и этот способ становится неэкономичным.

Наиболее перспективная технологическая схема - это схема комбинированного способа производства. Такая схема позволяет использовать преимущества подготовки сырьевой смеси по мокрому способу и одновременно снизить расход теплоты на обжиг. При этом почти на 30 % уменьшается расход топлива и примерно на 10%-капитальные затраты по сравнению с мокрым способом, но на 15-20 % повышается расход электроэнергии. Такая схема - наиболее реальный путь снижения расхода топлива предприятиями, работающими на сырье высокой влажности.

При переводе с мокрого способа производства на комбинированный наиболее сложным является создание и внедрение надежных и высокопроизводительных аппаратов для фильтрации шлама. При базировании комбинированного способа производства на приготовлении сырьевой смеси сухим способом технологическая схема будет следующей: Принципиальное отличие этой схемы от схемы сухого способа - это появление дополнительной технологической операции - грануляции сырьевой смеси, осуществляемой с добавкой 10-14 % воды в специальных аппаратах - тарельчатых грануляторах. Гранулированную смесь с размером зерен 10-15 мм обжигают в шахтных печах или печах с конвейерными кальцина-торами. Этот способ требует несколько большего, чем сухой, расхода теплоты, необходимой на испарение введенной при грануляции воды; не всякая сырьевая смесь способна давать прочные гранулы, не разрушающиеся при обжиге; сложна конструкция используемых печных агрегатов. В то же время обжиг гранулированного сырья позволяет стабилизировать режим работы печей, улучшить теплообмен, повысить качество клинкера.

Таким образом, каждый способ производства портландцемента имеет свои достоинства и недостатки. Преобладание того или иного способа в разных странах определяется технико-экономическими особенностями развития цементной промышленности.

бетонирование битум керамзит коррозия

6. Перечислите способы зимнего бетонирования и дайте краткую характеристику каждого из них

В зависимости от характера выдерживания бетона способы зимнего бетонирования подразделяют на две группы: безобогревные и обогревные. К безобогревным способам относится бетонирование в тепляках, метод термоса, применение бетонов с противоморозными добавками и «холодных» бетонов. К обогревным относят методы искусственного подогрева бетона с применением электричества, пара или горячего воздуха. Способ бетонирования для конкретного объекта выбирают после технико-экономического сравнения вариантов с учетом темпа бетонирования, местных ресурсов и возможностей [3, 152].

Необходимую для твердения бетона тепловлажностную среду можно обеспечить в тепляках или шатрах. Шатры в отличие от тепляков применяют при возведении высотных сооружений, перемещая их вверх по мере бетонирования. Основным условием является создание над железобетонной конструкцией замкнутого пространства с достаточной термоизоляцией его от внешней среды.

Укладку бетона в тепляках производят в исключительных случаях при наличии технико-экономического обоснования. Тепляки возводят при строительстве подземных коллекторов, тоннелей, опор мостов и подпорных стенок из инвентарных легких элементов или в виде пневматических сооружений над участком укладки бетона. В закрытом замкнутом пространстве под тепляком нагревается воздух различными источниками теплоты до заданной величины. Когда бетон при положительной температуре в тепляке (не ниже 5°С) наберет прочность, предусмотренную проектом, тепляк демонтируют или на колесах перекрывают на новую позицию.

Если котлован или траншею ленточных фундаментов заглубляют в талый грунт на 1/3 максимальной глубины промерзания, то твердение бетона может происходить за счет использования теплоты, которая накоплена грунтом в период летнего времени. Бетон в такие траншеи или котлован необходимо укладывать с температурой не ниже 10 °С. Для уменьшения тепловых потерь в атмосферу траншеи сверху перекрывают утепленными щитами.

Твердение бетона при использовании метода термоса происходит с использованием того количества теплоты, которую он получил в период приготовления (от подогрева воды и инертных материалов), и теплоты, выделяемой цементом в период его гидратации (экзотермии). Суммарного количества теплоты должно быть достаточно, чтобы в определенной среде при остывании бетона до 0°С он набрал бы необходимую прочность. Это условие определяют уравнением теплового баланса, предложенным проф. В. Г. Скрамтаевым.

Продолжительность остывания бетона зависит не только от объема конструкции, но. и от ее формы, т. е. величины поверхности охлаждения.

Зная, какую прочность должен иметь бетон к моменту его замерзания при средней температуре, находим срок выдерживания в сутках (по таблицам). Задаваясь расходом цемента с определенным тепловыделением, значением коэффициента, определяем требуемый коэффициент теплопередачи, а по нему и толщину слоя утеплителя.

При укладке бетонной смеси по способу термоса на ранее уложенный и замерзший бетон поверхность последнего должна быть отогрета на глубину, предусмотренную проектом. При температуре воздуха ниже --10 °С арматура диаметром более 25 мм, а также арматура из жестких прокатных профилей и крупные металлические закладные части должны быть перед укладкой бетонной смеси отогреты до положительной температуры.

Бетоны с противоморозными добавками приготовляют с применением нитрита натрия NaN02 и поташа K2CO3. Для изготовления конструкций неармированных или с нерасчетной арматурой с защитным слоем бетона не менее 50 мм бетон формуют с добавками солей хлористого натрия (NaCl) в сочетании с хлористым кальцием (СаС12). Роль противоморозных добавок состоит в том, чтобы снизить температуру замерзания воды и тем самым продлить срок гидратации цемента [2, 216].

Противоморозные добавки применять нельзя: при устройстве пролетных строений мостов; изготовлении предварительно напряженных конструкций; в конструкциях, подвергающихся динамическим нагрузкам, расположенных в зоне переменного уровня воды, находящихся в непосредственной близости (до 100 м) к источникам постоянного тока высокого напряжения, эксплуатируемых при относительной влажности воздуха более 60 % (если в зернах заполнителей размером более 0,12 мм имеется реакционноспособный кремнезем); при возведении монолитных дымовых и вентиляционных труб.

Нарастание прочности бетона с добавками хлористых солей при отрицательных температурах происходит относительно медленно: за 7 сут -- до 30%, за 28 сут -- до 50--60% и за 90 сут -- до 90--100% от проектной марки бетона.

Соли вводят в бетонную смесь в виде водных растворов, концентрация которых определяется по таблицам. Раствор СаС1 допускается к применению с концентрацией не более 6%, так как СаО2 вызывает быстрое загустевание бетонной смеси.

Холодную бетонную смесь изготовляют и укладывают только при отрицательной температуре (однако не ниже --20°С) вследствие быстрого загустевания ее при положительной температуре. Уложенная и уплотненная смесь должна быть защищена способом термоса. Изготовление густоармированных железобетонных конструкций с применением холодного бетона не рекомендуется, так как хлористые соли вызывают коррозию стальной арматуры.

Свойства холодного бетона несколько хуже по сравнению с бетонами, твердеющими в обычных условиях. При равной прочности холодные бетоны обладают меньшей долговечностью, морозостойкостью, повышенной усадкой и хрупкостью.

Паропрогрев применяют для ускорения процесса твердения бетона в тех случаях, когда невозможно применить ни один из выше-рассмотренных способов или при теплообработке тонкостенных конструкций.

Используют периферийный паропрогрев, при котором вокруг конструкции создается паровая рубашка, и внутренний, когда пар пропускается по трубкам, уложенным в толще возводимой конструкции. По первому способу вокруг колонны устанавливают утепленные щиты, образующие паровую рубашку. По гибкому шлангу от котла подается пар под давлением не более 0,07 МПа. В паровой рубашке должна быть относительная влажность среды 95...100 %. Чтобы исключить большие перепады температур по высоте колонны, паровые рубашки устраивают с заглушками через каждые 2...3 м. В каждый отсек паровой рубашки пар подается своим шлангом.

Равномерность прогрева плиты перекрытия достигают при двустороннем паропрогреве. В этом случае сначала пар поступает в нижнюю паровую рубашку, а затем в верхнюю через отверстие в плите. Для уменьшения тепловых потерь в атмосферу и предохранения от увлажнения настил сверху покрывают слоем толя и опилок. Эффективность тепловой обработки бетона в балках достигается применением температурных скважин.

Электропрогрев бетона можно производить с помощью электродов, термоактивной опалубки, термоактивного гибкого покрытия и греющих проводов.

Электродный способ применяют для теплообработки бетона в конструкциях с Мп=8...20. Он основан на пропуске электрического тока между электродами через бетонную среду, в которой, как в добавочном сопротивлении, выделяется теплота.

В зависимости от расположения электродов по отношению к прогреваемой конструкции они подразделяются: на внутренние (глубинные) закладываемые в тело бетона; плавающие -- укладываемые на поверхность бетона или слегка втапливаемые в него; нашивные -- прикрепляемые к внутренней поверхности опалубки коробов или инвентарных щитов.

Для достижения равномерного распределения электрического и температурного поля в прогреваемом бетоне электроды должны находиться на определенном расстоянии друг от друга. Несоблюдение этого условия приводит к нарушению температурного режима, к перегреву бетона в приэлектродных зонах с интенсивным выпариванием из него влаги. Отсутствие необходимого количества воды для гидратации цемента приводит к снижению прочности бетона [5, 308].

7. Какими методами оценивается качество нефтяных битумов? Приведите значение их основных свойств

Для классификации товарных битумов по сортам в зависимости от их качества разработаны и применяются различные методы испытания. Эти методы утверждены стандартами разных стран.

Целью общепринятых методов испытания качества битумов является определение их консистенции, чистоты и теплостойкости. Для определения консистенции предложено много методов, позволяющих установить ее зависимость от вязкости. Битумы характеризуют и сравнивают по степени текучести при определенной температуре или по температуре определения некоторых свойств.

К таким показателям, характеризующим свойства твердых битумов, относятся глубина проникания стандартной иглы (пенетрация), температура размягчения, растяжимость в нить (дуктильность), температура хрупкости. Эти исследования, строго говоря, не эквивалентны прямому определению вязкости, но находят широкое практическое применение, потому что позволяют быстро характеризовать консистенцию битума. К основным показателям, характеризующим свойства битумов, можно также отнести адгезию, поверхностное натяжение на границе раздела фаз, когезию, тепловые, оптические и диэлектрические свойства. К числу сопоставимых показателей, кроме того, можно отнести потерю массы при нагревании и изменение пенетрации после него, растворимость в органических растворителях, зольность, температуру вспышки, плотность, реологические свойства [6, 277].

Некоторые показатели определяют как для исходного битума, так и для битума после прогрева, который имитирует процесс старения. Стандартами задаются определённые значения показателей качества, что отражает оптимальный состав битума. Этот состав может быть различным для разных областей применения битумов.

Пенетрация -- показатель, характеризующий глубину проникания тела стандартной формы в полужидкие и полутвердые продукты при определенном режиме, обусловливающем способность этого тела проникать в продукт, а продукта -- оказывать сопротивление этому прониканию. Пенетрацию определяют пенетрометром, устройство которого и методика испытания даны в ГОСТ 11501--78; за единицу пенетрации принята глубина проникания иглы на 0,1 мм. Пенетрация дорожных нефтяных битумов различных марок при 25 °С, нагрузке 100 Г, в течение 5 сек составляет 40--300*0,1 мм, а при 0 °С, нагрузке 200 Г, в течение 60 сек-- от 13 до 50*0,1 мм. Таким образом, в зависимости от температуры, нагрузки и длительности проникания иглы значение пенетрации существенно изменяется. Поэтому условия ее определения заранее оговаривают. Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации -- температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Получить битумы с высокой теплостойкостью можно соответствующим подбором сырья, технологического способа и режима производства [6, 279-280].

Температура размягчения битумов -- это температура, при которой битумы из относительно твердого состояния переходят в жидкое. Методика определения температуры размягчения условна и научно не обоснована, но широко применяется на практике. Испытание проводят по ГОСТ 11506--73 методом «кольцо и шар» (КиШ), а также иногда методом Кремер -- Сарнова.

Индекс пенетрации -- показатель, характеризующий степень коллоидности битума или отклонение его состояния от чисто вязкостного. По индексу пенетрации битумы делят на три группы.

1) Битумы с индексом пенетрации менее -2, не имеющие дисперсной фазы или содержащие сильно пептизированные асфальтены (битумы из крекинг-остатков и пеки из каменноугольных смол). Эластичность таких битумов очень мала или практически равна нулю.

2) Битумы с индексом пенетрации от - 2 до +2 (остаточные и малоокисленные).

3) Битумы с индексом пенетрации более +2 имеют значительную эластичность и резко выраженные коллоидные свойства гелей. Это окисленные битумы с высокой растяжимостью [6, 282].

Температура хрупкости -- это температура, при которой материал разрушается под действием кратковременно приложенной нагрузки. По Фраасу -- это температура, при которой модуль упругости битума при длительности загружения 11 сек для всех битумов одинаков и равен 1100 кГ/см2 (1,0787-108 н/м2). Температура хрупкости характеризует поведение битума в дорожном покрытии: чем она ниже, тем выше качество дорожного битума. Окисленные битумы имеют более низкую температуру хрупкости, чем другие битумы той же пенетрации.

Температура хрупкости дорожных битумов обычно колеблется в пределах от --2 до -- 30 °С. Для ее определения применяют метод, описанный в ГОСТ 11507-78 с дополнением по п. 3.2.

Растяжимость (дуктилъностъ) битума характеризуется расстоянием, на которое его можно вытянуть в нить до разрыва. Этот показатель косвенно характеризует также прилипаемость битума и связан с природой его компонентов. Дорожные нефтяные битумы имеют высокую растяжимость -- более 40 см. Повышение растяжимости битумов не всегда соответствует улучшению их свойств. По показателю растяжимости нельзя судить о качестве дорожных битумов, так как условия испытания (растяжение со скоростью 5 см/мин) отличаются от условий работы битума в дорожном покрытии.

Растяжимость битумов при 25 °С имеет максимальное значение, отвечающее их переходу от состояния ньютоновской жидкости к структурированной. Чем больше битум отклоняется от ньютоновского течения, тем меньше его растяжимость при 25°С, но достаточно высока при 0°С. Битум должен обладать повышенной растяжимостью при низких температурах (0 и 15°С) и умеренной при 25°С [6, 285].

Методика и устройство прибора для определения растяжимости битумов приведены в ГОСТ 11505--75.

Вязкость битумов более полно характеризует их консистенцию при различных температурах применения по сравнению с эмпирическими показателями, такими, как пенетрация и температура размягчения. Ее легко и в более короткий срок можно измерить при любой требуемой температуре производства и применения битума. Желательно, чтобы битум при прочих равных показателях обладал наибольшей вязкостью при максимальной температуре применения и имел как можно более пологую вязкостно-температурную кривую. При температуре ниже 40 °С битум подобен твердообразным системам, при температурах от 40 до 140 °С -- структурированным жидкостям, при температуре выше 140 °С -- истинным жидкостям. Битумы ведут себя как истинная жидкость, когда их вязкость понижается до 102-- 103пз.

Вязкость битумов определяют в вискозиметрах Энглера, Сейболта и Фурола, методом падающего шара, в капилляре Фенске, на ротационном вискозиметре, реовискозиметре, консистометре и др.

Дорожные битумы разделяют на вязкие и жидкие.

Вязкие битумы используют в качестве вяжущего материала при строительстве и ремонте дорожных покрытий. Жидкие битумы предназначены для удлинения сезона дорожного строительства. В соответствии с ГОСТ 11955-82 их получают смешением вязких битумов БНД с дистиллятными фракциями -- разжижителями. После укладки покрытия разжижитель постепенно испаряется.

Иногда рассматриваются реологические свойства битумов и их растворимость.

Список использованных источников

1. Айрапетов Д.П. Архитектурное материаловедение: Учебник. - М.: Стройиздат, 1983.

2. Воробьев В.А., Комар А.Г. Строительные материалы: Учебник. - М.: Стройиздат, 1976.

3. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1986.

4. Микульский В.Г. Строительные материалы: учебник. - М.: АСВ, 1996.

5. Попов Л.Н., Попов Н.Л. Строительные материалы и изделия: Учебник. - М.: ГУПЦПП, 2000.

6. Синяков В.К. Строительные материалы и работы. - М.: Стройиздат, 1986.

Размещено на Allbest.ru