Марка бетона по морозостойкости. Способы повышения морозостойкости и атмосферостойкости цементного камня
Морозостойкость -- способность бетона сохранять, физико-механические свойстве при попеременном замораживании и оттаивании.
Существует несколько точек зрения о разрушении бетона под влияние попеременного замораживания и оттаивания, т.к. на сегодня этот процесс до конца не изучен:
1. Бетон разрушается в результате перехода воды и лед с увеличение объема на 9%.
2. Разрушение происходит из-за того, что вода оказывает давление на материал, которое создается в порах при переходе воды в лед.
3. Бетон разрушается, т.к. в процессе замораживания вода мигрирует от более нагретых к менее нагретым участкам бетона (у поверхности создается водяное давление, которое разрушает материал).
4. Бетон разрушается вследствие разных коэффициентов температурного расширения. Считая, что все эти факторы действуют
1- микрообъем бетона:
2- открытые поверхностные поры, полностью заполненные водой:
3- внутренние поры, частично заполненные водой:
4- внутренние замкнутые норы, не заполненные водой.
При воздействии мороза вода начинает замерзать в поверхностных порах. При переходе воды в лед оказывается давление на материал и на воду, которая не замерзла впорах. Это давление большое и приводит к возникновению микроразрушений, также есть ещё давление на незамерзшую часть воды, под действием, которого вода может переходить в соседние поры, не заполненные водой. Это смягчает действие мороза и повышает морозостойкость бетона. Т.о. наличие в бетоне замкнутых пор, равномерно размещенных, по объему и не заполненных водой приводят, к повышению морозостойкости материала. При этом поры должны располагаться друг от друга на таком расстоянии, чтобы межпоровые перегородки были проницаемы для воды под давлением. В связи с этим введение в бетон воздухововлекающих или микро-газо-пенообразующих добавок способствует повышению морозостойкости. Воздухововлекающие добавки можно заменять пористыми зернами или измельченным ячеистым бетоном.Большое влияние оказывает размер пор. С его уменьшением вода в порах замерзает при более низких температурах.
При диаметре пор 1,57 мм - 6.4 °С 0.15 мм - 15 °С 0.06 мм - 16 "С.
В порах d меньше 0.001 мкм вода вовсе не замерзает. Вода движется от более теплых участков к менее теплым, на поверхности возникает давление, снижающее морозостойкость. Наличие мелких замкнутых пор лучше всего. Если же все поры в бетоне будут полностью заполнены водой, то материал разрушится через 1 цикл замораживании.
На морозостойкость большое влияние оказывает степень насыщенности бетона водой, а также степень перехода воды в лед и режим воздействия отрицательных температур. Наличие открытых сообщающихся пор сказывается отрицательно на материал. Также на морозостойкость бетона оказывает влияние вид вяжущею, в/ц степень гидратации зерен цемента. Цементы с малой НГ и водопотребностью обеспечивают большую морозостойкость бетона.
Самым слабым при воздействии мороза является СаСОЗ-А12ОЗ, его содержание должно быть min. Морозостойкость повышается при тонкости помола до 5000 см/г, г.к. увеличивается степень гидратации цемента. При большей тонкости помола морозостойкость снижается, т.к. в этом случае возрастает водопотребность, а степень гидратации практически остается постоянной. На морозостойкость оказывает влияние прочность бетона к моменту воздействия мороза. Для класса В 7.5 - В 30 - практическая прочность должна быть не менее 50% от конечной. Для класса В 40- 35%, для класса В50 - 30%.
Начиная от В/Ц =0.62 и с уменьшением В/Ц морозостойкость повышается. Чем меньше В/Ц, тем меньше размер капилляров и они больше перекрываются продуктами гидратации. Полностью морозостойкого бетона получить нельзя.
Условие твердения так же оказывает влияние на морозостойкость. Например, твердении в воде или при н.у.,при прочих равных условиях в 1.5- 2 раза повышается морозостойкость.
Расход цемента так же оказывает влияние. При Ц =280 -420 кг/м3 не сказывается отрицательно на морозостойкость, но при расходе цемента меньше или больше этого придела морозостойкость снижается. У бетонов на не свежем цементе морозостойкость ниже, чем на свежезаготовленном.
Усадка во всех случаях отрицательно сказывается на морозостойкость и поэтому применение безусадочных напрягающихся бетонов способствует повышению морозостойкости.
Заполнитель также влияет на морозостойкость. Наилучшие результаты при применении гранитного щебня желательно небольшой крупности и небольшого расхода: Щ=1100- 1150 кг/м3,
Введение комплексных добавок позволяет получить наиболее морозостойкие бетоны.
Разрушается бетон при значительном изменении температуры, даже в области одного знака (-20 пли -50), т.к. лед при разных темпера турах имеет разный коэффициент расширения.
При замораживании водонасыщенного ж/б может нарушаться сцепление арматуры с бетоном. При температуре меньше от -10 до -20 С сталь и бетон претерпевают разные деформации, и происходит разрушение. Нужно применять стальные сечки и каркасы и предохранять от увлажнения.
Большое влияние имеет разница коэффициентов температурного расширения Составляющих бетона. У гранита Ктемп.расш. = 9,5*10-6. У цементного камня 3.5*10-6.
Заполнитель, окруженный цементным камнем. Если такую систему охладить от - 18 до -20 "С, а потом нагреть, заполнитель оказывает давление на цементный камень и в нем появляются внутренние растягивающие напряжения. Если σр>R, то появляются трещины, снижается морозостойкость. R/ σр >1 - получаем морозостойкий бетон. R предел прочности цементного камня; σр - напряжение в цементном камне; R/ σр – критерий морозостойкости. Для обеспечения морозостойкости нужно, чтобы у заполнителя и у цементного камня были близкие коэффициенты расширения. На морозостойкость бетона влияет и нагрузка
Кривые 1,2,3 для бетонов с разной прочностью. Rт03 - самая высокая прочность. При нагрузке выше Rт0 появляются макротрещины, морозостойкость бетона начинает снижаться. При нагрузке <Rт0 материал уплотняется и повышается морозостойкость.
Испытывают бетон на морозостойкость в соответствии с ГОСТ 10060-95. Марка бетона по морозостойкости определяется количеством циклов замораживания и оттаивания по методике ГОСТа, при котором прочность па сжатие снижается не более чем на 5%, а потеря массы для дорожного бетона не более 3%. Марка по морозостойкости для тяжелого бетона F50...F1000, для ячеистого бетона FI5...F100; для легкого бетона на легких заполнителях F35...F500. Морозостойкость ячеистых бетонов повышается с увеличением В/Т при использовании высокомарочных тонкомолотых вяжущих, при увеличении доли цемента в смешанном вяжущем.
Морозостойкость зависит от структуры материала чем больше мелких, замкнутых пор, тем выше морозостойкость.
Морозостойкость можно повысить за счёт введения специальных противоморозных добавок:
-поташ; хлорид Na и Ca; нитритнитрадхлорид Ca;
-нитрид Na; нитритнитрад Ca;
5. Приготовление бетонных (растворных) смесей:
• доставка, разгрузка, хранение и внутризаводское транспортирование исходных материалов, используемое оборудование (привести схемы);
• дозирование составляющих бетонную смесь компонентов, точность дозирования, классификация и принцип работы обычных, тензорезисторных и автоматических дозатор (привести схемы);
• приготовление бетонных (растворных) смесей в смесителях гравитационного перемешивании; правила выбора смесителей, подогрев бетонных смесей, компоновка оборудовании бетоносмесительных цехов (привести схемы);
• автоматизация производства бетонных смесей (принести схемы)
Любое производство начинается с поступления на предприятие исходного сырья, которое затем в процессе переработки превращается в готовую продукцию. Все эти вопросы решаются окончательно на основании технико-экономических расчетов. Основным сырьем при проектировании растворной бетонной смеси является вяжущее, заполнитель и добавки.
Доставка, разгрузка и хранение заполнителей. Заполнители могут поставляться автомобильным железнодорожным, водным транспортом, по канатной дороге в специальных контейнерах. Если расстояние не большое выгодно автосамосвалами, разгружают в приемный бункер, а оттуда на склад. Чаще заполнители поступают по железной дороге на платформах. Разгрузку осуществляют сталкиванием и с помощью спецмашин Т-182А (170т/через) шнековых разгрузчиков, опрокидывания. Лучше доставлять заполнитель на саморазгружающихся платформах. Заполнитель может поступать в полувагонах, гондолах портально-элеваторного типа С492. Разгрузка - черпанием. В зимнее время смерзшийся заполнитель может разгружаться специальными машинами Q=100120т/ч. Марки БРМ (бурофрезерные рыхлительные виброрыхлители). Можно вводить добавки ПАЩ (может быть ПАВ) -1 ...2% от массы заполнителя (-20˚С).
После разгрузки материал поступает на склад.
В зимнее время путем подачи пара в массу заполнителя путем подогрева материалов с помощью регистров, установленных в стенах бункеров. Песок нагревают в специальных барабанных сушилках (длина = 14 м, диаметр=2,2м, Т=50-б0°С).
Цемент доставляют автоцементовозами, железной дорогой в специальных цементовозах, крытых полувагонах (раньше). В мешках, как правило, поступает цветной и глиноземистый цемент.
Автоцементовозы Г/п 10…22т
Через воздухонепроницаемую перегородку попадает воздух и, смешиваясь с цементом, образует текучую форму цемента. 1. цистерна, 2. компрессор, 3. ресивер,
4. распределитель сжатого воздуха, 5. сопла для выдачи цемента.
Чаще всего цемент подается по железной дороге в специальных цементовозах.
Разгрузка происходит под действием силы тяжести. По железной дороге цемент может поступать в цистернах, разгрузка из которых происходит под действием сжатого воздуха, который поступает в верхнюю часть и, смешиваясь с цементом, придает текучесть.
Склад цемента:
- прирельсовые:
-приобъектные;
-механизированные:
-ж\б (круглого сечения лучше);
-металлические (квадратного сечения)
Силос 
Высота до 20м, образующие горизонталями конуса 65˚.
Цемент на складе хранят по:
- видам,
- партиям,
- поставщикам.
Смешивать цемент запрещается, перерасход цемента.
Механизмы для транспортирования цемента. Для транспортирования вяжущего может использоваться сжатый воздух, или (при небольших расстояний), пневможелоб.
Схема пневможелоба:
1- металлический конус ( угол 4…6˚)
2- воздухопроницаемая перегородка, под которой нагнетающими вентиляторами 4 воздух полается под давлен 600..700мм вод. столба
3-бунхер для подачи цемент в пневможелоб.
Q зависит от размеров желоба.
Пневмоподъемник (аэрафлит)
Воздух 0.4...0.5 МПа
Служит для подачи цемент вертикально. По такому же принципу работает пневмовинтовой каркас.
Струйный насос для подачи вяжущего горизонтально и вертикально.
Дозирование
Обычно компоненты дозируются с точностью
Цемент, вода, растворы добавляют ±2%, тяжелый заполнитель±2,5%, пористый заполнитель ±З%.Плотные материалы дозируются по массе. Пористые и легкие по объему и массе.
Дозаторы бывают:
-непрерывного и периодического действия;
-дотирование по массе и объему, помассообъему;
-одно, двух и многофракционные;
-рычажные и тензорезисторные.
Требования к дозаторам: устойчивость, чувствительность, верность показаний.
Дозаторы располагаются под расходными бункерами. Допускается 1 дозатор под 2-3 бункерами.
Схема ручного дозатора (рычажный)
Схема тензорезисторного дозатора
4- упругие элементы.
5- Специальное устройство, фиксирующее удлинение 4.
Лучше использовать автоматические дозаторы. Они имеют на циферблате задатчики массы: АД, ДБ, КД. Для пористых заполнителей могут быть использованы весовые дозаторы с телескопической конструкцией или дозаторы с подвижной перегородкой.
Дозаторы непрерывного действия:
-ленточные. - дисковые, - шнековые. Дозаторы выбирают вида зависимости от: I) характера производства: 2) кол-ва фракций заполнителя: 3) принципа взвешивания; 4) точности дозирования(погрешность ±3%).
После дозирования существуют различные способы подачи компонентов вода смеситель.
При использовании плотного заполнителя существует след порядок;
1. дозируется крупный заполнитель;
2. дозируется мелкий заполнитель;
3. они перемешиваются;
4. затем дозируется вяжущее и вода с добавкой.
При использовании легкого пористого заполнителя (производство легких бетонных смесей):
1. перемешивается легкий заполнитель и 50% воды:
2. перемешивается цемент и 35% воды;
3. затем добавка с оставшимся количеством воды.
Для перемешивания бетонной смеси используется смесители принудительного действия и гравитационное перемешивание периодического и непрерывного действия. Основной тип - это принудительного действия, но допускается смесители гравитационного перемешивания (более простые по конструкции и более надежные).
Вид гравитационного смесителя с боку:
В 3 компоненте все перемешивается, затем барабан с помощью пневмоцилиндра опрокидывается, и готовая смесь выдается в приемный бункер.
Схема гравитационного смесителя периодического действия
важно подобрать число оборотов n=20/√Д
Гравитационный смеситель непрерывного действия
1-корпус, 2- бет. смесь
Схема принудительного смесителя с вертикальным рабочим валом – получается более однородная бетонная смесь.
1- течка оттозированного сырья, 2- люк, 3- корпус смесителя (металлический), 4- лопасти (U=20…320 об/мин) СБ-112, СБ-151- с подогревом бетонной смеси паром.
Турбулентные быстроходные (500 об/мин) бетоносмесители, служат для приготовления мелкозернистых и легкобетонных смесей.
1- 
металлический корпус,
2- смеситель роторный с лопастями СБ-133, СБ-148, СБ-108 и др.
Вибросмесители: смесь полностью перемешивают и подвергают вибрации. Это активизир формуемой массы . ускоряет процесс твердения в начальные сроки, но это требует дополнительных : энергии, усложняется смеситель и снижается подвижность его работы и увеличивается шум.
Применение бетоносмесителя непрорывною действия с горизонтальным валом (СБ-16З-наиболее эффективен, V=1500л).
1- 
металлический корпус.
2- рабочие валы с лопастям
(W=250o6/мин)
Это шнек с 2 валами (может быть с 1)
Схема струйного смесителя
1- корпус цилиндрической формы (металлический)
2- полый вал с полыми лопастями, по торцам которых расположены сопла.
Валы вращаются со W=1000 об/мин В полый вал подается горячий воздух.
В основном на практике применяют 2 технологические схемы производства бетон. смеси: одноступенчатая вертикальная,
двухступенчатая (выбирается на основании технико-жономических расчетов) Наиболее распространена I.
Схема БРЦ с вертикальной технологической схемой произволства:
наклонная галерея с ленточным транспортером.
1-система ленточных транспортеров надбункерного отделе поворотными воронками и сбрасывающею устройства
распределения заполнитель ПО бункерам.
2-циклон для отделения цемента от воздуха,
3-расходный бункер.
4-дозаторы,
5-смесители,
6-активатор цементного
7-транспортер для подачи готовой бетонной смеси
I- иадбункерное отделение.
II- бункерное отделение.
Ш- дозаторное отделение,
IV- смесительное отделение.
АСУ позволяет применять в автоматическом режиме. Применяется для изготовления бетонной с различных составов, при изготовлении бетонных и ж/бетонных изделий сложных по структуре и технологии. Управлять этими процессами в автоматическом режиме - сложная технологическая задача, ее можно решить, использовании математические методы. Для этого надо иметь математическую модель технологического процесса, адаптированного к условиям данного технологического процесса (пр-ва) и выбрав управляющий фактор, можно оперативно корректировать производственный процесс при изменении технологических параметров. Данные о качестве исходного материала (подвижность бею смеси) поступают в ... , а также микропроцессор или ЭВМ, где переработка поступивших данных и корректировка состава бетонной смеси .
2-х ступенчатая, когда материал дважды поднимается на мах высоту: I раз для дозировки исходных материалов, 2 раз для перемешивания формованной массы.
1- 
расходный бункер.
2- дозаторы
3- оборудование для вторичного подъема в приемный бункер - 4 и смеситель - 5.
Преимущество: высота здания меньше.
7. Изготовление закладных деталей:
- материалы для их изготовления;
- способы производства, их сущность, схемы установок, применяемое оборудование;