Les matériaux et produits silicatés sont des matériaux non cuits et des produits à base de liants minéraux - amiante-ciment, gypse et béton de gypse, silicate (à base de chaux) et magnésie avec des charges (sable de quartz, scories, cendres, pierre ponce, sciure, etc.). Leurs domaines d'application sont extrêmement larges - des structures porteuses et enveloppantes à la finition des bâtiments et des structures.
Les produits de silicate sont obtenus par moulage et autoclavage ultérieur d'un mélange de chaux ou d'autres liants à base de celle-ci, d'additifs de silice fine, de sable et d'eau.
La brique de silicate est un matériau en pierre artificielle fabriqué à partir d'un mélange Le sable de quartz et citron vert en appuyant sous grande pression et durcissement ultérieur dans un autoclave. Matériaux sources sont de la chaux aérienne - 6 à 8 % sur la base de CaO, du sable de quartz - 92 à 94 % et de l'eau - 7 à 8 % en poids du mélange sec.
Il existe deux schémas pour la production de briques silico-calcaires : le silo et le tambour. Selon le schéma du silo, la chaux, avec le sable, est trempée dans des silos pendant 4 à 8 heures.Selon le schéma du tambour, la chaux, avec le sable, est trempée dans des tambours rotatifs avec une alimentation en vapeur sous une surpression allant jusqu'à 0,5 MPa, en raison duquel le processus de trempe dure 30 à 40 minutes
Le mélange éteint de chaux et de sable est humidifié, mélangé et pressé sous une pression de 15-20 MPa, en conséquence, une matière première est obtenue, qui est placée sur des chariots et envoyée dans des autoclaves pendant 10-14 heures pour être cuite à la vapeur sous un pression de vapeur saturée de 0,8 MPa (g) à une température d'environ 175 o C. La résistance des briques de silicate augmente pendant un certain temps et après le déchargement de l'autoclave (à l'air).
Les briques de silicate sont produites en deux types : simples (250x120x65 mm) et modulaires (250x120x88 mm). Les briques modulaires sont fabriquées avec des vides technologiques fermés d'un côté. La couleur de la brique est gris clair, mais elle peut également être colorée en raison de l'introduction de pigments minéraux résistants aux alcalis dans le mélange.
Grâce au pressage sous haute pression et à l'absence de phénomènes de retrait, les dimensions de la brique de silicate sont conservées plus précisément que celles de la brique d'argile. Sa densité est légèrement supérieure à celle de brique en céramique- 1800-1900 kg / m 3, conductivité thermique - 0,82 - 0,87 W / (m o C). Selon la résistance ultime à la compression et à la flexion, les briques de silicate sont composées de six grades : 75, 100, 125, 150, 200 et 250. La résistance au gel des briques de silicate n'est pas inférieure à M rz 15, l'absorption d'eau est de 8 à 16% par poids.
Les domaines d'application des briques silico-calcaires sont les mêmes que pour les briques céramiques. Cependant, il n'est pas recommandé pour la pose de fondations et de murs dans des conditions d'humidité élevée, car l'impact des eaux souterraines et des eaux usées provoque sa destruction. Les briques de silicate ne doivent pas être utilisées dans des structures exposées à hautes températures(dans les fours, les cheminées, etc.).
Le béton au silicate est un grand groupe de bétons autoclavés, obtenus à base de chaux-sable, chaux-cendres ou autres liants chaux-siliceux. De plus, le laitier broyé de haut fourneau peut être utilisé comme liant.
Le béton de silicate dense à grains fins, contrairement au béton lourd, ne contient pas de granulats grossiers (gravier ou pierre concassée) dans sa composition. La structure du béton de silicate est plus homogène et le coût est beaucoup plus faible.
Sa résistance à la compression fluctue dans une plage assez large (15-60 MPa) et dépend de la composition du mélange, du mode de traitement en autoclave et d'autres facteurs. La résistance à l'eau du béton de silicate est satisfaisante. À pleine saturation en eau, la diminution de leur résistance ne dépasse pas 25 %. Résistance au gel - 25-50 cycles, et avec l'ajout de ciment Portland, il monte à 100 cycles.
Le béton de silicate dense est utilisé pour fabriquer de grandes blocs de mur murs extérieurs avec des vides fendus et intérieurs murs porteurs, panneaux et dalles de plancher, poteaux, poutres et pannes, escaliers et marches, blocs de sous-sol et autres produits renforcés.
Dans le béton de silicate léger, l'argile expansée, le laitier granulaire, la pierre ponce de laitier et d'autres matériaux poreux sous forme de gravier et de pierre concassée sont utilisés comme agrégats. Les blocs et panneaux des murs extérieurs des bâtiments résidentiels sont constitués de béton de silicate léger sur des agrégats poreux.
Les bétons de silicate cellulaire, selon le mode de formation de la structure poreuse, sont divisés en silicates mousse et gazeux. Ils sont obtenus par autoclavage d'un mélange plastique chaux-sable, dans lequel une mousse stable (mousse de silicate) ou de la poudre d'aluminium et d'autres agents de formation de gaz (silicate de gaz) sont introduits.
Sur rendez-vous, les bétons de silicate légers et cellulaires sont divisés en: calorifuges, calorifuges structurels et structurels.
Technologie de prospection produits de silicate durcissement en autoclave
En mélangeant de la chaux aérienne avec du sable de quartz et de l'eau, on obtient une solution terne qui durcit très lentement dans des conditions normales. Puisque le sable est chimiquement inerte dans des conditions normales.
Béton de silicate, comme le ciment, peut être lourd(agrégats denses - sable et pierre concassée ou mélange sable et gravier), poumons(charges poreuses - argile expansée, perlite expansée, aggloporite, etc.) et cellulaire(des bulles d'air, uniformément réparties dans le volume du produit, servent de remplissage).
Un liant dans le béton de silicate est un mélange chaux-silice finement broyé - un liant chaux-silice, capable de former une pierre artificielle à haute résistance lorsqu'il est mélangé avec de l'eau pendant le traitement thermique et humide dans un autoclave.
Le sable de quartz broyé, les scories métallurgiques (principalement de haut fourneau), les cendres de centrales thermiques sont utilisées comme composant de silice. Le composant de silice (sable finement broyé) a une grande influence sur la formation des propriétés des bétons de silicate. Ainsi, avec une augmentation de la dispersion des particules de sable broyé, la force et la résistance au gel augmentent. et autres propriétés des matériaux silicatés.
Avec une augmentation de la finesse du sable de broyage, la teneur relative en CaO du mélange liant augmente jusqu'à ce que la teneur en CaO actif permette de le lier lors de l'autoclavage avec le sable disponible en hydrosilicates de calcium faiblement basiques.
Traitement en autoclave- la dernière et la plus importante étape de la production de produits silicatés. Dans l'autoclave, des processus complexes de transformation du mélange de béton de silicate original, posé et compacté en produits durables de différentes densités - forme et fonction - ont lieu. Actuellement, les autoclaves sont produits avec un diamètre de 2,6 et 3,6 m, une longueur de 20 ... 30 et 40 m Comme indiqué ci-dessus, l'autoclave est une cuve cylindrique horizontale soudée (chaudière) avec des couvercles sphériques hermétiquement scellés aux extrémités. La chaudière est équipée d'un manomètre indiquant la pression de la vapeur et d'une soupape de sécurité qui s'ouvre automatiquement lorsque la pression dans la chaudière dépasse la limite. Dans la partie inférieure de l'autoclave, sont disposés des rails le long desquels se déplacent des chariots de produits chargés dans l'autoclave. Les autoclaves sont équipés de chemins de traverse avec chariots de transfert - ponts électriques pour le chargement et le déchargement des chariots et dispositifs de contrôle et de gestion automatique du mode de traitement en autoclave. Pour réduire les pertes de chaleur dans l'espace environnant, la surface de l'autoclave et toutes les conduites de vapeur sont recouvertes d'une couche d'isolation thermique. Des autoclaves sans issue ou passants sont utilisés. Les autoclaves sont équipés de conduites pour l'évacuation de la vapeur saturée, contournant la vapeur d'échappement dans un autre autoclave, dans l'atmosphère, d'un échangeur de chaleur et d'une évacuation des condensats.
Après le chargement de l'autoclave, le couvercle est fermé et de la vapeur saturée y est introduite lentement et uniformément. L'autoclavage est le moyen le plus efficace pour accélérer le durcissement du béton. Des températures élevées en présence d'eau liquide dans le béton traité créent des conditions favorables à l'interaction chimique entre l'oxyde de calcium hydraté et la silice avec la formation du principal agent de cimentation - les hydrosilicates de calcium.
L'ensemble du cycle de traitement en autoclave (selon le professeur P. I. Bozhenov) est classiquement divisé en cinq étapes: 1 - du début de l'injection de vapeur jusqu'à ce que la température dans l'autoclave atteigne 100 ° C; 2 - une augmentation de la température du milieu et de la pression de vapeur au minimum désigné; 3 - maintien isotherme à pression et température maximales ; 4 - diminution de la pression à l'atmosphérique, température à 100°C ; 5 - la période de refroidissement progressif des produits de 100 à 18 ... 20 ° C soit dans l'autoclave, soit après leur déchargement de l'autoclave.
La résistance du béton de silicate à la compression, à la flexion et à la traction, les propriétés de déformation, l'adhérence aux armatures fournissent la même capacité portante des structures en béton de silicate et de ciment avec les mêmes dimensions et le même degré de renforcement. Par conséquent, le béton de silicate peut être utilisé pour les structures renforcées et précontraintes, ce qui le place sur un pied d'égalité avec le béton de ciment.
Les structures porteuses pour la construction résidentielle, industrielle et rurale sont constituées de bétons de silicate denses : panneaux de murs et plafonds intérieurs, escaliers et paliers, poutres, poutres et colonnes, dalles de corniche, etc. produits tels que ardoise pressée sans amiante, contrainte - traverses de chemin de fer en silicate-béton armé, tubes en silicate-béton armé pour la finition de tunnels de métro et pour la construction de mines (béton d'une résistance de 60 MPa et plus).
La corrosion des armatures dans le béton de silicate dépend de la densité du béton et des conditions de service des structures ; lors du fonctionnement normal des structures, les armatures en béton de silicate dense ne se corrodent pas. Dans des conditions d'exploitation humides et variables dans des structures en béton de silicate dense, l'armature doit être protégée par des revêtements anti-corrosion.
Le béton de silicate à base de granulats poreux est un nouveau type de béton léger. Son durcissement a lieu en autoclave. Les liants de ces bétons sont utilisés de la même manière que pour les bétons silicatés denses, et des granulats poreux sont utilisés comme charges : argile expansée, perlite expansée, aggloporite, ponce de laitier
Brique de silicate
La brique de silicate dans sa forme, sa taille et son objectif principal ne diffère pas de la brique en céramique (voir Ch. 3). Les matériaux pour la fabrication des briques silico-calcaires sont la chaux aérienne et le sable de quartz. La chaux est utilisée sous forme de chaux vive broyée, partiellement éteinte ou hydratée éteinte. La chaux doit être caractérisée par une extinction rapide et ne doit pas contenir plus de 5 % de MgO. L'épuisement ralentit le taux d'extinction de la chaux et provoque même l'apparition de fissures, de gonflements et d'autres défauts dans les produits. Par conséquent, pour la production de produits de silicate autoclavés, la chaux ne doit pas contenir d'épuisement.
Le sable de quartz dans la production de produits à base de silicate est utilisé non broyé ou sous la forme d'un mélange non broyé et finement broyé, ainsi que grossièrement broyé avec une teneur en silice d'au moins 70 %. La présence d'impuretés dans le sable affecte négativement la qualité des produits : le mica réduit la résistance, et sa teneur dans le sable ne doit pas dépasser 0,5% ; les impuretés organiques provoquent un gonflement et réduisent également la résistance; la teneur en impuretés soufrées du sable est limitée à 1% en termes de SO 3. Les impuretés d'argile uniformément réparties sont autorisées en une quantité ne dépassant pas 10 % ; ils augmentent même légèrement la maniabilité du mélange. Les grosses inclusions d'argile dans le sable ne sont pas autorisées, car elles réduisent la qualité des produits. La composition du mélange chaux-sable pour la fabrication de la brique de silicate est la suivante: 92 ... 95% de sable de quartz pur, 5 ... 8% de chaux aérienne et environ 7% d'eau.
La production de briques de silicate s'effectue de deux manières: tambour et silo, qui diffèrent par la préparation d'un mélange chaux-sable.
À méthode du tambour (Fig. 8. 6) le sable et la chaux vive finement broyée, obtenus en broyant de la chaux en morceaux dans un broyeur à boulets, pénètrent dans des trémies séparées au-dessus du tambour de trempe. A partir des trémies, du sable dosé en volume et de la chaux en poids sont chargés périodiquement dans le tambour de trempe. Ce dernier est fermé hermétiquement et les matières sèches sont mélangées pendant 3 ... 5 minutes. Lorsque la vapeur vive est fournie sous une pression de 0,15 ... 0,2 MPa, la chaux est éteinte avec un tambour en rotation continue. Le processus d'extinction de la chaux dure jusqu'à 40 minutes.
À méthode d'ensilage la masse prémélangée et humidifiée est envoyée dans des silos pour extinction. L'extinction en silos se produit 7 ... 12 heures, c'est-à-dire 10 ... 15 fois plus qu'en fûts, ce qui est un inconvénient important de la méthode d'ensilage. La masse chaux-sable, bien trempée dans un tambour ou un silo, est acheminée vers un mélangeur à palettes ou vers des canaux pour une humidification et un mélange supplémentaires, puis vers le pressage. Le pressage des briques est effectué sur des presses mécaniques sous pression jusqu'à 15 ... 20 MPa, fournissant une brique dense et durable. Le cru moulé est placé sur un chariot, qui est envoyé à un autoclave pour le durcissement.
L'autoclave est un cylindre en acier d'un diamètre de 2 m et plus, jusqu'à 20 m de long, avec des extrémités hermétiquement fermées avec des couvercles (Fig. 8.7). À mesure que la température augmente, la réaction entre la chaux et le sable s'accélère et à une température de 174 ° C, elle dure 8 ... 10 heures.Le durcissement rapide se produit non seulement à des températures élevées, jusqu'à une humidité élevée, car cette vapeur est autorisée dans l'autoclave avec une pression allant jusqu'à 0,8 MPa et cette pression est maintenue pendant 6 ... 8 heures.La pression de la vapeur est augmentée et réduire pendant 1 h 30. Le cycle de cuisson à la vapeur se poursuit * 10 ... 14 h.
Sous l'influence d'une température et d'une humidité élevées, une réaction chimique se produit entre la chaux et la silice. Les hydrosilicates formés à la suite de la réaction croissent avec les grains de sable dans pierre durable... Cependant, le durcissement des balles de silicate. la picha ne s'arrête pas là, mais continue après l'étuvage. Une partie de la chaux, qui est entrée en interaction chimique avec la silice du sable, réagit avec le dioxyde de carbone dans l'air, formant un fort carbonate de calcium selon l'équation
Ca (OH) 2 + CO 2 = CaCO3 + H 2 O
La brique de silicate est produite en taille 250 X 120X 65 mm, grades 75, 100, 125, 150, 200, 250 et 300, absorption d'eau 8 ... 16%, "conductivité thermique 0,70 ... 0,75 W / (m- ° C), avec une densité de plus de 1650 kg / m 3 - légèrement supérieure à la densité des briques en céramique, résistance au gel F15. Les qualités d'isolation thermique des murs en briques de silicate et en céramique sont pratiquement égales.
La brique de silicate est utilisée de la même manière que la céramique, mais avec certaines restrictions. Les briques de silicate ne doivent pas être utilisées pour la pose de fondations et de plinthes, car elles sont moins résistantes à l'eau, ainsi que pour la pose de fours et de cheminées, car avec une exposition prolongée à des températures élevées, la déshydratation de l'hydrosilicate de calcium et de l'hydrate d'oxyde de calcium, qui lient les grains de sable , et la brique s'effondre...
En termes d'indicateurs techniques et économiques, les briques de silicate sont supérieures aux briques en céramique. Sa production nécessite 2 fois moins de carburant, 3 fois moins d'électricité, 2,5 fois moins d'intensité de travail de production ; Au final, le coût de la brique silico-calcaire s'avère inférieur de 25 à 35 % à celui de la céramique.
Les matériaux silicatés sont des matériaux fabriqués à partir de mélanges ou d'alliages de silicates, de polysilicates et d'aluminosilicates. Les silicates sont des composés divers éléments avec de la silice (oxyde de silicium), dans laquelle il joue le rôle d'un acide. L'élément structurel des silicates est un orthogroupe tétraédrique -4 avec un atome de silicium Si +4 et des atomes d'oxygène O-2 aux sommets du tétraèdre, avec des arêtes de 0,26 nm de long. Les tétraèdres dans les silicates sont connectés par des sommets d'oxygène communs pour former des complexes silicium-oxygène sous la forme d'anneaux fermés, de chaînes, de réseaux et de couches. Les aluminosilicates, en plus des tétraèdres silicatés, contiennent des tétraèdres [AlO 4] -5 avec Al +3 at.
Les silicates complexes comprennent également des cations : Na +, K +, Ca ++, Mg ++, Mn ++, B +3, Cr +3, Fe +3, Al +3, Ti +4 et des anions : O 2 –2 , OH-, F- , Cl-, SO 4 - 2, ainsi que l'eau.
La plupart des silicates sont réfractaires et réfractaires, leur point de fusion varie de 770 à 2130 0 .Chem. Il est d'usage d'exprimer la composition des silicates sous forme de formules, comp. Des symboles de leurs molécules, composés par ordre croissant de leur valence, ou des formules de leurs oxydes : feldspath K 2 Al 2 Si 6 O 16.
Tous les silicates sont subdivisés en naturels (minéraux) et synthétiques (matériaux silicatés) Les synthétiques sont subdivisés en : liants, céramiques, matériaux sans silicate, verre, sitalls. Silicates naturels isp. En décomp. Domaines de l'économie nationale : Dans les procédés technologiques basés sur la torréfaction et la fonte (argile, quartzite, feldspath, etc.) ; dans les procédés de traitement hydrothermal (amiante, mica, etc.) ; en construction; dans les procédés métallurgiques.
Les matières premières pour la production de matériaux silicatés sont des minéraux naturels (sable de quartz, argiles, feldspath, calcaire), des produits industriels (carbonate de sodium, borax, oxydes et sels de divers métaux) et des déchets (scories, boues, cendres).
Dans la production de matériaux silicatés, des processus technologiques typiques sont utilisés, ce qui est dû à la proximité des fondements physiques et mathématiques de leur production. Diagramme d'étape :
Matières premières - préparation de la charge - formation d'un produit à partir de la charge - séchage éd. - Haute température. Le traitement est matériel.
La préparation de la charge est nécessaire pour assurer la haute efficacité des procédés ultérieurs de préparation à haute température et consiste en les opérations mécaniques habituelles pour la préparation des matières premières solides : broyage, classification, séchage, mélange des composants.
L'opération de moulage doit assurer la fabrication d'un produit d'une forme et d'une taille données, en tenant compte de leurs évolutions lors des opérations ultérieures de séchage et de traitement à haute température. Le moulage consiste à mouiller la charge, donnant au matériau une certaine forme.
Le séchage est effectué pour maintenir la forme du produit avant et pendant l'opération de traitement à haute température, qui est l'étape finale de la production de matériaux silicatés. Le traitement à haute température consiste à cuire ou cuire la charge (produit). Processus de traitement à haut poids moléculaire : 1) élimination de l'eau, d'abord physique, puis cristallisation ; 2) calcination, c'est-à-dire la libération d'eau et de CO2 des composants de charge ; 3) composants de charge - les carbonates métalliques, les hydroxydes métalliques et les aluminosilicates sont convertis en oxydes acides : SiO2, B2O3mAl2O3, Fe2O3 et oxydes basiques : Na 2 O, K 2 O, CaO, MgO, réagissant entre eux ; 4) frittage des composants de charge. Il peut couler dans la télévision. La phase, à une température inférieure au point de fusion, ou en phase liquide, à une température supérieure au point de fusion. Dans le second cas, du fait du processus de diffusion, la vitesse du processus est plus élevée ; 5) refroidissement de la masse avec formation de phases cristallines et amorphes.
Production de céramiques Les matériaux céramiques sont des matériaux polycristallins et leurs produits, obtenus par frittage d'argiles et de leurs mélanges avec des additifs minéraux, ainsi que des oxydes métalliques et d'autres composés réfractaires. Classification : Par composition - contenant de l'oxygène (silicate), sans oxygène (carbure, nitrure, borure, siliciure); Par application : construction, réfractaires, céramiques fines, spéciales. Céramique; selon le degré de frittage - poreux (brique, réfractaires, appareils sanitaires), fritté (porcelaine, céramiques spéciales); état de surface - vitré et non vitré. Les matières premières pour la production doivent avoir la propriété de frittage - la propriété d'un matériau pulvérulent de former, lorsqu'il est chauffé, un éclat corporel polycristallin. Matières premières - argile, sable de quartz, carbonates de calcium et de magnésium.
Processus technologique de production de briques - 2 options : méthode plastique et semi-sèche. La charge, contenant 40 à 50 % d'argile, 50 % de sable et jusqu'à 5 % d'oxyde de fer, va pour le pressage dans une presse à bande (méthode plastique) ou dans une presse mécanique, fonctionne. sous une pression de 10-25 MPa (méthode semi-sèche.). La brique formée est envoyée pour le séchage dans un séchoir tunnel puis pour la cuisson à une température de 900-1000 0 .
Le moulage du plastique est effectué sur une presse à bande.Il se compose 1. d'une trémie; 2. rouleaux ; 3. tarière ;. Lors du déplacement de la masse vers l'embout buccal 4. de la presse, elle est en outre mélangée et compactée. De l'humidificateur 5. pour mouiller l'embout buccal, de l'eau est fournie pour agir comme lubrifiant. La masse d'argile en forme de ruban 6. est découpée en briques à l'aide d'une machine à découper. 7. rouleaux de support.
Schéma de production de briques semi-sèches :
Les réfractaires sont appelés matériaux non métalliques caractérisé par un caractère réfractaire accru, c'est-à-dire la capacité de résister aux effets des températures élevées.Les réfractaires sont divisés en: 1. aluminosilicate; 2. Réfractaires Dinas - comp. Pas moins de 95 % d'oxyde de silicium ; 3. semi-acide - jusqu'à 70-80% d'oxyde de silicium et 15-25% d'oxyde d'aluminium. 3. Réfractaires chamotte - jusqu'à 50-70% d'oxyde de silicium et jusqu'à 46% d'oxyde d'aluminium. Réfractaire jusqu'à 1750 0 .
Schéma et équation.
4. Réfractaires à haute teneur en alumine - plus de 45% d'oxyde d'aluminium.
5. magnésite - oxyde de magnésium comme base. Réfractaire jusqu'à 2500 0 .
CaCO 3 + MgCO 3 = MgO + CaO + 2CO 2
6.Corindon réfractaires 7.Carborundum - comp. Carbure de silicium ; 7. zirconium et thorium, 8.carbone.
La plus grande quantité dans la croûte terrestre (lithosphère) contient de l'anhydride silicique libre ou de la silice SiO2. On le trouve dans la plupart des minéraux sous forme de silicates -> composants chimiques avec des oxydes basiques. La silice cristalline naturelle libre se présente sous forme de quartz, l'un des minéraux les plus abondants de la croûte terrestre. Ses cristaux se présentent sous la forme de prismes hexaédriques avec des pyramides hexaédriques aux extrémités (bases). Le quartz est généralement opaque, le plus souvent il est blanc, de couleur laiteuse. Le clivage dans le quartz est absent, sa fracture est conique, il a un éclat gras ; il ne se combine pas avec les alcalis aux températures ordinaires et ne s'effondre pas sous l'action des acides (à l'exception de l'acide fluorhydrique). La gravité spécifique du quartz est de 2,65, la dureté est de 7 sur l'échelle de dureté. Le quartz a une haute résistance à la compression (environ 20 000 kg/cm 2 ) et résiste bien à l'abrasion. Lorsqu'il est chauffé à une température de 575°C, le quartz de la modification passe dans la modification (haute température), augmentant brusquement de volume d'environ 1,5 %. A une température de 870°C, il commence à se transformer en tridymite (densité 2,26), augmentant considérablement de volume (le minéral tridymite cristallise sous forme de fines plaques hexagonales). Ces changements de volume de quartz à haute température doivent être pris en compte dans la fabrication de produits dinas réfractaires. A une température de 1710°C, le quartz passe à l'état liquide. Avec le refroidissement rapide de la masse fondue (fusion), du verre de quartz se forme - de la silice amorphe avec une densité de 2,3.
Dans la nature, il existe une opale minérale de structure amorphe, qui est une silice hydratée (Si0 2 * nH 2 0). La silice amorphe est active, peut se combiner avec la chaux à température normale, tandis que la silice cristalline (quartz) n'acquiert cette capacité que sous l'action de vapeur à haute pression (en autoclave) ou par fusion.
GROUPE SILICATE D'ALUMINIUM
La deuxième place après la silice est occupée par l'alumine A1 2 O 3 dans la croûte terrestre. L'alumine libre se présente naturellement sous forme de minéraux de corindon et d'autres minéraux d'alumine.
Le corindon est l'un des minéraux les plus durs. Il est utilisé pour la production de matériaux hautement réfractaires et est un abrasif précieux.
Un autre matériau d'alumine - la diaspore - est l'alumine monohydratée A1203. H20 et contient 85% d'A1203. La diaspora fait partie de la bauxite - des roches finement dispersées, souvent de couleur rouge ou violette, riches en alumine (de 40 à 80%) et utilisées comme matière première pour la production de ciment d'alumine.
L'alumine se trouve généralement dans des composés chimiques avec de la silice et d'autres oxydes appelés aluminosilicates. Les aluminosilicates les plus courants dans la croûte terrestre sont les feldspaths, qui constituent plus de la moitié de la masse totale de la lithosphère en poids. Ce groupe de minéraux comprend le mica et la kaolinite.
GROUPE SILICATE FER-MAGNESIUM
Les minéraux appartenant à ce groupe sont de couleur foncée, par conséquent, ils sont souvent appelés minéraux de couleur foncée. Leur densité est supérieure à celle des autres silicates, leur dureté est comprise entre 5,5 et 7,5 ; ils ont une viscosité importante. Avec une grande teneur d'entre eux dans les roches, ils donnent à ces derniers couleur sombre et une viscosité élevée, c'est-à-dire une résistance accrue aux chocs. Les minéraux rocheux les plus courants du groupe ferrugineux-magnésien sont les pyroxènes, les amphiboles et l'olivine.
GROUPE CARBONATE
Dans les roches sédimentaires, on trouve le plus souvent des minéraux carbonatés formant des roches (carbonates), dont les plus importants sont la calcite, la magnésite et la dolomite.
La calcite, ou spath de calcaire cristallin CaCO 3, est l'un des minéraux les plus abondants de la croûte terrestre. Il se divise facilement le long des plans de clivage dans trois directions, a une densité de 2,7 et une dureté de 3. La calcite est légèrement soluble dans l'eau pure (0,03 g dans 1 l), mais sa solubilité augmente fortement lorsque l'eau contient du dioxyde de carbone agressif. CO 2 , car il se forme du carbonate de calcium acide Ca (HCO 3 ) 2 dont la solubilité est presque 100 fois supérieure à celle de la calcite.
La magnésite MgC0 3 se produit pour la plupart sous forme d'agrégats terreux ou denses avec une structure cristalline cachée. Il est plus lourd et plus dur que la calcite.
Dolomite CaC0 3 -MgC0 3 par propriétés physiques proche de la calcite, mais plus solide et durable et encore moins soluble dans l'eau.
GROUPE SULFATE
Les minéraux sulfatés (sulfates), ainsi que les carbonates, se trouvent souvent dans les roches sédimentaires; les plus importants d'entre eux sont le gypse et l'anhydrite.
Le gypse CaS0 4 * 2H 2 0 est un minéral typique des roches sédimentaires. Sa structure est cristalline, parfois à grains fins, en cristaux lamellaires, colonnaires, aciculaires et fibreux. Le gypse se trouve principalement sous la forme de roches granulaires, fibreuses et denses continues, ainsi que d'argiles, de schistes, de sel gemme et d'anhydrite. Le gypse a couleur blanche, parfois il est transparent ou coloré avec des impuretés de différentes couleurs. Sa densité est de 2,3, sa dureté est de 2.
Le gypse se dissout relativement facilement dans l'eau à une température de 32-41°C, sa solubilité est 75 fois supérieure à celle de la calcite.
L'anhydrite CaS0 4 a une densité de 2,8-3, une dureté de 3-3,5; au Aspect extérieur semblable au plâtre. Il se produit dans des couches et des veines avec du gypse et du sel gemme. Sous l'influence de l'eau, l'anhydrite se transforme progressivement en gypse, tandis que son volume augmente.
ROCHES D'ORIGINE CHIMIQUE
La magnésite MgC03 est utilisée pour obtenir des matériaux réfractaires et de la magnésite magnésienne inférieure - caustique.
La dolomite se compose principalement du minéral du même nom CaCO3 MgC03. Les dolomites ont des propriétés similaires aux calcaires denses et ont parfois plus hautes qualités... Ils sont utilisés comme pierre de construction et pierre concassée pour le béton, ainsi que pour l'obtention de matériaux réfractaires et d'un liant (dolomie caustique). Les dolomies sont très répandues.
Le gypse CaS0 4 * 2H 2 Q, constitué du minéral du même nom, est utilisé principalement pour la fabrication de liants de gypse et comme additif dans la production de ciment Portland.
L'anhydrite CaS0 4, constituée du minéral du même nom, est utilisée pour la production de liants, ainsi que pour la fabrication de dalles de bardage intérieur. Extérieurement, l'anhydrite ne diffère pas sensiblement du gypse et se produit généralement avec lui.
Des tufs calcaires se sont formés à la suite de la précipitation de CaCO 3 à partir d'eaux carboniques souterraines froides et chaudes. Des tufs calcaires très poreux sont utilisés comme matériau pour les bâtiments décoratifs (grottes, etc.) et comme matières premières pour la préparation de torsades, et des tufs denses avec de petits pores régulièrement espacés et une résistance à la compression allant jusqu'à 800 kg / cm 2 sont utilisés pour le revêtement extérieur des bâtiments.
BÉTON. INFORMATIONS DE BASE SUR LE BÉTON
Le béton est une pierre artificielle obtenue par durcissement d'un mélange judicieusement sélectionné composé d'un liant, d'eau et de granulats (sable et pierre concassée ou gravier). Un mélange de ces matériaux avant durcissement est appelé mélange de béton.
Des grains de sable et de pierre concassée composent une charpente en béton. La pâte de ciment formée après fermeture mélange de béton avec de l'eau, enveloppe les grains de sable et de pierre concassée, comble les interstices entre eux et joue d'abord le rôle de lubrifiant des granulats, donnant de la mobilité (fluidité) au mélange de béton, et plus tard, en durcissant, lie les grains des agrégats, formant une pierre artificielle - béton. Le béton combiné à des armatures en acier est appelé béton armé.
CLASSIFICATION DU BÉTON
Le béton est classé selon les principales caractéristiques suivantes : poids volumétrique, type de liant, résistance, résistance au gel et destination.
La classification principale est par poids volumétrique. Le béton est divisé en extrêmement lourd avec une densité apparente de plus de 2500 kg/m 3, lourd - avec une densité apparente de 1800 à 2500 kg/m3 inclus, léger - avec une densité apparente de 500 à 1800 kg/m3 inclus, extra léger - avec une densité apparente inférieure à 500 kg / m 3.
Selon la plus grande taille des granulats utilisés, il existe des bétons à grains fins avec des granulats jusqu'à 10 mm et des bétons à gros grains avec la plus grande taille de granulats de 10 à 150 mm.
Les indicateurs les plus importants de la qualité du béton sont sa résistance et sa durabilité. En termes de résistance à la compression, les bétons sont subdivisés en grades R en kg/cm 2. Les bétons lourds à base de ciments et de granulats denses ordinaires ont des grades 100-600, les bétons extra lourds 100-200, les bétons légers à base de granulats poreux 25-300, les bétons cellulaires 25-200, les bétons silicatés denses 100-400 et les bétons résistants à la chaleur 100 -400.
La durabilité du béton est évaluée par le degré de résistance au gel. Selon cet indicateur, les bétons sont divisés en grades de résistance au gel Mrz : pour les bétons lourds Mrz 50-300 et pour les bétons légers Mrz 10-200. Par type de liant, on distingue les bétons : le ciment, réalisé sur liants hydrauliques - le ciment Portland et ses variétés ;
silicate - sur des liants à la chaux en combinaison avec des composants de silicate ou d'aluminate ;
gypse - en utilisant des liants d'anhydrite de gypse ; béton à base de liants organiques.
Le béton lourd est fabriqué sur du ciment et des agrégats denses conventionnels, et léger - sur du ciment à l'aide d'agrégats poreux naturels ou artificiels. Une variété de béton léger est le béton cellulaire, qui est un mélange durci d'un liant, d'eau, d'un composant de silice finement dispersé et d'un agent gonflant. Il se caractérise par une porosité élevée (jusqu'à 80-90%) avec de petits pores uniformément répartis. Les bétons de silicate sont obtenus à partir d'un mélange de chaux et de sable de quartz avec durcissement ultérieur des produits moulés dans un autoclave à une pression de 9-16 atm (g) et une température de 174,5-200 ° C.
Selon sa destination, le béton est des types suivants :
normal - pour béton et béton armé structures porteuses bâtiments et structures (poteaux, poutres, dalles);
génie hydraulique - pour les barrages, les écluses, le revêtement des canaux, etc. ;
pour les bâtiments et les sols légers ;
pour les sols, les revêtements routiers et les fondations ;
usage spécial : résistant aux acides, résistant à la chaleur, extra lourd pour la protection biologique.
Ces derniers sont fabriqués sur du ciment avec des types spéciaux de granulats à haute densité apparente.
Ciment
Pour la préparation de béton lourd, on utilise du ciment Portland ordinaire, plastifié et hydrophobe, du ciment Portland avec additifs hydrauliques, du ciment de laitier Portland, etc.. Les caractéristiques de ces ciments et leurs exigences sont décrites dans le quatrième chapitre.
Eau de mélange
Pour mélanger mélanges de béton et l'arrosage du béton, on utilise de l'eau qui ne contient pas d'impuretés nocives qui empêchent le durcissement normal du béton - acides, sulfates, graisses, les huiles végétales, sucre, etc. Ne pas utiliser d'eaux marécageuses et usées, ainsi que d'eaux contaminées par des impuretés nocives, ayant un pH inférieur à 4 et contenant des sulfates (calculés en SO3) à plus de 0,27 %. Les eaux de mer et autres eaux contenant des sels minéraux ne peuvent être utilisées que si la quantité totale de sels qu'elles contiennent ne dépasse pas 2 %. L'adéquation de l'eau pour le béton est établie par des analyses chimiques et des tests comparatifs de résistance d'échantillons de béton réalisés à partir de celle-ci et d'eau potable pure et testés à l'âge de 28 jours. lorsqu'il est stocké dans des conditions normales. L'eau est considérée comme appropriée si les échantillons préparés sur celle-ci ont une concentration non inférieure à celle des échantillons sur l'eau potable pure.
Sable
Le sable est un mélange lâche de grains d'une granulométrie de 0,14 à 5 mm, formé à la suite de la destruction naturelle de roches massives ou de leur concassage (sables naturels). En plus des sables naturels, des sables artificiels sont utilisés, obtenus par concassage ou granulation de scories métallurgiques et combustibles ou de matériaux spécialement préparés - argile expansée, aggloporite, etc. Des sables fractionnés et non fractionnés peuvent être utilisés.
Grand espace réservé
En tant qu'agrégat grossier pour le béton lourd, on utilise du gravier ou de la pierre concassée provenant de roches, moins souvent des scories et de la pierre concassée en brique.
Le gravier est une accumulation de grains de 5 à 70 (150) mm, formée à la suite de la destruction naturelle des roches. Le grain de gravier a une forme arrondie et une surface lisse. Pour le béton, les grains les plus avantageux sont la pierre concassée faiblement arrondie, pire ovoïde (arrondie), pire encore sont les grains lamellaires et aciculaires, qui réduisent la résistance du béton. La teneur en grains lamellaires et aciculaires dans le gravier ne doit pas dépasser 15%, et les grains de roches faibles (poreuses) - pas plus de 10%. Selon la granulométrie, le gravier est divisé en les fractions suivantes : 5-10, 10-20, 20-40 et 40-70 mm.
Souvent, le gravier est co-localisé avec du sable. Avec une teneur en gravier de 25 à 40 % de sable, le matériau est appelé mélange sable-gravier.
La pierre concassée est obtenue en broyant des roches massives, du gravier, des rochers ou pierres artificielles en morceaux de 5 à 70 mm. Pour la préparation du béton, on utilise généralement de la pierre concassée obtenue par concassage de roches denses, de la pierre concassée de gravier et de la pierre concassée de haut fourneau et des scories à foyer ouvert.
PRINCIPALES PROPRIÉTÉS DU BÉTON ET DU BÉTON
Le béton lourd est le plus souvent fabriqué à partir de ciment Portland, de sable de quartz et de gravier ou de pierre concassée provenant de roches denses. Le béton doit acquérir sa résistance nominale à une certaine date et avoir d'autres qualités correspondant à la destination de l'ouvrage en cours de fabrication (résistance à l'eau, au gel, densité, etc.). De plus, un certain degré de mobilité du mélange de béton est requis, ce qui correspondrait aux méthodes de pose acceptées.
Chacun de ces composants affecte les propriétés viscoplastiques du mélange. Ainsi, si vous augmentez la teneur en granulats, le mélange devient plus rigide ; si la pâte de ciment est plus plastique et fluide. Affecte de manière significative les propriétés du mélange de béton et la viscosité de la pâte de ciment. Plus il y a d'eau dans la pâte de ciment, plus la pâte est plastique et, par conséquent, plus le mélange de béton est plastique.
L'une des principales propriétés du mélange de béton est la thixotropie - la capacité de se liquéfier avec des influences mécaniques périodiquement répétées (par exemple, les vibrations) et de s'épaissir à nouveau lorsque cet effet s'arrête. Le mécanisme de la liquéfaction thixotrope est que lors de la vibration, les forces de frottement interne et d'adhérence entre les particules sont réduites et le mélange de béton devient fluide. Cette propriété est largement utilisée lors de la pose et du compactage du mélange de béton.
Graphique 9.1. Détermination de la mobilité des mélanges de béton plastique par le tirage du cône (OC) :
1-support; 2 poignées; 3-forme-cône; 4-mélange de béton.
Maniabilité - généralisée spécifications techniques propriétés viscoplastiques du mélange de béton. L'ouvrabilité est comprise comme la capacité d'un mélange de béton, sous l'influence de certaines techniques et mécanismes, à s'intégrer facilement dans un moule et à se compacter sans délaminage. L'ouvrabilité des mélanges, en fonction de leur consistance, est évaluée par la mobilité ou la rigidité.
La mobilité est une caractéristique de l'ouvrabilité des mélanges plastiques qui peuvent se déformer sous leur propre poids. La mobilité est caractérisée par l'affaissement d'un cône standard formé à partir du mélange de béton d'essai. Pour ce faire, une forme de cône métallique, installée sur une surface horizontale, est remplie d'un mélange de béton en trois couches, en compactant chaque couche avec une baïonnette. L'excès de mélange est coupé, la forme du cône est supprimée et le tirage du cône du mélange de béton est mesuré - OK (Figure 9.1), dont la valeur (en centimètres) sert d'indicateur de mobilité.
Rigidité- caractéristiques d'ouvrabilité des mélanges de béton, qui ne présentent pas de tassement conique (OC = 0). Il est déterminé par le temps de vibration (en secondes) nécessaire pour niveler et compacter un cône préformé à partir d'un mélange de béton à l'aide d'un dispositif spécial (Fig.12.3), qui est un cylindre métallique d'un diamètre de 240 mm et d'une hauteur de 200 mm avec un trépied et une tige 6 et un disque métallique 4 avec six trous. Le dispositif est fixé sur une plate-forme vibrante standard 1, dans laquelle est insérée une forme de cône 3. Le cône est rempli d'un mélange de béton en trois couches, en baïonnant chaque couche 25 fois. Ensuite, la forme conique est retirée et, en tournant le trépied, le disque métallique 4 est abaissé sur la surface du mélange de béton. Après cela, le vibrateur est activé. Le temps pendant lequel le mélange est uniformément réparti sous forme cylindrique 2 et le lait de ciment commencera à sortir par au moins deux trous du disque est pris comme indicateur de la dureté du mélange (G).
Riz. 9.2. Schéma de détermination de la rigidité (W) d'un mélange de béton :
a - le dispositif est en position initiale ; b - le même à la fin des épreuves ; 1 - vibro-plateforme ; 2 - forme cylindrique; 3- mélange de béton; 4 - un disque avec des trous; 5- manche; barre b; 7 - mélange de béton après vibration
Selon l'ouvrabilité, il existe des mélanges de béton rigides et mobiles (tableau 9.1).
Les mélanges de béton rigide contiennent une petite quantité d'eau et, par conséquent, une quantité inférieure de ciment par rapport aux mélanges mobiles pour bétons de résistance égale. Les mélanges durs nécessitent un compactage mécanique intensif : vibrations prolongées, pilonnage, etc. De tels mélanges sont utilisés dans la fabrication de produits préfabriqués en béton en usine (par exemple, dans les usines de construction de maisons); dans les conditions de construction, les mélanges rigides sont rarement utilisés.
Tableau 9.1. Classification des mélanges de béton par maniabilité
Les mélanges mobiles se caractérisent par une forte consommation d'eau et, par conséquent, de ciment. Ces mélanges sont une masse épaisse qui se liquéfie facilement lorsqu'elle est vibrée. Les mélanges des grades PZ et P4 sont fluides; sous l'action de la gravité, ils remplissent le moule sans nécessiter d'efforts mécaniques importants. Les mélanges mobiles peuvent être transportés par des pompes à béton à travers des pipelines.
Connectivité - la capacité d'un mélange de béton à maintenir une structure homogène, c'est-à-dire à ne pas se décoller pendant le transport, la pose et le compactage. Sous des influences mécaniques sur le mélange de béton en raison de sa dilution thixotrope, une partie de l'eau en tant que composant le plus léger est comprimée vers le haut. Le gros granulat, dont la densité est généralement supérieure à la densité de la partie en mortier (mélange de ciment, de sable et d'eau), descend (les granulats légers (argile expansée, etc.), au contraire, peuvent flotter. Tout cela rend le béton hétérogène, réduisant sa résistance et sa résistance au gel.
RÉSISTANCE, MARQUE ET CLASSE DE BÉTON
Béton lourd- le principal matériau de construction structurel, par conséquent, une grande attention est accordée à l'évaluation de ses propriétés de résistance. Les caractéristiques de résistance du béton sont déterminées strictement conformément aux exigences des normes. Plusieurs indicateurs sont utilisés pour caractériser la résistance du béton. L'hétérogénéité du béton en tant que matériau est prise en compte dans la principale caractéristique de résistance - la classe de béton.
Force... Comme pour tous les matériaux en pierre, la résistance ultime du béton en compression est significativement (10 ... 15 fois) plus élevée qu'en traction et en flexion. Par conséquent, dans les structures de construction, le béton, en règle générale, fonctionne en compression. Quand on parle de résistance du béton, on entend sa résistance à la compression.
Le béton de ciment Portland gagne progressivement en résistance. À température normale et à une rétention d'humidité constante, la croissance de la résistance du béton se poursuit pendant une longue période, mais le taux de croissance de la résistance s'estompe avec le temps.
La résistance du béton est généralement évaluée par la moyenne arithmétique des résultats d'essais d'échantillons de ce béton après 28 jours de durcissement normal. Pour ce faire, utilisez des cubes échantillons d'une dimension de 150 x 150 x 150 mm, fabriqués à partir d'un mélange de béton de travail et durci à (20 ± 2) °C sous air à humidité relative 95% (ou dans d'autres conditions assurant la préservation de l'humidité dans le béton). Les méthodes de détermination de la résistance du béton sont réglementées par la norme.
Qualité béton. Selon la moyenne arithmétique de la résistance du béton, sa marque est établie - la valeur de résistance arrondie (et l'arrondi diminue toujours). Pour le béton lourd, les classes de résistance à la compression suivantes sont établies : 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 et 800 kgf/cm2. Lors de la désignation d'une marque, utilisez l'index « M » ; par exemple, la qualité du béton M350 signifie que sa résistance moyenne n'est pas inférieure à 35 MPa (mais pas supérieure à 40).
Caractéristique distinctive béton - hétérogénéité importante de ses propriétés.
Cela est dû à la variabilité de la qualité des matières premières (sable, granulats grossiers et même ciment), à la violation du mode de préparation du mélange de béton, à son transport, à la pose
(degré de compactage) et l'état de durcissement. Tout cela conduit à une dispersion de la résistance du béton de même nuance. Plus la culture de production est élevée (meilleure qualité de la préparation des matériaux, de la préparation et de la mise en place du béton, etc.), moins les fluctuations possibles de la résistance du béton seront possibles. Il est important pour le constructeur d'obtenir du béton non seulement avec une résistance moyenne donnée, mais aussi avec des écarts minimes (surtout vers le bas) par rapport à cette résistance. L'indicateur qui prend en compte les fluctuations possibles de la qualité du béton est la classe de béton.
Cours de béton est une caractéristique numérique de l'une de ses propriétés (y compris la résistance), prise avec une sécurité garantie (généralement 0,95). Cela signifie que la propriété établie par la classe, par exemple la résistance du béton, est atteinte dans au moins 95 cas sur 100.
La notion de "classe béton" permet d'attribuer la résistance du béton, en tenant compte de sa variation réelle ou possible. Moins la variabilité de la résistance est faible, plus la classe de béton avec la même résistance moyenne est élevée.
GOST 26633-85 établit les classes de béton lourd suivantes en termes de résistance à la compression (MPa): 3,5; 5 ; 7,5 ; dix; 12,5 ; 15 ; vingt; 25 ; 30; 32,5 ; 40 ; 45 ; 50 ; 55 et 60. La classe de résistance à la compression est désignée par la lettre latine B, au droit de laquelle est attribuée sa résistance garantie en MPa. Ainsi, le béton de classe B15 a une résistance à la compression d'au moins 15 MPa avec une sécurité garantie de 0,95.
La relation entre classes et qualités de béton est ambiguë et dépend de l'homogénéité du béton, évaluée à l'aide du coefficient de variation. Plus le coefficient de variation est faible, plus le béton est homogène. La classe de béton de même nuance augmente nettement avec une diminution du coefficient de variation. Ainsi, avec une nuance de béton de M300 et un coefficient de variation de 18%, la classe de béton sera B15, et avec un coefficient de variation de 5% - B20, c'est-à-dire un échelon supérieur. Cela montre à quel point il est important d'effectuer soigneusement toutes les opérations technologiques et d'améliorer les normes de production. Ce n'est que dans ce cas qu'une grande homogénéité du béton et plus haute société sa résistance avec une consommation constante de ciment.
Les codes du bâtiment ont adopté le coefficient normatif de variation de la résistance du béton, égal à 13,5% et caractérisant la technologie travail concret comme satisfaisant.
Le rapport entre les classes de béton en termes de résistance à la compression et ses nuances avec un coefficient de variation standard égal à 13,5% est donné dans le tableau. 9.2.
Tableau 9 : 2. Le rapport entre les nuances et les classes de béton lourd en termes de résistance avec un coefficient de variation de 13,5%
| Cours de béton | Nuance de béton la plus proche | Cours de béton | Force moyenne de cette classe, kgf / cm2 | Nuance de béton la plus proche | |
| B3.5 | M50 | VZO | M400 | ||
| À 5 | M75 | B35 | M450 | ||
| B7.5. | M100 | B40 | M550 | ||
| À 10 HEURES | M150 | B45 | M600 | ||
| B12.5 | M150 | B5O | M600 | ||
| B15 | M200 | B55 | M700 | ||
| EN 20 | M250 | B60 | M800 | ||
| B25 | M350 |
PRINCIPALES PROPRIÉTÉS DU BÉTON LOURD
Les principales propriétés du béton lourd, en plus de la résistance, comprennent : la porosité, la déformabilité (module d'élasticité, fluage, retrait), la perméabilité à l'eau, la résistance au gel, les propriétés thermophysiques, etc.
Déformabilité béton. Le béton sous charge ne se comporte pas comme un corps idéalement élastique (par exemple, le verre), mais comme un corps élasto-visqueux-plastique (Fig. 9.3). À de faibles contraintes (pas plus de 0,2 de la résistance ultime), le béton se déforme comme un matériau élastique. De plus, son module d'élasticité initial dépend de la porosité et de la résistance et est de (2,2 ... 3,5) 10 4 MPa pour les bétons lourds (pour les bétons cellulaires très poreux, le module d'élasticité est d'environ 10 4 MPa).
Graphique 9.3. Courbe de déformation Fig. 9.4. Développement des déformations du béton
en coordonnées σ - ε en temps : ε initial - déformation initiale du béton
au moment du chargement; p - déf. ramper
À des contraintes élevées, une déformation plastique (résiduelle) apparaît, qui se développe à la suite de la croissance de microfissures et de déformations plastiques du composant gel de la pierre en ciment.
Ramper- la tendance du béton à augmenter les déformations plastiques lors d'une exposition prolongée à des charges statiques. Le fluage du béton est également lié aux propriétés plastiques du gel de ciment et à la microfissuration. Il se dégrade dans le temps (Figure 9.4). Les valeurs absolues de fluage dépendent de nombreux facteurs. Le fluage se développe particulièrement activement si le béton est chargé à un âge précoce. Le fluage peut être évalué de deux manières : comme un processus positif qui aide à réduire les contraintes résultant des processus thermiques et de retrait, et comme un phénomène négatif, par exemple, réduisant l'effet du renforcement de précontrainte.
Rétrécissement- le processus de réduction de la taille des éléments en béton lorsqu'ils sont dans des conditions sèches à l'air. La principale cause de rétrécissement est la contraction du constituant du gel lors de la perte d'eau.
Le retrait du béton est d'autant plus élevé que le volume de pâte de ciment dans le béton est important (Fig. 9.5). Le retrait moyen du béton lourd est de 0,3 ... 0,4 mm / m.
Riz. 9.5. Courbes de retrait lors du durcissement à l'air : 1-pierre ciment, 2-mortier, 3-béton
En raison du retrait du béton dans les structures en béton et en béton armé, des contraintes de retrait importantes peuvent se produire, de sorte que les éléments longs sont coupés avec des joints de retrait pour éviter les fissures. Avec un retrait du béton de 0,3 mm/m dans une structure d'une longueur de 30 m, le retrait total sera de 10 mm. Les fissures de retrait dans le béton en contact avec l'agrégat et dans la pierre de ciment elle-même peuvent réduire la résistance au gel et servir de foyers de corrosion du béton.
Porosité... Aussi étrange que cela puisse paraître, un matériau d'apparence aussi dense a une porosité notable. La raison de son apparition, comme cela a été dit plus d'une fois, réside dans la quantité excessive d'eau de mélange. Le mélange de béton, lorsqu'il est correctement posé, est un corps dense. Lors du durcissement, une partie de l'eau est liée chimiquement par les minéraux du clinker de ciment (pour le ciment Portland, environ 0,2 de la masse de ciment), et le reste s'évapore progressivement en laissant des pores. Dans ce cas, la porosité du béton peut être déterminée par la formule
P = [(V - C) / 1000] 100,
où V et C sont la consommation d'eau et de ciment pour 1 m 3 , est la quantité d'eau chimiquement liée en fractions de la masse de ciment.
Ainsi, à l'âge de 28 jours, le ciment fixe 17 % d'eau de sa masse ; la consommation d'eau dans ce béton est de 180 kg, et de ciment - 320 kg. Alors la porosité de ce béton sera :
P = [(180 - 0,17 - 320) / 1 000] 100 = 12,6 %.
C'est la porosité totale, y compris les micropores du gel et les pores capillaires (on ne considère pas le volume d'air entraîné). Du point de vue de l'influence sur la perméabilité et la résistance au gel du béton, le nombre de pores capillaires est important. Le volume relatif de ces pores peut être calculé par la formule,% :
Pk = [(V -2 C) / 1000] 100
Pour notre cas, le nombre de pores capillaires sera de 7,3%.
Absorption d'eau et perméabilité... En raison de sa structure capillaire-poreuse, le béton peut absorber l'humidité à la fois au contact de celui-ci et directement de l'air. L'absorption d'humidité hygroscopique dans le béton lourd est insignifiante, mais dans le béton léger (et surtout dans les bétons cellulaires), elle peut atteindre 7 ... 8 et 20 ... 25 %, respectivement. "
L'absorption d'eau caractérise la capacité du béton à absorber l'humidité à l'état liquide ; cela dépend principalement de la nature des pores. L'absorption d'eau est d'autant plus importante que les pores interconnectés du béton sont plus capillaires. L'absorption d'eau maximale du béton lourd sur des granulats denses atteint 4 ... 8% en poids (10 ... 20% en volume). Pour le béton léger et cellulaire, ce chiffre est beaucoup plus élevé.
Une grande absorption d'eau a un effet négatif sur la résistance au gel du béton. Pour réduire l'absorption d'eau, ils ont recours à l'hydrophobisation du béton, ainsi qu'au dispositif de vapeur et d'imperméabilisation des structures.
La perméabilité à l'eau du béton est principalement déterminée par la perméabilité de la pierre de ciment et la zone de contact « pierre de ciment - granulat » ; de plus, les voies de filtration du liquide à travers le béton peuvent être des microfissures dans la pierre de ciment et des défauts d'adhérence des armatures au béton. La haute perméabilité du béton peut conduire à sa destruction rapide en raison de la corrosion de la pierre de ciment.
Pour réduire la perméabilité à l'eau, il est nécessaire d'utiliser des granulats de qualité correcte (avec une surface propre), ainsi que d'utiliser des additifs d'étanchéité spéciaux (verre soluble, chlorure ferrique) ou des ciments expansibles. Ces derniers sont utilisés pour la construction d'étanchéité en béton.
Selon la résistance à l'eau, le béton est divisé en grades W2 ; W4 ; W6 ; W8 et W12. La marque désigne la pression d'eau (kgf/cm2) à laquelle un échantillon-cylindre de 15 cm de haut ne laisse pas passer l'eau lors des tests standards.
Résistance au gel- indicateur principal détermination de la durabilité structures en béton dans notre climat. La résistance au gel du béton est évaluée en alternant le gel à moins, (18 ± 2) ° et le dégel dans l'eau à (18 ± 2) ° d'échantillons de béton testé préalablement saturés d'eau. La durée d'un cycle est de 5 ... 10 heures, selon la taille des échantillons.
Pour le grade de résistance au gel, on prend le plus grand nombre de cycles de gel-dégel que les échantillons supportent sans réduire la résistance à la compression de plus de 5 % par rapport à la résistance des échantillons témoins au début des essais. Les grades de béton suivants pour la résistance au gel ont été établis : F25, F35, F50, F75, F100… 1000. La norme prévoit également des méthodes d'essai accélérées en solution saline ou en surgélation à moins (50 ± 5) ° .
La cause de la destruction du béton dans les conditions considérées est la porosité capillaire (Fig. 12.16). L'eau pénètre dans le béton par des capillaires et, y gelant, détruit progressivement sa structure. Ainsi, le béton, dont nous avons calculé la porosité ci-dessus, conformément à la Fig. 12.16 doit avoir une résistance au gel F150 ... F200.
Pour obtenir des bétons à haute résistance au gel, il est nécessaire d'atteindre une porosité capillaire minimale (pas plus de 6%). Ceci est possible en réduisant la teneur en eau dans le mélange de béton, ce qui est à son tour possible en utilisant :
Mélanges de béton rigide, intensément compactés lors de la pose ;
Additifs plastifiants qui augmentent la maniabilité des mélanges de béton sans ajouter d'eau.
Propriétés thermophysiques.
Parmi ceux-ci, les plus importants sont la conductivité thermique, la capacité thermique et la déformation thermique.
La conductivité thermique du béton lourd, même à l'état sec à l'air, est élevée - environ 1,2 à 1,5 W / (m K), c'est-à-dire 1,5 ... 2 fois supérieure à celle d'une brique. Par conséquent, le béton lourd ne peut être utilisé dans les enveloppes de bâtiment qu'en conjonction avec isolation thermique efficace... Les bétons légers (voir § 12.7), en particulier les bétons cellulaires, ont une faible conductivité thermique de 0,1 ... 0,5 W / (m K), et leur utilisation dans des structures enveloppantes est préférable.
La capacité calorifique du béton lourd, comme d'autres matériaux en pierre, est comprise entre 0,75 et 0,92 J / (kg K); en moyenne - 0,84 J / (kg K).
Déformations thermiques. Coéfficent de température expansion linéaire béton lourd (10 ... 12) Yu DS1. Cela signifie que lorsque la température du béton augmente de 50 °C, la dilatation sera d'environ 0,5 mm/m. Par conséquent, afin d'éviter les fissures, les structures à longue distance sont coupées avec des joints de dilatation.
De grandes fluctuations de température peuvent provoquer une fissuration interne du béton en raison de la dilatation thermique différente des granulats grossiers et de la pierre de ciment.
BÉTON LÉGER
Un inconvénient important du béton généralement lourd est sa densité élevée (2400 ... 2500 kg / m3). En réduisant la densité du béton, les constructeurs obtiennent au moins deux résultats positifs : la masse des structures du bâtiment est réduite ; leurs propriétés d'isolation thermique augmentent.
Bétons légers (au début du 20ème siècle on les appelait « bétons chauds ») - bétons d'une densité inférieure à 1800 kg/m3 - matériau universel pour clôturer et soutenir les structures de logements et bâtiments industriels... La plupart des panneaux muraux et des blocs, des dalles en sont faits. toiture et pierres pour la pose des murs. Le terme "bétons légers" regroupe un grand groupe de bétons de composition, de structure et de propriétés différentes.
Par désignation, le béton léger est subdivisé en :
structurel (classe de résistance - B7.5 ... B35; densité -.1800 kg / m3);
isolation structurelle et thermique (classe de résistance non inférieure à ВЗ, 0, densité -600 ... 1400 kg / m3);
calorifuge - particulièrement léger (densité< 600 кг/м3).
Selon la structure et la méthode d'obtention d'une structure poreuse, les bétons légers sont divisés en les types suivants:
béton plein avec des agrégats poreux;
bétons cellulaires, dans la composition desquels il n'y a ni gros ni petit agrégat, et leur rôle est joué par de petits pores sphériques (cellules);
à gros pores, dans lesquels il n'y a pas d'agrégat fin, à la suite de quoi des vides se forment entre les particules de l'agrégat grossier.
Pour le béton léger, les classes de résistance (MPa) suivantes sont établies de B2 à B40. La résistance du béton léger dépend de la qualité des granulats, de la qualité et de la quantité de ciment utilisé. Dans ce cas, bien sûr, la densité du béton change également.
Pour le béton léger, il existe 19 grades de densité (kg/m3) de D200 à D2000 (avec un intervalle de 100 kg/m3). La densité réduite du béton léger peut être obtenue par la pierre de ciment poreuse.
La conductivité thermique du béton léger dépend de sa densité et de son taux d'humidité (tableau 9.3). Une augmentation de l'humidité volumétrique de 1% augmente la conductivité thermique du béton de 0,015 ... 0,035 W / (m K).
Tableau 9.3. Valeurs moyennes de conductivité thermique du béton léger
Résistance au gel des bétons légers lorsqu'ils sont poreux
Vers la catégorie : Matériaux de construction
Matériaux et produits silicatés
Les produits en silicate sont un matériau de pierre artificielle fabriqué à partir d'un mélange de chaux, de sable et d'eau, moulé par pressage sous haute pression et autoclavé.
Les briques de silicate sont largement utilisées dans la construction; béton dense de silicate et produits à partir de celui-ci; bétons et produits de silicate cellulaire; béton de silicate avec agrégats poreux.
La brique de silicate est pressée à partir d'un mélange chaux-sable de la composition suivante (%) : sable de quartz pur 92-94 ; chaux aérienne 6-8 et eau 7-8. La masse chaux-sable préparée dans des mélangeurs est moulée sur des presses sous une pression de 15-20 MPa et étuvée dans des autoclaves à une pression de vapeur saturée de 0,8 MPa et une température d'environ 175°C.
Lorsqu'ils sont cuits à la vapeur, la chaux, le sable et l'eau réagissent, entraînant la formation d'hydrosilicate de calcium, cimentant la masse et lui conférant une résistance élevée. La durée du cycle de traitement à l'autoclave est de 10 à 14 heures et l'ensemble du processus de fabrication de briques silico-calcaires est de 16 à 18 heures, tandis que le processus de fabrication de briques d'argile ordinaires dure de 5 à 6 jours.
La brique de silicate est produite en deux types : taille simple 250 X 120 X 65 mm et taille modulaire 250X120X88mm. La densité apparente des briques de silicate est de 1800-1900 kg / m3, la résistance au gel n'est pas inférieure à Mrz 15, l'absorption d'eau est de 8-16% en poids. En termes de résistance à la compression, la brique de silicate est divisée en cinq catégories: 75, 100, '25, 150 et 200. En termes de conductivité thermique, la brique de silicate diffère légèrement de la brique d'argile ordinaire et remplace complètement cette dernière lors de la pose des murs de tous les bâtiments. , à l'exception des murs de petite taille dans des conditions d'humidité élevée ou exposés à des températures élevées (fours, cheminées). La couleur de la brique de silicate est gris clair, mais elle peut aussi être colorée, colorée dans la masse par l'introduction de pigments minéraux dans celle-ci.
Produits en béton de silicate dense. Le béton de silicate dense à grain fin - béton autoclavé sans ciment à base de liants chaux-siliceux ou chaux-cendres - est obtenu selon le schéma technologique suivant : une partie du sable de quartz (8-15%) est mélangée à de la chaux vive (6-10%) et soumis à un broyage fin dans des broyeurs à boulets, puis un liant chaux-sable concassé et du sable ordinaire (75-85%) sont mélangés avec de l'eau (7-8%), mélangés dans des malaxeurs à béton, puis le mélange est acheminé vers la cage de formage. Les produits moulés sont étuvés dans des autoclaves à une température de 175-190°C et une pression de vapeur de 0,8 et 1,2 MPa.
Les produits en béton de silicate dense ont une densité apparente de 1800-2200 kg / m3, une résistance au gel de 25-50 cycles et une résistance à la compression de 10-60 MPa.
Les grands blocs muraux solides, les dalles de plancher renforcées, les colonnes, les poutres, les blocs de fondation et de sous-sol, les structures d'escalier et de cloison sont fabriqués à partir de béton de silicate dense.
Blocs de silicate pour murs extérieurs et intérieurs pièces humides doit avoir une marque d'au moins 250.
Produits en béton de silicate cellulaire. Selon le procédé de formation d'une structure poreuse, les bétons de silicate alvéolaire sont du silicate de mousse et du silicate de gaz.
Le principal liant pour la préparation de ces bétons est la chaux broyée. Les sables broyés, le tuf volcanique, la pierre ponce, les cendres volantes, le tripoli, la diatomite, le tras, les scories sont utilisés comme composants siliceux du liant et des agrégats fins.
Dans la fabrication de produits de silicate cellulaire, une masse plastique de chaux-sable est mélangée avec une mousse stable préparée à partir d'une préparation HA, une racine de savon, etc., ou avec des générateurs de gaz - poudre d'aluminium, puis le mélange est versé dans des moules et autoclavé.
La densité apparente des produits en mousse de silicate et des produits en silicate de gaz est de 300 à 1 200 kg / m3, la résistance à la compression est de 1 à 20 MPa.
Sur rendez-vous, les produits en silicate cellulaire sont divisés en isolation thermique avec une densité apparente allant jusqu'à 500 kg / m3 et isolation structurelle et thermique avec une densité apparente de plus de 500 kg / m3.
Les silicates cellulaires calorifuges sont utilisés comme matériaux d'isolation thermique, et les silicates structuraux et calorifuges sont utilisés pour fabriquer des blocs et des panneaux muraux externes, ainsi que des dalles complexes de revêtements de bâtiments.
Produits en béton de silicate à base de granulats poreux. En tant que liant du béton de silicate sur des agrégats poreux, des mélanges de chaux et de silice finement broyés sont utilisés et de l'argile expansée, de la pierre ponce, des scories poreuses et d'autres matériaux naturels et artificiels poreux légers sous forme de gravier et de pierre concassée sont utilisés comme gros agrégats. Après autoclavage, ces bétons acquièrent une résistance à la compression de 3,5 à 20 MPa avec une densité apparente de 500 à 1800 kg/m3, et ils sont principalement utilisés pour la fabrication de blocs et de panneaux pour les murs extérieurs des bâtiments résidentiels et publics.
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