Materiale din piatră artificială. Silicati Tipuri de produse silicate proprietati aplicatii in constructii

Materialele și produsele silicate sunt materiale și produse pe bază de lianți minerali neardați - azbociment, ghips și gips beton, silicat (pe bază de var) și magnezie cu agregate (nisip de cuarț, zgură, cenușă, piatră ponce, rumeguș etc.). Domeniile lor de aplicare sunt extrem de extinse - de la structuri portante și de închidere până la finisarea clădirilor și structurilor.

Produsele silicate sunt obținute ca urmare a turnării și autoclavării ulterioare a unui amestec de var sau alți lianți pe bază de acesta, aditivi de siliciu fin, nisip și apă.

Caramida de silicat - un material de piatra artificiala realizat dintr-un amestec de nisip de cuarț si var prin presare dedesubt presiune mareși întărirea ulterioară într-o autoclavă. Materiale de pornire sunt var aer - 6-8% pe baza de CaO, nisip de cuarț - 92-94% și apă - 7-8% din greutatea amestecului uscat.

Există două scheme pentru producția de cărămizi nisip-var: siloz și tambur. Conform schemei de siloz, varul, împreună cu nisipul, este stins în silozuri timp de 4-8 ore.Conform schemei tamburului, varul, împreună cu nisipul, este stins în tamburi rotativi cu alimentare cu abur sub o suprapresiune de până la 0,5 MPa , datorită căruia procesul de stingere durează 30- 40 min.

Amestecul stins de var și nisip este umezit, amestecat și presat la o presiune de 15-20 MPa, rezultând materie primă, care este așezată pe cărucioare și trimisă la autoclave timp de 10-14 ore pentru abur sub presiunea aburului saturat de 0,8. MPa (g) la o temperatură de aproximativ 175 ° C. Rezistența cărămizii de silicat crește de ceva timp și după descărcarea din autoclavă (în aer).

Cărămizile de silicat sunt produse în două tipuri: simple (250x120x65 mm în dimensiune) și modulare (250x120x88 mm în dimensiune). Cărămizile modulare sunt realizate cu goluri tehnologice închise pe o parte. Culoarea cărămizii este gri deschis, dar poate fi și colorată datorită introducerii în compoziția amestecului de pigmenți minerali rezistenți la alcali.

Datorită presării la presiune mare și absenței fenomenelor de contracție, dimensiunile cărămizii de silicat sunt mai precise decât cele ale cărămizilor de lut. Densitatea sa este ceva mai mare decât cea a caramida ceramica- 1800-1900 kg / m 3, conductivitate termică - 0,82 - 0,87 W / (m o C). În funcție de rezistența maximă la compresiune și încovoiere, cărămizile de silicat sunt fabricate în șase grade: 75, 100, 125, 150, 200 și 250. Rezistența la îngheț a cărămizilor de silicat nu este mai mică de M rz 15, absorbția de apă este de 8-16 % după greutate.

Domeniile de aplicare ale cărămizilor de silicat sunt aceleași cu cele ale cărămizilor ceramice. Cu toate acestea, nu este recomandat pentru așezarea fundațiilor și a pereților în condiții de umiditate ridicată, deoarece expunerea la apele subterane și la canalizarea provoacă distrugerea acesteia. Cărămizile nisipo-var nu trebuie folosite în structuri expuse temperaturi mari(în cuptoare, coșuri etc.).

Betoanele silicate se numesc un grup mare de betoane autoclavate obtinute pe baza de var-nisip, var-cenusa sau alti lianti de var-silice. În plus, zgura măcinată de furnal poate fi folosită ca liant.

Betonul dens silicat cu granulație fină, spre deosebire de betonul greu, nu conține agregate mari (pietriș sau piatră zdrobită) în compoziția sa. Structura betonului silicat este mai uniformă, iar costul este mult mai mic.

Rezistența sa la compresiune variază într-un interval destul de larg (15-60 MPa) și depinde de compoziția amestecului, de modul de autoclavare și de alți factori. Rezistența la apă a betonului silicat este satisfăcătoare. Cu saturația completă a apei, scăderea puterii lor nu depășește 25%. Rezistenta la inghet este de 25-50 de cicluri, iar odata cu adaugarea de ciment Portland, se ridica la 100 de cicluri.

Din beton dens silicat, mare blocuri de perete pereți exteriori cu goluri fante și interiori ziduri portante, panouri și plăci, stâlpi, grinzi și grinzi, aterizăriși marșuri, blocuri de soclu și alte produse armate.

În betonul silicat ușor, argila expandată, zgura granulată, zgura ponce și alte materiale poroase sub formă de pietriș și piatră zdrobită sunt folosite ca umpluturi. Blocurile și panourile pereților exteriori ai clădirilor rezidențiale sunt realizate din beton silicat ușor pe agregate poroase.

Betoanele celulare de silicat, în funcție de metoda de formare a structurii poroase, sunt împărțite în spumă și silicați gazosi. Se obțin prin autoclavarea unui amestec plastic de var-nisip, în care se introduc spumă stabilă (silicat de spumă) sau pulbere de aluminiu și alți agenți de expandare (silicat gazos).

În funcție de scopul lor, betoanele de silicat ușor și celular se împart în: termoizolante, structurale-termoizolante și structurale.

Tehnologia de producție produse silicate autoclavă

La amestecarea aerului de var cu nisip de cuarț și apă se obține o soluție structurată, care se întărește foarte lent în condiții normale. Deoarece nisipul este inert chimic în condiții normale.

betoane silicate, ca cimentul, poate fi greu(agregate dense - nisip și piatră zdrobită sau amestec de nisip și pietriș), ușoară(agregate poroase - argilă expandată, perlit expandat, agloporit etc.) și celular(umplutura este formată din bule de aer distribuite uniform în volumul produsului).

Liantul din beton silicat este un amestec de var-silice măcinat fin - un liant de var-silice, capabil să formeze o piatră artificială de înaltă rezistență atunci când este amestecat cu apă în timpul tratamentului termic și umidității într-o autoclavă.

Ca componentă de siliciu, se utilizează nisip de cuarț măcinat, zgură metalurgică (în principal de furnal) și cenușă de centrale termice. Componenta de silice (nisip măcinat fin) are o mare influență asupra formării proprietăților betoanelor silicate. Deci, odată cu creșterea dispersiei particulelor de nisip de pământ, rezistența și rezistența la îngheț cresc. Și alte proprietăți ale materialelor silicate.

Odată cu o creștere a fineței măcinării nisipului, conținutul relativ de CaO din amestecul de lianți crește până când conținutul de CaO activ face posibilă legarea acestuia în timpul autoclavării cu nisipul disponibil în hidrosilicați de calciu cu conținut scăzut de bazin.

Autoclavare- ultima si cea mai importanta etapa in producerea produselor silicate. În autoclavă au loc procese complexe de transformare a amestecului inițial, așezat și compactat de silicat-beton în produse durabile de diferite densități, formă și scop. În prezent, se produc autoclave cu diametrul de 2,6 și 3,6 m, lungimea de 20 ... 30 și 40 m. După cum sa menționat mai sus, autoclava este un vas cilindric sudat orizontal (cazan) cu capace sferice închise ermetic de la capete. Cazanul are un manometru care arata presiunea aburului si o supapa de siguranta care se deschide automat cand presiunea din cazan depaseste limita. În partea inferioară a autoclavei sunt așezate șine de-a lungul cărora se deplasează cărucioarele cu produse încărcate în autoclavă. Autoclavele sunt echipate cu piste transversale cu cărucioare de transfer - punți electrice pentru cărucioare de încărcare și descărcare și dispozitive pentru controlul și gestionarea automată a modului de tratare autoclavă. Pentru a reduce pierderile de căldură în spațiul înconjurător, suprafața autoclavei și a tuturor conductelor de abur este acoperită cu un strat de izolație termică. Folosiți autoclave fără margini sau autoclave. Autoclavele sunt echipate cu conducte pentru eliberarea aburului saturat, ocolirea aburului evacuat într-o altă autoclavă, în atmosferă, un schimbător de căldură și pentru evacuarea condensului.

După încărcarea autoclavei, capacul este închis și aburul saturat este introdus lent și uniform în ea. Autoclavarea este cel mai eficient mijloc de accelerare a întăririi betonului. Temperaturile ridicate în prezența apei în betonul tratat în stare de picătură lichidă creează condiții favorabile pentru interacțiunea chimică între oxidul de calciu hidrat și silice cu formarea substanței principale de cimentare - hidrosilicații de calciu.

Întregul ciclu de procesare în autoclavă (conform Prof. P.I. Bozhenov) este împărțit condiționat în cinci etape: 1 - de la începutul intrării aburului până la stabilirea unei temperaturi de 100 ° C în autoclavă; 2 - creșterea temperaturii mediului și a presiunii aburului la minimul desemnat; 3 - expunerea izotermă la presiune și temperatură maximă; 4 - reducerea presiunii la atmosferă, temperaturi până la 100 °C; 5 - perioada de răcire treptată a produselor de la 100 la 18 ... 20 ° C fie în autoclavă, fie după descărcarea lor din autoclavă.

Rezistența betonului silicat la compresiune, încovoiere și întindere, proprietățile de deformare, aderența la armătură asigură aceeași capacitate portantă a structurilor din beton silicat și ciment cu aceleași dimensiuni și grad de armătură. Prin urmare, betonul silicat poate fi folosit pentru structuri armate și precomprimate, ceea ce îl pune la egalitate cu betonul de ciment.

Structurile portante pentru construcții rezidențiale, industriale și rurale sunt realizate din beton de silicat dens: panouri de pereți și tavane interiori, rampe de scări și paliere, grinzi, grinzi și stâlpi, plăci de cornișă etc. Recent s-au folosit betonuri grele de silicat. pentru fabricarea unor astfel de produse de înaltă rezistență, cum ar fi ardezie presată fără azbest, traverse de cale ferată din silicat-beton armat la stres, tuburi din silicat-beton armat pentru finisarea tunelurilor de metrou și pentru construcția minelor (beton cu o rezistență de 60 MPa sau mai mult).

Coroziunea armăturii din betonul silicat depinde de densitatea betonului și de condițiile de funcționare ale structurilor; în condiții de funcționare normală a structurilor, armăturile din betonul silicat dens nu se corodează. In conditii de functionare umede si variabile in structuri din beton silicat dens, armatura trebuie protejata cu straturi anticorozive.

Betonul silicat pe agregate poroase este un nou tip de beton ușor. Întărirea are loc în autoclave. Lianții pentru aceste betoane sunt aceiași ca și pentru betoanele dense silicate, iar agregatele poroase servesc drept umpluturi: argilă expandată, perlit expandat, agloporit, zgură ponce

caramida de silicat

Caramida de silicat în forma, dimensiunea și scopul principal nu diferă de cărămida ceramică (vezi cap. 3). Materialele pentru fabricarea cărămizilor de silicat sunt var aer și nisip cuarț. Varul se folosește sub formă de var neted măcinat, var hidratat parțial stins sau stins. Varul trebuie să se stingă rapid și să nu conțină mai mult de 5% MgO. Arderea excesivă încetinește rata de stingere a calcarului și chiar provoacă apariția fisurilor, umflăturilor și a altor defecte în produse, prin urmare, pentru producția de produse din silicați autoclavate, varul nu trebuie să conțină supraardere.

Nisipul de cuarț în producția de produse silicate este utilizat nemăcinat sau sub formă de amestec de nemăcinat și măcinat fin, precum și măcinat grosier cu un conținut de silice de cel puțin 70%. Prezența impurităților în nisip afectează negativ calitatea produselor: mica reduce rezistența, iar conținutul său în nisip nu trebuie să depășească 0,5%; impuritățile organice provoacă umflare și, de asemenea, reduc rezistența; conţinutul de impurităţi de sulf din nisip este limitat la 1% din punct de vedere al SO 3 . Impuritățile de argilă distribuite uniform sunt permise într-o cantitate de cel mult 10%; ele măresc chiar ușor lucrabilitatea amestecului. Nu sunt permise incluziuni mari de argilă în nisip, deoarece reduc calitatea produselor. Compoziția amestecului de var-nisip pentru fabricarea cărămizii silicate este următoarea: 92...95% nisip cuarțos pur, 5...8% var aer și aproximativ 7% apă.

Producția de cărămizi de silicat se realizează în două moduri: tambur și siloz, care diferă în prepararea unui amestec de var-nisip.

La metoda tobei (Fig. 8. 6) nisipul și varul nestins măcinat fin, obținut prin măcinarea varului cocoloși într-o moară cu bile, intră în buncăre separate deasupra tamburului de stingere. Din buncăre, nisip, dozat în volum și var - în greutate, sunt încărcate periodic în tamburul de stingere. Acesta din urmă este închis ermetic și materialele uscate se amestecă timp de 3-5 minute. Când aburul viu este furnizat la o presiune de 0,15 ... 0,2 MPa, varul este stins cu un tambur care se rotește continuu. Procesul de stingere a varului durează până la 40 de minute.

La metoda silozului masa preamestecată și umezită este trimisă în silozuri pentru stingere. Stingerea în silozuri durează 7...12 ore, i.e. De 10...15 ori mai mult decât în ​​tobe, ceea ce reprezintă un dezavantaj semnificativ al metodei silozurilor. Masa de var-nisip, bine stinsă într-un tambur sau siloz, este introdusă într-un mixer cu palete sau pe canale pentru umezire suplimentară și amestecare și apoi pentru presare. Presarea cărămizilor se realizează pe prese mecanice sub presiune de până la 15 ... 20 MPa, ceea ce asigură producerea de cărămizi dense și durabile. Materia prima turnata este asezata pe un carucior, care este trimis la o autoclava pentru intarire.

Autoclava este un cilindru de oțel cu un diametru de 2 m sau mai mult, lungime de până la 20 m, închis ermetic cu capace de la capete (Fig. 8. 7). Odată cu creșterea temperaturii, reacția dintre var și nisip este accelerată, iar la o temperatură de 174 ° C se derulează timp de 8 ... .8 MPa și această presiune se menține timp de 6 ... 8 ore.Presiunea vaporilor este ridicat Și reduceți în 1,5 ore. Ciclul de abur continuă * 10 ... 14 ore. I

Sub acțiunea temperaturii și umidității ridicate, are loc o reacție chimică între var și silice. Hidrosilicații formați ca urmare a reacției se unesc cu granule de nisip în interior piatră durabilă. Cu toate acestea, întărirea balotului de silicat. picha nu se oprește aici, ci continuă după aburire. O parte din varul care a intrat într-o interacțiune chimică cu nisipul siliciu reacţionează cu dioxidul de carbon atmosferic, formând carbonat de calciu puternic conform ecuaţiei

Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO3 + H 2O

Cărămizile de silicat sunt produse în dimensiuni 250 X 120X 65 mm, clasele 75, 100, 125, 150, 200, 250 și 300, absorbția de apă 8 ... 16%, „conductivitate termică 0,70 ... 0,75 W / (m - ° C), cu o densitate de peste 1650 kg/m 3 - puțin mai mare decât densitatea cărămizilor ceramice;rezistență la îngheț F15.Calitățile de izolare termică ale pereților din cărămidă de silicat și ceramică sunt aproape egale.

Cărămida de silicat este folosită în același mod ca și ceramica, dar cu unele restricții. Este imposibil să utilizați cărămidă de silicat pentru așezarea fundațiilor și a soclurilor, deoarece este mai puțin rezistentă la apă, precum și pentru așezarea cuptoarelor și a coșurilor de fum, deoarece, cu expunerea prelungită la temperaturi ridicate, hidrosilicat de calciu și oxid de calciu hidrat deshidratat, care leagă boabele de nisip, iar caramida se prabuseste .

În ceea ce privește indicatorii tehnici și economici, cărămida de silicat este superioară ceramicii. Producția sa necesită de 2 ori mai puțin combustibil, de 3 ori mai puțină energie electrică, de 2,5 ori mai puțină intensitate a muncii de producție; în final, costul cărămizii de silicat este cu 25...35% mai mic decât cel al cărămizii ceramice.

Materialele silicate sunt materiale realizate din amestecuri sau aliaje de silicați, polisilicați și aluminosilicați. silicaţii sunt compuşi diverse elemente cu silice (oxid de siliciu), în care joacă rolul unui acid. Elementul structural al silicaților este o ortogrupă tetraedrică -4 cu un atom de siliciu Si +4 și atomi de oxigen O -2 la vârfurile tetraedrului, cu muchiile lungi de 0,26 nm. Tetraedrele din silicați sunt conectate prin vârfuri comune de oxigen în complexe siliciu-oxigen sub formă de inele închise, lanțuri, rețele și straturi. Pe lângă tetraedre de silicat, aluminosilicaţii conţin [Al04]-5 tetraedri cu Al +3 at.

Compoziția silicaților complecși include și cationi: Na +, K +. Ca ++, Mg ++, Mn ++, B +3, Cr +3, Fe +3, Al +3, Ti +4 și anioni: O 2-2, OH-, F-,Cl-,SO4-2, precum şi apă.

Majoritatea silicaților se disting prin infuzibilitate și refractare, punctul lor de topire variază de la 770 la 2130 0 C. Khim. Compoziția silicaților este de obicei exprimată sub formă de formule, comp. Din simbolurile moleculelor lor, compilate în ordinea crescătoare a valenței lor, sau din formulele oxizilor lor: feldspat K 2 Al 2 Si 6 O 16.

Toți silicații se împart în naturali (minerale) și sintetici (materiale silicate).Sintetici se împart în: lianți, ceramică, materiale nesilicatice, sticle, vitro-ceramice. Silicati naturali isp. În decomp. Domenii ale economiei naționale: În procese tehnologice bazate pe prăjire și topire (argilă, cuarțit, feldspat etc.); în procese de prelucrare hidrotermală (azbest, mica etc.); in constructie; în procesele metalurgice.

Materiile prime pentru producerea materialelor silicate sunt minerale naturale (nisip cuarț, argilă, feldspat, calcar), produse industriale (carbonat de sodiu, borax, oxizi și săruri ale diferitelor metale) și deșeuri (zgură, nămol, cenușă).

În producerea materialelor silicate se folosesc procese tehnologice standard, ceea ce se datorează apropierii fundamentelor fizice și matematice pentru producerea lor. Diagrama etapei:

Materii prime - prepararea amestecului - formarea produsului din amestec - uscare ed. - temperatură înaltă. Prelucrarea este materială.

Pregătirea încărcăturii este necesară pentru a asigura o eficiență ridicată a proceselor ulterioare de preparare la temperatură înaltă și constă în operațiunile mecanice uzuale pentru prepararea materiilor prime solide: măcinare, clasificare, uscare, amestecare componente.

Operația de turnare ar trebui să asigure fabricarea unui produs de o formă și dimensiune dată, ținând cont de modificările acestora în operațiunile ulterioare de uscare și prelucrare la temperatură înaltă. Turnarea include umezirea amestecului, dând materialului o anumită formă.

Uscarea se efectuează pentru a menține produsul în formă înainte și în timpul operațiunii de prelucrare la temperatură înaltă, care este etapa finală în producția de materiale silicate. Prelucrarea la temperatură înaltă constă în prăjirea sau fierberea amestecului (produsului). Procese de procesare cu moleculare înaltă: 1) îndepărtarea apei, mai întâi fizică, apoi cristalizare; 2) calcinare, adică separarea apei și a CO 2 de componentele de sarcină; 3) componentele de sarcină - carbonații metalici, hidroxizii metalici și aluminosilicații sunt transformați în acid oxizi: SiO2, B2O3mAl2O3, Fe2O3 şi oxizi bazici: Na 2O, K 2O, CaO, MgO, reacţionând între ei; 4) sinterizarea componentelor de sarcină. Poate rula la televizor. Fază, la o temperatură sub punctul de topire, sau în fază lichidă, la o temperatură peste punctul de topire. În al doilea caz, datorită procesului de difuzie, viteza procesului este mai mare; 5) răcirea masei cu formarea de faze cristaline și amorfe.

Producția de ceramică.Materiale ceramice sunt materiale policristaline și produse din acestea, obținute prin sinterizarea argilelor și amestecurile acestora cu aditivi minerali, precum și oxizi de metal și alți compuși refractari. Clasificare: După compoziție - cu conținut de oxigen (silicat), fără oxigen (carbură, nitrură, borură, siliciură); Dupa aplicatie: constructii, refractare, ceramica fina, speciale. Ceramică; dupa gradul de sinterizare - poros (caramida, refractare, obiecte sanitare), sinterizat (portelan, ceramica speciala); dupa starea suprafetei – vitrata si nesmaltata. Materiile prime pentru producție trebuie să aibă proprietatea de sinterizare - proprietatea unui material sub formă de pulbere de a forma un corp policristalin când este încălzit. Materii prime - argile, nisip de cuarț, carbonați de calciu și magneziu.

Procesul tehnologic de producție a cărămizii - 2 opțiuni: metoda plastică și semi-uscată. Sarcina care contine 40-50% argila, 50% nisip si pana la 5% oxid de fier este alimentata la presare intr-o presa cu banda (metoda plastic) sau intr-o presa mecanica, functioneaza. sub presiune de 10-25 MPa (metoda semi-uscata.). Cărămida formată este trimisă la uscare într-un uscător tunel și apoi la ardere la o temperatură de 900-1000 0 C.

Turnarea plasticului se realizează pe o presă cu bandă.Este formată din 1. pâlnie de încărcare; 2. role; 3.melc;. 4. Pe măsură ce masa se deplasează spre muștiucul presei, este suplimentar amestecată și compactată. 5. Din umidificator se furnizează apă pentru umezirea muștiului, care joacă rolul de lubrifiant. Masa de argilă sub formă de bandă 6. este tăiată în cărămizi cu ajutorul unei mașini de tăiat. 7. role de sprijin.

Schema de producție a cărămizii semi-uscate:

Refractarele se numesc materiale nemetalice, caracterizată prin refractaritate crescută, adică capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate.Refractarele se împart în: 1. aluminosilicat; 2. Dinas refractare - comp. Nu mai puțin de 95% oxid de siliciu; 3. semiacid - până la 70-80% oxid de siliciu și 15-25% oxid de aluminiu. 3. Refractare din argilă de foc - până la 50-70% oxid de siliciu și până la 46% oxid de aluminiu. Refractar până la 1750 0 С.

Schemă și ecuație.

4. Refractare cu conținut ridicat de alumină - mai mult de 45% oxid de aluminiu.

5. magnezit – ca bază oxid de magneziu. Refractar până la 2500 0 С.

CaCO 3 + MgCO 3 \u003d MgO + CaO + 2CO 2

6. refractare de corindon 7. carbură de siliciu - comp. Carbură de siliciu; 7. zirconiu și toriu 8. carbonice.

Cea mai mare cantitate din scoarța terestră (litosferă) conține anhidridă silicică liberă sau silice Si02. Este prezent în majoritatea mineralelor sub formă de silicați. compuși chimici cu oxizi bazici. Siliciul cristalin natural liber apare sub formă de cuarț, unul dintre cele mai comune minerale din scoarța terestră. Cristalele sale sunt sub formă de prisme hexagonale cu piramide hexagonale la capete (baze). Cuarțul este de obicei opac, mai des este alb, de culoare lăptoasă. Nu există clivaj în cuarț, fractura sa este concoidală, are un luciu gras; nu se combină cu alcalii la temperaturi obișnuite și nu este distrus sub acțiunea acizilor (cu excepția fluorhidricului). Greutatea specifică a cuarțului este de 2,65, duritatea este de 7 pe scara de duritate. Cuarțul are o rezistență ridicată la compresiune (aproximativ 20.000 kg/cm2) și rezistă bine la abraziune. Când este încălzit la o temperatură de 575 ° C, cuarțul din modificarea β trece în modificarea α (temperatură înaltă), crescând brusc în volum cu aproximativ 1,5%. La o temperatură de 870 ° C, începe să se transforme în tridimit (gravitate specifică 2,26), crescând semnificativ în volum (mineralul tridimit cristalizează sub formă de plăci hexagonale subțiri). Aceste modificări ale volumului de cuarț la temperaturi ridicate trebuie luate în considerare la producerea produselor dinas refractare. La o temperatură de 1710 ° C, cuarțul trece în stare lichidă. La răcirea rapidă a masei topite (topitură), se formează sticlă de cuarț - silice amorfă cu o greutate specifică de 2,3.

În natură, opalul mineral se găsește cu o structură amorfă, care este un hidrat de silice (Si0 2 * nH 2 0). Silicea amorfă este activă, se poate combina cu varul la temperatură normală, în timp ce silicea cristalină (cuarț) dobândește această capacitate doar sub acțiunea aburului de înaltă presiune (în autoclavă) sau prin fuziune.

GRUP DE ALUMOSILICATI

Alumina A1 2 O 3 ocupă locul al doilea după silice în scoarța terestră. Alumina liberă se găsește în natură sub formă de minerale corindon și alte minerale aluminoase.

Corindonul este unul dintre cele mai dure minerale. Este folosit pentru a produce materiale foarte refractare și este un abraziv valoros.

Un alt material aluminos, diaspora, este monohidratul de alumină A1203. H20 și conține 85% A1203. Diaspore face parte din bauxite - roci fin dispersate, adesea roșii sau violete, bogate în alumină (de la 40 la 80%) și folosite ca materie primă pentru producerea cimentului aluminos.

Alumina se găsește de obicei sub formă de compuși chimici cu silice și alți oxizi numiți aluminosilicați. Cei mai des întâlniți aluminosilicați din scoarța terestră sunt feldspații, care în greutate reprezintă mai mult de jumătate din întreaga masă a litosferei. Mica și caoliniți aparțin aceluiași grup de minerale.

GRUPUL SILICAȚILOR FERO-MAGNEZIENI

Mineralele incluse în acest grup au o culoare închisă, prin urmare, sunt adesea numite minerale de culoare închisă. Greutatea lor specifică este mai mare decât alți silicați, duritatea este în intervalul 5,5-7,5; au o vâscozitate mare. Cu un conținut ridicat de ele în roci, le dau pe acestea din urmă culoare inchisași vâscozitate mai mare, adică rezistență crescută la impact. Cele mai comune minerale care formează roci din grupul fier-magneziei sunt piroxenii, amfibolii și olivina.

GRUP CARBONATE

În rocile sedimentare, mineralele carbonatice (carbonații) care formează roci sunt cele mai frecvente, dintre care cele mai importante sunt calcitul, magnezitul și dolomita.

Calcitul sau CaCO 3 calcaros cristalin este unul dintre cele mai comune minerale din scoarța terestră. Se împarte ușor de-a lungul planurilor de clivaj în trei direcții, are o greutate specifică de 2,7 și o duritate de 3. Calcitul este ușor solubil în apă pură (0,03 g în 1 litru), dar solubilitatea sa crește brusc când apa conține dioxid de carbon CO agresiv. 2, deoarece se formează carbonat de calciu acid Ca (HC0 3) 2, a cărui solubilitate este de aproape 100 de ori mai mare decât cea a calcitului.

Se găsește magnezit MgCO3 în majoritatea cazurilor sub formă de agregate pământoase sau dense cu structură criptocristalină. Este mai greu și mai dur decât calcitul.

Dolomit CaCO3-MgC03 de proprietăți fizice apropiat de calcit, dar mai solid și durabil și chiar mai puțin solubil în apă.

GRUPUL SULFATILOR

Mineralele sulfatate (sulfații), precum și carbonații, se găsesc adesea în rocile sedimentare; cele mai importante dintre ele sunt gipsul și anhidrita.

Gipsul CaS0 4 *2H 2 0 este un mineral tipic al rocilor sedimentare. Structura sa este cristalină, uneori cu granulație fină, cristalele sunt lamelare, columnare, aciculare și fibroase. Gipsul se găsește în principal sub formă de roci continue granulare, fibroase și dense, împreună cu argile, ardezie, sare gemă și anhidrita. Gipsul are culoare alba, uneori este transparent sau colorat cu impuritati in diverse culori. Greutatea sa specifică este 2,3, duritatea 2.

În apă, gipsul se dizolvă relativ ușor la o temperatură de 32-41 ° C, solubilitatea sa este de 75 de ori mai mare decât cea a calcitului.

Anhidrita CaS0 4 are o greutate specifică de 2,8-3, duritate de 3-3,5; pe aspect asemănător cu tencuiala. Se găsește în straturi și vene împreună cu gips și sare gemă. Sub influența apei, anhidrita se transformă treptat în gips, în timp ce volumul acesteia crește.

ROCE DE ORIGINE CHIMICA

Magnezit MgC03 este folosit pentru a obține materiale refractare și magnezie inferior - magnezită caustică.

Dolomitul constă în principal din mineralul cu același nume CaCO3 MgC03. Din punct de vedere al proprietăților, dolomiții sunt aproape de calcare dense, iar uneori au mai multe calitate superioară. Sunt folosite ca piatră de construcție și piatră zdrobită pentru beton, precum și pentru producerea de materiale refractare și un liant (dolomit caustic). Dolomiții sunt răspândiți.

Gipsul CaS0 4 *2H 2 Q, constând dintr-un mineral cu același nume, este utilizat în principal pentru fabricarea lianților de gips și ca aditiv în producția de ciment Portland.

Anhidrita CaS0 4 , constând dintr-un mineral cu același nume, se folosește la obținerea lianților, precum și la fabricarea plăcilor pentru placarea interioară. În exterior, anhidrita nu diferă în mod semnificativ de gips și apare de obicei împreună cu acesta.

Tufurile de calcar s-au format ca urmare a precipitarii CaCO 3 din apele carbonice subterane reci si calde. Tufurile calcaroase foarte poroase sunt folosite ca material pentru clădirile decorative (grote etc.) și ca materie primă pentru prepararea fisurilor, în timp ce cele dense, cu pori mici distanțați uniform și o rezistență la compresiune de până la 800 kg/cm 2 sunt utilizate. folosit pentru placarea exterioară a clădirilor.

BETON. INFORMAȚII DE BAZĂ DESPRE BETON

Betonul este o piatra artificiala obtinuta prin intarirea unui amestec rational ales format dintr-un liant, apa si agregate (nisip si piatra sparta sau pietris). Amestecul acestor materiale înainte de întărire se numește amestec de beton.

Granule de nisip și piatră zdrobită alcătuiesc cadrul de piatră din beton. Pasta de ciment s-a format după izolarea amestec de beton cu apă, învăluie boabele de nisip și pietriș, umple golurile dintre ele și la început joacă rolul de a lubrifia agregatele, dând mobilitate (fluiditate) amestecului de beton, iar ulterior, întărindu-se, leagă boabele agregatelor. , formând o piatră artificială - beton. Betonul combinat cu armarea din oțel se numește beton armat.

CLASIFICAREA BETONULUI

Betonul este clasificat în funcție de următoarele caracteristici principale: densitate în vrac, tip de liant, rezistență, rezistență la îngheț și scop.

Clasificarea principală este după greutatea volumetrică. Betonul este împărțit în extragreu cu o greutate de volum mai mare de 2500 kg / m 3, greu - cu o greutate de volum de 1800 până la 2500 kg / m 3 inclusiv, ușor - cu o greutate de volum de 500 până la 1800 kg / m 3 inclusiv , extra ușor - cu o greutate în volum mai mică de 500 kg / m 3 m 3.

În funcție de dimensiunea cea mai mare a agregatelor utilizate, se disting betonul cu granulație fină cu agregat de până la 10 mm și betonul cu granulație grosieră cu agregatul de cea mai mare dimensiune a particulei de 10-150 mm.

Cei mai importanți indicatori ai calității betonului sunt rezistența și durabilitatea acestuia. În ceea ce privește rezistența la compresiune, betoanele sunt împărțite în gradele R în kg/cm2. Betoanele grele pe cimenturi și agregatele dense obișnuite au note 100-600, betoanele extragrele 100-200, betoanele ușoare pe agregate poroase 25-300, betoanele celulare 25-200, betoanele dense silicate 100-400 și betoanele rezistente la căldură 40001 .

Durabilitatea betonului este estimată prin gradul de rezistență la îngheț. Conform acestui indicator, betoanele sunt împărțite în gradele de rezistență la îngheț Mrz: pentru beton greu Mrz 50-300 și pentru beton ușor Mrz 10-200. După tipul de liant, se disting betoanele: ciment, realizat pe lianți hidraulici - cimenturi Portland și soiurile acestuia;

silicat - pe lianți de var în combinație cu componente de silicat sau aluminat;

gips - cu utilizarea lianților de anhidrit de gips; betoane pe bază de lianţi organici.

Betonul greu este realizat pe ciment și agregate dense obișnuite, iar betonul ușor este realizat pe ciment folosind agregate poroase naturale sau artificiale. O varietate de beton ușor este betonul celular, care este un amestec întărit de liant, apă, o componentă fină de siliciu și un agent de expandare. Se caracterizează prin porozitate ridicată (până la 80-90%), cu pori mici distribuiti uniform. Betoanele silicate se obțin dintr-un amestec de var și nisip de cuarț, urmate de întărirea produselor turnate într-o autoclavă la o presiune de 9-16 atm (g) și o temperatură de 174,5-200 ° C.

La programare, betonul este de următoarele tipuri:

obișnuit - pentru beton și beton armat structuri portante clădiri și structuri (stâlpi, grinzi, plăci);

hidrotehnice - pentru baraje, ecluze, căptușeală de canale etc.;

pentru cladiri si podele usoare;

pentru pardoseli și suprafețe de drum și fundații;

scop special: rezistent la acid, rezistent la caldura, extragreu pentru protectie biologica.

Acestea din urmă sunt realizate pe ciment cu tipuri speciale de agregate de densitate în vrac mare.

Ciment

Pentru prepararea betonului greu se folosește cimentul Portland obișnuit, plastificat și hidrofob, cimentul Portland cu aditivi hidraulici, cimentul de zgură Portland etc. Caracteristicile acestor cimenturi și cerințele pentru acestea sunt prezentate în capitolul al patrulea.

Amestecarea apei

Pentru amestecare amestecuri de betonși udarea betonului, se folosește apă care nu conține impurități nocive care împiedică întărirea normală a betonului - acizi, sulfați, grăsimi, uleiuri vegetale, zahăr etc. A nu se folosi apele de mlaștină și uzate, precum și ape contaminate cu impurități nocive, având o valoare a pH-ului mai mică de 4 și care conțin sulfați (calculați ca SO3) mai mult de 0,27%. Apa de mare și alte ape care conțin săruri minerale pot fi utilizate numai dacă cantitatea totală de săruri din acestea nu depășește 2%. Adecvarea apei pentru beton se stabilește prin analize chimice și teste comparative ale rezistenței probelor de beton realizate cu acesta și apă potabilă pură și testate la vârsta de 28 de zile. atunci când sunt depozitate în condiții normale. Apa este considerată adecvată dacă probele preparate pe ea au o rezistență nu mai mică decât probele pe apă potabilă curată.

Nisip

Nisipul este un amestec liber de boabe cu o dimensiune a particulelor de 0,14 până la 5 mm, format ca urmare a distrugerii naturale a rocilor masive sau a strivirii acestora (nisipuri naturale). Pe lângă nisipurile naturale se folosesc nisipuri artificiale, obținute prin zdrobirea sau granularea zgurii metalurgice și combustibile sau a materialelor special preparate - argilă expandată, agloporită etc. Se pot folosi nisipuri fracţionate și nefracţionate.

agregat grosier

Ca agregat grosier pentru beton greu, se folosește pietriș sau piatră zdrobită din roci, mai rar zgură și piatră zdrobită de cărămidă.

Pietrișul este o acumulare de boabe cu dimensiunea de 5-70 (150) mm, formată ca urmare a distrugerii naturale a rocilor. Pietrișul de cereale are o formă rotunjită și o suprafață netedă. Pentru betonul β, boabele cele mai favorabile sunt în formă de pietriș cu formă joasă rotunjită, boabele ovoide (rotunjite) sunt mai proaste, boabele lamelare și în formă de ace sunt și mai rele, ceea ce reduce rezistența betonului. Conținutul de boabe lamelare și aciculare în pietriș nu este permis mai mult de 15%, iar boabe de roci slabe (poroase) - nu mai mult de 10%. După mărimea granulelor, pietrișul este împărțit în următoarele fracții: 5-10, 10-20, 20-40 și 40-70 mm.

Adesea pietrișul se află alături de nisip. Cu un conținut de 25-40% nisip în pietriș, materialul se numește amestec nisip-pietriș.

Piatra zdrobită se obține prin zdrobirea pietrelor masive, pietrișului, bolovanilor sau pietre artificialeîn bucăți de 5-70 mm. Pentru prepararea betonului se utilizează de obicei piatra zdrobită obținută prin zdrobirea rocilor dense, piatra zdrobită din pietriș și piatra zdrobită din furnal și zgură deschisă.

PRINCIPALELE PROPRIETĂȚI ALE AMESTECULUI DE BETON ȘI AL BETONULUI

Betonul greu este realizat cel mai adesea pe ciment Portland, nisip de cuarț și pietriș sau piatră zdrobită din roci dese. Betonul trebuie să dobândească rezistență de proiectare într-un anumit timp și să aibă alte calități corespunzătoare scopului structurii fabricate (rezistență la apă, rezistență la îngheț, densitate etc.). În plus, este necesar un anumit grad de mobilitate a amestecului de beton, care ar corespunde metodelor acceptate de așezare a acestuia.

Fiecare dintre aceste componente afectează proprietățile viscoplastice ale amestecului. Deci, dacă creșteți conținutul de agregate, amestecul devine mai rigid; dacă pastă de ciment - mai mult plastic și fluid. Afectează în mod semnificativ proprietățile amestecului de beton și vâscozitatea pastei de ciment. Cu cât mai multă apă la testul de ciment, cu atât aluatul este mai plastic și, în consecință, cu atât amestecul de beton este mai plastic.

Una dintre principalele proprietăți ale unui amestec de beton este tixotropia - capacitatea de a se lichefia sub influențe mecanice repetate periodic (de exemplu, vibrații) și de a se îngroșa din nou atunci când acest impact este oprit. Mecanismul de lichefiere tixotropă este că la vibrare, forțele de frecare internă și aderență între particule scad, iar amestecul de beton devine fluid. Această proprietate este utilizată pe scară largă în așezarea și compactarea amestecului de beton.

Figura 9.1. Determinarea mobilității amestecurilor de beton plastic prin tirajul conului (OK):

1-suport; 2-manere; 3-con forma; 4-amestec de beton.

Lucrabilitate – generalizată specificatii tehnice proprietăți viscoplastice ale amestecului de beton. Lucrabilitatea este înțeleasă ca abilitatea unui amestec de beton sub acțiunea anumitor metode și mecanisme de a se încadra cu ușurință într-o matriță și de a compacta fără delaminare. Lucrabilitatea amestecurilor, în funcție de consistența lor, se evaluează prin mobilitate sau rigiditate.

Mobilitatea este o caracteristică a lucrabilității amestecurilor de plastic care se pot deforma sub propria greutate. Mobilitatea este caracterizată prin scăderea unui con standard turnat din amestecul de beton testat. Pentru a face acest lucru, o matriță conică de metal, instalată pe o suprafață orizontală, este umplută cu un amestec de beton în trei straturi, compactând fiecare strat cu o baionetă. Excesul de amestec este tăiat, forma conului este îndepărtată și se măsoară tirajul conului de amestec de beton - OK (Fig. 9.1), a cărui valoare (în centimetri) servește ca indicator al mobilității.

Rigiditate- caracteristica lucrabilitatii amestecurilor de beton, in care nu exista tiraj de con (OK=0). Este determinat de timpul de vibrație (în secunde) necesar pentru alinierea și compactarea unui con preformat de amestec de beton cu ajutorul unui dispozitiv special (Fig. 12.3), care este un cilindru metalic cu un diametru de 240 mm și o înălțime de 200 mm cu un trepied și tijă 6 și un disc metalic 4 cu șase găuri. Dispozitivul este fixat pe o platformă standard de vibrații 1, în ea este introdusă o formă de con 3. Conul este umplut cu un amestec de beton în trei straturi, fiecare strat este băonetat de 25 de ori. Apoi forma conică este îndepărtată și, rotind trepiedul, discul metalic 4 este coborât pe suprafața amestecului de beton. După aceea porniți vibratorul. Timpul în care amestecul este distribuit uniform în forma cilindrică 2 și începe să se elibereze cel puțin prin două orificii ale laptelui de ciment disc este luat ca un indicator al rigidității amestecului (L).

Orez. 9.2. Schema de determinare a rigidității (G) a unui amestec de beton:

a - aparatul in pozitie initiala; b - la fel, la finalul probei; 1 - vibro-platformă; 2 - formă cilindrică; 3- amestec de beton; 4 - disc cu orificii; 5- bucșă; b - bară; 7 - amestec de beton după vibrare

În funcție de lucrabilitate, se disting amestecurile de beton rigide și mobile (Tabelul 9.1).

Amestecurile de beton rigid conțin o cantitate mică de apă și, în consecință, o cantitate redusă de ciment în comparație cu amestecurile mobile pentru betoane de rezistență egală. Amestecuri rigide necesită compactare mecanică intensivă: vibrații prelungite, vibrotampări etc. Astfel de amestecuri sunt utilizate la fabricarea produselor prefabricate din beton armat în fabrică (de exemplu, la fabricile de construcții de case); în condiții de construcție, amestecurile rigide sunt rar utilizate.

Tabelul 9.1. Clasificarea amestecurilor de beton după lucrabilitate

Amestecuri mobile se caracterizează printr-un consum mare de apă și, în consecință, de ciment. Aceste amestecuri sunt o masă groasă care se lichefiază ușor atunci când este vibrată. Amestecuri de clasele PZ și P4 sunt fluide; sub influența gravitației, ele umplu formularul fără a necesita un efort mecanic semnificativ. Amestecurile mobile pot fi transportate cu pompe de beton prin conducte.

Conectivitate - capacitatea unui amestec de beton de a menține o structură omogenă, adică de a nu se delamina în timpul transportului, așezării și compactării. Sub influențe mecanice asupra amestecului de beton, ca urmare a lichefierii sale tixotrope, o parte din apă, ca componentă cea mai ușoară, este stoarsă în sus. Agregatul grosier, a cărui densitate este de obicei mai mare decât densitatea părții de mortar (un amestec de ciment, nisip și apă), se scufundă (agregatele ușoare (argilă expandată etc.), dimpotrivă, pot pluti. Toate acestea face betonul eterogen, reducându-i rezistența și rezistența la îngheț.

REZISTENTA, CLASA SI CLASA BETONULUI

beton greu- principalul material structural de construcție, prin urmare, se acordă multă atenție evaluării proprietăților sale de rezistență. Caracteristicile de rezistență ale betonului sunt determinate strict în conformitate cu cerințele standardelor. Se folosesc mai mulți indicatori care caracterizează rezistența betonului. Eterogenitatea betonului ca material este luată în considerare în principala caracteristică de rezistență - clasa betonului.

Putere. Ca și în cazul tuturor materialelor din piatră, rezistența la compresiune a betonului este semnificativ (de 10-15 ori) mai mare decât la întindere și încovoiere. Prin urmare, în structurile de construcție, betonul, de regulă, funcționează în compresie. Când vorbim despre rezistența betonului, se referă la rezistența sa la compresiune.

Betonul de ciment Portland capătă rezistență treptat. La temperatură normală și umiditate constantă, creșterea rezistenței betonului continuă pentru o lungă perioadă de timp, dar rata de creștere a rezistenței se estompează în timp.

Se obișnuiește să se evalueze rezistența betonului prin valoarea medie aritmetică a rezultatelor testării probelor din acest beton după 28 de zile de întărire normală. Pentru a face acest lucru, utilizați cuburi de probă cu dimensiunea de 150 x 150 x 150 mm, realizate dintr-un amestec de beton de lucru și întărite la (20 ± 2) ° C în aer la umiditate relativă 95% (sau în alte condiții care asigură păstrarea umidității în beton). Metodele de determinare a rezistenței betonului sunt reglementate de standard.

marca de beton.În funcție de valoarea medie aritmetică a rezistenței betonului, se stabilește marca acestuia - valoarea rezistenței rotunjite (în plus, rotunjirea scade întotdeauna). Pentru betonul greu se stabilesc următoarele clase de rezistență la compresiune: 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700 și 800 kgf/cm2. La desemnarea unei mărci, se folosește indicele „M”; deci, de exemplu, gradul de beton M350 înseamnă că rezistența sa medie este de cel puțin 35 MPa (dar nu mai mult de 40).

Trăsătură distinctivă beton - eterogenitate semnificativă a proprietăților sale.

Acest lucru se datorează variabilității calității materiilor prime (nisip, agregate grosiere și chiar ciment), încălcării modului de preparare a amestecului de beton, transportul acestuia, așezarea acestuia.

(gradul de compactare) și condițiile de întărire. Toate acestea conduc la o răspândire a rezistenței betonului de aceeași calitate. Cu cât cultura de producție este mai înaltă (cu cât este mai bună calitatea pregătirii materialelor, pregătirea și amplasarea betonului etc.), cu atât vor fi mai puține posibile fluctuații ale rezistenței betonului. Este important ca constructorul să obțină beton nu numai cu o rezistență medie dată, ci și cu abateri minime (în special în direcția inferioară) de la această rezistență. Un indicator care ține cont de posibilele fluctuații ale calității betonului este clasa betonului.

Clasa de beton- aceasta este o caracteristică numerică a oricăreia dintre proprietățile sale (inclusiv rezistența), luată cu siguranță garantată (de obicei 0,95). Aceasta înseamnă că o proprietate stabilită de clasă, cum ar fi rezistența betonului, este atinsă în cel puțin 95 de cazuri din 100.

Conceptul de „clasă de beton” vă permite să atribuiți rezistența betonului, ținând cont de variația sa reală sau posibilă. Cu cât variabilitatea rezistenței este mai mică, cu atât clasa de beton este mai mare pentru aceeași rezistență medie.

GOST 26633-85 stabilește următoarele clase de beton greu în ceea ce privește rezistența la compresiune (MPa): 3,5; cinci; 7,5; 10; 12,5; 15; douăzeci; 25; treizeci; 32,5; 40; 45; cincizeci; 55 și 60. Clasa de rezistență la compresiune se notează cu litera latină B, în dreapta căreia i se atribuie rezistența sa garantată în MPa. Deci, pentru betonul din clasa B15, rezistența la compresiune nu este mai mică de 15 MPa cu o securitate garantată de 0,95.

Relația dintre clasele și gradele de beton este ambiguă și depinde de omogenitatea betonului, care este estimată folosind coeficientul de variație. Cu cât coeficientul de variație este mai mic, cu atât betonul este mai omogen. Clasa betonului de aceeași calitate crește semnificativ odată cu scăderea coeficientului de variație. Deci, cu un grad de beton de M300 și un coeficient de variație de 18%, clasa betonului va fi B15, iar cu un coeficient de variație de 5% - B20, adică un pas întreg mai sus. Acest lucru arată cât de important este efectuarea cu atenție a tuturor operațiunilor tehnologice și îmbunătățirea culturii de producție. Numai în acest caz există o omogenitate ridicată a betonului și nu numai de inalta clasa rezistența sa la un consum constant de ciment.

Codurile de construcție au adoptat un coeficient normativ de variație a rezistenței betonului, egal cu 13,5% și care caracterizează tehnologia. munca concreta la fel de satisfăcător.

Raportul dintre clasele de beton în ceea ce privește rezistența la compresiune și gradele acestuia cu un coeficient de variație standard egal cu 13,5% este dat în Tabel. 9.2.

Tabelul 9:2. Raportul dintre clasele și clasele de beton greu din punct de vedere al rezistenței cu un coeficient de variație de 13,5%

PRINCIPALE PROPRIETĂȚI ALE BETONULUI GRES

Principalele proprietăți ale betonului greu, pe lângă rezistență, includ: porozitatea, deformabilitatea (modul de elasticitate, fluaj, contracție), permeabilitatea la apă, rezistența la îngheț, proprietățile termice etc.

Deformabilitate beton. Betonul sub sarcină nu se comportă ca un corp perfect elastic (de exemplu, sticlă), ci ca un corp elastic-vâscos-plastic (Fig. 9.3). La solicitări mici (nu mai mult de 0,2 din rezistența la tracțiune), betonul se deformează ca material elastic. În același timp, modulul său inițial de elasticitate depinde de porozitate și rezistență și se ridică la 10 4 MPa pentru betoanele grele (2,2 ... 3,5) (pentru betoanele celulare foarte poroase, modulul de elasticitate este de aproximativ 10 4 MPa).

Fig.9.3. Curba de deformare 9.4. Dezvoltarea deformațiilor betonului

în coordonate σ - ε în timp: ε iniţială - deformarea iniţială a betonului

la momentul încărcării; ε p - def. târî

La solicitări mari se manifestă o deformare plastică (reziduală), care se dezvoltă ca urmare a creșterii microfisurilor și a deformărilor plastice ale componentei de gel a pietrei de ciment.

Târî- tendința betonului de a crește deformațiile plastice sub acțiunea prelungită a unei sarcini statice. Fluajul betonului este, de asemenea, asociat cu proprietățile plastice ale gelului de ciment și microfisurarea. Are un caracter de estompare în timp (Fig. 9.4). Valorile absolute ale fluajului depind de mulți factori. Fluajul se dezvoltă mai ales activ dacă betonul este încărcat la o vârstă fragedă. Fluajul poate fi evaluat în două moduri: ca proces pozitiv, contribuind la reducerea tensiunilor rezultate din procesele termice și de contracție și ca fenomen negativ, de exemplu, reducând efectul armăturii de pretensionare.

Contracție- procesul de reducere a dimensiunii elementelor din beton atunci când acestea sunt în condiții de uscare la aer. Principalul motiv al contracției este comprimarea componentei gel din cauza pierderii de apă.

Contracția betonului este mai mare, cu atât este mai mare volumul de pastă de ciment din beton (Fig. 9.5). Contracția medie a betonului greu este de 0,3...0,4 mm/m.

Orez. 9.5. Curbe de contracție cu întărire cu aer: 1-piatră de ciment, 2-mortar, 3-beton

Datorită contracției betonului în structurile de beton și beton armat pot apărea solicitări mari de contracție, prin urmare, elementele de lungime mare sunt tăiate cu rosturi de contracție pentru a evita fisurile. Cu o contracție a betonului de 0,3 mm/m într-o structură de 30 m lungime, contracția totală va fi de 10 mm. Fisurile de contracție în beton la contactul cu agregatul și în piatra de ciment în sine pot reduce rezistența la îngheț și pot servi drept centre de coroziune a betonului.

Porozitate. Oricât de ciudat ar părea, un material cu aspect atât de dens are o porozitate vizibilă. Motivul apariției sale, așa cum s-a spus de mai multe ori, constă în excesul de apă de amestecare. Amestecul de beton după așezarea corectă este un corp dens. În timpul întăririi, o parte din apă este legată chimic de mineralele de clincher de ciment (pentru cimentul Portland, aproximativ 0,2 în greutate de ciment), iar partea rămasă se evaporă treptat, lăsând în urmă pori. În acest caz, porozitatea betonului poate fi determinată prin formula

P \u003d [(V - ώ C) / 1000] 100,

unde V și C sunt costurile cu apă și ciment pe 1 m 3, ώ este cantitatea de apă legată chimic în fracțiuni din masa cimentului.

Deci, la vârsta de 28 de zile, cimentul leagă 17% din apă din masa sa; consumul de apă în acest beton este de 180 kg, iar ciment - 320 kg. Atunci porozitatea acestui beton va fi:

P \u003d [(180 - 0,17-320) / 1000] 100 \u003d 12,6%.

Aceasta este porozitatea totală, inclusiv microporii de gel și porii capilari (nu luăm în considerare volumul de aer antrenat). Din punct de vedere al influenței asupra permeabilității și rezistenței la îngheț a betonului, numărul de pori capilari este important. Volumul relativ al acestor pori poate fi calculat prin formula, %:

P k \u003d [(V -2 ώ C) / 1000] 100

Pentru cazul nostru, numărul de pori capilari va fi de 7,3%.

Absorbția și permeabilitatea apei. Datorită structurii capilar-poroase, betonul poate absorbi umezeala atât în ​​contact cu acesta, cât și direct din aer. Absorbția higroscopică a umidității în betonul greu este nesemnificativă, dar în betoanele ușoare (și mai ales în cele celulare) poate ajunge la 7 ... 8 și, respectiv, 20 ... 25%. "

Absorbția apei caracterizează capacitatea betonului de a absorbi umiditatea în stare de picătură lichidă; depinde în principal de natura porilor. Absorbția de apă este cu atât mai mare, cu atât mai mulți pori capilari comunică între ei în beton. Absorbția maximă de apă a betonului greu pe agregate dense atinge 4...8% din greutate (10...20% din volum). Pentru betonul ușor și celular, această cifră este mult mai mare.

Absorbția mare de apă afectează negativ rezistența la îngheț a betonului. Pentru a reduce absorbția de apă se recurge la hidrofobizarea betonului, precum și la dispozitivul de vapori și hidroizolarea structurilor.

Permeabilitatea betonului este determinată în principal de permeabilitatea pietrei de ciment și a zonei de contact „piatră de ciment - agregat”; în plus, microfisurile în piatra de ciment și defectele de aderență a armăturii la beton pot fi modalități de filtrare a lichidului prin beton. Permeabilitatea ridicată la apă a betonului poate duce la distrugerea sa rapidă din cauza coroziunii pietrei de ciment.

Pentru a reduce permeabilitatea apei, este necesar să se utilizeze agregate de calitate corespunzătoare (cu o suprafață curată), precum și utilizarea unor aditivi speciali de etanșare (sticlă lichidă, clorură ferică) sau cimenturi expansive. Acestea din urmă sunt folosite pentru hidroizolarea betonului.

În funcție de rezistența la apă, betonul este împărțit în gradele W2; W4; W6; W8 și W12. Marca indică presiunea apei (kgf / cm2), la care un cilindru de probă de 15 cm înălțime nu lasă apa să treacă în timpul testelor standard.

Rezistenta la inghet- indicator principal, care determină durabilitatea structuri din betonîn climatul nostru. Rezistența la îngheț a betonului se evaluează prin înghețare alternativă la minus (18 ± 2)°C și dezghețare în apă la (18 ± 2)°C eșantioane de beton testat saturate anterior cu apă. Durata unui ciclu este de 5...10 ore, în funcție de mărimea probelor.

Gradul de rezistență la îngheț este considerat cel mai mare număr de cicluri „îngheț-dezgheț”, pe care probele le pot rezista fără o scădere a rezistenței la compresiune de peste 5% în comparație cu rezistența probelor de control la începutul testelor. Se stabilesc următoarele clase de beton pentru rezistența la îngheț: F25, F35, F50, F75, F100…1000. Standardul prevede, de asemenea, metode de testare accelerate în soluție de sare sau congelare până la minus (50 ± 5) ° С.

Motivul distrugerii betonului în condițiile luate în considerare este porozitatea capilară (Fig. 12.16). Apa intră în beton prin capilare și, înghețând acolo, îi distruge treptat structura. Deci, betonul, a cărui porozitate am calculat-o mai sus, în conformitate cu Fig. 12.16 trebuie să aibă rezistență la îngheț F150...F200.

Pentru a obține beton cu rezistență ridicată la îngheț, este necesar să se realizeze o porozitate capilară minimă (nu mai mare de 6%). Acest lucru este posibil prin reducerea conținutului de apă al amestecului de beton, care la rândul său este posibil prin utilizarea:

Amestecuri rigide de beton, compactate intens în timpul așezării;

Aditivi plastifianti care cresc lucrabilitatea amestecurilor de beton fara adaos de apa.

Proprietăți termofizice.

Dintre acestea, cele mai importante sunt conductivitatea termică, capacitatea termică și deformarea termică.

Conductivitatea termică a betonului greu, chiar și în stare uscată la aer, este ridicată - aproximativ 1,2-1,5 W / (m K), adică de 1,5 ... 2 ori mai mare decât cea a unei cărămizi. Prin urmare, este posibil să se utilizeze beton greu în structurile de închidere numai împreună cu izolare termică eficientă. Betoanele usoare (vezi § 12.7), in special cele celulare, au o conductivitate termica scazuta de 0,1 ... 0,5 W / (m K), iar utilizarea lor in structuri de inchidere este de preferat.

Capacitatea termică a betonului greu, ca și a altor materiale de piatră, este în intervalul 0,75 ... 0,92 J / (kg K); în medie - 0,84 J/(kg K).

Deformatii de temperatura. Coeficient de temperatură expansiune liniară beton greu (10...12) Yu DS1. Aceasta înseamnă că, odată cu creșterea temperaturii betonului cu 50 ° C, dilatarea va fi de aproximativ 0,5 mm / m. Prin urmare, pentru a evita fisurarea, structurile lungi sunt tăiate cu rosturi de dilatație.

Fluctuațiile mari de temperatură pot provoca fisurarea internă a betonului din cauza expansiunii termice diferite a agregatului grosier și a pietrei de ciment.

BETON USOAR

Un dezavantaj semnificativ al betonului de obicei greu este densitatea sa mare (2400 ... 2500 kg / m3). Prin reducerea densității betonului, constructorii obțin cel puțin două rezultate pozitive: se reduce masa structurilor clădirii; crește proprietățile lor de izolare termică.

Beton ușor (la începutul secolului al XX-lea se numeau „beton cald”) - beton cu o densitate mai mică de 1800 kg / m3 - material universal pentru structurile închise și portante de locuințe și clădiri industriale. Cele mai multe dintre panourile de perete și blocurile, plăcile sunt realizate din acestea. acoperișuriși pietre pentru așezarea pereților. Termenul „beton ușor” unește un grup mare de betoane cu compoziție, structură și proprietăți diferite.

În funcție de scop, betonul ușor este împărțit în:

constructive (clasa de rezistenta - B7,5 ... B35; densitate -.1800 kg/m3);

structurale si termoizolante (clasa de rezistenta nu mai mica de VZ.0, densitate -600...1400 kg/m3);

termoizolante - în special ușoare (densitate< 600 кг/м3).

După structura și metoda de obținere a unei structuri poroase, betoanele ușoare se împart în următoarele tipuri:

turnat beton pe agregate poroase;

betoanele celulare, care nu contin nici agregate grosiere, nici fine, iar rolul lor este jucat de mici pori (celule) sferici;

grosier-poros, în care nu există agregat fin, în urma căruia se formează goluri între particulele de agregat grosier.

Pentru betonul ușor, se stabilesc următoarele clase de rezistență (MPa) de la B2 la B40. Rezistența betonului ușor depinde de calitatea agregatelor, de marca și de cantitatea de ciment utilizată. În acest caz, firește, se modifică și densitatea betonului.

Pentru betonul ușor, sunt instalate 19 grade de densitate (kg / m3) de la D200 la D2000 (cu un interval de 100 kg / m3). Densitatea redusă a betonului ușor poate fi obținută prin piatra de ciment poroasă.

Conductivitatea termică a betonului ușor depinde de densitatea și umiditatea acestuia (Tabelul 9.3). O creștere a conținutului de umiditate volumetrică cu 1% crește conductivitatea termică a betonului cu 0,015...0,035 W/(m K).

Tabelul 9.3. Valorile medii ale conductibilității termice ale betonului ușor

Rezistenta la inghet a betoanelor usoare cu poroase

Categoria K: Materiale de construcție

Materiale și produse silicate

Produsele silicate sunt un material din piatra artificiala realizat dintr-un amestec de var, nisip si apa, turnat prin presare sub presiune inalta si autoclavat.

În construcții, cărămizile de silicat sunt utilizate pe scară largă; beton dens silicat și produse din acesta; betoane și produse de silicat celular; beton silicat cu agregate poroase.

Cărămida de silicat este presată dintr-un amestec de var-nisip de următoarea compoziție (%): nisip de cuarț pur 92-94; var var 6-8 si apa 7-8. Masa de var-nisip preparată în mixere este turnată pe prese la o presiune de 15-20 MPa și aburată în autoclave la o presiune a aburului saturat de 0,8 MPa și o temperatură de aproximativ 175 ° C.

La abur, varul, nisipul și apa reacționează, în urma căruia se formează hidrosilicat de calciu, care cimentează masa și îi conferă rezistență ridicată. Durata ciclului de tratare cu autoclavă este de 10-14 ore, iar întregul proces de realizare a cărămizilor de silicat este de 16-18 ore, în timp ce procesul de fabricare a cărămizilor obișnuite de lut durează 5-6 zile.

Caramida de silicat este disponibila in doua tipuri: o singura dimensiune 250 X 120 X 65 mm si dimensiune modulară 250 X 120 X 88 mm. Densitatea în vrac a cărămizii de silicat este de 1800-1900 kg/m3, rezistența la îngheț nu este mai mică decât Mrz 15, absorbția de apă este de 8-16% în greutate. În ceea ce privește rezistența la compresiune, cărămida de silicat este împărțită în cinci grade: 75, 100, '25, 150 și 200. În ceea ce privește conductivitatea termică, cărămida de silicat diferă ușor de cărămida de lut obișnuită și o înlocuiește complet pe aceasta din urmă la așezarea pereților oricărui clădiri, cu excepția pereților, mici în condiții de umiditate ridicată sau expuse la temperaturi ridicate (cuptoare, cosuri de fum). Culoarea cărămizii de silicat este gri deschis, dar poate fi și colorată, colorată în masă prin introducerea de pigmenți minerali în ea.

Produse din beton dens silicat. Betonul silicat dens cu granulație fină - beton autoclavat fără ciment pe bază de lianți de var-silice sau var-cenușă - se obține după următoarea schemă tehnologică: o parte din nisip cuarțos (8-15%) se amestecă cu var nestins (6-10%) si supuse macinarii fine in mori cu bile, apoi liantul var-nisip zdrobit si nisipul obisnuit (75-85%) se amesteca cu apa (7-8%), se amesteca in betoniere si apoi amestecul intra in standul de turnare. Produsele turnate sunt aburite în autoclave la o temperatură de 175-190°C și o presiune a aburului de 0,8 și 1,2 MPa.

Produsele din beton dens silicat au o densitate în vrac de 1800–2200 kg/m3, rezistență la îngheț de 25–50 de cicluri și rezistență la compresiune de 10–60 MPa.

Blocurile masive de pereți mari, plăcile de podea armate, stâlpii, grinzile, blocurile de fundație și de bază, structurile de scări și despărțitori sunt realizate din beton dens silicat.

Blocuri de silicat pentru pereți exteriori și pereți în interior camere umede trebuie sa aiba nota de cel putin 250.

Produse din beton de silicat celular. Conform metodei de formare a structurii poroase, betoanele de silicat celular sunt silicat de spumă și silicat gazos.

Liantul principal pentru prepararea acestor betoane este varul măcinat. Nisipurile măcinate, tuful vulcanic, piatra ponce, cenușa zburătoare, tripolia, diatomitul, zgura și zgura sunt utilizate ca componente silicioase ale liantului și agregatelor fine.

La fabricarea produselor de silicat celular, o masă plastică de var-nisip este amestecată cu o spumă stabilă preparată dintr-un preparat HA, o rădăcină de săpun etc., sau cu agenți de expandare - pulbere de aluminiu, apoi amestecul este turnat în forme și supus unui tratament autoclav.
Densitatea în vrac a produselor din spumă de silicat și a produselor din silicat gazos este de 300-1200 kg/m3, rezistența la compresiune este de 1-20 MPa.

În funcție de scop, produsele din silicați celulari sunt împărțite în produse termoizolante cu o densitate în vrac de până la 500 kg/m3 și produse structurale și termoizolante cu o densitate în vrac de peste 500 kg/m3.

Silicații celulari termoizolanti sunt utilizați ca izolatori termici, iar blocurile și panourile de perete exterior, precum și plăcile complexe de acoperire a clădirilor, sunt fabricate din silicați structurali și termoizolanti.

Produse din beton silicat pe agregate poroase. Ca liant de beton silicat pe agregate poroase, se folosesc amestecuri de var-silice măcinate fin, iar argila expandată, piatră ponce, zgură poroasă și alte materiale naturale și artificiale ușoare poroase sub formă de pietriș și piatră zdrobită servesc ca agregate mari. După autoclavare, astfel de betonuri capătă o rezistență la compresiune de 3,5 până la 20 MPa cu o densitate în vrac de 500 până la 1800 kg/m3, iar blocurile și panourile pereților exteriori ai clădirilor rezidențiale și publice sunt realizate în principal din acestea.