Контрольная работа: Свойства дорожных строительных материалов

В соответствии с требованиями стандарта цементная промышленность выпускает бездобавочный портландцемент (чистоклинкерный) и портландцемент с минеральными добавками.

В соответствии с требованиями ГОСТ 10178-85 нормируется следующие показатели портландцемента: тонкость помола, сроки схватывания, равномерность изменения объема, прочность (марка).

Истинная плотность портландцемента колеблется в пределах 3000-3200 кг/м³, насыпная плотность массы составляет 900-1300 кг/м³, а в уплотненном состоянии 1500-2000 кг/м³.

Тонкость помола. В соответствии с требованиями ГОСТ 310.2-76 тонкость помола цемента характеризуется массой порошка, прошедшей через сито с сеткой №008. Через это сито должно проходить не менее 85% массы просеиваемой пробы. Более точной характеристикой тонкости помола цемента является удельная площадь поверхности - суммарная площадь поверхности частиц цемента в единице массы. Удельная площадь поверхности обычных портландцементов составляет 2000-3000 см²/г. Чем выше удельная площадь поверхности, тем большая площадь поверхности зерен цемента будет взаимодействовать с водой затворения.

Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды затворения в процентах от массы цемента и составляет для портландцемента примерно 23-29%. Сроки схватывания характеризуется началом и концом схватывания цементного теста нормальной густоты и определяются на приборе Вико при температуре 20ºC.

При определении этих показателей вместо пестика используют иглу. Началом схватывания цементного теста по ГОСТ 310.3-76 считают время, прошедшее от начала затворения цемента водой до того момента, когда игла не доходит до кольца на 1-2 мм. Конец схватывания – время от начала затворения до момента, когда игла погружается в тесто не более чем на 1-2 мм. Если в цементе нет гипса, то он отличается короткими сроками схватывания и его использовать практически нельзя.

В соответствии с требованием ГОСТ 10178-85 начало схватывания цемента должно наступать не раннее 45 мин, а конец – не позднее 10 ч от начала затворения. В действительности начало схватывания цемента наступает через 2-3 ч, а конец – через 5-8 ч.

Равномерность изменения объема. Цементы в процессе твердения должны равномерно изменять объем. Одной из причин неравномерного изменения объема твердеющего цементного камня и, как следствие этого, возникновение внутренних напряжений, вызывающих трещин, деформаций и разрушений, является присутствие в цементе свободных CaO и MgO, которые гидратируются с увеличением объема в уже затвердевшем цементном камне. Стандартом предусмотрен ускоренный метод определения равномерности изменения объема цемента. По ГОСТ 310.3-76 образцы –лепешки из цементного теста нормальной густоты через сутки после их изготовления и хранения при повышенной влажности в ванне с гидравлическим затвором подвергают кипячению в воде. После охлаждения лепешки не должны иметь искривлений, а также радиальных, доходящих до краев трещин или сетки мелких трещин.

Активность и марка портландцемента. Одной из важнейших характеристик цемента является его прочность― марка. От марки цемента зависит прочность бетона и расход цемента. Прочность цемента определяют, испытывая образцы - балочки размером 40Χ40Χ160 мм, приготовленные из цементопесчаной растворной смеси состава 1:3 по массе. Образцы – балочки испытывают на 28 сут. твердения в нормальных условиях ( первые сутки образцы твердеют в формах во влажном воздухе, а затем 27 сут. ― в воде при температуре (20).

В соответствии с требованиями ГОСТ 310.4―81 растворная смесь должна иметь расплыв конуса после 30 встряхиваний на встряхивающем столике в пределах 106―115 мм при В/Ц-0,40.Если расплыв менее 106 мм, то В/Ц увеличивают для получения расплыва конуса 106―108 мм. Если расплыв более 115 мм, В/Ц уменьшают для получения расплыва конуса 113―115 мм. Для того чтобы исключить влияние вида песка на прочность цемента, применяют только нормальный Вольский песок, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 6139―78.

Портландцемент практически применяются во всех областях строительства. Его используют для изготовления бетонных и железобетонных конструкций и сооружений, эксплуатируемых в подземных, подводных и наземных условиях, а также для строительных растворов. Его нельзя применять для возведения сооружений, подвергающихся действию морской, минерализованной и пресной воды. На основе портландцемента освоено изготовление специальных видов цементов. Одной из важнейших задач при производстве бетонных работ является экономное расходование цемента.

3. Бетонные смеси

Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате формирования и затвердевания бетонной смеси. Бетонной смесью называют перемешанную до однородного состояния пластичную смесь, состоящую из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок.

Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал заданными свойствами (прочностью, морозостойкостью, плотностью и др.).

Бетон состоит из большого количества зерен заполнителя (до 80-85% объема), связанных затвердевшим вяжущим веществом. Так как в качестве заполнителей применяют дешевые природные материалы или отходы промышленности, бетон экономически весьма эффективный материал. Современное строительство немыслимо без бетона – бетон стал основным строительным материалом. Это объясняется его экономичностью, технологичностью и доступностью основных сырьевых материалов.

Бетонная смесь представляет собой пластично – вязкую массу, сравнительно легко принимающую любую форму и затем самопроизвольно переходящую в камневидное состояние. Таким образом легко получают каменные конструкции и изделия любой заданной формы.

Классификация бетонов и общие технические требования, предъявляемые к ним, изложены в ГОСТ 25192-82.Бетоны классифицируют по средней плотности, виду заполнителей, виду вяжущего, основному назначению. По средней плотности различают бетоны: особо тяжелые – более 2500 кг/м³, тяжелые 1800 – 2500 кг/м³ ,Легкие 500 – 1800 кг/м³, особо легкие – менее 500 кг/м³.

Около 70% от общего объема занимают бетоны, изготавливаемые на портландцементе и его разновидностях, около 25-30% - бетоны на шлакопортландцементе и пуццолановом цементе.

В зависимости от основного назначения бетоны подразделяют на конструкционные и специальные. К конструкционным относят бетоны, которые применяют в промышленном, гражданском, сельскохозяйственном, гидротехническом, транспортном и других видах строительства. К специальным относят теплоизоляционные, жаростойкие, химически стойкие, напрягающие, декоративные, бетоно - полимеры, полимербетоны и радиационно – защитные бетоны.

В соответствии с требованиями ГОСТ 26633 – 85 по прочности образцов – кубов на сжатие тяжелые бетоны подразделяют на классы: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60.

Состав. Цемент. Для приготовления цементобетонов применяют различные виды цементов. Выбор цемента производят с учетом особенностей технологии производства бетонных работ, вида и назначения конструкций и сооружений и условий их эксплуатации. Все более широкое применение находят специальные виды цементов.

Мелкий заполнитель. В соответствии с требованиями ГОСТ 10268-80 в качестве мелкого заполнителя для бетона применяют природные, а также дробленые пески. В ряде случаев при бетонировании особо ответственных сооружений применяют обогащенные и фракционированные пески, отвечающие требованиями ГОСТ 8736-85. Выбор песка для бетона производят по показателям его свойств: модулю крупности, зерновому составу, виду и количеству различных примесей (глинистых, пылевидных, илистых частиц и органических соединений), наличию в нем потенциально реакционноспособных пород и минералов, и прежде всего аморфных разновидностей кремнезема, слюды, гипса, серы, асбеста и других вредных примесей.

Крупный заполнитель. В качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона применяют щебень из различных горных пород, домашнего шлака, а также щебень из различных горных пород, домашнего шлака, а также щебень из гравия и гравий (ГОСТ 8267-82, ГОСТ 23254-78,ГОСТ 8268-82,ГОСТ 10260-82 и ГОСТ 10268-80). Выбор крупного заполнителя для бетона определяют по показателям его свойств: крупности и зерновому составу, истинной, средней и насыпной плотности, прочности, содержанию зерен слабых пород, формы зерен, морозостойкости, содержанию пылевидных и глинистых частиц и других вредных примесей.

Вода. Для затворения бетонных смесей применяют воду, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 23732-79. Водородный показатель воды (pH) недолжны быть менее 4 и более 12,5. Вода затворения не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров и масел, а органических поверхностно – активных веществ и сахаров не должно быть более 10 мг/л. Пригодность морской и озерной воды дл затворения, а также для поливки бетона при уходе часто проверяют путем опытных затворений и ухода с последующей оценкой сравнительной прочности бетона в возрасте 28 сут. Недопустима вода болотная, торфяниковая, загрязненная промышленными отходами, сточная.

Добавки. Для улучшения свойств бетонных смесей и бетонов в их состав вводят добавки, которые способствуют снижению расхода цемента, ускорению твердения, твердению при отрицательных температурах, усилению защиты арматуры в железобетоне от коррозии, повышению стойкости бетона в различных агрессивных средах. Добавки к бетону делят на пластифицирующие, воздухововлекающие, газообразующие, уплотняющие, регулирующие сроки схватывания, ускоряющие твердение, противоморозные и ингибиторы коррозии арматуры. В последние годы все более широкое применение в практике производства бетонных работ находят высокоэффективные разжижители бетонной смеси – суперпластификаторы. С их введением в смесь осадка конуса возрастает с 1-2 до 20-22 см, что позволяет снижать водопотребность смеси и уменьшать расход цемента. При неизменном расходе цемента можно получать бетоны высокой прочности (60-80 МПа). Для регулирования свойств бетонных смесей и бетонов в смесь вводят комплексные добавки: хлористый кальций – ускоритель твердения в сочетании с нитритом натрия – ингибитором коррозии арматуры; ЛСТ – пластифицирующая добавка и хлористый кальций – ускоритель твердения; ЛСТ и воздухововлекающая добавка – СНВ (ЛСТ+СНВ) и другие сочетания.

Основные свойства бетонной смеси и способы ее оценки. Основными свойствами бетона являются прочность по видам нагрузок, ее изменение во времени, плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, упруго - пластические свойства ( усадка, ползучесть, кратковременные деформации ) и ряд других специальных свойств.

При постоянном качестве заполнителей, способе уплотнения и условиях твердения прочность бетона зависит от марки (активности) цемента и водоцементного отношения В/Ц:

Rá=f(Rö;Â/Ö)

Закон водоцементного отношения справедлив одного возраста, твердевших в одинаковых температурно-влажностных условиях, при одинаковой степени уплотнения.

Прочность при растяжении при изгибе (Па) определяются по ГОСТ 10180-78: