Бетони нового покоління

Бетони нового покоління

Зміст

 

 

 

Введення

1. Основні відомості про бетон

2. Ніздрюваті бетони

3 Застосування мікрокремнезема в якості добавки

Висновки

Список використаної лутератури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введення

 

    Бетонами називаються штучні кам'яні матеріали, що отримуються в результаті затвердіння ретельно перемішаної і ущільненої суміші з мінеральної або органічної в'язкої речовини з водою, дрібного або великого заповнювачів, взятих в певних пропорціях [1].

    У сучасному будівництві вимоги, що пред'являються до бетону як одному з основних будівельних матеріалів, виросли настільки, що класичний склад бетону не в змозі забезпечити необхідні властивості. Тому для спрямованого регулювання цих властивостей в бетонну суміш вводяться модифікуючі добавки, що дозволяють в широких межах змінювати технологічні можливості і підвищувати будівельно-технічні характеристики бетонів, а також надавати їм нові властивості.

    В якості одного з компонентів комплексних добавок може бути використаний мікрокремнезем [1]. Завдяки унікальним властивостям і полі функціональної дії він може забезпечити міцність при стисненні, що перевищує в кілька разів міцність не модифікованих бетонів.

    Мікрокремнезем є відходом виробництва. Тому виготовлення будівельних матеріалів, що мають в своєму складі мікрокремнезем, пов'язане з утилізацією техногенного продукту. Вивчення фізико-хімічних особливостей різних техногенних продуктів промисловості, їх впливу при використанні як добавки на експлуатаційні властивості розробка складів і дослідження впливу добавок мікрокремнезема на основні властивості теплоізоляційного бетону, цементних розчинів є актуальним. Це обумовлено тим, що при використанні техногенних продуктів одночасно вирішується питання їх утилізації.

 

 

 

 

 

1. Основні відомості про бетон

 

Бетон - один з найдавніших  будівельних матеріалів. З нього  побудовані галереї єгипетського лабіринту (3600 років до н. Е..), Частина Великої  Китайської стіни (III в. До н. Е..), Ряд  споруд на території Індії, Стародавнього  Риму та в інших місцях [1].

Проте використання бетону та залізобетону для масового будівництва  почалося тільки в другій половині XIX ст., Після отримання та організації  промислового випуску портландцементу, що став основним в'язкою речовиною  для бетонних і залізобетонних конструкцій. Бетон використовувався для зведення монолітних конструкцій і споруд. Застосовувалися жорсткі і малорухомі бетонні суміші, ущільнювалися трамбуванням. З появою залізобетону, армованого каркасами, пов'язаними зі сталевими стрижнями, починають застосовувати більш рухливі і навіть литі бетонні суміші, щоб забезпечити їх належний розподіл і ущільнення в бетонуючій конструкції. Великим досягненням стала поява у 30-х роках способу ущільнення бетонної суміші вібруванням, що дозволило забезпечити гарне ущільнення малорухомих і жорстких бетонних сумішей, знизити витрату цементу в бетоні, підвищити його міцність і довговічність [2].

Професор А.Р. Шуляченко в 80-х роках минулого століття розробив теорію отримання і твердіння гідравлічних в'яжучих речовин і цементів і довів, що на їх основі можуть бути отримані довговічні бетонні конструкції. Під його керівництвом було організовано виробництво високоякісних цементів. Професор. К.А. Белелюбський в 1891 р. провів широкі випробування, результати яких сприяли впровадженню залізобетонних конструкцій у будівництво. Професор І.Г. Малюга в 1895 р. у своїй роботі "Склади і способи виготовлення цементного розчину (бетону) для отримання найбільшої фортеці» обгрунтував основні закони міцності бетону. У 1912 р. було видано капітальну працю Н.А. Житкевич «Бетон та бетонні роботи".

На початку ХХ століття з'являється багато робіт по технології бетону за кордоном. З них найбільш важливими були роботи Р. Фере (Франція), О. Графа (Німеччина), І. Боломе (Швейцарія), Д. Абрамса (США).

Широкий розвиток отримала технологія бетону в Радянському Союзі з часу перших великих гідротехнічних будівництв - Волховбуду (1924 р.) і Дніпробуду (1930 р.).

У післявоєнний період наука  про бетоні і залізобетоні і практика застосування цих матеріалів у будівництві отримали особливо широкий розвиток. Для забезпечення індустріалізації будівництва бурхливий розвиток отримує виробництво збірного залізобетону.

У 50-80 рр.. в Радянському  Союзі була створена розвинена промисловість  збірного залізобетону, що налічує  близько 6000 підприємств загальною потужністю понад 150 млн. м3 виробів [1].

У проекті Державної  програми "Розвиток виробництва  ніздрюватих виробів і їх застосування в масовому будівництві України  на 2005-2011 рр.." розглянуто можливі  шляхи нарощування обсягів виробництва ніздрювато- бетонних виробів, розширення існуючої номенклатури виробів, підвищення точності їх геометричних розмірів та якості [2].

Річний обсяг виробництва виробів  з ніздрюватого бетону в СРСР становив 6 млн. м3, в тому числі 1 млн. м куб  виготовлялося в Україні. У 90-х роках з ряду причин обсяг виробництва в нашій країні скоротився до 100 тис. м3 на рік. За ці роки був зупинений ряд заводів з виробництва автоклавних виробів, на діючих підприємствах обладнання виробило свій ресурс.

В останні 3-4 роки виробництво дрібних ніздрювато бетонних блоків зросла в 2-3 рази, але в порівнянні з країнами СНД Україна знаходиться на дуже низькому рівні. У багатьох регіонах країни спостерігається незадоволений попит на вироби з ніздрюватого бетону.

У найближчі десятиліття технологія бетонів отримає подальший розвиток. Основними напрямками при цьому будуть наступні: підвищення ефективності та якості збірних залізобетонних конструкцій і виробів, зниження їх металоємності і трудомісткості їх виробництва; розробка та організація масового виробництва ефективних видів в'яжучих речовин, високоякісних наповнювачів, комплексних хімічних добавок; докорінне поліпшення технології виробництва залізобетонних і бетонних конструкцій шляхом масивного впровадження нових більш сучасних технологічних процесів, високопродуктивного автоматизованого устаткування, роботів і маніпуляторів, досконалих систем контролю та управління якістю готових виробів на основі розвитку методів прогнозування властивостей бетону, широкого використання обчислювальної техніки; застосування ресурсозберігаючих і безвідходних технологій; широке використання вторинних продуктів та відходів промисловості, використання всіх резервів виробництва з метою економії матеріальних, енергетичних і трудових ресурсів [1].

У будівництві широко використовують бетони, приготовані на цементах або  інших неорганічних в'яжучих речовинах. Ці бетони зазвичай розчиняють водою. В якості високоактивної мінеральної добавки до бетону та цементу (рис.1) застосовується мікрокремнезем. Він призначений для приготування бетонів високих марок по міцності і водонепроникності, а також високої корозійної стійкості [5].

Цемент і вода є активними  складовими бетону; в результаті реакції  між ними утвориться цементний камінь, що скріплює зерна заповнювачів у єдиний моноліт.

Між цементом і заповнювачем зазвичай не відбувається хімічної взаємодії (за винятком силікатних бетонів, одержуваних  автоклавною обробкою), тому заповнювачі часто називають інертними матеріалами. Однак вони істотно впливають на структуру і властивості бетону, змінюючи його пористість, терміни затвердіння, поведінка при дії навантаження і зовнішнього середовища. Заповнювачі значно зменшують деформації бетону при твердненні і тим самим забезпечують отримання великорозмірних виробів і конструкцій. Як заповнювачі використовують переважно місцеві гірські породи і відходи виробництва (шлаки та ін.) Застосування цих дешевих заповнювачів знижує вартість бетону, так як заповнювачі і вода складають 85 ... 90%, а цемент - 10 ... 15% від маси бетону.

В останні роки в будівництві  широко використовують легкі бетони, одержувані на штучних пористих заповнювачах. Пористі заповнювачі знижують щільність  бетону, покращують його теплотехнічні  властивості.

Для регулювання властивостей бетону і бетонної суміші в їх склад вводять різні хімічні добавки, які прискорюють або уповільнюють схоплювання бетонної суміші, роблять її більш пластичною і зручної укладки, прискорюють твердіння бетону, підвищують його міцність і морозостійкість, а також при необхідності змінюють й інші властивості бетону.

Бетони на мінеральних в'яжучих речовинах є капілярно-пористими  тілами, на структуру і властивості  яких помітний вплив мають як внутрішні  процеси взаємодії складових  бетону, так і вплив навколишнього  середовища.

Протягом тривалого часу в бетонах відбувається зміна порової структури, спостерігається протікання структуроутворюючих, а іноді і деструктивних процесів і як результат - зміна властивостей матеріалу. Із збільшенням віку бетону підвищуються його міцність, щільність, стійкість до впливу навколишнього середовища. Властивості бетону визначаються не тільки його складом і якістю вихідних матеріалів, але і технологією приготування і укладання бетонної суміші в конструкцію, умовами твердіння бетону. Всі ці чинники враховують при проектуванні складу бетону і виробництві конструкцій на його основі.

    На органічних в'яжучих речовинах (бітум, синтетичні смоли і т. д.) бетонну суміш отримують без введення води, що забезпечує високу щільність і непроникність бетонів.

    Різноманіття в'яжучих речовин, наповнювачів, добавок і технологічних прийомів дозволяє отримувати бетони з найрізноманітнішими властивостями.

    Бетон є крихким матеріалом: його міцність при стисненні в кілька разів вище міцності при розтягуванні. Для сприйняття розтягуючих напруг бетон армують сталевими стрижнями, отримуючи залізобетон. У залізобетоні арматуру розташовують так, щоб вона сприймала розтягуючі напруги, а стискаючі напруги передавалися на бетон. Спільна робота арматури і бетону зумовлюється гарним зчепленням між ними і приблизно однаковими температурними коефіцієнтами лінійного розширення. Бетон охороняє арматуру від корозії.

    Бетонні і залізобетонні конструкції виготовляють або безпосередньо на місці будівництва - монолітний бетон і залізобетон, або на заводах та полігонах з наступним монтажем на будівельному майданчику - збірний бетон і залізобетон.

    В даний час використовують різні види бетону. Розібратися в їх різноманітті допомагає класифікація бетонів. Бетони класифікують за середньою густиною, виду в'яжучої речовини і призначенням.

    Багато властивостей бетону залежать від його щільності, на величину якої впливають щільність цементного каменя, вид заповнювача і структура бетонів. По щільності бетони ділять на особливо важкі з щільністю більше 2500 кг/м3; важкі - 1800 ... 2500; легкі - 500 ... 1800; особливо легкі - менше 500 кг/м3 [3].

    Особливо важкі бетони готують на важких заповнювачах - сталевій тирсі або стружках (сталебетон), залізній руді (лімонітовий імагнетітовий бетони) або баріте (баритовий бетон).

    У будівництві найбільш широко використовують важкий бетон з щільністю 2100 ... 2500 кг/м3 на щільних заповнювачах з гірських порід (граніт, вапняк, діабаз та ін.) Полегшений бетон з щільністю 1800 ... 2000 кг/м3 отримують на щебені з гірських порід з щільністю 1600 ... 1900 кг/м3 або без піску (великопористий бетон).

    Легкі бетони виготовляють на пористих заповнювачах (керамзит, аглопорит, спучений шлак, пемза, туф та ін.) Застосування легких бетонів зменшує масу будівельних конструкцій, здешевлює будівництво, тому виробництво їх розвивається випереджаючими темпами.

    До особливо легких бетонів відносяться пористі бетони (газобетон, пінобетон), які отримують спученням суміші в'яжучого, тонкозмеленої добавки і води за допомогою спеціальних способів, і великопористий бетон на легких заповнювачах. У ніздрюватих бетонах заповнювачем, по суті, є повітря, що знаходиться в штучно створених осередках.

    Головною складовою бетону, багато в чому визначає його властивості, є в'яжуча речовина, по вигляду якого розрізняють бетони цементні, силікатні, гіпсові, шлаколужні, полімербетон, полімерцементні і спеціальні.

    Цементні бетони готують на різних цементах і найширше застосовують в будівництві. Серед них основне місце займають бетони на портландцементі і його різновидах (близько 65% від загального обсягу виробництва), що застосовуються для різних видів конструкцій і умов їх експлуатації, успішно використовуються бетони на шлакопортландцементі (близько 20 ... 25%); та пуцоланові цементи.

    До різновидів цементних бетонів відносяться: декоративні бетони, що виготовляються на білому і кольорових цементах, бетони для самонапружених конструкцій - на напружуючому цементі, бетони для спеціальних цілей, одержувані на особливих видах цементу - глиноземистому, безусадочному і т. д.

    Силікатні бетони готують на основі вапна. Для виробництва виробів в цьому випадку застосовують автоклавний спосіб тверднення.

    Гіпсові бетони застосовують для внутрішніх перегородок, підвісних стель і елементів обробки будівель. Різновидом цих бетонів є гіпсоцементно-пуцоланові бетони, що володіють підвищеною водостійкістю і більш широкою сферою застосування (об'ємні блоки санвузлів, конструкції малоповерхових будинків та ін.)

    Шлаколужні бетони роблять на мелених шлаках, зачинених лужними розчинами. Ці бетони ще тільки починають застосовуватися в будівництві.

    Полімербетони виготовляють на різних видах полімерного зв'язуючого, основу якого складають смоли (поліефірні, епоксидні, карбамідні та ін) або мономери (фурфуролацетоновий та ін), утверждаються в бетоні за допомогою спеціальних добавок. Ці бетони придатніші для служби в агресивних середовищах і особливих умовах дії (стирання, кавітація і т. д.).

    Полімерцементні бетони виготовляють і на змішаному сполучному, складається з цементу і полімерної речовини. В якості полімеру використовують, наприклад, водорозчинні смоли і латекси.

    Властивості бетонів на неорганічних в'яжучих можна покращувати шляхом просочення мономерами з подальшим їх затвердінням в порах і капілярах бетону. Подібні матеріали називають бетонополімерамі.

    Спеціальні бетони готують із застосуванням особливих в'яжучих речовин. Для кислототривких і жаростійких бетонів застосовують рідке скло з кремнійфтористим натрієм, фосфатні та інші зв'язки. В якості спеціальних в'яжучих використовують шлакові, нефелінові, склолужні та ін, отримані з відходів промисловості, що має важливе значення для економії цементу і охорони навколишнього середовища.