Строительные вяжущие материалы

метки: Материал, Строительный, Бетон, Вяжущий, Древесина, Прочность, Смесь, Пенобетон

1. Производство тяжелого бетона

Жесткие и малоподвижные тяжелые смеси готовят, как правило, в бетонных смесителях принудительного действия (к примеру, турбинных).

При формировании изделий для укладки тяжелых бетонов используют интенсивное уплотнение: сильное прессование, двойное вибрирование, вибрирование с пригрузом. В значительной степени облегчают уплотнение тяжелого бетона суперпластификаторы, которые не понижают прочность бетона.

Обычно тяжелые бетоны твердеют быстро, однако нередко выполняют дополнительную тепловую обработку по сокращенному режиму с целью быстрого достижения отпускной прочности бетонных изделий. Без дополнительной тепловой обработки можно обойтись в том случае, если при изготовлении тяжелого бетона использовать быстротвердеющие цементы нового поколения. В этом случае бетон сможет достичь необходимого уровня прочности в естественном режиме при условии, что температура окружающей среды будет не ниже 20 °С.

Свойства и характеристики тяжелого бетона

Главное достоинство тяжелого бетона заключается в его высокой прочности. По прочности на сжатие существуют следующие проектные марки тяжелого бетона: М800, М700, М600, М500, М450, М400, М350, М300, М250, М200, …, — М50. Причем бетонные марки М250-М450 обычно используют только в тех условиях, где целесообразна экономия цемента. Тяжелые бетоны более высоких марок М500-М800 необходимы для железобетонных конструкций, имеющих предварительное напряжение.

При этом нужно учитывать, что тяжелые бетоны на плотных заполнителях дают меньшую ползучесть и усадку, чем легкие пористые бетоны. Следовательно, потери предварительного арматурного напряжения при использовании тяжелых бетонов будут гораздо меньшими. Более того, Дом советов отмечает, что тяжелый бетон способен защитить стальную арматуру от коррозии, что имеет особо важное значение при строительстве домов, эксплуатируемых в агрессивных условиях.

По прочности на осевое растяжение существуют такие марки тяжелых бетонов: 10, 15, … — 35, 40. Однако для домостроения очень редко требуются высокие показатели сопротивления растяжению, как правило, они необходимы в дорожном, аэродромном и гидротехническом строительстве.

Тяжелые бетоны хорошо сопротивляются поверхностным износам, что делает их популярным материалом для изготовления полов жилых и промышленных зданий. Также тяжелые бетоны способны защитить человека от действия радиоактивного излучения, ведь недаром их применяют для возведения защитных конструкций атомных реакторов.

Легкие бетоны и изделия на их основе

... 3.1 Бетоны на пористых заполнителях Легкие бетоны на пористых заполнителях получают все большее применение в строительстве благодаря меньшей плотности при достаточно большой прочности и ... тяжелые твердые блоки изготавливались путем моделирования смеси извести и влажного песка с последующей сушкой паром. В Великобритании твердые блоки изготавливали из измельченной извести, мелких заполнителей ...

Что касается морозостойкости, то можно выделить следующие марки тяжелых бетонов: 500, 400, 300, 200, 150, 100, 75, 50. Морозостойкость зависит от состава бетона, качества исходных материалов и тщательности производства работ. Для повышения водонепроницаемости и морозостойкости бетона рекомендуется использовать сульфатостойкий портландцемент и специальные поверхностно-активные добавки. Основными недостатками тяжелого бетона являются его высокая плотность, большой вес и теплопроводность.

Заполнители для тяжелых бетонов, мелкозернистый бетон

Тяжелые бетоны производят с использованием заполнителей из таких твердых горных пород, как, например, магнетит, барит, гранит. Также в качестве заполнителя можно использовать щебень, имеющий разную насыпную плотность, разновидность которого будет оказывать прямое влияние на качество тяжелого бетона. Самыми прочными являются гравийный и гранитный щебень.

В качестве заполнителя нередко используется известняковый щебень, который имеет более низкие показатели прочности, зато обладает отличной морозостойкостью. В производстве особо тяжелых бетонов применяют железную руду и металлическую стружку.

В тех случаях, когда нет возможности использовать крупный заполнитель, изготавливают цементный мелкозернистый бетон, который целесообразно использовать для возведения тонкостенных, в том числе и армоцементных конструкций. Мелкозернистый тяжелый бетон отличается от обычного тем, что в его состав входит большое содержание цементного камня, в связи с чем он дает несколько большую ползучесть и усадку.

Применение блоков из тяжелого бетона в строительстве

В частном малоэтажном строительстве блоки из тяжелого бетона чаще всего используют для строительства прочного и массивного фундамента, способного нести на себе массу стен и кровли. Как правило, блоки из тяжелого бетона изготавливаются со стальной арматурой, что усиливает их прочностные свойства. Для возведения стен такие блоки применяют редко в силу их массивности и большого веса.

Исключение составляют строительство коттеджей со сборно-разборной опалубочной системой и монолитными стенами — в этом случае стены возводят именно из тяжелого бетона. Для того чтобы утеплить такие фасады, необходимо во время заливки бетона в опалубку поместить утеплитель внутрь стены. Стоимость этой технологии очень высока, значительно выше, чем строительство стен из легкого ячеистого бетона, в связи с чем ее применение экономически оправдано лишь при строительстве нескольких малоэтажных домов одновременно, например, при строительстве коттеджных поселков.

Основной закон прочности бетона

Бетон работает под нагрузкой как единый композиционный материал, и в формировании его прочности участвуют цементный камень (матрица), зерна заполнителя и контактный слой между ними. Иными словами, прочность бетона зависит от прочности составляющих его материалов и от прочности сцепления их друг с другом. Прочность заполнителя (песка, щебня, гравия) в тяжелом бетоне, как правило, выше заданной прочности бетона, поэтому мало влияет на последнюю. Таким образом, прочность бетона определяется в основном двумя факторами:

• прочностью затвердевшего цементного камня;
• прочностью его сцепления с заполнителем.

Прочность цементного камня зависит от двух факторов: активности (марки) используемого цемента (R) и соотношения количеств цемента и воды (Ц/В).

Производство бетона

... Поэтому щебень прочнее сцепляется с цементным камнем, чем гравий. Прочность крупного заполнителя особенно важна, так как именно он образует скелет бетона. Поэтому крупный заполнитель должен быть, как правило, ... картина ее деформации. Так как прочность бетона на растяжение невелика, то бетонные конструкции при изгибе разрушаются при очень малой нагрузке. Прочность же стального стержня на растяжение ...

Чем выше марка це- мента, тем при прочих равных условиях будет прочнее цементный камень, так как марка цемента — это в действительности прочность модельного (мелкозернистого) бетона, отформованного и твердевшего в стандартных условиях (см. лабораторную работу № 7).

Зависимость прочности цементного камня от соотношения цемента и воды в бетонной смеси объясняется следующим. Цемент при твердении химически связывает не более 20…25 % воды от своей массы. Но чтобы обеспечить необходимую пластичность цементного теста и, соответственно, подвижность бетонной смеси, необходимо брать 40…80 % воды от массы цемента. Вода, кроме того, необходима для смачивания поверхности песка и крупного заполнителя: большая удельная поверхность заполнителя требует большего расхода воды (см. § 10.2).

Естественно, чем больше в бетоне будет свободной, химически не связанной воды, тем больше впоследствии будет пор в цементном камне и соответственно ниже станет его прочность.

С другой стороны, если не обеспечить необходимую удобоуклады-ваемость бетонной смеси, соответствующую принятому в данном конкретном случае методу уплотнения, то из-за недоуплотнения в структуре бетона появятся крупные пустоты и участки с нарушенной связью “цементный камень — заполнитель”, что приведет к резкому снижению прочности бетона.

Экспериментально кривая зависимости прочности бетона от количества воды затворения (В) при постоянном расходе цемента (Ц) (т. е. фактически от В/Ц) и при одинаковом методе уплотнения (рис. 12.5) подтверждает сказанное выше. Левая ветвь кривой отвечает недоуп-лотненным бетонным смесям, слишком жестким для данного способа уплотнения. При возрастании количества воды затворения до известного предела бетонная смесь укладывается плотнее, уменьшается объем пустот, а прочность бетона повышается. При оптимальном (для данного способа уплотнения) количестве воды бетон имеет наибольшую прочность и плотность, что соответствует максимуму на кривой прочности.

Рис. 12.5. Кривая зависимости прочности бетона от количества воды затворения (при неизменном расходе цемента и способе уплотнения):

1 — слишком жесткие недоуплотненные бетонные смеси; 2 — смеси с оптимальным количеством воды затворения (Вопт); 3 — подвижные смеси; 4 — литые бетонные

Rц:

1 — Rи = 60 МПа; 2 — Rц = 55 МПа;

3 — Rц = 50 МПа; 4 — Rц = 40 МПа

Дальнейшее увеличение количества воды разжижает бетонную смесь, повышает ее подвижность. Однако добавляемая вода лишь частично связывается цементом, а избыток ее образует в бетоне поры — и в результате прочность бетона понижается (правая ветвь кривой).

Для каждой бетонной смеси существует оптимальное количество воды, которое позволяет получить при данном способе уплотнения бетон с минимальной пористостью и наибольшей прочностью.

Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителем определяется в основном качеством поверхности заполнителя. Для обеспечения высокой прочности сцепления поверхность зерен заполнителя должна быть чистой и шероховатой. Например, бетон на щебне при прочих равных условиях прочнее бетона на гравии. В обобщенном виде этот показатель именуется коэффициентом качества заполнителей (А), а его численные значения приводятся ниже (см. лабораторную работу № 9).

Технология приготовления бетонной смеси

... твердении бетона в воде вначале объём несколько увеличивается и воздушно - сухих условиях бетон даёт усадку. Значительную усадку имеют бетоны из жидких смесей (с большим расходом цемента, а ... объёма кварца. При проектировании бетонных конструкций подвергающихся длительному воздействию температур, необходимо учитывать, что при температуре 150-2500С прочность бетона на портландцементе снижается на 25%. ...

Рис. 12.6. Фактическая зависимость прочности бетона R от цементно-водного отношения (Ц/В)

Рис. 12.7. Прочность бетона на сжатие R бкак функция Ц/В и марки цемента

Высказанные теоретические предпосылки были положены в основу экспериментальных исследований зависимости прочности бетона от Ц/В, марки цемента и качества заполнителей (под прочностью здесь и далее подразумевается марочная прочность, т. е. прочность после 28 сут твердения в стандартных условиях).

Полученные экспериментальные зависимости R = (Ц/В) представляют довольно сложную кривую, имеющую точку перегиба (рис. 12.6).

С некоторым приближением эту кривую в реальном интервале Ц/В (от 1,4 до 3,3) можно аппроксимировать двумя прямыми, описываемыми уравнением вида 232

R = AR(Ц/В ±b).

Приведенная формула предложена И. Боломеем и уточнена Б.Г. Скрамтаевым. Она выражает основной закон прочности бетона и используется для определения состава бетона по заданным параметрам.

Для обычных бетонов (марок ниже М500) в интервале Ц/В = =1,4…2,5 формула Боломея — Скрамтаева имеет вид

R = AR(Ц/В-0,5),

а для высокопрочных бетонов при Ц/В = 2,5…3,3

R =AR(Ц/В + 0,5).

В графическом виде закон прочности бетона представлен на рис. 12.7. Эта зависимость справедлива лишь при условии обеспечения плотной укладки бетонной смеси. Использование этой формулы при расчете состава бетона дано в лабораторной работе № 9.

2. Газобетомн

Газобетомн — разновидность ячеистого бетона; строительный материал, искусственный камень с равномерно распределёнными по всему объёму приблизительно сферическими, не сообщающимися друг с другом порами диаметром 1—3 мм, вид каменной пены.

При производстве этого материала используются цемент, кварцевый песок и специализированные газообразователи, также, в состав смеси при его изготовлении иногда добавляют гипс, известь, промышленные отходы, такие, как, например, зола и шлаки металлургических производств.

Газообразование в замешенной на воде смеси обусловлено взаимодействием газообразователя, обычно мелкодисперсного металлического алюминия со сильнощелочным цементным или известковым раствором, в результате химической реакции образуются газообразный водород, вспенивающий цементный раствор и алюминаты кальция.

Пылевидный алюминий неудобен для применения при замешивании раствора, так как сильно пылит. Поэтому, в качестве специализированных газообразователей используются алюминиевые пасты и суспензии.

Типичный цикл производства газобетона: Перемешанные сухие ингредиенты смешиваются с водой, раствор заливается в форму. Происходит реакция щелочного водного раствора гидроксида кальция и газообразователя, приводящая к выделению водорода, который и «вспучивает» смесь. Смесь увеличивает объём и вспучивается как кислое тесто. После предварительного схватывания цементного раствора, монолит извлекают из формы и разрезают на заготовки блоков, плит, панелей. После этого разрезанные заготовки подвергают обработке водяным паром в автоклаве для придания им окончательной прочности, либо высушиваются в электроподогреваемых сушильных камерах. По технологии окончательной обработки газобетон подразделяют на «автоклавный» и «неавтоклавный».

Газобетон легко обрабатывается: пилится, сверлится, строгается обычными стальными инструментами, даже без твердосплавных напаек. В него легко забиваются гвозди, скобы, установочные изделия. Со временем газобетон ещё более твердеет. Не горюч, так как состоит только из минеральных компонентов.

Имеет меньшую естественную радиоактивность по сравнению с обычным бетоном, так как в его состав не входит гранитный щебень, слюды, — составная часть природных гранитов, имеют повышенную естественную радиоактивность из-за концентрации в этих минералах тория и урана. Поэтому, с этой точки зрения относительно экологически безопаснее, по естественной радиоактивности[источник не указан 1719 дней].

Газобетон широко используется как строительный материал во всем мире. В настоящее время (2014 г.) его производят более 240 заводов в 50 странах с суммарной мощностью около 60 млн мі строительных изделий из газобетона ^{[ источник}

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/stroitelnyie-vyajuschie-materialyi/

^{не указан 1652 дня ]} .

Физико-механические свойства

• Лучшая, по сравнению с обычным пенобетоном, теплоизоляция и прочность.

• На производство газобетонного изделия требуется меньше цемента.
• Газобетон по простоте обработки сравним с деревом: он легко пилится, сверлится, гвоздится.

Применение , Газобетон

В малоэтажном индивидуальном строительстве самонесущая способность газобетонных блоков позволяет использовать их в качестве материала для наружных стен домов небольшой этажности (в среднем до трёх этажей).

При строительстве многоэтажных каркасно-монолитных домов, когда блоки играют роль ограждающих конструкций (фасады и перегородки), этажность практически не ограничена.

Классификация газобетонов

• По назначению:

• конструкционные.
• конструкционно-теплоизоляционные.
• теплоизоляционные.
• По условиям твердения:
• автоклавные (синтезного твердения) — твердеющие в среде насыщенного пара при давлении выше атмосферного;
• неавтоклавные (гидратационного твердения) — твердеющие в естественных условиях, при электропрогреве или в среде насыщенного пара при атмосферном давлении.
• По виду вяжущих и кремнеземистых компонентов подразделяют:
• по виду основного вяжущего:
• на известковых вяжущих, состоящих из извести-кипелки более 50 % по массе, шлака и гипса или добавки цемента до 15 % по массе;
• на цементных вяжущих, в которых содержание портландцемента 50 % и более по массе;
• на смешанных вяжущих, состоящих из портландцемента от 15 до 50 % по массе, извести или шлака, или шлако-известковой смеси;
• на шлаковых вяжущих, состоящих из шлака более 50 % по массе в сочетании с известью, гипсом или щелочью;
• на зольных вяжущих, в которых содержание высокоосновных зол 50 % и более по массе;
• по виду кремнеземистого компонента:
• на природных материалах — тонкомолотом кварцевом и других песках;
• на вторичных продуктах промышленности — золе-унос ТЭС, золе гидроудаления, вторичных продуктах обогащения различных руд, отходах ферросплавов и других.

История появления технологии производства автоклавного газобетона

Для придания бетону пористой структуры чех Гоффман добавил в цементные и гипсовые растворы кислоты, углекислые и хлористые соли. Соли, взаимодействуя с растворами, выделяли газ, который и делал бетон пористым. За изобретённый газобетон Гоффман в 1889 году получил патент, но дальше этого у него дело не пошло.

Замысел Гоффмана развили американцы Аулсворт и Дайер. В качестве газообразователя в 1914 году они использовали порошки алюминия и цинка. В процессе химической реакции этих порошков с гашеной известью выделялся водород, который и способствовал образованию в бетоне пористой структуры. Это изобретение оказалось столь значимым, что его и поныне считают отправной точкой технологии изготовления газобетона.

Свой вклад в дело совершенствования газобетона (газосиликата) внёс шведский архитектор и ученый Юхан Аксель Эрикссон. В своих исследованиях он пытался вспучивать раствор извести, кремнезёмистых компонентов и цемента за счёт взаимодействия этого раствора с алюминиевым порошком. Этот подход увенчался успехом. В 1929 году в местечке Иксхульт фирмой «Итонг» (Ytong) был начат промышленный выпуск газобетона. Инженерами этой фирмы за основу была взята технология тепловлажностного воздействия в автоклавах на известково-кремнезёмистые компоненты, запатентованная в 1880 году немецким профессором В. Михаэлисом. Только за первый год работы этим предприятием было произведено 14 тысяч мі газобетона (газосиликата).

Следует заметить, что фирмой «Итонг» цемент не применялся вообще.

Несколько иной метод производства газобетона внедрила в жизнь в 1934 году шведская фирма «Сипорекс» (Siporex).

Он основывается на применении смеси из портландцемента и кремнезёмистого компонента. Известь в данном случае не применялась. Авторы этого метода — инженеры финн Леннарт Форсэн и швед Ивар Эклунд. Научные и практические достижения вышеперечисленных инженеров и стали впоследствии основой промышленного производства как газосиликатов, так и газобетонов во многих странах мира.

3. Пенобетон, Пенобетон

В таких бетонах часть пор создается пенообразующими добавками. Прочность пенобетона зависит от объёмного веса, вида и свойств исходных материалов, а также от режимов тепловлажностной обработки (ТВО) и влажности бетона. Ячеистый бетон изготовлен на цементном вяжущем. Поэтому он продолжает набирать прочность ещё длительное время. Исследования конструкций из неавтоклавных ячеистых бетонов после 40-50 лет эксплуатации показали, что они не только пригодны для дальнейшей эксплуатации, но и увеличили свою прочность в 3-4 раза по сравнению с марочной. Введение комплексных добавок повышает прочность бетона, снижает водопотребность и усадку при высыхании, повышает водо- и морозостойкость, снижает равновесную влажность и эксплуатационную теплопроводность.

Использование пенобетона[править | править исходный текст] , Пенобетон

• в классическом строительстве домов
• в монолитном домостроении
• для тепло- и звукоизоляции стен, крыш, полов, плит, перекрытий.

Такой пенобетон называют монолитным.

Пеноблок — это строительный блок, получаемый из пенобетона.

Этот материал, получивший широкое распространение ^[1] в последние годы, на самом деле известен ещё с XIX века. Можно сказать, что пенобетон в данный момент переживает «второе рождение».^[1]

Еще одной особенностью пенобетона является то, что технология производства достаточно простая и не требует большого вложения капитала. Хотя, в некотором роде, это минус, потому, что на рынке существует очень много кустарных производств, где качество пенобетона оставляет желать лучшего.

Свойства , Прочность пенобетона

Прочность и теплопроводность пенобетона

Марка плотности пенобетона	Прочность кг/смІ	Теплопроводность Вт/(м·К)
200	неизвестно	0,05
300	неизвестно	0,08
350	7	0,09
400	9,0	0,10
500	13,0	0,12
600	16,0	0,14
700	24,0	0,18
800	27,0	0,21
900	35,0	0,24
1000	50,0	0,29
1100	64,0	0,34
1200	90,0	0,38

Достоинства

Благодаря

• Он обладает намного лучшими теплоизоляционными свойствами, чем обычный бетон. Но несравнимо худшими, чем, например, полистиролбетон, пенопласт, минеральная вата или пеностекло.
• На производство пенобетонного изделия (блок, плита, кирпич) требуется в 2-4 раза меньше цемента (по причине меньшей плотности — часть объёма занимают пустоты).

• Пенобетонное изделие имеет меньшую по сравнению с бетонным массу, что снижает расходы на транспортировку, кладку и обработку.

Кроме того, масса сооружения получается меньшей, в результате можно сэкономить, используя более дешёвый фундамент.

• Пенобетон по простоте обработки сравним с деревом: он легко пилится, сверлится, гвоздится.
• Экологическая чистота аналогична бетону. При производстве пеноблока используются только цемент, песок и вода.
• Пенобетон более гидроустойчив, чем газобетон, имеющий сквозные поры.

Но менее, чем обычный бетон.

Недостатки

Из-за своей структуры пенобетон имеет относительно низкую механическую прочность, ориентировочно на порядок меньшую, чем у обычного бетона, и тем более уж совершенно несравнимую с железобетоном.^{[ уточнить ]}

История возникновения и применения

В XIX веке строители подмешивали бычью кровь в цементно-известковый раствор, и белок крови, реагируя с раствором, образовывал пену. Тогда ввиду сложности получения большого количествапенообразователя пенобетон не получил распространения.

В 30-х годах XX века, случайно добавив «мыльный корень» в цементный раствор, пенобетон «открыли» заново, но широкого распространения он снова не получил. Тогда сыграли свою роль общая нестабильность в мире, Вторая мировая война, а также низкая стоимость энергоносителей в послевоенные годы. В 60-70-е годы пенобетон применялся в СССР, но, в основном, это был автоклавный пенобетон. Было построено несколько заводов по производству автоклавного пенобетона, но в силу номенклатурных причин и опять-таки невысоких цен на энергоносители внутри СССР преимущества пенобетона перед железобетоном были неочевидны, что привело к очередному «забвению» пенобетона.

В 90-е годы XX века бурный рост цен на энергоносители и развитие строительной отрасли привели строителей вновь к открытию «нового хорошо забытого старого» сначала в Европе, а к концу 90х-началу XXI века и в России.

В настоящий момент производство и предложение пенобетона отстаёт от нарастающего лавинообразно спроса на него.

Чаще всего пенобетон применяется в виде пенобетонных блоков, или «пеноблоков», также существуют технологии монолитной заливки сверхлёгкого пенобетона в качестве утеплителя.

Изготовление пенобетона

На сегодняшний день наибольшее распространение получили три метода производства пенобетона.

1. Классический

2. Сухая минерализация

3. Баротехнология

4. Пластификаторы

— это вещества, которые вводят в состав полимерных материалов для придания (или повышения) эластичности и (или) пластичности при переработке и эксплуатации. Пластификаторы облегчают диспергирование ингредиентов, снижают температуру технологической обработки композиций, улучшают морозостойкость полимеров, но иногда ухудшают их теплостойкость. Некоторые пластификаторы могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.

Общие требования к пластификаторам: хорошая совместимость с полимером, низкая летучесть, отсутствие запаха, химическая инертность, стойкость к экстракции из полимера жидкими средами, например маслами, моющими средствами.

Наиболее распространенные пластификаторы: сложные эфиры, например диоктилфталат, диметилфталат, дибутилфталат, дибутилсебацинат, диоктиладипинат, диоктилсебацинат, диизобутилфталат, три(2-этилгексил)фосфат, эфиры фталевой и тримеллитовой кислоты, сложные эфиры ортофосфорной кислоты. Используются также минеральные и невысыхающие растительные масла, эпоксидированное соевое масло, хлорированные парафины и др.

Количество пластификатора в композиции — от 1…2 до 100 % (от массы полимера).

Основной потребитель пластификаторов — промышленность пластмасс (около 70 % общего объёма производства пластификаторов расходуется на изготовление пластиката)

Пластификаторы широко используются при производстве лаков для ногтей.

Пластификаторы — это также поверхностно-активные добавки, которые вводят в строительные растворы и бетонные смеси (0,15…0,3 % от массы вяжущего) для облегчения укладки в форму и снижения содержания воды. Это улучшает большинство характеристик затвердевшей смеси, а также позволяет снизить расход цемента, уменьшить энергозатраты при вибрировании бетона (самоуплотняющиеся смеси) или разравнивании стяжек (наливные самовыравнивающиеся смеси для полов).

Широко используемый пластификатор этого типа — сульфитно-спиртовая барда. Позже были созданы супер- и гиперпластификаторы с меньшими дозировками, а также противоморозными, воздухововлекающими и другими полезными свойствами.

Мягчители

К мягчителям относятся, например, парафино-нафтеновые и ароматические нефтяные масла, канифоль, кумароно-инденовые и нефтеполимерные смолы, продукты взаимодействия растительных масел с серой(фактисы), нефтяные битумы (рубраксы).

Требования к мягчителям те же, что и к пластификаторам.

5. Ускорители твердения бетона

Ускорители твердения бетона — это вещества, которые добавляют в бетонную смесь с целью ускорения набора прочности материала. В результате введения этих добавок в бетонную смесь, происходит активация гидратации клинкера и образование гелей за более короткий период, чем это происходит при естественном твердении.

Введение в бетонную смесь ускорителей твердения:

позволяет уменьшить усадку бетона и, соответственно, предотвращает образование трещин

сокращает время и энергетические затраты работы механизмов, обеспечивающих уплотнение смеси (вибраторы, виброрейки и др.)

повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона

увеличивает производительность строительства

Немаловажное значение имеют добавки (ускорители твердения) в зимнем бетонировании, поскольку при низких температурах бетон твердеет долго и с угрозой значительной потери качества бетонных конструкций. Быстрый набор прочности снижает риск потери качества. Ускорители твердения широко применяются в строительстве сооружений, где необходимо быстрое «схватывание» бетона: аварийный ремонт монолитных конструкций, изготовление сборных бетонных конструкций в условиях полигона, строительство туннелей, мостов и других ответственных объектов. Применение ускорителей твердения бетона в заводском производстве сборных железобетонных и бетонных изделий позволяет значительно сократить время тепло-влажной обработки материала, что приводит к экономии энергетических затрат. Введение в бетонную смесь этих добавок сокращает также расход цемента. Использование добавок ускоряет процесс схватывания бетонной смеси на 25% при температуре +18єС — +22єС.

В настоящее время в качестве ускорителей твердения бетона используются: поташ (карбонат калия), хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит нитрат кальция, нитрат натрия, хлорид натрия, алюминат натрия и многие другие.

Поташ (К2СО3) — это соль с ярко выраженными щелочными свойствами. Внешне представляет собой кристаллический порошкообразный продукт белого цвета. Способствует быстрому схватыванию бетонной смеси и образованию крупнопористой структуры бетона. Добавляется в бетонную смесь с дозировкой до 5% массы цемента. Поташ не рекомендуется применять, если заполнители в составе бетона содержат кремнезём, так как взаимодействие может привести к щелочной коррозии бетона.

Хлорид кальция (СаСl2), Нитрат кальция

Сульфат натрия представляет собой кристаллы белого цвета с жёлтым оттенком. Это вещество трудно и ограниченно растворяется в воде. Сульфат натрия взаимодействует с гидратом окиси кальция, который выделяется из цемента и образует мелкодисперсный гипс. Взаимодействие гипса с цементным клинкером способствует быстрой кристаллизации новообразований из цементного геля. Особенно эффективное взаимодействие этой добавки происходит с шлакопортландцементами и с пуццолановыми портландцементами.

Хлорид натрия (поваренная соль) представляет собой белый кристаллический порошок, который растворяется в воде. Поскольку хлорид натрия способствует коррозии металла, его стараются не применять в железобетонных конструкциях. Доза для введения в бетонную смесь составляет до 4% массы цемента.

Алюминат натрия

Натрий сернокислый технический (кристаллогидрат сульфата натрия) является отходным продуктом производства аскорбиновой кислоты, образующийся после выделения диацетонсорбозы. Представляет собой кристаллический порошок. Его использование исключается в конструкциях, которые подвергаются воздействию постоянных токов. Применение этой добавки в бетонных конструкциях с деталями и арматурой с цинковым покрытием допустимо не более 1% массы цемента.

Зелёный щёлок является отходом серийного производства и образуется в результате регенерации щёлоков в процессе варки целлюлозы сульфатным способом. Это вещество представляет собой жидкость зелёного цвета (от светлого до тёмного оттенка).

Зелёный щёлок может применяться как индивидуальная добавка, так и совместно с воздухововлекающими, пластифицирующими добавками. В состав бетонной смеси добавляется в малых количествах (0,02-0,11%).

Лигнопан Б-2

6. Бимтуммы

(от лат. bitumen — горная смола, нефть) — твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых,сернистых и металлосодержащих производных. Битумы нерастворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95—1,50 г/смі.

Классификация

Природные

Искусственные (технические)

Добыча и переработка природных битумов

Баки для битума

Процесс добычи и комплексной переработки природных битумов производится в следующей последовательности:

• добыча битумосодержащей породы
• разделение битумосодержащей породы на органическую и минеральные части
• транспортировка битума
• переработка битума

В зависимости от условий залегания и физических свойств сырья разработка месторождений природных битумов осуществляется следующими способами:

• карьерным и шахтным очистным, при которых породу извлекают на поверхность, где из неё экстрагируют битум растворителем или горячей водой с добавкой эмульгирующих составов

• шахтным дренажным, при котором природные битумы добываются в шахте самотёком через систему восходящих дренажных скважин, пробурённых из горных выработок

• скважинным внутрипластовым, при котором природные битумы добываются путём термического или иного воздействия на битумонасыщенные породы через скважины, пробурённые с поверхности

Рудничными (карьерным и шахтным) способами разрабатываются месторождения с битумонасыщенностью вмещающих пород не менее 10% и глубиной залегания 60 — 90 метров. Коэффициент извлечения битума при этом до 85 — 90%. Примером такой добычи является Ярегское нефтяное месторождение в Республике Коми.

Скважинными способами разрабатываются месторождения жидких природных битумов (битуминозная нефть) с глубиной залегания, как правило, более 100 метров. При скважинных способах коэффициент нефтеотдачи достигает в среднем 30%. В Татарстане битуминозную сверхвязкую нефть в экспериментально-показательном и пока убыточном проекте добывают на Ашальчинском месторождении. Здесь пробурено несколько пар дугообразных с выходом на дневную поверхность скважин. В паре скважины параллельны, располагаясь друг над другом на расстоянии несколько метров. Одна из скважин предназначена для закачки пара, прогревающего пласт. Другая для откачки нефти, ставшей менее вязкой под воздействием прогрева. бетон пластификатор кровельный герметизирующий

Природные битумы не являются сами по себе товарным продуктом, как нефть или газ. Для получения из них товарного продукта нужны дополнительные технологические процессы. В качестве товарного продукта переработки природных битумов может рассматриваться «синтетическая нефть» — вид сырья, альтернативный природной нефти. Кроме того, являясь многокомпонентным полезным ископаемым, природные битумы помимо углеводородов нередко содержат нафтеновые кислоты, сульфокислоты, простые и сложные эфиры, серу, редкие цветные металлы (ванадий, никель, рений) в кондиционных концентрациях. Минимальная концентрация ванадия в природных битумах, при которой выгодна его промышленная добыча составляет 120 г/т, а никеля — 50 г/т.^[1]

Танкер для битума

Свойства и методы получения

Нефтяные битумы

• Битумы твёрдых горючих ископаемых

Мировые запасы природного битума составляют около 580 млрд т, добыча 115 млн.т (на 1981).

Применение

Битумные лаки

• Битумные материалы

Интересные факты

Битум является аморфным веществом, то есть в твёрдом состоянии проявляет свойства жидкости. Чтобы доказать это, в 1927 г. сотрудник Квинслендского университета Томас Парнелл поместил битум в воронку и стал ждать, когда он вытечет. Эксперимент удался: первая капля упала через восемь лет, за что Парнелл и удостоился Шнобелевской премии^[2] . (См.: Опыт с капающим пеком )

Битум — древнейший строительный и отделочный материал. О свойствах природного битума — «земляной смолы», применявшейся для скрепления наконечников древних копий и делающей посуду водонепроницаемой, древний человек знал ещё в эпоху неолита. Битумная посуда предшествовала глиняной. Битум использовали в строительстве для изоляции достаточно редкого для Месопотамии дерева. Природный битум часто использовался как связующее вещество при создании мозаик из полудрагоценных камней и раковин (Урский штандарт, мозаичное панно из аль-Убейда).

В древнем мире монополия на природный битум изначально принадлежала Месопотамии и составляла значительную часть экспорта. В Древнем Египте битумом пользовались для бальзамирования и мумификации. В Древнем Шумере ^[3] эту субстанцию называли «эсир», аккадцы — «идду», арабы, проживавшие на территории Ирака, дали ей много имён: «сайали», «зифт» и «кар».

29) 30)

Древесимна

• в обыденной жизни и технике древесиной называют внутреннюю часть дерева, лежащую под корой;
• в ботанике под древесиной, или ксилемой , подразумевают ткань или совокупность тканей, образовавшихся из прокамбия или камбия.

Самые ранние из известных науке ископаемых древесных растений были обнаружены в 2011 году в канадской провинции Нью-Брансуик, где между 395 и 400 миллионами лет назад произрастал древний лес. ^[1]

Значение древесины

Человек использовал древесину на протяжении тысячелетий для многих целей, в первую очередь в качестве топлива, а также в качестве строительного материала, для изготовления инструментов, оружия, мебели, тары, произведений искусства, бумаги, жилищ.

Благодаря годичным кольцам, которые в процессе роста, из-за сезонных колебаний температуры или влажности, образуют в своём стволе многие виды деревьев, изучением, поперечных оси роста деревьев, древесных спилов с помощью методов дендрохронологии, можно очень точно определить регион, где произрастало дерево, из которого было создано деревянное изделие или деталь сооружения и год его вырубки. Изучение ежегодного изменения ширин годичных колец и анализ содержания в них некоторых изотопов элементов, позволяет понять состояние климата и атмосферы в древние времена. ^[2]

Образование древесины

Спил древесины

Древесина является одной из составных частей сосудисто-волокнистого пучка и противопоставляется обыкновенно другой составной части пучка, происходящей из того же прокамбия или камбия — лубу, или флоэме. При образовании сосудисто-волокнистых пучков из прокамбия наблюдаются 2 случая: либо все прокамбиальные клетки превращаются в элементы древесины и луба — получаются так называемые замкнутые пучки (высшие споровые, однодольные и некоторые двудольные растения), либо же на границе между древесиной и лубом остаётся слой деятельной ткани — камбий и получаются пучки открытые (двудольные и голосеменные).

В первом случае количество древесины остаётся постоянным, и растение неспособно утолщаться; во втором благодаря деятельности камбия с каждым годом количество древесины прибывает, и ствол растения мало-помалу утолщается. У российских древесных пород древесина лежит ближе к центру (оси) дерева, а луб — ближе к окружности (периферии).

У некоторых других растений наблюдается иное взаимное расположение древесины и луба (см. Сосудисто-волокнистые пучки).

В состав древесины входят уже отмершие клеточные элементы с одеревеневшими, в основном толстыми оболочками; луб же составлен, наоборот, из элементов живых, с живой протоплазмой, клеточным соком и тонкой неодеревеневшей оболочкой. Хотя и в лубе попадаются элементы мёртвые, толстостенные и одеревеневшие, а в древесине, наоборот, живые, но от этого, однако, общее правило не изменяется существенно. Обе части сосудисто-волокнистого пучка отличаются ещё друг от друга и по физиологической функции: по древесине поднимается вверх из почвы к листьям так называемый сырой сок, то есть вода с растворёнными в ней веществами, по лубу же спускается вниз образовательный, иначе пластический, сок (смотрите Соки в растении).

Явления же одеревенения клеточных оболочек обусловливаются пропитыванием целлюлозной оболочки особыми веществами, соединяемыми обыкновенно под общим названием лигнина. Присутствие лигнина и вместе с тем одеревенение оболочки легко узнаётся при помощи некоторых реакций. Благодаря одеревенению, растительные оболочки становятся более крепкими, твёрдыми и упругими; вместе с тем при лёгкой проницаемости для воды они теряют в способности впитывать воду и разбухать.

Свойства древесины

Для древесины основными и наиболее важными являются следующие свойства:

1. Механические: прочность, твёрдость, деформативность, удельная вязкость, эксплуатационные характеристики, технологические характеристики, износостойкость, способность удерживать крепления, упругость;

2. Физические: внешний вид (текстура, блеск, окраска), влажность (усушка, коробление, водопоглощение, гигроскопичность, плотность), тепловые (теплопроводность), звуковые (акустическое сопротивление, звукопроводность), электрические (диэлектрические свойства, электропроводность, электрическая прочность);

3. Химические свойства.

Древесина является анизотропным материалом, то есть материалом с неодинаковыми свойствами по направлениям относительно волокон. (Так, например, усушка вдоль волокон меньше, чем поперёк волокон, а усушка в радиальном направлении меньше, чем в тангентальном. Различны также, в зависимости от направления волокон, влагопроводность, паропроницаемость, звукопроводность и некоторые другие характеристики).

Прочность, Твёрдость, Износостойкость, Влажность, Абсолютная влажность, Относительная влажность

(Если образец 300 г после сушки стал весить 200 г, то его относительная влажность (300—200)/300*100 % = 33 %)

Влажность древесины определяется следующим образом: измеряется масса пробы влажного материала, затем измеренная проба высушивается в сушилке при температуре 100—105 °С, затем происходит повторное взвешивание, но уже сухого материала. Разница между массой влажного и сухого материала как раз и определяет количество воды, содержащееся в образце.

Для практических целей наибольшую важность имеет относительная влажность древесины, так как именно она показывает степень пригодности древесины к той или иной технологической операции. (Например, для склеивания оптимальна древесина с относительной влажностью 4—6 %, усушка древесины начинается при относительной влажности менее 30 %, развитие грибковых поражений древесины происходит при относительной влажности от 22 % до 80 % и т. п.)

Древесину по относительной влажности делят на следующие категории:

• сырая — 23 % и более
• полусухая — 18—23 %
• воздушно-сухая — 12—18 %
• сухая — 8—12 %.

Степени абсолютной влажности древесины[3]
Наименование	Абсолютная влажность в %	Условия образования
Мокрая древесина	более 100 %	долговременное нахождение в воде
Свежесрубленная	50 — 100 %
Воздушно-сухая	15-20 %	долговременное хранение на воздухе
Комнатно-сухая	8-10 %
Абсолютно сухая	0 %

Влажность свежесрубленной древесины в зависимости от месяца рубки (в процентах к абсолютно сухому весу древесины) ^[4]

Тип древесины / Месяц	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12
Сосна: заболонь	122	116	135	153	102	102	109	100	96	119	123	123
Сосна: ядро	33	33	35	33	33	32	31	31	33	34	32	34
среднее значение	83	86	89	92	85	84	85	80	84	92	94	97

Чем больше влажность древесины, тем сложнее её использовать в производстве. Сырая древесина хуже клеится; если при производстве каких-либо изделий использовалась влажная древесина, то по мере её высыхания в предмете могут появляться трещины и щели между досками. Для предотвращения этого необходимо произвести предварительную сушку древесины.

— Гигроскопичность — свойство материала поглощать влагу из окружающей среды. Данное свойство зависит от влажности древесины. Сухая древесина обладает большей гигроскопичностью, чем влажная. Для уменьшения гигроскопичности материал покрывают масляными красками, эмалями или лаками. Гигроскопичность напрямую зависит от другого свойства древесины — пористости.

• Пористость — отношение объёма пор к общему объёму древесины. Для древесины различных видов пористость имеет разное значение, но в среднем разбег её значения составляет 30—80 %.
• Разбухание древесины проявляется при нахождении материалов при повышенной влажности воздуха длительное время.
• Усушка — изменение размеров при потере влаги древесиной в результате сушки.

Усушка происходит естественным образом. Прямым следствием усушки является образование трещин.

коробится

Коробления и образования трещин можно избежать при соблюдении технологии сушки и при использовании определённых техник во время сборки изделий. Так, например, в брёвнах на всю длину материала делаются продольные разгрузочные пропилы, которые снимают внутренние напряжения, образующиеся при усушке.

— Растрескивание — результат неравномерного высыхания наружных и внутренних слоёв древесины. Процесс испарения влаги продолжается до тех пор, пока количество влаги в древесине не достигнет определённого предела (равновесного), зависящего напрямую от температуры и влажности окружающего воздуха.

• Теплопроводность. В отличие от других строительных материалов, древесина является менее теплопроводной. Это позволяет использовать её для теплоизоляции помещения.

— Звукопроницаемость — способность материала проводить звуковые волны. Если по теплопроводности древесина — более предпочтительный материал, то по звукопроницаемости древесина проигрывает другим строительным материалам. В связи с этим при строительстве стен и деревянных перекрытий необходимо использовать дополнительные материалы (засыпки), снижающие показатель звукопроницаемости.