Номер номинального состава бетонной смеси что это: О введении в действие ГОСТ 7473-2010

Бетон по ГОСТу

Бетон является наиболее распространенным строительным материалом. Существует достаточно много разновидностей бетона, который используется в зависимости от конкретных условий и требований. При приготовлении бетонной смеси существуют правила подбора состава бетона, которые регламентируются требованиями ГОСТ 27006-86. Подбор рабочего состава производится в несколько этапов.

1. Выбор материала для бетона с определенными характеристиками.

2. Выполнение расчета стартового состава и пропорции бетона.

3. Дополнительный расчет состава для получения бетона с определенными характеристиками.

4. Приготовление бетона, отбор проб, испытание образцов.

5. Определение номинального состава бетонной смеси.

Компоненты бетона по госту

Любая бетон– это смесь воды, цемента и наполнителя. Основные требования, которые предъявляются к составляющим, это то, что они не должны содержать посторонних включений и примесей.

Вода должна использоваться только пресная.

Для приготовления смеси имеется специальная таблица бетона, по которой можно ознакомиться с составом определенных марок бетона.

Состав бетонной смеси на 1 м3 бетона


Марка бетона


Материалы кг. (доля)


Цемент марка 400ЩебеньПесокВода л.
М 75170 (1)1053 (6)945 (5,4)210 (1,2)
М 100
210 (1)1080 (5)870 (4)210 (1)
М 150235 (1)1080 (4,6)855 (3,6)210 (0,9)
М 200286 (1)1080 (3,8)795 (2,8)210 (0,7)
М 250332 (1)1080 (3,3)750 (2,3)215 (0,65)
М 300382 (1)1080 (2,8)705 (1,9)220 (0,6)

Наполнители бетонов по ГОСТу

В соответствии с ГОСТом, по соотношению наполнителя и вяжущих веществ бетон делят на три вида:

  • товарный – соотношение всех компонентов соответствует ГОСТу;
  • тощий – содержание вяжущих веществ по отношению к заполнителю понижено;
  • жирный – содержание вяжущих веществ по отношению к заполнителю повышено.

В качестве наполнителя для бетонов могут использоваться гравий, щебень из различных горных пород, песок. Количество наполнителя регламентируется ГОСТом 27006-86.

Маркировка бетона

В соответствии с требованиями ГОСТ, бетон имеет буквенно-цифровую маркировку.

К примеру

М-300 В30/П4/F200/W12, где

М – марка бетона;

В – класс бетона;

П– подвижность бетонной смеси;

F– морозостойкость бетона;

W – гидрофобность (водонепроницаемость) бетона.

Производство бетона, который отвечает всем нормативным требованиям – достаточно сложное дело. Поэтому такой процесс лучше доверить профессионалам, которые многие годы занимаются приготовлением бетонных смесей, имеют необходимый опыт и материальную базу.

Если вы хотите получить качественный бетон, который способен прослужить многие годы, обращайтесь в нашу компанию. Наши специалисты дадут вам любые консультации по выбору марки бетона, а также помогут оформить заявку на приобретение и доставку бетона.


Страница не найдена — ZZBO

Вибропрессы
WP_Term Object
(
    [term_id] => 46
    [name] => Вибропрессы УЛЬТРА
    [slug] => vibropress-ultra
    [term_group] => 0
    [term_taxonomy_id] => 46
    [taxonomy] => product_cat
    [description] => 
    [parent] => 45
    [count] => 13
    [filter] => raw
)
  • Вибропрессы УЛЬТРА
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 149
        [name] => Вибропрессы ОПТИМАЛ
        [slug] => vibropressy-optimal
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 149
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 8
        [filter] => raw
    )
    
  • Вибропрессы ОПТИМАЛ
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 47
        [name] => Вибропрессы СТАНДАРТ
        [slug] => vibropress-standart
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 47
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 8
        [filter] => raw
    )
    
  • Вибропрессы СТАНДАРТ
  • %MINIFYHTML16fb29dbc12b5f0712f858eab043117717%WP_Term Object ( [term_id] => 48 [name] => Вибропрессы МАКСИМАЛ [slug] => vibropress-maximal [term_group] => 0 [term_taxonomy_id] => 48 [taxonomy] => product_cat [description] => [parent] => 45 [count] => 9 [filter] => raw )
  • Вибропрессы МАКСИМАЛ
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 49
        [name] => Передвижные вибропрессы
        [slug] => vibropress-mobile
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 49
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 2
        [filter] => raw
    )
    
  • Передвижные вибропрессы
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 51
        [name] => Вибропрессы блоков ФБС
        [slug] => vibropress-fbs
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 51
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => 
        [parent] => 45
        [count] => 4
        [filter] => raw
    )
    
  • Вибропрессы блоков ФБС
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 59
        [name] => Вибропрессы для колец ЖБИ
        [slug] => zhbi-koltsa
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 59
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => Предлагаем оборудование для производства колодезных колец по ГОСТ 8020-90 любых размеров. 
    
    
    Два типа оборудования: вибропрессы КС и виброформы.
    [parent] => 0 [count] => 4 [filter] => raw )
  • Вибропрессы для колец ЖБИ
  • WP_Term Object
    (
        [term_id] => 52
        [name] => Прессы для колки камней
        [slug] => vibropress-pk-kolk
        [term_group] => 0
        [term_taxonomy_id] => 52
        [taxonomy] => product_cat
        [description] => Прессы для колки камней серии ПК предназначены для раскалывания различного типа камней природного и искусственного происхождения, как по заранее отформованным в них углублениях, так и без последних для получения декоративной (ломанной) лицевой поверхности.
    
    
    Усилие колки от 10 до 80 тонн. Ширина раскола от 400 мм до 1000 мм. Идеально подходит для раскалывания гранита, мрамора и других натуральных камней.
    [parent] => 45 [count] => 5 [filter] => raw )
  • Прессы для колки камней
  • полевой, компьютерный методы. Рекомендуемые классы бетона

    Когда строительные работы осуществляются своими руками, зачастую возникают очень важные вопросы. Возводя самостоятельно собственный дом, дачу, облагораживая садовый участок, мы сталкиваемся с проблемой, как осуществить подбор состава тяжелого бетона для их сооружения. Данная статья поможет вам решить эти проблемы.

    Чтобы приготовить качественный бетон, имеющий заданные свойства, нужно осуществить подбор его компонентов.

    Номинальный состав

    Определение точного номинального состава смеси производят в лабораториях бетонных заводов.

    При этом учитывается:

    • оптимальная марка нужного цемента и его тип от конкретного производителя;
    • свойства крупного наполнителя (гравия, щебня) из конкретного добывающего карьера;
    • качества мелкого заполнителя (песка) из конкретного места добычи;
    • необходимость добавления в бетон модификаторов и их свойства и пр.

    В заводских лабораториях качества материала проверяют на отлитых кубах, итоги испытаний заносятся в специальную карту.

    По итогам проверки пробной партии такого приготовленного материала создается карта подбора бетона. После ее утверждения заказчиком, необходимое для него количество раствора запускается в производство.

    Обратите внимание!
    Исходя из этого, для создания ответственных сооружений и конструкций: усиленных (армированных фундаментов), плитных перекрытий, лестничных площадок и маршей, следует использовать раствор, изготовленный на бетонном заводе.
    Он производится с учетом результатов лабораторных исследований, основанных на нормативной базе и проектной документации.

    Если конструкция не является ответственной или когда все риски строительства вы принимаете на себя, бетонная смесь может быть приготовлена самостоятельно на строительной площадке. Об этом ниже.

    Полевой метод

    Гравий и щебень являются крупными наполнителями в бетоне.

    Данный способ нахождения состава бетонной смеси является наиболее распространенным в среде самодеятельных строителей.

    Заключается он в нижеследующем.

  • Пустую емкость (ведро) наполните гравием или щебенкой.
  • Встряхните ее, чтобы крупный наполнитель распределился равномерно.
  • Далее в ведро, мерным сосудом (например, банкой на 1 литр), наливайте воду, пока она не покроет гравий. Объем затраченной при этом воды укажет нужное количество песка.
  • При полевом методе значение имеют объемные доли компонентов в смеси.

  • Уберите из емкости щебенку и насыпьте в нее тем же сосудом песок, в объеме, указанным водой.
  • Залейте ведро водой, вровень с песком. Ее вымещенный объем в этот раз укажет на нужное количество цемента.
  • Последнее, что нужно для замеса бетонного раствора – это собственно вода. Ее требуется обычно в объеме, который составляет 50/60% от необходимого количества вяжущего вещества.
  • Полевой способ определения композиции раствора, зиждется на том допущении, что цемент должен заполнить промежутки меж частицами песка. Он, в свою очередь, забьет пустоты меж зернами гравия.

    Иными словами, песчано-цементный состав применяется в данном случае, как клей. Инструкция говорит, что приготовленный таким методом бетон будет иметь прочность, сопоставимую с аналогичным параметром щебня.

    Обратите внимание!
    Данный способ не может учесть раздвижки частиц наполнителя, а также некоторых прочих объективных факторов.
    Однако он легок, и его без опаски можно использовать, заливая не ответственные конструкции.
    Обработка их, например, алмазное бурение отверстий в бетоне , также может осуществляться без проблем.

    Нахождение состава по таблицам

    Класс смесиПрочность бетона, в кг на см²Приближенная марка смесиРазница значений прочности меж маркой и классом, в %
    В-226.2М-25-4.6
    В-2.532,.7М-35+7
    В-3.545.8М-50+9. 1
    В-565.5М-75+14.5
    В-7.598.2М-100+1.8
    В-10131М-150+14.5
    В-12.5163.7М-150— 8.4
    В-15196.5М-200+1.8
    В-20261.9М-250-4.5
    В-22.5294.4М-300+1.9
    В-25327.4М-350+6.9
    В-30392.9М-400+1.8
    В-35458.4М-450-1.8
    В-40523.9М-500-4.8
    В-45589.4М-600+1.8
    В-50654.8М-700+6.9
    В-55720.3М-700-2.8
    В-60785.8М-800+1. 8

    Более грамотно подобрать состава раствора можно, используя таблицы, содержащиеся в нормативных документах: СНиПах, СП и пр.

    Приведем развернутый пример подбора состава бетона таким способом. Нам надо приготовить смесь М-300, которая имеет удельный вес 2400 кг на 1 куб. По верхней таблице находим, что данной марке бетона по прочности при сжатии соответствует класс В-22.5.

    Содержание цемента

    По ниже приведенной таблице находим, что для замеса 1м3 подобного бетона нужно 350 кг цемента.

    Класс бетонаНорма затрат цемента м-400 для монолитных сооружений, в кг на м³
    В-7.5180
    В-10200
    В-12.5225
    В-15260
    В-20320
    В-22.5350
    В-25380
    В-30440

    Эту таблицу содержит СНиП №82/02/95 «Типовые элементные нормы расхода цемента при заливке железобетонных и бетонных конструкций и изделий».

  • Из нее следует, что базовая норма расхода приведена для общестроительного портландцемента М-400.
  • При использовании вяжущего вещества М-500 норму надо перемножить на коэффициент 0.88. Если применяется аналог М-300 — на цифру 1.13.
  • При выборе шлако-портландцемента или сульфатоустойчивого шлако-портландцемента, базовая величина перемножается на 1.1.
  • Если используется пуццолановый портландцемент, то базовая норма затрат вяжущего вещества умножается для бетона классов до В-22.5 — на цифру 1.08, для бетона классов В-25/В-30 — на величину 1.15.
  • Крупные и мелкие наполнители

  • Допустим, что в нашем примере используется щебенка, имеющая размер зерен до 20 мм. Замесить надо подвижный раствор, имеющий усадку конуса 2/2.5 см.
  • Примерный расход воды в бетоне, в л на 1 м3
    Характеристика бетонной смесиНаибольшая фракционность, в мм
    усадка конуса, в смжесткость, в сек.гравийщебенка
    102040102040
    х150/200145130120155145130
    х90/120150135125160150135
    х60/80160145130170160145
    х30/50165150135175165150
    х20/30175160145185175160
    115/20185170155195185170
    2/2,5х190175160200190175
    3/4х195180165205195180
    5х200185170210200185
    7х205190175215205190
    8х210195180220210195
    10/12х215200190225215200
  • По выше приведенной таблице затрат воды определяем, что будет ее нужно 190 кг на 1 куб смеси.
  • По таблице под данным пунктом находим, что песка в растворе должно быть 40% от общего веса наполнителей. Значит, вес песка для нашего примера: (2400 кг-350 кг-190 л)∙40:100=744 килограмм.
  • Процентное отношение песка к весу всего наполнителя
    Расход вяжущего состава в кг на м³Наибольшая фракционность щебня/гравия, в мм
    10/20406080 и больше
    Содержание песка, в % по массе
    20046-4042-3839-3637-35
    25044-3840-3637-3435-33
    30042-3638-3434-3233-30
    35040-3536-3233-3031-28
    40038-3435-3132-2930-27
    50034-3232-2830-2728-25
    Первая цифра показывает процент песка, при использовании щебенки, вторая — при применении гравия.
  • Затем находим вес щебенки: 2400 кг-190 кг-350 кг-744 кг=1116 килограмм.
  • Подведем итоги, для замеса одного метра кубического бетона М-300 нам будет нужно:

    • 350 кг портландцемента М-400;
    • 1116 кг щебенки;
    • 744 кг кварцевого песка;
    • 190 л воды.

    СНиП предусматривает использование гравия/щебня с наибольшей фракционностью 40 мм. Он должен соответствовать требованиям ГоСТ на подбор состава бетона №8267 либо №10260, №23254. Песок должен иметь модуль зерен 2.1/3.25 мм и отвечать нормам ГоСТ №8736.

    Если вы будете использовать щебень/гравий, обладающий иной крупностью частиц, нормы затрат вяжущего вещества необходимо перемножать на цифры, которые приведены в нижней таблице.

    Поправочный коэффициент к норме затрат
    Наибольшая фракционность наполнителя, в ммКоэффициенты для классов бетонов
    до В-25В-30 и более
    201. 081.05
    700.970.97

    Обратите внимание!
    В приведенном нами примере табличного определения состава смеси, итоги приблизительны.
    В лабораториях бетонных заводов производят несколько отличающихся по своему составу замесов и делают образцы бетона в виде небольших кубиков.
    Далее они испытываются и по результатам проверки материалу присваиваются номинальные классы по прочности на сжатие, влагостойкости, морозоустойчивости.

    Рекомендуемые классы бетона, исходя из назначения конструкции

    Когда вами определяется класс бетона, который будет применяться, следовательно, и его цена, следует учесть рекомендации СНиП.

    В таблице ниже приведена желаемая классность раствора для конструкций одно- либо двухэтажных строений.

    КонструкцияКонсистенция раствораКласс бетонной смеси
    Массивный фундамент в сухой почве с наполнителем из щебенки, в том числе и кирпичнойжесткийВ-7. 5
    Массивный фундамент во влажной почвежесткийВ-10
    Массивный фундамент в насыщенной водой почвежесткийВ-15
    Подготовительное покрытие (стяжка) для полажесткийВ-12.5
    Наружная либо подвальная лестницапластичныйВ-7.5
    Выгребная яма, колодец-отстойник и прочие канализационные элементыпластичныйВ-15
    Балки и плиты перекрытий с большим расстоянием между арматурными стержнямипластичныйВ-20
    Плиты и балки для перекрытий с частым армированием. Тонкостенные изделия, например, перегородкижидкийВ-22.5
  • Жесткие растворы имеют небольшое содержание теста из цемента.
  • У подвижных бетонов прослойки вяжущего вещества меж частицами наполнителя обладают размером больше 30 мкм. У жестких растворов данный показатель равен всего 2/5 мкм.
  • Поэтому жесткие смеси плохо укладываются и нуждаются в уплотнении при помощи вибро-инструментов. Это увеличивает стоимость работ. Использовать такой бетон лучше всего, когда для продолжения работ нужна быстрая и легкая распалубка сооружения. Для обработки материала применяется резка железобетона алмазными кругами.
  • Для сооружений с частым армированием, в жесткую смесь рекомендуется присаживать пластификатор.
  • Малоподвижные и подвижные бетоны используются шире, благодаря тому, что их сравнительно легко замешивать и укладывать. Они обеспечивают создание плотного отвердевшего бетонного материала.
  • Период набора бетоном прочности

    На фото степени жесткости раствора, определяемые по осадке конуса.

  • При отвердении бетонных изделий без дополнительной термической обработки, оптимальный процесс высыхания протекает при температурах 15/20°. При этом потери влаги из смеси нужно предотвращать.
  • Бетон набирает прочность в 60%, если приготовлен на общестроительном портландцементе или быстротвердеющем шлако-портландцементах, за 3/5 дней. 70% прочности раствор достигает в течение 6/10 дней. Нормативный класс по прочности достигается бетоном за 28 дней.
  • Нагружать в умеренной степени конструкции из монолитного железобетона можно уже по достижении ими прочности в 50%.
  • Так, укладывать кирпич на бетонный фундамент можно уже по истечении 3 дней после его заливки, при условии, что температура окружающей среды составляла 15/20°.
  • Обратите внимание!
    Снимать опалубку с монолитных бетонных конструкций лучше всего через 72 часа.
    Чем сооружение дольше простоит в опалубке, тем тяжелее ее будет снимать, конечно, если она не отделена от бетона гидроизоляцией.

    Методика компьютерная

    Онлайн-калькулятор для расчета состава бетона.

    Состав бетонной смеси можно подобрать и при помощи компьютерной программы, например, «Concrete» или «Ksybs-6.3». Сразу следует указать, что данные ресурсы немного отличаются по методам вычислений и приводят различные итоговые составы растворов.

    Однако не следует думать, что это критично, разница в вычислениях небольшая. Для самостоятельного бытового строительства часто практикуются запасы прочности бетона, превышающие необходимые величины в несколько раз. Вы также можете увеличить значение прочности нужной смеси, для подстраховки.

    Помимо стационарных программ, существуют и размещенные в интернете онлайн-сервисы для подбора композиции бетона. Вы можете воспользоваться одним из них.

    Вывод

    От того, как грамотно вы подберете компоненты бетонного раствора, зависят многие характеристики полученной конструкции. Очень внимательно отнеситесь к данному процессу, и тогда начатое строительство будет успешным.

    Видео в этой статье поможет вам наглядно сориентироваться по этим вопросам, посмотрите!

    Бетонные ингредиенты — Archtoolbox

    Бетон использовался в качестве строительного материала на протяжении тысячелетий. Основные ингредиенты остались прежними, но новые технологии добавок позволяют дизайнерам и инженерам точно регулировать окончательные свойства полностью затвердевшего бетона.

    Четыре основных ингредиента

    Бетон

    состоит из четырех основных компонентов: воды, портландцемента, заполнителей и воздуха. Соотношение ингредиентов меняет свойства конечного продукта, что позволяет инженеру проектировать бетон, отвечающий его конкретным потребностям.Добавки добавляются для приведения бетонной смеси в соответствие с конкретными критериями производительности.

    Компоненты бетона: вода, цемент, заполнитель и воздух

    Вода

    Вода в бетонной смеси должна быть чистой и без примесей. Количество воды по отношению к количеству цемента влияет на легкость текучести бетона, но также влияет на конечную прочность бетона. Большее количество воды облегчает текучесть бетона, но также снижает прочность бетона при отверждении.

    Портландцемент

    Цемент затвердевает при смешивании с водой, которая связывает все ингредиенты вместе. Портландцемент является наиболее распространенным цементом и состоит из глинозема, кремнезема, извести, железа и гипса. Небольшие количества других ингредиентов также включены.

    Агрегаты

    Большая часть бетонной смеси состоит как из крупных, так и из мелких заполнителей, которые помогают увеличить прочность бетона по сравнению с тем, что цемент может обеспечить сам по себе.В качестве заполнителей используют песок, гравий и щебень. В качестве заполнителей для бетона начинают использовать переработанные материалы, в том числе доменный шлак, стекло (в основном для декоративных целей) и измельченный бетон.

    Воздух

    Четвертым основным компонентом бетона является вовлеченный воздух. Хотя это обычно не считается ингредиентом, факт заключается в том, что бетонная смесь содержит от 1% до 9% вовлеченного воздуха. Большее количество воздуха должно быть включено, когда бетон будет подвергаться воздействию очень холодных или морозных условий.

    Добавки

    Добавки выполняют множество задач. Это может быть так же просто, как добавление пигмента для окрашивания бетона. Другие добавки используются для более быстрого отверждения в холодную погоду, создания чрезвычайно высокопрочного бетона или для повышения текучести бетона без ущерба для прочности. К сожалению, добавки могут привести к нежелательным результатам, таким как плохая адгезия финишного покрытия пола. По этой причине многие инженеры-строители и архитекторы не решаются использовать добавки.У нас есть статья, в которой рассматривается ряд различных добавок.

    Гидратация: химическая реакция

    Хотя содержание влаги уменьшается по мере схватывания бетона, важно знать, что бетон не «высыхает». Скорее, бетон схватывается в результате химической реакции, называемой гидратацией. Вот почему бетон можно помещать под воду.

    Бетон начинает схватываться, как только в смесь добавляется вода. Поэтому смесь следует постоянно перемещать, чтобы частицы не слипались (таким образом, вращая бетоновозы). ) На большинстве строительных площадок требуется, чтобы бетон был доставлен и уложен в течение 90 минут после первоначального смешивания, но добавки могут увеличить это время.

    Статья обновлена: 12 мая 2021 г.

    Помогите сделать Archtoolbox лучше для всех. Если вы обнаружили ошибку или устаревшую информацию в этой статье (даже если это всего лишь незначительная опечатка), сообщите нам об этом.

    Добавка — обзор | Темы ScienceDirect

    5.10 Роль добавок и дополнительных вяжущих материалов

    Добавки — это ингредиенты, которые добавляются в бетонную смесь непосредственно перед или во время смешивания. Они придают бетону определенные положительные эффекты, в том числе морозостойкость, сульфатостойкость, контролируемое схватывание и твердение, улучшенную удобоукладываемость, повышенную прочность и т. д. Специальные бетоны изготавливаются с использованием красящих пигментов, полимерных латексов, добавок, увеличивающих расширение, флокулянтов, антифризов, антикоррозионных ингибирующие составы и др. Добавки влияют на физические, химические, поверхностно-химические и механические свойства бетона и его долговечность. Ускоряющие добавки сокращают время схватывания и увеличивают скорость набора прочности. Они используются при бетонировании в холодную погоду. Примеры ускорителей включают хлорид кальция, формиаты, карбонаты, нитриты, амины и т. Д. Добавки, уменьшающие количество воды, уменьшают количество воды (около 8–10%), необходимое для смешивания бетона при заданной удобоукладываемости. Эти добавки улучшают прочность и долговечность бетона.Рафинированные лигносульфонаты, глюконаты, оксикарбоновые кислоты, сахарные кислоты и т. д. действуют как водоредуцирующие. Замедлители увеличивают время схватывания бетона. Они особенно полезны для бетонных работ в жаркую погоду. Фосфонаты, сахара, нерафинированные лигносульфонаты, производные углеводов и бораты являются некоторыми примерами замедлителей схватывания. Суперпластифицирующие добавки способны снизить потребность в воде примерно на 30%. Наиболее популярные рецептуры основаны на сульфированном формальдегиде нафталина и сульфированном формальдегиде меламина.На рис. 8 показано влияние дозировки суперпластификатора на увеличение осадки бетона. Воздухововлекающие агенты включают в себя мельчайшие пузырьки в бетоне. Такой бетон обладает хорошей морозостойкостью. Воздухововлекающими агентами являются соли древесных смол, синтетические моющие средства, соли сульфированного лигнина, соли белковых веществ, жирные и смолистые кислоты и их соли, органические соли сульфированных углеводородов. Есть много других добавок, используемых для специальных целей. Они включают полимеры, антифризы, добавки, уменьшающие расширение щелочных заполнителей, ингибиторы коррозии, добавки, уменьшающие расширение, пигменты, фунгицидные добавки, флокуляторы, понизители проницаемости, добавки для торкретирования и гидроизоляционные добавки.Применение этих добавок обсуждается в справочнике. [69]

    Рисунок 8. Влияние дозировки суперпластификатора на осадку бетона.

    Дополнительные вяжущие материалы мелкодисперсны и добавляются в бетон в относительно больших количествах (20–100 %) по массе цемента. Гранулированный доменный шлак и летучая зола с высоким содержанием кальция являются цементирующими и пуццолановыми, тогда как сконденсированный микрокремнезем и зола рисовой шелухи являются высокоактивными пуццоланами. Летучая зола с низким содержанием кальция и встречающиеся в природе материалы (полученные в основном в результате извержений вулканов и кальцинированных глин) являются нормальными пуццоланами.К слабым пуццолановым материалам относятся медленно охлаждаемый шлак, зольный остаток, котельный шлак и зола обожженной рисовой шелухи. Летучая зола с низким содержанием кальция содержит в основном алюмосиликатное стекло, силлиманит и муллит. Содержание стекла может достигать 80%. Гематит, кварц и магнетит также встречаются в летучей золе с низким содержанием кальция. Стеклообразная фаза в летучей золе с высоким содержанием Ca отличается от фазы в летучей золе с низким содержанием Ca. Основной фазой летучей золы с высоким содержанием кальция является алюминат трикальция. Кристаллические фазы в летучей золе с высоким содержанием кальция гораздо более реакционноспособны, чем в летучей золе с низким содержанием кальция.В целом, в обеих летучих золах сферические размеры стеклообразной фазы варьируются от 1 мкм до 100 мкм, при этом размер большей части материала составляет менее 20 мкм. Гранулированный доменный шлак в основном стекловидный, имеющий химический состав, соответствующий мелилиту, фазе твердого раствора между геленитом (C 2 AS) и акерманитом (C 2 MS 2 ). В шлакоцементных смесях гидратация цемента дает щелочь и сульфат для активации стекла. Шлаки, охлажденные от высокой температуры с более высокой скоростью, вероятно, будут содержать больше химически активного стекла, чем шлаки, охлажденные медленно.Диоксид кремния и зола рисовой шелухи, полученные путем контролируемого сжигания, содержат в основном кремнезем в некристаллической форме. Они имеют большую площадь поверхности (20-25 м 2 /г для сгущенного кремнезема и 50-60 м 2 /г для золы рисовой шелухи). Добавление минеральных добавок (дополнительных материалов) может влиять на пропорции бетонной смеси, реологическое поведение пластичного бетона, степень гидратации цемента, прочность и водопроницаемость бетона, стойкость к термическому растрескиванию, щелочно-силикатному расширению и сульфатному воздействию.Эти аспекты обсуждаются во многих книгах и, в частности, в материалах конференций, организованных CANMET/Американским институтом бетона в 1983, 1986, 1989, 1992 и 1995 годах под названием «Летучая зола, кварцевый дым, шлак и другие пуццоланы в Конкретный.» Библиографию ссылок на многие публикации, связанные с дополнительными материалами, можно найти в книге под редакцией Малхотры. [70]

    Применение тростниковой патоки в качестве замедлителя схватывания бетона

    Из-за деликатного характера дозировок химических добавок и нехватки опыта, который мог бы контролировать оптимальное количество химических добавок, добавляемых в бетонные изделия, которые делают Применение добавок к бетону затруднено в строительных проектах, которые осуществляются в такой стране, как Эфиопия. Проблема усугубляется, если принять во внимание стоимость получения химических добавок. Таким образом, необходимо разработать способ, направленный на использование добавки к бетону из местных органических материалов или промышленных побочных продуктов для получения сопоставимого продукта с меньшей стоимостью и менее сложной процедурой, чем химическая добавка.

    Среди органических химикатов сахар является умеренным замедлителем схватывания. Невил в 2006 г. [1] в своей книге предполагает, что присутствие замедлителя схватывания в бетоне может привести к более плотному продукту C–S–H (кальций–силикат–гидрат) в более позднем возрасте бетона (после 28 дней) по сравнению с бетон без добавки замедлителя схватывания.В качестве альтернативы бетон с замедленным схватыванием приобретает пониженную прочность на сжатие в раннем возрасте (до 7 дней). Точно так же сахар обладает замедляющим действием, препятствуя образованию продуктов гидратации, что, возможно, способствует развитию силы [2,3,4,5].

    Однако у разных исследователей наблюдались противоположные точки зрения; замедляющее действие сахара в основном зависит от его количества в бетоне и химического состава цемента [6, 7].

    Исследование Хана и Барадана [8] показало, что сахар обладает способностью замедлять время схватывания бетона.Исследование проводилось путем сравнения влияния сахара на три разных типа цемента с различными условиями отверждения, и во всех случаях время схватывания было увеличено, 0,04% (от массы цемента) количества сахара было увеличено окончательное время схватывания. цемента прошло через 255 мин, что можно было бы квалифицировать как обычный замедлитель схватывания.

    Oyekan [9] работал над использованием добавки для повышения прочности на сжатие песчано-бетонных блоков путем добавления сахара. Исследование показало, что 0.Содержание сахара 1% (от массы цемента) увеличило прочность блоков на сжатие почти на 17% за 28 дней. При содержании сахара 0,2% (от массы цемента) 28-дневная прочность блоков увеличилась всего на 9%, а 14-дневная прочность блоков увеличилась на 56,6%. Таким образом, такое количество сахара можно использовать в качестве быстрого раствора при неожиданной остановке бетономешалки, чтобы избежать затвердения бетона [10].

    Учитывая тот факт, что Эфиопия вложила значительные средства в увеличение мощностей по производству сахара, и ее видение стать 8 th крупнейшим производителем сахара в мире к 2023 году с оценкой производства 4.2 миллиона метрических тонн (млн т), следующие за Австралией (4,8 млн т) и опережая США (3,3 млн т), указывают на то, что производство мелассы будет расти пропорционально [11]. В 2001–2010 годах эфиопская сахарная кооперация имела тенденцию к производству 16 386 тонн патоки в год на трех сахарных заводах, а именно Fincha, Methara и Wenji [12]. Часть патоки, производимой в Эфиопии, используется для приготовления корма для скота, производства этанола и местных материалов для асфальтового покрытия. Однако количество патоки, утилизируемой сахарными заводами, рано или поздно станет экологической угрозой для страны, если не будет переработано или повторно использовано для других целей [13].

    Несмотря на то, что целью сахарного производства является получение патоки, чистота которой невелика, однако в большинстве случаев она включает сахар [14]; следовательно, меласса может вести себя так же замедлительно, как и сахар. Патока состоит из восстанавливающих и невосстанавливающих сахаров [15]. Сахароза и рафиноза представляют собой тип невосстанавливающего сахара, присутствующего в патоке, который обладает отличной способностью замедлять схватывание [4]. Поэтому целесообразно выдвинуть идею использования патоки в качестве добавки-замедлителя схватывания, поскольку количество сахара, необходимого для достижения эффекта замедления схватывания, присутствует в более высокой пропорции в материале мелассы [16].

    Невилл [1] утверждает, что использование патоки в качестве замедлителя схватывания исторически укоренилось с начала 1990-х годов при строительстве канала Англия-Франция для предотвращения схватывания остаточного бетона.

    Высококачественный бетон был приготовлен с использованием мелассы в различных дозировках, а также установлено, что добавление мелассы вызывает значительное увеличение времени схватывания [17].

    В другом эксперименте [18] было обнаружено, что использование мелассы в качестве добавки-замедлителя схватывания удовлетворяет стандарту ASTM и за счет уменьшения дозировки может использоваться в качестве добавки «типа А» в соответствии с ASTM C494 [19] стандарт.

    Патока показала пропорциональные результаты в отношении схватывания цемента, осадки и прочности бетона на сжатие по сравнению с VZ4 (замедлитель схватывания с высоким пластифицирующим эффектом), коммерческой добавкой [20].

    Akar [21] пропагандирует применение органических добавок (мелассы) в бетоне, утверждая выгоду в отношении стоимости и сохранения окружающей среды, исследуя ее влияние на долговечность бетона, а использование мелассы в качестве добавки-замедлителя схватывания может способствовать сохранению окружающей среды за счет превращение отходов сахарной промышленности в полезный элемент и снижение потребности в химических добавках и связанных с ними побочных продуктах.

    Трудно предсказать свойства патоки тростника в совокупности, поскольку свойства патоки сильно зависят от типа почвы, на которой вырос исходный тростник, типа и состояния тростника, климатических условий и обработки трость [22]. Поэтому необходимо надлежащее исследование влияния типичного материала патоки.

    Понимание римского бетона – Инженерный Рим

    – Найджел. Лайонс 16 сентября 2013 г.

    Цель данной статьи — ознакомить читателей с темами, необходимыми для понимания древнеримского бетона.Бетон играет жизненно важную роль практически во всех аспектах общественных работ, включая инфраструктурные системы и здания. Универсальность, прочность и удобоукладываемость делают бетон универсальным строительным материалом, который стал основой повседневной жизни каждого человека. Древние римляне впервые открыли эту технологию более 2000 лет назад. Древнеримские знания и навыки работы с бетоном можно увидеть из первых рук через массивные бетонные конструкции, которые стоят сегодня, такие как Пантеон (Рим, Италия, 126 г. н.э., рис. 1).В современных условиях масштабные инженерные подвиги, такие как плотина «Три ущелья» (провинция Хубэй, Китай, 2012 г., рис. 2) или башня Бурдж-Халифа (Дубай, ОАЭ, 2009 г., рис. 3), иллюстрируют значительные возможности, которыми обладает современный бетон. Бетон теперь является строительным материалом для современной цивилизации.

    Рис. 1: Пантеон (картинки Google). Рисунок 2: Плотина «Три ущелья» (картинки Google). Рисунок 3: Башня Бурдж-Халифа (картинки Google).

    Большая часть знаний о древнеримской инженерии исходит от человека, известного как Витрувий. Он жил где-то в период с 80 до н.э. по 15 г. до н.э. Он написал достаточно подробный труд, известный как «Десять книг об архитектуре», который пережил многочисленные разграбления, которые испытал Древний Рим. Большая часть сегодняшних знаний о древнеримской технике исходит из работ Витрувия.

    Бетон никогда не был единым научным открытием. Она развивалась медленно, в результате длительного процесса проб, удачи и острых наблюдений.Бетонные технологии фактически продвинулись вперед в двух отдельных случаях. Древние римляне разработали последовательную бетонную технологию примерно в начале Римской империи в 42 году нашей эры. Однако, начиная с 3 века нашей эры, падение и упадок Римской империи заставили забыть о бетоне до конца 18 века. После его повторного открытия процесс реконструкции снова продолжился, превратившись в то, что мы считаем современным бетоном.

    Исходная информация и определения
    Перед дальнейшим обсуждением древнего и современного бетона необходимо сделать несколько пояснений относительно определений и [[#|значений]] различных слов, связанных с бетоном.В следующем разделе будет представлена ​​информация, включая цемент, гидратацию и пуццолан, элементы, которые будут преобладать на протяжении всей статьи.

    Цемент против бетона

    Современный бетон — это, по сути, искусственная порода, созданная путем смешивания цемента (который действует как [[#|связующее вещество]]), воды и заполнителя. Современный цемент, широко известный как портландцемент, является в основном потребляемым цементным материалом во всем мире. Заполнитель относится ко всему, что строители добавляют в свою [[#|бетонную смесь]], кроме вяжущих материалов.Этот наполнительный материал обычно включает в себя другие грубые камни, такие как песок и гравий различных размеров. Развитие сцепления и прочности во время отверждения, когда бетон затвердевает, из-за процесса, называемого гидратацией. Во время гидратации происходят химические изменения, и частицы заполнителя по существу склеиваются, образуя искусственную породу. Хотя гидратация звучит как добавление воды, на самом деле этот процесс происходит, пока бетон затвердевает, и, по иронии судьбы, бетон действительно «высыхает», в том смысле, что он превращается из влажной каменистой массы в действительно твердую структуру (PCA, 2013). ).

    Гидравлический цемент по сравнению с негидравлическим цементом (он же раствор)

    Гидравлический цемент определяется как любой цемент, который подвергается гидратации (реакция, упомянутая выше) для отверждения и затвердевания с получением желаемой структуры. Все портландцементы являются гидравлическими цементами. Гидравлические цементы иногда называют «водостойкими», потому что они могут отверждаться во влажной или погруженной среде и не портятся при контакте с водой. Это свойство объясняется реакцией цемента с водой, которая фактически инициирует отверждение в твердую структуру; на самом деле длительный контакт с водой позволяет бетону продолжать увеличивать свою прочность.С другой стороны, негидравлический цемент, называемый раствором, представляет собой пасту на основе извести, которая затвердевает в результате реакции с CO2 в атмосфере. Таким образом, при воздействии воды в виде пасты раствор не сможет затвердеть и затвердеть в твердую массу.

    Современный против Древнего Поццолана

    Современные пуццоланы или пуццолановые материалы включают в себя любые дополнительные вяжущие материалы, которые способствуют затвердеванию за счет гидратации портландцемента. Поццоланы могут включать следующее (PCA, 2013):

    • Природный пуццолановый пепел: вулканический пепел естественного происхождения, залегающий относительно близко к поверхности.
    • Зольная пыль: зола, образующаяся при сжигании угля.
    • Доменный шлак: неметаллический силикат (камнеподобный материал), отделенный от металлов во время плавки или рафинирования.
    • Микрокремнезем: ультрадисперсный порошок кремнезема, являющийся побочным продуктом производства элементарного кремния и ферросилиция.

    В Древнем Риме Витрувий умалчивает, что они использовали два материала с пуццолановыми свойствами. Первую Витрувий назвал ямой. Питсанд представлял собой природный пуццолановый пепел, похожий на песок, который был обнаружен при рытье больших открытых ям близко к поверхности.Питсанд также известен как пуццолана, потому что он был найден в большом количестве в районах, окружающих город Пуццуоли (или Путеоли). Вторым пуццолановым материалом, который использовали древние римляне, был дробленый кирпич, который представлял собой обожженную глину. Хотя сегодня мы рассматриваем как обожженную глину, так и природный пуццолановый пепел как пуццолоновые материалы, в трудах Витрувия пуццолана относится только к вулканическому пеплу, известному как карьеры. В следующих разделах пуццолана будет относиться к карьерам вулканического пепла.

    В следующем разделе дается общий обзор основных событий и шагов в древности и современности, которые привели к созданию строительного материала, который мы сегодня называем цементом.История цемента включает в себя древнее развитие, технологический регресс и забытые знания, а также современные открытия.

    Древняя разработка цемента

    Одним из первых древних строительных материалов была глина. Поверхность глины и неглубокое изобилие литосферы в сочетании с ее удобоукладываемостью и связными свойствами сделали глину простым и примитивным строительным материалом. Доисторическую глину можно было использовать тремя способами: стены можно было построить из необработанного земляного материала путем уплотнения свай вручную или деревянными досками.Во-вторых, глину также можно было смешивать с камнями и уплотнять временными деревянными досками; Стены такого типа 200 г. до н.э. все еще существуют сегодня в Испании (Moore, 1995). Ранее упомянутое использование методов глиняных параллелей использовалось как в древних, так и в современных методах укладки бетона. А именно, прессование смешанных материалов и использование деревянных досок для сохранения формы. Наконец, высушенные на солнце глиняные кирпичи можно было укладывать друг на друга и складывать слоями; Мур говорит, что первые свидетельства глиняных кирпичей можно увидеть при раскопках еще в 8000 г. до н.э. на Ближнем Востоке и в 4000 г. до н.э. в Ираке.Стены, жилища и другие постройки можно было построить, придав форму и высушив глину на солнце, а затем уложив их друг на друга. В конце концов глину обжигали в больших печах, а не сушили на солнце. Печи — это конструкции, похожие на печи, предназначенные для обжига глиняных кирпичей и извести, которые в конечном итоге использовались древними римлянами для создания более прочных кирпичей.

    Введение известкового раствора было следующим важным шагом в развитии древнего бетона. Известняк представляет собой осадочную горную породу, состоящую в основном из мелких зерен осевших морских скелетных структур, таких как кораллы или крошечные панцирные организмы.Известняк можно было обжигать в больших печах для производства негашеной извести. Затем негашеную известь можно было смешать с водой, процесс, известный как гашение, для получения пастообразного строительного материала в результате химической реакции (подробно обсуждается в следующем разделе). Этот известковый раствор использовался в стенах еще в 2000 году до нашей эры в центральной Индии. Археологи также обнаружили раннее использование известкового раствора при строительстве минойских фундаментов в доисторической Греции на Крите 1700 г. до н.э. Было обнаружено, что многие фундаменты обычно состоят из предыдущих построек и зданий, рухнувших в результате землетрясений.Известковый раствор будет добавлен к оставшемуся щебню для затвердевания и развития фундамента для следующего здания, которое будет построено поверх щебня предыдущего (Moore, 1995).

    Известковый раствор использовался римлянами как в качестве строительного материала, так и в качестве штукатурки, предназначенной для эстетического облегчения из-за его блестящей белой отделки, очень похожей на мрамор. Витрувий рассказывает, что эта штукатурка была известна как лепнина и обычно представляла собой комбинацию воды, извести и различных видов песка.Для более блестящей белой отделки добавлялся мраморный порошок. Точная дата, когда римляне пришли к своему пониманию извести, остается спорной и в значительной степени неизвестной; однако раствор на основе извести был распространен в конце 3 века до нашей эры (Адам, 1994).

    Следующим значительным достижением в римском известковом растворе стало добавление дробленой плитки и кирпича, состоящего из обожженной глины. Используя обожженную глинисто-известковую смесь, римляне открыли свой первый гидравлический цемент. Римляне использовали этот водостойкий раствор, известный древним римлянам как opus signinum, для облицовки водопроводной инфраструктуры, такой как множество акведуков, используемых для подачи воды на большие расстояния в город, и множество кастелл, больших цистерн, используемых для хранения, фильтрации, и распределить воду по всему городу (Витрувий, ок.15 г. до н.э.).

    Самым значительным изменением в древнеримском известковом растворе было случайное добавление пуццолана, похожего на песок вулканического пепла, известного древним римлянам как pitsand. Известковый раствор часто смешивали с песком. На самом деле Витрувий описывает три типа песка, каждый из которых имеет разные свойства. К ним относятся речной песок, морской песок и ямы, песок, который был выкопан из-под земли в ямах, окружающих Неаполь. Эти пески часто менялись местами в известковом растворе, и, в конце концов, древние римляне придумали ямы, фактически укрепили раствор и разрешили отверждение под водой.Таким образом, римляне открыли вторую форму гидравлического цемента. Цемент на основе пуццолановой извести использовался для строительства крупных морских и структурных сооружений, требующих высочайшего качества склеивания.

    Первое упоминание об этом пуццоланово-известковом цементе было получено в Помпеях примерно в 3 веке до нашей эры. Археолог обнаружил стену, построенную из низкокачественной смеси цемента и щебня, как показано на рис. 4. Щебнем называется смесь горных пород и камней разного размера и формы, которая составляет заполнитель или наполнитель в древнеримском бетоне.В 199 г. до н.э. портовые работы Путеоли были одним из первых примеров производства гидравлического цемента хорошего качества. Это считается хорошим качеством, потому что конструкции сохранились и сегодня, пережив суровые морские условия. Географическое положение как Помпеи, так и Путеолов имело обильные источники месторождений карьеров, что объясняет, почему в эти районы прибыли первые пуццоланово-известковые гидравлические цементы. Потребовалось около века, прежде чем древние римляне установили эту связь и начали использовать пуццоланово-известковый цемент в городе Риме.К периоду Августа и началу Римской империи в 42 г. до н.э. управляемые процессы и методы строительства были усовершенствованы, а стандарты были хорошо установлены (рис. 5). Это было подтверждено наблюдениями за детальным сходством между зданиями, возникшими в тот период. Например, храм Сатурна и храм Божественного Юлия имели стандартный бетонный фундамент и конструкцию стен (Moore, 1995). К этому времени был полностью разработан древнеримский гидравлический цемент как на основе пуццолана-извести, так и на основе кирпичной извести.

    Рис. 4: Типичная ранняя бетонная стена из пуццолана, извести и щебня из Помпеи 3 века до н.э. (Помпеи). Рисунок 5: Взгляд в типично развитую разрушенную древнеримскую стену (ок. 42 г. до н.э. (Остия Антика).

    Технологический регресс и забытые знания

    После периода Адрины (138 г. н.э.) большая часть великой римской инфраструктуры была завершена. В течение следующего столетия ущерб, нанесенный землетрясениями, наводнениями на реке Тибр и пожарами, медленно накапливался и оставался в основном невосстановленным из-за экономических неудач и плохого руководства.К 3 веку нашей эры начался упадок и падение Римской империи, которые продолжались в течение следующих нескольких столетий. Точные причины активно обсуждаются, и можно предположить, что была задействована комбинация многих сложных факторов: экономический крах, связанный с экономикой, основанной на завоеваниях, и большой неустойчивой армией; экологическая деградация природных ресурсов и чрезмерная вырубка; сокращение населения из-за сокращения водоснабжения и распространения болезней; варварское военное продвижение и растущее давление вторжения; плохое руководство и политический кризис.Эдвард Гиббон, английский историк (1737-1794), даже предположил, что падение первоначального римского язычества и рост христианства изменили социальные взгляды на мирскую жизнь благодаря небесным обетованиям. Независимо от причин, приходящая в упадок империя погасила инженерный прогресс и открыла дверь в период технологического упадка в производстве гидравлического цемента и бетона.

    Три непосредственные причины привели к потере знаний о гидравлическом цементе. Во-первых, плохое экономическое положение и отсутствие финансирования остановили крупные строительные проекты.Поскольку более века строительство велось мало, спрос на знающих мастеров и подрядчиков значительно снизился. Во-вторых, разграбление варварами 410 г. н.э. заставило нескольких оставшихся мастеров и подрядчиков бежать в сельскую местность. Оказавшись за городом, эти семьи продолжали вести настоящую жизнь, в которой знания о гидравлическом бетоне быстро становились ненужными. Наконец, по мере развития Средневековья политический и экономический центр переместился из Рима в города Северной Европы, такие как Лондон, Париж и Кельн.Таким образом, естественная пуццолановая зола, необходимая для гидравлического цемента, географически отсутствовала (Moore, 1995). В результате знания о гидравлическом цементе были забыты более чем на тысячелетие.

    Современное новое открытие и развитие цемента

    Несмотря на то, что природные залежи пуццолана и вулканического пепла были захоронены на юге Италии, известняка было очень много во всем мире. В результате раствор на основе извести, смешанный со щебнем и кирпичом, оставался основным строительным материалом на протяжении всего средневековья.Только в 1756 году, когда английскому инженеру-строителю по имени Джон Смитон было поручено восстановить маяк Эддистон, гидравлический известковый цемент был заново открыт. Смитон много экспериментировал с известью со многими различными добавками и в конце концов открыл гидравлическую известь, объединив глину с негашеной известью (продукт обожженной извести, обсуждаемый в следующем разделе). Глина, которую использовал Смитон, содержала множество примесей, которые имели сходные химические соединения с пуццолановой золой, которую использовали римляне.Благодаря этому Смитон разработал первый гидравлический цемент более чем за тысячелетие.

    Известково-глиняный цемент Смитона открыл двери для развития современного цемента. В 1796 году Джеймс Паркер, производитель цемента, показал, что измельчение обожженной извести в порошок значительно ускоряет и улучшает процесс образования геля. Мелкоизмельченная форма негашеной извести и глины имеет большое отношение площади поверхности к объему и, таким образом, увеличивает общую площадь поверхности, на которой легче происходит гидратация при добавлении воды.С тех пор обычной практикой стало производство цемента в виде мелкого порошка, который можно смешивать с водой и гидратировать на месте.

    Воздействие пуццолановой золы в сочетании с известковым раствором было заново открыто французским исследователем из лаборатории, занимавшимся строительством. CJ Vicat экспериментировал с различными химическими процессами с известью. Одним из материалов, которые использовал Вика, был вулканический пепел из регионов, окружающих южную Италию. При этом Вика смог наблюдать химические реакции, которые позволяли известковому раствору затвердевать и укрепляться под водой, таким образом вновь обнаруживая пуццолановые эффекты вулканического пепла в гидравлическом цементе.

    Последним шагом в развитии того, что мы считаем современным цементом, стало создание портландцемента. В 1824 году Джозеф Аспдин объединил частицы глины и известняка с помощью процесса нагрева, известного как спекание. Спекание включает в себя нагрев материалов до определенной точки. Это обеспечивает диффузию частиц оксида кальция в структуру молекулы кремнезема, эффективно сплавляя частицы друг с другом. Спекание по существу плавит и сплавляет края частиц вместе, не расплавляя сердцевину частиц (Moore, 1995).Этот материал, известный как клинкер, позже измельчается в порошок и упаковывается для транспортировки, хранения или использования. В этот момент Аспдин придумал портландцемент в честь камня серого цвета, найденного на острове Портленд в Англии.

    Достигнув 20-го века, многие производители цемента поняли, что высокотемпературная термообработка различных компонентов цемента и фундаментальная химия примесей глины и их влияние. На тот момент производители только начинали использовать различные дополнительные материалы для изменения характеристик и характеристик определенных типов цемента.При этом портландцемент был хорошо зарекомендовавшим себя строительным материалом, а современный бетон использовался во многих инженерных проектах в большинстве развитых стран мира.

    Современный цемент производится промышленным способом. Основным сырьем являются глина и известняк, которые были добыты и измельчены в очень мелкий порошок. Порошкообразные сырьевые материалы смешивают в определенных пропорциях и нагревают до 2600F в печи для получения небольших кусков материала, называемого клинкером.Затем клинкер измельчают в порошок и добавляют минерал, используемый для контроля схватывания, называемый гипсом. Затем смесь запечатывают во влагонепроницаемые пакеты для хранения и транспортировки на строительную площадку. Оказавшись на месте, цемент смешивается с водой и заполнителем, а затем укладывается в различные формы, требуемые конструкцией. Гидратация происходит при добавлении воды, которая связывает цементный гель и заполнитель вместе. При этом бетон формируется по мере того, как масса укрепляется и затвердевает в искусственную каменную структуру.

    Реакции в печи

    Ниже в таблице 1 приведены общие соединения, используемые в химии цемента. Обратите внимание, что ряды глины и известняка игнорируют другие минералы в материалах и соответствуют только сырью, которое непосредственно способствует производству цемента. Кроме того, реакции, происходящие при производстве и гидратации цемента, требуют длинных химических формул. Таким образом, химики цемента используют новую схему сокращений для упрощения реакций, известную как Cement Chemistry Notation (CCN).Многие соединения, указанные ниже, будут упоминаться в оставшейся части этой статьи.

    Таблица 1: Названия и сокращения цементных составов

    Общее название Химическое название Химическая формула Обозначение химического состава цемента (CCN)
    Известняк* Карбонат кальция CaCO3 н.д.
    Глина* Диоксид кремния SiO2 н.д.
    Глина* Оксид алюминия(I) Ал2О н.д.
    Негашеная известь (известь) Оксид кальция СаО н.д.
    Алит Трехкальциевый силикат 3CaO*SiO2 К3С
    Белит Двухкальциевый силикат 2CaO*SiO2 К2С
    Алюминатная фаза Трехкальциевый алюминат 3CaO*Al2O3 С3А
    Ферритовая фаза Тетракальциевый алюмоферрит 4CaO*Al2O3*Fe2O3 К4АФ
    Гипс Сульфат кальция дигидрат CaSO4*2h3O с.п.а.
    Гидрат силиката кальция Гидрат силиката кальция 3CaO*2SiO2*4h3O CSH
    Гашеная известь Гидроксид кальция CaO*h3O Ч

    Разложение сырья

    При температурах примерно до 2300F сырье разлагается и вступает в химическую реакцию с известью с образованием промежуточных соединений, используемых для образования конечного клинкерного продукта.

    • При температуре 1000F вода удаляется.
    • При температуре 1750F происходит кальцинирование, и известняк теряет CO2. Газ выбрасывается в воздух, оставляя известь в высокореактивном состоянии.
    • При производстве извести производится белит. Также начинают формироваться алюминатная и ферритная фазы.
    • При промежуточных температурах сульфаты соединяются с кальцием, образуя жидкую сульфатную фазу. (Зима 2013 г.)

    Алитовая формация
    При повышении температуры выше 2300F фазы алюмината и феррита разжижаются.Эти жидкие фазы (включая сульфатную фазу) способствуют подвижности ионов и способствуют плавлению при высоких температурах. Однако эти промежуточные фазы разделяются и не присутствуют в конечном клинкерном материале (Winter, 2013).

    • В дополнение к жидким фазам включено некоторое количество жидкого белита, а также растворенные соединения извести и кремнезема.
    • При температуре 2550F белит превращается в алит. Дополнительный алит образуется из свободной извести и кремнезема.
    • Сульфат щелочного металла и некоторое количество хлорида щелочного металла, жидкие фазы испаряются и возвращаются обратно в печь и снова конденсируются в жидкость в более холодных секциях.Щелочные фазы продолжают рециркулировать и способствуют образованию других соединений.

    Охлаждение и переработка клинкера
    После образования алита клинкер выводят из горелки и охлаждают. При охлаждении основные жидкие фазы (алюминат и феррит) кристаллизуются. Затем к клинкеру добавляют гипс, и смесь измельчают до желаемого размера частиц. На этом этапе цемент запечатывается во влагонепроницаемые пакеты и готов к гидратации.

    Гидратация

    Во время гидратации цемента происходят три основные реакции (Winter, 2013).

    1. Сульфаты и гипсовые минералы немедленно растворяются с образованием щелочных, богатых сульфатами растворов. Это происходит через несколько минут после добавления воды.
    2. Алюминат (C3A) образует гель с высоким содержанием алюмината при контакте с водой. Этот гель, в свою очередь, реагирует с раствором сульфата, полученным в результате предыдущей реакции, с образованием небольших стержнеобразных кристаллов, называемых эттрингитом. Эта реакция приводит к тому, что паста переходит в состояние покоя, и в это время паста наиболее работоспособна. В это время цементно-заполнительная паста помещается в положение, в котором она будет затвердевать.Стадия покоя обычно длится несколько часов, но удобоукладываемость снижается по мере застывания пасты.
    3. Алит (C3S) и белит (C2S) начинают реагировать с водой с образованием гидрата силиката кальция (C-S-H) и гидроксида кальция (CH).

    Moore (1995) объясняет упрочнение и увеличение прочности при гидратации диффузией, окружением и расширением пор на молекулярном уровне геля CSH в компоненты остальных вяжущих материалов, а именно CH, и заполнителя, примыкающего к твердеющий цемент.Затем гель C-S-H затвердевает и превращается в решетку из очень маленьких взаимосвязанных волокон и пластин. Это основной процесс, который приводит к набору прочности и отверждению бетонной конструкции.

    Прочность, которая создается за счет C-S-H, возникает на третьем этапе и может сохраняться в течение длительных периодов времени, в зависимости от скорости гидратации всего C3S и C2S. Как правило, увеличение прочности на 90% обычно наблюдается в течение 28 дней после гидратации; однако в правильных условиях бетон может со временем набирать прочность.Готти и др. (2008) определили, что воспроизведенный гидравлический бетон с формулой Витрувиан с шестимесячным временем отверждения имел прочность на сжатие около 670 фунтов на квадратный дюйм. Они также испытали оригинальный древнеримский гидравлический бетон, который был датирован 1 веком и имел прочность на сжатие до 1160 фунтов на квадратный дюйм. Древнеримский образец гидратировался более 2000 лет.

    Древние римляне создали гидравлический цемент из смеси извести, пуццолана и воды. Витрувий передает пропорции смеси, используемые для различных структурных функций.Например, для портовых работ и опор мостов потребуется пуццолан из вулканического пепла высочайшего качества, найденный в Неаполе, и потребуется смесь из двух частей пуццолана и одной части извести. Раствор, используемый для цемента для кирпича или бетона, может быть приготовлен либо из трех частей вулканического пепла с одной частью извести, либо из комбинации одной части извести, одной части дробленого кирпича и двух частей стандартного песка. Строительные функции, такие как поверхности пола и акведуки / цистерны, которые требуют меньше структурных требований, смешиваются с пропорциями пуццолана и извести 5: 2, таким образом, в смеси содержится меньше извести и, в свою очередь, меньше кальция.Меньше кальция будет результатом меньшего количества геля CSH, который придает бетону прочность. Древние римляне поняли это и сохранили относительно дорогую известь и использовали высокие пропорции только в случае необходимости.

    Витрувий объясняет, что древние римляне накладывали и уплотняли гидравлический цемент со щебнем между кирпичной кладкой, чтобы построить свои сооружения. Рисунки 6, 7 и 8 иллюстрируют бетонные работы Древнего Рима, а также различные распространенные образцы кирпича, которые они использовали: opus incertum, opus reticulatum и opus testaceum соответственно.Обратите внимание, что случайные полосы плоского прямоугольного кирпича, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга, видны на рис. 9. Они иногда использовались для обеспечения ровной и равномерной укладки кирпичей.

    Рис. 6: Opus incertum состоит из различных кусков горных пород, смешанных с цементом. Обратите внимание, что настоящей кирпичной облицовки нет. Opus incertum был одним из первых методов строительства из бетона (Остия Антика). Рис. 7. Opus reticulatum был заклеен прямоугольными призмами, которые были помещены снаружи на стену с помощью цемента.Затем бетон будет помещен внутри кирпичной кладки (Остия Антика).
    Рис. 8. Opus testaceum — кирпичный узор, появившийся позже. Опять же, внешняя кирпичная кладка будет заложена, затем бетон заполнит открытое пространство (Остия Антика). Рисунок 9: Комбинация кирпичей для контроля качества во время строительства и потенциально эстетических соображений (Остия Антика).

    Кроме того, кирпичная кладка может быть позже покрыта белой штукатуркой для эстетического рельефа, известной как лепнина, или использоваться в качестве холста для фрески, типа настенной росписи.Штукатурка состояла из трех слоев разного количества мелкого песка с пастообразной гашеной известью. Последний слой для просмотра также можно было смешать с мраморной пудрой для увеличения блеска. На рисунках 10 и 11 показано множество слоев штукатурки, нанесенной на стены, а также фрагмент фрески.

    Рисунок 10: Наружное покрытие из штукатурки с бетонным щебнем внутри (Помпеи). Рис. 11: Слой штукатурки поверх кирпичной кладки, скрывающий бетонный щебень.Самый внешний слой штукатурки немного отличается добавлением мраморной пудры и нанесением фрески (подземный древнеримский дом).

    Лайм

    Древние римляне получали источник извести (также известную как негашеная известь, CaO) из сырого известняка посредством процесса, называемого кальцинированием. Известняк нагревается до 1700F, при этом вода и газ CO2 высвобождаются, оставляя CaO. На данный момент древнеримский процесс цементирования отличается от современных методов. CaO в форме меловой породы смешивается на месте с водой, процесс, известный как гашение.Во время гашения выделяется умеренное количество тепла, поскольку известь гидратируется с образованием гидроксида кальция или гашеной извести (Ca*2OH и CH в обозначениях химии цемента). В настоящее время паста из гашеной извести представляет собой негидравлический раствор, который затвердевает только при воздействии атмосферы.

    Негидравлическое отверждение и отверждение извести происходит в процессе, известном как рекарбонизация, что по существу является реакцией, противоположной ее образованию. Когда атмосфера испаряет воду, Ca*2OH снова становится CaO.Окончательная реакция отверждения происходит, когда CO2 снова входит в пасту и соединяется с CaO с образованием CaCO3. Создание и использование негидравлического строительного раствора можно резюмировать как превращение необработанного известняка в пригодную для обработки пасту, которая снова превращается в известняковый материал в результате зеркальной реакции после того, как придается форма, соответствующая назначенной функции.

    Римляне использовали известковый раствор прежде всего для того, что Витрувий называл лепниной. Он объяснил, что смешивание гашеной извести с песком, а иногда и с мраморной пудрой дает прочную и ослепительно белую отделку при нанесении слоями на любую стену, свод или потолок.Большие фрески, известные как фрески, позже будут применяться для эстетического и художественного самовыражения.

    Пуццолан

    Древние римляне позже обнаружили, что гидравлический цемент можно производить с добавлением тонкоизмельченного пуццолана в процессе гашения. У древних римлян было два пуццолановых материала: вулканический пепел, найденный в отложениях, окружающих Неаполь, и продукты из обожженной глины, которые были измельчены в порошок. На рисунках 12 и 13 показаны общие геологические окрестности Рима и Неаполя.Из рисунка 12 мы видим, что районы, окружающие Рим, изобиловали строительными материалами, используемыми для заполнителя (известняк, песок и туф), а также глиной, которую обжигали и превращали во второй пуццолановый материал. Районы, окружающие Неаполь, как видно на рисунке 13, демонстрируют обилие вулканического пепла.

    Рисунок 12: География Рима. Рисунок 13: География Неаполя. Обратите внимание на большой круглый элемент к востоку от Неаполя.Объектом является гора Везувий, главный источник вулканического пепла в низинах.

    Moore (1995) также обобщил химический состав (в процентах) пуццолановых материалов, использовавшихся древними римлянами, в таблице 2. Обратите внимание на сходство между древними пуццолановыми материалами: кремнезем (SiO2), оксид алюминия (Al2O3), оксид железа (Fe2O3) и известь (CaO).

    Таблица 2: Древнеримские пуццолановые материалы

    Материал пуццолан SiO2 Al2O3 Fe2O3 СаО Потеря зажигания Прочее
    Вулканический пепел 55.8 19,2 4,0 3,6 4,6 12,8
    Обожженная глина 59,2 18,1 8,5 3,3 1,5 9,4

    Вулканический пепел и обожженная глина обеспечивают аморфный кремнезем (некристаллическое, более реакционноспособное состояние кремнезема), глинозем и ферритовые материалы, необходимые для процессов цементирования. В сочетании с гашеной или гашеной известью (CH) условия позволяют материалам гидратироваться, создавая тем самым прочную связь с заполнителем.

    Совокупность

    Современный бетон состоит из 11 % портландцемента, 67 % заполнителя и 22 % воздуха и воды (PCA, 2013). Современный заполнитель состоит из гравия, щебня и песка различной крупности. Большое разнообразие размеров заполнителей позволяет бетону лучше сцепляться и укреплять структуру по мере отверждения. Готти и др. (2008) через Витрувия определили, что древнеримский бетон состоял из 65% цементно-строительного теста и 35% заполнителя с неоднозначным и обильным применением воды с цементным тестом.Заполнитель, как правило, состоял из пористых пород, включая туф и песчаник, а также из более мелкого заполнителя, такого как песок, и иногда разбитые / выброшенные гончарные изделия. На рисунках 14, 15, 16 и 17 показаны различные заполнители, обнаруженные в древнеримском бетоне.

    Рис. 14: Примеры пористых пород (темные) и туфа (светлые), обычно используемых в заполнителях (Помпеи). Рисунок 15: В качестве заполнителя также использовалась более твердая магматическая порода (Помпеи).
    Рисунок 16: Мелкие кусочки различных вулканических и осадочных пород смешиваются с цементом перед укладкой бутового камня (Остия Антика). Рис. 17: Кусочки плитки случая видны сегодня в древнем бетоне (Остика Антика).

    Любопытно, что отношение цемента к заполнителю так сильно отличается между древним и современным бетоном. Древнеримский бетон имел гораздо более высокий состав цементной пасты — 65%, в то время как, почти наоборот, современный бетон фактически имеет 67% заполнителя.Одна из возможностей, объясняющая это несоответствие, видна на рисунках выше. Древним римлянам не хватало хорошего градиента размера агрегата или вариации. Размеры древнеримских заполнителей в основном представляли собой куски горных пород и камня среднего размера с относительно небольшими песчинками и каменными вкраплениями. Чтобы компенсировать большие промежутки между заполнителями, древним римлянам приходилось наносить больше цементной пасты для создания хорошей структурной связи.

    Цемент

    В приведенной ниже таблице № приведены сведения о древних пуццолановых материалах в дополнение к общему химическому составу современного портландцемента.На первый взгляд, между всеми химическими компонентами существуют существенные различия. В первую очередь это содержание CaO (Moore, 1995; Winter, 2013).

    Таблица 3: Древний пуццолан в сравнении с портландцементом

    SiO2 Al2O3 Fe2O3 СаО
    Древний пуццолан 57,5 ​​ 18,7 6,2 3,5
    Портландцемент 21,5 5,2 2.8 66,6

    Эту большую разницу можно объяснить тем, что я вспомнил, как древние римляне использовали свой цемент. Напомним, что древние римляне впервые изготовили известковый раствор путем гашения. Затем гашеную известь смешивали с пуццолановыми материалами на месте непосредственно перед укладкой. Пуццолановый материал в Таблице 3 находится до добавления известкового материала (CaO), что объясняет только следовые количества CaO.

    С другой стороны, портландцемент при спекании в печи превращает известковый материал (CaO) в порошкообразный цемент, который впоследствии будет гидратироваться водой на месте перед укладкой.Если пренебречь известковым компонентом (CaO) в портландцементе и пересчитать химический состав, цементы кажутся гораздо более похожими. Это показано ниже в Таблице 4. Теперь химические составы вяжущих материалов гораздо более схожи. Именно такой химический состав позволяет протекать сложному процессу гидратации как в древнем, так и в современном цементе.

    Таблица 4: Сравнение древнего пуццолана и портландцемента с поправкой на известь

    SiO2 Al2O3 Fe2O3 СаО
    Древний пуццолан 57.5 18,7 6,2 3,5
    Портландцемент (без учета извести) 47,6 19,5 16,5

    Единственным оставшимся отличием является повышенное содержание феррита в современных цементах. Изменение феррита не будет сильно влиять на гидратацию, потому что гидратация и прочность в большей степени зависят от соединения C-S-H, образующегося из компонентов кальция и кремнезема. Если феррит незначителен во время гидратации, это, вероятно, является фактором спекания современного цемента, что является другим важным отличием современных и древних процессов цементирования.Предполагается, что жидкая ферритовая фаза в печи увеличивается для дальнейшего повышения подвижности ионов и скорости плавления в процессе спекания. Таким образом, обильные соединения феррита присутствуют для повышения эффективности промышленного производства цемента в современном мире.

    Бетон — это искусственный камень, который в современном мире стал незаменимым строительным материалом. Технология была впервые разработана древними римлянами более 2000 лет назад частично благодаря геологической удаче и частично благодаря тщательным наблюдениям.Вулканический пепел, оседающий в южных регионах Италии, снабжал древних римлян пуццоланом, важным ингредиентом для гидратации и отверждения бетона. Затем технология была забыта и утеряна с падением Римской империи, начиная с 3 века нашей эры. Только за последние 250 лет современный бетон изменился. Хотя современная и древняя технология бетона, особенно методы обработки и смешивания цемента, во многом различаются, основной химический состав остается в основном одинаковым.Единственные различия в древнем и современном бетоне проявляются в методах укладки, заполнителе и небольшом изменении цементной смеси из-за современной индустриализации. Можно только гадать, какой была бы современная цивилизация сегодня, если бы древнеримская инженерия выжила и продолжала развиваться.

    Адам, Дж. (1994). Римское строительство: методы и приемы. (А. Мэтьюз, пер.). Абингтон, Англия: BT. Batsford Ltd. (Оригинальная работа опубликована в 1989 г.)

    Готти, Э., Олесон, Дж.П., Ботталико, Л., Брэндон, К., Кучиторе, Р., и Холфельдер, Р.Л. (2008). Сравнение химических и инженерных характеристик древнеримского гидравлического бетона с современным воспроизведением витрувианского гидравлического бетона. Археометрия, 50,576-590. doi: 10.1111/j.1475-4754.2007.00371.x

    Мур, Д. (1995). Римский пантеон: триумф римского бетона. Мангилао, Гуам: Дэвид Мур.

    PCA, Ассоциация портландцемента. (2013). Бетонные основы. Получено с http://www.cement.org/basics/concretebasics_concretebasics.asp

    PCA, Ассоциация портландцемента. (2013). Дополнительные цементирующие материалы. Получено с http://cement.org/basics/concretebasics_supplementary.asp

    .

    Витрувиус. (1914). Десять книг об архитектуре. (М. Х. Морган и А. А. Ховард, пер.). Лондон, Англия: Издательство Оксфордского университета Хамфри Милфорда. (Оригинальная работа опубликована около 15 г. до н.э.)

    Зима, Н., (2013). Гидратация цемента. Получено с http://understanding-cement.ком/гидратация

    Зима, Н., (2013). Портландцементный клинкер – обзор. Получено с http://understanding-cement.com/clinker

    Типы добавок для бетона

    Добавки для бетона используются для улучшения поведения бетона в различных условиях и бывают двух основных типов: химические и минеральные.

    ХИМИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ

    Корпорация Fritz-Pak в Далласе, Техас

    Химические добавки снижают стоимость строительства, изменяют свойства затвердевшего бетона, обеспечивают качество бетона при смешивании/транспортировке/укладке/отверждении, а также устраняют некоторые аварийные ситуации при проведении бетонных работ.

    Химические добавки используются для улучшения качества бетона при смешивании, транспортировке, укладке и твердении. Они делятся на следующие категории:

    • воздухозаборники
    • редукторы воды
    • набор замедлителей
    • комплект ускорителей
    • суперпластификаторы
    • специальные добавки: которые включают ингибиторы коррозии, контроль усадки, ингибиторы щелочно-кремнеземной реакционной способности и красители.

    Найти производителей: Магазинные добавки

    МИНЕРАЛЬНЫЕ ДОБАВКИ

    Минеральные добавки делают смеси более экономичными, снижают водопроницаемость, повышают прочность и влияют на другие свойства бетона.

    Минеральные добавки влияют на характер затвердевшего бетона за счет гидравлической или пуццолановой активности. Пуццоланы представляют собой цементирующие материалы и включают природные пуццоланы (например, вулканический пепел, используемый в римском бетоне), летучую золу и микрокремнезем.

    Их можно использовать с портландцементом или смешанным цементом по отдельности или в комбинации.

    Категории ASTM — Добавки в бетон

    ASTM C494 устанавливает требования для семи типов химических добавок.Они:

    • Тип A: добавки, снижающие содержание воды
    • Тип B: добавки, замедляющие схватывание
    • Тип C: Ускоряющие добавки
    • Тип D: водоредуцирующие и замедляющие добавки
    • Тип E: Уменьшающие воду и ускоряющие добавки
    • Тип F: водоредуцирующие добавки высокого диапазона
    • Тип G: водоредуцирующие, высокоэффективные и замедляющие примеси

    Примечание. Изменения в индустрии добавок происходят быстрее, чем в процессе консенсуса ASTM.Добавки, уменьшающие усадку (SRA) и понизители воды среднего уровня (MRWD), являются двумя областями, для которых в настоящее время не существует спецификаций ASTM C494-98.

    Рекомендуемые товары

    КАКИЕ ОСОБЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАМ НУЖНЫ?

    Что такое растрескивание бетона
    Время: 06:08
    Посмотрите это простое для понимания объяснение причин растрескивания бетона от эксперта по бетону Криса Салливана.

    Воздухововлекающие

    Уменьшение количества воды

    Высокопрочный бетон

    Защита от коррозии

    Установить ускорение

    Установить задержку

    Текучесть

    Усилители отделки

    Жидкая засыпка — (CLSM)

    Корпорация Fritz-Pak в Далласе, Техас

    Защита от циклов замерзания-оттаивания Повышение долговечности

    Воздухововлечение особенно эффективно для обеспечения устойчивости к циклам замораживания-оттаивания.Когда влага в бетоне замерзает, эти воздушные камеры снижают внутреннее давление, образуя микроскопические камеры для расширения воды при замерзании.

    Некоторые воздухововлекающие смеси содержат катализатор для более быстрой и полной гидратации портландцемента.

    Для защиты бетона от повреждений при замораживании пузырьки должны иметь правильный размер, распределение и объем. ASTM C 260 устанавливает требования к воздухововлекающим добавкам.

    Корпорация Fritz-Pak в Далласе, Техас

    Преимущества воздухововлечения включают:

    • Повышенная устойчивость бетона к сильным морозам или циклам замораживания/оттаивания
    • Высокая устойчивость к циклам смачивания и высыхания
    • Высокая степень обрабатываемости
    • Высокая степень прочности

    Дозировка: Типичное вовлечение воздуха составляет от 5% до 8% от объема бетона.

    Снижение содержания воды в смеси

    Водоразбавители стали настолько важными в бетоне, что их можно считать «пятым» ингредиентом.

    Их можно использовать для: (1) увеличения осадки, (2) снижения водоцементного отношения или (3) уменьшения содержания цемента.

    Понизители воды выпускаются в виде суперпластификаторов низкого, среднего и высокого диапазона. Доступно достаточно различных добавок, чтобы можно было выбрать ту, которая отвечает потребностям конкретного проекта, будь то высокие колонны, которым нужна смесь, которая легко перекачивается, или легкая в отделке прочная плита перекрытия.

    Как правило, они обеспечивают необходимую осадку при меньшем количестве воды в смеси и могут обеспечить более высокую прочность бетона без увеличения количества цемента.

    Обычные редукторы воды

    Требуются для снижения расхода воды минимум на 5%. Обычный разбавитель воды может уменьшить осадку примерно на 1-2 дюйма без добавления воды.

    Водяные редукторы среднего класса

    Может снизить содержание воды не менее чем на 8% и не более чем на 15%.Они, как правило, стабильны в более широком диапазоне температур и дают более стабильное время схватывания. Эти разбавители работают наиболее эффективно в смесях, рассчитанных на осадку от 4 до 5 дюймов.

    • Особенно полезен при бетонировании в жаркую погоду, противодействуя ускоряющему эффекту высоких температур окружающей среды и бетона

    • Медленное схватывание бетона

    • Задержка начального набора бетона

    • Сохранение работоспособности бетона во время укладки

    Понизители воды High-Range (суперпластификаторы)

    Может снизить содержание воды с 12% до 40% и обычно используется в бетонах, рассчитанных на осадку от 8 до 11 дюймов.Их можно использовать либо для увеличения осадки (на 4-8 дюймов), либо для снижения содержания воды в бетонных смесях для жаркой погоды. Используется для повышения текучести. Вы также можете прочитать часто задаваемые вопросы о суперпластификаторах на веб-сайте Fritz-Pak.

    Высокопрочный бетон

    Добавки, содержащие микрокремнезем (конденсированный микрокремнезем), используются для удовлетворения требований высокой прочности и низкой проницаемости.

    Преимущества

    включают пониженную проницаемость, повышенную прочность на сжатие и изгиб, а также повышенную долговечность.

    Применение включает в себя высокопрочные конструкционные колонны, менее проницаемые настилы гаражей и устойчивые к истиранию гидравлические конструкции.

    Микрокремнезем можно использовать в бетоне для получения прочности на сжатие, приближающейся к 20 000 фунтов на квадратный дюйм в условиях рабочей площадки. Эту добавку можно добавлять в виде суспензии или в сухом виде, в зависимости от того, что соответствует потребностям оборудования для дозирования. В любом случае производительность одинакова.

    Повышение прочности

    Повышение прочности бетона может быть достигнуто за счет использования добавок-суперпластификаторов для получения низкого водоцементного отношения, обеспечивающего бетон с высокими характеристиками.

    Fritz-Pak Corporation в Далласе, Техас Fritz-Pak Corporation в Далласе, Техас

    Эти добавки способствуют получению сильно подвижного, чрезвычайно текучего бетона, который достигает высокой прочности, обеспечивая при этом превосходную удобоукладываемость и прокачиваемость.

    Высокоэффективные водоредуцирующие добавки также могут использоваться для сборных/предварительно напряженных конструкций, где желательно поддерживать соотношение вода/цемент на минимальном уровне для обеспечения низкой проницаемости и высокой начальной прочности без замедления схватывания. Они также используются для бетонов, требующих высоких ранняя прочность на обдирку.

    Летучая зола – делает бетон более прочным, долговечным и легким в работе

    Зола-унос, получаемая при сжигании угля, представляет собой ценную добавку, которая делает бетон более прочным, долговечным и с ним легче работать.

    Летучая зола способствует образованию вяжущих смесей для повышения прочности, водонепроницаемости и долговечности бетона.

    Два основных класса летучей золы используются в бетоне: класс F и класс C.

    Класс F

    Уменьшает кровотечение и сегрегацию в пластиковом бетоне.В затвердевшем бетоне увеличивает предел прочности, уменьшает усадку при высыхании и водопроницаемость, снижает теплоту гидратации и снижает ползучесть.

    Класс С

    Обладает уникальными характеристиками самозатвердевания и улучшает проницаемость. Особенно полезно в предварительно напряженном бетоне и других применениях, где требуется высокая начальная прочность. Также полезен для стабилизации грунта.

    Диоксид кремния: ранняя прочность и пониженная проницаемость

    Диоксид кремния может внести значительный вклад в прочность бетона в раннем возрасте.Один фунт микрокремнезема производит примерно такое же количество тепла, как фунт портландцемента, и обеспечивает примерно в три-пять раз большую прочность на сжатие.

    Микрокремнезем улучшает бетон двумя способами: основной пуццолановой реакцией и эффектом микронаполнителя. Добавление микрокремнезема улучшает сцепление с бетоном и помогает снизить проницаемость. Он также в сочетании с гидроксидом кальция, образующимся при гидратации портландцемента, повышает долговечность бетона.

    Чрезвычайная тонкость микрокремнезема в качестве микронаполнителя позволяет ему заполнять микроскопические пустоты между частицами цемента.Это значительно снижает проницаемость и улучшает сцепление полученного бетона между пастой и заполнителем по сравнению с обычным бетоном.

    Для получения дополнительной информации о микрокремнеземе и его преимуществах посетите:

    Дозировка:

    от 8% до 15% по весу цемента, но в качестве дополнения, а не замены
    от 8% до 10% Высокая прочность/низкая проницаемость, например, мостовые настилы или парковочные конструкции
    от 10% до 15% Высокопрочные конструкционные колонны
    10% макс. Плоский

    Требуемое количество зависит от дозировки микрокремнезема и соотношения воды и вяжущих материалов.Силикатный дым является вяжущим веществом, но обычно к добавляют и не заменяют существующий портландцемент.

    Совет: чем выше процентное содержание микрокремнезема, тем больше требуется суперпластификатора, но смесь может стать «липкой». Рассмотрите возможность замены примерно 1/3 суперпластификатора на средний понизитель воды для улучшения удобоукладываемости

    Использование:

    • Уменьшает проницаемость бетона
    • Увеличивает прочность бетона
    • Повышает устойчивость к коррозии

    Добавки в бетон, препятствующие растрескиванию Уменьшающие растрескивание при высыхании или усадке

    Гидратированное цементное тесто дает усадку, так как теряет влагу из своих очень маленьких пор.Поскольку влага теряется в этих небольших порах, поверхностное натяжение оставшейся воды имеет тенденцию стягивать поры, что со временем приводит к потере объема.

    Добавки, уменьшающие усадку (SRA), предназначены для уменьшения эффектов усадки при высыхании за счет снижения поверхностного натяжения в этих порах.

    Следует отметить, что тип заполнителя и свойства цемента сами по себе могут влиять на степень образования трещин. Таким образом, при проведении испытаний на усадку важно протестировать местные материалы для конкретного проекта.

    Отверждение также влияет на растрескивание. В плитах верхняя часть имеет тенденцию высыхать первой и дает усадку, в то время как нижние части по-прежнему имеют более высокое содержание влаги. Эта разница во влажности может быть изменена с помощью добавок, уменьшающих усадку, которые изменяют способ миграции воды через бетон и приводят к более однородному профилю влажности.

    Защита от коррозии

    Железобетон, подвергающийся воздействию солей против обледенения и морской среды, особенно подвержен коррозии, вызванной хлоридами.

    Хорошо спроектированная, долговечная бетонная смесь с низкой проницаемостью обеспечивает некоторую защиту арматуры от коррозии, вызванной хлоридами.

    Ингибиторы коррозии могут быть эффективны в парковочных сооружениях, мостах и ​​морской среде. Другими способами уменьшения коррозии являются использование проникающих поверхностных герметиков для предотвращения проникновения хлоридов, арматуры с эпоксидным покрытием или паров кремнезема в смеси. Диоксид кремния может увеличить долговечность и снизить проницаемость.

    Доступны не содержащие хлориды добавки-ускорители схватывания, соответствующие стандарту ASTM C 494, тип C.

    Хлорид кальция использовался в прошлом, потому что он относительно недорог и обеспечивает ускорение набора прочности и раннее развитие прочности. Однако коррозионное воздействие хлорида наблюдается уже через 20 лет после заливки бетона. Таким образом, не содержащие хлоридов добавки были разработаны для использования там, где необходимо избежать потенциальной коррозии закладной или находящейся под напряжением стали.

    Как и в случае со всеми другими добавками, для обеспечения эффективности необходимо соблюдать инструкции производителя по его использованию в сочетании с другими добавками и дозировкой.

    Установить ускорение

    Корпорация Fritz-Pak в Далласе, Техас

    Ускорители схватывания работают за счет ускорения гидратации цемента, что приводит к сокращению времени схватывания и повышению прочности в начале старения, особенно при более низких температурах.

    Они увеличивают скорость набора прочности и сокращают время, необходимое для отверждения и защиты

    Одно время преобладающей ускоряющей примесью был хлорид кальция. Однако в настоящее время многие считают, что это главный фактор долгосрочных конкретных проблем.В Европе использование хлорида кальция запрещено для некоторых применений. Считается, что хлорид способствует коррозии арматуры или встроенного металла в бетоне. В свою очередь, эта коррозия связана с выкрашиванием, растрескиванием, потерей сцепления и, если ее не устранить, может привести к возможному выходу из строя задействованного элемента.

    Теперь доступны ускорители схватывания, не содержащие хлоридов, на основе других химикатов. Некоторые из этих новых добавок также могут действовать как понизители содержания воды ASTM C494 Type E.

    Установить задержку

    Корпорация Fritz-Pak в Далласе, Техас

    Замедлители схватывания используются там, где требуется задержка времени схватывания для обеспечения достаточного времени укладки, вибрации или уплотнения.

    Замедлители схватывания позволяют проводить отверждение сборного/предварительно напряженного бетона при более высоких температурах без отрицательного влияния на предел прочности.

    Приложения:

    • Дальние перевозки
    • Грузовики долго ждут — даже на маленькую заливку
    • Малокомплектная бригада размещения
    • Низкая скорость заливки
    • Штамповка бетона в теплую погоду

    На что обратить внимание:

    Местоположение проекта — дальние или короткие расстояния

    • Объем заливки
    • Скорость заливки
    • Метод размещения

    Окружающая среда снаружи, внутри

    Толстые секции — (в сухих ветреных условиях раннее высыхание поверхности, когда нижележащий бетон еще мягкий, может затруднить отделку и привести к образованию волн или трещин на поверхности

    Когда замедлитель схватывания может не потребоваться

    • Короткомагистральные с быстрой установкой
    • Прохладное влажное внутреннее место
    • Жилой или коммерческий подвал
    • Высокая скорость заливки

    Текучесть

    Суперпластификаторы

    (сильнодействующие понизители водоотдачи) могут превратить бетон с низкой или нормальной подвижностью в текучий бетон с высокой подвижностью, который можно укладывать практически без вибрации.Однако изменение спада обычно длится всего от 30 до 60 минут в зависимости от марки и дозировки.

    Редукторы воды высокого диапазона подпадают под классификацию ASTM C494 типа F или типа G. В любом случае их можно использовать для получения очень высоких осадок без сегрегации, что является идеальной ситуацией, когда необходима повышенная текучесть из-за перегруженности армирования.

    Другие области применения и преимущества высокоэффективных редукторов воды включают:

    • трудное размещение на стене
    • узкие формы
    • секции с блокировками, проходками или закладными элементами
    • перекачка на большие вертикальные расстояния
    • быстрая укладка бетона
    • увеличенная высота подъема и дистанция свободного падения

    Примечание: Повышенная густота бетонной смеси означает, что формы должны быть герметичными, чтобы предотвратить утечку даже через небольшие швы, что может привести к образованию оребрения и обесцвечиванию.

    Суперпластификаторы типа F

    Добавляется на строительной площадке и сохраняет текучесть бетона в течение короткого периода времени. В какой-то момент бетон быстро потеряет осадку.

    Суперпластификаторы типа G

    Может быть добавлен либо во время дозирования, либо на рабочей площадке. Эта добавка задерживает схватывание, но делает бетон более текучим в течение более длительного периода времени, что может привести к задержке отделки. Если время перевозки особенно велико, тип G может быть добавлен на заводе.Однако, если роды задерживаются слишком долго, эффект может быть уменьшен. Для восстановления пластичности смеси возможно повторное дозирование, поэтому необходимо строго следовать рекомендациям производителя.

    Корпорация Fritz-Pak в Далласе, Техас

    Усилители отделки

    Водоредуцирующие добавки среднего уровня могут использоваться в качестве усилителей отделки бетона, особенно в коммерческих и жилых помещениях, а также в формованном бетоне.

    MRWR производят менее проницаемый, более прочный бетон и бетон со значительной начальной и предельной прочностью на сжатие.

    Бетонирование в холодную погоду Примечание

    Капля 20 o F может удвоить время, необходимое для схватывания бетона. Решением могут стать ускорители ASTM C494 типа C или комбинация ускорителей и понизителей воды типа F.

    Бетонирование в жаркую погоду Примечание

    Как правило, каждое повышение температуры окружающей среды на 10 o F уменьшает просадку примерно на 1 дюйм. Повышение температуры смеси на 30 o F может вдвое сократить время схватывания, увеличить потребность в воде и прочность до 25%.

    Переход с ASTM C494 типа A на смесь типа D, уменьшающую количество воды и замедляющую схватывание, может быть частью эффективного плана бетонирования в жаркую погоду.

    Производство жидкой обратной засыпки, которая легко течет и является самовыравнивающейся

    Контролируемый материал низкой прочности (CLSM)

    Этот материал обеспечивает текучую обратную засыпку, которая легко растекается и является самовыравнивающейся.

    Несмотря на то, что он стоит дороже, чем сухой гранулированный материал, его не нужно помещать в лифты, разбрасывать и уплотнять после каждого подъема.

    Это жидкая смесь, состоящая из портландцемента, воды, мелкого заполнителя и/или летучей золы, и может включать добавки для улучшения текучести, снижения плотности, устранения сегрегации и оседания, а также контроля набора прочности в приложениях , где в будущем потребуется земляная работа.

    Типичная прочность на сжатие в течение 28 дней составляет от 50 до 200 фунтов на квадратный дюйм, а плотность — от 115 до 145 фунтов на фут.

    Найти поставщика или производителя

    Будущее летучей золы в бетоне

    Одним из способов снижения выбросов бетона является уменьшение количества цемента.Цемент также является одним из самых дорогих ингредиентов в бетоне, поэтому любой материал, который может эффективно заменить его, представляет большой интерес для производителей бетона.

    Летучая зола, иногда называемая золой уноса, была популярным дополнительным цементным материалом (SCM) с середины 1900-х годов. Годы исследований показывают, что летучая зола может уменьшить углеродный след бетона и его стоимость, одновременно увеличивая его прочность и удобоукладываемость.

    Для большинства производителей бетона летучая зола является важным ингредиентом в составе бетонных смесей.В зависимости от области применения, типа летучей золы, пределов спецификации, географического положения и климата, летучая зола может использоваться в диапазоне уровней от 15% до 25% (наиболее распространенный вариант) до 40%-60% (когда требуется быстрое время схватывания). не требуется), сокращая выбросы примерно на такое же количество и помогая сохранить бетонные изделия по доступной цене.

    Тем не менее, несколько рыночных сил способствуют сокращению предложения летучей золы и необходимости для производителей бетона искать жизнеспособные альтернативы.

    Снижение поставок летучей золы

    Зола-уноса является побочным продуктом сжигания пылевидного угля на электростанциях. При горении минеральные примеси в угле (глина, полевой шпат, кварц, сланец) плавятся во взвешенном состоянии. Плавленый материал охлаждается и затвердевает в виде сферических стеклообразных частиц, называемых летучей золой, которые уносятся из зоны сжигания в котле дымовыми газами, а затем собираются механическими или электростатическими сепараторами.

    По данным исследования Американской ассоциации угольной золы (ACAA), в США было произведено около 37 миллионов тонн летучей золы.С. в 2018 году. Из них около 20 млн тонн было использовано в бетоне и других целях, остальное было выброшено на свалки. Причин для утилизации несколько:

    • Строительные циклы различаются, поэтому во время снижения спроса электростанции вынуждены утилизировать летучую золу, которую они не могут продать или хранить.
    • Закон о чистом воздухе требует введения активированного угля в пар сгорания, что делает летучую золу непригодной для использования в бетоне.
    • Химический состав летучей золы зависит от типа угля, из которого она была получена: не весь свежий материал с угольных электростанций соответствует конкретным требованиям промышленности.

    В целом, по оценкам ACAA, разрыв между спросом и предложением летучей золы для производства бетона в США составляет около 25%. поставка. Угольные электростанции приходят в упадок из-за растущей популярности возобновляемых источников энергии и более чистых форм топлива, таких как природный газ.

    Однако, согласно LafargeHolcim, доступность на самом деле является региональной проблемой, и разрыв между спросом и предложением в некоторых областях намного больше.Даже производители, работающие в районах, где все еще много летучей золы, должны искать жизнеспособные альтернативы в будущем.

    Альтернативы летучей золе

    На недавнем вебинаре Адам Ауэр, вице-президент по вопросам окружающей среды и устойчивого развития Цементной ассоциации Канады, и Мэтт Далки, инженер по техническим услугам в Lafarge Canada Inc., обсудили несколько новых технологий цемента и бетона, которые помогают производителям удовлетворять потребности растущая тенденция производства низкоуглеродистого бетона.Эти технологии также могут служить альтернативой летучей золе.

    1. Смешанные цементы

    Portland Limestone Cements (PLC) используют некальцинированный известняк на этапе измельчения цемента в производственном процессе и могут уменьшить углеродный след бетона на 5-10% и могут быть более рентабельными.

    2. Прочие SCM

    Другие SCM также сокращают количество цемента, необходимого в бетонной смеси, тем самым снижая выбросы углерода до 30%.

    Шлак

    Шлак является побочным продуктом производства стали.Шлак реагирует как с водой (латентная гидравлическая реакция), так и с гидратированным цементным тестом (пуццолановая реакция) в бетоне и может заменить 40-50% цемента в смеси и до 90% для некоторых специальных применений. Снижение содержания углерода в шлаке может достигать 30% в зависимости от указанного уровня замены.

    Микрокремнезем (SF)

    SF является побочным продуктом производства кремниевых сплавов. Добавление SF снижает проницаемость и диффузию бетона и обычно используется при уровне замещения от 3% до 10%.Уровни замены выше 10% могут привести к дальнейшему повышению долговечности, но удобоукладываемость и отделочная способность бетона могут быть проблематичными.

    Метакаолин

    Метакаолин представляет собой дегидроксилированную форму глинистого минерала каолинита и может использоваться в качестве замены цемента в бетоне, а типичные уровни замены метакаолина составляют от 5% до 10%.

    3. Минерализация углерода

    Инновации в технологиях улавливания, использования и хранения углерода (CCUS) позволяют нагнетать уловленные выбросы углекислого газа (CO 2 ) обратно в бетон для его укрепления, снижая потребность в цементе.Эту технологию можно использовать вместе с другими альтернативными SCM в бетоне, чтобы уменьшить зависимость от летучей золы.

    CarbonCure является одним из таких решений. Сегодня технология модернизации CarbonCure может быть установлена ​​на любом заводе по производству товарного бетона. Он впрыскивает CO 2 во влажный бетон, чтобы улучшить его прочность и производительность. Эти усовершенствования позволяют производителям бетона экономить средства за счет оптимизации состава смеси.

    Если вы хотите узнать больше о CarbonCure, свяжитесь с нами.


    Поделиться

    %PDF-1.4 % 1 0 объект >поток 2017-10-17T12:35:47-04:00Microsoft® Word 20132022-03-06T04:26:56-08:002022-03-06T04:26:56-08:00iText 4.2.0 от 1T3XTapplication/pdfuuid:4f633a79- 88dB-4c14-bf89-166e2cc1849duuid: 0c43defa-5808-400a-a31b-079189ab9d20uuid: 4f633a79-88db-4c14-bf89-166e2cc1849d

  • savedxmp.iid: 4D55FEA16EBFE711AFC6AFD9ABA3ECC72017-11-02T07: 09: 14 + 05: 30Adobe Bridge CS6 (Windows) / метаданные
  • Харун Маллиса
  • Гидион Туруалло
  • конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xXn#7+}:HnA|)A|8~U$M62B\WfM*v?sHPǒNӓY ~30K]B}EFE4Ȳz\U^Ֆ%[]p jm11[szх’\ࡍ~j;W&e)%jH9 {h&n1oŧsN:6jUٺॸdCX~:Z핷: yBC^VxX{wL1 cĐy*TNˇ `ҍ}eW8z’̑}(1bcu:@zp[[ 8Iy[)7pIg!919S~Ce!1͙)nHx;k4,Lfc’T- }i=腝1(OseՑ1;Ih»V\X1X��eb/fbמdk+s#DÄ+;[email protected]’H?_!AHM ,[email protected]%W)oY»Fggf��\bMS1cŊB

    .

    About Author


    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.