диплом Повышение качества бетона

на момент выполнения оригинальность была хорошая, но, если не устраивает - напишите, поднимем после получения оплаты ...

Введение 3
ГЛАВА 1. Характеристика свойств бетона и его использования в строительстве 5
1.1. Основы производства бетона как основного и вяжущего материала 5
1.2. Свойства бетона и водопроницаемость 12
1.3. Минеральные добавки повышающие водопроницаемость бетона 14
ГЛАВА 2. Исследование влияния пигментов на водопроницаемость бетона 29
2.1. Характеристика пигментов и их использования 29
2.2. Исследование водопроницаемости бетона 32
2.3. Проблемы использования пигментов37
ГЛАВА 3. Повышение качества строительных материалов 42
3.1. Влияние качества пигментов на свойства бетона 42
3.2. Новые технологии повышения качества бетона 46
3.3. Перспективы внедрения новых технологий 54
Заключение 67
Список литературы 73

.......
..........
Выявление новых характеристик составляющих систем "портландцементного клинкера - тонкодисперсные минеральные компоненты - регулятор сроков схватывания - комплексные химические добавки" на уровне энергетического состояния микрочастиц, а также поведения системы на уровне коагуляционных явлений позволит обеспечить твердения цементирующих систем с учётом возможностей их модификации в направлении улучшения свойств строительного композита. Поэтому исследование влияния дисперсности минеральных добавок в комплексе с суперпластификаторами на процессы гидратации и структурообразования цементирующих систем, достижение высоких показателей прочности во все сроки твердения и получения высокофункциональных бетонов является чрезвычайно актуальным.

4 25
42,2
58,4
78,4
13
СаСи 2 + С -3
3 05
5 50
44,1
61,2
97,1
14
СаСи 2 + СР
120
2 00
44,6
71,7
119,9
15
NN 02 + К 2 СО 3
0 15
0 25
19,1
38,5
46,1
16
NN 02 + № 2804
3 25
4 25
44,5
74,9
100,9
17
NN02 + С -3
4 00
5 00
28,9
59,1
63,3
18
NN02 + СРН
2 35
3 45
36,6
73,4
95,2
19
К 2 С 03 + № 2804
0 05
0 10
25,4
31,1
56,3
20
К 2 С 03 + С -3
130
2 00
29,0
39,0
69,7
21
К 2 С 03 + СРН
0 05
0 15
26,5
39,6
62,3
22
№ 2804 + С -3
4 30
725
37,2
44,3
57,1
23
Ш 2804 + СРН
3 00
4 05
36,2
42,1
91,0
24
Саси 2 + СР + С -3
3 00
3 30
40,0
53,9
80,2
25
Саси 2 + № 2804 + СРН
140
2 15
43,0
65,4
77,7
26
NN02 + К 2 С 03 + С -3
1 25
1 35
31,5
59,5
89,4
27
NN02 + № 2804 + С -3
0 40
4 55
26,5
64,3
75,9
28
NN02 + К 2 С 03 + СРН
0 05
0 15
34,9
49,3
51,4
29
NN02 + № 2804 + СРН
4 15
5 15
39,0
39,8
79,5
30
К 2 С0 3 + С -3+ СРН
1 10
120
23,3
48,5
74,3
31
№ 2804 + С -3+ СРН
5 55
6 10
39,8
64,2
75,0
32
СаСи 2 + NN 02 + С -3+ СРН
1 55
2 45
51,8
61,3
96,3
33
СаСи 2 + К 2 С 03 + С -3+ СРН
0 20
0 40
38,2
56,6
70,0
34
СаСи 2 + № 2804 + С -3+ СРН
2 35
4 20
43,7
62,7
79,0
35
№ 2 + №2804 + С-3 + СРН
2 20
4 40
38,1
49,9
82,9
36
СаСи 2 + NN 02 + №2804
2 40
3 50
38,5
62,3
65,7
37
СаСи (0,5) + № 2804 (0,5) + NN02 (0,5) + СР
2 20
3 35
54,4
68,0
79,3
Комплексные добавки для бетона отличаются полифункциональностью своего действия. Они влияют одновременно на несколько характеристик бетона. Использование комплексных добавок усиливает эффект достигается при введении однокомпонентной добавки (прирост прочности), или устраняет негативное побочное действие (коррозия арматуры, усадка и др.)
В наших исследованиях концентрация химических веществ в комплексных добавках поддерживалась 1% каждой.
При комбинациях единичных добавок в комплексные резко выделяется: СаС1 2 + NN0 x СаС1 2 + СР; которые дают значительный прирост прочности в течение всех сроков испытаний; КаК0 2 + СР; Ка O 4 + СРН без особого эффекта в первые сутки увеличивают прочность в 7-суточном возрасте и это, безусловно, за счёт наличия СРН.
Карбонат калия в любых комбинациях, а также вместе с суперпластификатором С-3, резко сокращает сроки схватывания (до 15 - 25 мин), что делает невозможным его практическое использование.
Результаты исследования показывают, что практически во всех случаях с лучшими показателями прочности в комплексных добавках имеющийся хлорид кальция, признанный во всем мире как эффективный ускоритель твердения цемента и бетона. К сожалению, хлорид-ионы вызывают интенсивную коррозию арматуры, особенно при их содержимом более 1%.
В литературе существуют сведения, что негативное воздействие хлорида кальция на арматуру железобетона практически полностью устраняет нитрит натрия. Более того, NN0 2 при 20 ° С в количестве 2% сокращает индукционный период гидратации трехкальциевого силиката с 7 ч до 20 мин. Действие NN0 2 на кинетику гидратации в начальные сроки подобна влияния тепло влажностных обработки, которая ускоряет гидратацию Алита только после образования зародышей гидросиликатов. Результаты наших опытов подтверждают эти суждения при использовании NN02 в сочетании с минеральной добавкой - центром кристаллизации.
Чтобы уменьшить негативное воздействие СаС12 на арматуру, но использовать его положительное влияние на скорость гидратации цемента, предложена комплексная добавка состава: СаС1 2 - 0,5%; NN0 2 - 0,5%; Na 2 S0 4 - 0,5%; СРН - 1,5%. В ней каждая из химических веществ усиливает действие другого, в результате портландцемент при наличии такой добавки показывает стабильное наращивание прочности во все сроки твердения, а в первые сутки прирост прочности составляет 61% от цемента без добавок. ИИ способ приготовления минеральной затравки - центра кристаллизации при твердении портландцемента.
В предыдущей части показано положительную роль высокодисперсной минерального вещества - центра кристаллизации в сочетании с предложенной комплексной химической добавкой состава: СаС1 2 - 0,5%; NN0 2 - 0,25%; Na 2 S0 4 - 0,5%.
Хотя такой состав добавки имеет положительное влияние на алюминатный цемент ПЦ I - 500Н, а для композиционного цемента ПЦ ИИ Б-Ш-400 явного эффекта не обнаружено, очевидно, затравка с гидратированного цемента пригодна для цементов с достаточно высоким содержанием алюминатов кальция.
Литературные источники свидетельствуют об эффективности алюмосиликатных центров кристаллизации, особенно палыгорскита [1], или природного квасцов камня - алунита [6]. Такие породы встречаются в природе очень редко. Для искусственного получения алюмосиликатного центра кристаллизации использовали каолин Обозновский месторождения Кировоградской области. С целью приближения его свойств в палыгорскита или алунита в каолин вводили модификаторы (нерастворимые соли магния и сульфатные Аквакомплексы, железнонатриевые квасцы).
Для проверки эффективности нового центра кристаллизации МКМ (метакаолин модифицированный) использовали портландцемент ПЦ ИИ Б-Ш-400. Дозировка добавки осуществляли таким образом, чтобы в цементе было 3% Метакаолин и 1,3% S0 с. Опираясь на данные таблицы 1, в некоторых опытах в цемент дополнительно вводили карбонат калия (поташ К2 СО3 ) в количестве 0,25% или суперпластификатор С-3 (0,15%).
Характеристики прочности полученных образцов приведены в таблице 2, они показывают, что использование комплексных добавок играет значительную роль в процессах гидратации и твердения цемента. Цемент без добавки показывает достаточно низкую прочность (13,98 МПа) в сутки. Добавка только Метакаолин повышает прочность, но совсем незначительно (19,3 МПа). В то же время модифицированный метакаолин повысил прочность за первые сутки до 24,9 МПа, то есть на 43,8% больше бездобавочного.
Очень эффективно вводить 0,25% поташа вместе с Метакаолин модифицированным. В этом случае уже в первые сутки прирост прочности составил 70%, а через 2 суток - 74%. По сравнению с данными таблицы 1 общий показатель прочности соответствует данным таблицы 2, хотя в первом случае использовали высокомарочный цемент ПЦ I - 500Н, а во втором - ПЦ ИИ Б-Ш-400, то есть цементы разного качества.
Таблица 5
№
з / п
Вит
рати материалов
Прочность при сжатии, МПа
Цемент, г
МК,%
МКМ,
%
К 2 СО 3 ,%
В / Ц
1 сутки
2 суток
1
350
0,32
13,98
14,74
2
350
3
0,32
19,3
23,8
3
350
3
0,32
24,9 + 43,2%
30,23 + 51%
4
350
3
0,25
0,32
47,8 + 70%
57,9 + 74%
5 *
350
3
0,25
0,32
34 + 59%
53,4 + 72%
МК - метакаолин; МКМ - метакаолин модифицированный;
* - в воду затворения дополнительно введён суперпластификатор С-3.
Введение К2 СО3 сгущают цементное тесто, поэтому дополнительно вводили суперпластификатор С-3 (0,15%). Подвижность цементного теста резко увеличивается, но скорость твердения тормозится. Прирост прочности за первые сутки составляет всего 59%, хотя за 2 суток прочность выравнивается. Эффективность действия МКМ проверено на бетонных образцах, образцы размером 10 х 10x10 см изготавливали из бетонной смеси следующего состава: ПЦ ИИ Б-Ш-400
350 кг / м ; щебень фракции 5-10 - 1200 кг / м ; песок кварцевый ( М кр = 1,17)
800 кг / м 3 ; МКМ - 3%; В / Ц = 0,55. результаты испытаний указано в таблицы 6.
Таблица 6.
Влияние комплексной добавки на прочность бетона
№
з / п
наличие добавки
Прочность при сжатии, МПа
1 сутки
2 суток
1
без добавки
5,59
8,09
2
МКМ 3% + К2СО 3 (0,25%) + СЗ (0,15%)
12,36
23,1
Даже бетонные образцы показывают высокую эффективность комплексной добавки, которую предложено, особенно в сочетании с поташом
К 2 СО 3 и суперпластификатор С-3. Прирост прочности составляет 65%, при общей прочности за 2 суток твердения, дает основание судить о возможности раннего использования изделий, а также уменьшения расхода цемента на 1 м 3 , поскольку добавка способствует полному использованию потенциала цемента.
При выполнении научно-исследовательской работы осуществлены три эксперимента. С целью изучения влияния комплексных химических добавок на скорость твердения портландцемента проведено более 120 опытов. Установлено, что сочетание единичных добавок в двойные или тройные не всегда оправдано, но существуют комбинации, когда одна добавка усиливает действие другого с положительным влиянием на ускорение твердения цемента. Показана целесообразность использования минеральных затравок - центров кристаллизации цемента. В качестве затравки может выступать заранее гидратированный портландцемент или определенным образом приготовленные алюмосиликаты.
Сочетание комплексных химических добавок с минеральной затравкой повышает прочность цементного камня по сравнению с бездобавочный уже в первые сутки в 1,6 - 1,8 раза.
ГЛАВА 2. Исследование влияния пигментов на водопроницаемость бетона
2.1. Характеристика пигментов и их использования
Основным материалом для современных бетонных и железобетонных плотин являются бетон и сталь, применяемая в качестве арматуры. Бетон имеет ряд ценных качеств: допускает самую широкую механизацию работ при высоких их темпах, позволяет выполнять сооружения разнообразных форм и обладает требуемой прочностью, удовлетворительной водонепроницаемостью и долговечностью. Сталь применяют как арматуру для восприятия растягивающих напряжений в бетонных и железобетонных сооружениях, а кроме того, как основной материал для изготовления механического оборудования сооружений (затворов, их подъемников, труб, решеток и др.).
Требования к гидротехническому бетону. Показатели качества бетона. Бетон в гидротехнических сооружениях подвергается различным физикохимическим и механическим воздействиям воды речной или морской, поэтому он должен обладать особыми свойствами, обеспечивающими прочность и долговечность сооружений. Такой бетон называют гидротехническим.
Этот бетон должен обладать следующими качествами: достаточной прочностью; морозостойкостью сопротивляемостью разрушительному действию попеременного замерзания и оттаивания воды в его порах; водостойкостью сопротивляемостью коррозии; сопротивлением истиранию и кавитационному воздействию воды; монолитностью или трещиностойкостью сопротивляемостью образованию трещин и каверн; удобоукладываемостъю при производстве работ.
Прочность бетона зависит от его состава марки и количества цемента (цементного камня), характера крупного заполнителя и количества воды затво рення (водоцементного отношения В/Ц), а также от возраста бетона и условий твердения (температурновлажностного режима).
Прочность характеризуется классом бетона по прочности на сжатие и на растяжение, выраженной в МПа. Класс бетона определяется испытанием прочности на сжатие (раздавливание) стандартных образцов призм или соответственно на растяжение (разрыв) образцов «восьмерок» (или цилиндров, кубов на скалывание). Образцы испытывают по достижении ими возраста 180 сут.
Существующими нормами (СНиП 2.06.08 87) предусматриваются следующие классы бетона по прочности на сжатие: В 5; В 7,5; В 10; В 12,5; В 15; Я 20; В 25; В 30; В 35; В 40 и на растяжение В, 0,8; В, 1,2; В, 1,6; Bt 2,0; В, 2,4; В12,8; В, 3,2. Классы бетона по прочности на растяжение устанавливают в тех случаях, когда она имеет главенствующее значение и контролируется на производстве.
В последнее время при расчетах высоких плотин предлагается учитывав длительную прочность бетона. Под последней подразумевают уровень напр женин, при повышении которых в бетоне начинаются необратимые стругтур ные изменения, ухудшающие его свойства и качества. Рекомендации по кая чению длительной прочности бетона на основе данных ВНИИГ нм. Б.Е. Веденеева приведены в работе [40].
Водонепроницаемость бетона зависит от его плотности и трещиностойю сти. Марка бетона по водонепроницаемости и значается в зависимости от градиента напора, равного отношению максиыал ного напора к толщине конструкции или к толщине бетона наружной нш (расстоянию от напорной фани до дренажа), и температуры воды или агрессивной среды. Мерой водонепроницаемости служит наибольшее давление воды, при котором не наблюдается просачивание ее через образец в возрасте 186 суток в условиях стандартного испытания.
Для бетонных плотин (СНиП 2.06.0887) рекомендуется принимать следующие марки бетона по водонепроницаемости: при градиентах напора до 5: 510; 1020; 2030 при температуре воды 10+30°С.
Морозостойкость бетона зависит от его пористости, размеров пор и ра номерности их распределения в бетоне, т. е. от тех же показателей, что плотность и водонепроницаемость, но также от водного режима бетона (фильтрации или насыщения водой без напора), от температуры окружающего воздуха в особенности от числа переходов температуры через нуль.
За проектную марку бетона по морозостойкости принимают число выппереживаемых водонасыщенными образцами, испытываемыми в возрасте 28 суток; циклов попеременного замораживания и оттаивания без снижения прочности, бетона более чем на 15% (ГОСТ 1006076).
Марка бетона по морозостойкости (F50, F100, F150, F200, F300, F4M F500, F600) в зависимости от климатических условий назначается для расчётных циклов попеременного замораживания и оттаивания в течение гад в умеренных условиях (среднемесячные температуры наиболее холодного месяца выше 10е С) F50F300, в суровых условиях (температура от 10° С д> 20° С) F100-F400, в особо суровых условиях (температура ниже 20° С) /200 F600.
Водостойкость (коррозионная стойкость) бетона. Бетон, подвергаются фильтрации или насыщению водой, в зависимости от ее химического состава и рода цемента может подвергаться разрушению. Различают три вида агресии: при действии пресной воды растворяющей свободную известь Ca(ОН)2, имеющуюся в составе цементного камня; при действии воды, содержащей растворенные свободные минеральные кислоты (углекислоту и др.).
Образование растворимых солей этих кислот; при воздействии воды, содержащей сульфатные магнезиальные соли, которые образуют при реакции с цементным камнем растворимые соли сульфаты, хлориды.
Образовавшиеся при агрессии растворимые соли выносятся фильтрационным или омывающим потоком из тела бетона, что приводит к постепенному уменьшению плотности бетона и его прочности. Этот процесс прогрессирует, так как скорость фильтрации в бетоне по мере уноса солей увеличивается.
2.2. Исследование водопроницаемости бетона
Повышение водостойкости или коррозионной стойкости бетона достигается увеличением его плотности и водонепроницаемости и соответствующим подбором минералогического состава цемента.
Сопротивление бетона истиранию и кавитации. Истирание бетона может иметь место при воздействии водного потока, движущегося с большими скоростями и несущего твёрдые частицы наносы, особенно песчаные, гравелистые н галечные. Известны случаи местного истирания бетона на глубину более 1 м я один только речной паводок; особенно неблагоприятны зоны, где поток совершает водоворотные движения.
Кавитация вид разрушения бетона в зонах высоких вакуумов и значительных скоростей течения воды, когда поверхность бетона подвергается «бомбардировке» многократным ударам кавитационных пузырьков, создающих значительные давления. Разрушению подвергается главным образом цементный камень, зерна заполнителя обычно более прочные.
Бетон, стойкий против истирания и кавитации, должен обладать большой прочностью (классы В 305 40); бетонная смесь должна приготовляться из прочного заполнителя (крупностью не более 30—40 мм), хорошо подобранного по гранулометрическому составу, и при В/Ц не более 0,40,45.
Исследования последнего времени показывают целесообразность применения для лучшего сопротивления кавитации бетонов, в состав которых включают полимерные материалы.
Трещинообразование в бетоне. Основная причина образования трещин в бетонных конструкциях неравномерное изменение температуры в них, возникающее в раннем возрасте вследствие экзотермии цемента, а в дальнейшем колебания температуры внешней среды. Образующийся при этом неравномерный температурный режим бетона и ограничения в развитии свободных деформаций конструкции вызывают возникновение температурных напряжений, которые могут привести к образованию трещин в бетоне. Трещины могут возникнуть и от других причин (перегрузки, неравномерные осадки и пр.), не связанных с технологией укладки бетона.
Для уменьшения температурных напряжений и опасности появления в бетоне трещин вследствие экзотермии цемента применяют меры, направленные на уменьшение «разогрева» конструкции, использование низкотермических цементов, уменьшение расхода цемента на 1 м3 бетона и др.
Удобоукладываемость (подвижность) бетонной смеси. В зависимости от состава н водоцементного отношения (В/Ц) бетонная смесь обладает различной подвижностью, или удобоукладываемостью. Показателем подвижности служит так называемая осадка стандартного конуса, выполненного из приготовленной бетонной смеси; чем больше осадка после освобождения конуса смеси от формы, тем смесь подвижнее и легче укладывается в формы или блоки, образуемые опалубкой.
Различают смеси: жёсткие, малоподвижные (осадка конуса 12 см), требующие вибрирования ее в блоке для получения нужной прочности бетона: умеренно жесткие (осадка конуса 24 см) и подвижные (осадка конуса 58 см! Жесткие смеси применяют в массивных конструкциях и сооружениях, умеренно жесткие в таких же конструкциях, но армированных; подвижные в железобетонных конструкциях, насыщенных арматурой до 1%, с осадкой конуса 58 см (при большем содержании арматуры осадка от 8 до 12 см).
Материалы для гидротехнического бетона. Специфические условия работы бетона в гидротехнических сооружениях требуют цементов не только прочных, но и удовлетворяющих требованиям, изложенным выше. В нашей стране производится несколько видов цементов.
Широко распространён портландцемент, который в чистом виде можно применять главным образом в надводных частях бетонных сооружений в условиях умеренного климата; в других случаях его можно применять только с введением различных добавок, делающих его стойким против специфических воздействий.
Портландцемент пластифицированный (марок 300, 400 и 500) получают с добавкой сульфитноспиртовой барды (ССБ) или сульфитнодрожжевой бражки (СДБ) поверхностноактивного вещества, продукта отхода при производстве гидролизного спирта. Эта добавка, вводимая в бетонную смесь в количестве 0,150,25% массы цемента, повышает морозостойкость и водонепроницаемость бетона, увеличивает подвижность смеси при одновременном снижении потребности в воде на 812%. Этот цемент применяется в тех же условии, что и чистый портландцемент, но когда требуется высокая морозостойкость, частности, в зонах переменного уровня воды.
Портландцемент гидрофобный (марок 300-400) изготовляют с добавкой гидрофобнопластифицирующих, воздухововлекающих веществ: мыла из абиетиновой смолы (СНВ), мылонафта, петролатума, винзолового мыла и др. Эп добавки вводят в состав бетона пузырьки воздуха, что повышает подвижность смеси, водонепроницаемость и морозостойкость бетона.
Пуццолановый портландцемент получают при совместном измельчении портландцементного клинкера и минеральной добавки в виде диатомита, трепела, опоки, вулканического пепла, туфа и др. (2540% массы цемента), а также небольшого количества гипса. Ценными качествами этого цемента являются повышенная коррозиестойкость (против выщелачивания «мягкой» водой) относительно умеренная экзотермия, но при этом у него понижается морозостойкость (из-за повышенной потребности в воде). Вследствие этого данньй цемент применяют во внутренних и подводных зонах сооружения, где он защищен от мороза.
Сульфатостойкий портландцемент (марок 300-400) стоек против сульфатной агрессии воды. Этот цемент с умеренной экзотермией рекомендуется применять в условиях агрессивной среды в наружных зонах сооружений, подвергающихся попеременному замерзанию и оттаиванию, а также в зоне колебаний уровня воды.
Шлакопортландцемент (марок 200-500) изготовляют путем совместного помола портландцементного клинкера и доменных шлаков (3060% массы цемента) с небольшой добавкой гипса. Цементы этого рода отличаются малой экзотермией и замедленным начальным твердением, их применяют во внутренних зонах массивных бетонных сооружений, а также в подземных и подводных их частях.