Свойства гидротехнического бетона
Оглавление
Область применения. 1
Состав. 1
Свойства гидротехнического бетона. 3
Определение состава. 3
Технология производства. 4
Список литературы.. 7
Область применения
Особо тяжелые и гидратные бетоны применяют в специальных сооружениях — ядерных реакторах, атомных электростанциях, рентгеновских кабинетах и т. п. для биологической защиты от радиоактивных (рентгеновских, у-, а-, и р-лучей и др.) воздействий. Для особо тяжелых бетонов характерным свойством является большая средняя плотность, равная от 2,5 до 6,0 т/м3. В процессе работы реакторов возникают опасные для живых организмов излучения нейтронов и улучей, для поглощения которых применяются бетонные, водяные и металлические ограждения, так называемая биологическая защита. Гидратные бетоны предназначены для защиты от нейтронного излучения. Как известно из физики, потоки нейтронов лучше всего поглощают атомы легких элементов (водорода, лития, бора). Гидратные бетоны отличаются повышенным количеством химически связанной воды - более 3 % по массе, а следовательно, и ядер водорода. Вследствие этого водород, обладая малой молекулярной массой, способствует захвату потока горячих нейтронов, у-лучей и др. Кроме того, эти бетоны обладают достаточно высокой теплостойкостью, теплопроводностью, малой усадкой, хотя полностью исключить усадку и появление трещин на границе контакта цементного камня и металлического заполнителя - задача сложная.
Состав
В качестве вяжущих веществ в особо тяжелых бетонах используют портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, гипсоглинозем истый (расширяющийся) цемент, в гидратных бетонах — глиноземистый, расширяющийся, быстротвердеющий, самонапрягаемый и др. Все они в той или иной мере способствуют максимальному химическому и адсорбционному удержанию воды в цементном камне и бетоне. В частности, напрягающий цемент уплотняет структуру бетона, почти полностью исключает усадку. Зона контакта становится плотной и без трещин.
Заполнителями в особо тяжелых бетонах служат весьма тяжелые (с высокой плотностью) магнетит, гематит, барит, металлический скрап, обрезки железа и т. п. Песчаные фракции обычно составляют дробленый бурый железняк, кварцитовые «хвосты», «чугунная дробь и др. Повышения защитных свойств особо тяжелых бетонов достигают введением дополнительных веществ, например карбида бора, хлористого лития, сернокислого кадмия и др., в которые входят соответствующие легкие элементы (бор, литий, кадмий и т. д.).
В гидратных бетонах заполнителями являются лимонит с гидро-сетитсгм (бурый железняк), серпентин и др., содержащие химически связанную воду в составе, горные породы и минералы. Качество заполнителей для этих видов бетона контролируется по их плотности, минимальной прочности при сжатии, водопоглощению. Их показатели нормируются в определенных допускаемых пределах. Бурый железняк ( лимонит) Fe2O3nH2O позволяет значительно повысить содержание связанной воды в гидратном бетоне. Баритовые руды ( или барит), содержащие около 80 % сульфата бария ( BaSO4), применяют как мелкий и крупный заполнитель.
К заполнителям для особо тяжелых и гидратных бетонов предъявляются следующие дополнительные требования:
а) по минимальной прочности на сжатие: чугунный скрап - 2000, магнетит - 2000, лимонит или гематит - 350, барит - 400 кгс/см2 (испытание в цилиндрических образцах диаметром и высотой 50 мм);
б) по плотности заполнителей: чугунный скрап - 7 - 7,1; магнетит - 4 - 5,2; лимонит - 3,2 - 4; гематит - 4,5 - 5,3; барит - 4,3 - 4,7; серпентинит - 2,5 - 2,7 т/м;
в) по насыпной массе заполнителей: чугунная дробь - 4,5 - 4,6; обрезки железа - 2,4 - 4,28; магнетит - 2,4 - 2,5; лимонит - 1,3 - 3,2; гематит - 2,4 - 2,5; барит - 2,7 - 3; серпентинит - 1,5 - 1,6 т/м3;
г) по содержанию полуторных окислов ( 
и 
) в барите - не более 1% массы заполнителей;
д) по водопоглощению: магнетит и барит - 0,15 - 0,2; лимонит и гематит - 9 - 10% по массе.
Гидратные бетоны, имеющие достаточно воды в своем составе, модернизируются и их защитные характеристики улучшаются путем введения добавок, увеличивающих количество водорода, бора и борсодержащих веществ, а также карбида и хлористого лития в бетоне.
Свойства гидротехнического бетона
Свойства гидротехнического бетона: повышенная плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, низкое тепловыделение, стойкий против воздействия агрессивных сред.
Определение состава
Исходными величинами при определении составов особо тяжелых и гидратных бетонов являются: объемная масса бетона, обеспечивающая заданные защитные свойства от гамма-излучения; содержание химически связанной воды, обеспечивающее защиту от нейтронного излучения; заданные подвижность бетонной смеси и прочность бетона.
Расчет состава особо тяжелого бетона производится в следующей последовательности.
Определяем:
1) В/Ц
Для бетонов на лимонитовом песке с крупным заполнителем в виде чугунного скрапа или щебня твердой породы, а также для тощих бетонов на баритовом или магнетитовом заполнителях значение А принимается для заполнителей высокого качества равным 0,6, среднего качества - 0,55, низкого - 0,5;
2) расход воды на 1 м3 бетона - по графику.
Рис. 1. Водопотребность бетонной смеси для особо тяжелых бетонов на заполнителях различного вида (Щ + П)
а - жесткие смеси; б - пластичные смеси; 1 - лимонит + лимонит; 2 - лимонит + магнетит; магнетит + магнетит; лимонит + чугун; лимонит + барит; 3-барит + барит; песок + чугун; песок + щебень; I, II, III - определение жесткости (см. рис. 1)
Для обеспечения однородности бетонной смеси рекомендуется применять малоподвижные бетонные смеси с осадкой конуса 1 - 3 см и жесткостью 20 - 25 с по техническому визскозиметру или 4 - 6 с по ГОСТ 10181-76;
3) расход цемента - по формуле
4) расход заполнителей по формуле
;
5) долю песка в смеси заполнителей по формуле
,
где 
- уточняющая поправка для особо тяжелых бетонов, равная 0,08 - 0,1;
6) расход песка по формуле
П = r З;
7) расход щебня по формуле
Щ = (1 - r) З.
На пробном замесе проверяют жесткость или осадку конуса бетонной смеси и объемную массу свежеуложенного бетона, по которому корректируют расход материала на 1 м3 бетона.
Технология производства
Особо тяжелые и гидратные бетоны изготовляют по стандартной технологии с применением бетоносмесителей для перемешивания отдозированных компонентов и вибраторов для уплотнения свежеотформованных бетонных изделий.
Производство тяжелых бетонов
Пропорции для производства тяжелого бетона могут отличаться друг от друга в зависимости от вида смеси, которую необходимо получить и целей строительства. Наиболее распространенными являются следующие пропорции:
Цемент – 1 часть (лучше всего использовать цемент высоких марок).
Песок – 2 части (в зависимости от вида строительства может использоваться и мелкозернистый, но в целом для производства тяжелых бетонов предпочтительнее использование песка с крупными зернами).
Заполнитель – 4 части (от обычного крупного щебня до природного мрамора и гранита).
Вода – 0,8 частей.
Существует определенная технология производства тяжелого цемента.
1. Первоначально в емкость для замешивания бетонной массы заливается нужное количество воды.
2. При непрерывном перемешивании добавляются цемент, песок, заполнитель.
3. Затем добавляются все необходимые добавки, пластификаторы, с учетом целей строительства и области применения бетона.
4. Полученный раствор тщательно перемешивается до получения более-менее однородной массы.
Процесс производства тяжелых бетонов достаточно сложный и трудоемкий. Самостоятельное его изготовление даже при небольших объемах работы затрудненно. Ведь процесс правильного перемешивания является одним из ключевых процессов в изготовлении качественного бетона. Даже малые объемы производства затрудняются из-за применения тяжелых заполнителей. При больших объемах производство тяжелого бетона вообще невозможно. Поэтому лучше всего приобретать тяжелый бетон у заводов-изготовителей.
Особые требования, прежде всего по долговечности и прочности, предъявляются к бетонам для подземных хранилищ радиоактивных отходов и других захоронений. При их изготовлении обязательно вводят дисперсные наполнители ( микрокремнезем и др.) в композиции с суперпластификатором.
Особенно эффективно использование магнезиальных вяжущих, связывающих при твердении в 4 раза больше воды, чем портландцемент. Для увеличения содержания его в цементном камне используют цементы, обогащенные С3А с повышенной дозировкой гипса. Вследствие высокого содержания химически связанной и полусвязанной воды особо тяжелые бетоны называют еще гидратными бетонами.
Список литературы
1. Сулименко, Лев Михайлович. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе : учеб. для студентов строит. и химико-технол. специальностей высш. учеб. заведений / Л. М. Сулименко. - Изд. 4-е перераб. и доп. - М. : Высш. шк., 2005. - 333, с. : ил.; 22 см.; ISBN 5-06-004892-6 : 3000
2. Белов В.В., Петропавловская В.Б. Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных материалов для строительства: Учебное пособие. – 2-е изд. – Тверь: ТГТУ, 2005. – 180 с.
3. Строительное материаловедение: Учеб. пособие для строит. спец. вузов / И.А. Рыбьев. – 2-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2004. – 701 с.; ил.
4. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы (Материаловедение) Часть II. Учебное издание. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004 – 536 с.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 269; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!