Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Методы подбора состава модифицированных бетонов

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 335500.04.01
К покупке доступен более свежий выпуск Перейти
В учебном пособии систематизированы современные методы подбора состава модифицированных бетонов с химическими добавками, производимыми в России, и рассмотрены цели и разновидности процессов, вызываемых химическими добавками в обычных тяжелых и легких бетонах. Методы подбора составов направлены на повышение марок бетона по прочности, морозостойкости, на экономию цементов за счет наполнителей и энергии с помощью сокращения режимов тепловой обработки бетона. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство».
Усов, Б. А. Методы подбора состава модифицированных бетонов : учебное пособие / Б.А. Усов. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 162 с. — (Высшее образование: Магистратура). - ISBN 978-5-16-010674-8. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.ru/catalog/product/1039192 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
МЕТОДЫ ПОДБОРА СОСТАВА
МОДИФИЦИРОВАННЫХ
БЕТОНОВ

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Б.А. УСОВ

Рекомендовано 
в качестве учебного пособия 
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению подготовки 
08.04.01 «Строительство» (квалификация (степень) «магистр»)

УДК 666.9(075.8)
ББК 38.626.1я73
 
У76

Усов Б.А. 
 Методы подбора состава модифицированных бетонов : учебное пособие / Б.А. Усов. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 
162 с. — (Высшее образование: Магистратура).

ISBN 978-5-16-010674-8 (print)
ISBN 978-5-16-105926-5 (online)

В учебном пособии систематизированы современные методы подбора состава модифицированных бетонов с химическими добавками, 
производимыми в России, и рассмотрены цели и разновидности процессов, вызываемых химическими добавками в обычных тяжелых и легких бетонах.
Методы подбора составов направлены на повышение марок бетона 
по прочности, морозостойкости, на экономию цементов за счет наполнителей и энергии с помощью сокращения режимов тепловой обработки 
бетона.
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 
подготовки 08.04.01 «Строительство».

У76

УДК 666.9(075.8)
ББК 38.626.1я73

© Усов Б.А., 2010, 2015 
ISBN 978-5-16-010674-8 (print)
ISBN 978-5-16-105926-5 (online)

Подписано в печать 10.01.2020.
Формат 60×90/16. Бумага офсетная. Печать цифровая.
Усл. печ. л. 10,13. ППТ12. Заказ № 00000

ТК  335500-1039192-250315

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр.1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
 
     E-mail: books@infra-m.ru                 http://www.infra-m.ru

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Р е ц е н з е н т ы:
Волгушев А.Н. — канд. техн. наук, старший научный сотрудник НИИЖБ;
Королева Г.П. — канд. техн. наук, заведующая Центральной лабораторией 
ОАО «Мостотрест»; 
Аликина И.Б. — канд. хим. наук, профессор МГОУ

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие................................................................................ 5
Введение....................................................................................... 7
1. Основные положения технологии бетонов с добавками... 9

1.1. Классификация добавок по эффекту действия в бетоне..... 9
1.2. Критерии технической эффективности и надёжности... 11
1.3. Приготовление водных растворов добавок................... 16

2. Выбор материалов, добавок к бетону, его режимов твердения и технологических операций модифицирования..........29

2.1. Выбор материалов и расчетно-экспериментальный

способ назначения состава бетона без добавок......... 29

2.2. Добавки в тяжелые и мелкозернистые бетоны и их

выбор............................................................................... 38

2.3. Назначение режима тепловой обработки тяжелого и

мелкозернистого бетонов.............................................. 57

2.4. Технологические операции модифицирования составов бетона с добавками....................................................61

3. Примеры подбора состава бетона с добавками................  64

3.1. Подбор состава бетона с ускорителями твердения..... 64
3.2. Подбор состава бетона с пластифицирующими добавками.............................................................................. 80

3.3. Примеры подбора состава тяжелого бетона с суперпластификаторами .........................................................  87

3.4. Подбор состава самоуплотняющегося тяжелого бетона с добавкой «Полипласт СП СУБ».......................  99

3.5. Бетоны, твердеющие на морозе...................................  102

4. Подбор модифицированного состава морозостойкого бетона........................................................................................... 
110

4.1. Проектирование и подбор состава бетона................... 110

4.2. Примеры подборов составов бетона с комплексной 
добавкой типа СНВ+ЛСТ................................................. 116

5. Подбор состава тяжелого бетона с минеральными добавками. ..122

5.1. Расчет и подбор номинального состава бетона...........125

6. Оценка коррозионных потерь стали в бетоне с ингибиторами 
методом определений потери массы металла и 
глубины коррозионных поражений стали в бетоне с ингибиторами ...................................................................................... 133

3

7. Особенности корретировки легких бетонов с добавками... 137
Приложение 1. Термины, пояснения и характеристика добавок ............................................................................................. 143
Приложение 2. Зависимость плоности растворов от их
концентрации................................................................................156
Приложение 3. Модифицированные лигносульфонаты.........157
Приложение 4. Методика определения образования высолов на поверхности бетона......................................................... 159
Приложение 5. Приготовление и контроль качества водной
эмульсии ГКЖ-94, ГКЖ-94М......... ...........................................159
Приложение 6. Приготовление водного раствора ЛСТ+
СНВ+ альгинат натрия................................................................ 160
Приложение 7. Кубические корни............................................161
Список рекомендуемой литературы..........................................162

4

Посвящается моему отцу -  
первому преподавателю кафедры 
«Строительные материалы и 
изделия» МГОУ, 
канд. технических наук 
Усову Александру Афанасьевичу

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современные строительные технологии и производство 
железобетона невозможны без бетонов нового поколения, наполненных химическими модификаторами и мелкодисперсными редиспергаторами разностороннего эффекта действия, формы и размеров.

В XXI веке в связи с истощением природных запасов заполнителей, глины низкотемпературного обжига и других компонентов важно использование больших запасов техногенных 
отходов от промышленных предприятий металлургии и топлива теплоэлектростанций.

Сегодня уже имеются способы сохранения свойств бетонной смеси во времени (с пределами консервирования до 4-6 часов) и нормальной дальнейшей интенсивностью твердения.

Особенно велика потребность в таких бетонах при бетонировании высокоэтажных зданий и сооружений специального 
назначения -  мостовых и подземных конструкций, морских береговых причалов и сооружений, удалённых от бетоносмесительных цехов.

В таких конструкциях крайне важными становятся свойства однородности бетонов с минимальной анизатропией показателей прочности, морозостойкости, а также повышение выносливости от периодически повторяющихся знакопеременных 
нагрузок.

В связи с этим подготовка будущих инженеров по производству бетона и изделий из него направлена на умение управлять новыми физико -  химическими процессами строительного 
материаловедения при изготовлении сборного и монолитного 
железобетона.

5

Настоящее учебное пособие включает практически все виды и перечень известных научным организациям РФ химических добавок и наполнителей к бетону, не исключая и применение фирменных продуктов, если они не противоречат нормам проектирования и получения конструкций в части достижения проектных технических показателей.

В пособии важным представляется изложение основ новых 
высокопрочных самоуплотняющихся бетонов. Тем интереснее, 
что их получение стало возможным с отечественным суперпластификатором «Полипласт СП СУБ». Литая бетонная смесь 
самоуплотняющегося бетона с этой добавкой в органоминеральном варианте -  в количестве 1,1-1,5% от массы цемента и эффектом саморастекания по осадке конуса -  более 
25 см, а по расплыву конуса -  более 60 см полностью заполняет опалубку без вибрации с достижением высокой прочности 
бетона без увеличения расхода цемента.

Методики подбора составов модифицированных тяжелых 
и легких бетонов, сосредоточенные в одном пособии с примерами расчёта компонентов и пооперационными манипуляцими 
являются весьма полезными для прибретения практических навыков у новых специалистов инженеров и представляют определённый интерес для строителей ведущих монтаж или бетонирование железобетонных конструкций.

С этих позиций учебное пособие «Методы подбора состава модифицированных бетонов» проф. Усова Б.А. считаю полезным и более того дополнящим учебный процесс по специальным дисциплинам « Химия цемента», «Химизация бетона» 
и «Долговечность бетона», а также -  необходимым для завершающего этапа обучения -  дипломного проектирования, где 
обязательно должны уточняться технико-экономические характеристики принимаемых материаловедческих и технологических решений.

Зам. генерального директора 
строительной компании «МФС - ПИК»

Савина Н.Б.

6

Появление высокомарочных бетонов с супер- или гипер- 
пластифицирующими добавками, регулирующими сроки «жизнеспособности» бетонных смесей до укладки и обеспечивающими скоротечность твердения портландцементов с неоднородным гранулометрическим составом кликерных зерен с 
возможной тенденцией неоднородного охрупчивания структуры и возникновения анизотропии показателей долговечности 
бетона в сооружении, требует сегодня новых подходов к подбору бетонных смесей с модификаторами различного эффекта 
действия на процессы твердения бетонов и на его области применения, главное подготовки новых инженеров по производству бетона и железобетонных изделий и конструкций.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов, 
обучающихся на инженера по специальности 270106 «Производство строительных материалов, изделий и конструкций», и 
направлено на преподавание:

- специальных методов повышения качества компонентов 
строительных материалов для улучшения потребительских 
свойств свойств бетона (или понижения стоимости) готовой 
продукции;

- приёмам совершенствования работы, включая: повышение производительности, снижение энергозатрат, металлоёмкости существующих или вновь проектируемых промышленных 
технологических линий по выпуску элементов строительных 
конструкций, мелкоштучных изделий, изделий малых архитектурных форм, благодаря реализации технологических «эффектов различного назначения» от введения химических добавок в строительную смесь различного назначения.

Инженер -  технолог при специальном образовании по общему материаловедению, широком инженерном обучении по 
строительному направлению призван возглавлять технический 
прогресс создания новых бетонов и улучшения старых, сочетая 
методы их синтезирования и учитывая различные функциональны свойства строительных конструкций различного назначения. Одновременно возросла потребность совершенствова
ВВЕДЕНИЕ

7

ния задач контроля их качества при возведении сборных или 
монолитных сооружений с проведением дальнейшей экспертной оценки долговечности в период эксплуатации.

В практической деятельности от него требуется умение 
работать:

- с материалами в лабораториях научно-исследовательских 
институтов, предприятий, строительных компаний, в построечных и полевых условиях;

- руководить на отраслевых специализированных заводах, 
а также на домостроительных комбинатах и предприятиях 
строительных компаний процессами технологии, организацией, 
экономикой производства строительных материалов, изделий и 
контролем их качества;

- возглавлять вопросы материаловедения при проектировании и возведении новых ответственных сооружений и строительных конструкций из бетона;

- наблюдать за поведением материалов во времени в экс- 
плутационных условиях.

Необходимость расширения знаний студентов по управлению регулированием свойств неорганических вяжущих, бетонных, растворных, отделочных и других строительных смесей с 
химическими добавками различного назначения предопределила написание и содержание специального практически направленного учебного пособия на подбор новых видов бетона.

Пособие дополняет главные разделы дисциплин «Химизация бетона», «Долговечность бетона», и «Технологии бетона 
строительных изделий и конструкций», практическими методами и по существу серьёзными лабораторными работами по 
технологии и предназначено для студентов 5 - 6  курса специальности 270106.

Учебное пособие определяет базовую подготовку студентов строителей-технологов по основам технологий модифицирования бетонов и исключения анизотропии технических показателей прочности бетона в готовых изделиях и сооружениях.

8

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНОВ

С ДОБАВКАМИ

Сегодня применение конструкционных и легких бетонов 
на цементных вяжущих для бетонных и железобетонных изделий и конструкций уже невозможно без добавок различного 
назначения, именуемых модификаторами бетона.

1.1. Классификация добавок по эффекту действия в бетоне

В зависимости от основного (преобладающего) эффекта 
действия в бетонах добавки классифируются на:

1.1.1 модифицирующие (флотациирующие составляющие 
бетона при перемешивании) и тем корректирующие реологический показатель пластичности бетонных смесей,

а) пластифицируя их в различном диапазоне, как:
- суперпластификаторы -  (пластификаторы I группы),
- сильнопластифицирующие -  (пластификаторы II группы),
- среднепластифицирующие -  (пластификаторы III группы),
- слабопластифицирующие -  (пластификаторы IV группы) компоненты;

б) стабилизирующие - угол естественного откоса свежеприготовленной бетонной смеси, по-вышая её однородность и 
уменьшая седиментацию (оседание, расслоение) цементноводной составляющей;

в) водоудерживающие, благодаря гидрофилизации мелкодисперсных составляющих смеси поверхностно- активными 
веществами или редиспергации полимергелевыми добавками 
или - неорганическими волокнами различного строения;

г) улучшающие перекачиваемость за счёт упрочнения и 
утолщения физически твёрдых слоёв воды на цементных и 
мелкодисперсных наполняющих цемент зёрнах;

д) регулирующие сохраняемость бетонных смесей, благодаря гидрофобизации или электро-кинетических явлений от 
эффекта перезарядки и отталкивания частиц, когда реологическое «восстановление» структуры становиться растянутым во 
времени;

9

е) замедляющие схватывание -  экранообразующие на цементном зерне пленки непроницаемых гидратных новооразова- 
ний, затрудняющих процесс гидратации вяжущего в ранние сроки;

ж) ускоряющие схватывание (неорганические соли или 
щёлочи) главным образом, благодаря каталитических химических реакций и электрокинетических явлений;

з) поризующие (для легких бетонов):
воздухововлечением с приклеплением воздушных пузырьков на мелкой фракции песка, микронаполнителя;

и) пенообразующие - для ячеистых бетонов;
к) газообразующие - для ячеистых бетонов.
1.1.2. изменяющие кинетику твердения бетона:
ускорители или замедлители твердения.
1.1.3. повышающие прочность (или - морозостойкость, 
непроницаемость) бетона, а также коррозионную стойкость 
железобетона бетона и стальной арматуры), благодаря:

а) снижения водопотребности пластификаторами и повышения тем плотности бетона в последовательности: I—» II—> 
III—» IV групп;

б) кольматации (уплотнения и заполнения) образующихся 
капилляров и пор;

г) газообразования с получением наполненной «упругим 
газом» ячеистой структуры цементного камня 
повышенной 
плотности в межпоровых перегородках (и даже водонепроницаемой) с пониженным коэффициентом теплопроводности;

д) вовлечения воздуха в бетонную смесь, повышая морозостойкость за счёт резервных пор, становящихся демпферами 
(снижателями) усадочных деформаций при отрицательных 
температурах;

1.1.4. повышающие защитные свойства у бетона по отношению к стальной арматуре - как ингибиторов (замедлителей) коррозии стали.

1.1.5. Придающие бетону специальные свойства:
а) противоморозного эффекта (обеспечения твердения 
при отрицательных температурах);

б) гидрофобизирующего эффекта от добавок I, II и III 
групп.

10

1.2. Критерии технической эффективности добавок 
и надежности

Качество добавки для бетона определяется требованиями 
нормативно-технической документации на добавку конкретного 
вида, а ее применение в бетоне -  требованиям ГОСТ 24211 по 
критериям их эффективности табл. 1, приведенными (для удобства пользования) и в настоящем учебном пособии (см. табл. 1.)

Нормативно-техническая документация на коммерческие 
фирменные добавки должна соответствовать назначению и надежности по ГОСТ 24211 (табл. 1.1).

Основной технический или технологический эффект действия добавки определяют при ее оптимальной дозировке, как правило, путем сопоставления показателей качества бетонных смесей 
и бетонов с добавкой и контрольного состава (без добавки).

Таблица 1

Требования к критериям эффективности добавок 
по ГОСТ24211

Вид добавки

Требования надежности 
(критерий эффективности) добавки*

Возможные 
дополнительные 
положительные или 
отрицательные эффекты

1
2
3

1. 
Пластифицирующая I группы

Увеличение 
подвижности бетонной смеси от П1 
с 
обеспечением 
осадки 
конуса 2 - 4см до П5 без 
снижения прочности бетона во все сроки испытания

Повышение 
прочности 
бетона, 
расслаиваемость 
бетонной смеси, дополнительное воздухововлечение, 
увеличение 
деформаций усадки, увеличение деформаций ползучести.

Пластифицирующая 
II группы

Увеличение 
подвижности бетонной смеси от П1 
с 
обеспечением 
осадки 
конуса 2 - 4см до П4 без 
снижения прочности бетона во все сроки испытания

Замедление схватывания 
бетонной смеси, расслаиваемость бетонной смеси, 
допол -нительное воздухововлечение, 
увеличение деформаций усадки, 
увеличение 
деформаций 
ползучести

11

Продолжение табл. 1

1
2
3

3. 
Пластифицирующая III группы

Увеличение подвижности 
бетонной смеси от П1 с 
обеспечением осадки конуса 2 - 4см до ПЗ без 
снижения прочности бетона во все сроки испытания

Замедление схватывания 
бетонной смеси, замедление твердения бетона

4. 
Пластифицирующая 
IV группы

Увеличение 
подвижности бетонной смеси от П1 
с 
обеспечением 
осадки 
конуса 2 - 4см до П2 без 
снижения прочности во 
все сроки испытания

То же

5. Стабилизирующая
Показатель раствороотделения бетонной смеси с О.К. = 
= 20-22см не более 2,5 %

Повышение 
однородности 
бетона, 
снижение 
проницаемости бетона

6. 
Водоудерживающая

Водоотделение бетонной 
смеси с О. К. = 20 - 22см 
не более 2%

Увеличение 
подвижности бетонной смеси, снижение проницаемости бетона, повышение однородности бетона, снижение прочности бетона

7.Улучшающая
перекачиваемость

Снижение давления 
манометра на 20 %

Повышение 
однородности бетона, снижение водоотделения 
бетонной 
смеси, снижение прочности бетона

8. Замедляющая 
схватывание

Увеличение времени потери подвижности бетонной смеси от исходного 
значения до 2см в 2 раза и 
более при температуре окружающего воздуха (20 ± 
2) °С Замедление схватывания в 2 раза и более при 
температуре окружающего 
воздуха (20 ± 2) °С (дополнительный способ)

Уменьшение 
скорости 
тепловыделения 
в 
массивных сооружениях, замедление твердения бетона на ранней стадии, 
удлинение срока предварительной выдержки перед термообработкой. 
Увеличение 
прочности 
бетона в дальние сроки 
твердения, 
уменьшение 
скорости 
тепловыделения, повышение плотности бетона, замедление 
набора прочности в ранние сроки твердения, удлинение срока предварительной выдержки перед 
термообработкой

12

К покупке доступен более свежий выпуск Перейти