Определить количество связанной воды при твердении с3а если содержание с3а в цементе было 10
Получение вяжущих и растворов на их основе, твердение вяжущих
Объем цементного теста (или теста из другого вяжущего) это сумма объемов цементного порошка и воды: ; Объем вяжущего – отношение массы вяжущего к его истинной плотности:
Пористость цементного камня зависит от количества воды затворения, а также количества химически связанной воды. Разница объемов воды затворения и химически связанной воды – объем пор, так как вода не вступившая в реакцию в дальнейшем испаряется.
Примеры решения задач
Пример 1. Сколько получится негашеной извести из 10 т известняка, влажность которого 10 %? Содержание CaСO3 80 % по массе.
Решение
1. Определяем массу сухого загрязненного известняка, который используется при получении извести:
где 1 и 0,1 содержание материала в долях единицы.
2. Определяем содержание СаСО3, который вступает в химическую реакцию:
3. Реакция получения негашеной извести:
4. Определяем молекулярные массы
5. Составляем пропорцию и найдем количество чистой негашеной извести:
6. Промышленная негашеная известь будет загрязнена примесями, поэтому найдем количество примесей и добавим их к общей массе полученной негашеной извести. Содержание примесей составляет 20 % или 0,2 от массы сухого известняка.
Суммарное содержание негашеной извести составит
Пример 2.Определить пористость цементного камня при
если химически связанная вода составляет 20 % от массы портландцемента, истинная плотность которого 3,1 г/см 3 .
1. Пористость цементного камня можно найти по формуле:
2. Находим объем цементного теста (он же объем для определения средней плотности цементного камня):
Так как масса цемента в условии задачи не дана, принимает единичную массу, например 1 г.
Тогда средняя плотность цементного камня:
3. Истинная плотность цементного камня: масса цементного камня, отнесенная к его абсолютному объему, который состоит из объема цемента и объема химически связанной воды и равен:
Истинная плотность цементного камня:
4. Пористость цементного камня:
Задача №4.
4.1. Определить пористость цементного камня при В/Ц = 0,6, если химически связанная вода составляет 16 % от массы портландцемента, плотность которого 3,1 г/см 3 .
4.2. Определить пористость цементного камня при В/Ц = 0,58, если химически связанная вода составляет 17 % от массы шлакопортландцемента, плотность которого 2,95 т/м 3 .
4.3. Определить пористость цементного камня при В/Ц = 0,55, если химически связанная вода составляет 18 % от массы глиноземистого цемента, плотность которого 3 000 кг/м 3 .
4.4. Определить пористость цементного камня при В/Ц = 0,45, если химически связанная вода составляет 19 % от массы портландцемента, плотность которого 3,1 т/м 3 .
4.5. Сколько потребуется известняка с влажностью 3 % для получения 5 т негашеной извести?
4.6. Сколько потребуется известняка с влажностью 7 % для получения 8 т негашеной извести?
4.7. Сколько потребуется известняка с влажностью 8 % для получения 10 т негашеной извести?
4.8. Рассчитать, сколько получится негашеной и гидратной извести из 18 т известняка, с содержанием СаО 90 % и при естественной влажности известняка 6 %.
4.9. Рассчитать, сколько получится негашеной и гидратной извести из 15 т известняка, влажность которого 7 %? Содержание СаО в известняке 80 % по массе.
4.10. Сколько получится негашеной и гидратной извести из 10 т известняка, влажность которого 8 %? Содержание СаО в известняке 85% по массе.
4.11. Сколько получится негашеной и гидратной извести из 12 т известняка, влажность которого 6 %? Содержание СаО в известняке 95% по массе.
4.12. Определить среднюю плотность известкового теста, если воды в нем содержится 60 % (по массе). Истинная плотность гидратной извести 2,02 г/см 3 .
4.13. Определить среднюю плотность известкового теста, если воды в нем содержится 55 % (по массе). Истинная плотность гидратной извести 2,03 т/м 3 .
4.14. Определить среднюю плотность известкового теста, если воды в нем содержится 45 % (по массе). Истинная плотность гидратной извести 2,07 т/м 3 .
4.15. Определить среднюю плотность известкового теста, если воды в нем содержится 40 % (по массе). Истинная плотность гидратной извести 2 050 кг/м 3 .
4.16. Определить расход материалов на 1 м 3 известково-песчаного раствора 1:4 по объему при условии, что известковое тесто и готовый раствор пустот не имеют, а песок с пустотностью 39 %; В/Ц = 0,8.
4.17. Определить расход материалов на 1 м 3 известково-песчаного раствора 1:4,5 по объему при условии, что известковое тесто и готовый раствор пустот не имеют, а песок с пустотностью 40 %; В/Ц = 0,85.
4.18. Определить расход материалов на 1 м 3 известково-песчаного раствора 1:6 по объему при условии, что известковое тесто и готовый раствор пустот не имеют, а песок с пустотностью 42 %; В/Ц = 0,75.
4.19. Определить выход гашеной и негашеной извести из 2 т известняка, содержащего 6 % глинистых примесей.
4.20. Определить выход гашеной и негашеной извести из 10 т известняка, содержащего 8 % примесей.
4.21. Определить выход гашеной и негашеной извести из 15 т известняка, содержащего 10 % примесей.
4.22. Определить выход гашеной и негашеной извести из 20 т известняка, содержащего 7 % примесей.
4.23. Сколько получится известкового теста, содержащего 50 % воды, из 2 т извести-кипелки, имеющей активность 85 %?
4.24. Сколько получится известкового теста, содержащего 55 % воды, из 5 т извести-кипелки, имеющей активность 80 %?
4.25. Сколько получится известкового теста, содержащего 60 % воды, из 10 т извести-кипелки, имеющей активность 90 %?
4.26. Сколько получится известкового теста, содержащего 55 % воды, из 20 т извести-кипелки, имеющей активность 85 %?
Рекомендуемая литература
Основная
1. Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. "Строительные материалы" – М.: Стройиздат, 1986г. – 688 стр.
2. Комар А.Г. "Строительные материалы и изделия" – М.: Высшая школа, 1988г. – 528 стр.
Дополнительная
3. Гончаков Г.И., Мурадов Э.Г. "Основы стандартизации и управления качества продукции промышленности строительных материалов" – М.: Высшая школа, 1987г. – 335 стр.
4. Попов Л.Н. Лабораторные испытания строительных материалов – М.: Высшая школа, 1984г. – 168 стр.
5. Рыбьев И.А. и др. "Общий курс строительных материалов" – М.: Высшая школа, 1987г. – 370 стр.
6. Скрамтаев Б.Г. и др. "Примеры и задачи по строительным материалам" – М.: Высшая школа, 1970г. – 190 стр.
7. Дворкин Л.И., Пашков И.А. "Строительные материалы из отходов промышленности" – Киев: Вища шк. – 1989г. – 208 стр.
Минерал С3А в цементном камне
Минерал С3А при интенсивной реакции с водой, в зависимости от количества воды, удержанной этими новообразованиями, образует специфические коагуляционные структуры, в связи с чем можно предполагать их отрицательное действие. Действительно, их присутствие в формирующейся структуре цементного камня снижает плотность образующегося кристаллического каркаса из силикатов кальция. Следовательно, можно утверждать, что наличие таких не гидравлических фаз, составляющих клинкер, тесно связано с образованием в затвердевшем цементном камне дефектных мест.
В ряде исследований отмечается при прочих равных условиях-опыта влияние минерала С3А на прочность бетона при пропаривании. Так более высокую прочность имеют образцы состава 1:0 при содержании в цементе 9—10% С3А. Можно полагать, что этот эффект связан с тем, что в цементном тесте изменяется величина действующего ВЦ в силу ухода части воды, находившейся в свободном межзерновом пространстве, в коагуляционную структуру — С3АН6. В этом случае степень обводненности новообразований при данных соотношениях в тесте — воды, минерала С3А, гипса — создает их большую плотность и меньшую раздвижку зерен еще не-гидратированного полиминерального цемента по сравнению с наличием в цементном тесте физически свободной воды.
Значительно снижается прочность бетона при содержании в цементе минерала С3А больше 10%; в этом случае обводненность коагуляционной системы приводит к резкому снижению плотности раскладки новообразований из силикатной фазы.
Систематическое образование коагуляционных (гелеобразных) структур, создающих особые включения в цементном камне, во многих случаях выявляется и по показателям прочности, которая становится ниже по сравнению с прочностью таких же цементов без образования коагуляционных структур в более ранние сроки твердения. Это связано, например, с правильным соотношением в них С3А и гипса.
В ряде случаев, когда гидратация всего количества минерала С3А прошла в более ранние сроки и проявляется возможность дальнейшей более полной гидратации алита и белита при хорошо формировавшемся в ранние сроки кристаллическом каркасе, отмечалось дальнейшее интенсивное нарастание прочности цементного камня, раствора и бетона.
Водоцемементное соотношение
Основным параметром замеса бетонной смеси является водоцементное соотношение. Это относительная величина (по массе) количества чистого цемента в замесе к воде, которой смесь затворяют.
От этого соотношения напрямую зависят прочность, водонепроницаемость и подвижность готового бетона. Конечно, на итоговые характеристики бетона влияет не только количество воды, но и её качество.
Качество воды.
Очень частой причиной падения прочности бетона, замедления и даже остановки процесса его твердения является химический состав воды, на которой замешан раствор.
- Вода не должна содержать примесей минеральных веществ, следов нефтепродуктов, жиров и органических остатков.
- Содержание органических ПАВ, фенолов и сахаров не должно превышать 10 мг / дм3.
- Уровень pH должен быть в пределах от 4 до 12,5
- Окисляемость не должна превышать 15 мг / дм3.
Понятно, что все эти требования легко соблюдать в лабораторных условиях. Но, как быть с замесом бетона дома или на даче, где не всегда есть возможность измерить химические показатели.
В этом случае, мы настоятельно рекомендуем придерживаться простого правила – замешивайте на питьевой (или условно питьевой) воде. Это может быть вода из скважины, колодца, водопровода, либо природная, но прошедшую очистку. Грубейшей ошибкой загородной стройки является использование воды из ближайшего пруда, канавы или лужи. Даже при внешней прозрачности и чистоте, такая вода, чаще всего, перенасыщена органическими и минеральными загрязнителями, которые будут препятствовать нормальному процессу гидратации бетона и пагубно повлияют на его качество.
Пропорции воды и цемента
Итак – с выбором воды определились. Сколько же её лить в замес?
Возьмём, для примера самую распространённую в частном строительстве пропорцию «1 к 3» (по песку):
- 1 часть цемента
- 3 части песка
- 5 частей заполнителя
- 0,5 части воды
В этом случае В/Ц будет 0,5 – это средний показатель, чаще всего встречающийся в строительной практике с немодифицированным бетоном.
Набор прочности и морозостойкость
Рассмотрим, как конкретно влияет водоцементное соотношение на скорость набора прочности и морозостойкость бетона.
Прочность бетона в % на
| в/ц = 0,4 | в/ц = 0,5 | в/ц = 0,6 | |
| Нормальные условия | 400 | 250 | 150 |
| Повышенная влажность среды | 200 | 150 | 100 |
Чем В/Ц ниже – тем бетон быстрее набирает раннюю прочность, но тем труднее его обрабатывать и тем медленнее он будет набирать дополнительную прочность после 28 дней. Однако, морозостойкость такого бетона будет выше.
Чем В/Ц выше – тем медленнее, бетон наберет раннюю прочность, но его будет легче укладывать в форму и он быстрее наберет дополнительную прочность.
Теоретически, для нормального реагирования, цементу достаточно воды в количестве ¼ от собственной, т.е. В/Ц. Но, это в идеальных условиях – не лежалый цемент, чистый (без пыли) заполнитель оптимальной влажности. В реальных условиях, редко кто промывает гравий и песок, на котором замешивает бетон. Соответственно – часть воды уйдёт на смачивание заполнителя и впитается в него.
Дополнительная вода в смеси образует ячейки – поры, и каналы – капилляры. После застывания бетона и испарению всей лишней влаги эти поры и капилляры будут способствовать снижению касса водостойкости бетона, так как они отлично впитываю влагу. Это приведёт к повышенной намокаемости бетона и, как следствие – худшей морозостойкости. Также циклическое замерзание и оттаивание воды рано или поздно приведет к началу разрушения бетона.
Вернёмся к нашему теоретическому замесу.
Возмём, для примера, цемент М500. При пропорциях 1:3:5:0,5 примерная марка бетона будет 300 - 350.
Подвижность и удобоукладываемость такого бетона будет невысокая, что вызовет затруднения при укладке его в форму и разравнивание. Потребуется дополнительная виброобработка и уход за уложенной смесью (дополнительное проливание водой), так как излишне быстрое испарение воды из смеси приведёт к образованию усадочных трещин, остановке процессов гидратации цемента и значительно снизит прочность бетона.
Для повышения удобоукладываемости чаще всего в замес добавляют воду, но, как сказано выше – это приведет к падению марочной прочности и морозостойкости бетона.
Чтобы этого не произошло – вместо дополнительной воды лучше использовать пластификаторы и комплексные добавки для бетона, которые позволят получить достаточную (до П5) пластичность бетонной смеси даже при В/Ц 0,25 – 0,3. Такой бетон будет обладать повышенной марочной прочностью, морозостойкостью, при этом будет достаточно подвижный для полного заполнения опалубки без образования пустот. Дополнительная виброобработка также не потребуется.
Используя добавки для бетона Cemmix Вы сможете получить оптимальные характеристики водоцементного соотношения в смеси, без потери в прочности, или перерасхода цемента.
Решение задач по теме «Керамические материалы»
2.1.1Какое количество обыкновенного глиняного кирпича можно приготовить из 5т глины? Влажность глины 10%, потери при прокаливании 8% от веса сухой глины, Кирпич должен быть со средней плотностью 1750 кг/м 3 .
Решение
2.1.2 Определить, какое количество глины по массе и объёму необходимо для получения 10000шт. кирпича средней плотностью 1850кг/м 3 и 1000шт. пустотелых керамических камней средней плотностью 1350кг/м 3 . Средняя плотность глины 1700кг/м 3 , влажность её 15%, а потери при прокаливании глины составляют 10% от массы сухой глины. Брак составляет – 2%.
Решение
Неорганические вяжущие вещества
Неорганическими или минеральными вяжущими веществами называют порошкообразные материалы, которые при затворении водой дают пластичное тесто, способное в результате
-20-
физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние.
Минеральные вяжущие вещества в зависимости от способности затвердевать в определённой среде и сохранять прочность во времени делятся на воздушные и гидравлические.
Воздушные вяжущие после затворения их водой могут затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. К воздушным вяжущим веществам относятся: известь воздушная, гипсовые вяжущие материалы, магнезиальные вяжущие и жидкое стекло.
Гидравлические вяжущие обладают гидравлическими свойствами, т. е. могут затвердевать и сохранять прочность во времени не только на воздухе, но и в воде. К гидравлическим вяжущим относят: портландцемент, его разновидности и специальные виды, цементы с активными минеральными добавками и гидравлическая известь.
Гипс
Гипсовы воздушные вяжущие вещества в зависимости от температуры обработки разделяют на две группы: низкообжиговые (строительный и высокопрочный гипс) и высокообжиговые (ангидритовые). Первые получают тепловой обработкой при низких температурах (110-180 0 С)
Вторые – обжигают при высокой температуре (600-900 0 С). В них преимущественно входит безводный гипс (ангидрит CaSO4). Отличаются они медленным твердением.
Решение задач по теме «Гипс»
3.2.1Определить количество связанной воды в процентах при полной гидратации 1т полуводного гипса.
-21-
Решение
Тогда масса полностью гидратированного гипса будет 1000+186=1186кг. Количество воды в двуводном гипсе будет 186+62=248л или 248кг, что составляет
Известь
Строительной известью называют продукт обжига известняков, содержащих не более 6% глинистых примесей
В результате обжига получают продукт в виде кусков белого цвета, называемый комовой негашёной известью (кипелкой).
В зависимости от способа обработки комовой извести различают: негашёную молотую известь и гашёную (гидратную известь и известковое тесто).
Известь негашёная молотая получается механическим измельчением комовой извести-кипелки.
Известь гашёную гидратную (пушонку) получают гашением извести-кипелки ограниченным количеством воды (50-70%).
-22-
Известковое тесто получают при гашении комовой извести большим количеством воды (3-4 части от массы комовой извести). По химическому составу гашёная известь представляет собой гидрат окиси кальция – Са(ОН)2+65,2 кДж.
Решение задач по теме «Известь»
3.4.1Определить количество негашёной комовой извести, полученной при полном обжиге 10т чистого известняка с влажностью 10%.
Решение
При нагревании известняка вода в количестве 10% должна испариться, после чего сухого известняка останется
Исходя из химической формулы известняка и реакции, происходящей при обжиге, можно определить количество негашёной комовой извести, полученной из 10т известняка
Из 1т известняка получится
тогда из 9т получится
3.4.2Сколько можно получить гидратной извести при гашении 5т негашёной извести с активностью 85% (содержание СаО).
Решение
Количество извести вступит в реакцию с водой
-23-
Гашёной извести получится
С учётом примесей (20%)
3.4.3Сколько содержится извести и воды (по массе) в 1 м 3 известкового теста, если средняя плотность его равна 1400 кг/м 3 . Истинная плотность гидратной извести в поршке 2050 кг/м 3 .
Решение
Содержание извести обозначим через X, тогда содержание воды будет 1400 – X. Сумма абсолютных объёмов извести и воды равна 1 м 3 , следовательно
откуда извести получим
В=1400 – 181=619л, или 100 – 55=45%.
Портландцемент
Портландцементом называется гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением портландцементного клинкера с гипсом. Химический состав клинкера сложен.
Главными окислами цементного клинкера являются: окись кальция СаО, двуокись кремнезёма SiO2, окись алюминия Al2O3 и окись железа Fe2O3, суммарное содержание которых достигает обычно 93-97%.
Портландцемент получают двумя способами: мокрым и сухим. В результате обжига (t=1450 0 C) смеси глины и углекислого кальция получается клинкер, который состоит из основных клинкерных минералов:
- трёхкальциевый силикат (алит) - 3СаО SiO2;
- двухкальциевый силикат (белит) - 2СаО SiO2;
- трёхкальциевый алюминат - 3СаО Al2O3;
- четырёхкальциевый алюмоферрит (целит) - 4СаО Al2O3 Fe2O3.
Взаимодействие пртландцемента с водой приводит к образованию новых гидратных веществ, обуславливающих схватывание и твердение теста, растворной или бетонной смеси:
Прочность цементного камня характеризуется маркой цемента, которую устанавливают по результатам испытаний образцов-балочек размером 40×40×40мм, приготовленных из пластичного раствора состава по массе 1:3 (цемент, вольский песок).
Балочки испытывают в возрасте 28 суток на изгиб, а образовавшиеся половинки –на сжатие. Цементная промышленность выпускает следующие марки портландцемента: 440, 500,550,600.
Решение задач по теме «Цемент»
3.6.1 Определить содержание химически связанной воды для цементного камня, приготовленного из портландцемента, имеющего минералогический состав:
Решение
Условно принимаем, что в процессе твердения портландцеметного клинкера происходят следующие реакции:
Процентное содержание воды в каждом соединении будет:
Количество воды для твердения данного состава цемента:
3.6.2 Определить пористость затвердевшего цементного теста, если оно содержит 42% воды. Для прохождения реакций при твердении цемента требуется 18% воды.
Решение
Цементное тесто состоит из 1 части цемента и 0,42 части воды по массе.
Абсолютный объём, занимаемый цементным тестом
Абсолютный объём, занимаемый цементным камнем
Пористость цементного камня
Пористость цементного камня П=32%.
Бетон
Бетоном называют искусственные материалы, получаемые в результате затвердевания рационально подобранной, тщательно перемешанной и хорошо уплотнённой смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей.
Состав бетона принято выражать соотношением между массой цемента, песка, щебня
(ил гравия) и воды в виде 1: X :Y и В/Ц. Здесь масса цемента принята за единицу, X и Y соответственно число частей мелкого (песка) и крупного (щебня или гравия) заполнителя на 1 часть массы цемента. В/Ц – водоцементное отношение по массе.
Состав бетона можно выражать также соотношением между объёмом цемента, песка, щебня (гравия), воды и расходом материалов в «кг» на 1м 3 уложенной и уплотнённой бетонной смеси.
Различают номинальный (расчётный) и полевой (производственный) составы бетона. Состав бетона, установленный в лабораторных условиях на заполнителях, высушенных до постоянного веса, называется номинальным составом. На строительстве применяют заполнители с естественной влажностью, поэтому номинальный состав пересчитывают на полевой.
Прочность бетона характеризуется его маркой, т.е. пределом прочности на сжатие бетонных образцов –кубов с ребром 15см, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава и
Прочность бетона в зависимости от цементно-водного отношения (Ц/В) выражается уравнением при В/Ц>0,4
где Rц – активность цемента, МПа, кгс/см 2 ;
А – коэффициент качества заполнителей (для рядовых заполнителей А=0,6).
Нарастание прочности во времени приближенно может быть выражено логарифмической зависимостью
где Rn и R28 – предел прочности при сжатии в возрасте соответственно «n» и 28суток.
Расчёт состава бетона для пробных замесов производят в такой последовательности: вычисляют водоцементное отношение (В/Ц); определяют водопотребность бетонной смеси В в литрах на 1м 3 ; вычисляют расход цемента Ц в килограммах на 1м 3 ; вычисляют расход щебня (гравия) Щ(Г)и песка в килограммах на 1м 3 .
Состав бетона, полученный путём предварительного расчёта, уточняют по результатам испытаний контрольных образцов.
Объём уплотнённой бетонной смеси меньше суммы объёмов сухих составляющих. При перемешивании бетонной смеси более мелкие зёрна песка разместятся в пустотах щебня или гравия, поэтому
где Vб – объём бетонной смеси, м 3 ;
Vц, Vп, Vщ – насыпные объёмы сухих составляющих (цемента, песка, щебня), м 3 .
где Ц, П, Щ – насыпные массы цемента, песка и щебня;
Коэффициент выхода бетона меньше единицы и находится в зависимости от качества и пустотности заполнителей в пределах от 0,6 до 0,75. Зная расход материалов (по объёму) на 1м 3 бетона можно определить коэффициент выхода по формуле
Примечание. Стандартные насыпные плотности материалов:
Решение задач по теме «Бетон»
4.1.1 Состав бетона по массе 1: X :Y=1:2:4. Выразить этот состав по объёму, принимая насыпные (массы) плотности цемента, песка и щебня соответственно 1200, 1600, 1370 кг/м 3 .
Решение
Состав бетона по массе
Перевод состава бетона по массе в состав бетона по объёму
4.1.2 Определить расход материалов на 1м 3 бетона при номинальном составе по массе 1:1,93:4,13 и В/Ц=0,57.
Решение
Расход песка, щебня и воды
4.1.3 Определить коэффициент выхода бетона. Фактический расход материалов на 1м 3 бетона составляет: цемента – 250кг, песка – 400кг, щебня – 1300кг, воды – 100кг.
Решение
Коэффициент выхода бетонной смеси
4.1.4 Рассчитать расход материалов на один замес бетоносмесителя с ёмкостью смесительного барабана 1200л, если расход материалов на 1м 3 бетона составляет: цемента – 312кг, воды – 153л, песка – 612кг, щебня – 1296кг.
Средние плотности влажного песка и щебня соответственно принять 1,6 и 1,495кг/л. Насыпная плотность цемента 1,3кг/л.
Решение
Коэффициент выхода бетонной смеси
Расход материалов на один замес бетоносмесителя:
1 Физические свойства материалов: плотность истинная и средняя, пористость, пустотность, водопоглощение, водостойкость, влажность, морозостойкость,
водопроницаемость. Привести примеры.
2 Механические свойства материалов: прочность (формулы прочности при сжатии, изгибе, растяжении, образцы для испытания, понятие о марке и прочности); упругость, пластичность, дробимость, истираемость, хрупкость. Привести примеры.
3 Химические свойства: адгезия, коррозийная стойкость, растворимость. Привести примеры.
4 Виды горных пород. Добыча и переработка. Приёмка материалов.
5 Изделия из камня: бутовый камень, шашка для мощения, брусчатка, бортовой камень, парапетные и тротуарные плиты.
6 Свойства и требования к песку, щебню, гравию.
7 Виды и свойства керамических материалов. Применение.
8 Клинкерный дорожный кирпич. Свойства. Применение.
9 Керамический щебень и гравий. Свойства. Применение.
10 Разновидности шлаков. Свойства. Применение.
11 Требования к шлаковому щебню.
12 Ситаллы и шлакоситаллы.
13 Классификация органических вяжущих. Применение в строительстве.
14 Битумы нефтяные вязкие, требования к ним.
15 Нефтяные жидкие битумы. Получение. Марки. Применение в строительстве.
16 Каменноугольные дорожные дёгти. Свойства. Применение.
17 Дорожные эмульсии: прямые и обратные. Свойства. Применение.
18 Свойства вязких битумов, их марки.
19 Виды асфальтобетоннных смесей. Требования к укладке.
20 Требования к песку, щебню, битуму, минеральному порошку.
21 Структура и свойства асфальтобетона: морозостойкость, остаточная пористость, коэффициент сцепления, водостойкость, прочность.
22 Горячий асфальтобетон (ГАБ). Состав, требования, свойства.
23 Тёплый асфальтобетон (ТАБ). Состав, требования, свойства.
24 Холодный асфальтобетон (ХАБ). Состав, требования, свойства.
25 Изготовление ГАБ. Укладка и уплотнение ГАБ, ТАБ, ХАБ.
26 Литой асфальт. Состав, укладка в покрытие, достоинство и недостатки.
27 Чёрный щебень.
28 Испытание асфальтобетона. Контроль качества.
29 Дёгтебетон. Состав, свойства, применение.
30 Регенерация асфальтобетона.
31 Виды минеральных вяжущих. Применение в строительстве.
32 Известь воздушная. Сырьё, виды, применение.
33 Гидравлическая известь. Сырьё, твердение, получение.
34 Портландцемент. Сырьё, свойства, применение.
35 Разновидности портландцемента: быстротвердеющий, гидрофобный, пластифицированный, пуццолановый, сульфатостойкий, шлакопортландцемент.
36 Специальные виды цемента: глинозёмистый, безусадочные и расширяющиеся.
37 Виды арматурной стали. Марки. Защита от коррозии.
38 Чёрные и цветные металлы.
39 Виды бетонов. Применение. Требования к материалам для тяжёлых бетонов.
40 Свойства бетонной смеси.
41 Свойства затвердевшего бетона: прочность, водонепроницаемость, плотность, огнестойкость, морозостойкость, усадка и расширение, коррозийная стойкость.
42 Укладка и уплотнение бетона. Уход за бетоном в летнее и зимнее время.
43 Контроль качества бетона. Испытание бетона.
44 Специальные виды бетонов: дорожный, гидротехнический, фибробетон, бетонополимер.
45 Монолитный железобетон..
46 Сборный железобетон.
47 Сущность предварительного напряжения железобетона.
48 Виды растворов. Состав, свойства.
49 Кладочные и штукатурные растворы.
50 Специальные растворы: гидоизоляционный и иньекционный.
51 Укрепление грунтов неорганическими и органическими вяжущими.
52 Комплексное укрепление грунтов.
53 Виды и свойства полимеров.
54 Термореактивные полимеры. Свойства. Применение.
55 Термопластичные полимеры состав. Применение.
56 Геотекстили. Применение в строительстве.
57 Стеклопластики, газонаполненные пластмассы. Применение в строительстве.
58 Пластобетоны на термопластичных термореактивных смолах. Применение в дорожном строительстве.
59 Полимерцементобетон. Состав, свойства, применение.
60 Плёнкообразующие пластмассы. Термопластики.
61 Пиломатериалы и изделия из древесины. Оценка качества. Применение древесины в строительстве.
62 Кровельные и гидроизоляционные материалы.
63 Асбестоцемент. Применение в дорожном строительстве.
64 Использование промышленных отходов и местных строительных материалов в дорожном строительстве.
Неорганические вяжущие вещества
10. Вычислить, сколько получится полуводного гипса CaS04-0,5^0 после термической обработки 10 т гипсового камня CaS04 • 2НгО. Атомные веса элементов см. в приложении 3.
11. Определить количество связанной воды в % и при полной гидратации 1 т полуводного гипса.
Атомные веса элементов см. в приложении 3.
12. При испытании строительного гипса по ГОСТ 125—57 было установлено: тонкость помола — остаток на сите № 02—10% (по весу); предел прочности при сжатии трех образцов через 1,5 ч. после изготовления — 52, 48 и 50 кГ/см2.
Требования ГОСТ 125—57 даны в приложении 4.
К какому сорту можно отнести строительный гипс?
13. Определить объемный вес и пористость гипсовых плит для перегородок с влажностью после сушки 12% (от веса сухого материала). При твердении гипса объем его увеличивается на 1%. Удельный вес полуводного гипса — 2,60, а удельный вес затвердевшего гипса — 2,30. Состав гипсового теста по весу: 1 ч полуводного гипса и 0,5 ч воды.
14. Определить количество негашеной (комовой) извести, получаемой при полном обжиге 10 т чистого известняка с влажностью 10%.
15. Какое количество негашеной (комовой) извести получится при обжиге 10 т известняка, имеющего влажность 2%. Содержание глинистых примесей— 10%, песчаных примесей—10%.
Определить выход обожженной извести, активность ее (содержание СаО). К какому сорту будет относиться полученная комовая известь. Выписка из ГОСТ 9179—59 дается в приложении 5.
16. Сколько потребуется каменного угля с калорийностью 6300 ккал/кг, чтобы получить 20 т негашеной извести из чистого известняка. Известно, что на разложение 1 г-мол известняка требуется 42,5 ккал.
17. Сколько потребуется чистого известняка с влажностью 5% для получения 10 т негашеной извести.
18. Рассчитать, сколько получится негашеной и гид- ратной извести из 20 т известняка. Содержание в известняке СаО — 85% по весу, а естественная влажность его 8%.
19. Рассчитать объем шахтной печи для получения 20 т в сутки негашеной извести при условии, что объемный вес известняка в кусках равен уоб = 1700 кг/м3, топливо занимает около 25% общего объема печи; цикл обжига проходит за 2 дня.
20. Определить, сколько можно получить извести негашеной в сутки, если обжигать известняк в шахтной печи объемом 50 ж3. Топливо в печи занимает 20% общего объема печи, а объемный вес известняка в кусках равен Уоб= 1600 кг/ж3. Цикл обжига проходит в течение 3 сут.
21. Сколько потребуется времени для обжига известняка в шахтной печи объемом 50 ж3. Топливо в печи занимает 20% общего объема. Объемный вес известняка 1600 кг/ж3. Требуется получить 12 г негашеной извести (СаО).
22. Сколько можно получить сухой гидратной извести при гашении 5 т негашеной извести с активностью 80% (содержание СаО).
23. Сколько содержится извести и воды (по весу) в 1 ж3 известкового теста, если объемный вес его равен 1400 кг/ж3. Удельный вес гидратной извести в порошке составляет 2,05 г/см3.
24. Определить объемный вес известкового теста, если воды в нем содержится 50% (по весу). Удельный вес порошкообразной гидратной извести 2,05 г/см3.
25. Какой будет выход известкового теста по весу и объему из 1 т негашеной извести, если она имеет активность (содержание СаО) 70%. Содержание воды в тесте 50% от общего веса, а объемный вес известкового теста 1400 кг/м3.
26. Сколько потребуется гидратной извести, чтобы приготовить 1 ж3 известкового теста с объемным весом 1400 кг/м3. Удельный вес гидратной извести 2,0.
27. Сколько нужно взять гидравлической добавки, чтобы полностью связать 1 ч. гашеной извести, имеющей активность 80% (содержание СаО). Установлено, что в составе гидравлической добавки имеется 60% активного кремнезема.
Предполагается, что в результате твердения будет образовано соединение СаО • Si02 • Н20 — однокальциевый гидросиликат.
28. Приготовить 1 т известково-трепельного цемента, если трепел имеет в своем составе 70% Si02, а гидрат - ная известь — 85% СаО.
Предполагается, что соединение имеет формулу СаО • Si02* Н20.
30. Определить содержание химически связанной воды для цементного камня, приготовленного из портландцемента, имеющего минералогический состав: C3S — 50%, C2S — 25%, С3А — 5%, C4AF — 18%.
Указать конечные продукты клинкерных минералов.
31. Определить пористость в затвердевшем цементном камне, изготовленном из портландцемента.
Цементное тесто при затворении содержало 28% воды, а количество связанной воды равно 20% от веса цемента. Удельный вес портландцемента принять равным 3,1.
32. Определить пористость в затвердевшем цементном тесте, изготовленном из шлакопортландцемента, если тесто содержало 40% воды, а для прохождения реакций при твердении требуется 18%. Удельный вес шлакопортландцемента — 2,95.
33. Для производства портландцемента имеем известняк и глину следующего химического состава (табл. 3).
Подсчитать, в какой пропорции должны быть взяты известняк и глина, чтобы получить портландцемент с коэффициентом насыщения 0,90.
Связь состава, структуры и свойств строительных материалов
Связь состава, структуры и свойств строительных материалов
Другие материалы по предмету
Во втором периоде в насыщенном растворе идут реакции гидратации клинкерных минералов в твердом состоянии, т. е. происходит прямое присоединение воды к твердой фазе вяжущего без предварительного его растворения. Продуктами этих реакций являются гидратные новообразования в коллоидном виде. Период коллоидации сопровождается повышением вязкости цементного теста, обусловливающим схватывание цемента.
В третьем периоде протекают процессы перекристаллизации мельчайших коллоидных частиц новообразований, т. е. растворение мельчайших частиц и образований крупных кристаллов. Кристаллизация сопровождается твердением цементного теста и ростом прочности образовавшегося цементного камня.
Задача № 100
Сколько цемента и воды потребуется для получения 10 кг цементного теста , имеющего среднюю плотность 1550 кг/м3, если истинная плотность портландцемента 3100 кг/м3 . Найти пористость цементного камня и водоцементное отношение .
Содержание воды при затворении портландцемента было 30% , а количество химически связанной воды равно 20% от массы цемента . Значит потребуется 5кг цемента и 5 л воды для получения теста массой 10 кг
Водоцементное отношение бетонной смеси (В/Ц) — что это такое?
Вода – неизменный компонент любого бетона. К ней определяются определенные требования – низкая кислотность, отсутствие солей и органических добавок, таких как грунт, жиры, нефтепродукты и т.д. Но для качественного бетона важным моментом является и водоцементное соотношение – количество жидкости и цемента, которые нужно добавить для получения конкретного объема раствора.
Почему это важно?
Под водоцементным соотношением понимают отношение массы воды к массе цемента, необходимого для приготовления рабочей смеси. Если в бетон добавить жидкости больше, чем нужно, его качество резко ухудшается, показатели бетона М400 могут соответствовать марке М200. После укладки монолит расслаивается, при этом его прочность снижается в несколько раз. Тем не менее, без воды невозможна гидратация цемента, поэтому она должна присутствовать. По водоцементному соотношению бетонной смеси требования изложены в ГОСТ по каждому конкретному виду цемента. Снижение прочности бетона в зависимости от марки и В/Ц соотношения представлено в графике.
Этот же процесс можно увидеть по таблице:
Нелинейность характеристик связана с тем, что химический процесс отвердевания бетона достаточно сложен. Например, влага, которая не участвует в гидратации, остается несвязанной, в результате чего в монолите остаются капилляры и поры, снижающие его плотность и прочность. При этом поры к поверхности бетона расширяются, поэтому он начинает крошиться за счет снижения водопроницаемости. Если влага остается в толще бетона до морозов, она неизбежно замерзнет и начнет разрывать конструкции изнутри, уменьшая прочностные характеристики. При этом лишняя вода влияет на подвижность раствора, которая тоже должна быть оптимальной. Зависимость высоты конуса от водоцементной смеси и пропорций других компонентов можно увидеть в следующей таблице:
Это означает, что правильно подобранное водоцементное соотношение – гарантия того, что бетон будет отвечать заявленным характеристикам.
Расчет количества воды
Согласно общепринятому правилу, для полной гидратации портландцемента ему потребуется всего 25% воды от его массы. Но на практике применить такую смесь невозможно, поскольку она окажется излишне жесткой, поэтому для получения достаточной пластичности потребуется больше воды. Чтобы получить пластичный, удобный для укладки раствор, необходимо показатель водоцементного отношения для бетона должен быть в рамках от 0,4 до 0,75. При меньшем значении его подвижность будет слишком мала и при укладке могут оставаться полости, если значение будет превышать максимальное, цемент расслоится, его прочность резко снизится, особенно это касается бетонов высоких марок.
От коэффициента В/Ц соотношения зависят свойства бетона. Если конструкции эксплуатируются в сложных условиях без дополнительной гидроизоляции, водоцементное соотношение не должно превышать 0,4, такой бетон используется, например, для производства тротуарной плитки. Для заливки фундаментов требуется большая подвижность смеси, поэтому допускается верхняя граница 0,75. Если бетонный монолит или конструкция требуют повышенных показателей морозостойкости, В/Ц не должно превышать 0,5.
Для изготовления бетонной смеси используется портландцемент высокой активности марок М400 или М500. Показатель соотношения воды к цементу, в зависимости от его вида, марки или класса бетона, можно определить по таблице:
Очевидно, что чем выше марка бетона, тем больший расход цемента требуется при меньшем количестве жидкости, нужная подвижность в этом случае достигается за счет применения пластификаторов – присадок, повышающих подвижность бетона без добавления воды. К примеру, для изготовления бетона М300 на 100 кг цемента потребуется 100·0,53=53 л воды для ПЦ 400 или 100·0,61=61 л для ПЦ 500.
Распространенные ошибки
При самостоятельном изготовлении бетонной смеси нередко допускаются ошибки, существенно снижающие ее качество. Самая распространенная из них – превышенное водоцементное отношение. Это связано с тем, что очень важно правильно уложить, а затем уплотнить бетонную смесь, что легче сделать при большей подвижности, которая достигается добавлением лишней воды. Но при этом существенно снижается качество материала – первый признак, выступление жидкости на поверхности после укладки.
Добиться того же эффекта без превышения количества воды можно при помощи пластификаторов.
Еще одной распространенной ошибкой является неправильный уход за бетоном. Процесс гидратации цемента должен проходить при постоянной температуре и максимальной влажности. Поэтому его требуется регулярно смачивать или укрывать полиэтиленом. В этом случае плотность и прочность получившегося бетона будет в несколько раз превышать аналогичный показатель монолита, высушенного без соблюдения этих условий за счет появления микрополостей и капилляров.
При этом нужно осознавать, что изменение свойств бетона не находится в линейной зависимости от внешних факторов и состава. При сниженном показателе водоцементного соотношения смесь быстро схватится в течение первых трех дней, но такой бетон будет иметь меньшую прочность, чем тот, который был приготовлен с повышенным соотношением воды и цемента, при условии, что соблюдались все технологические условия. Поэтому при изготовлении бетонных смесей подбирать варианты с оптимальным значением водоцементного отношения.
При высоких водоцементных отношениях пространство между двумя цементными зернами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации цемента. Остается избыточная вода, которая испаряется и оставляет пустоты (поры, капилляры).
Вывод
Правильное водоцементное соотношение – одно из главных условий получения качественного бетона. При этом известное правило, что для гидратации цемента требуется только 25% воды от его массы, не применимо на практике. Это связано с тем, что некоторый излишек воды должен обязательно оставаться для обеспечения подвижности раствора. Малое количество воды негативно сказывается на прочности конструкций и монолитов после полного схватывания, делает невозможным качественное уплотнение смеси. Поэтому при производстве бетонов различных марок необходимо придерживаться технологических требований.
Лишняя влага в строительном растворе тоже приводит к снижению его качества. Если жидкость не связана должным образом, то компоненты раствора расслаиваются в нем относительно собственной плотности. В результате вместо монолита получается «слоеный пирог», не соответствующий никаким техническим требованиям. Главным признаком излишка воды — ее выделение на поверхности уложенного монолита. Поэтому, в тех случаях, когда требуется дополнительная удобоукладываемость раствора, например, заполнении опалубки с густым армированием, лучше использовать пластификаторы. Они придадут раствору дополнительную подвижность без добавления излишней воды. Обязательно нужно учитывать тот факт, что при укладке бетонной смеси при температурах ниже нуля, В/Ц должно быть как можно ниже, чтобы большая часть воды участвовала в гидратации вяжущего с выделением тепла.
В частном строительстве для получения нужного водоцементного соотношения целесообразно сделать пробный замес. Для этого к одной части цемента добавляют 3 части песка, слегка увлажняют получившийся материал и добавляют 5 частей щебня. После этого вода добавляется мелкими порциями из мерной посуды (чтобы знать ее объем) для получения нужной подвижности раствора. После этого ком бетонного раствора укладывают на ровную поверхность – если он держит форму, водоцементное отношение оптимальное, если расплывается – воды много, когда ком разваливается и расслаивается, в него нужно дополнительно добавить воду.
Определить количество связанной воды при твердении с3а если содержание с3а в цементе было 10
Определить содержание (в % от массы цемента) химически связанной воды в цементном камне из глиноземистого цемента при условии полной его гидратации. Принять, что цемент получен из клинкера, состоящего на 100% из однокальциевого алюмината.
Нравится Показать список оценивших
В бетонную смесь, изготовленную на рядовых заполнителях с расходом портландцемента М 400 350 кг/м3 и водоцементным отношением 0,5, введено 2% от веса цемента хлористого кальция. При этом прочность бетона через 3 суток твердения в нормальных условиях с добавкой оказалась выше прочности бетона без добавки в 2 раза, через 7 суток на 50%, через 28 суток на 11%.
Определить прочность бетонов. Построить графики роста прочности бетонов во времени. Вычислить расход раствора хлористого кальция на 1 м3 бетона, если плотность раствора 1,25 г/см3, т. е. расход CaCl2 на 1 л раствора 348,8 г.
Нравится Показать список оценивших
Водопоглощение бетона по массе 4,3% , водопоглощение по объему 10,5%. Найти пористость бетона при его истинной плотности 2,85 г/см3.
Читайте также: