ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешенін “ҚҰрылыс материалдарын өндіру технологиясы”

1.Бутт Ю.М. Технология цемента и других вяжущих материалов Учебник для инж. специальностей строительных ВУЗ-ов. – 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат., 1976. – 407 стр..: ил.

2. Лабораторный практикум по курск «Минеральные вяжущие вещества» Буров Ю.С. идр. М.; Стройиздат, 1974г.

3. Сатекев Б.С. Табиғи және жасанды құрылыс материалдары мен бұйымдары. М.Х. Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті. 1,2 том

1.Әртүрлі бетон қоспаларын араластырудың физика-механикалық негіздері. 2.Бетондық және темірбетондық бұйымдарды жылыылғалдылықпен өңдеу.

Бетондық араласпа байланыстырушы затты, майда және ірі толтырғыштарды, суды және кейде қосылатын арнаулы қоспаларды әбден өзара араластырып алынатын, күрделі көпкомпоненттік жүйе. Қатты фазасының дисперстік түйіршіктері мен судың аралығында бір-бірімен ілінісу күштері болатындығынан бұл жүйе байланыстылық күйіне көшеді. Сондықтан, оны белгілі физикалық және механикалық қасиеттерімен ерекшеленетін өзінше физикалық дене ретінде қабылдауға болады. Қатайғанға дейін жұмсақ күйінде болып, калаған кескіндегі бұйымдарды қалыптап жасауға мүмкіндіқ тудырады. Бетон араласпасы өзінің физикалық күйі бойынша сұйықтар мең қатты денелер аралығынан орын алады. Механикалық әсер тигізгенде бетон араласпасының сұйықтану және тыныштық қалпында қайтадан қоюлану қасиеті тиксотропия деп аталады. Дірілдету бетон араласы түйіршіктерінің өзара ілінісуін нашарлатып, оның структуралық мықтылығын жояды. Соның арқасында, бетондық араласпа сұйықтәрізді күйінде қалыпты толтырады. Тиксотропиялық сұйықтану процесі қайталамалы. Бетондық араласпаның физикалық қасиеті оның ыңғайлы төселімділігін анықтайды, яғни берілген нығыздау тәсілінде қалыпты толтыру қабілетін және нығыздау нәтижесінде тығыз, біртекті масса алыну мүмкіншілігін көрсетеді. Бетондық араласпаның ыңғайлы төселімдігін бағалау үщін үш көрсеткішті пайдаланады .

1) жылжымалылық (КШ) - бетон араласпасының структуралық мықтылығының сипаттамасы болып саналатын көрсеткіш. Оны сыналатын араласпадан қалыпталынатын конус шөгіндісінің КШ шамасымен бағалайды;

2) қаттылыгы (Қ) - арнаулы аспап көмегімен (дірілдете нығыздалуын, секундпен) анықталатын және бетон араласпасының динамикалық қоюлығын сипаттайтын көрсеткіш;

3) байланыстылыгы - бетон араласпасы біраз тыныштықта сақталғаннан кейін, одан су бөлініп шығуымен бағаланады. Бетондық араласпа жылжымалылығын стандарттық аспап-конус көмегімен өлшейді. Түйіршіктерінің ең үлкен ірілігі 40 мм болатын толтырғьіш негізінде алынған бетондық араласпа үшін конус №1 қолданады. Ең үлкен ірілігі 70 және 100 мм толтырғышпен алынған араласпалар үшін - конус №2.

Бетондық араласпаның жылжымалылығын анықтау үшін қолданатын конустардың ішкі мөлшерлері төмендегідей, мм:

Жылжымалылығын бірсынамалық бетон араласпасынан орындалынған екі анықтаманың орташа шамасы ретінде есептейді. Егер конус шөгіндісі нольге тең болса, онда бетондық араласпаның ыңғайлы төселімдігін оның қаттылығымен сипаттайды.

Жылжымалы араластардың (П1-П4) суы қаттыларға қарағанда айтарлықтай көп. Олар өздері қою, бірақ жылжымалылығы жақсы, дірілдетумен өте оңай тығыздалынады.

_______ Бетондық араласпалардың жіктелуі_____

Ыңғайлы төселім бойынша маркасы	Көрсеткіші бойынша нормальдық ыңғайлы төселімділігі		Ыңғайлы төселім бойынша маркасы	Көрсеткіші бойынша нормальдық ыңғайлы төселімділігі
	Қаттылығы, с	Жылжымалылығы, см.		Қаттылығы, с	Жылжымалылығы, см.
1	2	3	4	5	6
Ж4	31 және көп	-	Ш	1-4	4 және аздау
Ж4	21-30	-	П2	-	5-9
Ж2	11-20	-	П3	-	10-15
Ж1	5-10	-	П4	-	16 және көптеу

Маркалары ПЗ және П4 араласпаларды міндетті түрде жұмсартқыш қоспаларын қоса дайындайды, соның арқасында оларды қалыптарға немесе құрылыстың керекті жеріне шамалы механикалық әсермен нығыздап салуға болады. Бетондық жұмыс практикасында мұндай араласпаларды құйылмалар деп атайды. Жылжымалы жәнеқұйылма араласпалары бетонсорғыш көмегімен құбырлар бойынша оңай тасымалдайды. Тасымалдау, салу және нығыздау процестерінде бетондық араласпаның жіктелуінен сақ болған жөн. Оны араласпаньің байланыстығымен сипаттауга болады. Бетондық араласпаньің байланыстығы бетон құрылысының және қасиетінің біркелкілігін қамтамасыз етеді. Араласпаны нығыздағанда, оны құрамалайтын түйіршіктер өзара жақындайды, ал судың біршамасы ең жеңіл компоненті ретінде ығыстырылып, жоғары көтеріледі де, соңында капиллярлық өрістер және ірі толтырғыш түйіршіктерінің астында қуыстар құралып қалады. Бұл кұбылысты бетондық араласпаның седиментациясы деп атайды. Седиментация процесінде тығыздығы ерітінді бөлігінің тыгыздығынан (цемент, құм және су араласы) басқаша ірі толтырғышта араласпада қозғалып, орын ауыстырады. Егер толтырғыш тығыз және ауыр болса, мысалы граниттен алынған шағал тас, онда оның түйіршігі астына қарай ұмтылады; кеуекті жеңіл толтырғыштар, керісінше, жоғары қарай қалқып шығады. Мұның барлығы бетон структурасын нашарлатып, біртектілігін орындамайды. Егер бетон құрамына майда толтырғыш мөлшері дұрыс тағайындалса және жұмсартқыштарды пайдаланып, ерітуге қажетті су шығынын қысқартса, онда жоғарыда айтылған бөлшектену құбылысын минимумға жеткізуге болады - ауыр бетон үшін 5% көп емес, жеңіл бетонда 10% көп емес болуына сенімдік туады. Бетондық араласпаның ыңғайлы төсемділігі конструкция типіне, оның мөлшеріне, арматуралану жиілігіне және қолданылатын нығыздандыру құралына сәйкес болуы қажет. Ыңғайлы төселімділікті реттеуге мүмкіндік бар. Ол үшін ыңғайлы төселімділіктің өзгеруіне әсер ететін басты факторларды білу қажет: бетондық араласпаға кеткен су шығыны, цемент илемесінің көлемі, ерітінділік бөлігінің көлемі, пайдаланылған цемент және толтырғыштар түрлері, жұмсартқыштар қоспаларының болуы немесе жоқтығы. Қысқаша айтқанда, бетондық араласпаның технологиялық қасиеті - оның құрамына және қолданылган материалдар қасиеттеріне тәуелді.

14.9-кестеде келтірілген деректерді портландцементін және ірілігі орташа құмын пайдалана жасалынатын бетон үшін қолдануга жарамды. Қайсыбір біріктірушілер (байланыстырушылар құрамында минералдық қоспалардың елеулі үлесі болуы мүмкін, мысалы трепельдің немесе диатомиттің. Мұндай қоспалардың өте ұнтақдисперсті структуралары болады да көп су сіңіргіш келеді. Сондықтан, минералдық қоспасы бар цементтерді, айталық пуцолондық портландцементті, қолдану бетондық араласпаның суқажеткөйлігін 15---20 л ұлгайтады.

Бетондык араласпаны дайындауға кететін судың біразы цемент туйіршіктерін сулауға және жұмсақ цемент илемені құруға шығындалады; басқа бөлігі толтырғыштар түйіршіктері бетіне сіңеді (адсорбцияланады) және түйіршіктері кеуекті болса, онда олардың ішіне тартылады. Толтырғыштармен адсорбцияланған су мөлшері түйіршіктер беттерінің сипатына және қосынды бет аумақтарына байланысты болады. Беттері тегіс келетін табиғи ұсақ тас пен кұмның су тартымдылығы шағал тас пен жасанды (уатылган) құмға қараганда аздау. Түйіршіктердің қосынды беттік аумақтары олар майдаланған сайын ұлгая береді. Неғұрлым толтырғыш майда болса, соғұрлым берілген ыңғайлы төселімдіктегі бетондық араласпаны алу үшін көп су қажет болады. Осындай себеп бойынша майда құм қолдана жасалған араласпаның суқажеттілігінің өсетіндігі. Сондай-ақ, құрамында өте ұнтақ топырақтан, шаңнан, саздан тұратын елеулі қосындысы бар толтырғыштарды қолданғанда, су шығыны тіпті көбейіп кетеді. Мұндай жағдайда, қатайған бетон сапасының көрсеткіштері (мықтылыгы, мәңгілігі және т.б.) нашарлайды. Цементтің илеме көлемі 1000 л бетонның 240 - 270 л құрайды. Бұл 1 м3 бетонға мүмкіндігінше ең аз дегендегі, цемент шығынына, ягни 200 - 220 кг. сәйкес келеді. Толтырғыштар туйіршіктерін жағар маймен сылағандай бүркеп және олардың аралық куыстарын толтыру үшін осыншама минималдық цемент илемесі керек. Олай болса, майда және ірі толтырғыштар түйіршіктерінің өзара қозғалу мүмкіншіліктері жағар май ролін орындайтын цемент илемесінің тек қоюлығына ғана емес сондай-ақ, оның көлеміне де байланысты. Міне, осы себептен бетондық араласпаның ыңғайлы төселімділіктігі толтырғыштар бөлшектерінің қозғалып өзара орын ауыстыра жайласатындығына және соның нәтижесінде бетон құрамалары (компоненттері) тұтас біркелкі масса құрайтын қабілетіне байланысты.

Цементтік ерітінді көлемі. Егер бетондық араласпаны даярларда, ерітіндімен ірі толтырғыштар туйіршіктерінің тек аралық қуыстарын толтыратын болсақ, онда қалыптауға (салуға) келмейтін өте қатты бетон араласпасын алған болар едік. Олай болатыны, щебень немесе гравий түйіршіктерінің түйіспелері ұстасып, араластың деформациялануына үлкен кедергі жасап жылжытпайды. Бетондық араласпаны жылжымалы жасау үшін ерітінді бөлігінің көлемі ірі толтырғыштағы қуыстық көлемінен біраз артық болуы қажет. Сөйтіп, толтырғыш түйіршіктерінің айналасында жұмсақ қаптама құралып, бетондық араласпаны салып ныгыздарда түйіршіктердің өзара қозғала орын ауыстыруларын жеңілдетеді. Сондықтан, басым көпшілігінде цементтік ерітінді көлемін ірі толтырғыштағы қуыстар көлемінен артық етіп қабылдайды. Мұны бетон құрамын есептерде артықтық коэффициентін (түйіршіктер арасын алыстату коэффициентін) енгізу арқылы ескереді. Бұл коэффициенттің мағынасын қатты араласпалар үшін 1,054-1,15, ал жұмсақ араласпалар үшін 1,2 - 1,5 аралықтарында қабылдайды. Жүмсақтандырушы қоспаларды қолдану бетондық

араласпалардың ыңғайлы төселімділіктерін реттеудің ең тиімді тәсілі. Бетонға оларды шамалы ғана (байланыстырушы массасынан 0,05 - 0,3%) қосқанның өзінде, араластың берілген ыңғайлы төселімділікте су шыгынын қысқартады. Оның үстіне, қоспалар бетондық араласпаның байланыстығын жақсартып седиментация құбылысын болдыртпайды. Жұмсартқыштар қоса жасалынған бетон тыгыздығының, мықтылығының және коррозияға тұрақтылығының жоғарылығымен сипатталады. Бетонның қатаюы. Қалыпқа салынған бетондық араласпа цементтің гидратациялануы арқасында өзінен-өзі қатая бастайды. Қатаюшы бетон, оған тиісті күтімдік жасаған жағдайда, жобада қарастырылған мықтылығына нормалық уақытта жетеді. Қатаюшы бетонға күтім дегеніміз - оптималдық температуралық-ылғалдылық қатаю ережесін орындауды қамтамасыз ету, қалыптасып үлгермеген структурасын бұзатын соғудан және селкілдетуден сақтау болып табылады. Осы қатаю кезеңінде бетон мықтылығын жетілдіретін маңызды факторларға температура, ылғалдылық жағдай мен қатаю ұзақтығы жатады. Бетонның қатаюы жылы және ылғалды ортада жүреді. Мезгілінен бүрын бетонның құргап кетуі немесе мұздап қалуы цементтің сумен гидратациялық әрекетін тоқтатады, бетон структурасына және қасиеттеріне теріс әсерін тигізеді. Нормалық жағдайда, демек температурасы 20±2°С ылғалды ауалық ортада бетонның қысқандағы мықтылығы қатаю уақытының логарифміне пропорционалды өседі: Rn \R28=Ign\Ig28

Бұл формуланы қалыпты босату уақытын шамамен есептеу үшін пайдаланады.

Бетон нормалдық жағдайда қатайғанда, тек 7-14 тәуліктен кейін өзінің маркалық мықтылығының 60-80% береді, сондықтан бетон технологиясындағы ең маңызды міндет бетон қатаюын тездету тәсілдерін жетілдіру. Бұл проблеманың шешілуіне П.И.Боженов, А.В.Волженский, С.А.Миронов, Л.А.Малинина және т.б. елеулі үлес қосқан. Бетон қатаюын тездету үшін оның температурасын көтеріп, ылғалдығын міндетті түрде сақтауға мүмкіншілік беретін жылумен өндеу тәсілін пайдаланады. Температураны көтеру нәтижесінде цемент минералдарының сумен әрекеттесуі пәрменді жүреді де, алғашқы мезгілінде бетон мықтылығының өсуін тездетеді. Әдетте, жылу тасығыш ретінде температурасы 60-90°С бу немесе бу аралас ауаны қолданады. Бетон мықтылығы, сурет 14.20. көрсетілгендей, 10-14 сағат бойы булаған соң, керекті мықтылығының 70-75% жетеді. Герметикалық аппараттарда - автоклавтарда 0,8-12 МПа қысымдықта және 175-190°С температурада қаныққан бумен бетонды өңдегенде, оның қатаюы одан да едәуір тездетіледі. Бірақ, мұндай өңдеу тәсілдерін тек зауыттық жағдайда пайдаланады; ол бұйымдардың қымбатталуымен байланысты. Әдеттегі бетон қатаюын тездету тәсілдерін тиімді болмайтын жағдайда ғана қолданады. Ңормалдық қысымдықта қаныққан бумен бетон булауды мезгілдікпен және үздіксіз істейтін камераларда белгілі режиммен жүргізеді. Қабылданған режим бойынша, температура берілген жьілдамдықта біртіндеп көтеріледі, бұйымдар жетілген жоғарғы температурада берілген уақыт бойынша қыздырылады, сосын температурасын біртіндеп төмендетеді. Жылумен өңдеуші үздіксіз істейтін камералар туннельдік көлденең және тігінен болып екі топқа жіктеледі. Бүл камераларда форма-вагонетка қалыпталынған бұйымдармен үш зонаны бірінен кейін бірін өтеді: жылыту, жоғарғы температурада (изотемпературалық) ұстау және салқындату.

Вертикальдық булау камераларында жылумен өңдеу процесі қарсылай ағым принципін қолдана жүргізіледі. Бу перфориланған (тесіктелінген) құбырмен камераның жоғарғы зонасына (изотермиялық қыздыру зонасына) келіп түседі. Суық бұйымдар біртіндеп, ыстықтығы аса түсетін бу ауалық аралас ортасына қарсы көтеріле береді. Бұйымдар изотермиялық зонасын өткеннен кейін, қайтадан астына қарай жылжып біртіндеп салқындайды. Бетон қатаюын тездету үшін бұйымдарды электр энергиясымен де, инфрақызыл сәулелену энергиясымен де қыздырады. Сәулеленуші аспаптар электр тоғымен немесе газбен қыздырылады. Олардан шығатын сәулелік энергия қалып қабырғаларымен немесе тікелей бұйымдармен игеріліп, жылылық күйінде бетонда шоғырланып, оны қыздырады. Қалыпталынған темірбетон бұйымдарын саңылаулық камерада жылумен өңдерде кұбыршақты электрқыздырмаларын (ТЭНдерді) қолданады. Электрлік өрісте темірбетон бұйымдарын индукциялық қыздыруды арматураға және металдық, қалыптар қабырғасына берілетін токтарды генериялау есебінде жүргізеді. Электр тоғымен қыздыруды вертикальдық кассеталық қалыптарда, қалыпталынатын панельдерді жасарда да қолданады. Кассеталардағы аралық қабырғаларын электродтар ретінде пайдаланады. Электрмен қыздырарда, техникалық қауіпсіздігіне үлкен көңіл аудару қажет. Ток бойында тұрған қалыптау қондырғысын қоршалап, жарықтық және дыбыстық сақтандырғыштармен жабдықтау қажет. Бетондық араласпаны салар алдында қысқа уақыт (5-10 мин) электрмен қыздырып алған елеулі тиімділік береді. Бетондық араласпа арнаулы бункерлерде 38,08 кернеудегі тогімен температурасын 80-90°С дейін жеткізе қыздырылады,сосын ыстық күйінде қалыптарға салып тығыздайды. Цемент гидратацияланғандағы бөлінетін экзотермиялық жылу қатаюшы бетондағы көтеріңкі температураның біраз сақталуын және қатаю жылдамдығын сүйемелдейді. Араласпаны алдын-ала электрмен қыздырып алу тәсілін қыс мезгіліндегі бетондау жұмыстарында, сондай-ақ, буландырудың орнына ауыр және жеңіл бетондардан бұйымдарды «ыстықтай» қалыптау үшін тиімділікпен қолданады. Құрама темірбетон өндірісінде және бетондық жұмыстарында бетон қатаюын тездетудің жылылық тәсілдерінен басқа технологиялық жэне химиялық тәсілдері де бар.

Технологиялық тәсілдердің мәнісі - жылдам қатаятын цементтерді қолдану, цементті құрғақтай және сумен қоса дірілдеме диірменде қосымша тарту, бетондық араласпаны дірілдете активтеу, қатты араласпаларды және оларды нығыздаудың тиімділік тәсілдерін пайдалану.

Жылыылғалдылықпен бетон жэне темірбетон бұйымдарын өңдеу -бетон қатаюын жеделдететін белгілі тэсілдердің ең тиімділігі. Бұл темірбетон бұйымдарын жасардағы маңызды технологиялық процес болып саналады. Жылыылғалдылықпен өңдеу түрілерінің (булау, автоклавта қатаю, түйістікпен қыздыру, электрмен қыздыру) ішінде атмосфералық қысымдықта булаудың орны ерекше. Бетон тарауында қатаю процесіне қатысты айтып өткеніміздей, бумен өңдеуді мезгілімен немесе үздіксіз істейтін камераларда жүргізеді . Мезгілімен (периодымен) істейтін камералар шұңқыр және үнгі (туннель) типтегілер болып ажыратылады. Соңғысын вагоненкаларға жинастыратын майда бұйымдарды жасарда қолданады. Бұйымдарды булауды, әдетте, бетон жобалық мықтылығының 50+70 % кем емсе мықтылығын алғанға дейін жүргізеді. Қазіргі темірбетон бұйымдары мен конструкциялары зауыттарында булау ұзақтығы 80 - 100 С аралығында көпшілік жағдайда 8-15 сағат құрайды. Қажет болған жағдайда қысқартылған булау режимінде тезқатаюшы, мықтылығы жоғары портландцементті, азғана сушьщымен қатты бутон араласпасын және төмен С/Ц және де қатаюды жеделдетушілерді қолдану есебінде бетонның интенсивті қатаюын қамтамасыз етуге болады.

Жылы ылғалдылықпен өңдеудің толық циклы төрт мезгілден тұрады: алдын-ала буландыруға дейін ұстау, камерада температураны көтеру, изотермиялық қыздыру, бұйымдарды суыту. Бүйымдарды алдын-ала ұстау буланғанға дейін температуралық деформациясы және ылғалы көше қозғалуы болмай тұрып бетон структурасы құрылуына ықпалын тигізеді. Сөйтіп, дайын бұйымдар мықтылығына және төзімділігіне оңды эсерін тигізеді. Оптималдық ұстау уақыты 2- ден 10 сағ дейін ауытқиды жэне бетон араласы ұстаса басталуына сэйкестенеді, осы уақыт ішінде бетон 0,3 - 0,5 МПа мықтылығына ие болып қалады. Температураны көтерерде бетонда конструктивтік те және деструктивтік те процестері жүреді. Біріншілерінің мэнісі цемент гидратациясы жеделдетілуінде, ал екіншілерініке - бетонның температуралық ұлгаюында. Бұл бетон ұлғаюы 3+6 мм/м жетеді де оның тығыздығы және тұрақтылығы төмендетілінуін туғызады. Жылыылғалдылықта өңдеу процесінде бетон деструкциясын тудыратын негізгі факторлардың бірі қатты түйіршіктер бетіне адсорбталынған араластыру суында ерітілген және бетон араласпасын даярларда қамтылынған ауа. Жылы ылғалдылықпен өңдегенде, ауа бос күйіне бөлініп шыгады. Сонда, оның термиялық кеңею коэффициенті бетонның қатты құрамдарымен салыстырғанда 200 - 300 есе артық болады. Деструктивалық факторлар санатына қыздыру мерзіміндегі бетонның сыртқы және ішкі қабаттар арапығындағы температуралық градиентін, бірді - жарым су булануын және де ылғалдың бұйым қалындығы ортасына қарай ығысуын жатқызуға болады. Температураны жайлап көтерерде, жақсы бетон структурасы қалыпталуына қолайлы жағдай туады, себебі бетон едәуір температуралық кеңеюіне жеткенше, ол белгілі шамада мықтылығына ие болып үлгереді. Бұйымдарды қатты, эсіресе жабық қалыптарда қыздырғанда қыздыру жылдамдығының бұйымдар сапасына әсері едэуір азаяды. Олай болатыны мұндай қалыптар температуралық деформация дамытуына жол бермейді. Әсіресе, аралас цементтер негізіндегі бетонды максимальдық температурада 95 - 100 С булау тиімді келеді, ал кәдімгідей жэне жоғары мықтылы портландцементпен алынған бетондар үшін бірқатар жагдайларда керісінше мақсатқа сай келмейді.