Konkrét

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. október 9-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 19 szerkesztést igényelnek .

A beton (a francia  béton szóból ) mesterséges építőanyag , amelyet ásványi (például cement ) vagy szerves kötőanyag, durva vagy finom adalékanyagok, víz racionálisan kiválasztott, alaposan összekevert és tömörített keverékének öntésével és keményítésével nyernek [1] . Bizonyos esetekben tartalmazhat speciális adalékokat, és nem tartalmaz vizet (például aszfaltbeton ).

Az építőiparban a cementből vagy más szervetlen kötőanyagból készült betonokat használják legszélesebb körben. Ezeket a betonokat általában vízzel zárják le. A beton aktív alkotórészei a cement és a víz; a köztük zajló reakció eredményeként cementkő keletkezik, amely az adalékszemcséket monolittá rögzíti.

Szerves kötőanyagokon ( bitumen , ásványi gyanták) a betonkeveréket víz bevezetése nélkül állítják elő, ami biztosítja a beton nagy sűrűségét és vízzáróságát.

Történelem

A legkorábbi beton, amelyet a régészek az ásatások során Lepenski Vir faluban (Szerbia) fedeztek fel, Kr.e. 5600-hoz köthető. e. Az ókori település egyik kunyhójában kaviccsal és helyi mésszel kevert betonból 25 cm vastag padozat [2] [3] készült .

A betont széles körben használták az ókori Rómában [2] . Olaszország  egy vulkanikus ország, ahol könnyen hozzáférhető összetevőkből lehet betont készíteni, beleértve a puccolánokat és a lávatörmeléket . A rómaiak betont használtak középületek és építmények tömeges építésekor, beleértve a Pantheont is, amely még mindig a világ legnagyobb vasbeton kupolája. Ugyanakkor ez a technológia nem volt elterjedt az állam keleti részén, ahol hagyományosan követ használnak az építőiparban, majd olcsó lábazat  - egyfajta tégla.

A Nyugat-Római Birodalom hanyatlása miatt a monumentális épületek és építmények nagyarányú építése semmivé vált, ami a beton felhasználását célszerűtlenné tette, és a mesterség és a tudomány általános leépülésével együtt a termelés elvesztéséhez vezetett. technológia. A korai középkorban az egyetlen jelentős építészeti objektum a természetes kőből épült katedrálisok voltak.

A "római cement" szabadalmát 1796 -ban James Parker szerezte meg . A 19. század első felében számos kutató és iparos fejlesztette ki a modern típusú portlandcementet. 1824-ben Joseph Aspdin kapott szabadalmat a portlandcementre , 1844 -ben I. Johnson javította az Aspdin-féle portlandcementet. 1817-ben Vika feltalálta a cementklinkert , 1840-ben pedig a portlandcementet. A portlandcement termelésének növekedésével párhuzamosan nőtt a cementhabarcsok és betonok felhasználása az építőiparban.

A betongyártás világelső Kína (430 millió m³ 2006-ban) [4] és az USA (345 millió m³ 2005-ben [5] és 270 millió m³ 2008-ban) [4] . Oroszországban 2008 -ban 52 millió m³ betont állítottak elő [4] .

A beton osztályozása és típusai

A GOST 25192-2012 szerint „Beton. Osztályozás és általános műszaki követelmények” [6] és GOST 7473-2010 „Betonkeverékek. Előírások” [7] , a betonok osztályozása (a bitumenes kötőanyag alapú betonok - aszfaltbetonok kivételével ) a fő cél, a kötőanyag típusa, az adalékanyag típusa, a szerkezet és a keményedési feltételek szerint történik:

Betongyártás

A cementbeton cement, homok, zúzott kő és víz (arányuk a cement márkájától, a homok és zúzott kő frakció- és nedvességtartalmától függ), valamint kis mennyiségű adalékanyag ( lágyítók , víztaszítók stb. ) keverésével készül. ). A betongyártás fő kötőelemei a cement és a víz. Például, ha 400-as minőségű cementet használnak a 200-as beton előállításához, az 1:3:5:0,5 arányt kell használni. Ha 500-as cementminőséget használunk, akkor ennél a feltételes aránynál a betonminőség 350. A víz és a cement aránya („ víz-cement arány ”, „víz-cement modul”; jelölése „W / C”) fontos jellemző. betonból. A beton szilárdsága közvetlenül ettől az aránytól függ: minél alacsonyabb a W / C, annál erősebb a beton. Elméletileg a W / C = 0,2 elegendő a cement hidratálásához, azonban az ilyen betonnak túl alacsony a plaszticitása, ezért a gyakorlatban W / C = 0,3–0,5 és magasabb értékeket használnak.

Gyakori hiba a beton kézműves gyártásában a túlzott víz hozzáadása, ami növeli a beton mobilitását, de többszörösen csökkenti a szilárdságát, ezért nagyon fontos a víz-cement arány pontos betartása, amelyet a táblázatok alapján számítanak ki. a felhasznált cement márkájától függően [8] .

Beton adalékanyagok

Töltőanyagként természetes vagy mesterséges ömlesztett kőanyagok használhatók. A betonban a térfogatának 80-85%-át elfoglaló adalékanyagok merev betonvázat alkotnak, csökkentik a zsugorodást és megakadályozzák a zsugorodási repedések kialakulását.

A szemcsék méretétől függően az adalékanyagot finomra ( homok ) és durvara ( zúzott kő és kavics ) osztják.

Az öngyógyuló beton adalékai lehetnek kémiai (bitumen alapú) és szerves (kalciumtermelő baktériumokat tartalmazó kapszulák). Az ilyen öngyógyító beton például hidak építéséhez ígéretes. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy körülbelül 4 héten belül szinte teljes repedések gyógyulnak [9] .

Betonösszetétel kiválasztása

A betonkeverék egyik legfontosabb összetevője a homok. A beton elkészítéséhez jobb, ha természetes homokot használunk közepestől durvaig. A homok mérete és aránya a durva adalékanyaggal (nehézbetonban zúzott kő vagy kavics, könnyűbetonban duzzasztott agyag) a betonkeverék összetételében befolyásolja a cement mobilitását és mennyiségét. Minél finomabb a homok, annál több ásványi adalékanyagra és vízre van szükség. A természetes homok használatának legfontosabb korlátja az agyag vagy agyagrészecskék jelenlétének korlátozása a homok összetételében. A kisméretű (agyag) részecskék nagyon erősen befolyásolják a beton szilárdságát. Már kis mennyiségük is a beton szilárdságának jelentős csökkenéséhez vezet. Ezért agyagrészecskék nélküli természetes homok hiányában a rendelkezésre álló homokot a következő eljárásokkal javítják (dúsítják): homokos mosás; homok szétválasztása frakciókra egy vízsugárban; a kívánt frakció elválasztása a homoktól; a munkaterületen elérhető homok keverése importált jó minőségű homokkal.

A dúsítás és előkészítés után a homoknak meg kell felelnie az ún. szabványos szűrőterület által meghatározott feltételeknek. A homok különböző nyílású szitákon való átszitálásával meghatározott szemcseösszetételnek illeszkednie kell az ábrán kötőjelekkel jelölt területre. Lehetséges az árnyékolatlan területet figyelembe vevő szemcseméretű homok használata, de csak 150-es és az alatti betonhoz [10] .

A homok helyett sikeresen hasznosítható a kohászati, energetikai, bányászati, vegyipari és egyéb iparágak termeléséből származó hulladék [11] .

Fektetés, tömörítés, kikeményítés

A betonkeveréket az előkészítés és az elhelyezés után a lehető leghamarabb tömöríteni kell. A tömörítési folyamat során a légzsákokból eltávolítják a levegőt, és a tejet újra elosztják a beton szilárd frakcióival való szorosabb érintkezés érdekében. Ez a kész beton szilárdságának növekedéséhez vezet. A tömörítéshez vibrációt használnak. A monolitikus konstrukcióban végzett vibrotömörítéskor kézi vibrátorokat, blokképítésben vibroprést használnak . Kikeményedési hőmérséklet - +5 °C és +30 °C között.

A betonozás során a betonszivattyúban vagy keverőben technológiai betonmaradványok keletkeznek, melyeket a talajba vezetve helyi szennyezés lép fel. A betonmaradványok hatékony felhasználása érdekében [12] lehetőség van kis formák előzetes elkészítésére.

Teljesítménytulajdonságok

Nyomószilárdság

A betonra jellemző fő mutató a nyomószilárdság. Meghatározza a beton osztályát.

A B betonosztály a köbös (prizma) szilárdság MPa-ban, 0,95-ös garantált biztonsággal (konfidenciaszinttel). Ez azt jelenti, hogy az osztály által beállított tulajdonság 100-ból legalább 95-ször biztosított, és csak öt esetben számíthat arra, hogy nem teljesül.

Az SNiP 2.03.01-84 "Beton- és vasbeton szerkezetek" szerint az osztályt a latin "B" betű és a mega pascalban (MPa) mért ellenállási nyomást mutató számok jelölik. Például a B25 jelölés azt jelenti, hogy az ebbe az osztályba tartozó betonból készült szabványos kockák (150 × 150 × 150 mm) az esetek 95%-ában ellenállnak a 25 MPa nyomásnak. A szilárdsági index kiszámításához figyelembe kell venni az együtthatókat is, például a nyomószilárdság szempontjából B25 osztályú betonnál a számításokhoz használt szabványos Rbn ellenállás 18,5 MPa, az Rb tervezési ellenállás pedig 14,5 MPa.

A beton nyomószilárdsági és axiális feszültség szerinti osztályának megfelelő korát a tervezés során a szerkezet tervezési terhelésekkel való lehetséges tényleges terhelési feltételei, a felállítás módja, valamint a beton keményedési feltételei alapján határozzák meg. Ezen adatok hiányában a konkrét osztály 28 napos korban kerül megállapításra.

Az osztályokkal együtt a beton szilárdságát fokozatok is meghatározzák, amelyeket a latin "M" betű és 50 és 1000 közötti számok jelölnek, amelyek a nyomószilárdságot kgf / cm²-ben jelzik. GOST 26633-91 „Nehéz és finomszemcsés beton. Előírások" a következő megfelelést állapítja meg a 13,5%-os betonszilárdság-változási együtthatójú minőségek és osztályok között:

A beton szilárdsági osztálya Szilárdság szempontjából a legközelebbi betonmárka Modern nemzetközi megjelölés [13]
B3.5 M50
B5 M75
B7.5 M100
B10 M150 C8/10
B12.5 M150 С10/12,5
B15 M200 C12/15
B20 M250 C16/20
B22.5 M300 С18/22,5
B25 M350 C20/25
B27.5 M350 С22/27,5
B30 M400 C25/30
B35 M450 C28/35
C30/37
B40 M550 С32/40
B45 M600 С35/45
B50 M700 С40/50
B55 M750 С45/55
B60 M800 С50/60
C55/67
B70 M900
С60/75
B80 M1000
С70/85
B90
С80/95
B100
С90/105
B110
B120

Ezt a táblázatot eltávolítottuk a GOST 26633-2015 jelenlegi verziójából.

A tesztelés pillanatáig a betonmintákat normál keményedési kamrákban kell tárolni , a kész szerkezet szilárdsága roncsolásmentes vizsgálati módszerekkel ellenőrizhető Kashkarov , Fizdel vagy Schmidt kalapácsok , különböző kialakítású szklerométerek, ultrahangos készülékek és mások segítségével.

Megmunkálhatóság

A GOST 7473-2010 szerint a bedolgozhatóság szerint ("P" betűvel jelölve) a betonokat megkülönböztetik:

A GOST a betonkeverékekre a következő megnevezéseket határozza meg a bedolgozhatóság szerint:

Megmunkálhatósági fokozat Merevségi szabvány, s Kúpos huzat, cm
Szuper kemény keverékek
SG3 100 felett -
SG2 51-100 -
SG1 kevesebb, mint 50 -
Merev keverékek
G4 31-60 -
F3 21-30 -
G2 11-20 -
G1 5-10 -
Mobil keverékek
P1 4 vagy kevesebb 1-4
P2 - 5-9
P3 - 10-15
P4 - 16-20
P5 - 21 és felette

A bedolgozhatósági index döntő jelentőségű a betonszivattyúval történő betonozásnál . A szivattyúzáshoz legalább P2 bedolgozhatósági indexű keverékeket használnak.

További fontos mutatók

A tesztelő klímakamrák a beton fagyállóságának és vízállóságának vizsgálatára szolgálnak .

Adalékok betonhoz

Az adalékanyagok használata lehetővé teszi a keverékek, betonok és habarcsok jelentős befolyásolását azáltal, hogy meghatározott tulajdonságokat ad nekik. GOST 24211-2008 „Adalékok betonhoz és habarcsokhoz. Általános előírások” az adalékanyagok következő osztályozását kínálja:

  1. A beton- és habarcskeverékek tulajdonságait szabályozó adalékok:
    • a lágyító adalékok növelik a betonkeverék mobilitását, ezáltal lehetővé téve egy adott konzisztencia elérését kisebb vízfogyasztás mellett;
    • a vízcsökkentő adalékok lehetővé teszik, hogy alacsony víztartalmú, tehát viszonylag kis mennyiségű cementkővel nagyon mozgékony keverékeket állítsunk elő;
    • stabilizáló adalékok biztosítják a konzisztencia megőrzését, ezáltal megakadályozzák a keverék szétválását a fektetés és tömörítés során;
    • a keverék mobilitásának megőrzését szabályozó adalékanyagokra van igény a forró évszakban, ha a keveréket hosszú ideig kell szállítani;
    • a keverék levegő (gáz) tartalmát növelő adalékok vagy a levegőt magával ragadó adalékok növelik a fagyállóságot, a vízállóságot és a korrózióállóságot, de valamelyest csökkentik a leendő szerkezet szilárdságát;
  2. A betonok és habarcsok tulajdonságait szabályozó adalékok:
    • a beton keményedési kinetikájának szabályozása :
      • késleltetőket akkor használnak, ha hosszú távú szállítás esetén szükségessé válik a betonkeverék megkötése előtti idő növelése;
      • a gyorsítók csökkentik a beton keményedési idejét;
    • a beton szilárdságának növelése - az ilyen típusú adalékok növelik a beton kopással, ütéssel és repedéssel szembeni ellenállását;
    • csökkenti az áteresztőképességet - olyan anyagok, amelyek növelik a betonszerkezet sűrűségét;
    • olyan adalékanyagokat használnak, amelyek növelik a védőtulajdonságokat az acél vasalással kapcsolatban, hogy megakadályozzák a korróziót a beton és a vasbeton szerkezetek vasalással való közvetlen érintkezésekor;
    • a fagyállóságot növelő adalékok növelik a beton váltakozó fagyasztási és felolvasztási ciklusainak számát a szilárdsági tulajdonságok elvesztése nélkül;
    • adalékanyagok, amelyek növelik a beton korrózióállóságát olyan környezetben, amely az anyag tulajdonságainak romlását okozza;
    • habzó adalékokat használnak a beton zsugorodásának kompenzálására a szerkezet működése során;
  3. A betonnak és habarcsnak különleges tulajdonságokat biztosító adalékok:
    • a fagyálló adalékok vízben oldva nagymértékben csökkentik a keverék fagyáspontját, megakadályozva, hogy szállítás közben fagyjon meg, és megakadályozzák a frissen lerakott beton megfagyását a hideg évszakban;
    • a víztaszító adalékok víztaszító tulajdonságokat kölcsönöznek a beton pórusainak falának, növelik a beton vízállóságát, és megakadályozzák a kapilláris hatás kialakulását ;
    • a fotokatalitikus adalékok a beton öntisztító tulajdonságát adják, egy ilyen reakció eredményeként bármilyen szerkezet falán szinte minden szennyeződés lebomlik - por, penész, baktériumok, kipufogógáz részecskék stb.
  4. Ásványi adalékok betonhoz :
    • I. típusú aktív ásvány:
      • összehúzó tulajdonságokkal rendelkezik (például mikroszilícium -dioxid , metakaolin );
      • puccolán aktivitással rendelkezik;
      • összehúzó tulajdonságokkal és puccolán aktivitással is rendelkezik.
    • II típusú - inert ásvány.

Konkrét megjelölés

A GOST 7473-2010 szerint a betonkeverék jelölésének a következőkből kell állnia:

Például egy B25 nyomószilárdsági osztályú, P3 bedolgozhatósági fokozatú, F200 fagyállóságú és W6 vízállóságú nehézbeton felhasználásra kész betonkeveréket BST V25 P3 F200 W6 GOST 7473-2010 jelöléssel kell ellátni . A kereskedelmi gyakorlatban az is szokás, hogy külön kategóriába sorolják a nagy szilárdságú speciális VS betonokat és a CM finom frakciójú zúzott kő felhasználásával készült betonokat (ún. "mag").

Betonvédelem

A beton vízszigetelő védelme elsődleges és másodlagosra oszlik. Az elsődleges intézkedések közé tartoznak az olyan intézkedések, amelyek biztosítják a szerkezet szerkezeti anyagának vízhatlanságát. A szerkezetek felületeinek másodlagos - kiegészítő bevonása vízszigetelő anyagokkal (membránokkal) az agresszív környezetnek való közvetlen kitettség oldaláról [14] .

Az elsődleges védelmi intézkedések közé tartozik a fokozott korrózióállóságú anyagok használata agresszív környezetben, valamint alacsony betonáteresztő képesség biztosítása. Az elsődleges védelmi intézkedések közé tartozik még a szerkezetek racionális geometriai körvonalainak és formáinak kiválasztása, a repedésállósági kategóriák hozzárendelése és a megengedett legnagyobb repedésnyílás szélessége, a terhelések kombinációjának figyelembevétele és a rövid repedésnyílás meghatározása, a vastagság meghatározása. a beton védőrétegét, figyelembe véve annak vízhatlanságát. Ezenkívül az elsődleges védelem a beépített kapilláris anyagok használatának tulajdonítható - vízszigetelés áthatoló hatású építőkeverékekkel . Ezzel egyidejűleg a beton szerkezete tömörödik, és nő a vízállóság, a fagyállóság, a nyomószilárdság és a korrózióállóság a teljes élettartam alatt.

A másodlagos védelem feladata az agresszív környezet és a beton érintkezésének megakadályozása vagy korlátozása. Másodlagos védelemként poreltávolító impregnálásokat, vékonyrétegű bevonatokat, önterülő padlókat és erősen feltöltött bevonatokat használnak. Leggyakrabban epoxi, poliuretán és poliészter komponenseket használnak kötőanyagként a polimer kompozíciók előállításához. A betonalap védőmechanizmusa a felületi réteg tömörítéséből és a felület szigeteléséből áll.

A beton vegyi és elektromos korrózióval szembeni védelmének problémája különösen a vasúti közlekedési létesítmények esetében akut probléma, ahol a kóbor szivárgó áramok agresszív vegyi expozícióval párosulnak.

Beton felmelegedése télen

A beton jelentős hátránya a téli építkezés során derül ki, amikor az alacsony hőmérséklet miatt veszélybe kerül az építendő betonszerkezetek szilárdsága. Emiatt szükség van a beton kényszermelegítésére.

A beton melegítésének alapvető és kiegészítő módszerei [15] :

Lásd még

Jegyzetek

  1. Bazhenov Yu.M. beton technológia. - M . : ASV Kiadó, 2002. - 500 p. — ISBN 5-93093-138-0 .
  2. ↑ 1 2 Kochetov V.A. Római beton. - M . : Stroyizdat, 1991. - 111 p. — ISBN 5-274-00044-4 .
  3. Úgy gondolják , hogy a 12 ezer évre becsült Göbekli Tepe templomegyüttes építésekor természetes cementet és az arra épülő betont használtak. Szíriában és Jordániában természetes betonból készült földalatti víztartályokat őriztek meg, amelyek az ie nyolcadik évezredből származnak . e. // "A nem szeretett beton rejtett erősségei" Archivált : 2017. január 16., a Wayback Machine , BBC News, 2017.01.16.
  4. 1 2 3 Konkrét statisztikák: európai országok, Oroszország és az USA összehasonlítása . Letöltve: 2010. március 5. Az eredetiből archiválva : 2010. március 15..
  5. European Ready Mixed Concrete Industry Statistics a 2007. évi termelési adatok alapján Archiválva 2012. március 26.
  6. GOST 25192-2012 Beton. Osztályozás és általános műszaki követelmények . Letöltve: 2021. szeptember 21. Az eredetiből archiválva : 2021. szeptember 21.
  7. GOST 7473-2010 Betonkeverékek. Műszaki adatok . Hozzáférés dátuma: 2022. január 14. Az eredetiből archiválva : 2022. január 7.
  8. Saját kezű betonozás, víz-cement arány, arányok (elérhetetlen link) . Hozzáférés dátuma: 2014. március 4. Az eredetiből archiválva : 2014. február 22. 
  9. Intelligens anyagok: Apró robotoktól a színcserélő ruhákig , BBC News  (2021. február 18.). Archiválva az eredetiből 2021. augusztus 22-én. Letöltve: 2021. augusztus 22.
  10. P. P. Borodavkin Homokszemcse-összetétel betonkeverék készítéséhez  (hozzáférhetetlen link)
  11. Turkina I. A. Beton a gyártási hulladékon // Concrete Technologies. - 2013. - 8. szám (85). - S. 42-44.
  12. Hová tegye a betonszivattyúból és keverőből származó betonmaradványokat?  (orosz)  ? . Letöltve: 2021. június 15. Az eredetiből archiválva : 2022. január 5..
  13. A beton szilárdsági osztályai . Letöltve: 2021. augusztus 22. Az eredetiből archiválva : 2021. augusztus 22.
  14. A. N. Kljuev, V. B. Szemjonov. A petrolkémiai ipar lúgtartalmú hulladékain alapuló cementmentes beton Archiválva : 2008. április 3.
  15. Beton bemelegítés télen: a főbb módszerek Archiválva : 2014. szeptember 3.

Irodalom