Бетон для защиты от радиоактивных воздействий.

Они используются в защитных конструкциях атомной энергетики, в производстве радиоактивных изотопов, в военной промышленности и т.д.

Эти бетоны используют для защиты потому, что:

1. Они поглощают рентгеновские и гамма лучи, причем тем интенсивней, чем выше средняя плотность бетона (средняя плотность этих бетонов

2. Химически связанная вода, содержащаяся в гидроалюминатах, гидросиликатах и гидроферритах Са в цементе задерживается.

 

Материалы:

Вяжущее: портландцемент

Заполнители: чугунный скраб, мелкий заполнитель – лимонитовый или баритовый песок.

 

Жаростойкий

Используют для конструкций, длительно эксплуатирующихся при высоких температурах. Бетон на обычном цементе плохо выдерживает воздействие высоких температур из-за дегидратации Са(ОН)₂, поэтому для жаростойких бетонов используют различные вяжущие, в зависимости от температуры эксплуатации.

Вяжущее:

Шлакопортландцемент можно использовать до температуры 700 С

Жидкое стекло – до 1000 С

Глиноземистый цемент – до 1500 С

И его разновидности – до 1700 С

Наиболее жаростойкими являются бетоны на фосфатных связующих, выдерживающих температуры до 2000 С

Заполнители:

Кирпичный бой – до 700-900 С

При более высоких температурах используют бой огнеупорных изделий или хромитовые руды.

 

4. Кислотостойкий бетон – используют для кислостойких конструкций химических производств.

Вяжущее – жидкое стекло;

ускорители твердения – кремнефтористый натрий;

мелкий заполнитель – кварцевый песок;

крупный заполнитель – щебень из гранита, андезита или кварцита.

Свойства. Хорошо выдерживает воздействие кислот, особенно концентрированных, гораздо хуже воздействие воды и ещё хуже щелочи. Более водостойкими являются кислотостойкие бетоны автоклавного твердения.

 

5. Бетонополимеры - обычные цементные бетоны сушат и пропитывают мономером, которые полимеризируются в порах бетона, переходя в твердое состояния. Такая обработка позволяет резко улучшить многие свойства бетона R_сж =120-300 МПа, морозостойкость достигает F500 циклов, резко понижается истираемость и повышается химическая стойкость.

 

6. Полимербетоны - это бесцементные бетоны на органическом вяжущем полимерной смоле и обычных для бетона заполнителей песок, гравий.

Материалы: в качестве вяжущего используют эпоксидные, полиэфирные и фурановые смолы.

Свойства. Прочность R_сж = 100 МПа. Высокое сопротивление истиранию и высокая химическая стойкость.

Применение. Эти бетоны достаточно дороги и применяются в обычных конструкциях испытывающих истирающее и химическое воздействие (гидросливы, трубопроводы, аэродромные дороги)

7. Фибробетон – это обычный цементный бетон, совмещенный с органическими и неорганическими волокнами.

Неорганические волокна – это стальные, щелочестойкие стеклянные и минеральные волокна.

Органические – это капрон, полипропилен.

Эти волокна в бетоне играют роль дисперсной распределенной арматуры, воспринимающей растягивающие и изгибающие усилия. Поэтому прочность на растяжение в 2-3 раза выше, чем у обычного бетона, а на изгиб – в 4-5 раз.

Лучше когда волокна ориентированы параллельно растягивающим усилиям.

Это конструкции оболочки для туннелей, трубопроводов и в дорожном строительстве.

 

8.Декоративные бетоны. – для повышения эстетической выразительности зданий и сооружений. Применяются для отделки внутренних и внешних частей здания, лестничных маршей, декоративных дорожных покрытий, в деталях малых архитектурных форм, для изделий специального назначения. Цвет бетону может придаваться 2-я способами:

1. Использованием цветных цементов или введением пигментов в обычный цемен.

2. Использованием цветных заполнителей мрамора, красных кварцитов, туфов и др. окрашенных пород.

 

 

ТЕМА 2. ЛЁГКИЕ БЕТОНЫ

Лёгкими бетонами называются искусственные каменные материалы, получаемые из вяжущего, воды, пористого крупного заполнителя, песка пористого или плотного, а в необходимых случаях добавок.

Классификация:

1. по средней плотности

- облегчённые r₀=1800 – 2200 кг/м³

- лёгкие r₀=500 – 1800 кг/м³

- особо лёгкие r₀ < 500 кг/м³

2. по водонепроницаемости

- пониженной плотности, с маркой по водонепроницаемости W2

- нормальной плотности W4

- повышенной плотности W6

3. по прочности В2,5 – В40

4. по морозостойкости F15 – F300

5. по назначению

- теплоизоляционные l< 0,15 Вт/м ×^°С

- конструктивно-теплоизоляционные l< 0,5 Вт/м ×^°С

- конструктивные лёгкие бетоны l> 0,5 Вт/м ×^°С

6. по виду вяжущего

- на цементных вяжущих

- на силикатных вяжущих

- на смешанных

- на специальных вяжущих

7. по виду пористого заполнителя

пористые заполнители различаются на природные и искусственные

природные на 2 группы:

- осадочного происхождения (трепелы, спонгалиты, диатомиты)

- вулканического происхождения (пемзы, вулканические пеплы и туфы)

заполнители искусственного происхождения: часть из них получают термической обработкой со вспучиванием горных пород:

из глины – керамзит

из перлита – вспученный перлит

гидрослюды или вермикулит – вспученный вермикулит

Кроме того, в качестве очень лёгких пористых заполнителей используют вспененные пластмассы, например, пенополистирол.

Теплопроводность легкого бетона составляет λ=0,15-0,6 Вт/м⁰С

СВОЙСТВА

Прочность лёгких бетонов определяется по формуле, аналогичной тяжёлого бетона

где А₂ и в₂ – безразмерные параметры.

Чем ниже прочность пористого заполнителя, тем меньше величины А₂ и в₂.

Пористая поверхность заполнителей определяет ряд особенностей лёгкого бетона:

1.Бетонная смесь на пористом заполнителе обладает худшей удобоукладываемостью по сравнению с тяжёлыми бетонами из-за впитывания цементного теста порами заполнителя, поэтому бетонную смесь готовят на больших в/ц, что приводит к перерасходу цемента.

2.Прочность лёгких бетонов лимитируется прочностью крупного заполнителя, что приводит к недостаточно полному использованию прочности цемента.

Для повышения качества лёгкого бетона необходимо:

1.Использование пористых заполнителей повышенного качества.

2.Правильное определение зерного состава заполнителя.

3.Для уменьшения в/ц использовать интенсивные методы уплотнения.

4.Использовать цементы высокой активности.

Применение: для ограждающих конструкций(стен панелей, лёгких покрытий ит.д.) и теплоизоляции.

ЯЧЕИСТЫЙ БЕТОН

Ячеистые бетоны это высокопористые бетоны, содержащие от 60-85% пор воздушных ячеек диаметром от 1-1,5 мм.

Повышенную пористость ячеистым бетонам придают 2-мя способами:

1.перемешиваем компонентов бетона с устойчивой пеной – механический способ.

2.введением добавок газообразователей – химический способ.

ПОЛУЧЕНИЕ

Пенобетоны.

В качестве вяжущих используют для пенобетонов – портландцемент марок выше 400;

для автоклавных пеносиликатов – известково-кремнезёмистое вяжущее (известь+молотый песок)

Заполнители. Пенобетоны могут изготавливаться вообще без заполнителя (роль заполнителя играют пузырьки воздуха), с обычным песком или тонкомолотым песком.

В качестве пенообразователей используют смолосапониновый, клееканифольный и др. пенообразователи в виде водных растворов с концентрацией 5-20%.

 

 

 

Рис. 1. Поочередное перемешивание компонентов ячеистого бетона.

 

Приготовление осуществляется в трёх бетоносмесителях рис.1.

Твердеют пенобетоны либо в пропарочных камерах(пенобетоны), либо в автоклавах (пеносиликаты).

ГАЗОБЕТОНЫ

Материалы аналогичны пенобетонам, кроме добавок.

В газобетонах используют газообразователи – алюминиевую пудру 0,2-0,6 кг/м². Газообразование осуществляется за счёт реакций с гидратом окиси кальция с цементом 3Са(ОН)₂ + 2Al + 6H₂O = 3CaO × Al₂O₃ × 6H₂O + 3H₂­ также используют перекись водорода Н₂О₂ здесь выделяется кислород

2Н₂О₂ = 2Н₂О + О₂­

Перемешивают компоненты газобетона виброгазобетономешалках, затем её разливают в формы, заполняя её наполовину или на 2/3. При последующем газовыделении форма заполняется полностью, часто с образованием «горбушки», которую потом срезают.

Твердение. Газобетоны в пропарочных камерах. Газосиликаты в автоклавах.

Свойства газобетона. Классы по прочности на сжатие В 0,35-20

Марки по морозостойкости F15-100

СВОЙСТВА ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ (пено- и газобетона).

r₀ = 300 – 1200 кг/м³

Пористость П = 60-85%

Прочность ячеистых бетонов определяется прочностью камня оболочки, которая зависит от активности вяжущего и условий твердения.

Класс по прочности ячеистых бетонов определяется прочностью на сжатие образцов с ребром 15 см через 28 суток нормального твердения или через 12 часов после термовлажностной обработки. Классы по прочности В0,35 – В20.

Морозостойкость F15 – F100

Коэффициент теплопроводности l = 0,1-0,3 Вт/м × °С

Применение – более тяжелые для ограждающих конструкций,

более лёгкие – для теплоизоляционных.

 

ТЕМА 3. ЖЕЛЕЗОБЕТОН

Железобетон – это бетон, совмещенный со стальной арматурой, монолитно соединённые и совместно работающие в конструкции. В железобетоне бетон воспринимает сжимающие нагрузки, а стальная арматура растягивающие и изгибающие.

Классификация:

1. по принципу армирования

- с обычным армированием (сталь металлические стержни, сетки, каркас)

- с предварительно напряжённым армированием.

Стальную арматуру предварительно растягивают, а после затвердевания бетона отпускают, она стремится сжаться и дополнительно сжать прижимающие к ней слои бетона, что приводит в конечном итоге к повышению предельной растяжимости конструкции.

2. по средней плотности, применяемых бетонов:

- на особо тяжёлых бетонах со средней плотностью r₀ > 2500 кг/м³

- на тяжёлых бетонах r₀ = 2200 – 2500 кг/м³

- на облегчённых бетонах r₀ = 1800 – 2200 кг/м³

- на лёгких бетонах r₀ = 500 – 1800 кг/м³

- на особо лёгких бетонах r₀ < 500 кг/м³

3 .по виду вяжущего ж/бетоны подразделяются:

- на цементных бетонах;

- на силикатных бетонах;

- на гипсовых бетонах;

- на бетоны на смешанном вяжущим;

- на бетоны на специальных вяжущих.

4. по структуре ж/б конструкции бывают:

- плотными

- пустотелыми (по технологии «MaxRot»)

- кроме того, они могут быть однослойными из бетонов нескольких видов (например, трёхслойные – из ячеистого бетона, с двух сторон покрытого плотным мелкозернистым бетоном) или с применением других материалов (как теплоизоляционные)

5. по назначению:

- для жилых и общественных зданий

- для промышленных предприятий;

- для инженерных сооружений;

- изделия общего назначения.