Ауыр бетонның реологиялық және физика-механикалық қасиеттеріне пластификациялаушы қоспалардың әсерін зерттеу
МАЗМҰНЫ
Аннотация ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
Нормалық сілтемелер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9
Анықтамалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9
Белгілеулер мен қысқартулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 10
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
1. Ғылыми-зерттеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
1.1 Зерттелетін мәселенің қазіргі күнгі жағдайы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
1.2 Шикізаттық материалдар олардың негізгі сипаттамалары және үлгілерді сынау әдістемелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23
1.3 Қоспалардың бетонның негізгі сипаттамаларына әсерін зерттеу ... ... .. 25
1.3.1 Пластификациялаушы қоспалар негізіндегі ауыр бетонның құрамын таңдау және бетон үлгілерін қалыптау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 25
1.3.2 Қоспаларың бетон араласпасының жылжымалылығына әсерін зерттеу 29
1.3.3 Қоспалардың бетонның беріктік жинау динамикасына әсерін зерттеу ... ..31
1.3.4 Қоспалардың бетонның сусіңіргіштігі мен жібу коэффициентіне әсерін зерттеу 35
1.3.5 Қоспаларды қолданудың техника-экономикалық тиімділігін зерттеу 37
2. Құрылыс орнын технико-экономикалық негіздеу ... ... ... ... ... 39
3. Бұйымның сипаттамасы (номенклатура ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... .. 39
4. Кәсіпорынның жұмыс істеу режимі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... 41
5. Өндірістік қуаттылық және өндірістік бағдарлама ... ... ... ... ... ... ... ... .. 41
6. Технологиялық бөлім (қалыптау цехы ... ... ... ... ... ... ... ... .. 42
6.1. Бұйымды өндіру тәсілін техника-экономикалық негіздеу 42
6.2. Шикізаттық материалдар (техникалық сипаттамалары ... ... ... ... ... .. ... 45
6.3 Қондырғылар мен құралдар - жабдықтардың техникалық сипаттамалары және олардың жұмыс істеу сипаты ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 46
6.4. Бұйымды өндірудің технологиялық режимдері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... 47
6.4.1.Бетон араласпасын дайындау және жайғастыру ... ... ... ... .. 48
6.4.2.Виброөңдеу режимі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... 48
6.4.3.Арматуралау режимдері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... . 48
6.4.4.Бұйымдағы бетонның қату режимдері ... ... ... ... ... ... 48
6.5. Өндірістік технологиялық есеп-қисаптар ... ... ... ... ... .. ... ... 50
6.5.1. Қалыптау посттарының санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... . 50
6.5.2 Қалыптарды дайындау және арматуралау посттарының санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 51
6.5.3 Жылумен өңдеу қондырғыларының санын есептеу ... ... . 51
6.5.4. Бұйымды цехта ұстау постарының санын есептеу ... ... ... ... 52
6.5.5. Қалыптардың қажетті мөлшерін есептеу ... ... ... ... ... ... . 52
6.5.6. Крандар санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 53
6.6. Өндірістік қондырғы-жабдықтардың жалпы ведомысы ... ... 54
6.7. Шикізат материалдар мен жартылай фабрикаттар қажеттілігі. 55
6.8. Энергия қорларының қажетті мөлшерін есептеу ... ... ... ... ... . 56
6.8.1 Электр энергиясы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 56
6.8.2 Су қажеттілігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 57
6.9. Жұмыскерлердің саны мен құрамын есеп-қисаптары (өндіріс жұмысшылары, ИТЖ, қызметшілер, кіші қызметші персоналдар... 58
6.10. Өндіріс пен дайын бұйымның сапасын бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... 58
6.10.1 Бастапқы шикізат сапасын бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 59
6.10.2 Бетон араласпасының сапасын бақылау ... ... ... ... ... ... ... .. 60
6.10.3 Өндірістік процестерді бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 60
6.10.4 Дайын бұйым сапасын бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 60
6.10.5 Қауіпсіздік техникасы мен өндірістік санитария ... ... ... 61
6.10.6 Өндірістік санитария ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... .. 61
6.11 Цехтың инженерлік-жоспарлау шешімдері ... ... ... ... ... ... .. 61
6.11.1 Технологиялық қондырғы-құралдар мен ғимараттарды орналастыру принциптері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 62
6.12. Нақты өнімді өндірудің технологиялық картасы ... ... ... ... ... ... ... ... . 63
7.Тіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 65
8. Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 79
9. Сәулет құрылыс бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 87
9.1. Өндірістік құрылысқа арналған темірбетон бұйымдарын
өндіретін зауыт ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 87
9.2. Технологиялық процестерді суреттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 87
9.3 Көлемдік жобалық шешімдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 87
9.4. Конструкциялық шешімдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 88
10. Экономика бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 89
10.1. Жобалаған мекеменің сметалық құндылығын есептеу ... ... ... ... ... ... . 89
10.2 Бір орташа тізімдегі жұмысшының жұмыс уақытының
балансын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 90
10.3 Жобаланған кәсіпорынның экономикалық тиімділігі ... ... ... ... ... ... . .. 98
11. Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 100
12. Пайдаланған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 101
Аннотация.
Бұл дипломдық жұмыста пластификациялаушы қоспалармен негізгі сипаттамалары қасиеттері жетілдірілген темірбетон бұйымдарын өндіретін шағын цехтың жобасы көрсетілген. Шығарылатын бұйымдар қырлы жабын плиталары. Дипломдық жұмыста пластификациялаушы қоспалардың бетон араласпасының реологиялық қасиеттері мен бетонның негізгі физика-механикалық қасиеттеріне әсері зерттеліп, қоспалы бетонның оңтайлы құрамы таңдалған. Шығарылатын өнімдердің технологиялық нобайы, қалыптау цехының жоспарлары, бұйымдардың технологиялық картасы және негізгі техника-экономикалық көрсеткіштері көрсетілген. Бұйымдарға қолданылатын шикізаттық материалдардың құрамы, қолданылатын қондырғы-құралдар, технологиялық есеп-қисаптар және бұйымдарға қойылатын талаптар сипатталған.
Дипломдық жұмыс А4 көлемдегі форматта - ____ беттен тұрады, құрамында:___ суреттік схемалар, ____ таблицадан құралған.
Нормалық сілтемелер
Дипломдық жұмыста келесі МеСТ-ға сілтемелер келтірілген:
МеСТ 10178
МеСТ 9179-77
МеСТ 23732-
МеСТ 8735-88
МеСТ 9179-77
МеСТ 10180-90
МеСТ 12730.1-78
МеСТ 12730.2-78
МеСТ 24211-2003
МеСТ 30459-2
Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия
Известь строительная. Технические условия.
Вода для бетонов и растворов.
Песок для строительных работ. Методы испытания.
Известь строительная. Технические условия.
Бетоны. Методы определение прочности по контрольным образцам.
Бетоны. Методы определение плотности.
Бетоны. Методы определение влажности.
Добавки для бетонов. Общие технические требования.
Добавки для бетонов. Методы определения эффективности.
МеСТ 7473 Бетон араласпасы
МеСТ 102 - 68 - 80 Ірі толтырғыштар
МеСТ 8267 - 82 Қиыршық тас
МеСТ 10260 - 82 Шағалдан алынған қиыршық тас
МеСТ 27006 - 86 Бетон құрамын таңдау ережесі
Анықтамалар
Химиялық қоспалар - бетон араласпасының құрамына аз мөлшерде ендірілетін, соған қарамастан араласпаның реологиялық қасиеттері мен дайын бетонның структурасын қалыптастыруға және негізгі қасиеттерін жетілдіруге мүмкіндік беретін заттар.
Бетон дегеніміз - тиімді мөлшерде өлшеніп алынған тас, құм, тұтқыр зат және суды мұқият араласпаның нәтижесінде алынған бетон араласпасының физика - химиялық процестердің арқасында қатуынан пайда болған жасанды тас материалды айтады.
Су сіңіргіштік - материалдың өз бойына су сіңіру, ұстау қасиеті.
Суға төзімділік - материалдың өз қасиеттерін суда сақтау.
Беріктік - материалдың сыртқы күштердің әсерінен күйрету немесе қарсыласу қасиеті.
Қаттылық - материалдың өз бойына өзінен қатты заттың енуіне қарсыласуы.
Қалыпты қоюлық - Цементпен жұмыс істеуге икемді қамыр алу үшін қажет су мөлшері.
Темірбетон - бетон мен болат арматура біріктірілген құрылыс материалы, арматура конструкцияның созылып жатқан аймағында орналасқан әрі созылмалы кернеуді қабылдайды, қысым кернеуі бетонға беріледі.
Арматура - дегеніміз болат стерженьдерді және әртүрлі сымдарды (шеңберлі, профилі периодтық), арқандарды, торларды, каркастарды (жалпақ және көлемдік), темірбетонды конструктивті элементтерінің құрамындағы болатын негізгі бөлікті айтады.
Жұмысшы арматура - ең басты элемент; темірбетон конструкциядағы сыртқы жүк әсерлерден және ішкі кернеулерден пайда болған созу немесе қысу жігерін қабылдаушы арматура.
Белгілеулер мен қысқартулар
СНиП - құрылыс нормасы және ережелері;
мм - миллиметр.
ВЦ - су - цементтік қатынасы.
С% - жұмысшы ерітіндінің концентрациясы;
м - метр;
м[3]сағ - метр куб сағатына;
В, L, Н - ені, ұзындық, биіктік;
МеСТ - мемлекеттік Стандарт;
квт - киловат;
кг - киллограм.
МПа - мега паскаль.
т - тонна.
F - аязға төзімділік.
Мкр - ірілік модуль.
кгм[3] - тығыздық өлшемі.
Кіріспе.
Зерттелетін мәселенің өзектілігі. Қазақстан Республикасындағы құрылыс индустриясының қарқынды дамуы, құрылысқа қажетті негізгі қасиеттері жетілдірілген және техника-экономикалық жағынан тиімді құрылыс бұйымдары мен конструкцияларын кеңінен өндіруді қажет етеді. Тиімді құрылыс материалдары мен конструкцияларын өндірудің негізігі жолдарының бірі, оларды дайындауда жергілікті шикізаттық материалдарды кеңінен қолдану болып табылады. Құрамалы темірбетоннан жасалынған бұйымдар мен конструкциялар негізінен тұрғын үй, азаматтық және өнеркәсіптік құрылыстарда кеңінен қолданылады. Бұл бұйымдар құрылыс өндірісін индустрияландыру бағытындағы ең қолайлы материалдар. Құрама темірбетонды кең көлемде қолдану бір типті өнімдер мен конструкциялар шығарумен қатар өндірісті жартылай автоматтандыруға, механизациялауға мүмкіншілік тудырады.
Құрылысты одан әрі индустрияландыру жергілікті шикізаттық материалдарды қолдана отырып, техника-экономикалық жағынан тиімді құрылыс материалдары мен бұйымдарын өндіретін зауыттарды салуды көздейді.
Еліміздің 2030 жылдарға дейінгі жобаланған әлеуметтік, экономикалық дамудың негізгі бағыттарында көрсетілген, атап айтқанда құрылыстың көлемін төмендетіп, сапасын арттырып, мейлінше аз шикізат жұмсайтын, олардың жалпы салмағын азайту арқылы барлық қасиеттерін жақсартып, құрылыс алаңына көбінше дайындығы жоғары сапалы бұйымдар мен конструкцияларды дайындау қазіргі уақыттың басты міндеті болып отыр.
Құрылыс бұйымдарының негізгі сипаттамалары мен қоршаған ортаның түрлі агрессивті факторларына төзімділігін арттыру, құрылыстың тиімділігін арттырудың негізгі жолдарының бірі. Белгілі болғандай бетон араласпаларының жылжымалылығын арттыру үшін негізінен қатаю суы қолданылады. Бірақ араласпадағы судың мөлшерінің артуы дайын бетонның механикалық қасиеттерін төмендетіп жібереді. Осы қарама-қайшылықты шешу бүгінгі күннің өзекті мәселесінің бірі болып табылады. Бұл қарама-қайшылықты шешу мақсатында арнайы пластификациялаушы қоспалар қолданылады. Бұл қоспалар бетон араласпасының сусұранысын төмендете отырып, су-цемент қатынасын төмендетуге және бетонның механикалық қасиеттерін арттыруға және өткізгіштік қабілетін төмендетуге мүмкіндік береді.
Зерттеудің мақсаты - жергілікті шикізаттар негізіндегі ауыр бетонның реологиялық және физика-механикалық қасиеттеріне пластификациялаушы қоспалардың әсерін зерттеу және қоспалы бетонның оңтайлы құрамын таңдау.
Зерттеудің негізгі міндеттері:
* пластификаторлардың бетон араласпасының жылжымалылығына әсерін зерттеу;
* қоспалы бетонның оңтайлы құрамын таңдау;
* қоспалардың бетонның физика-механикалық қасиеттеріне әсерін зерттеу;
* қоспалардың цементтің физика - механикалық қасиеттеріне әсерін зерттеу.
Бұл дипломдық жұмыста жергілікті шикізаттық материалдар негізіндегі ауыр бетондардың негізгі сипаттамаларына пластификациялаушы қоспалардың әсері зерттеліп, қоспалы бетонның оңтайлы құрамы және өндірістің тиімді технологиялары ұсынылады.
Зауыт азаматтық көп қабатты қырлы жабын плиталарын шығарады. Жылдық өндірістік қуаттылығы 40 000 м[3]жылына.
1. Ғылыми - зерттеу бөлімі
1.1 Құрылыста қоспалы бетондарды қолданудың бүгінгі жағдайы мен келешегі
Қазіргі кездегі құрылыс индустриясының қарқынды түрде дамуы, бетон технологиясының тиімді жолдарын іздестіруді қажет етеді. Бетонның негізгі физика-механикалық қасиеттері мен сыртқы ортаның түрлі агрессивті факторларына төзімділігін арттырудың тиімді жолдарының бірі химиялық қоспалар негізіндегі бетон технологиясын ендіру болып табылады [1].
Қазіргі кезде бетондар мен құрылыс ерітінділерін алу үшін әсер ету механизмі түрліше болған химиялық қоспалар қолданылады. Химиялық қоспаларды қолдану құрылыс материалдарының маңызды технологиялық параметрлері мен негізгі қасиеттерін реттеуге мүмкіндік беретін әмбебап және арзан әдістеріне жатқызуға болады. Заттың құрамына аздаған мөлшерде химиялық заттарды ендіре отырып әсер ету әдісі металлургия, мұнай өңдеу салаларында ежелден белгілі [2].
Құрылыста қоспалар маңызды роль атқарады. Себебі, құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларының қасиеттері тек қана оның құрамына енген тұтқыр зат, ірі және майда толтырғыштарға ғана тәуелді болып қалмастан, сонымен бірге оларды қалыптастыру жағдайына да тәуелді болады. Тұтқыр заттың гидратациясы, ұстасуы мен қатаю жағдайларына химиялық қоспалармен әсер етуге болады. Қоспалар гидратация үрдісін реттеу арқылы, бетонның қатаюы мен ұстасу мерзімін басқаруға мүмкіндік береді.
Технологиялық классификация, яғни олардың әсер ету механизміне сәйкес барлық химиялық қоспалар төмендегідей жіктеледі[3]:
1.Бетон араласпасының реологиялық қасиетін реттеуші қоспалар.
Бұл қоспалардың өзін:
а) бетон араласпасының пластификациялық қабілетін арттырушы (сульфитті-спиртті барда (CСБ), сульфитті-ашытқы бражка),
ә) бетон араласпасын сұйылтатын (тотықтырылған петралатум,асидол т.б.),
в) бетон араласпасын суды ұстау қабілетін арттыратын (ТЭЦ күлі, жанар тауы күлі, опок, трепель т.б.) қоспалар деп жіктейді.
2. Қатаю мен ұстасу үрдісін реттеуші қоспалар. Бұл қоспалар үрдісті жылдамдатушы және баяулатушы қоспалар болып екіге бөлінеді. Ұстасу үрдісін жылдамдатушыларға сілтілік жер металдарының сульфаты және поташ, төмендетушілерге бор қыщқылы (бура), мырыш оксиді, САБ жатады.
Бетон араласпасының қатаюын да тездетуге немесе баяулатуға болады. Оның біріншісіне кальций хлориді және оның негізіндегі қоспалар, ал екіншісіне натрий сульфаты жатады.
3.Бетон құрылымын реттеуші қоспалар. Бұл қоспалардың өзі бірнеше топқа бөлінеді:
a) бетон араласпасының құрамындағы судың мөлшерін төмендетуге мүмкіндік беретін қоспалар (гидролизденген қан, желімді канифоль), пластификторлар.
б) газтүзушілер (алюминий ұнтағы, сутегінің асқын тотығы, кремнийорганикалық қосылыстар)
в) ауа жинақтаушы қоспалар (мылонафт,тотыққан петролатум)
г) тығыздаушы қоспалар (сазды топырақты цемент, алюминий сульфаты, кальций сульфаты, магний тұздары).
Негізінен алғанда бетонның реологиялық қасиеттерін реттеуші барлық қоспаларды судың шығынын төмендетететін, соған сәйкес бетонның құрылымын тығыздайтын қоспа ретінде қолдануға болады.
4. Коррозияның жылдамдығын реттеуші қоспалар. Арматура коррозиясын баяулатушы қоспа ретінде көп қолданылатын химиялық заттар: (ингибиторлар) натрий нитриті, кальций нитрит-нитраты, кальций хроматы, натрий бензоаты.
5.Толықтырғыштар.
а) гидравликалық белсенді қоспалар (диотомит, туф, трепель, домна шлактары)
б) белсенді емес, негізінен микротолықтырғыш-сұйылту қызметін атқаратын қоспалар (известняк, тау жыныстары, саз, ұсақ құм т.б.).
6. Бетонның химиялық төзімділігін арттыратын қоспалар.
а) қышқылға төзімділікті арттыратын (андезит, базальт, диабоз, кварц)
б) бетонның ыстыққа төзімділігін арттыратын қоспалар (известняк, доломит т.б.)
в) бетонның ыстыққа төзімділігін арттыратын қоспалар (андезит, диабоз, хромит, магнезит)
7.Бетонға гидрофобтық қасиет беретін қоспалар. (битум, асфальтит, органикалық полимерлер, натрий силикаты. т.б.).
8.Арнайы бетондар үшін қолданылатын қоспалар.
а) оған бұйымның радиациялық төзімділігін арттыратын кадмий, қорғасын және басқа да ауыр металдардың тұздары;
б) бетонның микроорганизмдерге қарсы тұру қабілетін арттыратын қоспалар.
г) аязға қарсы қолданылатын қоспалар (кальций хлориді негізіндегі қоспалар т.б.) жатады.
Сонымен бірге бір түрлі химиялық заттардың әр түрлі концентрацияда қолдану түрлі әсер ету эффектін және де әр түрлі химиялық заттардың бір түрлі әсер ету эффектін көрсету мүмкіншілігін атап өту қажет.
Сонымен бірге ғылыми тұрғыдан химиялық қоспаларды жіктеудің әдістемесі де қолданылады. Ғылыми зерттеу тұрғысынан алғанда химиялық қоспалар олардың әсер ету механизміне қарай жіктеледі. Әсер ету механизміне сәйкес қоспалардың төрт класы ажыратылады:
1) тұтқыр заттың ерігіштігін арттыратын, бірақ онымен химиялық реакцияға түспейтін қоспалр;
2) тұтқыр заттармен нашар еритін аз диссоцияланатын қосылыстар түзе отырып химиялық әрекеттесетін қоспалар;
3) кристалданудын дайын орталықтары;
4) тұтқыр заттардың дәндерінде адсорбцияланатын қоспалар.
Химиялық қоспаларды бетон технологиясында тиімді қолдану байланыстырғыш заттардың шығынын төмендету, су-цемент қатынасын жақсарту арқылы бетонның физика-механикалық қасиеттерін жақсарту, суық климаттық жағдайларда бетон қалыптастыру мүмкіншілігін беру, бетонның әр түрлі орта жағдайларына төзімділігін арттыру, бетонның реологиялық қасиеттерін жақсарту арқылы тиімділік береді.
Химиялық қоспалардың әсері тұтқыр заттардың фазалық құрамы мен қасиеттеріне тікелей тәуелді. Сондықтан қоспаларды қолдану кезінде тұтқыр заттың құрамы мен қасиеттерін ескеру қажет[4-8].
Цементті клинкер, шикізаттық қоспаны күйдіру нәтижесінде, бірнеше табиғи минералдар жүйесі түрінде болады. Белгілі бір табиғи минералдардан тұратын гранитпен салыстыру, полиминералдық жүйе ретінде клинкер туралы жалпы түсінік бере алады. Бірақ гранитке қарағанда клинкердің жекелеген бөліктерін қарапайым көзбен ажырату мүмкін емес, өйткені клинкер өте майда түйіршікті кристалдық, сондай-ақ аморфтық фазалардан тұрады.
1.2-кесте
Портландцемент минералдары гидратацияланғанда бөлінетін жылу мөлшері
Минералдардың аттары
Бөлінген жылудың шамасы
Толығымен гидратацияланғанда, Джгккалг
Үш тәулік ішінде, % толық жылу бөлінуінен
Үшкальцийлі силикат
120 (500)
75-80
Екікальцийлі силикат
60 (250)
10 шамасында
Үшкальцийлі алюминат
200 (840)
10-нан аз емес
Төрткальцийлі алюмоферрит
100 (420)
20 шамасында
Айтылған мысалдар белгілі бір салада пайдалану үшін, цементті таңдауды, клинкердің минерологиялық және тотық бейнеленген химиялық құрамымен үштастыру қажет екендігін көрсетеді. Цементті клинкер минералдарының сумен байланысына қатысты мәселені қарауымыздан, құрылыстың түрлі саласы үшін таңдауда, клинкердің минерологиялық құрамын қалай ескеру керектігі анағұрлым айқындала түседі.
Клинкерлік минералдардың сумен әрекеттесуі. Цементті клинкердің минералдары сумен байланысқа түскенде гидратты құрамалар түзеді. Клинкерлік минералдар азды-көпті дәрежеде суда ериді, ал олардың гидратталу өнімі, кальций гидрототығынан басқасы іс жүзінде ерімейді Әйтпегенде, қатқан цемент өзінің беріктігін су ішіп те сақтай алмас еді.
Судың клинкерлік минералдарға әсері кезінде алынатын гидраттық құрамалар, олардың гидролизі мен гидратталуы нәтижесінде түзіледі.
Клинкерде сан жағынан кальцийлі силикаттар басым, олар күшті негіз әлсіз қышқылдан түзілген мұндай тұздар, сулық ерітіндіні гидроксид иондарымен байыта отырып, гидролитті ыдырауға қабілетті.
Иондар арасындағы кез-келген алмасу реакциясы сияқты, гидролиз де орнына келетін процесс, оның тепе-теңдік жалпы иондық алмасу реакциясының тепе-теңдігіне, әсер ететін барлық факторларға байланысты болады. Бұйымды жылу-ылғалды өңдеуде жүретін температураның жоғарылауы кезінде гидролиз дәрежесі де ұлғаяды.
Гидраттауға келсек, ол су молекуласының алынған затпен байланысуына қарайды. Айта кету керек, гидраттауға алынған жинақты қосындылар кешендер көп жағдайда ауыспалы құрамға ие болады. Сондықтан да, төменде құрамалар формулаларында келтірілген, клинкерлік минералдардан түзілген су, шамамен алынған, шартты сипатта болады.
Судың үшкальцийлі силикатқа әсері кезінде оның гидролизінің өнімі гидратталады. Онан соң лайлы гидратты күрделі қосындыларында кешеннің қайта топтасуы жүреді де, осының нәтижесінде лайдан қиындықпен төртсулы қоскальцийлі силикат бөлінеді.
Бұл келтірілген реакция тендігінен төртсулы қоспалы екі гидросиликатпен қатар, еркін кальций гидрототығы да түзілетінін көреміз.
Қоскальцийлі силикаттың құрамындағы кальций тотығы үшкальцийлі силикаттағыдан аз болады, яғни оған қарағанда негізгілігі төмен, сондықтан қоскальцийлі силикаттың гидролизі іс жүзінде үшкальцийлінің
гидролизіне қарағанда көп мөлшерде гидраттаудың сыртқы жағдайларына,
мәселен, кальций гидрототығының лайдағы концентрациясына тәуелді. Бетондар мен құрылыс лайларын дайындаудың қалыпты температуралық жағдайында, қоскальцийлі силикат іс жүзінде гидролиз өнімін түзбейді, бар
болғаны гидратталады:
Бірақ цемент-құмды бұйымдарды автоклавтық өндеу кезінде, қоскальцийлі силикат еркін кальций гидрототығын бөле отырып, гидролизделеді. Соңғысы құмның құрамындағы кремний қостотығымен кальций гидросиликатын түзіп әрекеттеседі.
Үшкальцийлі алюминатқа келсек, оның гидратталуының келесі реакциялық теңдігі жалпы қабылданған:
Үшкальцийлі алюминат гипс бар жерде сумен тіпті басқаша әрекетке түседі. Бұл мәселені жан-жақты баяндаймыз, өйткені ол келесі себептерге байланысты манызды. Біріншіден, қоссулы гипс клинкерді уату кезінде цементтің беку уақытын реттеу үшін енгізілген қоспа ретінде цементте әрдайым шағын мөлшерде кездеседі. Екіншіден, егер кальций сульфатының сулық ерітіндісі бетонға шайып жатқан судан енетін болса, бетонның сульфаттық коррозиясы пайда болуы мүмкін.
Үшкальцийлі алюминаттың суға қарағанда үлкен реакциялық қабілеттілігі нәтижесінде, гипс қоспасыз цементтің өте жылдам қататындығын айтқан болатынбыз; түзілетін алтысулы үшкальцийлі алюминат цемент қамырына шамадан тыс ерте құрылым түзілісін туғызады. Бұл бетон лайын араластыру, орналастыру және тығыздау операцияларын қиындатады, кейде оған мүмкіндік бермейді.
Реакция гипс енгізу арқылы баяулатылады:
Келтірілген теңдіктен гипстің үшкальцийлі алюминатпен реакцияға түскенінде, құрамында судың 31-32 молекуласы бар эттрингит кристализациясынан кальций гидросульфоалюминаты бөлінетінін көреміз. Бұл құрам қалдықпен ериді. Осылайша, цементті сумен араластырғаннан кейінгі басқа кезең ішінде кальций гидроалюминатының байланысуы жүреді. Тек бірнеше сағаттан соң ғана, яғни лайдағы барлық гипс толық жұмсалған соң кальций гидроалюминаты түзіліп, цемент беки бастайды.
Яғни, гипс қоспасы үшкальцийлі алюминаттың бірқатар мөлшерінің бастапқы кезеңде жаңа дайындалған бетон лайындағы сумен реакцияға түсуіне жол бермей, Тосқауыл қою үшін қызмет етеді.
Атап көрсетілгендей, үшкальцийлі алюминаттың сулы ортада, гипс бар жерде әрекетке түсуін қарастыруымыздың екінші себебі, цемент тастың аталған сульфаттық коррозияға ұшырау мүмкіндігі болып табылады.
Өзінің түзілуі барысында көп суды қосып алған кальций гидросульфоалюминаты, бастапқы реагенттер мен суға қарағанда көп орын алып тұрады. Егер қатты гидратталған кешенді тұз (эттрингит) әлі де өзінің иілгіштігін сақтап қалған цемент қамыр ортасында түзілетін болса, аумағының ұлғаюы зиянды зардаптарға соқтырмайды. Бірақ бұл тұздың түзілуі агрессивті ортадағы сульфат-иондар әсерімен қатып қалған цементте, яғни қатқан цемент таста жүретін болса, аумағының ұлғаюы қауіпті, сондықтан бетонның сульфаттық коррозиясы кезінде бетонның бетонсуына, онда жарықшақтар пайда болуына және беріктігін жоғалтуға алып келетін күшті ішкі қысымдар пайда болады[5].
1. Термодинамикалық көзқарас негізінде алғанда минералды тұтқыр заттың гидраттациялануы артық мөлшерде бос энергияға ие болған термодинамикалық тұрақсыз тұтқыр заттың, бос энергиясы төмен, термодинамикалық тұрақты гидраттық жаңатүзілімдерге айналу процесі. Сондықтан гидратация үрдісі өздігінен жүретін үрдіс.
2. Бірақ термодинамикалық көзқарас гидратация үрдісін түсінуге мүмкіндік бермейді. Оны түсіну үшін гидратация үрдісінің қандай кезеңдерден тұратынын және әрбір кезеңнің кинетикасын түсіну қажет.
3. Кинетикалық теория тұрғысынан алғанда гидратация үрдісі бір бірімен кезекті жүретін еру және гидраттар түріндегі соңғы өлшемдердің түзілуінен тұратын 2 сатыдан тұрады.
4. Тұтқыр заттың суда еру үрдісі басқа суда аз еритін минералды тұздарға ұқсас жүреді. Оның еруін тұтқыр заттың дисперстік дәрежесімен температураны жоғарлату арқылы арттыруға болады.
5. Портландцемент клинкерін құраушы фазалардың суда диссоциация-лануы:
Бұның нәтижесінде метостабильді фаза алынады.
Жалпы бетонның негізгі қасиеттеріне оның жылжымалылығы ерекше әсер етеді. Бетонның беріктігін жоғарылату үшін, бетондағы судың мөлшерін азайту қажет, ал бетон араласпасының ыңғайлы қалыптастыру үшін оның мөлшерін арттыру қажет. Бұл қарама-қайшылық бетон технологиясында шешуді қажет ететін өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Бұл мәселені шешудің тиімді жолдарының бірі пластификациялаушы қоспаларды қолдану болып табылады[3]..
Цемент толық гидратацияланғаннан кейін де байланыстырған суының мөлшері 20% аспайды. Ал бетон араласпасын ыңғайлы қалыптастыру үшін қажетті судың мөлшері, қолданылатын тұтқыр затпен толтырғыштың түріне байланысты цемент массасының 45-65% құрайды[3]..
Осылайша қатаю суының тек (14) бөлігі ғана цементпен химиялық байланысқа түседі. Судың тағы да осынша мөлшері цементпен физикалық байланысқан болады (капиллярлық, қабықшалық), ал қалған судың 30% тек бетон араласпасының ыңғайлы қалыптастыруға жұмсалады. Бұл қарама- қайшылық бетонды қалыптастыру кезінде оның құрамына бетон араласпасының жылжымалығын арттыратын пластификациялаушы қоспаларды ендіру арқылы шешіледі.
Пластификациялаушы эффектіне байланысты қоспалар бірнеше топқа жіктеледі[7]:
1. Суперпластификаторлар (С-8, СМФ сұйылтқыштары, Дофен, 10-03 - суперпластификаторлары, НКНС 40-03 суперпластификаторлары, алипласт, изола ФМ - 86. т.т) сынаудың барлық мерзімінде бетонның беріктігін төмендетпей, бетон араласпасының жылжымалығын П1 ден П5 дейін арттырады. ( 2-4 см-ден 21-25см дейін)
2.Күшті пластификациялаушы (Аплассан, Личнопан Б-3, личносульфанат) бетонның беріктігін төмендетпеген оынң жылжымалығын П1 ден П4 дейін арттыратын қоспалар. ( 2-4 см-ден 16-20см)
3.Орташа пластификациялаушы (техникалық личносульфанат, С-1 суда етитін препараты, ВРП-1 суда еритін препараты, монолит М-1 т.б.) бетонның беріктігін төмендетпей оның жылжымалығын П1 ден П3 ке-дейін арттыратын қоспалар ( 2-4 см-ден 10-15 см).
4. Нашар пластификациялаушы (бейтараптанған қара контакт, мылонафт М, синтетикалық пластификациялаушы қоспа). Бетонның беріктігін төмендетпей оның жылжымалығын П1 ден П2 ге-дейін арттыратын қоспалар.
Пластификациялаушы қоспалар бетонның беріктігін төмендетпей, оның жылжымалылығын бірнеше есе арттыру қабілетіне ие.
Пластификациялаушы эффект цементтегі жаңа түзілімдер бөлшектерінің гидратты қабықшасындағы судың өзгеруімен анықталады. Қоспаның қатты фаза бетінде адсорбциялану нәтижесінде гидратты қабықшадағы судың мөлшері азаяды, ал бос судың мөлшері арта түседі. Бұл реологиялық қасиеттердің жақсаруына алып келеді, бірақ цементтің қатаюы мен құрылым түзілу үрдісін біраз нашарлатады[3].
Суперпластификаторлар өзінің табиғаты бойынша анионбелсенді, құрамында хлорлы топтары мол калойдты өлшемдегі органикалық заттар. Сұйылтқыш қоспалар цемент дәндерімен жаңа түзілімдерде адсорбцияланған күйде суды тебу эффектісін тудырады. Гидраттар мен цемент дәндері бетіндегі зарядтың сипатымен тізбектің пішіміне негізделген бұл эффект, бетон және ерітінді араласпаларының ұзақ мерзімді сақталуын қамтамасыз етеді. Суперпластификаторлардың мұндай механикалық әсері бетон араласпасының жылжымалығын 3-4 есе арттырады. Суперпластификаторлардың әсері 2-3 сағатпен шектеледі, бастапқы гидратация үрдісінің баяулауы мен коагуляциялық құрылымының қалыптасуынан соң, бетонның қатаюының жылдамдауы басталады[2-3].
Суперпластификаторларды бетон араласпаларына сулы ерітінді түрінде жұмысшы ерітіндіге, цемент массасының 0,7-1,5% мөлшерінде ендіреді. Оған қосымша жоғары алюминатты цементтер үшін суперпластификаторлардың мөлшері көп болуы тиіс.
Бетон араласпасының уақыт өтуімен жыжымалылығын төмендету тиімділігі де цементтің алюминаттылығына тәуелді болады.
Суперплпстификаторлар негізінен синтетикалық полимерлік заттар, сондықтан қымбат. Бірақ оларды қолдану цементті 50 кгм[3][ ] үнемдеуге мүмкіндік береді.
Орташа пластификациялаушы қоспалар негізінен гидрофильді, тізбектерінің құрамында полярлы топтары көп органикалық заттар.
Цемент бөлшектеріне адсорбцияланған кезде полярлы топтардың негізгі бөлігі қатты фазаға емес, сыртқа бағытталаған болады. Мұндай адсорбциялану негізінен цемент дәнінің бастапқы фазасына әсер етеді. Түзілген қабықша моно немесе бимолекулярлы болуына қарамастан, алысқа әсер ететін Вандер-вальстік күштердің әсерінен өзінің айналасында судың қалың қабатын ұстап тұра алады. Соның салдарынан қатты бөлшектердің арасында үйкелу коэффициентін төмендететін гидродинамикалық смазка пайда болады.
Яғни 0,2-0,25% мөлшерде қосылған ББЗ цемент дәндерін адсорбциялық қабатпен перделеу арқылы цементтің гидратациясы мен қатаюын баяулатады. Егер қоспаны көп мөлшерде қоссақ ортаның тұтқырлығы мен гидратты жаңа түзілімдердегі ББЗ адсорбциялануы артады да олар бетонның қатаю үрдісін баяулатады[2-4].
Қоспалардың цемент клинкерінің жеке минералдарына әсері әр түрлі. Сондықтан оларды қолданғанда олардың цементпен және дисперсті минералды компонентпермен сәйкестілігін ескеру қажет. Гидрофильдік әсері бар пластификаторлардың адсорбциялануы мына сызбамен жүреді.
С3А C4AF C3S C2S
Сондықтан бұл қоспаларды жоғары алюминатты цементтерге қолданған тиіміді.
4) Гидрофобты заттар болып есептелетін әлсіз пластификацалаушы қоспалардың әсері бетон араласпасына ауа көпіршіктерін ендірумен цемент дәндерінің айналасында гидрофобты қабықша түзеуге бағытталған. Қоспаның мұндай әсері цемент дәндерінің сумен шайылуын күрт төмендетіп, гидратация реакциясының және клинкерлік минералдардың гидролизденуінің жылдамдығын баяулатады, соның салдарынан тұтқыр заттың қамыры бастапқы тұтқырлығын біршама уақытқа дейін сақтайды.
Ауа көпіршіктерінің енуінен цемент қамырының көлемі ұлғаяды да пластификациялық эффект пайда болады.
Бетон қоспасын араластыру барысында цемент дәндерінде адсорбцияланған ББЗ қабықшасы сырылып, гидрация үрдісі жылдамдайды. Әлсіз пластификациялаушы қоспалар, гидрофильдеуші қоспалар сияқты құрылым түзілудің бастапқы сатысын ұзартады, бетонның уақыт өтуімен пластикалық беріктігінің өсуін баяулатады.
Әлсіз пластификациялаушы қоспалар, гидрофильдеуші қоспалардан өзгеше силикатты минералдарға жақсы адсорбцияланады[1].
С3S C2S C4AF C3A
Пластификаторларды бетондармен құрылыс ерітінділерінде қолданған кезде, портландцементтің клинкерлік минералдарында С3S мөлшері 40 % аз, ал C3A мөлшері 10 % жоғары болса, оларды қолдану тиімсіз екендігін ескеру қажет.
Осылайша ғылыми-техникалық әдебиеттерді талдау пластификациялаушы қоспаларды қолдану тек бетон араласпасының реологиялық қасиеттері мен дайын бетонның негізгі сипаттамаларын жақсартып қана қоймастан, бетон технологиясын жетілдіруге және экономикалық тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік беретіндігін көрсетті. Бірақ химиялық қоспалардың әсері тек жалпылама түрде келтірілген. Ал әрбір аймақ үшін жергілікті шикізаттар негізіндегі бетон араласпаларына қоспалардың әсерін зерттеу өзекті мәселе болып қалуда. Сондықтан біз бұл дипломдық жұмыста жергілікті шикізаттар негізінде өндірілген бетон араласпалары мен дайын бетонның негізгі сипаттамаларына пластификациялаушы қоспалардың әсерін зерттедік.
1.2 Шикізаттық материалдар олардың негізгі сипаттамалары және үлгілерді сынау әдістемелері
Шикізаттық материалдар және қоспасыз және қоспалы бетондар сәйкес МемТ талаптарына сәйкес сыналды.
Цементтің негізгі сипаттамалары (тығыздығы, қалыпты қоюлығы, белсенділігі т.б.) МеСТ 10178 талаптарына сәйкес анықталды.
Құм мен ірі толтырғыштардың дәндік құрамы, нағыз, орташа және үйме тығыздықтары, ірілік модулі МеСТ 102 - 68 - 80 және МеСТ 8735-88 талаптарына сәйкес анықталды.
Қоспалы және қоспасыз бетондардың құрамы МеСТ 27006 - 86 талаптарына сәйкес есептеліп, лабораториялық зерттеулер нәтижесінде реттелді.
Құрамы таңдалған бетон араласпалары негізінде МеСТ 7473 Бетон араласпасы талаптарына сәйкес бақылау және зерттеу үлгілері қалыптанды.
Қоспалардың бетон араласпалары мен бетонның негізгі қасиеттеріне әсерін зерттеу және оларды қолданудың тиімділігін анықтау мақсатында, қоспалардың бетон араласпасының жылжымалылығына, бетонның орташа тығыздығына, беріктік жинау динамикасына, ылғалдылығына, сусіңіргіштігіне және жібу коэффициентіне әсері зерттелді. Зерттеулер қоспаларды әр түрлі шығыны жағдайында жүргізіліп, қоспа мөлшерінің әсері зерттелді.
Дайындалған үлгілердің орташа тығыздығы МеСТ 12730.3-78 Бетоны. Методы определение плотности, беріктігі МеСТ 10180 Бетоны. Методы определение прочности по контрольным образцам, сорбциялық ылғалдылығы МеСТ 17177.6 сәйкес, сусіңіргіштігі МеСТ 24452 талаптарына сәйкес анықталды.
Тұтқыр зат ретінде Шымкент цемент зауытының М400 маркалы порт-ландцементі қолданылды. Цементтің химиялық құрамы 1.2.1-кестеде көрсетілген. Меншікті бетінің ауданы 3000-3500см[2]г. Ұстасу мерзімінің басталуы - 2сағ. 18 мин, аяқталуы - 3 сағат 39 мин. Қалыпты қоюлығы 29%, 28 тәуліктегі белсенділігі 350 кгссм[2]. Бұл цемент барлық көрсеткіштері бойынша цемент МеСТ 10178 талаптарын қанағаттандырады.
1.3-кесте
Тұтқыр заттың негізгі сипаттамалары
Материалдың
аталуы
қ.к.ж.
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
å
Портланд-цемент
2,45
22,3
4,65
5,21
61,24
1,61
1,8
0,20
0,35
100
Ірі және майда толтырғыш ретінде Келес және Бадам кен орындарының қиыр тасы мен құмы қолданылды. 1.4 кестеде қиыр тастың физика-механикалық қасиеттері ал 1.5 кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.
1.4-кесте
Келес қиыр тасының физика-механикалық қасиеттері
№
Көрсеткіштің аталуы
МемСТ талабы
Нақты нәтиже
1
Нағыз тығыздық, гсм[3]
2,61
2
Үйме тығыздығы, кгм[3]
1442,3
3
Қуыстылық , %
43,45
4
Түйіршіктің сынуы, %
80
82,32
5
Шаң және сазды қосымшалардың үлесі, %
1
1,23
6
Пластинкалы және ине тәрізді дәндер, %
15
-
7
Түйіршікті саздың үлесі, %
0,25
0,3
8
Сынуы , %
10
8,52
9
Сусіңіргіштігі , %
2,1
1.5- кесте
Келес қиыр тасының дәндік құрамы
Кен орнының аталуы
Қалдықтың аталуы
Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
20
10
5
2,5
1,25
Келес өзені
жеке
толық
10,92
10,92
86,24
97,16
2,37
99,53
0,41
100
-
Майда толтырғыш ретінде Келес кен орнының құмы қолданылды. 1.6 кестеде құмның,тастың физика-механикалық қасиеттері ал 1.7 кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.
1.6-кесте
Келес құмының физика-механикалық қасиеттері
№
Көрсеткіштің аталуы
МемСТ талабы
Нақты нәтиже
1
Ірілік модулі
2,7
2
Нағыз тығыздығы, гсм[3]
2,71
3
Үйме тығыздығы, кгм[3]
1513
4
Қуыстылық, %
38,97
5
Шаң және сазды қосымшалардың үлесі , %
2,3
7
Түйіршікті саздың үлесі , %
0
1.7- кесте
Келес құмының түйіршіктік құрамы
Кен орнының аталуы
Қалдықтың аталуы
Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
0,16 електен өтуі, г
Ірілік модулі
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Келес өзені
жеке
толық
23,4
23,4
6,85
30,25
24,12
54,37
18,36
73,73
0,39
80,7
248,6
2,7
1.8-кестеде Бадам қиыр тасының физика-механикалық қасиеттері ал
1.9-кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.
1.8-кесте
Бадам қиыр тасының физика-механикалық қасиеттері
№
Көрсеткіштің аталуы
МемСТ талабы
Нақты нәтиже
1
Нағыз тығыздық, гсм[3]
2,60
2
Үйме тығыздығы, кгм[3]
1311
3
Қуыстылық , %
49,58
4
Түйіршіктің сынуы, %
80
-
5
Шаң және сазды қосымшалардың үлесі, %
1
0,51
6
Пластинкалы және ине тәрізді дәндер, %
15
-
7
Түйіршікті саздың үлесі, %
0,25
0
8
Сынуы , %
10
12,58
9
Сусіңіргіштігі , %
-
1.9-кесте
Бадам қиыр тасының дәндік құрамы
Кен орнының аталуы
Қалдықтың аталуы
Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
20
10
5
2,5
1,25
Бадам өзені
жеке
толық
-
-
69,4
69,4
29,41
98,81
-
-
-
-
Майда толтырғыш ретінде Бадам кен орнының құмы қолданылды. 1.10- кестеде құмның тастың физика-механикалық қасиеттері ал 1.11-кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.
1.10-кесте
Бадам құмының физика-механикалық қасиеттері
№
Көрсеткіштің аталуы
МемСТ талабы
Нақты нәтиже
1
Ірілік модулі
2,64
2
Нағыз тығыздығы, гсм[3]
4,16
3
Үйме тығыздығы, кгм[3]
1532
4
Қуыстылық, %
42,84
5
Шаң және сазды қосымшалардың үлесі , %
2,680
7
Түйіршікті саздың үлесі , %
3
1.11- кесте
Бадам құмының түйіршіктік құрамы
Кен орнының аталуы
Қалдықтың аталуы
Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
0,16 електен өтуі, г
Ірілік модулі
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Бадам өзені
жеке
толық
17,37
17,37
13,65
31,02
18,6
49,62
22,87
72,49
21,32
93,81
5,57
2, 64
Сынған дәндердің мөлшері бойынша Келес қиыр тасы Бадам қиыр тасымен салыстырғанда жоғары сапалы бетондарды алу үшін тиімді болып саналады. Оның құрамындағы сынған түйіршіктердің мөлшері 82% құрайды.
Түйіршіктердің пішіні бойынша Келес қиыр тасы бірінші топқа ал Бадам қиыр тасы екінші топқа жатады. Екі қиыр таста да ол 35% шамасында.
Ұсақталу дәрежесі бойынша Бадам қиыр тасы 800 маркадағы шағалдан ал Келес қиыр тасы 1000 маркалы шағалдан алынған және В30, В40 кластағы бетондарды алу үшін қолдануға болады.
Құрамындағы шаң және сазды қосымшалардың үлесі бойынша Келес қиыр тасының көрсеткіштері жоғары.
Екі қиыр тастың негізгі сипаттамаларын салыстыру арқылы Келес қиыр тасы нормативті талаптарға толық жауап беретіндігі анықталды.
Қолданылған құмдардың негізгі сипаттамаларын МеСТ 8736-93 талаптарына сәйкес талдау, ірілік модулі бойынша Келес және Бадам құмдарын ірі құмдар қатарына жатқызуға болатындығын көрсетті (ірілік модульдері сәйкесінше 2,7 және 2,65).
Құрамындағы шаң және сазды қосымшалардың үлесі бойынша қолданылған құмдар екінші кластағы құмдар қатарына жатады, себебі 1 кластағы құмдар үшін шаң мен сазды қосымшалардың үлесі 2 % аспауы тиіс.
Құмдардың негізгі сипаттамаларын талдау қырлы плиталарды өндіру үшін Келес және Бадам құмдарын да қолдануға болатындығын көрсетті.
Пластификациялаушы қоспа ретінде BASF компаниясының RHEOBUILD 561 және RHEOBUILD 181К қоспалары қолданылды.
RHEOBUILD 561 қоспасы бұл синтетикалық полимер негізіндегі бетон араласпасына аса аққыштық және бетонға реопластикалық қасиет беретін, бетонның шөгу деформацияларын төмендететін суперпластификатор.
RHEOBUILD 181К қоспасы құрамында хлор иондары жоқ, бетонға реопластикалық қасиет беретін қоспа. Қоспалардың негізгі сипаттамалары 1.12- кестеде көрсетілген.
1.12-кесте
Пластификациялаушы қоспалардың негізгі сипаттамалары
рс
Қоспаның аталуы
Жұмысшы ерітіндінің концентрациясы,%
Ерітіндінің тығыздығы, гсм[3]
Қоспаның цемент массасына байланысты шығыны, %
1
RHEOBUILD 561
25
1,16
0,8-1,4
2
RHEOBUILD 181К
30
1,15-1,21
0,8-1,4
1.3 Қоспалардың бетонның негізгі сипаттамаларына әсерін зерттеу
1.3.1 Қоспалар негізіндегі ауыр бетонның құрамын таңдау және оңтайландыру
Қоспалы бетонның құрамы, қоспалардың бетон араласпасы мен бетонның қасиеттеріне әсерін ескере отырып, бетон араласпасы мен бетон алу технологиясын ескеру арқылы таңдалады.
Қоспаларды ауыр және ұсақтүйіршікті бетондарда қалдану төмендегі технологиялық мәселелерді шешуге мүмкіндік береді:
- байланыстырғыш заттың шығынын төмендетуге;
- ірі толтырғыштың шығынын төмендетуге немесе майда толтырғыштармен алмастыруға;
- бетон араласпасының технологиялық және реологиялық қасиеттерін жақсартуға;
- уақытқа байланысты бетон араласпасының жылжымалылығы мен қатаю және ұстасу процестерін реттеуге;
- жылуылғалды агрегаттарда бетонды жылуылғалды өңдеу уақытын төмендетуге;
- бетонды табиғи жағдайда кептіру кезінде қалыпсыздандыру мерзімін төмендетуге;
- бетонның беріктігін және газ және су өткізбеу қабілетін арттыруға;
- бетон мен темірбетонның аязға төзімділігі мен коррозиялық төзімділігін арттыруға;
- бетонның арматураға қатысты қорғаныш қасиеттерін арттыруға мүмкіндік береді.
Ең алдымен RHEOBUILD 561, RHEOBUILD 181К қоспасының цементтің негізгі сипаттамаларына әсері зерттелді. Зерттеу нәтижелері 1.13- кестеде көрсетілген.
1.13-кесте
Қоспаның цементтің негізгі қасиеттеріне әсері
№
пп
Қоспаның аталуы
Қалыпты қоюлығы, %
Ұстасу мерзімі
беріктігі, кгссм[2]
басталуы
аяқталуы
иуге
сығуға
1
ПЦ 400
25,9
2с 18 мин
3с 39мин
67,63
349,8
2
RHEOBUILD 561
21,95
3с 62 мин
6с 43мин
88,5
469,8
RHEOBUILD 181К
20,8
2с 01 мин
3с 36мин
87,2
486,3
1.1 сурет - Қоспаның цементтің негізгі қасиеттеріне әсері
Қоспалардың цементтің ұстасу мерзіміне әсерін зерттеу МеСТ 10178 талаптарына сәйкес жүргізілді. Алынған мәліметтер RHEOBUILD 561 қоспасы цемент ұстасуының басталуы мен аяқталу мерзімін де ұзартатындығын көрсетті. Ал RHEOBUILD 181К қоспасы керісінше цементтің ұстасу мерзімін төмендетті.
Ауыр бетонның құрамын таңдау Бетон құрамын таңдау ережесі. МеСТ 27006 - 86 талаптарына сәйкес есептеу және эксперименттік зерттеулердің нәтижелері негізінде жүргізілді, мұнда бетон компоненттерінің шығыны график, номограмма немесе таблицалық мәліметтер негізінде тиісті формулаларға сәйкес есептеліп, соңғы эксперименталдық тексерулермен реттеледі.
Бетон құрамының есептемесі абсолюттік көлемдік тәсілмен жүргізілді, яғни барлық бетон компонентерінің жалпы көлемі 1000л тең деп алынады.
Цемент-су қатынасы бетон беріктігіне сәйкес Боломей-Скрамтаев формуласы негізінде анықталады.
Дәндерді қозғалту коэффициентін төмендегі формулалармен немесе 3-кесте негізінде анықтауға болады.
Жылжымалы араласпалар үшін:
α = 0,88 + 0,0011Ц + 0,018·ОК, (7)
Қатаң араласпалар үшін:
α = 1 + 0.45 ∙ 10[-3] ∙ Ц (8)
Құмның шығыны төмендегі формуламен есептеледі:
П = (1000 - ((Цρц) + (Щρщ) + С))[.]ρқ, (9)
Мұнда: ρц, ρщ - құм мен цементтің тығыздықтары, кгдм[3].
Бетон араласпасына ендірілетін қоспаның мөлшері [] (Пособие по применению химических добавок при производсве сборных железобетонных конструкций и изделий (к СНиП 3.09.01-85) НИИЖБ. - М: Стройиздат 1989.-39с) әдебиетте көрсетілген әдістемеге сәйкес есептелді.
Мәселен, араласпаға ендірілетін қоспаның мөлшері 2% шамасында болсын.
100кг цемент үшін қажетті қоспаның мөлшерін есетейміз:
100 кг - 100%
X кг - 2%
Қоспаның табиғи ылғалдылығы болады, сондықтан қоспаның табиғи ылғалдылығын 5% болған жағдайда, қоспаның шығыны мынаған тең:
кг құрғақ қоспа
2. Қоспалар негізінен жұмысшы концентрациядағы ерітінді түрінде қолданылады, сондықтан қоспа ерітіндісінің көлемін табу қажет (М: ƿ = 1,14гсм[3], С = 25%):
2,11кг - 25%
Х - 100% х = (2,11 ∙ 100%) : 25% = 8,44кг жұмысшы концентрациядағы қоспа ерітіндісі қолданылады.
V = m : ƿ = 8,44 : 1,14 = 7,4л, яғни 100кг цемент үшін 7,4л жұмысшы концентрациядағы қоспа ерітіндісі қолданылады.
Қоспалы бетондардың құрамын есептеу қоспалардың бетонның негізгі физика-механикалық қасиеттеріне әсерін ескеру арқылы қоспасыз бетондардың құрамын есептеудің дәстүрлі әдістемесі негізінде жүргізілді.
Қоспалы бетон араласпасын дайындаудың дәстүрлі бетон араласпасын дайындаудан негізгі ерекшелігі, бетонараластырғышқа қатаю суымен бірге, бетон құрамын таңдау кезінде анықталған қоспа мөлшері ендіріледі. Суда еритін қоспаларды араласпаға ендіру үшін, алдын ала қоспалардың жұмысшы концентрациядағы ерітіндісі, ал суда ерімейтін қоспалар үшін сулы суспензиялар емн эмульсиялары дайындалады.
Жұмысшы ерітіндінің концентрациясы төмендегі формула көмегімен анықталады:
C = 2Д n, %,
Мұндағы Д - цементтің ең аз шығыны кезінегі, құрғақ зат массасына есептегендегі қоспа мөлшері, n - үлестегіштің мүмкін болған қателігі.
1м[3][ ]бетон үшін жұмсалатын жұмысшы концентрациядағы қоспа ерітіндісінің шығынын төмендегі формула бойынша есептейді:
А = Ц · w (ƿ ·C), л
Мұндағы: Ц - 1м[3][ ]бетон үшін цемент шығыны, кг;
w - қоспа мөлшері, цемент массасына шаққанда %;
C - жұмысшы ерітіндінің концентрациясы, %;
ƿ - жұмысшы ерітіндінің тығыздығы, гсм[3];
1м[3][ ]бетонды қатайту үшін жетпейтін қалған судың мөлшерін, төмендегі қатынас негізінде есептейді:
Н = C - А · П(1-0,01К), л
Мұндағы В - 1м[3][ ]бетон үшін есептелген судың мөлшері, л.
Егер қоспаның жұмысшы концентрациядағы ерітіндісі, сұйық қоспалар негізінде дайындалса, онда сұйық қоспаның мөлшері төмендегі формула негізінде есептеледі:
Р = Q · D1 D, л
Мұндағы Q - дайындалатын ерітіндінің көлемі, л;
D1 - 1л дайындалған ерітіндідегі сусыз заттың мөлшері, кг;
D - 1л сұйық өнімдегі сусыз заттың мөлшері, кг.
Бұл жағдайда араласпаны қатайту үшін қажетті судың мәлшерін төмендегі формула бойынша есептейді:
A = Q - Р, л
Қоспалы бетонның құрамы алдын ала бетонның қажетті жылжымалылығы негізінде есептелген қоспасыз бетонның таңдалған құрамын реттеу негізінде, немесе тікелей қоспалы бетон үшін есептеледі.
Қоспалы бетонның құрамы зертханалық және өндірістік жағдайларда зерттеліп, шикізаттық материалдардың ерекшеліктері мен қолданылатын технологияларға сәйкес таңдалады. Ең алдымен қоспалардың бетон араласпасының жылжымалылығына әсері зерттелді. Ол үшін жылжымалылығы П1 қоспасыз бетонның құрамы таңдалып, оның құрамы лабораториялық зерттеу нәтижелеріне сәйкес реттелді. Реттелген қоспасыз бетонның құрамына сәйкес, пластификатордың белгілі мөлшеріне сәйкес қоспалы бетонның құрамы есептеліп, бетон жылжымалылығына сәйкес реттелді. Алынған нәтижелерге сәйкес қоспалардың бетон араласпасының жылжымалылығына әсері анықталды.
1.14-кесте
1 м[3] бетонға жұмсалатын шикізаттық материалдардың шығыны
Бетон маркасы
Құрғақ күйіндегі шикізаттық материалдардың шығыны, кг
Цемент
Құм
Қиыр тас
Су
300
325
593
1339
142
Бетон араласпасы төмендегі әдіспен дайындалды: алдымен бетонның есептік құрамы негізінде өлшеп алынған ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
МАЗМҰНЫ
Аннотация ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
Нормалық сілтемелер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9
Анықтамалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9
Белгілеулер мен қысқартулар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 10
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
1. Ғылыми-зерттеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
1.1 Зерттелетін мәселенің қазіргі күнгі жағдайы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
1.2 Шикізаттық материалдар олардың негізгі сипаттамалары және үлгілерді сынау әдістемелері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23
1.3 Қоспалардың бетонның негізгі сипаттамаларына әсерін зерттеу ... ... .. 25
1.3.1 Пластификациялаушы қоспалар негізіндегі ауыр бетонның құрамын таңдау және бетон үлгілерін қалыптау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 25
1.3.2 Қоспаларың бетон араласпасының жылжымалылығына әсерін зерттеу 29
1.3.3 Қоспалардың бетонның беріктік жинау динамикасына әсерін зерттеу ... ..31
1.3.4 Қоспалардың бетонның сусіңіргіштігі мен жібу коэффициентіне әсерін зерттеу 35
1.3.5 Қоспаларды қолданудың техника-экономикалық тиімділігін зерттеу 37
2. Құрылыс орнын технико-экономикалық негіздеу ... ... ... ... ... 39
3. Бұйымның сипаттамасы (номенклатура ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... .. 39
4. Кәсіпорынның жұмыс істеу режимі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... 41
5. Өндірістік қуаттылық және өндірістік бағдарлама ... ... ... ... ... ... ... ... .. 41
6. Технологиялық бөлім (қалыптау цехы ... ... ... ... ... ... ... ... .. 42
6.1. Бұйымды өндіру тәсілін техника-экономикалық негіздеу 42
6.2. Шикізаттық материалдар (техникалық сипаттамалары ... ... ... ... ... .. ... 45
6.3 Қондырғылар мен құралдар - жабдықтардың техникалық сипаттамалары және олардың жұмыс істеу сипаты ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 46
6.4. Бұйымды өндірудің технологиялық режимдері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... 47
6.4.1.Бетон араласпасын дайындау және жайғастыру ... ... ... ... .. 48
6.4.2.Виброөңдеу режимі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... 48
6.4.3.Арматуралау режимдері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... . 48
6.4.4.Бұйымдағы бетонның қату режимдері ... ... ... ... ... ... 48
6.5. Өндірістік технологиялық есеп-қисаптар ... ... ... ... ... .. ... ... 50
6.5.1. Қалыптау посттарының санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... . 50
6.5.2 Қалыптарды дайындау және арматуралау посттарының санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 51
6.5.3 Жылумен өңдеу қондырғыларының санын есептеу ... ... . 51
6.5.4. Бұйымды цехта ұстау постарының санын есептеу ... ... ... ... 52
6.5.5. Қалыптардың қажетті мөлшерін есептеу ... ... ... ... ... ... . 52
6.5.6. Крандар санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 53
6.6. Өндірістік қондырғы-жабдықтардың жалпы ведомысы ... ... 54
6.7. Шикізат материалдар мен жартылай фабрикаттар қажеттілігі. 55
6.8. Энергия қорларының қажетті мөлшерін есептеу ... ... ... ... ... . 56
6.8.1 Электр энергиясы ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 56
6.8.2 Су қажеттілігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 57
6.9. Жұмыскерлердің саны мен құрамын есеп-қисаптары (өндіріс жұмысшылары, ИТЖ, қызметшілер, кіші қызметші персоналдар... 58
6.10. Өндіріс пен дайын бұйымның сапасын бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... 58
6.10.1 Бастапқы шикізат сапасын бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 59
6.10.2 Бетон араласпасының сапасын бақылау ... ... ... ... ... ... ... .. 60
6.10.3 Өндірістік процестерді бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 60
6.10.4 Дайын бұйым сапасын бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 60
6.10.5 Қауіпсіздік техникасы мен өндірістік санитария ... ... ... 61
6.10.6 Өндірістік санитария ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... .. 61
6.11 Цехтың инженерлік-жоспарлау шешімдері ... ... ... ... ... ... .. 61
6.11.1 Технологиялық қондырғы-құралдар мен ғимараттарды орналастыру принциптері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 62
6.12. Нақты өнімді өндірудің технологиялық картасы ... ... ... ... ... ... ... ... . 63
7.Тіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 65
8. Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 79
9. Сәулет құрылыс бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 87
9.1. Өндірістік құрылысқа арналған темірбетон бұйымдарын
өндіретін зауыт ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 87
9.2. Технологиялық процестерді суреттеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 87
9.3 Көлемдік жобалық шешімдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 87
9.4. Конструкциялық шешімдер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 88
10. Экономика бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 89
10.1. Жобалаған мекеменің сметалық құндылығын есептеу ... ... ... ... ... ... . 89
10.2 Бір орташа тізімдегі жұмысшының жұмыс уақытының
балансын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 90
10.3 Жобаланған кәсіпорынның экономикалық тиімділігі ... ... ... ... ... ... . .. 98
11. Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 100
12. Пайдаланған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 101
Аннотация.
Бұл дипломдық жұмыста пластификациялаушы қоспалармен негізгі сипаттамалары қасиеттері жетілдірілген темірбетон бұйымдарын өндіретін шағын цехтың жобасы көрсетілген. Шығарылатын бұйымдар қырлы жабын плиталары. Дипломдық жұмыста пластификациялаушы қоспалардың бетон араласпасының реологиялық қасиеттері мен бетонның негізгі физика-механикалық қасиеттеріне әсері зерттеліп, қоспалы бетонның оңтайлы құрамы таңдалған. Шығарылатын өнімдердің технологиялық нобайы, қалыптау цехының жоспарлары, бұйымдардың технологиялық картасы және негізгі техника-экономикалық көрсеткіштері көрсетілген. Бұйымдарға қолданылатын шикізаттық материалдардың құрамы, қолданылатын қондырғы-құралдар, технологиялық есеп-қисаптар және бұйымдарға қойылатын талаптар сипатталған.
Дипломдық жұмыс А4 көлемдегі форматта - ____ беттен тұрады, құрамында:___ суреттік схемалар, ____ таблицадан құралған.
Нормалық сілтемелер
Дипломдық жұмыста келесі МеСТ-ға сілтемелер келтірілген:
МеСТ 10178
МеСТ 9179-77
МеСТ 23732-
МеСТ 8735-88
МеСТ 9179-77
МеСТ 10180-90
МеСТ 12730.1-78
МеСТ 12730.2-78
МеСТ 24211-2003
МеСТ 30459-2
Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия
Известь строительная. Технические условия.
Вода для бетонов и растворов.
Песок для строительных работ. Методы испытания.
Известь строительная. Технические условия.
Бетоны. Методы определение прочности по контрольным образцам.
Бетоны. Методы определение плотности.
Бетоны. Методы определение влажности.
Добавки для бетонов. Общие технические требования.
Добавки для бетонов. Методы определения эффективности.
МеСТ 7473 Бетон араласпасы
МеСТ 102 - 68 - 80 Ірі толтырғыштар
МеСТ 8267 - 82 Қиыршық тас
МеСТ 10260 - 82 Шағалдан алынған қиыршық тас
МеСТ 27006 - 86 Бетон құрамын таңдау ережесі
Анықтамалар
Химиялық қоспалар - бетон араласпасының құрамына аз мөлшерде ендірілетін, соған қарамастан араласпаның реологиялық қасиеттері мен дайын бетонның структурасын қалыптастыруға және негізгі қасиеттерін жетілдіруге мүмкіндік беретін заттар.
Бетон дегеніміз - тиімді мөлшерде өлшеніп алынған тас, құм, тұтқыр зат және суды мұқият араласпаның нәтижесінде алынған бетон араласпасының физика - химиялық процестердің арқасында қатуынан пайда болған жасанды тас материалды айтады.
Су сіңіргіштік - материалдың өз бойына су сіңіру, ұстау қасиеті.
Суға төзімділік - материалдың өз қасиеттерін суда сақтау.
Беріктік - материалдың сыртқы күштердің әсерінен күйрету немесе қарсыласу қасиеті.
Қаттылық - материалдың өз бойына өзінен қатты заттың енуіне қарсыласуы.
Қалыпты қоюлық - Цементпен жұмыс істеуге икемді қамыр алу үшін қажет су мөлшері.
Темірбетон - бетон мен болат арматура біріктірілген құрылыс материалы, арматура конструкцияның созылып жатқан аймағында орналасқан әрі созылмалы кернеуді қабылдайды, қысым кернеуі бетонға беріледі.
Арматура - дегеніміз болат стерженьдерді және әртүрлі сымдарды (шеңберлі, профилі периодтық), арқандарды, торларды, каркастарды (жалпақ және көлемдік), темірбетонды конструктивті элементтерінің құрамындағы болатын негізгі бөлікті айтады.
Жұмысшы арматура - ең басты элемент; темірбетон конструкциядағы сыртқы жүк әсерлерден және ішкі кернеулерден пайда болған созу немесе қысу жігерін қабылдаушы арматура.
Белгілеулер мен қысқартулар
СНиП - құрылыс нормасы және ережелері;
мм - миллиметр.
ВЦ - су - цементтік қатынасы.
С% - жұмысшы ерітіндінің концентрациясы;
м - метр;
м[3]сағ - метр куб сағатына;
В, L, Н - ені, ұзындық, биіктік;
МеСТ - мемлекеттік Стандарт;
квт - киловат;
кг - киллограм.
МПа - мега паскаль.
т - тонна.
F - аязға төзімділік.
Мкр - ірілік модуль.
кгм[3] - тығыздық өлшемі.
Кіріспе.
Зерттелетін мәселенің өзектілігі. Қазақстан Республикасындағы құрылыс индустриясының қарқынды дамуы, құрылысқа қажетті негізгі қасиеттері жетілдірілген және техника-экономикалық жағынан тиімді құрылыс бұйымдары мен конструкцияларын кеңінен өндіруді қажет етеді. Тиімді құрылыс материалдары мен конструкцияларын өндірудің негізігі жолдарының бірі, оларды дайындауда жергілікті шикізаттық материалдарды кеңінен қолдану болып табылады. Құрамалы темірбетоннан жасалынған бұйымдар мен конструкциялар негізінен тұрғын үй, азаматтық және өнеркәсіптік құрылыстарда кеңінен қолданылады. Бұл бұйымдар құрылыс өндірісін индустрияландыру бағытындағы ең қолайлы материалдар. Құрама темірбетонды кең көлемде қолдану бір типті өнімдер мен конструкциялар шығарумен қатар өндірісті жартылай автоматтандыруға, механизациялауға мүмкіншілік тудырады.
Құрылысты одан әрі индустрияландыру жергілікті шикізаттық материалдарды қолдана отырып, техника-экономикалық жағынан тиімді құрылыс материалдары мен бұйымдарын өндіретін зауыттарды салуды көздейді.
Еліміздің 2030 жылдарға дейінгі жобаланған әлеуметтік, экономикалық дамудың негізгі бағыттарында көрсетілген, атап айтқанда құрылыстың көлемін төмендетіп, сапасын арттырып, мейлінше аз шикізат жұмсайтын, олардың жалпы салмағын азайту арқылы барлық қасиеттерін жақсартып, құрылыс алаңына көбінше дайындығы жоғары сапалы бұйымдар мен конструкцияларды дайындау қазіргі уақыттың басты міндеті болып отыр.
Құрылыс бұйымдарының негізгі сипаттамалары мен қоршаған ортаның түрлі агрессивті факторларына төзімділігін арттыру, құрылыстың тиімділігін арттырудың негізгі жолдарының бірі. Белгілі болғандай бетон араласпаларының жылжымалылығын арттыру үшін негізінен қатаю суы қолданылады. Бірақ араласпадағы судың мөлшерінің артуы дайын бетонның механикалық қасиеттерін төмендетіп жібереді. Осы қарама-қайшылықты шешу бүгінгі күннің өзекті мәселесінің бірі болып табылады. Бұл қарама-қайшылықты шешу мақсатында арнайы пластификациялаушы қоспалар қолданылады. Бұл қоспалар бетон араласпасының сусұранысын төмендете отырып, су-цемент қатынасын төмендетуге және бетонның механикалық қасиеттерін арттыруға және өткізгіштік қабілетін төмендетуге мүмкіндік береді.
Зерттеудің мақсаты - жергілікті шикізаттар негізіндегі ауыр бетонның реологиялық және физика-механикалық қасиеттеріне пластификациялаушы қоспалардың әсерін зерттеу және қоспалы бетонның оңтайлы құрамын таңдау.
Зерттеудің негізгі міндеттері:
* пластификаторлардың бетон араласпасының жылжымалылығына әсерін зерттеу;
* қоспалы бетонның оңтайлы құрамын таңдау;
* қоспалардың бетонның физика-механикалық қасиеттеріне әсерін зерттеу;
* қоспалардың цементтің физика - механикалық қасиеттеріне әсерін зерттеу.
Бұл дипломдық жұмыста жергілікті шикізаттық материалдар негізіндегі ауыр бетондардың негізгі сипаттамаларына пластификациялаушы қоспалардың әсері зерттеліп, қоспалы бетонның оңтайлы құрамы және өндірістің тиімді технологиялары ұсынылады.
Зауыт азаматтық көп қабатты қырлы жабын плиталарын шығарады. Жылдық өндірістік қуаттылығы 40 000 м[3]жылына.
1. Ғылыми - зерттеу бөлімі
1.1 Құрылыста қоспалы бетондарды қолданудың бүгінгі жағдайы мен келешегі
Қазіргі кездегі құрылыс индустриясының қарқынды түрде дамуы, бетон технологиясының тиімді жолдарын іздестіруді қажет етеді. Бетонның негізгі физика-механикалық қасиеттері мен сыртқы ортаның түрлі агрессивті факторларына төзімділігін арттырудың тиімді жолдарының бірі химиялық қоспалар негізіндегі бетон технологиясын ендіру болып табылады [1].
Қазіргі кезде бетондар мен құрылыс ерітінділерін алу үшін әсер ету механизмі түрліше болған химиялық қоспалар қолданылады. Химиялық қоспаларды қолдану құрылыс материалдарының маңызды технологиялық параметрлері мен негізгі қасиеттерін реттеуге мүмкіндік беретін әмбебап және арзан әдістеріне жатқызуға болады. Заттың құрамына аздаған мөлшерде химиялық заттарды ендіре отырып әсер ету әдісі металлургия, мұнай өңдеу салаларында ежелден белгілі [2].
Құрылыста қоспалар маңызды роль атқарады. Себебі, құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларының қасиеттері тек қана оның құрамына енген тұтқыр зат, ірі және майда толтырғыштарға ғана тәуелді болып қалмастан, сонымен бірге оларды қалыптастыру жағдайына да тәуелді болады. Тұтқыр заттың гидратациясы, ұстасуы мен қатаю жағдайларына химиялық қоспалармен әсер етуге болады. Қоспалар гидратация үрдісін реттеу арқылы, бетонның қатаюы мен ұстасу мерзімін басқаруға мүмкіндік береді.
Технологиялық классификация, яғни олардың әсер ету механизміне сәйкес барлық химиялық қоспалар төмендегідей жіктеледі[3]:
1.Бетон араласпасының реологиялық қасиетін реттеуші қоспалар.
Бұл қоспалардың өзін:
а) бетон араласпасының пластификациялық қабілетін арттырушы (сульфитті-спиртті барда (CСБ), сульфитті-ашытқы бражка),
ә) бетон араласпасын сұйылтатын (тотықтырылған петралатум,асидол т.б.),
в) бетон араласпасын суды ұстау қабілетін арттыратын (ТЭЦ күлі, жанар тауы күлі, опок, трепель т.б.) қоспалар деп жіктейді.
2. Қатаю мен ұстасу үрдісін реттеуші қоспалар. Бұл қоспалар үрдісті жылдамдатушы және баяулатушы қоспалар болып екіге бөлінеді. Ұстасу үрдісін жылдамдатушыларға сілтілік жер металдарының сульфаты және поташ, төмендетушілерге бор қыщқылы (бура), мырыш оксиді, САБ жатады.
Бетон араласпасының қатаюын да тездетуге немесе баяулатуға болады. Оның біріншісіне кальций хлориді және оның негізіндегі қоспалар, ал екіншісіне натрий сульфаты жатады.
3.Бетон құрылымын реттеуші қоспалар. Бұл қоспалардың өзі бірнеше топқа бөлінеді:
a) бетон араласпасының құрамындағы судың мөлшерін төмендетуге мүмкіндік беретін қоспалар (гидролизденген қан, желімді канифоль), пластификторлар.
б) газтүзушілер (алюминий ұнтағы, сутегінің асқын тотығы, кремнийорганикалық қосылыстар)
в) ауа жинақтаушы қоспалар (мылонафт,тотыққан петролатум)
г) тығыздаушы қоспалар (сазды топырақты цемент, алюминий сульфаты, кальций сульфаты, магний тұздары).
Негізінен алғанда бетонның реологиялық қасиеттерін реттеуші барлық қоспаларды судың шығынын төмендетететін, соған сәйкес бетонның құрылымын тығыздайтын қоспа ретінде қолдануға болады.
4. Коррозияның жылдамдығын реттеуші қоспалар. Арматура коррозиясын баяулатушы қоспа ретінде көп қолданылатын химиялық заттар: (ингибиторлар) натрий нитриті, кальций нитрит-нитраты, кальций хроматы, натрий бензоаты.
5.Толықтырғыштар.
а) гидравликалық белсенді қоспалар (диотомит, туф, трепель, домна шлактары)
б) белсенді емес, негізінен микротолықтырғыш-сұйылту қызметін атқаратын қоспалар (известняк, тау жыныстары, саз, ұсақ құм т.б.).
6. Бетонның химиялық төзімділігін арттыратын қоспалар.
а) қышқылға төзімділікті арттыратын (андезит, базальт, диабоз, кварц)
б) бетонның ыстыққа төзімділігін арттыратын қоспалар (известняк, доломит т.б.)
в) бетонның ыстыққа төзімділігін арттыратын қоспалар (андезит, диабоз, хромит, магнезит)
7.Бетонға гидрофобтық қасиет беретін қоспалар. (битум, асфальтит, органикалық полимерлер, натрий силикаты. т.б.).
8.Арнайы бетондар үшін қолданылатын қоспалар.
а) оған бұйымның радиациялық төзімділігін арттыратын кадмий, қорғасын және басқа да ауыр металдардың тұздары;
б) бетонның микроорганизмдерге қарсы тұру қабілетін арттыратын қоспалар.
г) аязға қарсы қолданылатын қоспалар (кальций хлориді негізіндегі қоспалар т.б.) жатады.
Сонымен бірге бір түрлі химиялық заттардың әр түрлі концентрацияда қолдану түрлі әсер ету эффектін және де әр түрлі химиялық заттардың бір түрлі әсер ету эффектін көрсету мүмкіншілігін атап өту қажет.
Сонымен бірге ғылыми тұрғыдан химиялық қоспаларды жіктеудің әдістемесі де қолданылады. Ғылыми зерттеу тұрғысынан алғанда химиялық қоспалар олардың әсер ету механизміне қарай жіктеледі. Әсер ету механизміне сәйкес қоспалардың төрт класы ажыратылады:
1) тұтқыр заттың ерігіштігін арттыратын, бірақ онымен химиялық реакцияға түспейтін қоспалр;
2) тұтқыр заттармен нашар еритін аз диссоцияланатын қосылыстар түзе отырып химиялық әрекеттесетін қоспалар;
3) кристалданудын дайын орталықтары;
4) тұтқыр заттардың дәндерінде адсорбцияланатын қоспалар.
Химиялық қоспаларды бетон технологиясында тиімді қолдану байланыстырғыш заттардың шығынын төмендету, су-цемент қатынасын жақсарту арқылы бетонның физика-механикалық қасиеттерін жақсарту, суық климаттық жағдайларда бетон қалыптастыру мүмкіншілігін беру, бетонның әр түрлі орта жағдайларына төзімділігін арттыру, бетонның реологиялық қасиеттерін жақсарту арқылы тиімділік береді.
Химиялық қоспалардың әсері тұтқыр заттардың фазалық құрамы мен қасиеттеріне тікелей тәуелді. Сондықтан қоспаларды қолдану кезінде тұтқыр заттың құрамы мен қасиеттерін ескеру қажет[4-8].
Цементті клинкер, шикізаттық қоспаны күйдіру нәтижесінде, бірнеше табиғи минералдар жүйесі түрінде болады. Белгілі бір табиғи минералдардан тұратын гранитпен салыстыру, полиминералдық жүйе ретінде клинкер туралы жалпы түсінік бере алады. Бірақ гранитке қарағанда клинкердің жекелеген бөліктерін қарапайым көзбен ажырату мүмкін емес, өйткені клинкер өте майда түйіршікті кристалдық, сондай-ақ аморфтық фазалардан тұрады.
1.2-кесте
Портландцемент минералдары гидратацияланғанда бөлінетін жылу мөлшері
Минералдардың аттары
Бөлінген жылудың шамасы
Толығымен гидратацияланғанда, Джгккалг
Үш тәулік ішінде, % толық жылу бөлінуінен
Үшкальцийлі силикат
120 (500)
75-80
Екікальцийлі силикат
60 (250)
10 шамасында
Үшкальцийлі алюминат
200 (840)
10-нан аз емес
Төрткальцийлі алюмоферрит
100 (420)
20 шамасында
Айтылған мысалдар белгілі бір салада пайдалану үшін, цементті таңдауды, клинкердің минерологиялық және тотық бейнеленген химиялық құрамымен үштастыру қажет екендігін көрсетеді. Цементті клинкер минералдарының сумен байланысына қатысты мәселені қарауымыздан, құрылыстың түрлі саласы үшін таңдауда, клинкердің минерологиялық құрамын қалай ескеру керектігі анағұрлым айқындала түседі.
Клинкерлік минералдардың сумен әрекеттесуі. Цементті клинкердің минералдары сумен байланысқа түскенде гидратты құрамалар түзеді. Клинкерлік минералдар азды-көпті дәрежеде суда ериді, ал олардың гидратталу өнімі, кальций гидрототығынан басқасы іс жүзінде ерімейді Әйтпегенде, қатқан цемент өзінің беріктігін су ішіп те сақтай алмас еді.
Судың клинкерлік минералдарға әсері кезінде алынатын гидраттық құрамалар, олардың гидролизі мен гидратталуы нәтижесінде түзіледі.
Клинкерде сан жағынан кальцийлі силикаттар басым, олар күшті негіз әлсіз қышқылдан түзілген мұндай тұздар, сулық ерітіндіні гидроксид иондарымен байыта отырып, гидролитті ыдырауға қабілетті.
Иондар арасындағы кез-келген алмасу реакциясы сияқты, гидролиз де орнына келетін процесс, оның тепе-теңдік жалпы иондық алмасу реакциясының тепе-теңдігіне, әсер ететін барлық факторларға байланысты болады. Бұйымды жылу-ылғалды өңдеуде жүретін температураның жоғарылауы кезінде гидролиз дәрежесі де ұлғаяды.
Гидраттауға келсек, ол су молекуласының алынған затпен байланысуына қарайды. Айта кету керек, гидраттауға алынған жинақты қосындылар кешендер көп жағдайда ауыспалы құрамға ие болады. Сондықтан да, төменде құрамалар формулаларында келтірілген, клинкерлік минералдардан түзілген су, шамамен алынған, шартты сипатта болады.
Судың үшкальцийлі силикатқа әсері кезінде оның гидролизінің өнімі гидратталады. Онан соң лайлы гидратты күрделі қосындыларында кешеннің қайта топтасуы жүреді де, осының нәтижесінде лайдан қиындықпен төртсулы қоскальцийлі силикат бөлінеді.
Бұл келтірілген реакция тендігінен төртсулы қоспалы екі гидросиликатпен қатар, еркін кальций гидрототығы да түзілетінін көреміз.
Қоскальцийлі силикаттың құрамындағы кальций тотығы үшкальцийлі силикаттағыдан аз болады, яғни оған қарағанда негізгілігі төмен, сондықтан қоскальцийлі силикаттың гидролизі іс жүзінде үшкальцийлінің
гидролизіне қарағанда көп мөлшерде гидраттаудың сыртқы жағдайларына,
мәселен, кальций гидрототығының лайдағы концентрациясына тәуелді. Бетондар мен құрылыс лайларын дайындаудың қалыпты температуралық жағдайында, қоскальцийлі силикат іс жүзінде гидролиз өнімін түзбейді, бар
болғаны гидратталады:
Бірақ цемент-құмды бұйымдарды автоклавтық өндеу кезінде, қоскальцийлі силикат еркін кальций гидрототығын бөле отырып, гидролизделеді. Соңғысы құмның құрамындағы кремний қостотығымен кальций гидросиликатын түзіп әрекеттеседі.
Үшкальцийлі алюминатқа келсек, оның гидратталуының келесі реакциялық теңдігі жалпы қабылданған:
Үшкальцийлі алюминат гипс бар жерде сумен тіпті басқаша әрекетке түседі. Бұл мәселені жан-жақты баяндаймыз, өйткені ол келесі себептерге байланысты манызды. Біріншіден, қоссулы гипс клинкерді уату кезінде цементтің беку уақытын реттеу үшін енгізілген қоспа ретінде цементте әрдайым шағын мөлшерде кездеседі. Екіншіден, егер кальций сульфатының сулық ерітіндісі бетонға шайып жатқан судан енетін болса, бетонның сульфаттық коррозиясы пайда болуы мүмкін.
Үшкальцийлі алюминаттың суға қарағанда үлкен реакциялық қабілеттілігі нәтижесінде, гипс қоспасыз цементтің өте жылдам қататындығын айтқан болатынбыз; түзілетін алтысулы үшкальцийлі алюминат цемент қамырына шамадан тыс ерте құрылым түзілісін туғызады. Бұл бетон лайын араластыру, орналастыру және тығыздау операцияларын қиындатады, кейде оған мүмкіндік бермейді.
Реакция гипс енгізу арқылы баяулатылады:
Келтірілген теңдіктен гипстің үшкальцийлі алюминатпен реакцияға түскенінде, құрамында судың 31-32 молекуласы бар эттрингит кристализациясынан кальций гидросульфоалюминаты бөлінетінін көреміз. Бұл құрам қалдықпен ериді. Осылайша, цементті сумен араластырғаннан кейінгі басқа кезең ішінде кальций гидроалюминатының байланысуы жүреді. Тек бірнеше сағаттан соң ғана, яғни лайдағы барлық гипс толық жұмсалған соң кальций гидроалюминаты түзіліп, цемент беки бастайды.
Яғни, гипс қоспасы үшкальцийлі алюминаттың бірқатар мөлшерінің бастапқы кезеңде жаңа дайындалған бетон лайындағы сумен реакцияға түсуіне жол бермей, Тосқауыл қою үшін қызмет етеді.
Атап көрсетілгендей, үшкальцийлі алюминаттың сулы ортада, гипс бар жерде әрекетке түсуін қарастыруымыздың екінші себебі, цемент тастың аталған сульфаттық коррозияға ұшырау мүмкіндігі болып табылады.
Өзінің түзілуі барысында көп суды қосып алған кальций гидросульфоалюминаты, бастапқы реагенттер мен суға қарағанда көп орын алып тұрады. Егер қатты гидратталған кешенді тұз (эттрингит) әлі де өзінің иілгіштігін сақтап қалған цемент қамыр ортасында түзілетін болса, аумағының ұлғаюы зиянды зардаптарға соқтырмайды. Бірақ бұл тұздың түзілуі агрессивті ортадағы сульфат-иондар әсерімен қатып қалған цементте, яғни қатқан цемент таста жүретін болса, аумағының ұлғаюы қауіпті, сондықтан бетонның сульфаттық коррозиясы кезінде бетонның бетонсуына, онда жарықшақтар пайда болуына және беріктігін жоғалтуға алып келетін күшті ішкі қысымдар пайда болады[5].
1. Термодинамикалық көзқарас негізінде алғанда минералды тұтқыр заттың гидраттациялануы артық мөлшерде бос энергияға ие болған термодинамикалық тұрақсыз тұтқыр заттың, бос энергиясы төмен, термодинамикалық тұрақты гидраттық жаңатүзілімдерге айналу процесі. Сондықтан гидратация үрдісі өздігінен жүретін үрдіс.
2. Бірақ термодинамикалық көзқарас гидратация үрдісін түсінуге мүмкіндік бермейді. Оны түсіну үшін гидратация үрдісінің қандай кезеңдерден тұратынын және әрбір кезеңнің кинетикасын түсіну қажет.
3. Кинетикалық теория тұрғысынан алғанда гидратация үрдісі бір бірімен кезекті жүретін еру және гидраттар түріндегі соңғы өлшемдердің түзілуінен тұратын 2 сатыдан тұрады.
4. Тұтқыр заттың суда еру үрдісі басқа суда аз еритін минералды тұздарға ұқсас жүреді. Оның еруін тұтқыр заттың дисперстік дәрежесімен температураны жоғарлату арқылы арттыруға болады.
5. Портландцемент клинкерін құраушы фазалардың суда диссоциация-лануы:
Бұның нәтижесінде метостабильді фаза алынады.
Жалпы бетонның негізгі қасиеттеріне оның жылжымалылығы ерекше әсер етеді. Бетонның беріктігін жоғарылату үшін, бетондағы судың мөлшерін азайту қажет, ал бетон араласпасының ыңғайлы қалыптастыру үшін оның мөлшерін арттыру қажет. Бұл қарама-қайшылық бетон технологиясында шешуді қажет ететін өзекті мәселелердің бірі болып табылады. Бұл мәселені шешудің тиімді жолдарының бірі пластификациялаушы қоспаларды қолдану болып табылады[3]..
Цемент толық гидратацияланғаннан кейін де байланыстырған суының мөлшері 20% аспайды. Ал бетон араласпасын ыңғайлы қалыптастыру үшін қажетті судың мөлшері, қолданылатын тұтқыр затпен толтырғыштың түріне байланысты цемент массасының 45-65% құрайды[3]..
Осылайша қатаю суының тек (14) бөлігі ғана цементпен химиялық байланысқа түседі. Судың тағы да осынша мөлшері цементпен физикалық байланысқан болады (капиллярлық, қабықшалық), ал қалған судың 30% тек бетон араласпасының ыңғайлы қалыптастыруға жұмсалады. Бұл қарама- қайшылық бетонды қалыптастыру кезінде оның құрамына бетон араласпасының жылжымалығын арттыратын пластификациялаушы қоспаларды ендіру арқылы шешіледі.
Пластификациялаушы эффектіне байланысты қоспалар бірнеше топқа жіктеледі[7]:
1. Суперпластификаторлар (С-8, СМФ сұйылтқыштары, Дофен, 10-03 - суперпластификаторлары, НКНС 40-03 суперпластификаторлары, алипласт, изола ФМ - 86. т.т) сынаудың барлық мерзімінде бетонның беріктігін төмендетпей, бетон араласпасының жылжымалығын П1 ден П5 дейін арттырады. ( 2-4 см-ден 21-25см дейін)
2.Күшті пластификациялаушы (Аплассан, Личнопан Б-3, личносульфанат) бетонның беріктігін төмендетпеген оынң жылжымалығын П1 ден П4 дейін арттыратын қоспалар. ( 2-4 см-ден 16-20см)
3.Орташа пластификациялаушы (техникалық личносульфанат, С-1 суда етитін препараты, ВРП-1 суда еритін препараты, монолит М-1 т.б.) бетонның беріктігін төмендетпей оның жылжымалығын П1 ден П3 ке-дейін арттыратын қоспалар ( 2-4 см-ден 10-15 см).
4. Нашар пластификациялаушы (бейтараптанған қара контакт, мылонафт М, синтетикалық пластификациялаушы қоспа). Бетонның беріктігін төмендетпей оның жылжымалығын П1 ден П2 ге-дейін арттыратын қоспалар.
Пластификациялаушы қоспалар бетонның беріктігін төмендетпей, оның жылжымалылығын бірнеше есе арттыру қабілетіне ие.
Пластификациялаушы эффект цементтегі жаңа түзілімдер бөлшектерінің гидратты қабықшасындағы судың өзгеруімен анықталады. Қоспаның қатты фаза бетінде адсорбциялану нәтижесінде гидратты қабықшадағы судың мөлшері азаяды, ал бос судың мөлшері арта түседі. Бұл реологиялық қасиеттердің жақсаруына алып келеді, бірақ цементтің қатаюы мен құрылым түзілу үрдісін біраз нашарлатады[3].
Суперпластификаторлар өзінің табиғаты бойынша анионбелсенді, құрамында хлорлы топтары мол калойдты өлшемдегі органикалық заттар. Сұйылтқыш қоспалар цемент дәндерімен жаңа түзілімдерде адсорбцияланған күйде суды тебу эффектісін тудырады. Гидраттар мен цемент дәндері бетіндегі зарядтың сипатымен тізбектің пішіміне негізделген бұл эффект, бетон және ерітінді араласпаларының ұзақ мерзімді сақталуын қамтамасыз етеді. Суперпластификаторлардың мұндай механикалық әсері бетон араласпасының жылжымалығын 3-4 есе арттырады. Суперпластификаторлардың әсері 2-3 сағатпен шектеледі, бастапқы гидратация үрдісінің баяулауы мен коагуляциялық құрылымының қалыптасуынан соң, бетонның қатаюының жылдамдауы басталады[2-3].
Суперпластификаторларды бетон араласпаларына сулы ерітінді түрінде жұмысшы ерітіндіге, цемент массасының 0,7-1,5% мөлшерінде ендіреді. Оған қосымша жоғары алюминатты цементтер үшін суперпластификаторлардың мөлшері көп болуы тиіс.
Бетон араласпасының уақыт өтуімен жыжымалылығын төмендету тиімділігі де цементтің алюминаттылығына тәуелді болады.
Суперплпстификаторлар негізінен синтетикалық полимерлік заттар, сондықтан қымбат. Бірақ оларды қолдану цементті 50 кгм[3][ ] үнемдеуге мүмкіндік береді.
Орташа пластификациялаушы қоспалар негізінен гидрофильді, тізбектерінің құрамында полярлы топтары көп органикалық заттар.
Цемент бөлшектеріне адсорбцияланған кезде полярлы топтардың негізгі бөлігі қатты фазаға емес, сыртқа бағытталаған болады. Мұндай адсорбциялану негізінен цемент дәнінің бастапқы фазасына әсер етеді. Түзілген қабықша моно немесе бимолекулярлы болуына қарамастан, алысқа әсер ететін Вандер-вальстік күштердің әсерінен өзінің айналасында судың қалың қабатын ұстап тұра алады. Соның салдарынан қатты бөлшектердің арасында үйкелу коэффициентін төмендететін гидродинамикалық смазка пайда болады.
Яғни 0,2-0,25% мөлшерде қосылған ББЗ цемент дәндерін адсорбциялық қабатпен перделеу арқылы цементтің гидратациясы мен қатаюын баяулатады. Егер қоспаны көп мөлшерде қоссақ ортаның тұтқырлығы мен гидратты жаңа түзілімдердегі ББЗ адсорбциялануы артады да олар бетонның қатаю үрдісін баяулатады[2-4].
Қоспалардың цемент клинкерінің жеке минералдарына әсері әр түрлі. Сондықтан оларды қолданғанда олардың цементпен және дисперсті минералды компонентпермен сәйкестілігін ескеру қажет. Гидрофильдік әсері бар пластификаторлардың адсорбциялануы мына сызбамен жүреді.
С3А C4AF C3S C2S
Сондықтан бұл қоспаларды жоғары алюминатты цементтерге қолданған тиіміді.
4) Гидрофобты заттар болып есептелетін әлсіз пластификацалаушы қоспалардың әсері бетон араласпасына ауа көпіршіктерін ендірумен цемент дәндерінің айналасында гидрофобты қабықша түзеуге бағытталған. Қоспаның мұндай әсері цемент дәндерінің сумен шайылуын күрт төмендетіп, гидратация реакциясының және клинкерлік минералдардың гидролизденуінің жылдамдығын баяулатады, соның салдарынан тұтқыр заттың қамыры бастапқы тұтқырлығын біршама уақытқа дейін сақтайды.
Ауа көпіршіктерінің енуінен цемент қамырының көлемі ұлғаяды да пластификациялық эффект пайда болады.
Бетон қоспасын араластыру барысында цемент дәндерінде адсорбцияланған ББЗ қабықшасы сырылып, гидрация үрдісі жылдамдайды. Әлсіз пластификациялаушы қоспалар, гидрофильдеуші қоспалар сияқты құрылым түзілудің бастапқы сатысын ұзартады, бетонның уақыт өтуімен пластикалық беріктігінің өсуін баяулатады.
Әлсіз пластификациялаушы қоспалар, гидрофильдеуші қоспалардан өзгеше силикатты минералдарға жақсы адсорбцияланады[1].
С3S C2S C4AF C3A
Пластификаторларды бетондармен құрылыс ерітінділерінде қолданған кезде, портландцементтің клинкерлік минералдарында С3S мөлшері 40 % аз, ал C3A мөлшері 10 % жоғары болса, оларды қолдану тиімсіз екендігін ескеру қажет.
Осылайша ғылыми-техникалық әдебиеттерді талдау пластификациялаушы қоспаларды қолдану тек бетон араласпасының реологиялық қасиеттері мен дайын бетонның негізгі сипаттамаларын жақсартып қана қоймастан, бетон технологиясын жетілдіруге және экономикалық тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік беретіндігін көрсетті. Бірақ химиялық қоспалардың әсері тек жалпылама түрде келтірілген. Ал әрбір аймақ үшін жергілікті шикізаттар негізіндегі бетон араласпаларына қоспалардың әсерін зерттеу өзекті мәселе болып қалуда. Сондықтан біз бұл дипломдық жұмыста жергілікті шикізаттар негізінде өндірілген бетон араласпалары мен дайын бетонның негізгі сипаттамаларына пластификациялаушы қоспалардың әсерін зерттедік.
1.2 Шикізаттық материалдар олардың негізгі сипаттамалары және үлгілерді сынау әдістемелері
Шикізаттық материалдар және қоспасыз және қоспалы бетондар сәйкес МемТ талаптарына сәйкес сыналды.
Цементтің негізгі сипаттамалары (тығыздығы, қалыпты қоюлығы, белсенділігі т.б.) МеСТ 10178 талаптарына сәйкес анықталды.
Құм мен ірі толтырғыштардың дәндік құрамы, нағыз, орташа және үйме тығыздықтары, ірілік модулі МеСТ 102 - 68 - 80 және МеСТ 8735-88 талаптарына сәйкес анықталды.
Қоспалы және қоспасыз бетондардың құрамы МеСТ 27006 - 86 талаптарына сәйкес есептеліп, лабораториялық зерттеулер нәтижесінде реттелді.
Құрамы таңдалған бетон араласпалары негізінде МеСТ 7473 Бетон араласпасы талаптарына сәйкес бақылау және зерттеу үлгілері қалыптанды.
Қоспалардың бетон араласпалары мен бетонның негізгі қасиеттеріне әсерін зерттеу және оларды қолданудың тиімділігін анықтау мақсатында, қоспалардың бетон араласпасының жылжымалылығына, бетонның орташа тығыздығына, беріктік жинау динамикасына, ылғалдылығына, сусіңіргіштігіне және жібу коэффициентіне әсері зерттелді. Зерттеулер қоспаларды әр түрлі шығыны жағдайында жүргізіліп, қоспа мөлшерінің әсері зерттелді.
Дайындалған үлгілердің орташа тығыздығы МеСТ 12730.3-78 Бетоны. Методы определение плотности, беріктігі МеСТ 10180 Бетоны. Методы определение прочности по контрольным образцам, сорбциялық ылғалдылығы МеСТ 17177.6 сәйкес, сусіңіргіштігі МеСТ 24452 талаптарына сәйкес анықталды.
Тұтқыр зат ретінде Шымкент цемент зауытының М400 маркалы порт-ландцементі қолданылды. Цементтің химиялық құрамы 1.2.1-кестеде көрсетілген. Меншікті бетінің ауданы 3000-3500см[2]г. Ұстасу мерзімінің басталуы - 2сағ. 18 мин, аяқталуы - 3 сағат 39 мин. Қалыпты қоюлығы 29%, 28 тәуліктегі белсенділігі 350 кгссм[2]. Бұл цемент барлық көрсеткіштері бойынша цемент МеСТ 10178 талаптарын қанағаттандырады.
1.3-кесте
Тұтқыр заттың негізгі сипаттамалары
Материалдың
аталуы
қ.к.ж.
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
å
Портланд-цемент
2,45
22,3
4,65
5,21
61,24
1,61
1,8
0,20
0,35
100
Ірі және майда толтырғыш ретінде Келес және Бадам кен орындарының қиыр тасы мен құмы қолданылды. 1.4 кестеде қиыр тастың физика-механикалық қасиеттері ал 1.5 кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.
1.4-кесте
Келес қиыр тасының физика-механикалық қасиеттері
№
Көрсеткіштің аталуы
МемСТ талабы
Нақты нәтиже
1
Нағыз тығыздық, гсм[3]
2,61
2
Үйме тығыздығы, кгм[3]
1442,3
3
Қуыстылық , %
43,45
4
Түйіршіктің сынуы, %
80
82,32
5
Шаң және сазды қосымшалардың үлесі, %
1
1,23
6
Пластинкалы және ине тәрізді дәндер, %
15
-
7
Түйіршікті саздың үлесі, %
0,25
0,3
8
Сынуы , %
10
8,52
9
Сусіңіргіштігі , %
2,1
1.5- кесте
Келес қиыр тасының дәндік құрамы
Кен орнының аталуы
Қалдықтың аталуы
Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
20
10
5
2,5
1,25
Келес өзені
жеке
толық
10,92
10,92
86,24
97,16
2,37
99,53
0,41
100
-
Майда толтырғыш ретінде Келес кен орнының құмы қолданылды. 1.6 кестеде құмның,тастың физика-механикалық қасиеттері ал 1.7 кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.
1.6-кесте
Келес құмының физика-механикалық қасиеттері
№
Көрсеткіштің аталуы
МемСТ талабы
Нақты нәтиже
1
Ірілік модулі
2,7
2
Нағыз тығыздығы, гсм[3]
2,71
3
Үйме тығыздығы, кгм[3]
1513
4
Қуыстылық, %
38,97
5
Шаң және сазды қосымшалардың үлесі , %
2,3
7
Түйіршікті саздың үлесі , %
0
1.7- кесте
Келес құмының түйіршіктік құрамы
Кен орнының аталуы
Қалдықтың аталуы
Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
0,16 електен өтуі, г
Ірілік модулі
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Келес өзені
жеке
толық
23,4
23,4
6,85
30,25
24,12
54,37
18,36
73,73
0,39
80,7
248,6
2,7
1.8-кестеде Бадам қиыр тасының физика-механикалық қасиеттері ал
1.9-кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.
1.8-кесте
Бадам қиыр тасының физика-механикалық қасиеттері
№
Көрсеткіштің аталуы
МемСТ талабы
Нақты нәтиже
1
Нағыз тығыздық, гсм[3]
2,60
2
Үйме тығыздығы, кгм[3]
1311
3
Қуыстылық , %
49,58
4
Түйіршіктің сынуы, %
80
-
5
Шаң және сазды қосымшалардың үлесі, %
1
0,51
6
Пластинкалы және ине тәрізді дәндер, %
15
-
7
Түйіршікті саздың үлесі, %
0,25
0
8
Сынуы , %
10
12,58
9
Сусіңіргіштігі , %
-
1.9-кесте
Бадам қиыр тасының дәндік құрамы
Кен орнының аталуы
Қалдықтың аталуы
Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
20
10
5
2,5
1,25
Бадам өзені
жеке
толық
-
-
69,4
69,4
29,41
98,81
-
-
-
-
Майда толтырғыш ретінде Бадам кен орнының құмы қолданылды. 1.10- кестеде құмның тастың физика-механикалық қасиеттері ал 1.11-кестеде түйіршіктік құрамы көрсетілген.
1.10-кесте
Бадам құмының физика-механикалық қасиеттері
№
Көрсеткіштің аталуы
МемСТ талабы
Нақты нәтиже
1
Ірілік модулі
2,64
2
Нағыз тығыздығы, гсм[3]
4,16
3
Үйме тығыздығы, кгм[3]
1532
4
Қуыстылық, %
42,84
5
Шаң және сазды қосымшалардың үлесі , %
2,680
7
Түйіршікті саздың үлесі , %
3
1.11- кесте
Бадам құмының түйіршіктік құрамы
Кен орнының аталуы
Қалдықтың аталуы
Көрсетілген өлшемдердегі електерде қалған қалдықтар %
0,16 електен өтуі, г
Ірілік модулі
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Бадам өзені
жеке
толық
17,37
17,37
13,65
31,02
18,6
49,62
22,87
72,49
21,32
93,81
5,57
2, 64
Сынған дәндердің мөлшері бойынша Келес қиыр тасы Бадам қиыр тасымен салыстырғанда жоғары сапалы бетондарды алу үшін тиімді болып саналады. Оның құрамындағы сынған түйіршіктердің мөлшері 82% құрайды.
Түйіршіктердің пішіні бойынша Келес қиыр тасы бірінші топқа ал Бадам қиыр тасы екінші топқа жатады. Екі қиыр таста да ол 35% шамасында.
Ұсақталу дәрежесі бойынша Бадам қиыр тасы 800 маркадағы шағалдан ал Келес қиыр тасы 1000 маркалы шағалдан алынған және В30, В40 кластағы бетондарды алу үшін қолдануға болады.
Құрамындағы шаң және сазды қосымшалардың үлесі бойынша Келес қиыр тасының көрсеткіштері жоғары.
Екі қиыр тастың негізгі сипаттамаларын салыстыру арқылы Келес қиыр тасы нормативті талаптарға толық жауап беретіндігі анықталды.
Қолданылған құмдардың негізгі сипаттамаларын МеСТ 8736-93 талаптарына сәйкес талдау, ірілік модулі бойынша Келес және Бадам құмдарын ірі құмдар қатарына жатқызуға болатындығын көрсетті (ірілік модульдері сәйкесінше 2,7 және 2,65).
Құрамындағы шаң және сазды қосымшалардың үлесі бойынша қолданылған құмдар екінші кластағы құмдар қатарына жатады, себебі 1 кластағы құмдар үшін шаң мен сазды қосымшалардың үлесі 2 % аспауы тиіс.
Құмдардың негізгі сипаттамаларын талдау қырлы плиталарды өндіру үшін Келес және Бадам құмдарын да қолдануға болатындығын көрсетті.
Пластификациялаушы қоспа ретінде BASF компаниясының RHEOBUILD 561 және RHEOBUILD 181К қоспалары қолданылды.
RHEOBUILD 561 қоспасы бұл синтетикалық полимер негізіндегі бетон араласпасына аса аққыштық және бетонға реопластикалық қасиет беретін, бетонның шөгу деформацияларын төмендететін суперпластификатор.
RHEOBUILD 181К қоспасы құрамында хлор иондары жоқ, бетонға реопластикалық қасиет беретін қоспа. Қоспалардың негізгі сипаттамалары 1.12- кестеде көрсетілген.
1.12-кесте
Пластификациялаушы қоспалардың негізгі сипаттамалары
рс
Қоспаның аталуы
Жұмысшы ерітіндінің концентрациясы,%
Ерітіндінің тығыздығы, гсм[3]
Қоспаның цемент массасына байланысты шығыны, %
1
RHEOBUILD 561
25
1,16
0,8-1,4
2
RHEOBUILD 181К
30
1,15-1,21
0,8-1,4
1.3 Қоспалардың бетонның негізгі сипаттамаларына әсерін зерттеу
1.3.1 Қоспалар негізіндегі ауыр бетонның құрамын таңдау және оңтайландыру
Қоспалы бетонның құрамы, қоспалардың бетон араласпасы мен бетонның қасиеттеріне әсерін ескере отырып, бетон араласпасы мен бетон алу технологиясын ескеру арқылы таңдалады.
Қоспаларды ауыр және ұсақтүйіршікті бетондарда қалдану төмендегі технологиялық мәселелерді шешуге мүмкіндік береді:
- байланыстырғыш заттың шығынын төмендетуге;
- ірі толтырғыштың шығынын төмендетуге немесе майда толтырғыштармен алмастыруға;
- бетон араласпасының технологиялық және реологиялық қасиеттерін жақсартуға;
- уақытқа байланысты бетон араласпасының жылжымалылығы мен қатаю және ұстасу процестерін реттеуге;
- жылуылғалды агрегаттарда бетонды жылуылғалды өңдеу уақытын төмендетуге;
- бетонды табиғи жағдайда кептіру кезінде қалыпсыздандыру мерзімін төмендетуге;
- бетонның беріктігін және газ және су өткізбеу қабілетін арттыруға;
- бетон мен темірбетонның аязға төзімділігі мен коррозиялық төзімділігін арттыруға;
- бетонның арматураға қатысты қорғаныш қасиеттерін арттыруға мүмкіндік береді.
Ең алдымен RHEOBUILD 561, RHEOBUILD 181К қоспасының цементтің негізгі сипаттамаларына әсері зерттелді. Зерттеу нәтижелері 1.13- кестеде көрсетілген.
1.13-кесте
Қоспаның цементтің негізгі қасиеттеріне әсері
№
пп
Қоспаның аталуы
Қалыпты қоюлығы, %
Ұстасу мерзімі
беріктігі, кгссм[2]
басталуы
аяқталуы
иуге
сығуға
1
ПЦ 400
25,9
2с 18 мин
3с 39мин
67,63
349,8
2
RHEOBUILD 561
21,95
3с 62 мин
6с 43мин
88,5
469,8
RHEOBUILD 181К
20,8
2с 01 мин
3с 36мин
87,2
486,3
1.1 сурет - Қоспаның цементтің негізгі қасиеттеріне әсері
Қоспалардың цементтің ұстасу мерзіміне әсерін зерттеу МеСТ 10178 талаптарына сәйкес жүргізілді. Алынған мәліметтер RHEOBUILD 561 қоспасы цемент ұстасуының басталуы мен аяқталу мерзімін де ұзартатындығын көрсетті. Ал RHEOBUILD 181К қоспасы керісінше цементтің ұстасу мерзімін төмендетті.
Ауыр бетонның құрамын таңдау Бетон құрамын таңдау ережесі. МеСТ 27006 - 86 талаптарына сәйкес есептеу және эксперименттік зерттеулердің нәтижелері негізінде жүргізілді, мұнда бетон компоненттерінің шығыны график, номограмма немесе таблицалық мәліметтер негізінде тиісті формулаларға сәйкес есептеліп, соңғы эксперименталдық тексерулермен реттеледі.
Бетон құрамының есептемесі абсолюттік көлемдік тәсілмен жүргізілді, яғни барлық бетон компонентерінің жалпы көлемі 1000л тең деп алынады.
Цемент-су қатынасы бетон беріктігіне сәйкес Боломей-Скрамтаев формуласы негізінде анықталады.
Дәндерді қозғалту коэффициентін төмендегі формулалармен немесе 3-кесте негізінде анықтауға болады.
Жылжымалы араласпалар үшін:
α = 0,88 + 0,0011Ц + 0,018·ОК, (7)
Қатаң араласпалар үшін:
α = 1 + 0.45 ∙ 10[-3] ∙ Ц (8)
Құмның шығыны төмендегі формуламен есептеледі:
П = (1000 - ((Цρц) + (Щρщ) + С))[.]ρқ, (9)
Мұнда: ρц, ρщ - құм мен цементтің тығыздықтары, кгдм[3].
Бетон араласпасына ендірілетін қоспаның мөлшері [] (Пособие по применению химических добавок при производсве сборных железобетонных конструкций и изделий (к СНиП 3.09.01-85) НИИЖБ. - М: Стройиздат 1989.-39с) әдебиетте көрсетілген әдістемеге сәйкес есептелді.
Мәселен, араласпаға ендірілетін қоспаның мөлшері 2% шамасында болсын.
100кг цемент үшін қажетті қоспаның мөлшерін есетейміз:
100 кг - 100%
X кг - 2%
Қоспаның табиғи ылғалдылығы болады, сондықтан қоспаның табиғи ылғалдылығын 5% болған жағдайда, қоспаның шығыны мынаған тең:
кг құрғақ қоспа
2. Қоспалар негізінен жұмысшы концентрациядағы ерітінді түрінде қолданылады, сондықтан қоспа ерітіндісінің көлемін табу қажет (М: ƿ = 1,14гсм[3], С = 25%):
2,11кг - 25%
Х - 100% х = (2,11 ∙ 100%) : 25% = 8,44кг жұмысшы концентрациядағы қоспа ерітіндісі қолданылады.
V = m : ƿ = 8,44 : 1,14 = 7,4л, яғни 100кг цемент үшін 7,4л жұмысшы концентрациядағы қоспа ерітіндісі қолданылады.
Қоспалы бетондардың құрамын есептеу қоспалардың бетонның негізгі физика-механикалық қасиеттеріне әсерін ескеру арқылы қоспасыз бетондардың құрамын есептеудің дәстүрлі әдістемесі негізінде жүргізілді.
Қоспалы бетон араласпасын дайындаудың дәстүрлі бетон араласпасын дайындаудан негізгі ерекшелігі, бетонараластырғышқа қатаю суымен бірге, бетон құрамын таңдау кезінде анықталған қоспа мөлшері ендіріледі. Суда еритін қоспаларды араласпаға ендіру үшін, алдын ала қоспалардың жұмысшы концентрациядағы ерітіндісі, ал суда ерімейтін қоспалар үшін сулы суспензиялар емн эмульсиялары дайындалады.
Жұмысшы ерітіндінің концентрациясы төмендегі формула көмегімен анықталады:
C = 2Д n, %,
Мұндағы Д - цементтің ең аз шығыны кезінегі, құрғақ зат массасына есептегендегі қоспа мөлшері, n - үлестегіштің мүмкін болған қателігі.
1м[3][ ]бетон үшін жұмсалатын жұмысшы концентрациядағы қоспа ерітіндісінің шығынын төмендегі формула бойынша есептейді:
А = Ц · w (ƿ ·C), л
Мұндағы: Ц - 1м[3][ ]бетон үшін цемент шығыны, кг;
w - қоспа мөлшері, цемент массасына шаққанда %;
C - жұмысшы ерітіндінің концентрациясы, %;
ƿ - жұмысшы ерітіндінің тығыздығы, гсм[3];
1м[3][ ]бетонды қатайту үшін жетпейтін қалған судың мөлшерін, төмендегі қатынас негізінде есептейді:
Н = C - А · П(1-0,01К), л
Мұндағы В - 1м[3][ ]бетон үшін есептелген судың мөлшері, л.
Егер қоспаның жұмысшы концентрациядағы ерітіндісі, сұйық қоспалар негізінде дайындалса, онда сұйық қоспаның мөлшері төмендегі формула негізінде есептеледі:
Р = Q · D1 D, л
Мұндағы Q - дайындалатын ерітіндінің көлемі, л;
D1 - 1л дайындалған ерітіндідегі сусыз заттың мөлшері, кг;
D - 1л сұйық өнімдегі сусыз заттың мөлшері, кг.
Бұл жағдайда араласпаны қатайту үшін қажетті судың мәлшерін төмендегі формула бойынша есептейді:
A = Q - Р, л
Қоспалы бетонның құрамы алдын ала бетонның қажетті жылжымалылығы негізінде есептелген қоспасыз бетонның таңдалған құрамын реттеу негізінде, немесе тікелей қоспалы бетон үшін есептеледі.
Қоспалы бетонның құрамы зертханалық және өндірістік жағдайларда зерттеліп, шикізаттық материалдардың ерекшеліктері мен қолданылатын технологияларға сәйкес таңдалады. Ең алдымен қоспалардың бетон араласпасының жылжымалылығына әсері зерттелді. Ол үшін жылжымалылығы П1 қоспасыз бетонның құрамы таңдалып, оның құрамы лабораториялық зерттеу нәтижелеріне сәйкес реттелді. Реттелген қоспасыз бетонның құрамына сәйкес, пластификатордың белгілі мөлшеріне сәйкес қоспалы бетонның құрамы есептеліп, бетон жылжымалылығына сәйкес реттелді. Алынған нәтижелерге сәйкес қоспалардың бетон араласпасының жылжымалылығына әсері анықталды.
1.14-кесте
1 м[3] бетонға жұмсалатын шикізаттық материалдардың шығыны
Бетон маркасы
Құрғақ күйіндегі шикізаттық материалдардың шығыны, кг
Цемент
Құм
Қиыр тас
Су
300
325
593
1339
142
Бетон араласпасы төмендегі әдіспен дайындалды: алдымен бетонның есептік құрамы негізінде өлшеп алынған ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz