Міністерство освіти і науки України
Чернівецький національний університет
імені Юрія Федьковича
Інститут фізико-технічних та комп’ютерних наук
(повна назва факультету, інституту)
кафедра фізики твердого тіла
(повна назва кафедри)
Властивості полікристалічних структур (бетони та будівельні суміші)
Дипломна робота
ОКР «Магістр»
Виконав: студент 5 курсу, групи 514м
спеціальності
8.04020301 фізика__________________
(шифр і назва спеціальності)
Москалюк С. П. ____________________________________
(прізвище та ініціали)
Керівник Новіков С.М ___________
(прізвище та ініціали)
Рецензент МахнійВ.П.
кафедра оптоелектроніки, ЧНУ ___
(прізвище та ініціали, кафедра, університет)
До захисту допущено:
Протокол засідання кафедри ФТТ № ___
від „____” _______________ 2015 р.
в.о. зав. кафедри _________проф. Фодчук І.М.
Національна шкала ________________
Голова ДЕК ____________ _Савчук А.Й._
(підпис) (прізвище та ініціали)
Чернівці–2015
АНОТАЦІЯ
У магістерській роботі створений алгоритм користування інтерфейсу програми МАТСН! на український мові для ідентифікації фаз різних сполук у бетонних зразках.
Робота містить 30 сторінок друкованого тексту, 7 рисунків. Складається зі вступу, трьох розділів, висновків та списку літератури.
ЗМІСТ
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПРО БЕТОН І ЗАЛІЗОБЕТОН
1.1. Бетон: види, класифікація та області застосування….…..……...….5
1.2. Залізобетон: властивості, технології виробництва та економії…...10
РОЗДІЛ 2. МЕТОДИ КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ БЕТОНУ
2.1. Побудова тарувальних залежнотей.………...………..………….….16
2.2. Фізичні методи контролю якості бетону.….….….….….….…....…17
2.3. Вібраційні методи.….….….….….….…..….….….…. ….….….…...18
РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
3.1. Алгоритм користування інтерфейсом програми МАТСН!, яка використовується для рентгенофазового аналізу……..……………….............21
ВИСНОВКИ…………………………………………………….…………...27
ЛІТЕРАТУРА…………………………………………………..…………...28
ДОДАТОК…………………………………………………………………....29
ВСТУП
Проблема здійснення будівництва сучасних споруд і будівель породжує зростаючі вимоги до існуючих раніше будівельних матеріалів. Одна з найактуальніших проблем сучасного будівництва — застосування та вдосконалення нового покоління бетонів.
Об’єктом дослідження цієї роботи є процес будівництва, а предметом – вдосконалення якості будівельного матеріалу.
Мета роботи – показати комплексний підхід до вивчення матеріалу бетону у сучасному будівництві.
Відповідно до мети в дослідженні ставляться наступні завдання:
Визначення складу бетону та конструкцій на його основі;
Уточнення областей застосування і видів бетону;
Визначення технології виробництва та економії бетонних сумішей.
Ідентифікація фаз в бетонних сумішах.
РОЗДІЛ 1
Бетон: види, класифікація та області застосування
Бетон – це штучний кам’яний матеріал, який отримують в результаті затвердіння ущільненої суміші в’яжучої речовини (зазвичай з водою) і заповнювачем. Як заповнювач в’яжучої речовини використовується цемент, глина, гіпс, вапно та полімери (синтетичні смоли). Як заповнювачі, що утворюють жорсткий скелет бетону – пісок, гравій, щебінь [1].
Сьогодні в будівництві використовують різні види бетону. Розібратися в їх різноманітті допомагає класифікація бетонів. Бетони класифікують:
за середньою густиною;
за видом в’яжучої речовини;
за призначенням.
Багато властивостей бетону залежать від його щільності, на величину якої впливають щільність цементного каменя, вид заповнювача і структура бетонів. За щільністю бетони поділяють на:
особливо важкі з щільністю більше 2500 кг/м3;
важкі – 1800 … 2500 кг/м3;
легкі – 500 … 1800 кг/м3;
особливо легкі – менше 500 кг/м3.
Бетон класифікують за видом застосовуваного в’яжучого: бетон на неорганічних в’язких (цементні бетони, гіпсобетони, силікатні бетони, кислототривкі бетони, жаростійкі бетони й інші спеціальні бетони) і бетон на органічних в’яжучих (асфальтобетони, пластбетони) [2].
Цементні бетони готують на різних цементах, серед них основне місце займають бетони на портландцементі і його різновидах (близько 65% від загального обсягу виробництва), успішно використовують бетони на шлакопортландцементі (20 … 25%) і пуцолановому цементі, які в залежності від об’ємної маси (у кг/м3) поділяються на особливо важкі (більше 2500), важкі (від 1800 до 2500), легкі (від 500 до 1800) і особливо легкі (менше 500).
Особливо важкі бетони готують на важких заповнювачах – сталевих тирсі або стружках (сталебетон), залізній руді (лімонітовий бетон) або баріте (баритовий бетон). Важкі бетони з щільністю 2100…2500 кг/м3 отримують на щільних заповнювачах з гірських порід (граніт, вапняк, діабаз). Полегшений бетон з щільністю 1800…2000 кг/м3 отримують на щебені з гірських порід з щільністю 1600…1900 кг/м3.
Особливо важкі бетони призначені для спеціальних захисних споруд (від радіоактивних впливів), які виготовляються переважно на портландцементах і природних або штучних заповнювачах (магнетит, барит, чавунний скрап, обрізання арматури). Для поліпшення захисних властивостей від нейтронних випромінювань в особливо важкі бетони зазвичай вводять добавку карбіду, бору або такі, що містять легкі елементи – водень, літій, кадмій. Найбільш поширені важкі бетони, що застосовуються в залізобетонних та бетонних конструкціях промислових і цивільних будинків, в гідротехнічних спорудах, на будівництві каналів і транспортних споруд. Особливе значення в гідротехнічному будівництві набувають бетони, що піддаються впливу морських і прісних вод та атмосфери. До заповнювачів для важкого бетону висуваються спеціальні вимоги за гранулометричним складом і чистотою. До важких бетонів відноситься також силікатний бетон, в якому в’яжучим є кальцієве вапно. Проміжний щабель між важким і легким бетоном займає великопористий (біс піщаний) бетон, що виготовляється на щільному крупному заповнювачі за допомогою газо- або піноутворювачів.
Легкі бетони виготовляють на гідравлічному в’яжучому і пористих штучних або природних заповнювачах (керамзит, аглопорит, спучений шлак, пемза, туф). Різновиди легкого бетону названі в залежності від виду застосованого заповнювача – вермікулітобетон, керамзитобетон, пемзобетон, перлітобетон, туфобетон. За структурою, ступенем заповнення міжзернового простору цементним каменемо і по виду в’яжучого легкі бетони на пористих заповнювачах розділяються на цементні, цементно-вапняні, вапняно-жужільні і силікатні. Раціональна область застосування легких бетонів — зовнішні стіни і покриття будівель, де потрібні низька теплопровідність і мала вага. Високоміцний легкий бетон використовується в несучих конструкціях промислових і цивільних будинків (з метою зменшення їх власної ваги). До легких бетонів відносяться також конструктивно-теплоізоляційні і конструктивні пористі бетони з об’ємною масою від 500…1200 кг/м3. Особливо легкі бетони застосовують головним чином як теплоізоляційні матеріали.
Доособливо легких бетонів відносяться комірчасті бетони (газобетон, пінобетон), які отримують спученням в’яжучого, тонкомолотої добавки і води з допомогою спеціальних способів, і великопористий бетон на легких заповнювачах. Головною складовою бетону є в’язка речовина, за виглядом якої розрізняють бетони: цементні, силікатні, гіпсові, шлаколужні, полімерцементні і спеціальні. Силікатні бетони готують на основі вапна і використовують для виробництва; гіпсові бетони готують на основі гіпсу та застосовують для внутрішніх перегородок, підвісних стель і елементів обробки будівель; гіпсоцементні – пуцоланові бетони, що володіють підвищеною водостійкістю, застосовують для об’ємних блоків санвузлів, конструкцій малоповерхових будинків; шлаколужні бетони роблять на мелених шлаках, зачинених лужними розчинами; полімербетони виготовляють на різних видах полімерного в’яжучого, основу якого складають смоли (поліефірні, епоксидні, карбамідні) або мономери (фурфуролацетоновий); полімерцементні бетони отримують на змішаному сполучному, що складається з цементу і полімерної речовини (водорозчинні смоли і латекси); для кислототривких і жаростійких бетонів застосовують рідке скло з кремнійфтористим натрієм. Бетони застосовують для різних видів конструкцій, які виготовляються на заводах збірного залізобетону, які зводяться безпосередньо на місці експлуатації (у гідротехнічному та дорожньому будівництві).
Залежно від області застосування розрізняють:
звичайний бетон для залізобетонних конструкцій (фундаментів, колон, балок перекриттів і мостових конструкцій);
гідротехнічний бетон для дамб, шлюзів, облицювання каналів, водопровідно-каналізаційних споруд;
бетон для захищаючих конструкцій (легкий);
бетон для підлоги, тротуарів, дорожніх і аеродромних покриттів;
бетони спеціального призначення (жаротривкий, кислотостойкий, для радіаційного захисту).
Одна з найактуальніших проблем сучасного бетоноведення — застосування та вдосконалення нового покоління бетонів, які отримали у світовому науковому співтоваристві назву «High Performance Concrete». Поява таких бетонів відкрило нову еру в будівництві. Їх унікальні властивості: висока міцність, корозійна стійкість, водонепроникність, морозостійкість та регульована деформативність – дозволили реалізувати такі будівельні проекти, про які ще порівняно недавно важко було навіть мріяти. Досить згадати міст через протоку Акасі в Японії з центральним прольотом в 1990 м, тунель під Ла-Маншем, 125-поверховий хмарочос заввишки 610 м в Чикаго і т. д. Високоякісні бетони забезпечують високі гарантовані параметри експлуатаційної надійності будівель і споруд в умовах складних впливів навколишнього середовища і навантажень, значно скорочують терміни будівництва і зменшують інвестиційні ризики. Все це вкрай важливо для страхових компаній та інших фінансових учасників, залучених до процесу сучасного будівництва [3].
Широка номенклатура створених вченими і фахівцями ефективних матеріалів та виявлених технологічних прийомів дозволили в останні роки з використанням досвідчених, дослідно-промислових установок і стендів, а також в умовах промислового виробництва відпрацювати принципово нові ефективні технологічні схеми отримання нових видів бетонів з широким діапазоном експлуатаційних характеристик зарахунок варіювання в широких межах виду сировинних матеріалів (в’яжучих і заповнювачів), різновидів, способу і стадії введення хімічних модифікаторів і активних мінеральних добавок, оптимізації складу багатокомпонентного бетону і цілеспрямованого керування технологією.
Вражає перелік об’єктів, на яких були застосовані високоякісні бетони. Так, наприклад, створені промислові зразки технологічних комплексів, здійснено дослідне та дослідно-промислове впровадження, а також промислове освоєння різних видів бетонів, в тому числі при виготовленні мостових будівель і монолітних конструкцій транспортних споруд з бетонів з підвищеними експлуатаційними характеристиками (Московська кільцева автодорога, транспортний тунель на Кутузовському проспекті, шумозахисні стіни автострад та ін), у будівництві торгового комплексу «Смоленський Пасаж», сучасних офісних будівель (СДМ-Банк), житлових комплексів в Кунцево і Митино, при зведенні пам’ятника Петру I (фундаментна плита) та відтворенні горельєфів Храму Христа Спасителя з архітектурного бетона, декоративних плитних виробів з високоміцних бетонів, при виробництві збірних залізобетонних конструкцій з використанням композиційних в’яжучих на заводі ЗБВ-100 (м. Іваново) і промисловому комбінаті № 81 (м. Самара) , при виготовленні об’ємно-каркасних модулів для багатоповерхових будинків з бетонів з комплексними модифікаторами на промисловому комбінаті № 55 (Московська обл.).
У перспективі намічається використання високоміцних бетонів (важких і легких), а також бетонів із заданими фізико-технічними властивостями: малою усадкою і повзучістю, морозостійкістю, довговічністю, тріщиностійкістю, теплопровідністю, сумарною погрішністю обробки деталей і захисними властивостями від радіоактивних впливів. Для досягнення цього потрібно проведення широкого спектра досліджень, що передбачають розробку найважливіших теоретичних питань технології важких, легких і пористих бетонів: макро- і мікроструктурну теорій міцності бетонів з урахуванням внутрішніх напруг і теорій короткочасних і тривалих деформацій бетонів [4].
Залізобетон: властивості, технології виробництва та економії
Сьогодні бетон і залізобетон є основними будівельними матеріалами. У нашій країні виробляють десятки мільйонів тонн залізобетону та бетону, жоден будинок побудований за останні 60 років не обходиться без залізобетонних виробів. Тому тема виробництва бетону та залізобетону є на сьогоднішній день дуже важливою. Важливо не тільки знати технологію виробництва, але вміти зменшити витрати.
У своїй роботі я спробував коротко описати технологічний процес виробництва і деякі технології з економії, адже вартість житла напряму залежить від вартості будівельних матеріалів. Крім цього я спробував розкрити суть ресурсозберігаючих технологій, запропонував деякі свої ідеї і подав короткий огляд зарубіжних ресурсозберігаючих технологій.
Найважливішою властивістю бетону є його міцність, тобто здатність чинити опір зовнішнім силам не руйнуючись. Як і природний камінь, бетон краще всього опирається тиску, тому за критерій міцності бетону будівельники взяли межу міцності бетону при тиску. Щоб визначити міцність бетону, з нього виготовляють еталонний кубик з ребром 200 мм, якщо він руйнується при навантаженні 80 тонн, то межа міцності при стисненні буде дорівнювати 20 МПа. В залежності від міцності бетон ділиться на марки. Марку бетону будівельники визначають за межі міцності еталонного кубика з ребром 200 мм. Так, в Україні в будівництві застосовують такі марки бетону: «600», «500», «400», «300», «250», «150», «100» і нижче. Вибір марки залежить від тих умов, в яких буде працювати бетон.
Міцність бетону залежить від міцності кам’яного заповнювача (щебеню, гравію) і від якості розчиненого у воді цементу: бетон буде міцніший, чим міцніші кам’яні заповнювачі і чим краще вони будуть скріплені цементним клеєм. Міцність природних каменів не змінюється з часом, а ось міцність бетону з часом зростає.
Іншою важливою властивістю бетону є щільність – відношення маси матеріала до його об’єму. Щільність бетону завжди менше 100% і сильно впливає на якість, в тому числі і на міцність: чим вища щільність бетону, тим він міцніший. Пори в бетоні, як правило, з’являються при його виготовленні: в результаті випаровування зайвої води, що не вступила в хімічну реакцію з цементом при його твердінні.
З щільністю пов’язана і зворотня властивість бетону – пористість – відношення об’єму пор до загального обсягу матеріалу. Пористість ніби доповнює щільність бетону до 100%.
Водостійкість – властивість бетону протистояти дії води не руйнуючись. Щоб визначити водостійкість бетону, виготовляють два зразки: один у сухому вигляді розчавлюють на пресі і визначають його нормальну міцність, а інший зразок попередньо занурюють у воду, а після насичення водою також руйнують на пресі. Через ослаблення зв’язків між частинками міцність зразка зменшується. Відношення міцності насиченого водою зразка до міцності зразка в сухому вигляді визначається коефіцієнтом розм’якшення матеріалу. Для бетону він більше 0,8, тому бетон є водостійким і може застосовуватися для спорудження конструкцій, що піддаються дії води – гребель, пірсів, молів.
Теплопровідність характеризує здатність бетону передавати через свою товщину тепловий потік, який виникає при різниці температур на поверхнях бетону. Теплопровідність бетону майже в 50 разів менша, ніж у сталі, але зате вища, ніж у будівельної цегли. Порівняно невисока теплопровідність забезпечує бетону високу вогнестійкість – здатність матеріала витримувати дію високих температур. Бетон може витримати протягом тривалого часу температуру вище 1000°С. При цьому він не руйнується і не тріскається.
Всі знають, що якщо в пори каменів проникає вода, то замерзаючи, вона розширюється і тим самим руйнує навіть найміцніші гірські породи, тоді як бетон при насиченні водою може витримувати багаторазове заморожування і відтавання, і при цьому він не руйнується і майже не знижує своєї міцності. Ця властивість називається морозостійкістю [5].
Говорячи про бетон, ми не повинні забувати і про залізобетон. Завдяки його винятковим якостям він широко застосовується в сучасному будівництві. Залізобетон – це бетон, в який вводяться сталеві стрижні – арматура.
У спорудженні на будівельні конструкції діють стиск і розтяг, під впливом яких конструкції деформуються. Наочно можна уявити обидві сили, якщо взяти звичайну гумку, покласти її на дві опори і натиснути на неї посередині, резинка стиснеться у верхній частині, але зате розтягнеться у нижній, але у середній частині довжина гумки не зміниться. Та умовна лінія, яка розділяє гумку на дві частини – стислу і розтягнуту, називається нейтральною віссю. При роботі бетонної конструкції на вигин виходить аналогічна картина її деформації. Так як міцність бетону на розтяг невелика, то бетонні конструкції при вигині руйнуються при дуже малому навантаженні. Міцність сталевого стрижня на розтяг у 100 – 200 разів вище, ніж у бетона. Значить, якщо змусити обидва матеріали (бетон і сталь) працювати як одне ціле, тобто домогтися однакової міцності в зоні стиску і в зоні розтягування, в місці згинання бетонної конструкції, то можна в кілька разів підвищити міцність споруди на вигин. Для цього в розтягнуту частину вводять кілька сталевих стрижнів (арматуру) певного перерізу, що забезпечує бетонній конструкції не ламатися при згині і витримувати у багато разів більше руйнівне навантаження.
В одній конструкції два таких різнорідних матеріали як бетон і сталь, виявляється, можуть спільно працювати, цьому допомагають їх властивості: велика міцність на стиск; висока міцність арматурної сталі на розтяг; велика сила зчеплення бетона зі сталлю; майже однакова зміна довжини бетона і сталі при зміні температури. Завдяки зчепленню бетона з арматурою, її не можна висмикнути з бетона, оскільки при твердінні бетон зменшується в об’ємі і обжимає арматуру, а значить ще міцніше зчіплюється з нею. Сила зчеплення бетона з арматурою зростатиме з часом і тим більше, чим щільніше бетон і чим більша шорсткість поверхні арматури, а мала теплопровід-ність бетона виявилася досить корисною для залізобетонних конструкцій: бетон захищає сталеву арматуру від різких змін температури.
Залізобетон як будівельний матеріал з’явився тільки в середині XIX століття, але вже широко застосовувався у всіх областях будівництва. Залізобетонні споруди поєднують у собі високу міцність, легкість і витонченість. Як приклад, можна взяти дуже красивий двох’ярусний метроміст в Лужниках (Москва).
До вирішення проблеми економії енергоресурсів почали підходити на науковій основі – комплексно та всебічно. Не раціональне витрачання природних ресурсів: вугілля, нафти, газу, вирубка лісів (використання деревини як сировини для промисловості), постійно зростаюче споживання енергії – все це населення планети витрачає на свої побутові потреби і для розвитку промисловісті.
У сучасній промисловості одним із значних споживачів палива та енергії є будівництво, а серед його галузей – підприємства збірного залізобетону, яких у країні кілька тисяч. Аналіз роботи цих підприємств показав, що споживання ними енергії може бути істотно зменшена. Майже в будь-якому виробництві є реальні резерви економії енергії. Якщо виявити ці резерви і більш раціонально організувати технологічні процеси, то споживання енергії можна скоротити, принаймні, в 1,5 рази. Це дасть народному господарству країни величезний економічний ефект.
Розглядаючи проблему раціонального витрачання енергії при виробництві збірного залізобетону з позицій народного господарства, необхідно враховувати витрати енергії, що витрачається на виробництво цементу і арматури. Це найбільш дорогі, дефіцитні та енергоємні матеріали, і грамотне їх використання, що виключає перевитрата палива, призведе до економії енергоресурсів.
Економія цементу – це одна з найгостріших проблем сучасного будівництва. Існують реальні шляхи зменшення споживання цементу будівельниками. Найбільша перевитрата цементу спостерігається в бетонах, приготованих на неякісних заповнювачах. Так, використання піщано-гравійних сумішей тягне за собою збільшення витрати цементу до 100 кг/м3. Це робиться тільки для того, щоб отримати бетонну суміш необхідної пластичності і забезпечити потрібну марку бетону по міцності. Довговічність ж його (зокрема, морозостійкість), як правило, низька, і бетонні конструкції при змінному заморожуванні і відтаванні руйнуються досить швидко. Приготування ж бетону на чистих і фракційних заповнювачах вимагає найменшої кількості цементу і забезпечує високу якість конструкцій.
Одна з головних причин перевитрати цементу – незабезпеченість високоякісними заповнювачами і втрата ним активності при незадовільному зберіганні. Високоактивні цементи при зберіганні у відкритому вигляді (не в герметичній тарі) швидко вступають в реакцію з вологою, що міститься в повітрі, в результаті чого їх марка знижується.
Значної економії цементу можна досягти шляхом правильного проектування складу бетону, не завищуючи його марку, для того, щоб бетон як можна швидше досяг необхідної міцності. Можна також істотно скоротити витрату цементу завдяки введенню в бетонну суміш високоефективних пластифікуючих добавок (суперпластифікаторів). До недавнього часу в нашій країні пластифікуючі добавки застосовувалися різного роду відходячи від промисловості. Як правило, ефект від дії таких добавок був невисокий, їх хімічний склад часто не стабільний. До таких добавок відноситься суперпластифікатор С-3, завдяки якому стає можливим зменшити витрату цементу на 20% без погіршення основних фізико-механічних характеристик бетону, а за вартістю в 5-6 разів дешевше ніж зарубіжні зразки аналогічного класу.
Ефективність цементу можна підвищити (а, отже, знизити його витрату), збільшивши тонкість його помелу. На підприємствах збірного залізобетону для того, щоб бетон як можна швидше досяг розпалубної міцності, часто йдуть на завишчення марки бетону шляхом збільшення витрати цементу. Можна уникнути цього, якщо використовувати в’яжуче більш тонкого помелу: на такому в’язкому тверднення бетону в ранньому віці виробляє швидше. Можна заощадити цемент й іншим шляхом: ввести в цемент пісок, вапняк або який-небудь інший наповнювач і з ним здійснити помел цементу. Однак, як показують дослідження, при цьому марка в’яжучого знижується, хоча і не зовсім у прямій пропорції від кількості введеного заповнювача. Залежно від кількості введеного заповнювача (30-50%) можна заощадити до 50% цементу.
Відзначається, що ще одна проблема економії цементу – його втрати при транспортуванні та зберіганні, значно перевищують нормативні. Особливо великі втрати цементу при доставці в райони, де немає залізниць і його доводиться перевантажувати з залізничного транспорту на річковий, а потім на автотранспорт. Цього можна уникнути, якщо в такі райони доставляти не цемент, а цементний клінкер, якість якого не втрачається при транспортуванні та зберіганні.
Якщо все це впровадити у виробництво і правильно використовувати, проблема дефіциту цементу була б знята, тому що це дало б додатково не менше 30% цементу від створюваного його обсягу [6].
РОЗДІЛ 2.
Для того, щоб покладений бетон придбав необхідну міцність в призначений термін, за ним необхідний правильний догляд. В іншому випадку можливе отримання низькоякісного, а іноді і непридатного бетону, що викличе руйнування конструкції, незважаючи на хороші матеріали, правильний підбір складу бетону і ретельне бетонування.
Особливо важливий догляд за бетоном протягом перших днів після укладання. Необхідно підтримувати бетон у вологому стані і охороняти від струсів, яких-небудь пошкоджень, ударів, а також від різких змін температури і швидкого висихання. Надмірна спека, холод, удари і струси небезпечні для бетону, чим меншим є його вік. При твердінні на повітрі бетон висихає і дає усадку, причому всихання зовні відбувається швидше, ніж усередині. Тому якщо вологість бетону при твердінні була недостатньою, на його поверхні з'являються дрібні усадкові тріщини.
Для захисту бетону від ненормальних усадок використовують поливання. У спекотну погоду (при температурі 15°С і вище) поливання слід виконувати в перші три доби вдень не рідше, ніж через кожні 3 год і не менше 1 разу вночі, а в наступні дні не рідше 3 разів за добу (вранці, вдень і ввечері). Для захисту бетону від безпосереднього впливу сонячних променів горизонтальні поверхні слід вкривати вологовмісними матеріалами і періодично поливати ці матеріали, підтримуючи їх, а отже, і бетон у вологому стані [7].
. Побудова тарувальних залежностей.
У неруйнівних методах контроль міцності бетону здійснюється непрямим шляхом за визначенням ступеня його опору механічного впливу на поверхню виробу, за твердістю, швидкістю проходження звуку, величиною порушуваних при ударі коливань та іншими характеристиками, які можна отримати без руйнування виробу або зразка. Для визначення міцності бетону у цих випадках використовують тарувальні залежності, що зв'язують міцність бетону з показниками, отриманими при даному методі випробування. Ці залежності виявляються шляхом попередніх випробувань за обраним методом і за стандартом і зазвичай для зручності користування виражаються у вигляді графіків [8].
Для отримання достовірних залежностей і визначення точності випробування необхідно провести не менше 50 попередніх дослідів. За результатами випробувань встановлюють величину середньоквадратичного відхилення s при визначенні міцності бетона за тарувальною кривою. Значення s зазвичай не має перевищувати 20 % і залежить від методу та умов випробувань, складу і міцності бетона. Кожен метод випробувань показує кращу точність в певних умовах. Наприклад, методи, пов'язані з вдавленням в поверхню спеціальних штампів, більш високу точність показують при випробуванні бетонів середніх і низьких марок, а методи, засновані на пружного відскоку бойка від поверхні бетона, досить точно контролюють міцності бетонів високих марок. При виборі метода слід враховувати його надійність для даних умов, а при зміні складу бетона, технології виготовлення виробу і умов досліджень тарувальні залежності слід перевіряти та вносити в них при необхідності відповідні корективи.
2.2. Фізичні методи контролю якості бетону.
До них відносять електронно-акустичні методи випробування, які в свою чергу можна розділити на імпульсні і вібраційні. Цими методами визначають швидкість і загасання звукового імпульсу, частоту власних коливань і інші подібні характеристики. Так як ці характеристики, як і міцність бетона, залежать від його структури і властивостей складових, то за ним можна судити про міцність бетона або зміни його структури під дією навантаження, поперемінного заморожування і відтавання та інших факторів. Фізичні методи дозволяють визначити міцність бетона і зміну структури в різних частинах конструкції, в тому числі і у внутрішньому обсязі, недоступному для випробування поверхневими механічними методами [9].
Найбільше поширення отримав ультразвуковий імпульсний метод. За цим методом електронний генератор створює високочастотні електричні імпульси, які в спеціальному випромінювачі перетворюються в ультразвукові механічні хвилі. Випромінювач щільно притискається до зразка або вироба, посилаючи до нього ультразвукові коливання. Через підсилювач ці коливання подаються на вимірювальний пристрій, де підсумовуються з сигналом, що посилаються генератором. Вимірювальний пристрій дозволяє визначити час проходження ультразвука через зразок t.
Потім за тарувальними залежностями визначають міцність бетону. Чим щільніше бетон, тим вище його міцність і швидкість розповсюдження ультразвуку. Так як на міцність бетону і швидкість ультразвуку зміна його складу, наприклад: виду щебеню, технології виготовлення, вологість бетону по різному впливають, то слід прагнути до використання тарувальних залежностей, отриманих для даних конкретних умов виробництва.
Різновид імпульсного методу – ударний метод, який полягає в тому, що на зразок наносять удар або серію ударів ручним або електричним молотком, збуджуючи звукові хвилі. У двох звукоприймачах, встановлених на різній відстані від місця удару, перетворюють звуковий імпульс в електричний. З допомогою реєструючого електронного пристрою визначають час проходження сигналу між звукоприймачами і потім обчислюють швидкість поширення звукової хвилі в бетоні. Міцність бетона визначають за відповідною тарувальною кривою. Ударний метод на відміну від ультразвукового дозволяє проводити випробування конструкцій великої довжини, зокрема мостових і дорожніх [10].
2.3. Вібраційні методи
Вібраційні методи засновані на вимірі частоти власних коливань бетонних зразків або виробів на визначенні характеристик їх загасання. При цьому результати випробувань залежать від якості бетона у всьому обсязі і є як би інтегральним показником якості. На основі подібних випробувань можна судити про появу в бетоні мікродефектів, зміну його структури і властивостей.
У вібраційних методах зазвичай збуджують і реєструють вигнуті коливання. В залежності від виду порушення коливань розрізняють резонансний метод і метод загасання коливань.
При першому методі за допомогою електродинамічного збудника коливань, який найчастіше встановлюється в середині прольоту, в зразку збуджуються незатухаючі коливання, частоту яких можна змінювати з допомогою генератора звукової частоти. На деякій відстані від збудника встановлюють приймач, що перетворює коливання в електричний сигнал, який надходить на індикатор резонансу. При зміні частоти порушених коливань настає момент, коли частота цих коливань збігається з частотою власних коливань зразка або виробу і виникає резонанс, якому відповідає максимальна величина амплітуди коливань.
Визначення міцності бетона по двох характеристиках - динамічному модулю пружності і логарифмічному декременту затухання - підвищується точність випробування, особливо якщо визначається зміна міцності бетона в процесі заморожування і відтавання, при корозії та інших подібних випадках, коли можуть значно змінюватися непружні характеристики бетона і його мікроструктура.
До фізичних методів відносять також радіометричні методи, які набули поширення для контролю правильності розташування арматури в залізо-бетонних конструкціях і визначення товщини захисного шару [11].
Стандартними методами визначення міцності бетона є його стиск і розтяг. Випробування на осьовий розтяг дуже трудомістке і вимагає спеціальних зразків, тому на практиці часто користуються спрощеним методом визначення міцності бетона шляхом його розколювання.
При випробуванні зразків розколюванням необхідно прикладати навантаження у вузьких смугах зверху і знизу зразка з допомогою дротиків або стрижнів. Для низькоміцного і легкого бетонів може виявитися неможливим застосування дроту малих діаметрів, оскільки дріт частково топиться в поверхню зразка. Якщо діаметр дроту буде дуже малим, то можливо майже повне його вдавлення в бетон і тоді до розтягуючих сил можуть додатися стискаючі сили плит преса, особливо якщо зразок має недостатньо точні розміри і форму, тому діаметр дроту треба вибирати таким чином, щоб уникнути подібного явища.
При розколюванні зразків велике значення має правильність прикладання навантаження. Орієнтовно оцінити міцність бетону на стиск і розтягнення можна шляхом випробування одного зразка. Для цього спочатку зразок розколюють з допомогою дротиків на спеціальному кондукторі для визначення міцності на розтяг, потім половинки куба ретельно складають, добиваючись їх початкового положення, і випробовують на стиск. При цьому площина розколу розташовується перпендикулярно до діючого навантаження. Досліди показали, що при такому випробуванні межа міцності при стисканні у середньому становить 0,95 межі міцності, отриманої стандартними випробуваннями [12].
РОЗДІЛ 3
Алгоритм користування інтерфейсом програми МАТСН!, яка використовується для рентгенофазового аналізу
Match! може бути встановлений на будь-якому комп'ютері з операційною системою Windows 98 або вище. Просто вставте інсталяційний диск у комп’ютерний DVD-привід і зачекайте кілька секунд, поки система запускає програму установки автоматично. У вікні, натисніть зверху на кнопку '' Установка Match!" і дотримуйтесь інструкцій на екрані. Більш детальну інформацію про системні вимоги програми Match!, численні варіанти щодо бази даних, установка та оновлення програми Match! можна знайти в керуванні.
Основи: Pattern Import (імпортування шаблону), Search-Match (пошук), Phases Selection (вибір фази), Report Printing (надрукувати звіт).
Почнемо з дуже простого прикладу, щоб можна було звернути увагу на використання програми, а не на актуальну проблему ідентифікації фази: припустимо, що ви отримали високороздільну дифрактограму мінерального зразка методом порошку. Запустіть програмне забезпечення, на моніторі відкриється майже порожнє вікно (рис. 1).
Рис.1 Інтерфейс програми
Перше, що потрібно зробити, це імпортувати дифрактограму в програмне забезпечення. Відкрити меню “File”, натиснути “Import”, і вибрати команду “Diffraction data” (дані зняті з дифрактометра), з’являється вікно “Select diffraction data” (вибір даних дифракції) (рис. 2.).
Рис.2. Вікно вибору файла, в якому зберігаються дані дифракції.
Вибираємо тип файлу в нижній частині діалогового вікна “All files (automatic detection)” (Всі файли, автоматичне виявлення), так, щоб формат файлу визначався автоматично, і вибираємо файл типу “quickstart.rd”.
Рис.3. Дані дифракції успішно імпортовані.
Коли дані імпортовані, можна почати процес пошуку (сировина обробки даних буде виконуватися автоматично): натиснути комбінацію "Ctrl + M" на клавіатурі або вибрати команду ’’Search-Match”. Через кілька секунд результат буде відображатися на екрані (рис. 4.).
Рис.4. Вікно результатів пошуку програми (search-match)
Записи з кращим (за величиною), так званим "показником добротності" вже відзначені в списку результатів у верхній частині, так що ви можете оцінити як погоджується з експериментальною дифракційною картиною, картина дифракції в лівому нижньому кутку.
Тепер потрібно вибрати запис, припустимо, що він повинен бути присутній у зразку на засадах як значення "показника добротності", а також візуальний огляд того як вони узгоджуються з експериментальною картиною:
як бачимо, запис з кращим (найвищим) показником добротності належить до фази Al2O3 (Corundum).
Звернемо увагу на стовпець “Quant. (%)” (Квант, на правій стороні списку результатів). Бачимо, що відповідний запис містить параметр введення I/Ic потрібний для напівкількісного аналізу фази. Якщо використовувати довідкову базу даних COD, цей параметр доступний для всіх записів, так як вона була розрахована разом з дифракційною картиною в процесі імпорту даних. Однак, якщо ви використовуєте ICDD PDF або інші довідкові бази даних, можуть бути записи, які не містять параметр I/Ic, так що ці записи не будуть придатні для напів-кількісного фазового аналізу.
Якщо двічі клацнути на відповідний запис, обрана фаза відображатиметься жирним шрифтом. Решта записів, належать до тієї ж фази, а обрані записи зникнуть, оскільки відповідні інтенсивності піків зараз "зайняті" в обраній фазі (рис. 5).
Рис.5. На першому етапі (Al2O3,) була обрана фаза в якості ''відповідності".
Є ще кілька записів, залишених у списку результатів з хорошими (високими) значеннями показника добротності, так що, очевидно є ще фази, присутні в зразку. Натиснемо кнопку зі стрілкою "вниз" курсор на клавіатурі, для того, щоб відзначити наступний запис нижче обраного, і чітко визначаємо інші фази (СаСО3). Коли відповідний запис зазначений, натиснемо пробіл і цей запис обирається як відповідність.
Наступний рядок у списку результатів належить до запису, що описує фазу кварцу (SiO2).
Як бачимо на рис.6, наступний запис має дуже низький показник добротності (позначений червоним квадратиком в правій стороні вікна зі значеннями). Тому є невелика ймовірність, що ця фаза також присутня у зразку. Отже, досить ймовірно, що всі (основні) фази в зразку були визначені.
Рис.6. Ідентифікація фаз у невідомому зразку
На даний момент кількісний фазовий аналіз завершено. В колонці “Quant. (%)” бачимо, що зразок містить близько 61% корунду (вага у відсотках), 22% кальциту і 17% кварцу.
Залишилось роздрукувати звіт і зберегти документ. Щоб закінчити свою роботу натиснемо комбінацію "Ctrl + F" на клавіатурі або вибираємо команду "Кінець" з меню "Файл". Це відкриє діалогове вікно, показане рис. 7.
Рис.7. Вікно зберігання, друку і закриття програми
Якщо всі налаштування відповідають рис. 7 натиснемо "ОК". Вибираємо принтер – “Print” (друк) і зберігаємо файл “Save file” (зберегти файл). Вікно буде автоматично закрито у зв'язку з опцією ”Quit Match!” (вийти).
ВИСНОВОК
Не одне будівництво не обходиться без якісного бетону, тому у своїй роботі я спробував описати те, як можна зменшити витрати, що є досить важливим аспектом будівництва. Розроблені технології дозволяють швидко здійснити диверсифікацію виробництва і перейти на випуск соціально значимої продукції, що дозволить забезпечити безпеку будівель і споруд, підвищити архітектурну виразність.
Економічний ефект розробки вчених визначається зниженням матеріаломісткості, зменшенням енерго- і трудовитрат, застосуванням техногенних відходів, значним збільшенням довговічності, і, як наслідок, збільшенням терміну міжремонтних експлуатацій та зниженням експлуатаційних витрат, пов’язаних з функціонуванням будівель і споруд, проведенням ремонтних робіт, що стало можливим завдяки забезпеченню високих, раніше недосяжних показників експлуатаційної надійності бетону.
ЛІТЕРАТУРА
Баженов Ю.М. Технологія бетону. – М: Изд-во АСВ, 2002. – 275 с.
Гоц В.I. Бетони і будівельні розчини: Підручник. – К.: ТОВ УВПК «ЕксОб», К.: КНУБА, 2003. – 472 с.
Гусев Б.В. Бетон и железобетон. Справочник. М.: Стройиздат, 1998. – 250 с.
Першаков В.М., Барашиков А.Я., Калішенко М.М. Будівельні конструкції. Залізобетонні конструкції. Навчальний посібник. – К.: НАУ, 2001 – 196с.
Топчій В. Д. Бетонні і залізобетонні роботи / В. Д. Топчій, До- В. Башлай, Н. В. Євдокимов та ін – 2-е изд. - М: Стройиздат, 1987. – 342 с.
Гусєва Б.В. Виробництво бетонних і залізобетонних конструкцій / А.І. Звездова, К.М. Королева. – М.: Новий вік, 1998. – 326 с.
Алексєєв Ст. А. Техніка безпеки при виробництві арматурних, бетонних і кам'яних робіт / Б. В. Жадановский, Л. X.Копелевич. – М: Стройиздат, 1986. – 72 с.
Попов К.Н. Оцінка якості будівельних матеріалів / К.Н. Попов, М.Б. Каддо, О.В. Кульків. - М: Изд-во АСВ, 1999. – 286 с.
Афанасьєв А.А. Технологія будівельного виробництва/ Ї.М. Данилов, Г.І. Євстратов та ін. – за ред. Данилова М.М. - М.: Высш. школа, 1991. – 312 с.
Шагіна А.Л. Реконструкція будівель і споруд: Навчальний посібник. – М.: Высш. школа, 1991. – 198 с.
Хаютин Ю. Р. Монолітний бетон (технологія виробництва робіт). – М: Стройиздат, 1981. – 448 с.
ДСТУ Б В.2.7-176:2008 Будівельні матеріали. Суміші бетонні та бетони. Загальні технічні умови (EN 206-1:2000, NEQ). К.: Укрархбуд-інформ. 2010. – 64 с.
Додаток 1
Техніка безпеки при роботі на комп’ютері
Загальні поняття
У комп’ютері все зроблено так, щоб не допустити випадкового ураження користувача електричним струмом. Однак лише грамотна експлуатація і дисциплінована поведінка дають повну гарантію безпеки при роботі на комп’ютері.
Комп’ютер живиться від електричної мережі напругою 220 В. електрична напруга, прикладена до тіла людини, викликає проходження струму через неї, ніби через електролампочку, що призводить, до скорочення м’язів, судом, зупинки дихання, припинення роботи серця та у важких випадках – смерті.
Джерелом небезпеки в комп’ютерному класі можуть бути розетки з розбитими корпусами, провідники з пошкодженою ізоляцією, прокладені по підлозі кабелі, обладнання комп’ютерів зі знятими кришками.
Правила поведінки в комп’ютерному класі
Комп’ютерний клас є приміщенням підвищеної небезпеки і вимагає особливих правил поведінки:
Заходити в комп’ютерний клас слід спокійно, не штовхатись, не бігати.
Сідати тільки за закріплені комп’ютери.
Із собою на робоче місце брати лише зошити, конспект, підручники, диски і ручку.
Портфелі і сумки не складати біля виходу, їх потрібно залишити у спеціально відведеному місці.
Вмикання і вимикання комп’ютерів проводиться тільки з дозволу викладача.
Категорично забороняється студентам робити будь-який, навіть дрібний, ремонт електрообладнання.
При аварії чи пожежі вимкнути комп’ютер, швидко, без паніки залишити комп’ютерний клас.
Пожежа електрообладнання гаситься тільки порошковим або вуглекислотними вогнегасниками, активний матеріал, яких не проводить електричний струм.