Свойства бетона; применение в строительстве

Прочность бетона на сжатие — одно из главных свойств, учитываемое специалистами. Оно показывает уровень максимальной нагрузки, которую может выдержать данный строительный материал.

Это свойство может изменяться по мере взаимодействия цемента с водой. Этот процесс состоит из нескольких стадий и называется гидратацией.

Период набора прочности бетона условно можно разделить на 2 этапа — схватывание и твердение. Длина этого периода зависит от нескольких факторов, например, от температуры воздуха и времени года. Подробнее об прочности бетона можно прочитать здесь.

Данное свойство бетона (прочность) измеряется в мегапаскалях, а коэффициент прочности обязательно указывается при покупке.

Пористость горных пород

Суммарный объем пустот в породе, включая поры, каверны, трещины, называется общей или абсолютной пористостью. Отношение объема пор к объему породы называется коэффициентом пористости. Он измеряется в долях единицы. Если коэффициент пористости умножить на 100, то пористость будет измеряться в процентах. В обломочных горных породах пористость зависит от формы частиц (зерен), степени их отсортированности и наличия цемента.

Не все поры породы сообщаются между собой. Суммарный объем пор и пустот, сообщающихся между собой, называется открытой пористостью. Она меньше абсолютной пористости. Величина и форма пор существенно влияет на их способность пропускать через себя жидкость и газ. Различают также эффективную (полезную) пористость. Она равна открытой пористости за вычетом объема остаточной (связанной) жидкости.

Четырехкомпонентная модель строения породы-коллектора. По Р.К.Селли, 1981 год

1. четырехкомпонентная модель строения породы-коллектора. По Р.К.Селли, 1981 год

2 – 5 поз. типы цемента песчаных пород:

• цемент базального типа – обломочные частицы, не соприкасаясь друг с другом, как бы плавают в цементе. Такой песчаник практически не является коллектором
• цемент порового типа. Зерна соприкасаются друг с другом, промежутки между ними (поры) заполнены цементом. Такой песчаник является плохим коллектором
• цемент контактного типа. Цементирующий материал присутствует лишь в зоне контакта обломочных зерен. Такой песчаник является коллектором высокого класса
• цемент пленочного типа, образует тонкие пленки вокруг обломочных зерен. Такой песчаник является коллектором среднего класса

Типы природных резервуаров нефти и газа. Составил Е.М.Максимов

Рис.2 Типы природных резервуаров нефти и газа. Составил Е.М.Максимов

• массивный
• пластовый
• пластовые литологически ограниченные с одной, двух – четырех сторон
• пластовый, тектонически ограниченный
• пластовый, стратиграфически ограниченный

1. глины
2. пески
3. линия тектонического разлома
4. линия перерыва осадконакопления

По открытой пористости считаются промышленные запасы нефти и газа в залежах, по эффективной пористости – извлекаемые запасы.

Определение открытой пористости производится в лабораториях методом насыщения. Образец горной породы высушивается, взвешивается. После этого он опускается в керосин и снова взвешивается. По разности весов сухого и насыщенного керосином образца определяется объем впитанной жидкости и рассчитывается коэффициент открытой пористости.

Кавернозность и трещиноватость пород

Кавернозность характерна для карбонатных пород, подверженных растворению. Каверны от пор отличаются лишь размерами. Принято к кавернам относить пустоты с размерами не менее 2 мм, т.е. более чем размер сверхкапиллярных пор. Коэффициент полной кавернозности и открытой кавернозности определяется аналогично коэффициентам пористости.

Трещиноватость горных пород обусловлена наличием трещин, не заполненных твердым веществом. Трещиноватостью обладают в основном плотные, крепкие, низкопоровые хрупкие породы. Наличие в такой породе разветвленной системы трещин обеспечивает коллекторскую емкость.

Трещинную емкость можно определить в шлифе под микроскопом по формуле:

где Кт – трещинная емкость, см 3 ;

b – раскрытость трещин в шлифе, т.е. расстояние между стенками трещины, см;

l – суммарная протяженность всех трещин в шлифе;

F – площадь шлифа, см 2 .

По степени раскрытости трещин выделяются макротрещины, видимые невооруженным глазом с раскрытостью более 0,1 мм, и микротрещины, различимые лишь в шлифах под микроскопом с раскрытостью менее 0,1 мм. Трещинный тип коллектора в чистом виде встречается редко. Как правило, микротрещинные участки породы имеют дополнительную емкость за счет пористости и кавернозности. На практике коллектора делят на поровые, каверновые, трещинные и смешанного типа: трещинно – поровые, трещинно – каверновые, трещинно – порово – каверновые, каверно – поровые и др.

Пористость грунтов

Плотность грунта характеризуется весом его единицы объема. Данный показатель используется в различных вычислениях и расчетах.

У грунта существуют несколько параметров, характеризующих его вес. К ним относятся такие показатели, как вес объема влажного грунта, в котором сохраняется его естественная влажность и ненарушенная структура, вес объема грунта, который находится под водой, скелетная масса грунта и масса сухого грунта.

1. Удельная масса

Отношение массы твердых частиц (Gs) к массе воды при температуре 4°С с объемом, равному объему его частиц (Vs), называется его удельным весом.

В численном исчислении удельный вес грунта приравнивается к весу объема его скелета в воздухе при отсутствии каких-либо пор.

Грунтовой удельный вес увеличивается, когда грунт содержит в своем составе тяжелые минералы и зависит только от его минералогического состава. Наиболее распространенные породообразующие минералы имеют небольшое колебание своего удельного веса. Исходя из этого, рыхлые песчано-глинистые грунты имеют также небольшие пределы изменения своего удельного веса. Для приблизительного расчета можно брать удельный вес для песка – 2.65, глин – 2.75 и суглинков – 2.7.

Для расчета пористости грунта используется его удельный вес.

Следует учитывать при расчетах удельного веса следующие моменты:

1. Меньшие значения удельной массы могут получаться из-за возможного растворения простых солей. Для того чтобы избежать этого, необходимо при расчетах удельного веса засоленного грунта произвести замену воды на нейтральную жидкость, например, на толуол, керосин или бензин.

2. Увеличенные значения удельной массы грунта получаются из-за возможности сильного сжатия водяных слоев около коллоидальных частиц глин, образованного за счет сил молекулярного притяжения. В этом случае используются жидкости, которые имеют небольшие показатели поверхностного натяжения, например, такие как ксилол, толуол и им подобные.

3. Заниженные данные для удельного веса также могут получаться в результате неполного удаления частиц воздуха абсорбированного на поверхности. Для того чтобы этого не происходило, удельный вес рекомендуется определять после кипячения грунта или поместив грунт под вакуум.

2. Определение объемной массы увлажненного грунта

Для влажного грунта отношение массы определенного объема грунта (G) к массе воды, находящейся при температуре при 4°С, и имеющей объем, равный объему всего грунта V, называется его объемным весом ?. Принимают, что V – это объем зерен плюс объем пор.

В численном выражении объемная масса для влажного грунта определяется при данной влажности и пористости, как масса единицы его объема.

Зависит объемная масса влажного грунта от его влажности и минералогического состава. Объемная масса грунта прямо пропорциональна его влажности. Когда практически все поры в грунте заполнены водой, его объемная масса становится максимальной.

Обычно используют в качестве непосредственного расчетного показателя объемный вес при следующих расчетах:

• определение давления земляного слоя на подпорки и подпорные стенки;
• определение устойчивости откосов или оползневых склонов;
• определение значения осадки зданий:
• определение расчетного значения возникающих напряжений под подошвой фундамента;
• для калькуляции земляных работ по объемам.

Также значение объемной массы грунта используют для определения его классификации, пористости и расчета объемного веса его скелета.

Объемную массу влажного грунта можно определить различными способами.

3. Объемная масса скелета (твердой фазы) для грунта

Отношение массы твердых частиц или сухой породы к массе воды, взятой при температуре 4°С, в объеме, который равен объему этой породы, называется объемным весом скелета и обозначается — ?. Объем всей породы при данной пористости принимается равным объему зерен плюс объем пор.

В численном отношении он принимается равным массе единицы грунтового объема за разницей веса воды, находящейся в порах при условии естественной пористости грунта.

Чем меньше будет пористость грунта и больше его плотность, тем больше объемная масса его скелета (твердой фазы).

Для тех типов грунтов, которые не меняют свой объем в процессе высушивания, объемный вес его скелета определяют путем непосредственного взвешивания образца, находящегося в абсолютно сухом состоянии. Для тех грунтов, которые в процессе высушивания меняют свой объем, объемную массу твердой фазы вычисляют используя определенную формулу.

4. Пористость.

Наличие в грунте мелких пустот определяют, как пористость грунта.

Численно пористость выражается, как отношение общего объема (Vn) всех пустот ко всему объему (V) грунта. Полученная величина называется пористостью и обозначается через n. Пористость грунта характеризуется такой величиной, как коэффициент пористости. Выражается он в виде отношения объема (Vn) пустот к имеющемуся объему (Vs) твердой фазы. Коэффициент пористости еще называют приведенной пористостью и выражают в долях единицы.

Кроме этого, величину пористости можно определить, как отношение (Gw) – веса воды, которая полностью заполнила все поры в грунте, к (Gs) – массе абсолютно высушенного грунта.

Лабораторных методов определения пористости для глинистых грунтов не существует. Для связных грунтов величину пористости определяют по объемному и удельному весу. Для всех остальных типов грунтов величина пористости определяется непосредственным путем, но, как правило, рассчитывается, используя те же формулы, что и для расчета связных грунтов.

Величины пористость и дополнительный коэффициент пористости определяют структуру грунта. Характеристикой влажности грунта является его весовая пористость, то есть когда поры полностью заполнены водой. Пористость, не будучи расчетной величиной, используется, как важная вспомогательная величина при расчетах. Примером таких расчетов может быть определение характеристик сжимаемости, определение сопротивления грунта или построение компрессионной кривой.

Генетическая классификация пористости

Исходя из генетической классификации, пористость подразделяется на:

• Первичную – поры образованы в процессе седиментации осаждаемых отложений
• Вторичную – пустоты образованы в результате последующих вторичных процессов, таких как растрескивания, дробления, растворения, перекристаллизации и. т.д.

Объем пор зависит от формы и размеров частиц обломочной породы, их уплотненности, отсортированности, количества, качества и типа цемента.

Зачастую при определении пористости на керне также проводят определение проницаемости.

С этой статьей также читают:

Проницаемость – фильтрационное-емкостное свойство горной породы, характеризующее ее способность пропускать флюиды (нефть, газ и воду)…

Отбор шлама разбуриваемых пород целесообразно проводить либо вместо отбора керна – при бескерновом бурении, либо…

В настоящее время большинство пробуриваемых скважин являются наклоннонаправленными или горизонтальными. Бурение скважин такого типа производится…

Керамическая плитка является древнейшим отде­лочным материалом

Причина ее неослабевающей популярности се­годня — в целой совокупности факторов. Во-первых, в ог­ромном ассортименте. Во-вторых, в относительной деше­визне. Но главное — в наиболее оптимальном соотношении таких технологических характеристик, как механическая прочность, устойчивость к истиранию, морозостойкость, ог­неупорность, стойкость к воздействию химических реагентов и атмосферных явлений, гигиеничность и прочее!

Именно поэто­му керамическую плитку можно встретить на кухнях и в ванных помещениях как дорогих загородных коттеджей, так и предназначенных на снос «хрущевок» .

В целом под «керамикой» подразумеваются глиняные из­делия, обожженные при высокой температуре (более 900°C). Это и посуда, и сантехнические приборы, и такие строитель­ные материалы, как кирпич или черепица. И, конечно же, об­лицовочная плитка. Все керамические изделия имеют общие свойства, обусловленные химическим составом и физичес­ким строением материала:

• твердость;
• механическую прочность;
• жесткость;
• хрупкость (низкую сопротивляемость ударам);
• химическую инертность.

В результате высокотемпературного обжига керамичес­кая плитка приобретает частично стекловидную структуру, благодаря которой она не деформируется и не изгибается под действием механических нагрузок. Чем толще керамиче­ская плитка, тем выше ее жесткость и стойкость к деформи­рованию. Предел прочности облицовки из керамической плитки в 10–20 раз превосходит аналогичный предел для це­мента или железобетона.

Однако, какой бы прочной и твердой керамическая плит­ка ни была, она не может выполнять несущую функцию. А по­тому крайне важны характеристики поверхности, к которой она будет крепиться, а также качество укладки плитки. Не ма­лую роль играют и характеристики растворной прослойки. Обычно для укладки керамической плитки используют такие кладочные растворы, как цементно-песчаную смесь, мастику или специальный клей. В идеале растворный слой должен быть безукоризненно ровным и слегка шероховатым (для лучшего схватывания с плиткой).

Из-за химической инертности керамическая плитка не вступает в реакцию с другими веществами, не растворяется и не меняет окраски при контакте с большинством химичес­ких реагентов, не выделяет ядовитых веществ при нагрева­нии и не горит. К тому же она не проводит электрический ток. Под воздействием солнечных лучей керамическая плитка не линяет. На поверхности плитки не могут долго существовать микробы!

Иными словами, при грамотно проведенных облицовоч­ных работах и соблюдении условий эксплуатации покрытие из керамической плитки прослужит вам верой и правдой дол­гие годы.

Исходное сырье для керамической плитки

Керамическая плитка представляет собой искусственный продукт, полученный из глиняного раствора с добавлением кварцевого песка, алюмосиликатов кальция и магния <поле­вых шпатов), карбонатов и прочих веществ.

В целом компо­ненты, используемые для приготовления керамики можно разбить на 3 группы:

1. Глинистые;
2. Кварцевые;
3. Фельдшпатовые и/или карбонатные.

Глинистые компоненты обеспечивают пластичность мас­сы, необходимую для формовки плитки. Кварцевые компо­ненты образуют «скелет» плитки. А фельдшпатовые и карбо­натные составляющие придают обоженному изделию необ­ходимую стекловидную структуру.

В зависимости от вида глинистой составляющей корпус керамической плитки может быть белым, красным или бес­цветным. Плитка с красновато-коричневым корпусом получа­ется из красной глины; белая плитка формуется из белой гли­ны (каолина). Используя различные смеси глин, можно полу­чить плитку с корпусом серого цвета.

Обратите внимание, что цвет исходного сырья не влияет на качество керамической плитки. Поэтому не стоит верить продавцам, которые накручивают цену, исходя только из то­го, что корпус плитки выполнен из каолина. Справедливости ради, следует отметить, что плитка из белой глины действи­тельно стоит несколько дороже плитки на основе красной глины, но объясняется это коммерческими причинами. Као­лин добывают преимущественно во Франции, Великобрита­нии и Германии, а значит, и плитка из этого материала — в массе своей французского, английского или немецкого происхождения, что не может не сказаться на цене. Единст­венное существенное отличие каолиновой плитки — в том, что она обладает более точными геометрическими размера­ми, так как белая глина пластичнее красной.

В глазурованной плитке основа под слоем эмали не видна, поэтому не имеет значение, какого она цвета. Иное дело — не глазурованная плитка, одноцветная по всей толщине. В данном случае эстетические свойства плитки напрямую за­висят от цвета исходного сырья. И тут прогресс спешит удов­летворить самые невероятные капризы покупателей: исполь­зование красителей позволяет получить плитку самого раз­ного оттенка.

Структура материала керамической плитки

Что действительно влияет на технические параметры и ка­чество керамической плитки, так это степень ее пористости.

В зависимости от структуры материала керамическая плитка бывает:

1. Плотной (спеченной или тонкой);
2. Пористой (грубой).

Чаще всего степень пористости керамической плитки можно определить на глаз. Тонкокерамические плитки с плот­ным, как стекло, корпусом имеют на изломе однородную и гладкую структуру. Плитки с пористым корпусом отличают­ся крупнозернистым строением. Там же, где структура мате­риала остается под вопросом, на помощь приходит обыкно­венная вода. Опустите плитку в воду и посмотрите, как быст­ро она начнет впитывать ее. Чем больше воды «поглотит» плитка, тем более пористой она является.

Обратите внимание, что поры в корпусе керамической плитки имеют разную форму и систему сообщения, а потому по-разному влияют на свойства материала.

По данному пара­метру различают керамические плитки:

• с «открытой пористостью», у которых поры основы со­общаются с внешней поверхностью;
• с «закрытой поверхностью», когда поры не сообщаются между собой и, как следствие, не достигают поверхности плитки.

Говоря о пористости основы керамической плитки, обычно имеется в виду именно «открытая пористость».

От пористости («открытой пористости») керамической плитки зависит ее важнейшая технологическая характерис­тика — водопоглощение.

Водопоглощение — это показатель того, сколько влаги может впитать в себя керамическая плитка. Общая законо­мерность такова: чем больше пор, тем выше водопоглоще­ние. Однако если подходить к данному вопросу более при­дирчиво, то степень водопоглощения определяется не столь­ко количеством пор, сколько их формой и характером рас­пределения. В частности, существуют разновидности порис­той плитки (например, котто), которые отличаются низким водопоглощением. При спиралевидных порах, характерных для плиток, полученных методом прессования, водопоглоще­ние происходит по всей толщине плитки. При широких порах вода впитывается, в основном, только наружными слоями.

Водопоглощение определяет многие технические и экс­плуатационные характеристики керамической плитки, а пото­му является классифицирующим свойством. Оптимальное водопоглощение керамической плитки должно составлять максимум 16 %. Плитка с водопоглощением меньше 3 % счи­тается морозостойкой. Применительно к глазурованной плитке величина водопоглощения касается только основы, но не глазури.

Чем ниже водопоглощение плитки, тем выше ее морозоус­тойчивость, механическая прочность, сопротивляемость на­грузкам на изгиб и, как следствие, тем больше срок службы облицовки.Именно поэтому для наружных облицовочных ра­бот и создания напольного покрытия выбирают плитку с плот­ной (тонкокерамической) структурой. Спеченная до плотнос­ти стекла керамическая плитка получается при использова­нии определенных типов сырья в условиях высокотемпера­турного обжига. Наиболее плотная плитка с наименьшим во­допоглощением — это керамогранит, водопоглощение кото­рого не превышает 0,5 %. За ним идут клинкер и некоторые виды монокоттуры.

Наоборот, пористая структура легко впитывает влагу, которая просачивается в подстилающий слой и собирается в швах. При низких температурах вода замерзает и расширя­ется, в результате чего в облицовке создается сильное на­пряжение, способствующее ее разрушению. Именно поэто­му керамическую плитку с пористой структурой не рекомен­дуется использовать для наружной облицовки и облицовки помещений с повышенной влажностью воздуха (ванной ком­наты и кухни). Наиболее высоким значением водопоглоще­ния обладают такие типы керамической плитки, как майоли­ка, фаянс и коттофорте.

Расчет степени неоднородности гранулометрического состава песчаного грунта

С целью определения пригодности песчаного грунта для выполнения тех или иных работ часто требуется просчет степени неоднородности его гранулометрического состава.

Для этого существует специальная формула:

• d60 – диаметр частиц, которых в данной смеси содержится меньше 60% по массе;
• d10 – диаметр частиц, которых в данной смеси содержится меньше 10% по массе

Если получившееся в результате расчета значение Сu≥3, то к наименованию песчаного грунта добавляют такое слово, как «неоднородный». Если же Сu Полезное видео

Смотрите интересный видеоматериал, в котором наглядно показан один из методов определения гранулометрического состава грунта.