Технология бетона

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

1. Введение

 

Железобетонные изделия для сборного строительства – относительно новый вид конструктивных элементов. Начало практического применения их относят к концу прошлого столетия. В 20-х и 30-х годах текущего столетия появились первые здания, выполненные в основном из сборных железобетонных изделий и конструкций. Однако широкому и всестороннему применению сборного железобетона в то время препятствовали низкий уровень механизации строительства, отсутствие мощных монтажных кранов и оборудования для производства железобетонных изделий.

Основные факторы, обеспечивающие столь быстрый подъем производства сборного железобетона, следующие:

1) максимальная степень  заводской готовности, что дает  определенный технико-экономический эффект;

2) универсальность свойств  железобетонных изделий; путем  определенных технологических приемов  изготовления и соответствующего  выбора материалов железобетонные  изделия могут быть получены  с различными механическими и  физическими свойствами – высокопрочные, водонепроницаемые, жаростойкие, с низкой теплопроводностью и т.д.;

3) долговечность;

4) возможность значительно  сократить расход стали в строительстве.

Наряду с достоинствами  железобетонные конструкции обладают и недостатками:

1) большая масса;

2) высокая себестоимость  изделий;

3) значительные транспортные  расходы.

Все это снижает общую  технико-экономическую эффективность  строительства из сборных железобетонных изделий.

Первостепенной задачей  производственников и конструкторов  является уменьшение массы сборных железобетонных конструкций путем применения материалов высокого качества и более рациональных форм изделий, совершенствование организации технологического процесса, более полная его механизация с широким использованием автоматического управления.

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором  выгодно сочетается совместная работа бетона и стали, крайне отличающихся своими механическими свойствами. Бетон, как и всякий каменный материал, хорошо сопротивляется сжимающим нагрузкам, но он хрупок и слабо противодействую растягивающим напряжениям. Прочность бетона при растяжении примерно в 10 – 15 раз меньше прочности при сжатии. В результате этого бетон невыгодно использовать для изготовления конструкций, в которых возникают растягивающие напряжения. Сталь же, обладая очень высоким пределом прочности при растяжении, способна воспринимать растягивающие напряжения, возникающие в железобетонном элементе.

Для строительства элементов, подверженных изгибу, целесообразно  применять железобетон. При работе таких элементов возникают напряжения двух видов: растягивающие и сжимающие. При этом сталь воспринимает первые напряжения, а бетон – вторые и железобетонный элемент в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам. Таким образом, сочетается работа бетона и стали в одном материале – железобетоне.

Возможность совместной работы в железобетоне двух резко  различных по своим свойствам  материалов определяется следующими важнейшими факторами:

прочным сцеплением бетона со стальной арматурой, вследствие этого при возникновении напряжения в железобетонной конструкции оба материала работают совместно;

почти одинаковым коэффициентом температурного расширения стали и бетона, чем обеспечивается полная монолитность железобетона;

бетон не только не оказывает разрушающего влияния на заключенную в нем сталь, но и предохраняет ее от коррозии.

 

2. Номенклатура и характер выпускаемых изделий

 

В основу классификации  сборных железобетонных изделий  положены следующие признаки: вид  армирования, плотность, вид бетона, внутреннее строение и назначение.

По виду армирования  железобетонные изделия делят на: предварительно напряженные и с  обычным армированием.

По плотности изделия  бывают из тяжелых бетонов, облегченного, легкого и из особо легких (теплоизоляционных) бетонов. Для элементов каркаса зданий применяют тяжелый бетон, а для ограждающих конструкций зданий – легкий.

По виду бетонов и  применяемых в бетоне вяжущих  различают изделия:

из цементных бетонов  – тяжелых на обычных плотных заполнителях и легких бетонов на пористых заполнителях;

силикатных бетонов  автоклавного твердения – плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести или смешанном вяжущем;

ячеистых бетонов – на цементе, извести или смешанном вяжущем; специальных бетонов – жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных.

По внутреннему строению изделия могут быть сплошными  и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида, однослойные или двухслойные  и многослойные, изготовленные из разных видов бетона или с применением  различных материалов, например теплоизоляционных.

Железобетонные изделия  одного вида могут отличаться также  типоразмерами, например стеновой блок угловой, подоконный и т.д. Изделия одного типоразмера могут подразделяться также по классам. В основу деления на классы положено различное армирование, наличие монтажных отверстий или различие в закладных деталях.

В зависимости от назначения сборные железобетонные изделия  делят на основные группы: для жилых, общественных, промышленных зданий, для сооружений сельскохозяйственного и гидротехнического строительства, а также изделий общего назначения.

Железобетонные изделия  должны отвечать требованиям действующих государственных стандартов, а также требованиям рабочих чертежей и технических условий на них. Изделия массового производства должны быть типовыми и унифицированными для возможности применения их в зданиях и сооружения различного назначения. Изделия должны иметь максимально степень заводской готовности. Составные или комплексные изделия поставляют потребителю, как правило, в законченном, собранном и полностью укомплектованном деталями виде. Железобетонные изделия с проемами поставляют со вставленными оконными или дверными блоками, проолифленными или загрунтованными. Качество поверхности изделия должно быть таким, чтобы на месте строительства (если это не предусмотрено проектом) не требовалось дополнительной их отделки.

Панели внутренних стен жилых зданий – сплошные и с  дверными проёмами длиной до 7 м, высотой 2,9 м и толщиной до 200 мм – выполняют однослойными. Их изготовляют из тяжёлого бетона марок М150, М300, а также из конструкционного лёгкого бетона марок М150, М200.

 

 

3. Выбор и характеристики исходных материалов

 

Тяжелый бетон, применяемый  для изготовления фундаментов, колонн, балок, пролетных строений мостов и  других несущих элементов и конструкций промышленных и жилых зданий и инженерных сооружений, должен приобретать определенную прочность в заданный срок твердения, а бетонная смесь должна быть удобной в укладке и экономичной. При использовании, в не защищенных от внешней среды конструкциях, бетон должен иметь повышенные плотность, морозостойкость и коррозионную стойкость. В зависимости от назначения и условий эксплуатации бетона в сооружении предъявляются соответствующие требования к составляющим его материалам, которые предопределяют его состав и свойства, оказывают влияние на технологию производства изделий, их долговечность и экономичность.

1. Цемент

 

Для приготовления тяжелых  бетонов применяют портландцемент, пластифицированный портландцемент, портландцемент с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) и др. Цемент выбирают с учетом требований, предъявляемых к бетону (прочности, морозостойкости, химической стойкости, водонепроницаемости и др.), а также технологии изготовления изделий, их назначения и условий эксплуатации.

Марку цемента выбирают в зависимости от проектируемой прочности бетона при сжатии по таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 Выбор марки цемента в зависимости от прочности бетона

Прочность бетона, МПа	100	150	200	250	300	400	500	600 и выше
Марка цемента	300	300	300–400	400	400–500	500–600	600	600

 

2. Мелкий заполнитель

 

Песок – рыхлая смесь  зерен крупностью 0,16 – 5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения массивных горных пород (природные пески). Природные пески по минералогическому составу подразделяются на кварцевые, полевошпатовые, известняковые, доломитовые. Из природных песков наибольшее применение для тяжелого бетона получили кварцевые пески.

В качестве мелкого заполнителя применяют пески повышенной крупности, крупные, средние и мелкие – природные и обогащенные; пески из отсевов дробления и обогащенные из отсевов дробления.

На качество бетона большое  влияние оказывают зерновой состав песка и содержание в нем различных примесей: пылевидных, илистых, глинистых частиц, петрографический состав, в том числе содержание вредных примесей, включая органические. Содержание этих примесей устанавливают отмучиванием. Количество их не должно превышать 3% в природном песке и из отсевов. Наиболее вредной в песке является примесь глины, которая обволакивает отдельные зерна песка и препятствует сцеплению их с цементным камнем, понижая прочность бетона. Глинистые и пылевидные примеси в песке повышают водопотребность бетонных смесей и приводят к понижению прочности и морозостойкости бетона. Очищать песок от глинистых и пылевидных частиц можно промывая его водой в пескомойках. В природных песках могут содержаться также в большом количестве органические примеси (гуминовые кислоты, остатки растений, перегной), которые вступают в реакцию с твердеющим цементом и понижают прочность бетона. Содержание органических примесей устанавливают колориметрическим методом – обработкой пробы песка 3%-ным раствором едкого натра. Если после обработки песка цвет раствора не оказывается темнее эталона (цвета крепкого чая), то песок признается доброкачественным.

Испытуемый песок можно  считать пригодным, если прочность  образцов раствора из него оказывается  не меньше прочности образцов с тем  же песком, но промытым сначала известковым молоком, а затем водой.

Зерновой состав песка  имеет особое значение для получения  качественного бетона. Песок для  бетона должен состоять из зерен различной  величины (0,16 – 5 мм), чтобы объем пустот в нем был минимальным; чем меньше объем пустот в песке, тем меньше требуется цемента для получения плотного бетона. Зерновой состав песка определяют просеиванием сухого песка через стандартный набор сит с размерами отверстий (сверху вниз) 10; 5; 2,5; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Высушенную до постоянной массы пробу песка просеивают сквозь сита с круглыми отверстиями диаметром 10 и 5 мм. Остатки на этих ситах взвешивают и вычисляют с точностью до 0,1%.

Из пробы песка, прошедшего сквозь указанные выше сита, отвешивают 1000 г. (G) песка и просеивают его последовательно сквозь набор сит с отверстиями размером 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Остатки на каждом сите взвешивают (G_i) и вычисляют:

частный остаток на каждом сите – как отношение массы  остатка на данном сите к массе  просеиваемой навески (a_i) – вычисляют с точностью до 0,1%:

 

 

полный остаток (А_i) на каждом сите – как сумму частных остатков на всех ситах с большим размером отверстий плюс остаток на данном сите – вычисляют с точностью до 0,1%:

 

где  a_2,5, a_1,25 – частные остатки на ситах с большим размером отверстий начиная с сита размером отверстий 2,5 мм, %;

a_i – частный остаток на данном сите, %.

Модуль крупности песка Мк (без фракций гравия с размером зерен крупнее 5 мм) определяют как частное от деления на 100 суммы полных остатков на всех ситах, начиная с сита с размером отверстий 2,5 мм и кончая ситом с размером отверстий 0,16 мм; модуль крупности песка вычисляют с точностью до 0,1%.

 

 

По величине модуля крупности  песок делят на:

повышенной крупности Мк = 3 – 3,5,

крупный с Мк > 2,5,

средний Мк = 2,5 – 2,0,

мелкий Мк = 2,0 – 1,5,

очень мелкий Мк = 1,5 – 1,0;

Полные остатки на сите №063 (% по массе) соответственно равны: 65 – 75,

45 – 65, 30 – 45, 10 –  30 и менее 10.

Выбор мелких заполнителей для бетона производят по зерновому  составу и модулю крупности, содержанию пылевидных и глинистых частиц, петрографическому составу, в том числе содержанию вредных примесей, включая органические примеси и потенциально реакционноспособные породы и минералы, а при применении дробленых песков – по пределу прочности исходной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии.

Песок, отсеянный на ситах  двух близких номеров, имеет большую  пустотность (40 – 42%). При наилучшем сочетании в песке крупных, средних и мелких зерен пустотность уменьшается до 30%. Хорошим по крупности зерен считается песок, у которого пустотность не превышает 38%.

Пески с модулем крупности 1,5 – 2 допускается применять в  бетонах класса В15, а также для  бетонов подводной зоны конструкций  мостов. Использование этих песков в бетонах класса В15 и выше допускается  при соответствующем технико-экономическом обосновании. Пески с модулем крупности 2,5 и более рекомендуется применять для бетонов класса В25 и выше.

Для обеспечения качественного зернового состава песка и его постоянства в составе бетонной смеси применяют фракционированный песок, составленный из двух фракций; крупной и мелкой, раздельно дозируемых при приготовлении бетонной смеси. Разделение исходного песка на две фракции производят по граничному зерну, соответствующему размеру отверстий контрольных сит 1,25 или 0,63 мм. Допускается применять готовые смеси фракций в требуемом соотношении, а также смеси лесков природных или из отсевов дробления.