35) Технология приготовления бетонной смеси и ее укладка

Приготовление бетонной смеси

Бетонную смесь перемешивают только механизированным путем в бетоносмесителях. Каждый бетоносмеситель снабжен автоматическим или полуавтоматическим бачком. Бетоносмесители могут иметь разную вместимость: малую (100 — 250 л), среднюю (375 — 500 л), большую (1200 — 2400 — 4500 л). Вместимость бетоносмесителей часто определяется не выходом готовой бетонной смеси, а суммой объемов загружаемых материалов. Коэффициент выхода бетона в среднем r=2/3=0,66, но в действительности выход колеблется от 0,55 до 0,75 в зависимости от состава бетона и объема пустот в заполнителях. Бетоносмесители чаще всего бывают порционными (периодического действия), но могут быть и непрерывного действия. В зависимости от конструкции различают бетоносмесители: гравитационные, со свободным падением бетонной смеси и принудительного действия. В смесителях первого типа. вращается барабан, к стенкам которого внутри приделаны лопасти. Здесь перемешивание производится по принципу свободного падения материала. Эти смесители пригодны только для подвижных бетонных смесей. В машинах принудительного действия внутри барабана вращается вал с лопастями, перемешивающими бетонную смесь. Последние бетоносмесители особенно необходимы для перемешивания жестких бетонных смесей. На автоматизированных бетонных заводах применяются бетоносмесители непрерывного действия, в которых бетонная смесь принудительно перемешивается вращающимся в цилиндре или в специальном лотке шнеком, который одновременно перемещает ее от загрузочного отверстия к концу смесителя, где происходит выгрузка. Продолжительность перемешивания сильно влияет на однородность и прочность бетона. С увеличением продолжительности перемешивания до 2 — 3 мин прочность бетона повышается, при дальнейшем перемешивании она увеличивается незначительно. Увеличение продолжительности перемешивания больше влияет на прочность бетонов из жестких и тощих смесей и гораздо меньше влияет на прочность бетонов из подвижных и жирных смесей. Продолжительность перемешивания бетонной смеси в малых и средних бетоносмесителях должна быть не менее: при жирной и подвижной смесях — 1 мин; при жестких тощих и легких бетонных смесях — 2 мин.

Транспортирование и укладка бетонной смеси

При бетонировании монолитных сооружений бетонную смесь к месту укладки доставляют в автобетоносмесителях, бадьями, перевозимыми специализированным транспортом, автосамосвалами, транспортерами. Более совершенными видами транспортирования бетонной смеси являются: перекачивание поршневыми или другими насосами по трубам; доставка с центральных бетонных заводов в автомобилях-бетоносмесителях, в которых перемешивается бетонная смесь (непосредственно перед прибытием на место). Централизованное заводское изготовление бетонных смесей и доставка готовых смесей на стройки имеют большие технические и экономические преимущества. Повышается качество бетона, снижается его стоимость, отпадает необходимость организации сложного бетонного хозяйства на стройках. Центральные автоматизированные бетонные заводы имеются на крупных стройках страны и в городах. При длительной перевозке готовой бетонной смеси она загустевает: понижается ее подвижность, что видно по уменьшению осадки стандартного конуса. Это объясняется гидратацией цемента, поглощением воды заполнителями, испарением и прочими потерями воды. Время перевозки готовой бетонной смеси должно быть не более 1 ч, а в жаркую погоду — менее 30 мин, иначе цемент начинает схватываться. Завод на каждую партию бетонной смеси выдает паспорт с указанием состава бетона и его марки. В дополнение к паспорту сразу же после испытания прочности бетонных образцов в заводской лаборатории результаты отсылают на стройки. Стройки, получая готовые бетонные смеси, обязаны немедленно использовать их, не добавляя воды. В настоящее время на всех стройках, где ведутся бетонные работы, и на заводах сборного железобетона применяется механизированная укладка и уплотнение бетонной смеси вибраторами. Такая укладка не только повышает производительность и облегчает труд, но и дает ряд преимуществ: увеличивает плотность, прочность, водонепроницаемость и долговечность бетона, уменьшает его усадку. Если не требуется повышения прочности бетона, то можно снижать расход цемента на 10 — 20%, быстрее снимать опалубку, а также ускорять процесс его твердения.

Для улучшения качества бетона можно применять вакуумирование, при котором из бетонной смеси извлекается часть избыточной воды и воздуха; одновременно под действием атмосферного давления бетонная смесь уплотняется и бетон становится более прочным; ускоряется также его твердение. Хорошие результаты дает повторное вибрирование после вакуумирования, при которого закрываются мелкие поры, образовавшиеся при вакуумировании, и бетонная смесь сильнее уплотняется.

36) Твердение бетона

Для получения бетона хорошего качества необходимо обеспечить надлежащий уход за твердеющим бетоном

создавая летом влажную, а зимой теплую и влажную среду для его твердения. После укладки бетонной смеси в летнее время поверхность сооружения должна быть защищена от высыхания, а в первые часы твердения; и от дождя. Для этой цели горизонтальные поверхности по окончании бетонирования покрывают специальными паронепроницаемыми пленками, наносят материалы, которые высыхая образуют пленку (например: битум, лак, этиноль и др.), посыпают песком слоем 5 см, шлаком и другими подобными материалами, все время увлажняемыми, создают на них водные бассейны. В первые дни вертикальные поверхности от высыхания защищает опалубка, которую также следует увлажнять. После снятия боковой опалубки вертикальные поверхности бетонный сооружений поливают водой.

Поливка бетона при температуре воздуха выше 15 ^оС продолжается не менее 15 дней, при температуре воздуха 10 — 15 ^оС — 10 дней; при более низкой температуре продолжительность поливки бетона устанавливается на месте работ. В первую треть указанного срока бетон поливают 3 — 4 раза в сутки, затем 2 раза в сутки.

Для ускорения твердения бетона применяют различные методы, например, на заводах используют прогрев бетона в паровоздушной среде при t^o=80-85 ^oC или выдерживают в среде насыщенного пара при t^o=100 ^oC, также применяют электропрогрев, контактный обогрев, обогрев в газовоздушной среде и др. Прочность пропаренного бетона через одни сутки должна составлять 65-75% от марочной прочности.

Контроль качества

Контроль заключается в испытании стандартными или полевыми методами всех материалов, применяемых для изготовления бетона, подборе его составов, проверке качества приготовления и укладки бетонной смеси, а также прочности затвердевшего бетона.

Контроль качества осуществляют разрушающими и неразрушающими методами. При бетонировании рядом с конструкцией ставят формы с бетонной смесью, которую испытывают. Набравшую в формах прочность бетон испытывают на разрушающие нагрузки через 3, 7, 14, 21 и 28 дней, т.е. образцы находятся в тех же условиях, что и сама конструкция, образцы выбуривают из бетона и испытывают на прочность.

Метод локальных разрушений: разрушается только поверхностный слой, прочность при отрыве=прочности на растяжение.

Молоток Кашкарова. При ударе молотком К. П. Кашкарова по образцу или конструкции на бетоне остается отпечаток — вмятина. Одновременно такой же отпечаток получается на стальном эталоне с заранее известной твердостью. По отношению диаметров отпечатков по тарировочной кривой можно ориентировочно установить прочность бетона. Чем больше это отношение, тем ниже прочность бетона. Для получения более надежных результатов количество испытаний для получения одного среднего значения должно быть не менее 10. При испытании молотком К. П. Кашкарова сила удара не отражается на результатах испытания, так как отпечатки на бетоне и эталоне вызываются одним и тем же ударом.

Ультразвуковой метод. При использовании ультразвукового способа электронный генератор прибора создает высокочастотные электрические импульсы, которые в специальном излучателе преобразуются в ультразвуковые механические волны. Излучатель плотно прижимается к образцу или изделию, посылая, в него, ультразвуковые волны. На расстоянии l от излучателя к поверхности бетона подводят приемник, в котором ультразвуковые колебания преобразуются в электрические. Через усилитель эти колебания подаются на измерительное устройство, которое позволяет определять время прохождения ультразвука через образец t.

По скорости ультразвука на основе тарировочных зависимостей, полученных по результатам предварительных испытаний, определяют прочность бетона: чем плотнее бетон, тем выше его прочность и скорость распространения ультразвука.

38) Специальные типы бетонов.

Специальные бетоны, способные работать в экстремальных условиях или обладать свойствами не характерными для обычных бетонов.

Жаростойкие – характеризуются способность сохранять в определённых пределах свои свойства при длительном воздействии высоких температур, в качестве вяжущих используют ПЦ, глинозёмистый ПЦ, шлако ПЦ, жидкое стекло. Применяют в тепловых агрегатах. Они должны выдерживать длительное воздействие высоких температур. Для повышения стойкости бетона при нагреве и сохранения прочности после нагрева в вяжущее вводят тонкомолотые добавки из хромитовой руды, боя шамотного, магнезитового или обычного кирпича, андезита, гранулированного доменного шлака и др. при приготовлении жаростойких бетонов стремятся ограничить количество воды или жидкого стекла. Осадка конуса для жаростойких бетонов принимается не более 2 см, и для затворения обычно требуется 170-190 л воды на 1м³ бетона.

Получение быстротвердеющего бетона, обладающего относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1-3 сутки) при твердении в нормальных условиях, достигается применением быстротвердеющего цемента, а так же различных способов ускорения твердения цемента.

Кислотоупорный бетон – получают из кислотоупорных цементов и кислотостойких заполнителей. Применяют на химических предприятиях для облицовки несущих конструкций.

Бетон для дорожных и аэродинамических покрытий. В бетонных покрытиях на дорогах и аэродромах основными расчётными напряжениями являются напряжения от изгиба, так как покрытие работает, как плита на упругом основании, поэтому дорожный бетон должен иметь соответствующую прочность на изгиб и достаточную морозостойкость. Повышению долговечности дорожного бетона способствует применение пластифицированных и гидрофобных цементов и воздухововлекающих добавок.

Мелкозернистый бетон. Для изготовления тонкостенных железобетонных конструкций применяют мелкозернистый бетон, не содержащий щебня. Армируя этот бетон стальными ткаными сетками, получают армоцемент – высокопрочный материал тонкостенных конструкций. Меньшая крупность и повышенная удельная поверхность заполнителя (песка) увеличивают водопотребность бетонной смеси, способствуют воздухововлечению в бетонную смесь при вибрировании. Мелкозернистый бетон обладает повышенной прочностью на изгиб, хорошей водонепроницаемостью и морозостойкостью. Поэтому его можно использовать для дорожных покрытий в районах, где нет хорошего щебня, труб, гидротехнических конструкций.

Особо тяжёлые и гидратные бетоны. Применяют в специальных сооружениях для защиты от радиоактивных воздействий. В качестве заполнителя таких бетонов используют материалы с высокой плотностью: магнетит, лимонит, барит, металлический скрап и др. Гидратные бетоны имеют повышенное содержание химически связанной воды, создающей лучшую защиту от нейтрального потока. Для их приготовления используют глинозёмистый цемент, а в качестве заполнителей лимонит и серпентинит. Для улучшения защитных свойств особо тяжёлых и гидратных бетонов в их состав иногда вводят добавки, содержащие лёгкие элементы – литий, кадмий, бор, например, карбид бора, хлористый литий, сернокислый кадмий и др.

Декоративный бетон. Для повышения эстетической выразительности зданий и сооружений в последние годы всё шире используется декоративный бетон. Бетон можно готовить с применением белого и цветных цементов и специальных заполнителей, что позволяет получать не только цветные бетоны, но и придавать бетону вид различных природных каменных материалов. При необходимости поверхность бетона может подвергнуться специальной обработке, чтобы получить выразительную декоративную фактуру. Пластичность бетонной смеси позволяет придавать бетонным изделиям различную конфигурацию, формовать изделия с рельефной поверхностью, изготовлять различные декоративные элементы зданий и сооружений.

37) Лёгкие бетоны. Их классификация и применение.

Лёгкие бетоны – это универсальный материал для ограждающих и несущих конструкций жилых зданий. Лёгкому бетону и железобетону принадлежит важная роль в решении технический задачи по дальнейшему снижению массы возводимых зданий и уменьшению материалоёмкости строительства.

Из них изготавливают большинство стеновых панелей, плит, кровельных покрытий и камней для укладки стен.

Лёгкие бетоны классифицируют по следующим признакам:

1. По назначению:

а) конструкционный – плотностью 1401-1800 кг/м³ с прочностью на сжатие 15-50 МПа, чаще всего используемый для лёгких строений мостов, ферм, гидротехнических сооружений, элементов перекрытий и покрытий зданий.

б) конструкционно-теплоизоляционный – плотностью 501-1400 кг/ м³ с прочностью 2,5-10 МПа, являющийся основным материалом ограждающих конструкций зданий.

в) теплоизоляционный и акустический – плотностью 500 кг/ м³, широко применяемый в слоистых конструкциях как утеплитель и звукопоглощающий материал.

2) от вида заполнителя: а) керамзитобетон – (керамзит – основной вид пористого заполнителя, он очень лёгок и имеет высокую прочность); б) шлакобетон

3) по структуре – слитного строения ячеистые, в составе которых нет крупного заполнителя, крупнопористые, в них отсутствует мелкий заполнитель.

Материалы для изготовления. Перечислим материалы, используемые для изготовления лёгких бетонов: керамзитовый гравий, керамзитовый песок (зёрна до 5 мм), шлаковая пемза, гранулированный металлургический шлак, вспученный перелит, вспученный вермикулит, топливные отходы (топливные шлаки и золы), аглопорит, шунгизит, азерит.

Основы теории лёгких бетонов, включающие общий метод определения оптимального количества воды затворения для лёгкобетонной смеси, разработал Н.А.Попов. Этот метод основан на зависимости прочности бетона и коэффициента выхода от расхода воды. Коэффициент выхода вычисляют по формуле:

β=V_б/( V_ц+V_м+V_к)

где V_б, V_ц, V_м, V_к – объёмы соответственно уплотнённой бетонной смеси, цемента, мелкого и крупного заполнителей; β – всегда меньше единицы (0,6-0,8).

Прочность лёгкого бетона R, по Н.А.Попову, зависит от марки цемента, цементно-водного отношения, прочности пористого заполнителя и может быть приближенно определена по формуле, имеющей в определённых границах Ц/В такой же вид, как и для тяжёлых бетонов: R= A₂R_ц·((Ц/В)- b₂)

где A₂ и b₂ – безразмерные параметры. Чем ниже прочность пористого заполнителя, тем меньше значения A₂ и b₂.

При оптимальном количестве воды затворения, подобранном для применяемых цемента и заполнителей, прочность лёгкого бетона зависит, главным образом, от марки R_ц и расхода цемента Ц (формула Н.А.Попова): R=kR_ц(Ц-Ц₀)

где k и Ц₀ – параметры, определяемые путём испытания образцов бетона, изготовленных с оптимальным количеством воды, но с разными расходами цемента и твердеющих в тех же условиях, что и легкобетонные изделия.

Структура и свойства лёгкого бетона. Структура лёгкого бетона формируется при участии физических и химических процессов, протекающих в местах контакта пористого зерна заполнителя с цементным тестом и камнем. Цементное тесто проникает в поверхностные поры зерна, при этом зерно отсасывает некоторое количество воды из прилегающего к нему слоя цементного теста, понижая В/Ц, поэтому в бетоне плотной структуры каждое пористое зерно окружено контактным слоём. Лёгкие бетоны разделяют по структуре на плотные, поризованные и крупнопористые.

Основным показателем прочности лёгкого бетона является класс бетона по прочности при сжатии; установлены следующие классы, МПа: В 2; В 2,5; В 3,5; В 5; В 7,5 и т.д. до В 40; для теплоизоляционных бетонов предусмотрены кроме того классы: В 0,35; В 0,75; В1.

Для изделий и конструкций, запроектированных без учёта требований стандарта СЭВ 1406-78, показатели прочности лёгкого бетона на сжатие характеризуют марками, кгс/см²: М 35; М 50; М 75; М 100 и т.д. до М 500. Для теплоизоляционных бетонов предусмотрены марки: М 5, М 10, М 15, М 25.

Наряду с прочностью важной характеристикой лёгкого бетона является плотность. В зависимости от плотности в сухом состоянии (кг/м³) лёгкие бетоны подразделяют на марки: D 200; D 300; D 400 и т.д. до D 2000. Уменьшить плотность бетонов можно путём образования в цементном камне мелких замкнутых пор.

Теплопроводность лёгких бетонов зависит в основном от плотности и влажности. Увеличение объёмной влажности лёгкого бетона на 1% повышает его теплопроводность на 0,016-0,035 Вт/(м·єС). В зависимости от теплопроводности лёгкого бетона толщина наружной стены может изменяться от 20 до 40 см.

По морозостойкости лёгкие бетоны делят на марки: F 25; F 35; F 50; F 75 и т.д. до F 500. Для наружных стен обычно применяют бетоны морозостойкостью не менее 25 циклов попеременного замораживания, и оттаивания. Бетоны на пористых заполнителях уже успешно используют в мостостроении, гидротехническом строительстве и даже в судостроении.

Водонепроницаемость плотных конструкционных легких бетонов может быть высокой. Малая водонепроницаемость плотных лёгких бетонов подтверждается эксплуатацией возведённых из них гидротехнических сооружений, а так же испытанием напорных железобетонных труб. Установлены следующие марки бетона на пористом заполнителе по водонепроницаемости: W 0,2; W 0,4; W 0,6; W 0,8; W 1; W 1,2 (в МПа гидростатического давления).