3.2. Виробництво асфальтобетонних сумішей

Окрім сумішей і розчинів на неорганічних в'яжучих речовинах у будівництві використовують

суміші і розчини на органічних в'яжучих. Найбільш вагоме значення серед останніх мають асфальтові

в'яжучі, які є сумішшю бітуму з тонкомеленими порошками наповнювача: вапняку, доломіту, крейди,

азбесту, шлаку.

Бітуми - це речовини, які складаються із сумішей високомолекулярних вуглеводнів

метанового, нафтенового та ароматичних рядів і їх кисневих і сірчистих похідних. Бітуми можна

також отримати після переробки асфальтових порід і природних бітумів. Бітуми, отримані з нафти,

залежно від технології їх виробництва, можуть бути: залишкові, окислені, крекінгові, екстрактні.

За будовою бітум - це колоїдна система, в якій диспергована їх тверде частина -

асфальтени, а дисперсійним середовищем є смоли і масла.

Асфальтени - це високомолекулярні вуглеводні та їхні похідні з молекулярною масою 1 000. .5

000, густиною понад 1 т/м 3. Вміст асфальтенів у бітумах становить до 50 %. Вони ε твердими і

неплавкими кристалічними речовинами. Асфальтени впливають на в'яжучі властивості і збільшують

This document is created with the unregistered version of Document2PDF Pilot.

в'язкість бітумів, при температурі 573 К розкладаються, утворюючи кокс. До складу бітумів можуть

входити такі тверді вуглеводні, як парафіни, вплив яких на властивості бітуму послаблюється при

наявності в ньому масел і смол.

Смоли - це аморфні речовини з молекулярною масою 500... 1000 та густиною близько 1т/м

3. У

бітумі їх міститься 10...30 %.

Масляні фракції бітумів складаються з різних вуглеводнів з молекулярною масою 100...500 і

густиною меншою ніж 1т/м 3.

Властивості бітумів визначаються складом і співвідношенням його складових частин: масел,

смол та асфальтенів і повинні відповідати таким технічним вимогам.

Бітум, як очевидно з теорії формування структури і тужавлення, а також досвіду експлуатації

асфальтових бетонів, повинен:

• добре і повністю змочувати поверхню наповнювачів, дрібних та крупних заповнювачів;

• підтримувати високу міцність зчеплення з цими поверхнями і в експлуатаційний період,

тобто мати добру адгезію до них;

• мати високе міжмолекулярне зчеплення (когезійну міцність) і, знаходячись у плівковому стані,

сприяти протидії повзучості асфальтового бетону;

• стійким до зміни своїх властивостей під дією температури або впливів факторів старіння,

тобто мати максимальні теплостійкість, стабільність;

• при мінусовій температурі повинен проявляти еластичність і надавати асфальтобетонам

пружно-в'язкі властивості;

• бути гідрофобним, водостійким і водонепроникним, і надавати такі ж властивості, а також

морозостійкість асфальтовому бетону;

• мати ті ж специфічні властивості, які пов'язані з особливими умовами роботи асфальтового

бетону у конструкції або споруді, наприклад, у верхніх шарах сучасних аеродромних покриттів він

повинен мати знижену розчинність і проявляти певну вогнестійкість.

За призначенням бітуми підрозділяють на дорожні, будівельні, покрівельні, гідроізоляційні.

За консистенцією бітуми поділяють на тверді, напівтверді і рідкі.

До твердих і напівтвердих бітумів відносять:

• бітуми нафтові будівельних марок : БН 50/50.БН 70/30, БН 90/10; бітуми нафтові покрівельні

марок: БНК-45/180, БНК- 90/40, БНК-90/30;

• бітуми нафтові дорожні марок: БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60.

Рідкі бітуми, які отримують при переробці нафти або при змішуванні твердих і напівтвердих

бітумів з легкими нафтопродуктами - гасом, мазутом тощо, підрозділяють на класи: А -

середньогустіючий і Б - повільногустіючий. Кожний клас складається з шести марок.

Склад визначив практичні способи переробки бітумів з метою їх використання у будівництві:

• нагрівання до 413. 443 К, внаслідок чого розм'якшуються смоли і збільшується їхня

розчинність у маслах;

• розчинення бітуму в органічних розчинниках для надання робочої консистенції без

нагрівання;

• емульгування та одержання бітумних емульсій і паст.

Властивості асфальтового в'яжучого залежать від виду бітуму й наповнювача, їх

співвідношення у складі в'яжучого, пористості в'яжучого після ущільнення й затвердіння, а також інших

факторів. При оптимальному співвідношенні бітуму і наповнювача у в'яжучому бітум адсорбується у

вигляді тонких суцільних плівок на поверхні частинок тонкомеленого наповнювача. Наповнювачі є

активною складовою асфальтового в'яжучого. Вони адсорбують на своїй поверхні значну частину

бітуму і надають разом з бітумом в'яжучому необхідні властивості. Спочатку, як наповнювачі,

використовували вапняки після їх подрібнення у молоткових дробарках. Вміст зерен з розміром менше

ніж 0,074 мм у такому наповнювачі не перебільшував 40...50 % . Наповнювачі, які застосовуються нині,

більш дрібні, а вміст зерен з розміром менше ніж 0,074 мм у них складає 70...75 %. Такі наповнювачі

мають більшу питому поверхню, а в'яжучі на них - більшу міцність.

При виготовленні розчинів і сумішей на асфальтовому в'яжучому як дрібний заповнювач

застосовують природні і штучні піски з вмістом пилуватих і глинистих частинок не більш як 3 % за

масою. Починають використовувати і відходи, які утворюються при подрібненні кам'яних порід (фракції

від 0 до 5 мм), дрібні піски, які до нині вважались некондиційними. Крупним заповнювачем у

асфальтобетонах є щебінь, який виготовляють із міцних та морозостійких вивержених, осадових і

This document is created with the unregistered version of Document2PDF Pilot.

метаморфічних гірських порід, а також із металургійних шлаків. Із осадових порід доцільно

використовувати карбонатні породи (вапняки, доломіти), які добре зчіплюються з бітумом.

Асфальтові розчини виготовляють з використанням асфальтового в'яжучого та дрібних

заповнювачів. Залежно від крупності і гранулометричного складу піску або іншого дрібного

заповнювача вміст бітуму у асфальтових розчинах складає 8... 10 %. Співвідношення між асфальтовими

в'яжучими (бітум, наповнювач) і дрібним заповнювачем складає 1:1,5. ..1:2,5 по масі.

Важкий асфальтобетон можна розглядати як суміш асфальтового розчину та крупного

заповнювача - щебеню або гравію. Кількість асфальтового розчину у бетоні повинна на 10...15 %

перебільшувати пустотілість щебеню. У асфальтобетоні вміщується 5.8 % бітуму. Щільність

асфальтобетону на гранітному заповнювачі складає до 2 300 кг/м3. Асфальтобетон є термопластичним

матеріалом, який може знову пластифікуватися після затвердіння. Властивості асфальтобетонів залежать

від виду і вмісту в'яжучого і заповнювачів, технологічних параметрів виробництва асфальтобетонних

сумішей і їх ущільнення, температури навколишнього середовища та багатьох інших Так, наприклад, при

зміні температури від 323 Κ до 238 Κ міцність бетону при стиску може змінитися від 1...2 МПа до

10...30 МПа.

Залежно від найбільшого розміру крупного заповнювача розрізняють:

• крупнозернисті асфальтобетони (розмір зерен до 40 мм);

• середньозернисті (розмір зерен до 20 мм):

• дрібнозернисті (розмір зерен до 10 мм);

• піщані (5 мм).

Асфальтобетонні суміші застосовують для виготовлення щільного асфальтобетону (пористість

3...5 %) і пористого (пористість 5...10 %).

Асфальтобетони і розчини за призначенням поділяють на гідротехнічні, дорожні та

аеродромні, для влаштування підлог у промислових цехах і складських приміщеннях, доріжок, плоскої

покрівлі. Виготовляють також декоративні асфальтові розчини, з яких виконують роздільні смуги на

дорогах, підлоги вестибюлів.

Сфери застосування асфальтових розчинів і бетонів обумовлені властивостями в'яжучого, яке

добре чинить опір дії лугів з концентрацією до 50 %, соляної (з концентрацією до 25 %) та оцтової (з

концентрацією до 10 %) кислот. Недостатньо стійке асфальтове в'яжуче в атмосфері, яка містить оксиди

азоту, а також при дії концентрованих розчинів кислот. В процесі експлуатації асфальтові в'яжучі

можуть старіти, тобто повільно змінювати склад і властивості, що супроводжується підвищенням їх

крихкості та зниженням гідрофобності. Цей процес прискорюється під дією променів сонця й кисню

повітря внаслідок зростання кількості твердих складових за рахунок зменшення вмісту смолистих

речовин і масел.

Важкі щільні асфальтобетонні суміші, які виготовлені в заводських умовах, повинні мати

міцність при стиску при температурі 323 Κ в межах 0,8...1,2 МПа; 293 К- 1,8..2,5 МПа; водопоглинання

- 1...3 % по об'єму; набухання не більше 0,5 % по об'єму.

Для підвищення вологостійкості асфальтобетону і для кращого зчеплення бітуму з

заповнювачами вводять вапно, цемент, феролігносульфонат, феронафт. Асфальтобетон з добавкою 3.6

% гуми меншою мірою змінює свої властивості при змінах температури, за рахунок чого підвищується

його еластичність, зменшується можливість утворення температурних тріщин.

Асфальтобетонні суміші виготовляють на підприємствах виробничої бази будівництва, які

можуть бути як стаціонарними, так і тимчасовими. Стаціонарні заводи споруджують на тривалий

термін у місцях зосередженого будівництва - у містах, великих вузлах автомобільних шляхів. Найбільш

ефективними є заводи з продуктивністю 100 тис. тонн і більше асфальтобетонних сумішей в рік. Для

будівництва автомобільних шляхів споруджують тимчасові підприємства з продуктивністю від 3 до ЗО

тис. τ асфальтобетонних сумішей в рік. Відстань між тимчасовими підприємствами визначають із

урахуванням найменшої тривалості транспортування суміші, а також з урахуванням місцевих умов

розташування залізничних станцій і під'їзних шляхів, наявності покладів будівельних матеріалів тощо.

Вибір місця розташуванняпідприємстваздійснюєтьсяпісляпорівнянняусіх

техніко-економічних показників. Сучасний рівень розвитку техніки дозволяє повністю механізувати і

автоматизувати виробництво як на стаціонарних підприємствах, так і тимчасових.

Залежно від технології виробництва і умов забезпечення необхідними матеріалами заводи

працюють за такими схемами: асфальтобетонна суміш виготовляється з напівфабрикатів (щебінь, гравій,

пісок необхідних фракцій, наповнювач), що надходять на підприємство у готовому вигляді; суміш

This document is created with the unregistered version of Document2PDF Pilot.

виготовляють з сировинних матеріалів, які потрібно попередньо переробити у допоміжних цехах

асфальтобетонного заводу.

Досвід будівництва свідчить про переваги централізованої переробш матеріалів і постачання на

асфальтобетонні заводи напівфабрикатів. Разам

Іa значним економічним ефектом, це дає змогу зменшити виробничі площі асфальтобетонних

заводів, полегшити вибір майданчиків для їх будівництва в умовах населених міст. Якщо підприємства

працюють за іншою схемою, то до їх складу входять такі цехи і дільниці:

• бітумний цех, який має бітумосховище, бітумоплавильні котли, бітумопроводи, насосну

станцію;

• змішувальний цех, який має машини і механізми, призначені для виготовлення

асфальтобетонної суміші з готових матеріалів;

• цех з переробки заповнювачів, який має дробарки для подрібнення і грохоти для сортування

щебеню за необхідними фракціями;

• цех помолу, де каміні матеріали перероблюються в тонкодиспер-сний наповнювач;

• склади мінеральних матеріалів;

• пристрої для транспортування матеріалів у межах підприємства;

• електроцех і ремонтно-механічні майстерні;

• лабораторію для технічного контролю за якістю вихідних матеріалів та асфальтобетонної

суміші, що виробляється.

Крім цього, асфальтобетонні заводи повинні мати під'їзні шляхи для постачання матеріалів і

вивезення готової асфальтобетонної суміші.

Розрізняють установки з виготовлення асфальтобетонних сумішей безперервної та періодичної

дії. Установки зі змішувачами безперервної дії ефективні тоді, коли рецептура суміші протягом доби має

незначні зміни. Установки з бетонозмішувачами періодичної дії ефективні у тому разі, коли необхідно

протягом доби виробляти суміші великої кількості марок. Горизонтальна схема розташування

технологічного обладнання збільшує виробничу площу. Вертикальна схема розміщення обладнання

більш компактна і дозволяє спрощувати управління процесом.

На рис. 3.3 наведена принципова технологічна схема автоматизованої асфальтозмішувальної

установки вертикального типу циклічної дії, що укомплектована серійним обладнанням. При

використанні такої установки заповнювачі (пісок і щебінь) з бункерів стрічковим живильником подають

на стрічковий конвеєр, який спрямовує їх до ковшового елеватора, а потім у сушильний обертовий

барабан. Після цього висушені матеріали ковшовим елеватором транспортують на грохот і далі у

витратні бункери, які обладнані дозаторами періодичної дії, а потім у змішувач. Туди ж із витратної

ємності через дозатор подають наповнювач. Бітум з бітумосховища подається в котел-нагрівач, далі в

бітумоплавильний агрегат, а звідти, через об'ємні дозатори, у змішувач.

Готова асфальтобетонна суміш транспортується у накопичувальний бункер, звідки, за

необхідністю, вона відвантажується у транспортні засоби і постачається на будівництво. Мінеральні

матеріали, що надходять на підприємство, складують на заздалегідь відведених і підготовлених

майданчиках, ίχ розташовують якомога ближче до бетонозмішувачів або до відповідного агрегату

переробки.

This document is created with the unregistered version of Document2PDF Pilot.

Рис. 3.3. Схема автоматизованої асфальтозмішувальної установки періодичної дії:

1 - бункер нерудних заповнювачів; 2 - стрічковий конвеєр; 3 - ковшовий елеватор; 4 - сушильний

барабан; 5 - пристрій для очистки димових газів; 6 - елеватор; 7 - змішувач періодичної дії; 8 -

насос-дозатор бітуму; 9 - дозатор порошку; 10 - витратна ємність мінерального порошку; 11 -

бітумоплавильний агрегат; 12 - обігрівні цистерни з бітумом; 13 - нагрівапьно-перекачувальний агрегат

Процес виготовлення асфальтобетонної суміші складається з таких операцій:

• розподілення заповнювачів по фракціях;

• дозування компонентів суміші;

• сушіння і нагрівання наповнювачів і заповнювачів;

• нагрівання і розплавлення бітуму;

• змішування заповнювачів та наповнювача з бітумом.

Сама ж асфапьтобетонозмішувальна установка складається з таких головних частин:

• грохота з бункером;

• пристроїв для дозування за масою мінеральних матеріалів і бітуму за об'ємом;

• сушильного барабана;

• підіймально-транспортних механізмів і живильників;

• асфальтобетонозмішувача.

Властивості асфальтобетонів суттєво залежать від технологічного процесу виготовлення

асфальтобетонних сумішей. Одними з головних елементів технологічного процесу, дотримання яких

дозволяє забезпечити необхідні показники якості суміші, є: точність дозування усіх матеріалів; добре

перемішування наповнювачів і заповнювачів з бітумом; дотримання оптимальних температурних

режимів при: сушінні заповнювачів для повного виділення з них пологи, нагріванні і розплавленні

бітуму, приготуванні асфальтобетонної суміші.

Регулювання властивостей асфальтобетонних сумішей і бетонів можливе за рахунок змін у

гранулометричному складі заповнювачів і наповнювачів; використанні матеріалів, які добре

взаємодіють між собою. В деяких випадках підвищення якості сумішей досягається введенням

поверхнево-активних добавок. Попередня обробка ними наповнювачів зменшує агломерацію частинок

і підвищує їх рухомість у процесі змішування асфальтобетонної суміші. Поверхнево-активні речовини

підвищують експлуатаційні якості бетону.

Велике значення при виготовленні сумішей має послідовність введення компонентів. Так при

використанні нагрітих заповнювачів і наповнювачів спочатку вводять заповнювачі, а потім

наповнювач і бітум. При використанні змішувальних агрегатів безперервної дії можна комплексно

автоматизувати технологічний процес. Використання системи автоматизованого виробництва

дозволяє виробляти суміші необхідного складу відповідно до технологічного режиму з дотриманням

This document is created with the unregistered version of Document2PDF Pilot.

тривалості окремих операцій. Крім підвищення якості продукції, автоматизація управління дає змогу

скоротити кількість обслуговуючого персоналу, а також суттєво поліпшити санітарно-гігієнічні умови

роботи.

Впровадження високопродуктивних бетонозмішувальних асфальтних установок дозволяє

підвищити якість асфальтобетонних сумішей, поліпшити техніко-економічні показники роботи заводів,

скоротити строки ремонту обладнання, підвищити рівень використання технологічного обладнання.

Техніко-економічні показники підвищуються, а якість покращується при введенні бітуму під тиском

0,3...0,4 МПа, завдяки чому він переходить у дисперсний стан. Це збільшує взаємодію бітуму з

поверхнею наповнювача і сприяє створенню його тонких плівок на поверхні мінеральних часток. За

рахунок цього витрати бітуму і тривалість змішування суміші зменшуються. Але при цьому важливо

зберегти динамічний (турбулентний) режим змішування матеріалів. Ефективним є змішування

асфальтобетонної суміші під дією вібрації, так досягається добра гомогенність асфальтобетонної суміші,

поліпшуються будівельно-технічні властивості асфальтобетону. Оптимальний режим на стадії

транспортування асфальтобетонної суміші до будівельного майданчика забезпечується тоді, коли у

сумішах продовжуються процеси структуроутворення.

У зв'язку з властивостями бітуму асфальтові розчини та суміші укладають у гарячому чи

холодному стані. Температура гарячих асфальтобетонних сумішей при укладанні повинна складати

413...443 К. Для їх виготовлення попередньо підігріті до температури 453. .473 Κ заповнювачі та

наповнювачі змішуються у асфальтозмішувачах на заводах з розплавленим бітумом, при температурі

423...443 К. Гарячі суміші привозять на будівництво у спеціальних машинах і після укладання

ущільнюють катками. Після охолодження протягом 1.2 годин асфальтобетон твердіє, набуваючи

щільності та міцності. Регулювання ступеня ущільнення суміші за допомогою зміни питомого тиску

катків має обмежений характер. Це пов'язано з тим, що температура асфальтобетонної суміші у шарі,

який ущільнюється, постійно знижується, наслідком чого є погіршення легкоукладальності суміші.

Більш надійним шляхом інтенсифікації ущільнення є використання вібраційних ущільнювачів і

застосування пластифікуючих і стабілізуючих речовин. Вібрація призводить до зниження в'язкості

асфальтобетонної суміші, що полегшує зближення компонентів суміші. Ефект вібраційного ущільнення

підсилюється при підвищенні температури суміші до 373...393 К, а також визначенням оптимальних

параметрів вібрування.

Асфальтобетонні суміші, які укладають у холодному стані, готують з рідких бітумів. їх нагрівають

до температури 373...393 Κ і змішують на асфальтобетонних заводах з підігрітими до такої ж

температури заповнювачами і наповнювачами. Асфальтобетонну суміш охолоджують до температури

333 К, розвозять на будівельні майданчики, укладають і ущільнюють при температурі навколишнього

середовища не нижче, ніж 278 К. Холодний асфальтобетон можна виготовити і на бітумних емульсіях,

змішуючи в'яжуче та заповнювачі без підігрівання.

Однією з характерних особливостей холодних асфальтобетонних сумішей, що відрізняє їх від

сумішей, які використовуються у гарячому стані, є здатність залишатися у розчинному стані протягом

довгого часу після його виготовлення (до 6 місяців і більше). Така особливість цих асфальтобетонів

створює добрі умови для роботи, дає можливість їх укладання тонким шаром (1...1,5 см).

Залежно від способу ущільнення розрізняють асфальтобетон укатаний, вібрований, литий.

Литі асфальтобетонні суміші застосовують нагрітими до температури 433.453 К. Вміст бітуму у

литому асфальтобетоні становить 10... 12 % об'єму мінеральної частини. Такі суміші застосовують для

покриття підлог, плоских покрівель, заповнення швів і з'єднання труб.

Асфальтові в'яжучі у суміші з легкими мінеральними або органічними заповнювачами можна

використовувати для виготовлення легких асфальтобетонів, які поєднують тепло- і гідроізоляційні

властивості. Мінеральними заповнювачами в легких асфальтобетонних сумішах можуть бути пемза,

туф, шлак, керамзит, спучений перліт. Витрати бітуму в таких бетонах складають 100...200 кг/м3, їх

щільність становить 300...1200 кг/м3, міцність на стиск при температурі 293 Κ - 0,2..2 МПа,

теплопровідність - 0,08...0,46 Вт/м К. Легкі суміші використовують для утеплення суміщених дахів,

підготовчого шару під підлоги по залізобетонних панелях. Суміші готують у змішувачах, в які

попередньо подають нагріті до температури 273...393 Κ мінеральні заповнювачі, а потім розігрітий

бітум. При змішуванні зерна легких заповнювачів можуть руйнуватися, що збільшує щільність і погіршує

теплоізоляційні властивості легких асфальтобетонів. Тому тривалість змішування таких сумішей

повинна бути мінімально можливою.

Найбільш ефективним з легких асфальтобетонів є бітумперлітобетон. Його

This document is created with the unregistered version of Document2PDF Pilot.

використовують для теплової ізоляції об'єктів і трубопроводів, при виготовленні теплоізоляційних

виробів. Бітумперлітобетони зі щільністю до 300 кг/м3 мають такі показники будівельно-технічних

властивостей: коефіцієнт теплопровідності не більше 0,06 Вт/м К; міцність при стиску - 0,3...0,4 МПа,

міцність при вигині - 0,15 МПа, морозостійкість - 25 теплозмін, водопоглинання за добу по об'єму не

більше 5 %, сорбційна вологість по об'єму 1,8 %. У перлітобетонів з щільністю 400 кг/м3 показники

відповідно дорівнюють: 0,09 Вт/м К; 0,5.. .0,6 МПа; 0,2 МПа, 25 теплозмін; 4 %; 1,2 %. Експлуатаційна

температуростійкість виробів з бітумперлітобетонів - від 223 до 333 К. Вироби з таких бетонів

виготовляють із нагрітих розчинів або сумішей пресуванням чи вібруванням.

Із застосуванням бітумів нафтових покрівельних і мінеральних тонкомелених наповнювачів

(тальку, магнезиту, вапняку, доломіту, цементу, золи) виготовляють мастики. їх застосовують після

попереднього підігрівання до температури 433...473 К. Холодні мастики виготовляють додаванням у

суміш з покрівельних бітумів і наповнювачів органічних розчинників (бензину, нафтових масел тощо). їх

використовують без попереднього підігрівання при температурах нижче ніж 278 К. За призначенням

мастики бувають приклеювальні, покрівельно-ізоляційні, гідроізоляційні, антикорозійні.

При проведенні гідроізоляційних робіт можуть застосовувати бітумні пасти, які готують із

бітуму (40...60 % по масі ); води (ЗО...50 % по масі); емульгатора (8... 15 %). Як емульгатори

використовують неорганічні тонкодисперсні порошки, що містять часточки розміром менш ніж 0,005

мм (високо-пластична глина, трепел мелений, вапно гашене й негашене). При приготуванні паст

бітуми нагрівають до температури 423...453 Κ і дрібними порціями вливають у нагріту до температури

363...368 Κ суспензію із емульгатора і води. Бітумні пасти можуть застосовуватися для ущільнення

стиків у покрівлі, виготовлення холодних мастик. Пасти, які вміщують азбест, використовують як

водонепроникний теплоізоляційний матеріал.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Назвіть основні елементи виробничої структури бетонозмішувального цеху і їхні функції.

2. Які конструктивно-технологічні відмінності у цехах з виробництва розчинів на неорганічних

та органічних в'яжучих речовинах?

3. Які основні способи змішування застосовують при виготовленні розчинів на неорганічних та

органічних в'яжучих речовинах?

4. Які основні конструктивні рішення використовують при розміщенні бетонозмішувальних

цехів?

5. Назвіть послідовність виконання операцій при виготовленні розчинів і бетонних сумішей.

6. Назвіть рекомендовані способи транспортування бетонних сумішей і будівельних розчинів

від бетонозмішувального відділення на будівництво.

7. Які головні відмінності при виготовленні сумішей на неорганічних і органічних в'яжучих

речовинах?

8. Як класифікуються асфальтобетонні суміші?

9. Як класифікуються суміші і будівельні розчини на неорганічних в'яжучих речовинах?

РОЗДІЛ 4. ВИГОТОВЛЕННЯ ЗБІРНИХ БЕТОННИХ ТА ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ З

ВАЖКИХ БЕТОНІВ

4.1. Класифікація бетонних і залізобетонних конструкцій та підприємств з їх виробництва

Бетон - це штучний композитний каменеподібний матеріал, неоднорідної

конгломератної будови, що утворюється внаслідок затвердіння ретельно перемішаної відповідної

суміші мінерального чи органічного в'яжучого, заповнювачів і води або водяного розчину.

Бетони, як правило, добре чинять опір стискувальним навантаженням, проте, мають низьку

міцність при розтягу, яка відповідно становить 5... 10 % міцності на стиск.

Бетони підрозділяють на: важкі, легкі, високоміцні, гідротехнічні, декоративні, дорожні,

жаростійкі, кислотостійкі, особливо важкі та інші.

При поєднанні бетону і сталевої арматури у такому композиційному матеріалі як залізобетон

вдається підвищити будівельні властивості як бетону, так і сталевої арматури. Сталь має дуже високу

міцність при розтягу (240...1700 МПа), тому в залізобетоні її розміщують так, щоб вона сприймала

розтягувальні зусилля, а стискувальні передавалися на бетон. Можливість спільної роботи сталевої

This document is created with the unregistered version of Document2PDF Pilot.

арматури та бетону зумовлюється міцним зчепленням між ними й майже однаковими коефіцієнтами

лінійного розширення при зміні температури в інтервалі: 273 - 353 К (бетону 10x10-6 К-1, сталі

-12x10-6 К-1). В свою чергу бетон захищає сталь, що міститься в ньому, від корозійної дії

навколишнього середовища. Найдоцільніше використовувати залізобетон для будівельних виробів і

конструкцій, що зазнають напружень на стиск та вигин.

Введення металевої арматури суттєво впливає на деформативність бетону. Це пов'язано з тим,

що граничні деформації бетону перед руйнуванням мають невеликі значення і залежать від міцності

бетону, складу і тривалості прикладання навантаження.

В дослідах при осьовому стиску призм спостерігаються граничні деформації при стиску в межах

(0,8...3)х10 -3 , в середньому 0,2 %. В стиснутій зоні бетонних елементів, які згинають, спостерігаються

більші, ніж у стиснутих призм деформації (2,7...4,5)х10~ 3. Вони залежать від форми поперечного

перерізу і відносної висоти стиснутої зони. При зменшенні ширини поперечного перерізу донизу і у

таврових перерізах граничні деформації зменшуються, а при зменшенні відносної висоти стиснутої зони

- збільшуються. Вони також залежать від насиченості залізобетону повздовжньою арматурою.

Граничні деформації при розтягу в 10...20 разів менші, ніж при стиску і в середньому складають

1,5x10 (0,015 %). Гарячекатана арматурна сталь із поверхнею текучості видовжується після руйнування

на розтяг до 25 %. У цієї сталі напруга, при якій деформації збільшуються без суттєвого збільшення

навантажень, називається фізичною межею текучості арматурної сталі, а напруга, яка безпосередньо

попереджає руйнування - тимчасовим опором арматурної сталі. Збільшення міцності гарячекатаної

арматурної сталі і зменшення видовження при руйнуванні на розтяг досягається введенням до її складу

легуючих добавок, термічним зміцненням або холодним деформуванням.

Леговані і термічно зміцнені сталі переходять у пластичну зону без наявної поверхні текучості.

Для цих сталей встановлюють умовну межу текучості - напругу, при якій залишкові деформації

складають 0,2 %; умовну межу пружності - напругу, при якій залишкові деформації складають 0,02 % і

умовну межу пружності.

Легування і термічна обробка дозволяють підвищити міцність сталі й зменшити видовження

після руйнування при розтягу до 4. .6 %. Це свідчить про те, що застосування різних видів сталі

дозволяє змінювати властивості залізобетонних конструкцій.

В основу класифікації бетонних та залізобетонних конструкцій покладені такі ознаки:

спосіб їх виготовлення, галузь застосування, форма виробу, вид армування, внутрішня будова та інші.

За способом виготовлення бетонні та залізобетонні конструкції поділяють на монолітні та

збірні.

Монолітні конструкції зводять безпосередньо на будівельному майданчику. Їх

використовують при особливо великих навантаженнях - фундаменти, гідротехнічні та інші споруди;

будівництві будинків - при необхідності підвищення архітектурної виразності будівель і споруд та інше.

Зведення монолітних залізобетонних конструкцій при раціональній організації виробництва дає

можливість знизити на 3...5 % вартість будівництва 12-ти і 16-поверхових будинків, на 15...20 %

зменшити витрати сталі на арматуру і закладні деталі. Значно нижчими, порівняно з панельним

будівництвом будинків, можуть бути і питомі капітальні вкладення (до ЗО %), енерговитрати і

трудомісткість.

Але при виготовленні будівельних споруд із монолітного бетону залізобетону витрачається

значна кількість ручної праці, збільшуються строки будівництва, ускладнюється бетонування в зимовий

період.

Збірні бетонні та залізобетонні вироби та конструкції виготовляють на механізованих та

автоматизованих підприємствах. Перевага збірного бетону та залізобетону порівняно з монолітним -

підвищення якості конструкцій, скорочення строків будівництва. Крім того, зменшуються витрати

лісоматеріалів. Основним напрямом розвитку збірного залізобетону є укрупнення конструктивних

елементів, зниження матеріало- та металомісткості, підвищення ступеня заводської готовності.

Усі вироби, що виробляють на підприємствах, поділяють на уніфіковані та нетипові. Майже 80

% загального обсягу виробництва конструкцій становлять уніфіковані бетонні та залізобетонні

конструкції, які внесено до каталогів конструкцій для промислового, цивільного і житлового

будівництва. У загальному обсязі виробництва бетонних та залізобетонних конструкцій, збірні

конструкції нині складають більш як 60 %.

За галузями будівництва збірні залізобетонні конструкції поділяють на конструкції:

• для житлових та цивільних будівель;

This document is created with the unregistered version of Document2PDF Pilot.

• для промислових будівель;

• сільськогосподарського будівництва;

• спеціального призначення.

Для житлових і громадських будівель виготовляють різні конструкції із важких бетонів. Так

для фундаментів і підземних частин будівель виготовляють блоки з бетону класів В7,5...В15. Для

каркасів будівель з бетону класів В15...В40 виготовляють колони і горизонтальні в'язі. З важких бетонів

класів міцності при стиску В15...В20 виготовляють панелі для зовнішніх стін неопалювальних будівель,

з бетону класів не нижче В10 - панелі внутрішніх стін, панелі перегородок. Вироби для міжповерхових

перекриттів, панелі й плити виготовляють із бетонів класу В15 та вище.

Для промислових будівель застосовують вироби, аналогічні за номенклатурою виробам для

цивільних будівель, проте відмінні від них розмірами, армуванням, конфігурацією. Крім того для

каркасів промислових будівель виробляють підкранові балки, ферми, арки, оболонки.

Вироби для інженерних споруд широко використовують у транспортному, гідротехнічному та

інших видах будівництва.

Для транспортного будівництва виготовляють мостові конструкції, опори контактної мережі

електрифікованих залізниць, шпали, блоки опорядження тунелів, які здебільшого виготовляють із

важких бетонів класів В15...В40 і вище з попередньо напруженою арматурою.

Вироби для сільськогосподарських споруд - це елементи збірних силосних ям, башт і траншей,

а також деталі каркаса теплиць.

За формою збірні залізобетонні конструкції поділяють на лінійні, плоскі, гратчасті,

трубчасті та об'ємні.

• До лінійних належать колони, ригелі, прогони, балки, палі, шпали.

• До плоских - плити перекриттів та покриттів, панелі зовнішніх і внутрішніх споруд, опори

електромереж, колони кільцевого перерізу.

• До об'ємних - санітарно-технічні кабіни, блок-кімнати, елементи шахт ліфтів та силосів.

За призначенням у будівлях та спорудах розрізняють збірні елементи фундаментів та

каркаса, покриття та перекриття, стіни та перегородки, блоки опалювальних та вентиляційних

систем.

Конструкції одного призначення розрізняють за типорозмірами.

Конструкції одного типорозміру поділяють на марки, залежно від різниці в армуванні, наявності

монтажних отворів, розміщенні закладних деталей.

За внутрішньою будовою вироби можуть бути суцільними і порожнистими, одношаровими

- виготовленими з одного виду бетону та багатошаровими, якщо використано бетони різних видів.

За масою конструкції поділяють на наддрібні (до 50 кг), дрібні (250...1 500 кг), середні (1

500...З 000 кг), грубі (3 000...5 000 кг) надгрубі (понад 5 000 кг). Найбільша маса надгрубих виробів не

перебільшує 25 т.

За характером армування збірні конструкції поділяють на бетонні неармовані, залізобетонні

зі звичайною арматурою, попередньо напружені.

Підприємства з виробництва збірних бетонних і залізобетонних виробів класифікуються за

об'ємом виробництва, номенклатурі продукції, методах Організації виробництва.

Підприємства складаються з таких цехів: арматурного, бетонозмішу-іального, формувального,

комплектувального, ремонтно-механічного, складів сировини і готової продукції (рис. 4.1).