5. Технология постройки корпусов малых судов на основе цемента
Среди конструкционных корпусных материалов, применяемых в судостроении, железобетону и одной из его разновидностей – армоцементу принадлежит определенное место. Существенная экономия металла (в 2- -3 раза), получаемая при строительстве корпусов из армоцемента, при одновременной замене дорогостоящего листового и профильного металлопроката определяет тот неизменный интерес проявляемый в судостроении к данному материалу.
Цемент является тем материалом, который позволяет создавать не только долговечные, но и дешевые конструкции. Однако цементу присущи определенные недостатки. Так общеизвестно, что цементный камень хрупок и непрочен при растяжении, изгибе и ударе. Используя достижения науки на основе цементов были созданы упругие и трещиноустойчивые материалы, обладающие высокой прочностью при действии всех видов нагрузок. Эти материалы представляют собой цементный камень, армированный несколькими слоями стальной сетки (армоцемент) или стекловолокна (стеклоцемент). Данные материалы с успехом работают как в корпусах сравнительно крупных судов, так и в корпусах малых прогулочных и спортивных судов – шлюпок, яхт, катеров и пр.
Впервые армоцемент был использован в судостроении еще на заре развития железобетона. В 1850 г. французом Лимбо был изготовлен из армоцемента небольшой челн для демонстрации на Всемирной выставке. Дальнейшее развитие армоцементное судостроение получило в 1943 г., когда в Италии под руководством опытного строителя профессора Пьера Луиджи Нерви были построены несколько служебных катеров, рыболовных судов (рис.5.1), а также моторная быстроходная яхта «Ирене» грузо-подъемностью 165 т (рис.5.2). Начиная с 1957 г. cтроительство армо-
107
цементных судов началось на бывшем постсоветском пространстве. Опыт эксплуатации армоцементных судов показывает, что такие суда не требуют специального ухода и защиты от коррозии. При правильном подборе состава материала и качественном выполнении работ прочность их со временем увеличивается и они не уступают судам, построенным из других материалов, что доказано многочисленными примерами подобных судов, построенных как в отечественном, так и в зарубежном судостроении.
Рис.5.1. Рыболовное
армоцементное судно «Санта Рита»
Рис.5.2. Армоцементная
яхта «Ирене»
5.1. Технология постройки корпусов малых судов из армоцемента
5.1.1. Материалы для изготовления судостроительного армоцемента
Цементы. Для постройки корпусов армоцементных судов используют силикатные цементы. К группе судостроительных силикат- ных цементов относится портланд-цемент и его разновидности марок не ниже 500.
Портланд-цемент – гидравлическое вяжущее вещество, твердею-щее в воде и на воздухе. Обладает высокой устойчивостью к замора-живанию и оттаиванию, переменному увлажнению и высыханию.
108
Оптимальными для затвердения являются высокая влажность и температура не ниже 15oС.
Пластифицированный портланд-цемент – при изготовлении в него вводится 0,15-0,25% пластификатора.
Гидрофобный портланд-цемент – обладает пониженной гигроско-пичностью, а также способностью придавать растворам повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам – повышенную морозостойкость.
Сульфатостойкий портланд-цемент – имеет повышенную сульфатостойкость и пониженную экзотермию (выделение тепла при реакции) при замедленной интенсивности отверждении в начальные сроки.
Песок. Добавка песка сокращает расход цемента и одновременно снижает усадку, исключая возможность образования трещин в затвердевшем растворе. Однако чрезмерное его количество ведет к снижению прочности и других качеств раствора. Для армоцементного судостроения установлено оптимальное весовое соотношение цемент/песок = 1/1 ÷ 1/1,4.
Наиболее пригодными для армоцементного судостроения являются природные кварцевые пески, обладающие большой прочностью и морозостойкостью. Лучшим видом кварцевого песка является такой, который состоит из зерен остроугольной формы.
Песок для судостроительного раствора не должен содержать вредных примесей, поэтому не рекомендуется использовать карьерные пески. Крупные промытые речные пески являются хорошим заменителем для растворов, предназначенных для постройки армоцементных судов.
Вода. Выполняет в цементном растворе с одной стороны роль реагента, обеспечивающего протекания реакции затвердения раствора, а с другой – придает раствору пластичность. Потребное количество воды
109
определяется в зависимости от количества цемента. При изготовлении армоцементных судов оптимальным является В/Ц = 0,35 ÷ 0,45.
Раствор затворяется обычной питьевой, речной или озерной водой при условии, что она не содержит кислот, щелочей, масел и других вредных примесей. Применение морской воды может вызвать на поверхности армоцемента соляные пятна портящие внешний вид.
Пластификаторы. Цементный раствор должен обладать определенной пластичностью. Пластичный раствор хорошо проникает между ячейками арматурной сетки создавая плотную структуру материала без пустот и раковин, снижающих прочность армоцемента.
Пластичность раствора повышается с увеличением количества воды или вводом в состав раствора специальных пластифицирующих добавок. Добавка пластификаторов дает значительно лучшие результаты, чем увеличение водоцементного соотношения, а также, что очень важно, увеличивает морозостойкость армоцемента.
В качестве пластификатора для раствора в армоцементном судостроении применяется сульфатно-спиртовая барда во всех ее разновидностях.
Добавки. С целью увеличения коррозионной стойкости армоцементных конструкций цементно-песчанный раствор рекомендуется изготавливать с добавкой ингибитора – нитрата натрия, вводимого в раствор с водой в количестве 1,5-2,0% от веса цемента.
Арматура. Армоцементные конструкции армируются стальными тонкими сетками и отдельными стержнями или сварными стержневыми сетками (рис.5.3).
Тип стальных сеток для армирования судовых армоцементных конструкций выбирают с учетом максимально возможной дисперсности армирования (максимальной поверхности проволок сетки), для чего
110
р
ационально
использовать сетки с малыми ячейками
и из более тонкой проволоки, в то время
как лучшее уплотнение бетона достигается
при сетках с большими ячейками.
Для постройки армоцемент-ных судов применяется стальная сетка с ячейками 3,2 ÷ 10 мм из мягкой проволоки диаметром 0,46 ÷ 1,0 мм. Пружинная сетка для изготовления армоцементна не пригодна.
К
Рис.5.3. Схема
армоцементной обшивки парусника «Ирене»
1 – пакет из 4-х
слоев мелкой сетки; 2 – защитный слой;
3 – каркас из стержней