m33170

5.2.3. Подбор состава бетона

При подборе состава бетона основной целью является выбор материалов и установление такого расхода на 1м3 бетонной смеси, при котором наиболее экономично обеспечивается получение нужных реологических свойств этой смеси (жесткости и осадки конуса), заданной прочности бетона, а также морозостойкости, водопроницаемости и т.д.

Определение состава бетона производят расчетно-экспери- ментальными методами, основным из которых является метод абсолютных объемов или метод проф. Б.Г. Скрамтаева. В основу этого метода положены следующие два условия:

1) сумма абсолютных объемов составляющих компонентов равна 1000 л:

2) объем пустот крупного заполнителя наполняется растворной смесью с некоторой раздвижкой зерен:

γЦц + γПп + В =υпуст(Щ ) × γЩо.щ ×α ,

где Ц, В,П,Щ – соответственно расход цемента, воды, песка и щебня, кг;

γ ц,γ В,γ п,γ щ - соответственно плотность цемента, воды, песка и

щебня; υпуст(щ) - пустотность крупного заполнителя;

γо.щ - средняя плотность крупного заполнителя;

α- коэффициент раздвижки зерен, более 1.

Состав бетона рассчитывают в следующей последовательно-

сти:

1)определяют водоцементное отношение для получения заданной прочности бетона с учетом имеющейся марки цемента;

2)устанавливают расход цемента и воды на 1 м3 бетона;

3)вычисляют расход заполнителей на 1 м3 бетонной сме-

си;

131

4)проверяют опытными замесами подвижность бетонной смеси и вносят поправки в расход материалов;

5)находят номинальный состав бетонной смеси;

6)пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на

полевой;

7)приготавливают образцы и испытанием в возрасте 28

суток определяют прочность бетона;

8)корректируют состав бетона.

5.3.Технология изготовления бетонных изделий. Виды бетонов

5.3.1.Технология изготовления бетонных изделий

Процесс приготовления бетонной смеси состоит из двух операций – дозирования материалов, составляющих бетонную смесь, и перемешивания их для получения однородной массы (рис. 25).

Для отмеривания материалов применяют весовые или объемные дозаторы. Перемешивают бетонную смесь в бетоносмесителях периодического или непрерывного действия.

При современном строительстве бетон приготавливают на специальных централизованных заводах, оснащенных мощным оборудованием.

Транспортируют бетонную смесь к месту укладки чаще всего автосамосвалами, вагонетками, ленточными транспортерами, кранами, бетононасосами.

Бетонную смесь необходимо укладывать в опалубку или форму плотно, чтобы в ней не образовывались воздушные пазухи. Особенно тщательно надо заполнять углы и суженные места опалубки. Для уплотнения бетонной смеси обычно применяют вибраторы. Благодаря вибрации бетонная смесь разжижается и, растекаясь, заполняет опалубку.

Вибраторы по роду привода могут быть электромеханические, электромагнитные и пневматические; наиболее распространены электромеханические вибраторы.

По способу вибрирования различают вибраторы поверхностные и глубинные.

Выбор типа вибратора зависит от характера бетонируемой конструкции; при небольшой толщине бетона (до 10–20 см) при-

132

меняют поверхностные вибраторы, при большей толщине – глубинные (рис. 26).

Рис. 25. Бетоносмесительная установка с 8 бетоносмесителями: 1 - наклонный ленточный транспортер; 2 – трубопровод для подачи цемента; 3 - надбункерное отделение; 4 – бункера; 5 – баки для воды; 6 – дозировочное отделение; 7 – сборная воронка для сухой смеси; 8 – поворотная воронка; 9 – загрузочные устройства; 10 – бетономешалки; 11 – бункера для бетонной смеси; 12 – отделение выдачи бетона

В летнее время бетонную смесь необходимо защищать от высыхания. Для этих целей ее покрывают слоем песка, шлака или пленкообразующими веществами. При температуре ниже 10 °С скорость твердения замедляется, поэтому при бетонировании в зимних условиях в смеси вводят добавки – ускорители твердения, тонкие конструкции обогревают паром или электричеством. На заводах бетонных и железобетонных изделий применяют паропрогрев, позволяющий набрать 60–100% прочности бетона за 8– 12 ч пропаривания

133

Бетон внутренних зон массивных гидротехнических сооружений, не подвергающихся напору, и расположенный не ближе 2 м от внешней поверхности рассматривается как обычный бетон.

По действующему на конструкцию напору воды различают гидротехнический бетон для: напорных конструкций; безнапорных конструкций.

Классы тяжелых гидротехнических бетонов по прочности на сжатие следующие: В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В40.

Марку бетона по водонепроницаемости назначают в зависимости от напорного градиента, равного отношению максимального напора к толщине конструкции или к толщине бетона наружной зоны конструкции. Различают марки бетона:W4-W12.

Марку гидротехнического бетона по морозостойкости назначают в зависимости от климатических условий и числа расчетных циклов попеременного замораживания и оттаивания. Установлены следующие марки гидротехнического бетона по моро-

зостойкости: F100; F150; F200; F300; F400; F500.

Водопоглощение гидротехнического бетона не должно превышать 5% от массы высушенного образца для зоны переменного уровня, для других зон – не более 7%.

Кислотоупорный бетон получают на кислотостойком цементе на основе жидкого стекла и заполнителей (кварцевый песок, щебень из андезита или кварцита). Этот бетон хорошо сопротивляется действию серной, соляной, азотной и других кислот, поэтому его применяют в химической промышленности.

Примерный состав кислотоупорного бетона в процентах по массе: жидкое стекло – 9-11; кремнефтористый натрий – 1,3-2,0; тонкомолотые наполнители (кварцевый песок, андезитовая, диабазовая или базальтовая мука) – 12-16; кварцевый песок – 24-26; кислотостойкий щебень – 48-50. Предел прочности при сжатии горных пород, из которых получают щебень и песок, должен быть не ниже 60 МПа. Запрещается применять заполнители из карбонатных пород.

Жаростойкие бетоны способны сохранять в заданных пределах физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. Изготавливают такие бетоны с использованием следующих вяжущих веществ:

135

–портландцемента с добавкой жидкого стекла;

–глиноземистого цемента;

–высокоглиноземистого цемента;

–алюмофосфатного вяжущего;

–жидкоо стекла с добавкой ускорителя его твердения;

–шлакопортландцемента.

По степени огнеупорности жаростойкие бетоны подразделяют на высокоогнеупорные (свыше 1770 0 С), огнеупорные (1580-1770 0 С) и жароупорные (до температуры 1580 0 С).

Жаростойкие бетоны применяют для футеровки печей и вагонеток, для устройства фундаментов промышленных печей, дымовых труб.

Легкие бетоны получают в результате затвердевания бетонной смеси, состоящей из вяжущего, воды и легких заполнителей (керамзита, аглопорита, шлаковой пемзы, перлита, туфа). В зависимости от вида крупного заполнителя бетон имеет различные названия: керамзитобетон, аглопоритобетон, шлакобетон и т.д. По назначению легкие бетоны делят на три вида:

конструкционные со средней плотностью 1400–1800 кг/м3;

конструктивно-теплоизоляционные со средней плотно-

стью 500–1400 кг/м3;

теплоизоляционные со средней плотностью менее 500 кг/м3. Пенобетон получают путем смешивания приготовленной растворной смеси, состоящей из портландцемента, молотого песка и воды с пенообразователем. Пену приготавливают в лопастных пеновзбивателях или центробежных насосах из водного раствора пенообразователей, содержащих поверхностно-активные вещества. В качестве пенообразователя используют растворы канифольного мыла с животным клеем или сапонина (растительного мыльного корня), алюмосульфо-нафтеновый и синтетический пенообразователи. Стабилизаторами пены служат добавки раствора животного клея, жидкого стекла или сернокислого железа. Различают теплоизоляционный, конструктивно-теплоизоля- ционный и конструктивный пенобетон с пределом прочности со-

ответственно менее 2,5 МПа, 2,5–7,5 МПа и 7,5–15 МПа. Газобетон получают из смеси цемента, молотого песка,

воды и газообразователя. По типу химических реакций газообразователи делят на следующие виды: вступающие в химическое

136

взаимодействие с вяжущим или продуктами его гидратации (алюминиевая пудра); разлагающиеся с выделением газа (пергидроли); взаимодействующие между собой и выделяющие газ в результате обменных реакций (молотый известняк и соляная кислота).

Полимерцементные бетоны получают путем смешивания цементных бетонов с добавками различных высокомолекулярных органических соединений (винилацетата, винилхлорида, стирола, латекса). В результате полимерцементный бетон приобретает особые свойства: повышенную плотность, высокую прочность при растяжении и изгибе, более высокую морозостойкость, хорошие адгезионные свойства, пониженную истираемость, водонепроницаемость и т.д. Наиболее целесообразно применять для тех конструкций и изделий, где можно использовать их особые свойства: для полов, автомобильных дорог, отделочных составов, коррозионно-стойких покрытий.

Бетоны для защиты от радиоактивных излучений при-

меняют в качестве защитных экранов ядерных реакторов. В качестве заполнителей в этих бетонах применяют материалы с высокой плотностью: магнетит, гематит, барит, металлический скрап. Для улучшения защитных свойств вводят добавки, содержащие легкие элементы: карбид бора, хлористый литий, сернокислый кадмий и т.д. Бетон обладает повышенной температуростойкостью, высокой теплопроводностью, низкой усадкой, малым коэффициентом температурного расширения и ползучести.

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором выгодно сочетается работа бетона и стали. Совместная работа бетона и стали определяется следующими факторами: бетон прочно сцепляется со стальной арматурой; сталь и бетон обладают примерно одинаковыми коэффициентами линейного температурного расширения, вследствие чего обеспечивается полная монолитность железобетона, бетон предохраняет арматуру от коррозии. Более подробно о железобетоне мы поговорим ниже.

137

6. ИСКУССТВЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

ИТЕХНОЛОГИЯ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ

6.1.Железобетон. Номенклатура изделий и технология

их изготовления

Железобетон в настоящее время является основным конструкционным материалом. Сборные железобетонные конструкции и изделия предназначены для жилищного, гражданского и промышленного строительства.

Сборные железобетонные изделия классифицируют по виду армирования, средней плотности, виду бетона, внутреннему строению и назначению. По виду армирования изделия подразделяют на предварительно-напряженные и обычные.

По виду бетонов изделия делят на изделия из цементных бетонов, силикатных, ячеистых и специальных (жаростойких, химически стойких и др.).

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

По назначению изделия подразделяют на группы: для жилых и общественных зданий, для промышленных зданий, для инженерных сооружений общего назначения, для сельскохозяйственного строительства.

Наиболее распространенными видами железобетонных изделий являются: изделия подземных частей зданий и сооружений, изделия для конструкций каркасов (колонны, ригеля, обвязочные балки), стеновые панели и блоки, элементы междуэтажных перекрытий и покрытий, элементы сборных лестниц, сани- тарно-технических изделий, мостовых конструкций и т.д.

Основная номенклатура изделий, выпускаемых заводами сборного железобетона, и ориентировочные объемы их производства приведены в таблице 22.

По внешнему виду железобетонные изделия разделяют на линейные, плоскостные, блочные и объемные. К линейным относят балки, колонны, фермы, ригеля, перемычки, сваи, шпалы; к плоским – стеновые панели, перегородки, плиты покрытий и пе-

138

рекрытий; дорожные и тротуарные плиты; к блочным – стеновые вентиляционные, цокольные и фундаментные блоки; к объемным

– блок-комнаты, санитарно-технические кабины, объемные элементы силосов, подземных переходов и т.д.

Таблица 22. Номенклатура железобетонных изделий

Основные виды железобетонных изделий для промышлен- но-гражданского строительства приведены на рис. 27 - 29.

139