книги из ГПНТБ / Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие

ну предъявляются повышенные требования по прочности и моро­ зостойкости; б) м а с с и в н ы й б е т о н , укладываемый во внут­ ренние части сооружения, где он не подвергается проморажива­ нию; в) п о д в о д н ы й б е т о н , находящийся под выщелачивающим воздействием воды. Он должен обладать повы­ шенной стойкостью к агрессивному действию вод.

Дорожный бетон применяется для покрытий дорог и аэродро­ мов и должен обладать повышенной прочностью на изгиб и исти­ рание, а также высокой морозостойкостью.

Жаростойкий бетон изготовляется на портландцементе с до­ бавкой тонкомолотой пемзы, золы или доменного шлака и исполь­ зованием огнеупорных материалов в качестве мелких и крупных заполнителей. По температуре, которую способен выдержать бе­

20

Бетон для биологической защиты изготовляется обычно с тфименением портландцемента, шлакопортландцемента и глино­ земного цемента с заполнителями из тяжелых пород и материа­ лов. Для улучшения защитных свойств в бетон вводят добавки веществ, содержащих бор.

На базе неорганических вяжущих кроме бетонов приготов­

дробленым шлаком и т. п.) и воды. Применяют их для заполне­ ния швов в кирпичной и каменной кладке, для связывания отдель­

мые с применением цемента. Марки растворов определяют по их

Бетон прекрасно работает на сжатие, но плохо сопротивляет­ ся растяжению. Поэтому бетонная балка при изгибе разрушается

остается неиспользованным. Если в бетон растянутой зоны при его укладке на место заложить стальные стержни — арматуру, — которые будут воспринимать растягивающие напряжения, а бетон в зоне сжатия будет принимать на себя сжимающие нагрузки, то такая конструкция в целом будет хорошо работать на изгиб. Кон­ струкция, состоящая из совместно работающих бетона и стальных стержней, называется ж е л е з о б е т о н н ой.

21

арматурный каркас. Количество арматуры и необходимое сечение стержней арматуры определяются расчетом, а способы соедине­ ния их в каркасе — условиями установки в опалубку, удобством укладки бетонной смеси, возможностями применения механизации работ и т. п. Для железобетона применяют бетон высокого каче­ ства и прочности (марки 400—500).

Важным условием хорошей работы железобетонной конструк­ ции является обеспечение надежного сцепления арматуры с бето-

ном. Это достигается применением арматуры периодического про­ филя (с выступами на поверхности стержня) и сварочных соединений между стержнями разного направления, что создает анкерный эффект в работе стержня. Кроме того, лучшее сцепле­ ние обеспечивается обжатием стержня арматуры бетоном при его усадке во время твердения.

Из железобетона изготовляют всевозможные балки и плиты, сваи, колонны и трубы, фермы и перекрытия, а также многочис­ ленные элементы для всевозможных сборных конструкций, приме­ няемых в современном промышленном и гражданском, дорожно­ мостовом и гидротехническом строительстве.

В железобетонных конструкциях применяется обычная и пред­ варительно-напряженная арматура.

Идея предварительного напряжения заключается в том, чтобы до нагружения балки рабочей (эксплуатационной) нагрузкой создать сжимающее напряжение в той зоне балки, которая при эксплуатации будет работать на растяжение. Тогда растягиваю­ щие напряжения возникнут в балке только после того, когда погасятся напряжения предварительного сжатия. Такие предваритель­

Изготовление предварительно-напряженных железобетонных конструкций производится на специальных установках на заводах или полигонах, где арматура, помещенная в форму-опалубку, натягивается на упоры (рис. 5). После заливки бетоном и окон­ чания его твердения сжимающее давление переносится на бетон.

22

Предварительно-напряженные железобетонные конструкции особенно широко применяются в мостостроении при строительст­ ве перекрытии пролетов большой длины, в сборном домострое­ нии и др.

§ 6. ИСКУССТВЕННЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Кроме бетонов в строительстве широко применяют и другие искусственные каменные материалы, которые можно подразделить на керамические и силикатные материалы и асбоцементные изде­ лия.

Керамические материалы, известные с глубокой древности, представляют собой различные изделия, получаемые в результа­ те обжига глин. Среди материалов этой группы наиболее широко распространен кирпич. Кроме того, сюда относятся другие стено­ вые, облицовочные и кровельные, а также дорожные, санитарно­ строительные материалы и заполнители для легких бетонов.

Сырьем керамического производства являются глины. Для уменьшения усадки их при сушке и обжиге применяют отощающие материалы — кварцевый песок, шамот, шлаки и выгорающие добавки.

К и р п и ч и к е р а м и ч е с к и е к а м н и из глин произво­ дят путем измельчения последних и освобождения их от каменных включений, смешивания с отощителем (если нужно), придания однородности, формования сырца, сушки и последующего обжига при температуре 800—1000°. Применяют два способа производст­ ва: пластический (мокрый), когда сырец формируется из пласти­ ческой глиняной массы с влажностью 17—35%, и полусухое прес­ сование давлением 200—300 кг/см2 измельченной тощей глины влажностью 8—12%.

Кирпич глиняный обыкновенный (красный) выпускается размером 25X12X6,5 см, весом 3—4 кг штука, прочностью 75— 200 кг/см2. Наиболее ходовые марки кирпича 75—100. Для сни­ жения веса изготовляют так называемый эффективный кирпич (пустотелый, семищелевый, дырчатый), в котором без уменьше­ ния наружных размеров размещают облегчающие пустоты.

Обыкновенный кирпич применяют для кладки несущих стен (в том числе иногда и фундаментов), столбов, печей, труб и т. п. Пустотелые и легкие кирпичи для стен мокрых помещений, фун­ даментов и цоколей не употребляются.

Укрупненным вариантом кирпича являются керамические пустотелые стеновые камни, имеющие высоту 13,8 и 15 см. Для облицовки фасадов зданий выпускаются лицевой кирпич и лице­ вые керамические камни, имеющие чистую поверхность и более правильные размеры.

Кроме того, для облицовки фасадов выпускаются специаль­ ные керамические плиты разных размеров (от 10X20 до

23

40X50 см), крепящиеся к кирпичной кладке в процессе возведе­ ния стен. Для облицовки внутренних стен изготовляются глазуро­ ванные керамические плитки, для полов — специальные плитки с гладкой или шероховатой поверхностью, а иногда кислотоупор­

ные.

Среди керамических имеются изделия специального назначе­

глин во вращающихся печах и используют в качестве заполнителя в легкие керамзитобетоны. Происходящее при обжиге вспучива­ ние материала приводит к тому, что объемный вес материала сос­ тавляет 250—600 кг/м3, что позволяет получать весьма легкие бе­ тоны.

Силикатные материалы, среди которых наибольшее распро­ странение имеет силикатный кирпич, представляют собой смесь 92—95% кварцевого песка и 8—5% негашеной извести (СаО) с водой в количестве, необходимом для гашения извести. Силикат­ ный кирпич и другие материалы этой группы формируются в прессах, а затем отвердевают в автоклавах при пропаривании под давлением около 8 атм и при температуре 175—180°. При этом получаются материалы объемным весом 1,8—2,0 т/м3, прочностью от 75 до 200 кг/см2 и с достаточно высокой морозостойкостью. Си­ ликатный кирпич применяют как стеновой материал наравне с обычным красным кирпичом, но он не пригоден для кладки печей и труб (так как разрушается при температуре выше 500°) и кон­ струкций, находящихся под постоянным увлажнением.

Наряду с кирпичом выпускаются и более крупные силикатные блоки и плиты, имеющие применение наравне с керамическими.

Асбоцементные изделия представляют собой особую группу материалов, приготовляемых из 10—20% асбеста (магниевый гид­ росиликат) и 90—80% цемента. Они обладают высокой водоне­ проницаемостью, щелочеустойчивостью и морозостойкостью, но хрупки. В строительстве асбоцементные материалы широко при­ меняются в виде кровельных плит и листов (так называемых «шиферных»), а также водопроводных и канализационных труб.

§ 7. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ И ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основными органическими вяжущими материалами, приме­ няемыми в строительстве, являются битумы и дегти, представляю­ щие собой при обычной температуре твердые тела или вязкие жид­ кости. При нагревании они приобретают текучую консистенцию. Органические вяжущие обладают гидрофобностью (плохо смачи­ ваются водой) и растворяются во многих органических раствори­

24

телях (сероуглероде, бензоле и др.). Их используют при произ­ водстве кровельных и гидроизоляционных работ и при антисепти­ ческой обработке дерева.

Битумы по виду исходного сырья делятся на природные, неф­ тяные и сланцевые. Природные битумы извлекают из битуминоз­ ных песков, песчаников, известняков и доломитов, содержание би­ тума в которых достигает 20% и более. Нефтяные битумы полу­ чают в процессе разгонки нефти на отдельные фракции. Сланцевые битумы добываются из отходов сланцевой промышлен­ ности. Битумы в зависимости от их назначения выпускаются нескольких различных марок. Битумную массу применяют как в чистом виде, так и с различными минеральными пылевидными или волокнистыми наполнителями в холодном (с растворителями) и разогретом состоянии. В дорожном деле, а также при гидроизоля­

ля, дерева и торфа. Наиболее широко в строительстве применя­ ются вязко-жидкие смолы и вязко-твердые или полутвердые пе­ ки, добываемые из каменных углей.

На базе органических вяжущих получают асфальтовые и дег­ тевые растворы и бетоны, являющиеся аналогами цементных строительных растворов и бетонов. Асфальтовый раствор, состоя­ щий из 25—30% (по весу) битума и 75—70% песка или тонкомо­ лотого известняка, применяют для устройства гидроизоляционных преград и покрытий, при создании полов в промышленных поме­ щениях, а также тротуаров.

Для покрытия дорог применяют асфальтобетон, в котором нужное соотношение между заполнителем и вяжущим устанавли­ вается соответствующим подбором, обеспечивающим надлежащую водонепроницаемость (плотность) и прочность.

Кроме растворов и бетонов органические вяжущие применя­ ются для изготовления рулонных кровельных и гидроизоляцион­ ных материалов, среди которых наиболее распространенными яв­

виде рулонов шириной 75—105 см, общей площадью 20 м2 и ис­

слой при многослойных кровлях и гидроизоляционных покрытиях. Т о л ь — это кровельный материал, представляющий собой строительный картон, пропитанный каменноугольными дегтепродуктами, поверхность которого присыпана мелкозернистым песком. Кроме перечисленных, специально для гидроизоляционных работ выпускаются особые рулонные материалы — гидроизол. борулин и металлоизол, приготовляемые путем пропитки битума­

25

ми асбесто-картонного материала. Применяют их в условиях по­ вышенных требований к гнилостойкости, при изоляции трубопро­ водов и т. п.

§ 8. МЕТАЛЛЫ

Для строительных целей наибольшее применение имеют мало­ углеродистые и низколегированные стали различных марок и про­ филей. Кроме того, для труб и других изделий применяют чугун и в незначительных количествах алюминиевые сплавы и цветные

металлы.

Строительство является крупнейшим потребителем стали в стране и расходует 20% всего выпускаемого нашей промышленно­

Все эти профили выпускаются различных размеров, позволяющих

применять их с максимальным использованием полной несущей способности.

Применение цельнометаллических конструкций из-за большого расхода металла все более и более сокращается и заменяется бо­ лее экономичным железобетоном. Железобетон также требует металла, но не в виде перечисленных прокатных профилей, а в ви­ де арматурных стержней горячекатаной стали, холоднотянутой проволоки, сварных сеток и т. п. В настоящее время около 50%

всей прокатной стали, используемой в строительстве, расходуется в виде арматуры.

Арматура изготовляется из стали Ст-3 и прокатывается в ви­ де стержней круглых, гладких или продольно-ребристых и с вин­ товыми выступами разных сечений. Для лучшего использования металла горячекатаные стали упрочняют вытяжкой в холодном состоянии («наклеп») и термической обработкой.

26

Кроме того, в строительстве применяют: рельсы для желез­ ных дорог широкой и узкой колеи, а также для подкрановых пу­ тей; тавры и двутавры для путей подвесных кранов; шпунты раз­ личного профиля, используемые при проходке котлованов и для создания вертикальных ограждений, противофильтрационных уст­ ройств и т. п.; кровельная сталь (листовое железо) для покрытия зданий и сооружений; стальные трубы для водо-, газо- и паро­ проводов.

Из стали изготовляют гвозди, шурупы, петли, навесы и т. п., широко используемые в строительстве. В последние годы сталь стала применяться для дверных и оконных рам и проемов, а так­ же для других целей.

Цветные металлы в строительстве используются в небольшом количестве, главным образом для изготовления водопроводных кранов, ручек и других изделий, хотя многие из них стремятся заменить более дешевыми и современными материалами, такими, как пластические массы.

§ 9. ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ

Пластическими массами называются материалы, пластичные на определенных этапах своего производства, образованные на основе природных или синтетических смолообразных высокомоле­ кулярных соединений. В настоящее время пластмассы широко применяются во многих областях техники, а также в быту. Эти материалы обладают рядом свойств, весьма ценных для строи­ тельства, — малым объемным весом и вместе с тем высокой проч­ ностью, хорошими тепло- и электроизоляционными качествами, стойкостью к коррозионным воздействиям, легкой обрабатывае­ мостью и красивым внешним видом. Их можно отливать в формы, прессовать, штамповать и изготовлять трубы, бруски, листы и дру­ гие прокатные профили и детали. При этом получаются изделия, не требующие дополнительной обработки и отделки. Кроме того, пластмассы можно сваривать и склеивать, изгибать и придавать им нужную форму, окрашивать и полировать, наносить в виде пленки и покрытия на другие изделия и конструкции.

Однако пластмассы обладают и существенным недостатком— многие из них способны стареть, т. е. уменьшать свою прочность во времени. Это свойство, различно развитое у разных пластмасс, может быть преодолено введением специальных веществ, стабили­ зирующих прочность и предотвращающих процесс старения.

Пластические массы изготавливают из связующего вещества, наполнителя и пластификатора. В качестве связующих веществ служат преимущественно синтетические смолы (фенолформальде­ гидные, карбамидные, полихлорвиниловые, полиэтиленовые, полистирольные, полиэфирные, эпоксидные, кремнийорганические и др.)\ Наполнителями служат различные органические и неорга­ нические порошки, волокна, ткани, бумага и т. п.

27

Г л а в а II

ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

§ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Наибольшие объемы земляных работ связаны с открытой разработкой полезных ископаемых, при которой производится выемка больших масс вскрышных пород и проходка глубоких карьеров. Немногим меньшие объемы выполняются при крупном, гидротехническом строительстве, когда в тело земляных плотин укладываются многие миллионы кубических метров, проходят глубокие строительные котлованы, возводят ограждающие пере­ мычки, дамбы и т. п. При строительстве каналов транспортного и ирригационного назначения также производят крупные земля­

строительство требует выравнивания территории (планировочные работы) и сооружения земляного полотна для размещения на нем. взлетно-посадочных полос, рулежных дорожек и т. п.

При промышленном и гражданском строительстве земляные работы имеют меньший объем, но на любом объекте производит­ ся планировка территории, проходка строительного котлована для заложения фундаментов, разрабатываются траншеи для укладки коммуникаций (водопровода, канализации, теплосети, кабельного хозяйства и т. п.). После завершения строительства ведется обрат­ ная засыпка траншей, пазух и окончательная планировка терри­ тории.

Таким образом, любое строительство требует ведения земля­ ных работ, связанных с перемещением грунтов и использованием их как материала или среды для сооружения.

Земляные работы в прошлом были трудоемкими и на их вы­ полнение затрачивалось много ручного труда. По мере механи­ зации строительных работ ручной труд постепенно заменялся ма­ шинным и в настоящее время земляные работы практически полностью механизированы.

Производство земляных работ состоит из четырех процессов: а) разработки, б) выемки, в) транспортировки к месту укладки и г) укладки. В ряде случаев отдельные рабочие процессы совме­ щаются, а в других случаях сопровождаются такими вспомога­ тельными работами, как рыхление грунта для лучшей его разра­ ботки, уплотнение при укладке в сооружение и т. п.

Разработка грунта, выемка его, транспортировка и укладка могут вестись различными методами (механическими, гидравли­

29