книги из ГПНТБ / Кропотов В.Н. Строительные материалы учеб. для [архитектур.] вузов

бетоне более мелкие, чем в пенобетоне, вследствие чего газобетон при том же объемном весе обладает меньшей теплопроводностью. Газобе­ тоны с объемным весом 300—500 кг/м3 являются хорошим звукоизоля­ ционным материалом.

Газобетон морозостоек и огнестоек, легко обрабатывается, пи­ лится, сверлится, гвоздится. Из него изготовляют стеновые блоки, перегородочные плиты, тепло- и звукоизоляционные плиты. Газобе­ тонные изделия можно изготовлять с декоративными поверхностями из цветных растворов с любой фактурой.

10.СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ДЕТАЛИ

ИКОНСТРУКЦИИ

Основой железобетонных изделий являются бетон и сталь. Это сочетание оказалось возможным благодаря свойству бетона при затвердевании прочно сцепляться с поверхностью стальной арматуры. Кроме того, линейные удлинения бетона и стали при нагревании почти одинаковы, благодаря чему при колебаниях температуры не возни­ кают напряжения, могущие нарушить сцепления ста-ли с бетоном. Бетон также надежно защищает сталь от коррозии.

Долговечность и огнестойкость железобетона, способность воспри­ нимать как постоянные, так и вибрационные и ударные нагрузки определили высокую надежность железобетонных конструкций.

Идея сочетания бетона с металлом возникла на той основе, что бе­ тон, так же как и природные камни, хорошо работает на сжатие и зна­ чительно (в 10—15 раз) хуже на растяжение.

Если в бетонных конструкциях, в которых при изгибе возникнут растягивающие напряжения, поместить стальную арматуру, то сталь, хорошо сопротивляющаяся растяжению, позволит применить железо­ бетон в элементах, подверженных поперечному изгибу.

Прочно сцепленный с арматурой, бетон вместе с ней укорачивается при сжатии. Однако при растяжении удлинения стали и бетона весьма различны. Если сталь может вытягиваться до появления в ней разрыва на 1—10 мм (в зависимости от прочности) на каждый метр длины, то бетон разрывается при относительном удлинении 0,1—0,15 ммім.

При растяжении железобетонного элемента бетон сначала будет растягиваться со стальной арматурой, затем удлинение элемента может достигнуть величины, предельной для бетона, и в наиболее слабых его сечениях образуются трещины. При ширине таких трещин более 0,2—0,3 мм открывается доступ влаги и газов к арматуре и она под­ вергается коррозии.

Во избежание этих явлений возникла идея — путем предваритель­ ного натяжения арматуры создать условия для обжатия бетона в процессе его эксплуатации с помощью сил упругого последействия натянутой арматуры.

Применение предварительно напряженного железобетона позво­ ляет более эффективно использовать сталь и бетон высокой прочности в конструкциях и тем самым уменьшить их сечение и собственный вес, при этом создать трещиноустойчивые, более долговечные конструкции.

184

Предварительное обжатие бетона может быть достигнуто различ­ ными способами — как до бетонирования, так и после него. В первом случае арматуру натягивают в формах до установленного предела и затем закрепляют на специальных упорах. После бетонирования и достижения бетоном достаточной прочности (до 70% от принятой мар­ ки) арматура освобождается от натяжных приспособлений и, стремясь вернуться в первоначальное состояние, будет обжимать бетон.

Конструкции, в которых арматура натягивается до бетонирова­ ния, называют конструкциями с предварительным напряжением.

Для напряжения арматуры после твердения бетона при бетониро­

арматуру после твердения бетона. Арматуру подвергают натяжению и закрепляют анкерными устройствами. Затем каналы заполняют бето­ ном, который после затвердения сцепляется с арматурой.

Предварительное обжатие бетона производят обычно с напряже­ нием в 50—60 кГІсм2.

Кроме силовых методов напряжения арматуры, применяется также электротермический метод. Он заключается в том, что удлинение арма­ туры на заданную величину осуществляют электрическим нагревом ее до необходимой температуры. Нагретые стержни заанкеривают, что­ бы воспрепятствовать сжатию их при охлаждении. После бетонирова­ ния и отвердевания бетона усилия натяжения передаются с упоров непосредственно на бетон.

Арматура. Арматурную сталь различают по диаметру, характеру наружной поверхности (гладкая и периодического профиля) и проч­ ности. Прочность арматуры характеризуется пределами прочности и текучести. Для железобетона применяют высокопрочные низколеги­ рованные стали.

Горячекатаную арматуру периодического профиля или холодно-

Для армирования предварительно напряженных конструкций применяют высокопрочные стержневые стали и высокопрочную холод­ нотянутую проволоку из твердой углеродистой стали. Для армирова­ ния крупных элементов (мостовые фермы, балки больших пролетов) применяют проволоку диаметром 8 мм в виде пучков арматурных тро­ сов, содержащих от 10 до 60 нитей.

Арматуру для сборных железобетонных конструкций, не подвер­ гаемых предварительному напряжению, изготовляют в виде каркасов и сеток. Пространственные каркасы образуют из плоских элементов путем соединения их сваркой. Применение сварных сеток и каркасов в 1,5—2 раза сокращает трудовые затраты на изготовление арматуры.

Сварку сеток и плоских каркасов производят способом точечной контактной электросварки.

Технологические схемы производства железобетонных изделий.

При заводском изготовлении железобетонных изделий сложный тех­ нологический процесс производства складывается из ряда операций. К ним относятся заготовка арматуры, приготовление бетона, установка

185

арматуры в формы, формование изделий, ускоренное твердение, рас­ палубка и хранение готовой продукции.

Каждый из этих процессов, в свою очередь, состоит из ряда после­ довательных операций. Все разнообразные приемы в технологии производства железобетона сводятся к следующим основным принци­ пиальным схемам:

Рис. 71. Виды арматуры для железобетона:

1)изделия в процессе производства остаются неподвижными, а обрабатывающие их механизмы перемещаются. По этой схеме изде­ лия изготовляют на стендах, в матрицах, в кассетах;

2)изделия перемещаются от одного технологического поста к дру­ гому, а механизмы и установки, выполняющие технологические опе­ рации, остаются неподвижными. Такая технологическая схема назы­

вается поточной. По этой схеме различают два способа производства:

гим, останавливаясь на каждом столько времени, сколько требуется для выполнения данной операции. При этом способе каждый агрегат работает независимо от других постов;

186

п о т о ч н о - к о н в е й е р н ы й с п о с о б , при котором изделия в формах перемещаются по конвейеру с принудительным ритмом движения вдоль технологической линии, оснащенной стационарным оборудованием. При этом способе технологический процесс изготовле-

187

ния разделен на большое количество коротких операций, каждая из которых выполняется в одинаковые промежутки времени. Здесь изде­ лия перемещаются друг за другом (цепочкой), и работа всех агрега­ тов взаимосвязана;

3) непрерывное формование на вибропрокатных станах. Этот спо­ соб является более производительным и экономичным.

Номенклатура сборных железобетонных изделий. Все изделия из железобетона классифицируют на четыре вида: по назначению, виду бетона, строению и способу армирования (с предварительным напря­ жением и без него).

Ниже приведены краткие характеристики основных видов сбор­ ных железебетонноіх конструкций, т. е. по назначению.

Фундаменты и блоки используют для устройства фундаментов в виде фундаментных плит и блоков. Эти плиты имеют трапецеидальную фор­ му; длина их 80—100—120 см при ширине 120—320 см и высоте 40—

щих собой большие плиты прямоугольной формы, рассчитанные по длине на перекрытие всей площади комнаты. Обычно плиты перекрытий пустотелые (до 50% пустот). Длина их 6 м, ширина 0,8—1,5 м и вы­ сота 20—22 см.

На рис. 72 изображены различные виды конструктивных элемен­ тов из железобетона, применяемых в строительстве жилых и обще­ ственных зданий.

из пластичного состояния в камневидное. Растворы отличаются от бе­ тонов отсутствием крупного заполнителя, и многие качества, свой­ ственные бетонам, присущи и растворам. Вследствие этого их можно

188

воздушными, а во влажной — гидравлическими. Для приготовления растворов применяют следующие вяжущие вещества: портландце­ мент, известь, гипс, глину.

В качестве заполнителей растворов, как отмечено выше, приме­ няют обычные кварцевые или полевошпатовые пески. Требования, предъявляемые к пескам для растворов с точки зрения содержания примесей и загрязненности, те же, что и для бетонов. Для легких растворов заполнителями служат пемзовые, туфовые, доменные грану­ лированные, керамзитовые и другие.

Свойства растворов. Растворы для штукатурок, каменной кладки и других целей должны обладать водоудерживающей способностью и прочностью.

П о д в и ж н о с т ь р а с т в о р о в определяют по глубине по­ гружения в них металлического конуса Стройцниила, имеющего угол при вершине 30° и вес 300 г. Так, для кирпичной кладки подвижность

удобоукладываемость, т. е. способность легко укладываться на осно­

а при укладке на пористое основание будет отдавать ему воду и, сле­ довательно, препятствовать нормальным условиям твердения. Водоудерживающую способность раствора можно повысить с помощью минеральных и органических пластификаторов.

П р о ч н о с т ь . На прочность затвердевшего раствора влияют те же факторы, что и на прочность бетона, т. е. активность вяжущего вещества и цементно-водное отношение. Проф. H . A . Поповым предло­ жена следующая формула для определения прочности растворов на портландцементе

Я р = 0,25Яц (Д/.В — 0,4) кГ/еж2 ,

где — активность цемента, кГ/см2.

Эта формула верна для растворов, уложенных на плотное основа­ ние. При пористом основании часть воды будет всасываться в него, в результате чего увеличится цементно-водное отношение, плотность раствора и его прочность повысится примерно в 1,5 раза.

Учитывая, что после отсасывания воды основанием в растворах одного и того же состава остается одно и то же количество воды, проч­ ность раствора можно выразить в зависимости от расхода цемента и

189

В связи с изменениями ГОСТа на цементы при вычислении Ru в формуле следует умножить на 100.

Кроме указанных факторов, на прочность растворов влияют вво­ димые в их состав тонкомолотые добавки. Прочность растворов зна­ чительно ниже, чем у бетонов. Она колеблется в широких пределах — от 2 до 200 кГ1см\

Для растворов установлены следующие марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100,150, 200 и 300.

В прочности кладки из камней правильной формы решающую роль играет прочность самих камней, и поэтому для такой кладки достаточ­ на прочность растворов марок 10—25.

Назначение растворов в этих случаях заключается в выравнивании постелей кладки, сцеплении слоев кладки для обеспечения равномер­ ного распределения нагрузки между элементами кладки. Не требуется высокая прочность и для штукатурных растворов, так как никаких нагрузок, кроме собственного веса, такой раствор не несет. В этом случае главную роль играет адгезионная способность раствора сцеп­ ляться с материалом основания.

Приготовление растворов. Растворы, поступающие на стройку, могут быть в виде готовых или сухих растворных смесей, которые перед укладкой в дело требуется смешивать с водой.

Строительные растворы в настоящее время обычно изготовляют на растворных заводах и затем транспортируют их к месту приме­ нения. Возможно изготовление растворов и на специальных растворосмесительных установках в непосредственной близости от стройки. Основным механизмом для приготовления раствора является растворосмеситель емкостью в 150, 375 или 750 л.

Применяют растворосмесители периодического и непрерывного действия. Продолжительность перемешивания обычных растворов составляет 1,5—2,5 мин, легких растворов — 2,5—3,5 мин, а при наличии в растворной смеси каких-либо добавок — 5 мин.

Если расстояние от растворных заводов до строек больше, пред­ почтительнее получать на стройках сухие смеси или доставлять гото­ вый раствор в автотранспорте, снабженном специальными мешалками во избежание расслаивания его в пути. Современные растворосмесительные установки имеют насосы для подачи раствора по эта­ жам.

Растворы для каменной кладки. В зависимости от конструктивного назначения кладки и условий эксплуатации применяют растворы воздушного и водного твердения.

К первым относятся известковые растворы. Их приготовляют из молотой извести-кипелки или известкового теста и песка с добавлением воды. В качестве вяжущего можно применять также известь-пушонку. Применение молотой извести-кипелки имеет то преимущество, что при этом ускоряется процесс выделения из раствора излишней воды за счет тепла, образующегося при гашении извести. Благодаря этому ускоряется процесс твердения и высыхания раствора и увеличивается его прочность.

Известковые растворы отличаются высокой пластичностью и удо-

190

боукладываемостью; они хорошо сцепляются с поверхностью кирпича и камня. Однако их можно применять только для конструкций, рабо­ тающих в воздушно-сухих условиях. В условиях переменной влаж­ ности (цоколь, стены подвалов) в известковые растворы вводят гид­ равлические добавки или к ним добавляют портландцемент (изве- стково-цементные растворы).

Крупность песка для известковых растворов, применяемых в клад­ ке из пастелистых камней, достаточна 2,5 мм, а для бутовой кладки (из камней неправильной формы) необходима до 5 мм.

Для каменной кладки, работающей в подземных условиях или в насыщенных водой грунтах, применяют гидравлические растворы на основе портландцемента, шлакопортландцемента, иуццоланового це­ мента или гидравлической извести.

Для повышения пластичности и удобоукладываемости цементных растворов в них добавляют различного рода пластификаторы. Пла­ стифицирующими добавками являются известковое или глиняное тесто.

Для улучшения свойств растворов в их состав вводят поверхностноактивные добавки (древесный пек, омыленный раствором едкого натра в количестве 0,2% от веса песка), мылонафт (0,1% от веса вяжуще­ го). Эти добавки снижают влагоемкость раствора и повышают его мо­ розостойкость.

В цементно-известковых растворах для кладки стен в насыщенных влагой грунтах расход цемента на 1 м3 песка должен быть не менее

100кг.

Вкаменной кладке применяют следующие марки растворов:

для кладки из кирпича и камней правильной формы: стен и фун­ даментов — 10; столбов — 25, карнизов и рядовых перемычек — 50;

для кладки из бута: стен и фундаментов — 25, столбов — 50; для заполнения горизонтальных швов при монтаже бетонных (тя­

желых) и кирпичных панелей — 100; для заполнения горизонтальных швов при монтаже панелей из

легкого бетона — не ниже 50.

Штукатурные растворы должны быть более подвижными, чем кла­ дочные. Для подготовительного слоя подвижность раствора (глубина погружения конуса) должна быть равна при ручном нанесении 8— 12 см, а при механизированном б—10 см. Крупность зерен песка для этого слоя требуется не более 2,5 мм.

У раствора для отделочного слоя, в состав которого обычно добав­ ляют гипс, подвижность должна быть повышена до 12 см, а размер зерен песка нужен не более 1,2 мм.

Для наружных штукатурок применяют известково-цементные растворы, а для внутренних — известковые и известково-гипсовые растворы. Известь для штукатурных растворов должна быть хорошо загашена — не содержать непогасившиеся частицы во избежание растрескивания штукатурного слоя.

Для получения водонепроницаемых штукатурок применяют порт­ ландцемент с гидравлическими добавками и гидрофобизирующими веществами. Жирный раствор такой штукатурки ( 1 : 2 , 1:3) для

191