книги из ГПНТБ / Шабурников, Василий Николаевич. Строительство литых домов из местных строительных материалов

и твердости похожей на камень, поэтому и называется

искусственным камнем.

Бетонная смесь должна быть удобообрабатываема и

удобоукладываема. Под удобообрабатываемостью пони­ мается степень легкости, с которой данные материалы мо­ гут быть перемешаны в бетонную смесь, а под удобоукладываемостью — степень легкости, с которой последняя

может быть надежно подана, уложена и уплотнена с мини­

мальной потерей однородности. Обеспечению удобоукладываемости бетона должно быть уделено необходимое внимание, так как в конечном итоге удобоукладывае-

мость влияет на работу и внешний вид стены.

Характеристикой удобоукладываемости и прочности

бетона является водоцементное отношение, которое в бе­

тоне должно быть по возможности минимальным.

Бетон должен быть долговечным как под воздействи­ ем нагрузок, так и под воздействием климатических ус­

ловий. Разрушение бетона происходит главным образом

под действием разрывающих усилий замораживания и оттаивания, расширения и сжатия под влиянием измене­ ния температур, чередующегося попеременного увлажне­ ния и высыхания.

Необходимо учитывать возможность того, что после укладывания бетонной смеси, но ранее, чем произойдет ее схватывание, твердые частицы могут осесть вниз, что вызовет уменьшение объема смеси в результате усадки.

Изменение объема бетона влечет за собой различные виды нежелательных явлений. В результате усадки и не­ достаточной прочности на растяжение в бетоне образуют­ ся трещины, которые ослабляют его прочность и ускоряют разрушение.

Прочность бетона на сжатие обеспечивает несущую способность стен и перегородок и зависит от количества и качества вяжущего и заполнителя, поэтому те составы бетонов по состоянию в них вяжущего и заполнителя, ко­ торые будут описаны и рекомендованы, должны строго соблюдаться.

Важное значение имеет качество воды, используемой для приготовления бетонов. Технические условия требуют

для затворения бетонов употреблять чистую воду, при­ годную для хозяйственно-питьевых целей, свободную от ила, примесей, солей и других включений. Если вода бе­

рется не из питьевого водопровода, а из водного потока,

21

несущего излишнее количество взвешенных твердых ча­

стиц, то она должна быть до употребления отстоена в ре­ зервуарах или очищена другим способом.

При дальнейшем рассмотрении конкретных составов бетонов можно видеть, что в некоторые вводятся так на­ зываемые добавки, составляющие незначительный про­

цент от общего объема бетона. Эти добавки применяются

либо для придания им пластичности, необходимой для обеспечения удобоукладываемости, либо для ускорения твердения.

Вкачестве ускорителя твердения применяется хлори­

стый кальций, который обеспечивает раннюю прочность

бетона. Увеличение ранней прочности в холодную погоду позволяет лучше предохранить бетон от замораживания,

атакже быстро удалить опалубку.

Вжаркую погоду добавку хлористого кальция следует резко сократить или совсем его не употреблять, так как ускорение времени схватывания затруднит операции по

укладке бетона.

Перед вводом хлористого кальция в бетонную смесь

он должен быть растворен в воде, употребляемой для сме­ си, в количестве 2—4% от веса цемента. Нерастворенный хлористый кальций употреблять запрещается.

В качестве вяжущего и пластификатора служат вхо­

дящие в состав бетонов известь и пылевидные феррохромовые шлаки. Известь-кипелка молотая при гашении вы­ деляет тепло, оказывающее значительное влияние на со­ кращение сроков схватывания.

При выборе состава и назначении марки бетона сле­ дует принимать во внимание класс и капитальность зда­ ния, для строительства которого будет использован дан­ ный бетон.

Для одноквартирных индивидуальных домов целесо­ образно назначить невысокую марку бетона в целях эко­ номии цемента, так как для этих видов зданий не требует­

ся большой прочности. Если в распоряжении застройщика

имеется несколько видов заполнителей, то следует при­ нять наиболее легкий, это снизит вес дома, и, следователь­

но, он будет дешевле.

Знание основных, элементарных сведений о свойствах бетонов позволит застройщику лучше вести строитель­ ство и обеспечить большую его экономичность.

22

Классификация бетонов

Для того чтобы четко разграничить отдельные соста­

вы бетонов на основе местных вяжущих и заполнителей и тем самым упростить выбор нужного состава, проведем некоторую классификацию бетонов.

Бетонные смеси можно классифицировать как по вя­ жущим, так и по заполнителям. По составу вяжущих бе­ тоны подразделяются на три группы:

1)бетоны с добавкой клинкерного цемента марки

«300» или «400»;

2)бетоны на местных низкомарочных цементах марки

«100» или «150»;

3)бетоны, где в качестве вяжущего используются: из­

весть, глина, трепел, гипс, пылевидные шлаки и т. п.

По заполнителям бетоны можно подразделить на:

1. Шлакобетон, который, как известно, может быть изготовлен на основе:

а) топливных шлаков; б) топливных шлаков, обработанных в бегунах сов­

местно с активизаторами — цементом, известью и водой;

в) шлаков ТЭЦ — тонкодисперсной золы; г) гранулированных доменных шлаков;

д) отвальных доменных шлаков; е) доменных шлаков, обработанных в бегунах совме­

стно с активизаторами — цементом, известью и водой.

2.Грунты определенного качественного состава.

3.Маршалит.

4.Горелые шахтные породы.

Шлакобетоны на основе топливных шлаков

Запасы топливных шлаков в городах Челябинской об­ ласти подсчитываются в миллионах кубометров. Это ко­ тельные, паровозные шлаки, шлаки гидрозолоуноса и т. п.

Шлаки являются продуктом сжигания топливных уг­ лей (бурого, каменного и антрацита). Лучшие показатели по морозостойкости и другим свойствам имеют бетоны на

основе шлаков, получаемых от сжигания антрацита и ка­ менных углей. Немного -ниже показатели шлаков бурых углей.

Топливные шлаки, пригодные для приготовления бе­ тонов, должны содержать: для шлаков, получаемых от

23

смешанных углей (бурых и каменных), не более 10% не­ сгоревших частиц угля, для антрацитовых шлаков — 20%, каменноугольных— 15%. Имеет значение зерновой состав шлаков. При изготовлении монолитных стен

крупность зерен не должна превышать 40 мм.

Расход воды на 1 куб. метр шлакобетона принимается в пределах 180—226 литров и уточняется опытным путем. Обычно воды дается столько, чтобы масса при сжатии

ее в руке хорошо комковалась. Недостаток воды, как и излишек, ухудшает качество шлакобетона.

Центральной строительной лабораторией Челябинско­ го треста № 42 получены составы шлакобетонов с исполь­

зованием клинкерных цементов. Эти бетоны по своей прочности и долговечности вполне пригодны для строи­ тельства не только одно- и двухэтажных жилых и граж­ данских зданий с монолитными стенами, но и зданий в

3—5 этажей, поскольку шлакобетон в монолитных стенах при прочих равных условиях принимается на одну марку ниже, чем для возведения этих же стен из мелких шлако­

блоков, изготовляемых из данной марки бетона. Напри­ мер, для стен в два этажа мелкие шлакобетонные камни

В этих составах в качестве местного вяжущего приме­ няются пылевидные шлаки феррохрома (ПШФ), являю­

щиеся отходами производства Челябинского завода фер­

росплавов. Запасы шлаков в г. Челябинске очень велики. Большая заслуга в исследовании и разработке рекомен­

24

даций по практическому применению челябинских пыле­ видных шлаков феррохрома принадлежит кандидату тех­ нических наук Ф. Г. Шумилину. Перед употреблением в дело шлаки рекомендуется просеивать через сито с отвер­ стиями 1 мм для отсева включений.

Химический состав шлаков (в процентах):

Светло-серые по цвету, ПШФ обладают свойством са­ мораспадаться. Для того чтобы иметь представление о тонкости распада, можно указать, что остаток на сите

900 отв/см2 составляет 5,28%, при прохождении через сито 4900 отв/см2 остаток на сите составляет 2,96% и че­

рез сито 10 000 отв/см2 проходит 90,4%.

Как видно из этих данных, ПШФ представляют собой

тонкодисперсные феррохромовые шлаки.

Исследование этих шлаков феррохрома показало, что они обладают значительной активностью. Употребленные

вбетонах или растворах, они играют роль низкоактивных вяжущих. Необходимо отметить и такую особенность: бе­

тоны и растворы, изготовленные на пылевидном шлаке феррохрома, не прекращают своего твердения после ме­ сячного возраста. Наблюдается тенденция к нарастанию прочности во времени. Так, например, раствор марки «4»

в60 дней имеет марку «8», а через 90 дней марку — «15»

Ит. д.

Всвязи с изложенными свойствами пылевидных шла­

ков феррохрома применение их очень экономично, по­

скольку 1 тонна этих шлаков стоит всего 10 рублей.

■Для строительства индивидуальных одноэтажных до­ мов может быть рекомендован состав шлакобетона марки «15» по весу 1:4:16 (клинкерный цемент марки «300» :

ПШФ : шлак).

Кандидатом технических наук Ф. Г. Шумилиным по­ лучен и исследован состав шлакобетона 1:3(1 часть вя­ жущего и 3 части шлака), в котором вяжущее состоит из

10% портландцемента марки «300» и 90% ПШФ. По весу

на 1 куб. метр шлакобетона идет портландцемента 25 кг, ПШФ — 300 кг, шлака — 1,3 куб. метра.

Шлакобетон такого состава через 28 дней имеет мар­ ку «25» и в дальнейшем продолжает активно набирать прочность.

25

В тресте «Южуралтрансстрой» был получен и приме­ нен на строительстве одноэтажных жилых домов из круп­ ных шлакоблоков бетон состава по весу 1 : 6,2 (цемент : шлак) при водоцементном отношении 0,75. На 1 куб. метр бетона идет шлакопортландского цемента марки «400» — 160 кг, шлака — 1000 кг, воды — 120 литров. В результа­

те получается бетон марки «90». Использованные в каче­ стве заполнителя шлаки паровозов и котельные брались со шлаковых отвалов Южно-Уральской железной дороги.

Несгоревших частиц угля в данных шлаках содержа­ лось 8—11 %.

Центральной строительной лабораторией треста «Челябметаллургстрой» для повышения прочности бетона был использован в качестве добавки вяжущего шлакопортландский цемент марки «300» и «400», в результате чего получены и испытаны на практике составы шлакобе­

шлакобетоны на основе местных низкомарочных шлакоиз­ вестковых цементов марки «100» и «150», о технологии изготовления которых упоминалось выше.

Эти бетоны могут быть использованы для возведения стен как одноэтажных, так и двухэтажных домов.

26

Однако не всегда имеется возможность получить це­ менты. В связи с этим в последние годы местными орга­ низациями проведены исследования, которыми установле­ на возможность замены как клинкерных, так и шлакоиз­ вестковых цементов гидравлическим вяжущим на базе извести-кипелки с добавкой гипса, трепельной или обыч­

ной глины (таблица 5).

По прочности эти бетоны вполне пригодны для одно­ этажного строительства. Вместе с тем, следует иметь в ви­ ду, что лучшим временем возведения стен таких зданий является летний период. По теплотехническим свойствам эти бетоны не уступают обычным шлакобетонам.

Прочность бетонов из этих же компонентов значи­ тельно повышается, если улучшить технологию приготов­ ления бетонов. Центральной строительной лабораторией треста «Челябметаллургстрой» установлено, что если при­ менить так называемый «мокрый способ» для-приготов­ ления активного гидравлического вяжущего, то качество бетонов повышается в полтора раза. Сущность «мокрого способа» приготовления вяжущих заключается в следую­

щем: известь, трепел или обычная глина замачивается

водой и растворяется до образования мельчайших частиц, с удельной поверхностью большей, чем это получается при домоле цементов на вибромельницах. Следовательно,

при затворении вяжущее в бетоне полностью гидрати­

27

руется, т. е. вступает в химическую связь с водой. Этим самым достигается цель использования активности всего вяжущего, что не всегда удается обеспечить в бетонах на клинкерных цементах.

Таким образом, «мокрый способ» приготовления из­ вестково-трепельного или известково-глиняного вяжуще­

го представляет собой более эффективный способ по

сравнению с обычной технологией приготовления бетонов

на местных вяжущих.

Используемая в бетонах известь является обычной

воздушной известью, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 11774—51. В бетонах используется как известь ма-

ломагнезиальная, содержащая до 5% окиси магния, так и магнезиальная, содержащая от 5 до 20% окиси магния.

После гашения известь должна иметь объемный вес теста

1400 кг/м3.

Трепел должен полностью распускаться в воде до мельчайших частиц. Содержание окиси кремнезема дол­ жно быть не менее 75%. Объемный вес трепельного теста составляет 1400 кг/м3.

Глина обычная также должна полностью распускать­ ся в воде до мельчайших частиц. Содержание окиси крем­ незема должно быть не менее 60%. Объемный вес глиня­

ного теста — 1700 кг/м3.

Добыча трепела и обычной глины производится по принятому способу на кирпичных заводах: многоковшо­

выми экскаваторами с погрузкой их на железнодорожный или автомобильный транспорт. Обжиг известняка произ­ водится в печах различных систем вблизи карьера его разработки.

Для гашения извести может быть использована маши­ на системы Заячковского, одновременно гасящая и дро­ бящая известь, позволяющая использовать все количест­ во активной извести.

Технологический процесс гашения извести состоит в

следующем: из склада известь механизированным спосо­ бом подается в приемный бункер известегасилки, откуда после гашения известковое молоко поступает в резервуа­ ры-отстойники. Для ускорения гашения извести добав­

ляют хлористый кальций — 0,2% к объему воды.

Замачивание глин производится тем же способом, что и извести.

Известковое и трепельное или глиняное тесто перед

28

его употреблением дозируют по объему в пропорциях

1 : 2 и смешивают в растворомешалке или в ящиках руч­ ным способом. Продолжительность перемешивания в растворомешалках, делающих 66 об/мин и более, состав­ ляет 5 минут. При ручном способе перемешивания надо соответственно увеличить время перемешивания для по­ лучения однородной массы.

Состав бетона с использованием извести, трепела и

шлака:

Состав бетона с использованием извести, глины и шлака:

По объему соотношение компонентов, входящих в при­ веденные выше бетоны, в сухом состоянии приведено в

29

При предварительном замачивании извести, трепела и

глины в воде, получении известкового, трепельного и гли­ няного теста составы бетонов будут следующие:

Применение местных вяжущих снижает объемный вес шлакобетона до 1300—-1400 кг/м3, что соответствует ко­ эффициенту теплопроводности 0,45.

Уменьшение коэффициента теплопроводности позво­ ляет в нашем районе сократить толщину наружных стен на 20%.

Шлакобетон на базе местного сырья относится к раз­ ряду медленно твердеющего. Испытания на сжатие пока­ зали, что в возрасте 30 суток шлакобетон при температу­ ре 20° С имеет прочность 60—65% от проектной проч­

ности.

Шлакобетоны на основе доменных гранулированных шлаков

Доменные шлаки Челябинского металлургического за­ вода относятся к кислым шлакам, с модулем основности

меньше единицы.

Грануляция доменного шлака на заводе производится

в основном полусухим способом, а также мокрым спосо­ бом, т. е. путем слива шлакового расплава в бассейны с

водой. В результате быстрого охлаждения . расплав за­ стывает в виде отдельных гранул размером до 10 мм. По­

лученный гранулированный шлак применяется для про­ изводства различных вяжущих материалов и использует­ ся в качестве мелкого заполнителя бетонов.

На заводе имеются большие запасы шлаков в отвалах.

Следовательно, проблема рационального использования

30