книги из ГПНТБ / Медведев, Павел Михайлович. Основы строительного дела учебное пособие для речных училищ и техникумов

ГЛАВА XII

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ РАБОТЫ

§70. Понятие о бетоне и его свойствах

Всовременном строительстве зданий, мостов, дорог, подзем­ ных и особенно гидротехнических сооружений (каналов, шлю­ зов, плотин и т. п.) широкое применение находит строительный

материал — бетон. Применение.бетона позволяет возводить со­

оружения любой формы и любых размеров в короткий срок и с минимальной затратой труда, особенно в тех случаях, когда бетонные или железобетонные сооружения строятся из отдель­ ных, так называемых сборных конструкций, изготовляемых на

заводах, а на месте постройки их остается лишь соединить между собой.

В отличие от других строительных материалов, бетон может твердеть не только на воздухе, но и под водой, причем лучше,

чем на воздухе.

Бетон является искусственным каменным материалом, в ко­

тором зерна песка, гравия или щебня скреплены между собою искусственным вяжущим веществом — цементом. Широкое при­ менение бетона обусловлено его разнообразными свойствами, такими как:

1.Прочность на сжатие, определяемая величиной разруша­ ющей нагрузки в кг/см2, характеризующая марку бетона.

Применяемые марки бетона: в фундаментах зданий 50 и 100, в гидротехнических сооружениях 90, НО, 140 и 170; в про­ летных и мостовых конструкциях выше 200.

2.Способность со временем увеличивать первоначально по­

ачерез 5 лет — 225%.

3.Водостойкость и плотность. Правильно приготовленный

бетон, с учетом окружающих условий, в процессе эксплуатации

сооружения (например, действие агрессивных вод) не будет разрушаться, а в напорных гидротехнических сооружениях не

будет фильтровать.

4.Морозостойкость — способность не разрушаться под пере­ менным действием положительных и отрицательных температур.

5.Огнестойкость — при нагревании до 1000° нагревается только с поверхности и мало теряет в своей механической

прочности.

6.Способность перекачиваться бетононасосами (так как свежеизготовленная бетонная масса похожа на тяжелую жид­ кость), что снижает трудоемкость работ по транспортированию

иукладке бетона в сооружение.

7.Способность прочно сцепляться с арматурой в виде сталь­ ных стержней, что позволяет создавать железобетонные кон­ струкции, которые могут выдерживать большие нагрузки и пе­

рекрывать пролеты большой величины (мосты и т. п.).

§71Состав бетона и материалы для его приготовления

Всостав бетона входят: активные составляющие — цемент и вода, которые берутся для приготовления бетона в определен­

ном весовом водоцементном отношении между собой

инертные составляющие — заполнители мелкие — песок и круп­ ные — щебень или гравий.

Заполнители составляют скелет и основную массу бетона, активные вяжущие (цемент) в результате химической реакции соединяют, склеивают частицы заполнителей в одну общую окаменевшую массу — бетон. В гидротехническом строительстве применяются так называемые тяжелые бетоны с объемным ве­ сом не менее 2200 кг/м3.

Свойства и качества бетона, наряду с условиями его изготов­

ления, определяются и зависят от свойств и качеств составляю­ щих его материалов. Они должны удовлетворять ряду опреде­ ленных требований, отступление от которых совершенно недо­

пустимо.

Цемент для приготовления бетона выбирают в зависи­ мости от требований, которым он должен удовлетворять в соору­

жениях, как-то: марка бетона, стойкость в агрессивной водеит. д.

Вода как активная часть бетона, без 'которой не может произойти реакция схватывания и твердения цемента, не дол­ жна содержать в себе примесей веществ, могущих оказать вред­ ное действие на бетон, таких как углекислоты, растворы сахара, жиров. Практически годной водой считается вода, годная для питья и не содержащая сернистых соединений.

§ 71] Состав бетона 171

остроугольная, так как сцепление их с цементным камнем будет наилучшим, что придает большую прочность бетону. Пустотность песка не должна быть более 37—40%. Наиболее пригод­ ным считается крупный песок в сочетании с зернами средней и мелкой крупности, т. к. при этом пустотность песка будет наи­

меньшей.

Объемный вес песка в рыхлом (сухом) состоянии должен быть не менее 1500 кг/м3.

Гравий по крупности разделяется на: особо мелкий, раз­ мером зерен 5—10 мм, мелкий — 5—20 мм, средний — 20—40 мм и крупный — 40—150 мм.

Наиболее выгодная форма зерен гравия — малоокатанная

(шебневидная), хуже — окатанная и еще хуже — пластинчатая.

Сочетание зерен по крупности должно быть такое же, как в пе­ ске. Пустотность в гравии не должна быть более 45%. Приме­ сей глины должно быть не более 2%.

Для гидротехнических сооружений гравий должен быть мо­ розостойким, что определяется многократным замораживанием влажного гравия в пределах температур от. / = + 15 -н 18° до t ——17—5— 20°, причем потеря веса не должна превышать 5%.

Перед употреблением гравий, так же как и песок, необхо­ димо промывать водой в. гравиемойках. Кроме того, его сорти­ руют по крупности 5—20; 20—40 и 40—80 (150) мм путем про­ сеивания через сита (грохоты) или хотя бы отделяют песок и

крупные камни, получая таким образом рядовой гравий. Во из­ бежание загрязнения гравия землей, а также для удобства по­ грузки лопатой, его складывают в конусы или штабели на до­ щатом настиле.

Щебень получают путем дробления кусков камней твер­

дых пород: гранита, диабаза и других изверженных пород, а также плотных осадочных пород — известняка, доломита и др.

на более мелкие куски размером от 5 до 150 мм, предпочти­ тельно остроугольной формы.

Для бетонов гидротехнических сооружений, подверженных попеременному насыщению водой, замерзанию и оттаиванию, щебень должен обладать прочностью не менее двойной прочно­ сти бетона и не менее 300 кг/см2.

Для бетонов предпочтительнее выбирать щебень, а не гра­ вий, как дающий благодаря своей остроугольной форме более прочную массу бетона и требующий меньшего, по сравнению с гравием, расхода цемента для его приготовления.

Правила подбора щебня аналогичны правилам подбора пе­ ска. Номинальный состав бетона определяется количественным соотношением между весом цемента и заполнителей — цемент:

песок: щебень (гравий). Например, бетон номинального состава 1:3:6 обозначает, что на одну весовую часть цемента следует

§ 72] Классификация бетонов 173

для бетона на гравии

/?28 =----- —------- кг/см2,

/В \!-5

где 7?28 — прочность бетона в 28-дневном возрасте (условном,

так как эта прочность может быть достигнута значительно раньше), принимаемая за 100%;

Цт. е. отношение веса воды к весу цемента.

Из приведенной формулы следует, что чем меньше-^-, тем

прочность бетона при одной и той же активности цемента будет

выше и наоборот. Прочность бетона может быть определена также по формуле более простой и дающей результаты близкие к вычисленным по формуле проф. Беляева, и более удобной для вычисления:

рассмотрим на примере определение прочности бетона при од­

стоянной характеристике инертных, определяется в основном маркой цемента и водно-цементным или обратным ему це­ ментно-водным отношением.

Однако не следует делать вывода, что цемента может быть принято сколь угодно мало, лишь бы подобрать соответствую­

щее —. Для полной связности заполнителей в бетонной массе

необходимо иметь определенное количество цементного теста, которое определяется расходом цемента на 1 м3 бетона равным от 180 до 300—320 кг.

При твердении химически связывается с цементом всего лишь 10—20% воды, т. е. для этого достаточно было бы принять

—=0,1—0,2, но при таком низком бетонная смесь получи­

лась бы жесткой, малоподвижной, непригодной к укладке в опа­ лубку.

пористую структуру бетонного камня.

бетонной смеси применяют добавки — пластификаторы, как, на­ пример, сульфитно-спиртовую барду в виде порошка или в виде раствора в количестве 0,1—0,2% от веса цемента. Это позволяет

понижать — на 0,05 или экономить цемент на 8—10%.

путем добавки пластификатора можно увеличить подвижность

бетонной смеси до соответствующей — = 0,55 ф- 0,05 = 0,6. Та­

ким образом, введение пластиментов позволяет применять более жесткие бетоны, обладающие в момент укладки достаточной

подвижностью.

После твердения бетон, с расходом цемента 320 кг на 1 м3 бетона, представляет собой все же пористое тело с содержа­ нием пустот (микропор или микрокапилляров) в количестве 12— 13%, заполненных водой, воздухом и парами воды. Практиче­ ски это ведет к тому, что' бетон является вполне проницаемым для воды материалом; его коэффициент фильтрации в среднем составляет 1 • 10-6— 1 ■ 10~7 см/сек, т. е. по крайней мере раз в 10

цементного камня легко растворимый Са(ОН)г. Это ведет к по­ степенному распаду бетона с образованием на его поверхности

белых налетов, имеющих характерное название «белой смерти» бетона.

Потеря бетоном 50% содержащейся в цементе извести ведет к полному его распаду.

Наличие в бетоне пор, заполненных фильтрующей водой,,

снижает его морозостойкость, так как вода при замерзании, пре­

176 Бетонные и железобетонные работы [Гл. XII

жится на 25—ЗО°/о меньше цементного клинкера, который в ос­ новном и подвержен коррозии.

Подвижность (консистенцию) бетонной смеси необходимо знать для выбора способов производства работ, что связано с выяснением таких вопросов как: продолжительность переме­ шивания бетонной смеси в бетономешалках; определение вида

транспортных средств для перемещения бетонной массы; выбор типа средств уплотнения бетонной массы и длительности про­ цесса уплотнения; легко ли заполняется опалубка (форма) бе­ тоном под действием собственного веса, штыкования или обработки вибратором посредством колебаний высокой частоты; какова связность бетонной смеси — не будет ли она расслаи­ ваться при транспортировке, выгрузке и укладке.

Подвижность бетонной смеси определяют величиной осадки

конуса. Для этого форму в виде конуса смачивают водой и ста­ вят на подставку, после чего ее наполняют в три слоя по 10 см,

штыкуя каждый слой (без удара) стальным стержнем 25 раз.

После осторожного снятия формы измеряют линейкой величину осадки конуса бетонной смеси, которая и является мерой ее по­ движности.

Величина осадки, близкая к нулю, характеризует жесткую смесь, применяемую в неармированных конструкциях; осадка 8—15 см — подвижную смесь для железобетонных и бетонных

конструкций, при осадке более 15 см смесь — литая, в кон­ струкциях не применяется из-за большого расхода цемента и служит лишь для различного рода подливок, например болтоз,

фундаментных плит и т. п.

§ 73. Подбор состава бетона

ГОСТами приводятся разные методы подбора состава бетона. Рассмотрим на примере способ подбора состава бе­

=165 л.

3)Абсолютный объем заполнителей на 1 м3 бетонной смеси составит Гз = 1000 — 165 = 835 л.

178 Бетонные и железобетонные работы [Гл. XI/

J =0,7, 5 = 145-0,7= 103 л.

Ц

Объем бетонной массы, полученный из этого количества со­

§ 74. Приготовление бетона. Бетономешалки. Коэффициент выхода бетона

В зависимости от потребного количества бетона и требова­ ний к его качеству, приготовление бетона может быть ручным или механизированным, как в отдельных бетоносмесительных установках (бетонных узлах), так и в специально построенных

бетонных заводах.

Ручное приготовление бетона, в случаях крайней необходи­ мости, производится следующим образом.

На дощатом настиле — бойке размерами в плане 2X4 м, сделанном из 50-мм досок, укладываемых перпендикулярно на­

правлению перемешивания, вначале насыпают валиком сухой

песок, и в образованную на его поверхности канавку рассыпают равномерно цемент. Сухую смесь перелопачивают (гарцуют), повторяя эту операцию 2—3 раза. Далее полученную смесь вновь выравнивают в виде полосы, на ее поверхность насыпают ровным слоем щебень и вновь повторяют двух-трехкратную гар-

цовку с одновременным равномерным поливанием смеси водой из лейки или разбрызгиванием.

Механизированное приготовление бетонной смеси произво­ дится в специальных машинах — бетономешалках (рис. 91), ос­ новным показателем технической характеристики которых яв­ ляется емкость их смесительных барабанов в литрах.

Бетономешалки бывают передвижные и стационарные. Пас­

портная емкость барабана указана по объему загружаемой сухой смеси составляющих, геометрическая же его емкость зна­ чительно (в 2—2,5 раза) больше объема смеси.

Для определения количества материалов, необходимых на один замес для данной емкости барабана, необходимо знать ко­ эффициент выхода бетона р, которым называется отношение