КЛ01Введение рус

УДК 625.855.3 (071)

Конспект лекций по дисциплине “Вступление в строительное дело” для студен-

тов специальности: 7.092105 “Автомобильные дороги и аэродромы” и 8.092104 “Тех-

нология строительных конструкций, изделий и материалов” / Составители д.т.н. В.И.

Братчун, к.т.н. С.С. Поливцев, к.т.н. А.Н. Ефремов, к.т.н. М.М. Зайченко, к.т.н. Доля А.Г., к.т.н. Шилин И.В., к.т.н. Губарь В.М. – Макеевка: ДДАБА, 2001. – 96 с.

Лекция 1. Бетоны и строительные растворы. Номенклатура

сборных железобетонных изделий. Общие вопросы производ-

ства сборного железобетона

1.1. Общие сведения о бетонах и их классификация

Бетон – один из основных видов строительных материалов. В общем объеме строительных материалов, используемых в строительстве, доля бетонных и железобе-

тонных конструкций составляет около 25%. В то же время бетон является одним из наиболее экономичных материалов, т.к. примерно на 80% объема состоит из местного доступного сырья.

Бетон – это искусственный каменный материал, полученный в результате твер-

дения рационально подобранной смеси вяжущего, мелкого и крупного заполните-

лей, а также воды. Это обязательные компоненты бетонной смеси. Кроме того в бетон могут вводиться различные специальные добавки, обеспечивающие получе-

ние бетонов со специфическими свойствами.

В качестве вяжущих в бетон используют искусственные, минеральные порошко-

образные материалы, которые при перемешивании с водой образуют пластично-

вязкое тесто, способное вследствие физико-химических процессов самопроизвольно твердеть и самопроизвольно переходить в камнеподобное состояние. При этом вяжу-

щее связывает компоненты бетона в монолитный конгломератный камень.

Заполнители условно подразделяют на мелкий и крупный. В бетоне они остаются практически инертными по отношению к вяжущему и воде. Применение заполнителей снижает стоимость бетона, т.к. вяжущее значительно дороже заполнителей. Кроме то-

го, введение заполнителей снижает усадку (сокращение линейных размеров и объема)

бетона при твердении, периодическом увлажнении и высушивании, существенно по-

вышая его трещиностойкость и целый ряд других свойств.

Заполнители – это зернистые минеральные каменные материалы природного или искусственного происхождения. Крупный заполнитель может состоять из зерен 5-70

мм, иногда до 140 мм. Мелкий заполнитель характеризуется размером зерен менее 5

мм.

В строительстве используется многочисленное количество бетонов, отличаю-

щихся составами, областями применения. Их классифицируют по следующим основ-

ным признакам:

по основному назначению;

по средней плотности;

по виду вяжущего;

по структуре и др.

По основному назначению бетоны подразделяют на конструкционные и специ-

альные (дорожные, гидротехнические, огнеупорные, химическистойкие, декоратив-

ные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др.).

По средней плотности бетоны классифицируют на:

особо тяжелые со средней плотностью выше 2500 кг/м3;

обычные тяжелые со средней плотностью 2200 – 2500 кг/м3 (это наиболее рас-

пространенный вид бетона);

облегченные со средней плотностью от 200 до 2200 кг/м3;

легкие средней плотностью 500-2000 кг/м3;

особолегкие или теплоизоляционные со средней плотностью до 500 кг/м3.

По виду вяжущего бетоны подразделяются на: цементные, известковые, гипсо-

вые, на основе специальных вяжущих.

По структуре различают: плотные, поризованные, ячеистые, крупнопористые.

1.2. Общие сведения о строительных растворах и их классификация

Строительный раствор – это затвердевшая смесь вяжущего, мелкого заполнителя

(песка) и воды.

Строительные растворы классифицируются по следующим основным признакам:

средней плотности, виду вяжущего, назначению, прочности при сжатии и др.

По средней плотности растворы подразделяются на:

тяжелые, со средней плотностью 1500 кг/м3 и более;

легкие, со средней плотностью менее 1500 кг/м3.

По виду вяжущего растворы классифицируются на:

цементные, приготовленные на портландцементе и его разновидностях;

известковые – на воздушной и гидравлической извести;

гипсовые – вяжущее – гипс строительный;

смешанные – на основе смесей двух или несколько вяжущих, например, извест-

ково-цементный раствор.

По назначению строительные растворы подразделяются на:

кладочные, предназначенные для кладки кирпичных стен;

монтажные для заполнения швов между конструкциями в крупнопанельном до-

мостроении;

отделочные для штукатурки стен, потолков зданий;

специальные, которые характеризуются особыми свойствами (рентгенозащит-

ные, акустические и др.).

По пределу прочности при сжатии растворы подразделяют на марки: М4, М10,

М25, М50, М75, М100, М150, М200. Цифра в обозначении марки раствора соответст-

вует его минимальному пределу прочности при сжатии в кгс/см2.

Состав раствора обозначает расход материалов по массе или объему. При этом расход вяжущего принимают за единицу.

Строительные растворы готовят на специализированных бетоносмесительных или растворосмесительных узлах в виде сухих смесей либо готовых растворов с опре-

деленной маркой и подвижностью. Транспортируют растворы в специализированных автобетоносмесителях (миксерах) или автосамосвалах.

Подвижность раствора – это его способность к пластической деформации при приложении нагрузки, определяется глубиной проникновения в смесь стального кону-

са массой 300 г с углом при вершине 30°С.

1.3. Общие сведения о железобетоне. Номенклатура железобетонных

конструкций

Железобетон это конструкционный строительный материал, в котором объеди-

нены бетон и стальная арматура. Бетон хорошо сопротивляется сжимающим напря-

жениям, но характеризуется низким сопротивлениям изгибающим и растягивающим нагрузкам. Сталь имеет высокую прочность на изгиб и растяжение и вводится в желе-

зобетон таким образом, что в железобетонной конструкции полностью воспринимает эти нагрузки, значительно повышая несущую способность конструкции в целом.

Возможность совместной работы стали и бетона в железобетоне определяется высоким сцеплением между ними и практически одинаковыми коэффициентами ли-

нейного температурного расширения (коэффициент линейного температурного рас-

ширения бетона равен 10 10-6°С). Кроме того бетон хорошо защищает арматуру от

коррозии, что определяет высокую долговечность железобетонных конструкций

(ЖБК).

В строительстве ЖБК используются с конца XIX века и, благодаря хорошо регу-

лируемым механическим свойствам, высокой долговечности, огнестойкости, техноло-

гичности, доступности сырья и незначительным затратам при изготовлении и экс-

плуатации, железобетон стал основным строительным материалом современного ин-

дустриального строительства.

ЖБК классифицируются по способу изготовления, виду армирования, назначе-

нию и т.д. По способу изготовления ЖБК подразделяют на монолитные и сборные.

Монолитные конструкции возводят непосредственно на строительной площадке и ис-

пользуют для повышения архитектурной выразительности строений, при уникально-

сти самих конструкций.

Сборные ЖБК изготавливаются на специализированных предприятиях с высокой механизацией. Их преимущества перед монолитными – в существенном увеличении производительности труда и повышении качества, возможности изготовления конст-

рукций круглый год без особых затруднений. Однако, по сравнению с монолитными,

сборные ЖБК имеют повышенные массу и размеры, требуют унификации, что предо-

пределяет однотипность зданий.

По виду армирования ЖБК бывают с обычным и преднапряженным армировани-

ем. ЖБК с обычным армированием в растянутой зоне работает с трещинами. Предна-

пряженные конструкции рассчитываются таким образом, что в их растянутой зоне мо-

гут быть трещины либо их появление полностью исключается.

В преднапряженных конструкциях при их формовании рабочая арматура растя-

гивается в области упругих деформаций. После затвердевания бетона это натяжение отпускается, в результате на бетон передается сжимающая нагрузка. В результате пре-

дельная растяжимость бетона как бы увеличивается – чтобы бетон стал работать на растяжение, ему сначала нужно преодолеть сжимающие напряжения, переданные от преднапряженной арматуры.

По назначению ЖБК подразделяют на следующие группы: для жилых, граждан-

ских и промышленных зданий; для сельскохозяйственного и гидротехнического строительства; сборные ЖБК общего назначения.

Из сборного железобетона изготовляют практически все части зданий.

Для фундаментов и подземных частей строений используют фундаментные бло-

ки, плиты, балки, панели и т.д.

Для стен зданий производят панели для наружных стен отапливаемых и неотап-

ливаемых зданий, панели для внутренних несущих стен и ненесущие панели-

перегородки.

Изделия для междуэтажных перекрытий могут изготавливаться в виде пустотных и полнотелых ребристых плит. Пустотелые плиты производят, в основном, с круглы-

ми и, реже, овальными отверстиями. Ребристые плиты имеют П-образное сечение.

Для жилищного строительства выпускают объемные элементы на одну или две комнаты. Эти элементы сочетают в себе, обычно стены и перекрытие. В жилищном строительстве широко практикуют использование объемных блоков для санитарно-

технических кабин и шахт лифтов.

Для промышленного строительства изготавливают ЖБК для каркасных зданий – фундаменты под колонны, колонны, подкрановые балки, балки и фермы перекрытий.

Номенклатура сборных ЖБК очень широкая и выпускается в соответствии с аль-

бомами типовых изделий различного назначения. В этих альбомах оговорены: назна-

чение конструкций, условия изготовления и эксплуатации, типоразмеры, вид бетона и арматуры, система армирования и т.д.

1.4. Основы технологии ЖБК

Монолитные и сборные ЖБК изготавливаются по общей технологической схеме,

включающие следующие основные переделы:

подготовка опалубки для монолитных или форм для изготовления сборных ЖБК;

армирование будущих конструкций;

приготовление и транспортирование бетонной смеси;

укладка и уплотнение бетонной смеси в форму или опалубку;

твердение бетона и распалубка конструкций.

Опалубка или форма должна должны обеспечить получение конструкции опре-

деленной конфигурации используют деревянную или металлическую опалубку в виде досок, брусков, щитов и т.п. собирается опалубка с помощью гвоздей, скоб, болтовых соединений. Такая опалубка может быть одноили многоразовой.

При заводском изготовлении сборных ЖБК используют специальные стальные формы, которые могут использоваться годами при примерно одном обороте за сутки.

Формы разъемные, быстро собираются и разбираются с помощью специальных зам-

ков. Специальная обработка рабочих поверхностей форм и их смазка с целью предот-

вращения прилипания бетона обеспечивают высокое качество поверхностей конст-

рукций.

Обычное армирование выполняют с помощью электросварки, связыванием с по-

мощью проволоки. В качестве напрягаемой арматуры применяют проволочную, прут-

ковую и канатную арматуру.

Предварительное напряжение создают посредством растяжения арматуры с по-

мощью специальных домкратов, нагревом арматуры перед установкой в специальные фиксаторы. С последующим растяжением в результате сокращения арматуры при ох-

лаждении.

Отдельные арматурные элементы при монолитном бетонировании могут изго-

тавливаться непосредственно на стройплощадке, но чаще поставляются со специали-

зированных предприятий в готовом виде.

При заводском производстве сборных ЖБК все арматурные элементы изготавли-

ваются на специализированных линиях.

Приготовление бетонной смеси состоит из операций дозирования и перемешива-

ния компонентов. Приготовление смесей производится на специализированных бето-

носмесительных узлах, оборудованных бункерами для хранения исходных материа-

лов, весомыми дозаторами для каждого компонента и бетоносмесителями с объемом готового замеса 0,5-1,5 м3. Цикл приготовления одного замеса 1-3 мин.

Транспортирование бетонной смеси от бетоносмесительного узла к месту уклад-

ки может производиться:

при монолитном бетонировании – специализированными автобетоносмесителя-

ми (миксерами) с объемом загрузки 3-4 м3;

при заводском производстве транспортирование производится специальными бе-

тоновозными тележками на рельсовом ходу, ленточными транспортерами, бетонона-

сосами.

Укладка смеси в опалубку при монолитном бетонировании на стройплощадках осуществляется с помощью специальной бадьи с секторным затвором – питателем. К

месту укладки бадья подается башенным краном или др. способом.

В заводских условиях для укладки и распределения бетонной смеси в форме

применяют самоходные бетоноукладчики, оборудованные 1-3 бункерами и ленточным питателем, обеспечивающем равномерное распределение смеси по форме.

После укладки бетонная смесь должна быть уплотнена. Уплотнение смеси про-

изводится, в основном, ее вибрацией. Для этого на стройках используют переносные площадочные вибраторы или вибробулавы. Эти вибраторы перемещают в объеме сме-

си вручную, вибрация при этом передается на смесь в радиусе примерно 0,3-0,5 м. В

заводских условиях уплотнение смесей производится вибрацией форм, закрепленных на специальных виброплощадках. В обоих случаях время вибрации составляет, в зави-

симости от подвижности бетонной смеси 0,3-3 мин.

Твердение бетонных смесей может происходить в естественных условиях при положительной температуре. При этом оптимальными являются температура 15-25°С

и относительная влажность воздуха более 90%. Последнее условие предотвращает вы-

сушивание твердеющего бетона и его растрескивание. На стройплощадках для этого необходимо укрывать открытые поверхности твердеющих конструкций. В зимнее время для предотвращения замерзания воды в твердеющем бетоне конструкции утеп-

ляют, подогревают или добавляют в бетонные смеси антиморозные добавки. Это, в

основном водорастворимые соли-электролиты, понижающие температуру замерзания воды до – (1-15)°С.

В заводских условиях с целью ускорения твердения бетона и уменьшения време-

ни оборачиваемости форм используют тепловлажностную обработку в среде пара с относительной влажностью, близкой к 100% и температурой 80-100°С. Пропаривают изделие в формах или без них в специальных пропарочных камерах различных конст-

рукций. Для достижения отпускной прочности – 70% от марочной общее время твер-

дения составляет, обычно, 8-12 часов.