Книги / Совр матер и техн Машкин

Удобоукладываемость – способность смеси при данном способе уплотнения заполнять форму и образовывать плотную однородную массу. Оценивается:

Подвижностью (характеризует структурную прочность) – по осадке стандартного конуса, см.

Жесткостью (характеризует динамическую вязкость) – по времени вибрирования в секундах, необходимого для заполнения технического вискозиметра.

Связностью – способностью не расслаиваться – оценивается величиной водоотделения после отстаивания.

Проектирование состава бетонных смесей должно обеспечить:

Требуемую удобоукладываемость смеси – зависит от расхода воды и добавок-пластификаторов;

Требуемую прочность бетона – зависит от В/Ц (Ц/В); Экономичность (по расходу вяжущего).

Бетон характеризуется проектными классами по прочности на осевое сжатие и по прочности на осевое растяжение, марками по морозостойкости, водонепроницаемости, плотности.

Класс бетона по прочности на сжатие В является гарантированным (с обеспеченностью 0,95) сопротивлением сжатию (в МПа) стандартных образцов-кубов, испытанных согласно требованиям ГОСТ 10180–90.

Класс бетона по прочности на сжатие является основной характеристикой бетона и во всех случаях указывается в проектах. Ранее такой характеристикой выступала марка бетона, которую также определяли по сопротивлению на сжатие стандартных образцов. Разница между классом и маркой состоит в обеспеченности принятой величины, для марки обеспеченность составляет 0,5 (то есть принимается среднестатистическая величина).

Переход марки бетона к его классу осуществляется путем замены кгс/см2 на МПа и умножением марки на коэффициент (1-1,64ʋ), где ʋ - коэффициент вариации прочности бетона.

По прочности на сжатие тяжелый бетон имеет классы: В3,5;

В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В22,5; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60.

Класс бетона по прочности на растяжение В+ назначается в том случае, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве.

За проектную марку по морозостойкости (F) принимается число выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов, испытанных в соответствии с ГОСТ 1006.0–95. Марка по морозостойкости назначается для конструкций, подвергающихся воздействию отрицательных температур наружного воздуха. Тяжелый бетон имеет марки F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500.

Для конструкций, которые должны соответствовать требованиям водонепроницаемости, установлены марки: W2; W4; W6; W8; W10; W12.

Конструкции, предназначенные для эксплуатации в агрессивных средах, следует изготавливать из бетона нормальной, повышенной плотности или особо плотного, о чем указывается в рабочих чертежах, ГОСТ, ТУ на изделие.

Глава 3 ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Обычный бетон является хрупким материалом, который плохо сопротивляется растяжению или изгибу. Поэтому из бетона чаще всего изготавливаются мелкоштучные материалы (стеновые камни, силикатный кирпич, тротуарные плитки) и конструкции, работающие только на сжатие (фундаментные блоки).

Чтобы компенсировать недостатки бетона его армируют, чаще всего сталью.

Строительный материал, в котором объединены бетон и стальная арматура, располагаемая в растянутой зоне конструкции и воспринимающая растягивающие напряжения, называется железобетоном.

Железобетон – один из наиболее распространенных конструкционных материалов.

Основные принципы получения конструкций из железобетона состоят в следующем:

Рис.3.1. Консоль (балкон) Рис. 3.2. Балка на двух опорах

Для увеличения несущей способности железобетонных конструкций и предотвращения появления микротрещин в бетоне растянутой зоны изготавливают предварительно напряженные конструкции.

Основная идея предварительного напряжения заключается в том, что при изготовлении конструкции бетон искусст-

венно обжимается (предварительное обжатие – 5–6 МПа, у напорных труб – 10–12 МПа). Под нагрузкой бетон будет растягиваться только тогда, когда напряжения растяжения по величине будут превосходить созданные обжатием сжимающие напряжения.

Рис. 3.3. Предварительно напряженная балка на двух опорах – без нагрузки и под нагрузкой.

Столетие железобетона отмечалось в 1949 г. Изобретателем железобетона в настоящее время признан французский инженер Ламбо, который в 1855 г. представил на Всемирной выставке в Париже железобетонное гребное судно. Длительное время считалось, что железобетон изобрел французский садовник Жозеф Монье, который в 1867 г. получил патент «на кадки и резервуары из железной сетки, покрытой цементом», а позже занимался сооружением железобетонных мостов, резервуаров и сводов.

Изобретателем предварительно напряженного железобетона является французский инженер Эжен Фрейссине.

Надежная совместная работа бетона и стальной арматуры обусловлена:

Значительными силами сцепления между ними, препятствующими проскальзыванию стержней арматуры в бетоне под нагрузкой.

Для тяжелого бетона Rсц = 15–20 % от Rсж.

Сцепление увеличивают созданием профиля на поверхности арматуры.

Совместимостью температурных деформаций:

Бетон не только не оказывает разрушающего действия на сталь, но и предохраняет арматуру от коррозии (благодаря щелочной среде). Достаточной толщиной защитного слоя является 10–30 мм. Для конструкций из ячеистых, силикатных и некоторых других бетонов необходимы специальные защитные покрытия по арматуре. Традиционные покрытия – цементно-битумные мастики, латексно-минеральные. Новые виды – порошковые полимерные покрытия.

Арматура в железобетонных конструкциях: Проволочная (d = 3–8 мм).

Стержневая (d = 6–80 мм) – гладкая и периодического профиля.

Канатная.

Ввиде волокон – фибр (сталефибробетон).

Ввиде:

Отдельных стержней. Сеток.

Каркасов (плоских и объемных). Закладных деталей и монтажных петель.

Для изготовления предварительно напряженных конструкций арматура натягивается (и закрепляется в упорах форм, стендов).

Натяжение может выполняться:

Механическим способом (все виды) – гидравлическими домкратами.

Электротермическим способом (стержневая) – удлинение за счет нагрева при пропускании электрического тока.

Электротермомеханическим способом (канатная, проволочная).

Классификация железобетонных конструкций

1. По условиям изготовления:

Сборные – монтируемые на строительной площадке из отдельных элементов заводского изготовления.

Монолитные – бетонируемые на месте строительства с использование опалубки – съемной (скользящей и переставной) и несъемной.

2.По виду армирования:

С обычной арматурой. Предварительно напряженные.

3.По внешнему виду сборные конструкции:

линейные (колонны, фермы, ригели, балки, прогоны);

плоские (плиты покрытия и перекрытия, панели стен и перегородок);

блочные (массивные изделия фундаментов, стен подвалов, цоколей);

элементы пространственного типа (санитарные кабины, объемные блоки комнат, кольца колодцев).

По условиям транспортирования длина изделий не должна превышать 25 м, ширина 3 м, масса 25 т.

4. По назначению:

Изделия для жилых и общественных зданий

–Конструкции подземной части зданий (фундаментные плиты, блоки, сваи, блоки стен подвалов, плиты перекрытия подвалов, элементы подпорных стенок, а также внутренних стен);

–Конструкции надземной части зданий (колонны, ригели, плиты перекрытий, панели и блоки наружных и внутренних стен, элементы отделки фасадов, диафрагмы жесткости, перегородки, объемные блоки-комнаты);

–Конструкции покрытий (плиты и балки покрытий, плиты эксплуатируемых кровель, элементы парапетов и входов на кровлю);

–Лестничные марши и площадки, ступени, сантехнические

иэлектротехнические блоки, элементы лифтовых шахт, сантехнические панели.

Изделия для промышленных зданий (конструкции каркаса, ограждающие конструкции и т.д.).

Изделия специального назначения: трубы напорные и безнапорные, опоры ЛЭП контактной и осветительной сети, мостовые конструкции, шпалы, тюбинги тоннелей, дорожные и аэродромные плиты и т.д. Конструкции спец. железобетона изготавливаются в основном из бетона классов В40–В50, с предварительным напряжением арматуры.

Технология изготовления железобетонных конструкций

Рис. 3.4 Приготовление бетонной смеси

1.Выбор компонентов, проектирование составов.

2.Подготовка компонентов смеси, получение заполнителя определенной дисперсности и формы; при необходимости фи- зико-химическая активация заполнителя или модификация поверхности.

3.Дозирование компонентов, подача в смеситель в определенной последовательности.

4.Перемешивание компонентов.

5.Выгрузка (для отправки на объект или на формование изделий, уплотнение и т.д.).

Приготовление бетонной смеси происходит на заводах, имеющих склады материалов, бетоносмесительные установки и подсобные цеха.

При небольших объемах используются передвижные смесительные установки. Получили распространение установки, работающие циклически. Отдельные порции бетонной смеси последовательно проходят все стадии дозирования, перемешивания и выгрузки.

Если строительный объект удален от бетонного завода и смесь при перевозке может утратить свои свойства, на заводе дозируется сухая смесь, которая перевозится к месту ее укладки, смешивается с водой по месту употребления.

Укладка включает распределение, уплотнение смеси и отделку поверхности. Перед укладкой проверяется правильность установки опалубки, арматуры в ней. Бетонную смесь в опалубке распределяют бетоноукладчиком, бункером или шнековым распределителем.

Монолитные конструкции уплотняются вибраторацией. Под действием вибрации (частота 50–400 Гц, амплитуда 0,4–0,8 мм) бетонная смесь тиксотропно разжижается и приобретает текучесть. Такая смесь легко заполняет форму, щебень и песок располагаются наиболее плотно, крупные пузырьки воздуха вытесняются.

Для виброуплотнения применяют поверхностные, глубинные и стационарные вибраторы.

Режим виброуплотнения зависит от свойств смеси и в основном от ее удобоукладываемости, характеризуемой интенсивностью, длительностью и формой колебательных движений. Для каждой бетонной смеси существует своя оптимальная продолжительность вибрирования. От недостатка вибрирования смесь

недоуплотняется, а при длительном воздействии смесь расслаивается.

Бетон набирает прочность постепенно. Наиболее интенсивно прочность увеличивается в первые дни.

В общем виде зависимость прочности бетона Rб на любой день нормального твердения можно выразить в виде зависимости (n>3суток)

lg28

где R28 – прочность бетона, МПа, в возрасте 28 сут., n – возраст бетона (сутки).

Скорость твердения связана с температурой среды и влажностью. Во влажной теплой среде бетон твердеет значительно интенсивнее.

Уход за бетоном предполагает создание условий твердения уложенной и уплотненной смеси (влажность, температура), а также от повреждения бетона в раннем возрасте. Уход начинается непосредственно после укладки и уплотнения смеси. Поверхность покрывается пленочными материалами, которые защищают поверхность бетона от испарения воды затворения, закупоривает поры поверхности, что повышает долговечность бетона. Пленкообразующими веществами выступают битумные эмульсии, жидкие битумы. Эффективно укрытие смеси полиэтиленовой пленкой.

Контроль качества. В процессе производства осуществляется постоянный контроль за всеми основными свойствами материалов и технологией приготовления бетона. Контроль качества выполняется лабораторией. Прочность бетона определяется путем отбора проб смеси, изготовления контрольных образцов, уплотнения и твердения в тех же условиях, что и сами конструкции. Образцы испытываются в возрасте 28 суток или другие сроки. Фактическая прочность бетона определяется по образцам, взятым из конструкции путем выбуривания.

Используются акустические, ультразвуковые, склерометрические методы определения прочности.