- •Теория строительного материаловедения
- •Глава 1 Общие сведения о строительном материаловедении
- •1.1. Некоторые исходные понятия
- •1.2. Исторические этапы развития строительного материаловедения
- •1.3. Теория искусственных строительных конгломератов
- •1.3.1. Классификация строительных материалов
- •1.3.2. Составные части общей теории иск
- •Глава 2 Теория структурообразования и оптимизации структуры иск (теоретическая технология)
- •2.1. Сырьевые материалы, поступающие на переработку в иск
- •2.2. Основные процессы в технологии строительных материалов
- •2.2.1. Подготовительные работы
- •2.2.2. Перемешивание отдозированных компонентов смеси
- •2.2.3. Формование и уплотнение изделий из смеси
- •2.2.4. Обработка отформованных изделий
- •2.2.5. Общая теория отвердевания матричных веществ в иск
- •2.3. Структура строительных материалов и изделий
- •Глава 3 Теория прочности, деформативности и конгруэнции свойств
- •3.1. Основные свойства строительных материалов
- •3.1.1. Механические свойства
- •3.1.2. Физические свойства
- •3.1.4. Технологические свойства
- •3.1.5. Оценка качества материалов
- •3.2. Основные закономерности при оптимальных структурах иск
- •3.2.1. Закон створа1
- •3.2.2. Закон и формулы прочности иск оптимальной структуры
- •3.2.3. Закон конгруэнции свойств
- •3.2.4. Деформационные свойства иск оптимальной структуры
- •3.3. Подобие оптимальных структур и две теоремы в теории иск
- •3.4. Научные принципы и общий метод проектирования состава иск оптимальной структуры
- •3.5. Корректирование проектного состава иск
- •3.6. Создание новых строительных конгломератов
- •3.7. Оценка технико-экономической эффективности иск оптимальной структуры
- •Глава 4 Теория долговечности иск в конструкциях
- •4.1. Общие понятия о долговечности материалов
- •4.2. Временные элементы долговечности материала
- •4.3. Критические уровни ключевых характеристик структуры и свойств
- •4.4. Теоретические расчеты долговечности и принятые в них ограничения
- •4.5. Некоторые вопросы надежности материала в конструкциях
- •Глава 5 Элементы теории методов научного исследования и технического контроля качества
- •Глава 6 Введение в практическую технологию
- •6.1. Основные компоненты и разновидности производственных технологий
- •6.2. Связь производственных процессов с общей теоретической технологией
- •6.3. Прогрессивные технологии в строительном материаловедении
- •6.3.1. Смысловые и количественные критерии
- •6.4. Оптимизирующие факторы при совершенствовании технологий до уровня прогрессивных
- •Практика строительного материаловедения (строительные материалы и изделия)
- •А. Природные строительные материалы и изделия
- •Глава 7 Древесина и древесные строительные материалы
- •7.1. Общие сведения
- •7.2. Состав, структурные элементы и свойства древесины
- •7.3. Анатомическое строение древесины
- •7.4. Качественные показатели древесных материалов
- •7.5. Пороки древесины
- •7.6. Защита древесины от гниения, поражения насекомыми и возгорания
- •7.7. Модификация древесины
- •7.8. Древесные породы в строительстве
- •7.9. Материалы и строительные изделия из древесины
- •7.10. Использование древесных отходов
- •Глава 8 Природные каменные материалы и изделия1
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Породообразующие минералы
- •8.3. Горные породы, применяемые в строительстве
- •8.4. Энергетическая активность минералов и горных пород
- •8.5. Закономерности свойств природного камня
- •8.6. Добыча и обработка природного камня
- •8.7. Материалы и изделия из горных пород
- •8.8. Защита природного камня в конструкциях
- •Б. Искусственные строительные материалы и изделия
- •1. Безобжиговые искусственные конгломераты
- •Глава 9 Строительные конгломераты на основе неорганических вяжущих веществ
- •9.1. Цементный камень как матричная часть в конгломератах и исходные компоненты
- •9.1.1. Вода и водные растворы
- •9.1.2. Неорганические вяжущие вещества
- •9.1.3. Воздушные вяжущие вещества и их производство
- •9.1.4. Гидравлические вяжущие вещества и их производство
- •9.1.5. Смешанные цементы как разновидности комплексных вяжущих веществ
- •9.2. Взаимодействие воды или водных растворов с неорганическими вяжущими веществами и процессы твердения
- •9.3. Заполняющие компоненты в конгломератах и добавки, вводимые в смеси
- •9.3.1. Заполнители неорганические
- •9.3.2. Заполнители органические
- •9.3.3. Наполнители
- •9.3.4. Добавочные вещества (добавки)
- •9.4. Основные разновидности строительных конгломератов
- •9.4.1. Общие сведения о бетонах
- •9.4.2. Тяжелые (обычные) бетоны
- •9.4.3. Легкие бетоны
- •9.4.4. Ячеистые бетоны
- •9.4.5. Арболиты (деревобетоны)
- •9.4.6. Специальные бетоны
- •9.5. Железобетон — изделия, конструкции
- •9.5.1. Общие сведения
- •9.5.2. Исходные материалы для железобетона
- •9.5.3. Производство сборных железобетонных изделий и конструкций
- •9.5.4. Технологические схемы изготовления сборных железобетонных изделий
- •9.5.5. Технология монолитного железобетона
- •9.5.6. Технический контроль и хранение железобетонных изделий
- •9.6. Разновидности других материалов и изделий на основе неорганических вяжущих веществ
- •9.6.1. Строительные растворы Общие сведения.
- •9.6.2. Сухие строительные смеси
- •9.6.3. Гипсовые и гипсобетонные изделия
- •9.7. Силикатные изделия автоклавного твердения
- •9.7.1 Общие сведения о силикатных материалах
- •9.7.2. Силикатный (известково-песчаный) кирпич
- •9.7.3. Известково-шлаковый и известково-зольный кирпич
- •9.7.4. Силикатные бетоны
- •9.7.5. Силикатные изделия ячеистой структуры
- •9.8. Асбестоцементные изделия
- •9.8.1. Общие понятия
- •9.8.2. Краткие сведения об исходных материалах
- •9.8.3. Основы производства асбестоцементных изделий
- •9.8.4. Продукция асбестоцементных заводов
- •9.8.5. Основные свойства асбестоцементных изделий
- •9.9. Строительные материалы на основе магнезиальных вяжущих веществ
- •9.10. Коррозия строительных конгломератов в эксплуатационных условиях
- •Глава 10 Искусственные строительные конгломераты на основе органических вяжущих веществ
- •10.1. Основные исходные материалы для получения иск
- •10.1.1. Битумы
- •10.1.2. Дегти
- •10.1.3. Отвердевание битумов и дегтей
- •10.1.4. Минеральные наполнители в качестве асфальтирующих добавок
- •10.1.5. Формирование асфальтового вяжущего вещества
- •10.2. Заполняющие компоненты в иск на основе органических вяжущих веществ
- •10.3. Основные разновидности иск на основе органических вяжущих веществ
- •10.3.1. Асфальтовые бетоны
- •10.3.2. Разновидности асфальтовых бетонов
- •10.3.3. Дегтебетоны
- •10.4. Деструкция асфальтобетона при эксплуатации покрытий
- •Глава 11 Строительные конгломераты на основе органических полимеров и пластмассы
- •11.1. Природные и искусственные органические полимеры
- •11.1.1. Полимеризационные полимеры (термопласты)
- •11.1.2 Поликонденсационные полимеры (реактопласты)
- •11.2. Наполнители, заполнители и добавочные вещества в иск
- •11.3. Основные технологические операции
- •11.4. Отверждение полимерных и наполненных вяжущих веществ
- •11.5. Разновидности искусственных полимерных конгломератов и пластических масс
- •11.5.1. Полимербетоны и полимеррастворы
- •11.5.2. Полимерные строительные материалы и изделия
- •11.5.3. Материалы для санитарно-технического оборудования и трубы
- •11.5.4. Отделочные полимерные материалы и изделия
- •11.5.5. Гидроизоляционные и герметизирующие материалы
- •11.6. Старение и деструкция полимерных материалов
- •Глава 12 Строительные конгломераты с применением комплексных вяжущих веществ
- •12.1. Конгломератные материалы на основе смешанных вяжущих веществ
- •12.2. Материалы и изделия на основе компаундированных и комбинированных вяжущих веществ
- •Глава 13 Теплоизоляционные материалы и изделия
- •13.1. Общие сведения
- •13.2. Способы поризации материалов
- •13.3. Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия
- •13.4. Органические теплоизоляционные материалы и изделия
- •13.5. Полимерные теплоизоляционные материалы
- •Глава 14 Акустические материалы и изделия
- •14.1. Общие сведения
- •14.2. Звукопоглощающие материалы
- •14.3. Звукоизоляционные материалы и изделия
- •Глава 15 Гидроизоляционные материалы и изделия
- •15.1. Общие сведения
- •15.2. Жидкие гидроизоляционные материалы
- •15.3. Пластично-вязкие гидроизоляционные материалы
- •15.4. Упруго-вязкие и твердые кровельные и гидроизоляционные материалы и изделия
- •Глава 16 Материалы для отделочных работ: краски, лаки, обои
- •16.1. Общие сведения
- •16.2. Исходные основные связующие и вспомогательные вещества для лакокрасочных материалов
- •16.3. Пигменты в красочных составах
- •16.4. Основные разновидности красочных веществ
- •16 5. Антикоррозионная защита полимерными материалами
- •16.6. Обои для отделки стен
- •2. Обжиговые искусственные конгломераты
- •Глава 17 Керамические материалы и изделия
- •17.1. Общие сведения
- •17.2. Глина — основное сырье для строительной керамики
- •17.3. Краткие сведения из технологии керамики
- •17.4. Структура и природа свойств керамических материалов
- •17.5. Керамические материалы и изделия
- •Глава 18 Стеклянные и другие плавленые материалы и изделия
- •18.1. Значение стеклянных изделий в строительстве
- •18.2. Состав и строение стекол
- •18.3. Свойства стекол
- •18.4. Основы производства стекла
- •18.5. Стеклянные материалы и изделия
- •18.6. Материалы и изделия из шлаковых расплавов
- •18.7. Каменное литье и материалы на его основе
- •Глава 19 Металлические материалы и изделия
- •19.1. Общие сведения
- •19.2. Основы получения чугуна и стали
- •19.2.1. Получение чугуна
- •19.2.2. Получение стали
- •19.3. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
- •19.4. Углеродистые стали
- •19.5. Углеродистые конструкционные стали
- •19.6. Легированные стали и твердые сплавы
- •19.7. Термическая обработка стали
- •19.8. Сортамент стального проката
- •19.9. Алюминий и его сплавы
- •19.10. Коррозия железа и других металлов
- •Глава 20 Заключительная
9.5.3. Производство сборных железобетонных изделий и конструкций
Сборные железобетонные изделия и конструкции изготовляют на заводах, полигонах и специальных предприятиях. Технология их изготовления включает следующие основные производственные операции: подготовка составляющих материалов; приготовление бетонной смеси; изготовление арматуры; армирование и укладка бетонной смеси; формование изделий (укладка бетонной смеси и уплотнение); твердение изделий, обычно в условиях тепловлажностной обработки. Отдельные виды изделий (стеновые панели и блоки, лестничные площадки и т. п.) подвергают дополнительной обработке — облицовке поверхности, укладке теплоизоляционных слоев и др. Лицевую поверхность панелей и блоков, например, отделывают декоративным бетоном или раствором, керамическими плитками либо обрабатывают гидрофобизирующими составами.
Операции по подготовке составляющих материалов и приготовлению бетонной смеси были описаны выше. Изготовление ненапрягаемой арматуры сводится к подготовке прутковой и проволочной арматуры на заводе, т. е. чистке, правке, резке и гнутью; сварке арматурных элементов и укрупненной сборке объемных арматурных каркасов. Стержни малого диаметра и проволочные прутки при изготовлении арматурных сеток и плоских каркасов сваривают контактной точечной электросваркой. Цилиндрические арматурные каркасы (наружный и внутренний) для армирования труб и других изделий изготовляют на навивочно-сварочной машине.
При армировании предварительно напряженных железобетонных изделий и конструкций натяжение арматуры может производиться различными способами: механическим, электротермическим и химическим (при использовании энергии расширения специальных видов цементов).
Формование изделий — один из важнейших технологических переделов и состоит из сборки форм, установки арматуры, укладки бетонной смеси в форму и уплотнения.
Качество железобетонных изделий в значительной степени зависит от прочности и жесткости форм, которые должны обеспечить получение изделий точно заданных размеров с правильными очертаниями и достаточно гладкой лицевой поверхностью. При массовом изготовлении изделий применяют только металлические формы. После того как форма собрана, очищена и смазана, в нее укладывают арматуру и бетонную смесь.
При изготовлении железобетонных изделий особого внимания требует формование многопустотных панелей, труб и крупнообъемных элементов. Формование многопустотных панелей и настилов производят в специальных формах с помощью выдвижных пустото-образователей — вибросердечников.
Формование железобетонных труб осуществляют в горизонтальных или вертикальных формах. Вертикальное формование труб целесообразно при изготовлении колец большого диаметра (1,5—3 м) с толстыми стенками.
Крупнообъемные монолитные элементы (блок-комната) формуют на специальных установках.
Монолитные блоки изготовляют или в виде «колпака», когда вертикальные стены бетонируют вместе с несущим потолком, а снизу присоединяют отдельно изготовленную несущую панель междуэтажного перекрытия, или в виде «стакана» с последующим прикреплением сверху несущего потолка. Уложенную в форму бетонную смесь уплотняют на виброплощадках или с помощью поверхностных и глубинных вибраторов. При бетонировании конструкций из жестких, малоподвижных бетонных смесей используют комбинированные способы. Виброуплотнение, вибропрессование, вибрирование с пригрузом позволяют плотно уложить жесткие и особожесткие смеси с водоцементным отношением, равным 0,35 и ниже. На виброшющадке изделие может дополнительно прессоваться под нагрузкой 0,05—0,15 МПа. В технологии бетона и железобетона известны и другие способы уплотнения жестких смесей — виброштампование, вибровакуумирование, центрифугирование. Так, например, скорость вращения форм в станках-центрифугах равна обычно от 600 до 1000 об/мин, в зависимости от уплотняемой бетонной смеси и размеров изделий. В настоящее время разработаны роликовые центрифуги на пневматических шинах (вместо металлических катков), , что снижает шум при их работе, обеспечивает дополнительное уплотнение за счет вибрирования и заглаживания бетонной смеси валиком-катком, находящимся внутри формы.
Твердение железобетонных изделий происходит в естественных условиях или при тепловлажностной обработке, позволяющей ускорить завершение этого процесса. В зависимости от температуры и влажности окружающей среды различают: а) пропаривание в камерах периодического и непрерывного действия при нормальном давлении и температуре 70—100°С; б) автоклавную обработку насыщенным паром при его давлении 0,8—1,3 МПа и температуре 174—193°С; в) контактный обогрев путем непосредственного соприкосновения изделия с источником теплоты (острым паром, горячей водой или нагретым маслом) или нагревательным прибором, обогреваемыми стенками формы; г) электропрогрев — пропускание электрического тока через толщу бетона или обогрев его инфракрасными лучами, особенно при изготовлении тонкостенных изделий в кассетах при достаточной их герметизации. Кроме того, используют метод горячего формования, при котором бетонная смесь перед укладкой в форму в течение 8—12 мин разогревается электрическим током до температуры 75—85°С и выдерживается в форме 4—6 ч. После выдержки в форме бетон приобретает необходимую распалубочную прочность (около 70% проектной).
Пропаривание производится в камерах периодического или непрерывного действия. Из камер пропаривания периодического действия широкое применение имеют камеры ямного типа глубиной до 2 м. Наиболее рациональный размер камер пропаривания в плане должен соответствовать кратным размерам изделий, которые подаются в камеру в формах или на поддонах. Стенки камер делают бетонными. Закрывают камеры массивными крышками с водяными затворами, препятствующими потере пара. Пар в камеру подают так, чтобы обеспечить повышение температуры со скоростью 20—35°С в час, до максимальной — 85—90°С. При этой температуре изделие прогревается на всю толщину и выдерживается в таком состоянии 6—8 ч. После изотермической выдержки начинают постепенное охлаждение изделия. Продолжительность пропаривания зависит от разновидности бетона, свойств цемента и составляет около 12—15 ч для пластичных и 4—8 ч для жестких бетонных смесей. Применение быстротвердеющих цементов позволяет сокращать продолжительность изотермической выдержки (при более низкой температуре прогрева 70—80°С) и уменьшить общее время пропаривания до 8—10 ч.
Камера непрерывного действия представляет собой горизонтальный тоннель, обеспечивающий установленный режим пропаривания изделий, загружаемых с одной стороны тоннеля и выгружаемых с другой. За время пребывания в камере тоннельного типа изделия проходят зоны подогрева, изотермической выдержки при максимальной температуре и охлаждения. Этим способом пользуются главным образом при конвейерной технологии. В вертикальных камерах непрерывного действия процесс тепло-влажностной обработки изделий осуществляется по принципу противотока. Пар поступает в верхнюю часть камеры, в зону изотермического прогрева по перфорированной трубе. Загрузка изделий производится в нижней части камеры. Затем холодные изделия движутся вверх, навстречу горячей паро-воздушной среде. Пройдя зону изотермического прогрева в наиболее горячей части камеры, изделия опускаются вниз и постепенно охлаждаются. Тепловая обработка в камерах ускоряет время твердения бетона примерно в 7—8 раз.
Тепловлажностная обработка может осуществляться также в автоклавах. В них создаются благоприятные условия при ускорении твердения и образования изделий со структурой высокой прочности. Такими условиями являются давление пара насыщенного, равного 0,8—1,2 МПа, и температура 175—193°С. Режим автоклавной обработки зависит не только от времени предварительной выдержки изделий до впуска пара в автоклав, давления пара при изотермическом прогреве, интенсивности подъема и снижения давления пара, но и от условий остывания изделия после снижения давления пара до атмосферного. Запаривание в автоклавах — наиболее эффективный метод тепловлажностной обработки, особенно для изделий из ячеистых бетонов.
После тепловлажностной обработки изготовление железобетонных изделий, если не требуется дальнейшая отделка поверхности, заканчивается. Изделие, освобожденное от формы, поступает в отдел технического контроля завода и затем на склад готовой продукции.