Конспект лекций на производство бетонных работ тема № 1 основные положения

План

1. Общие сведения о производстве бетонных работ

2. Основные особенности бетонной смеси и бетона

3. Структура комплексного процесса бетонирования конструкций и ее зависимость от процессов, протекающих при твердении бетона

1. Общие сведения о производстве бетонных работ

Бетон находит широкое применение при возведении промышленных, гражданских и сельско­хозяйственных зданий, а также в других отраслях народного хо­зяйства: судостроении, машиностроении, нефтяной и горнодобывающей промышленности т. п. Универсальность и экономичность железобетона повышается по мере совершенствования расчетов конструкций и технологических приемов, разработки методов применения высокопрочных и легких бетонов, бетонов с синтети­ческими компонентами, развития теории структурообразования бетонов.

Расширению области применения бетона и железобетона спо­собствует развернутая на базе передовой техники дальнейшая ин­дустриализация, механизация и автоматизация процессов и работ, обеспечивающие выпуск большого количества сборных конструк­ций. Заводы производят не только готовые сборные железобетон­ные конструкции, но и комплекты опалубки, арматурные каркасы и сетки, товарную бетонную смесь, сухие смеси для бетонов и растворов, различные добавки к бетонным смесям и растворам, позволяющие управлять физико-механическими и технологиче­скими свойствами последних.

Бетонные работы производятся на основании тщательно разра­ботанного проекта производства работ, в котором увязываются физико-химические процессы, протекающие в бетонной смеси и в бетоне, с технологическими процессами бетонных работ, осо­бенностями возводимых конструкций здания или сооружения, а также с учетом местных условий производства работ (климати­ческие, временные, организационные и другие факторы). Произ­водить бетонные работы должны специализированные бригады или звенья, в которых рабочие имеют специальную подготовку, понимают технологию и особенности производства этих работ, соблюдают необходимую производственную и технологическую дис­циплину.

Качество бетонных конструкций зависит от многих факторов, поэтому необходимы пооперационный и лабораторный контроль качества.

2. Основные особенности бетонной смеси и бетона

Технология производства бетонных работ в большей степени, чем других видов работ, зависит от свойств основных материалов, с которыми приходится иметь дело, особенностей внешних воздей­ствий среды и собственно технологических процессов. Основным материалом, используемым при бетонных работах, является бе­тонная смесь и цемент, входящий в ее состав в качестве вяжу­щего.

Под бетонной смесью понимают смесь всех компонентов, вхо­дящих в состав бетона, начиная с момента ее приготовления (пере­мешивания с водой) до условного момента начала твердения. Сухая бетонная смесь отличается отсутствием в ней воды затворения и не обладает всеми свойствами, присущими бетонной смеси. В зависимости от изменения состава компонентов свойства бетон­ной смеси могут меняться довольно резко при переходе от особо тяжелых и тяжелых к легким и ячеистым бетонам. Воздух (или иной газ) в составе бетонной смеси способен оказывать на каче­ство и свойства бетона самое различное влияние. Оно может быть как положительным, так и отрицательным.

По современным теоретическим представлениям вяжущее, иг­рающее основную роль в образовании и твердении цементного камня, последовательно проходит стадии растворения, формиро­вания коагуляционной и кристаллической структуры. В процессе растворения компонентов, входящих в состав частиц цемента, обра­зуются те или иные насыщенные растворы солей. Последние, в свою очередь, являются предпосылкой образования коагуля­ционной структуры, обладающей пластичными свойствами и группирующейся в так называемые сольвентные оболочки, кото­рыми обволакиваются мелкодисперсные частицы цемента. По мере гидратации цемента процесс постепенно переходит в стадию кри­сталлизации, в цементном тесте появляются мельчайшие кри­сталлы, по мере роста образующие кристаллическую решетчатую структуру. Процесс кристаллизации определяет механизм твер­дения цементного камня и, следовательно, нарастания прочности бетона.

На интенсивность процесса твердения и физико-механические свойства цементного камня значительное влияние оказывают: минералогический состав применяемого цемента, химический со­став воды, соотношение между количеством цемента и воды (Ц/В), вводимые добавки, свойства и характеристики составляющих бетонной смеси, тепловлажностный режим, при котором протекает твердение, организация ухода за бетонами и др.

Для твердения цементного камня наиболее благоприятна тем­пература окружающей среды от 15 до 25 ⁰С, при которой бетон на 28-е сутки достигает марочной прочности. В процессе структуро­образования бетона и, соответственно, в процессе роста прочности за счет влияния отрицательных факторов могут иметь место про­цессы, разрушающие кристаллическую структуру и в значитель­ной степени снижающие прочность бетонов. Прочность изделий, обрабатываемых в пропарочных камерах, при несоблюдении опти­мальных условий твердения может понизиться до 20 % по сравне­нию с возможно достижимой.

При пересушивании или промораживании бетона в раннем возрасте прочность может оказаться нулевой: происходит полное разрушение бетона. Это является результатом действия сил внутреннего напряжения, разрушающих новообразования между отдельными компонентами бетона.

Последующее твердение в бла­гоприятных условиях полностью не восстанавливает нарушенные связи и снижает, в конечном итоге, прочность бетона. Причины возникновения внутренних сил могут быть самыми разнообраз­ными и неожиданными. Это опоздание с укладкой и уплотнением смеси, нарушение Ц/В в результате транспортирования в жаркую (или морозную) погоду, перемещение грузов или хождение по бетону раннего возраста, недостаточная жесткость опалубки, динамические воздействия на основание от тяжелых работающих машин, транспортных средств и близлежащих производств, рез­кие перепады температур в ночное и дневное время, переход воды в порах из жидкого в парообразное состояние и наоборот, что об­условливает то повышенное, то пониженное давление в порах, приводящее к разрыву новообразований и кристаллов.

При воздействии отрицательных факторов нарушается струк­тура бетонного камня, снижается его прочность, плотность, моно­литность, морозостойкость и стойкость, увеличивается количество микро- и макротрещин, изменяются геометрические параметры конструкций, сокращается долговечность.

Наше представление о бетоне как материале было бы непол­ным, если бы мы не коснулись вопроса о структуре бетонного камня. Оказывается, несмотря на разнообразие методов подбора состава бетона, различие минералогического состава вяжущего, заполнителей, при разных внешних воздействиях могут быть по­лучены только две принципиально различные структуры зрелого бетона при одинаковых марке цемента, Ц/В, степени уплотнения и материалах. Схемы этих структур представлены на рис. 1. Разли­чие структур состоит в том, что первая структура представляет собой как бы скелет из крупного и мелкого заполнителя, пустоты в котором заполнены цементным камнем (клеем), а вторая — массу цементного раствора в которой во взвешенном состоянии находится заполнитель.

При одинаковых Ц/В и степени уплотнения в применяемом це­менте прочность бетона I типа должна быть выше, чем у бетона II типа, благодаря тому, что внутренние напряжения при сжатии в основном передаются через скелет из заполнителя, прочность которого, как правило, бывает больше прочности цементного камня. У бетона II типа внутренние напряжения воспринимаются в ос­новном цементным камнем.

Естественно, что в природе существует множество структур бетонов, занимающих промежуточное положение между приве­денными на рис. 1 структурами. Эти третьи структуры будут тя­готеть к первой или второй, поэтому их свойства как в качествен­ном, так и в количественном отношении будут соответственно из­меняться.