![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тяжелый бетон
Тяжелый бетон (средней плотностью 1800—2500 кг/м:! ) является одним из основных строительных материалов. Его широко применяют для изготовления сборных бетонных и железобетонных конструкций и деталей, а также для возведения монолитных сооружений различного назначения. Для приготовления тяжелых бетонов применяют обычный портландцемент и его разновидности: быстротвердеющий, пластифицированный и пуццо-лановый, шлакопортландцеМент и др. Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и существенно влияют на его прочность, долговечность и сто-, имость. Lia счет заполнителей сокращают расход цемента, повышают прочность и деформативность бетона, чем увеличивают долговечность сооружений. Стоимость заполнителя составляет почти половину стоимости бетонных и железобетонных конструкций, поэтому применение в качестве заполнителей местных или более дешевых материалов позволяет снизить стоимость строительства, уменьшить объем транспортных перевозок, сократить сроки строительства. Заполнители для бетона делятся на мелкие и крупные. Мелким заполнителем может служить естественный или искусственный песок, а крупным — щебень и гравий. Зерновой состав, прочность и чистота заполнителя существенно влияют на свойства бетона. —55- Песок представляет собой рыхлую смесь зерен. Крупность зерен колеблется от 0, 14 до 5 мм. Пески делятся на природные, образовавшиеся в результате выветривания горных пород, и искусственные, получаемые путем дробления твердых горных пород или отходов производства (доменных или топливных шлаков, керамзита, перлита и др.). Чаще всего в природе встречаются кварцевые пески с примесью полевого шпата, слюды и зерен других минералов, которые наиболее пригодны для бетонов. Наибольший эффект достигается при использовании кварцевых песков с шероховатой поверхностью зерен. Такие пески, обладая большим сцеплением с цементным камнем, повышают прочность бетона. Гравий — рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород, состоит из окатанных зерен размером 3—■ 70 мм. У морского и речного гравия зерна более округлой (окатанной) формы, чем у горного. Для бетонов предпочтительнее гравий с зернами малоокатанной формы, что улучшает их сцепление с цементным камнем. Щебень получают дроблением горных пород (например, гранита, диабаза, прочного известняка) на камнедробилках с отделением зерен размером менее 3 мм. Форма зерен щебня остроугольная. Для изготовления бетона лучше всего подходит щебень, близкий по форме к кубу или тетраэдру. Щебень не должен содержать комков глины, суглинка и других примесей. Загрязнение заполнителя ухудшает качество бетона. Присутствие глинистых и других примесей снижает прочность и морозостойкость затвердевшего бетона. Пылеватые глинистые частицы, обволакивающие зерна заполнителя, ухудшают их.сцепление с цементным камнем. При нагружеиии такой бетон начинает разрушаться в контактных зонах между цементным камнем и зернами заполнителя. Находящиеся в заполнителе комья глины или суглинка впитывают и хорошо удерживают воду. При отрицательных температурах вода замерзает, увеличиваясь в объеме. Это приводит к возникновению дополнительных напряжений в бетоне и его разрушению, т. е. снижению морозостойкости конструкций. Для затворения бетонной смеси и поливки бетона используют воду, которая не содержит вредных примесей, препятствующих нормальному твердению бетона. К таким примесям относятся соли и кислоты. Болотная во- ._ Kfi_-. да, богатая органическими примесями, а также сточные воды, содержащие жир. сахар, кислоты и другие включения, для приготовления бетона непригодны. Обычно используют водопроводную воду, а в ряде случаев —■ морскую, если содержание солей в ней не превышает 5000 мг/л. Нельзя применять морскую воду при бетонировании внутренних конструкций жилых и общественных зданий в жарком и сухом климате, так как морские соли могут выступить на поверхность бетона или вызвать коррозию арматуры. Для улучшения свойств бетонов, исходя из технико-экономических показателей, применяют различные добавки. По виду и назначению добавки можно разделить на следующие группы: ускорители твердения; поверхностно-активные; пено- и газообразователи; комбинированные, специальные. Специальные виды тяжелых бетонов. К специальным бетонам откосят гидротехнические, дорожные, кис- —62— лотоупорные, жаростойкие и бетоны для защиты от радиоактивных воздействий. Все перечисленные виды бетонов отличаются от обычных подбором состава вяжущих и заполнителей, а также введением добавок. % Гидротехнический бетон отличается повышенной плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, стойкостью против коррозии. Приготовляют его на сульфатостойком и пуццолановом портландцементе с применением высококачественных заполнителей и введением тонкомолотых гидравлических и инертных добавок, а также пластифицирующих и гидрофобных добавок. Дорожный бетон должен обладать теми же свойствами, что и гидротехнический, плюс повышенной износостойкостью. Для его приготовления используют пластифицированный или гидрофобный портландцемент, а в качестве крупного заполнителя — гранитный щебень. Кислотоупорный бетон специального назначения служит для облицовки аппаратуры на предприятиях химической промышленности. Приготовляют его на кислотоупорном цементе и кислотостойких заполнителях (кварцит или андезит) и затворяют жидким стеклом. Жаростойкий бетон отличается способностью сохранять первоначальную прочность при высоких температурах. Для его приготовления используют глиноземистый цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и жидкое стекло с добавкой кремнефтористого натрия. Заполнителями служат металлургические шлаки, бой керамических и огнеупорных материалов, базальт, диабаз. Бетон для защиты от радиоактивных воздействий предназначен для облицовки ядерных реакторов. Приготовляют на обычном портландцементе, шлакопорт-ландцементе или глиноземистом цементе и тяжелых заполнителях в виде металлического скрапа, чугунной дроби с добавками карбида, бора или хлористого лития. Средняя плотность таких бетонов 2800—5000 кг/м3.' 7.3. ЛЕГКИЕ БЕТОНЫ Бетоны со средней плотностью 500—1800 кг/м3 относятся к группе легких бетонов, отличающихся высокой пористостью. -63- По способу создания искусственной пористости легкие бетоны делят на: легкие бетоны на легких пористых заполнителях; крупнопористые (беспесчаные) бетоны, изготовляемые с применением однофракционного плотного или пористого крупного заполнителя без песка; ячеистые бетоны, структура которых придавлена искусственно созданными ячейками, заменяющими зерна заполнителей. По назначению легкие бетоны делят на: теплоизоляционные, основное назначение которых — обеспечить необходимое термическое сопротивление ограждающей конструкции (средняя плотность.их — менее 500 кг/м3); конструктивные, предназначенные воспринимать значительные нагрузки в зданиях и сооружениях, средняя плотность их—1400—1800 кг/м3; конструктивно-теплоизоляционные со средней плотностью 500—1400 кг/м3. Легкие бетоны на пористых заполнителях. Природные пористые заполнители (пемзу, туф) используют только в местах их добычи. Из искусственных — керамзит, шлаковая пемза, аглопорит, чаще применяют керамзит (для получения керамзитобетона). Как правило, применяют крупные пористые заполнители, мелкие (пористые керамзитовые и перлитовые пески) используют реже. Свойства легких бетонов на пористых заполнителях определяются во многом свойствами заполнителей. У пористых заполнителей низкая средняя плотность (менее 1000 кг/м3), а их прочность обычно меньше прочности бетона. Кроме того, они способны поглощать довольно много воды. Все это приводит к тому, что прочность легких бетонов не подчиняется закону водоце-ментного отношения, а зависит главным образом от марки цемента и его количества. Бетонные смеси на пористом заполнителе из-за шероховатой поверхности И небольшой плотности его зерен имеют пониженную удобоукладываемость и требуют эффективных методов уплотнения. Поглощение воды пористыми заполнителями играет положительную роль при твердении бетона, так как вода, содержащаяся в заполнителе, обеспечивает необходимую влажность бетона во время твердения. При плотности ниже, чем плотность кирпича, бетоны на пористых заполнителях достаточно прочные и морозостойкие, поэтому при одинаковой теплопроводности толщина стен жилых зданий из легкого бетона 250— —64— 320 мм s(масса 1 м2 стены 250—350 кг),, из кирпича — 5Ю—640 мм (масса 1 м2 стены 1000—1200 кг). Конструкционные легкие бетоны применяют для несущих конструкций зданий (например, плит перекрытий) с целью уменьшения массы конструкций, так как основная нагрузка на бетонные конструкции — собственный вес бетона. Ячеистые бетоны на 80—85 % по объему состоят из замкнутых пор (ячеек) размером 0, 5—2 мм, играющих роль заполнителя. Средняя плотность ячеистых бетонов 250—1200 кг/м3. Ячеистые бетоны по способу получения называют пено- и газобетон. Для получения пенобетона тесто из вяжущего и воды смешивают с заранее приготовленной устойчивой пеной, полученной при интенсивном перемешивании воды с пенообразующей добавкой. Газобетон получают, добавляя к смеси вяжущего с водой газообразователь (обычно алюминиевую пудру). В щелочной среде вяжущего при взаимодействии алюминия с водой выделяется водород, вспучивающий массу. В качестве вяжущего для ячеистых бетонов применяют цемент и известь с тонкомолотыми добавками (песок, золы ТЭС, шлаки и т.п.), а также гипс. Ячеистые бетоны на основе извести называют пено- и газосиликатными. Для твердения ячеистых бетонов на цементе и извести используют тепловлажностную обработку в автоклаве. Ячеистые бетоны из-за высокой пористости характеризуются повышенным водопоглощением и соответственно низкой морозостойкостью. Однако из них изготовляют стеновые блоки и панели, поверхность которых защищают от действия воды (окраска, декоративно-защитное покрытие). Эффективно применять ячеистые бетоны в слоистых конструкциях в качестве внутреннего теплоизоляционного слоя. Легкие бетоны ввиду универсальности свойств применимы в различных строительных элементах зданий и сооружений. Так, из легких бетонов на пористых заполнителях, обладающих низкой теплопроводностью, изготовляют панели для стен и перекрытий отапливаемых зданий: из напряженного армированного бетона выполняют пролетные строения мостов, ферм, плит для проезжей части мостов; из легких бетонов строят плавучие средства. —65 7.4. СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ Строительным раствором называют материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной смеси вяжущего вещества (цемента, извести), мелкого заполнителя (песка) и воды, а в необходимых случаях и специальных добавок. До затвердевания этот материал называют растворной смесью. По назначению строительные растворы бывают: кладочные —для кладки из кирпича, штучных камней и блоков; отделочные (штукатурные) — для оштукатуривания наружных и внутренних поверхностей конструкций; специальные — для омоноличивания сборных железобетонных конструкций, для устройства гидроизоляции и других специальных целей. Растворы называют по свойствам входящего в них вяжущего (гидравлические, воздушные) и его виду (цементные, известковые, гипсовые и смешанные — цементно-известковые, це-ментно-глиняные, известково-гипсовые). По средней плотности различают растворы обыкновенные тяжелые (плотность более 1500 кг/м3), получаемые на тяжелых заполнителях (природный песок и др.), и легкие (менее 1500 кг/м3), изготовляемые на пористых заполнителях (керамзитовый песок, вспученный перлит и др.). Легкие растворы, кроме того, получают с помощью специальных пенообразующих добавок — поризованные растворы. Растворная смесь должна обладать следующими свойствами: хорошей удобоукладываемостыо и высокой водоудерживающей способностью, легко распределяться по пористому основанию и не давать ему отсасывать в себя воду, необходимую для твердения раствора. Затвердевший раствор должен иметь требуемые прочность и морозостойкость. Прочность строительных растворов характеризуется маркой, определяемой по пределу прочности при сжатии образцов-кубов размером 70, 7Х Х70, 7X70, 7 мм. По прочности на сжатие строительные растворы делятся на марки: 4; 10; 25; 50; 75; 100; 150; 200 и 300. Растворы марок 4; 10; 25 изготовляют обычно на извести и местных вяжущих; растворы более высоких марок — на цементно-известковом и цементном вяжущем. Прочность строительных растворов, так же как и бетонов, зависит от марки вяжущего и его количества. —66— Однако водовяжущее отношение в данном случае не имеет существенного значения, так как пористое основание, на которое наносят раствор, отсасывает из него воду и количество воды в разных растворах становится приблизительно одинаковым. Прочностные показатели применяемых кладочных и штукатурных растворов значительно ниже прочностных показателей бетонов. Это объясняется тем, что прочность кладочных растворов не влияет существенно на прочность кладки из камней правильной формы, а штукатурные растворы практически не несут никакой нагрузки. Более высокие требования предъявляются к прочности растворов для омоноличивания несущих сборных конструкций. Морозостойкость растворов, так же как и бетонов, определяется числом циклов «замораживания — оттаивания» до потери 15 % первоначальной прочности (или 5 % массы). По морозостойкости растворы подразделяют на марки: МрзЮ—МрзЗОО. С целью экономии цемента при изготовлении растворов применяют пластификаторы или в качестве вяжущих используют смесь цемента и извести (цементно-известковые растворы). В настоящее время для пластификации растворных смесей начинают применять суперпластификаторы — высокомолекулярные поверхностно-активные вещества, вводимые в растворную смесь в количестве до 1 % массы цемента. Растворы, как правило, приготовляют на централизованных б ето но растворных заводах или растворных узлах, что обеспечивает получение продукции высокого качества. Вопросы для самопроверки 1. Что такое бетон? 2. Назовите классификацию бетонов по средней плотности, виду вяжущих и по назначению. 3. Перечислите основные свойства бетона. 4. Что такое класс бетона и какие классы бетона Вы знаете? 5. Какие факторы влияют на прочность бетона? 6. Назовите составляющие тяжелого бетона и перечислите требования, предъявляемые к ним. —67-
7. Перечислите оборудование и механизмы, применяемые для транспортировки и укладки бетона. 8. Назовите специальные виды тяжелых бетонов. 9. Перечислите легкие бетоны, их назначение. 10. Назовите виды, назначение и марки строительных растворов. Глава 8. СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ 8.1. ЖЕЛЕЗОБЕТОН Железобетон представляет собой строительный материал, в котором соединены в единое целое затвердевший бетон и стальная арматура, совместно работающие в конструкции. Основой совместной работы бетона и стальной арматуры является правильный подбор свойств этих материалов, Бетон хорошо сопротивляется сжатию, а арматура обладает значительной прочностью на растяжение. Бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и оба материала деформируются совместно. Плотный бетон защищает арматуру от коррозии и предохраняет ее от непосредственного действия огня. Основную цель армирования можно пояснить на элементах, работающих на изгиб (балках, ригелях). В таких элементах часть поперечного сечения элемента подвергается сжатию, а другая — растяжению. Если балку изготовить из неармированного бетона, то вследствие низкой его прочности на растяжение (1—4 МПа) уже под небольшой нагрузкой бетон в растянутой зоне растрескивается (рис. 8.1, а), и балка разрушится. Если же в растянутую зону ввести стальную арматуру, то она примет на себя растягивающие напряжения (прочность стали при растяжении более 200 МПа) и балка, хотя на ней могут появиться трещины, не разрушится даже при больших нагрузках (рис. 8.1, 6). В ряде случаев армируют элементы, работающие и на сжатие (колонны, сваи), так как и на сжатие сталь в 5—10 раз прочнее бетона. Несмотря на свою сравнительно короткую историю (патент на изобретение железобетона был выдан французу Ж. Монье в 1867 г., хотя железобетон использовался и до него в 1845 г. инженером Г. Е. Паукером в России и в 1849 г. Уилкинсом в Англии), железобетон получил исключительно широкое применение во всех отраслях _fi8— Рис. 8.1. Неармированная бетонная (а) и армированная железобетонная (б) балки / — арматура строительства. Этому спосбствовали его существенные технико-экономические преимущества: возможность использования дешевых местных строительных материалов — песка, щебня и гравия, составляющих до 70—■ 80 % массы железобетона; исключительная долговечность (прочность бетона не снижается во времени и может даже расти); высокая огнестойкость и др. Железобетон имеет один недостаток — сравнительно большую собственную массу. Для снижения массы конструкций рекомендуется использовать тонкостепные и пустотные конструкции, применять облегченные и легкие бетоны на пористых заполнителях. Железобетонные конструкции по способу выполнения могут быть сборными, сборно-монолитными и монолитными. Сборные конструкции изготовляются на специальных заводах железобетонных конструкций в многократно используемых формах и средствами транспорта доставляются к месту строительства, где из них монтируются здания и сооружения. Сборно-монолитные конструкции собираются из элементов заводского изготовления с заполнением отдельных участков монолитным бетоном на месте строительства. Конструкции из монолитного железобетона изготовляются непосредственно на месте, в ка- -69—
честве форм используются различного вида опалубки. В этом случае к месту строительства подвозится раздельно бетон и арматура. Монолитный железобетон в основном применяют в гидротехническом строительстве. В промышленном и гражданском строительстве используется сборный железобетон, позволяющий превращать строительную площадку в площадку монтажа сооружений из готовых деталей и конструкций, тем самым облегчить и улучшить условия работы строителей, особенно в зимнее время, ускорять, а весьма часто и удешевлять строительство.
|