книги / Строительные материалы

20 кг,	диаметр			рабочей
части 114 мм, полная дли­
на 1165 мм, мощность мо­
тора 1 кВт. Этот вибратор
используется при				бетони­
ровании		крупных		блоков,
колонн, балок и т. п.
Вибратор с гибким ва­						Рис. 7.3. Поверхностный вибратор
лом (рис. 7.5) состоит из
тонкого		цилиндрического
сменного		рабочего нако­
нечника		(диаметром 51 и
75 мм),		соединенного			с	Рис. 7.4. Глубинный вибратор
мотором		гибким		валом.
Мотор	мощностью 1 кВт
расположен			отдельно		на
металлической				тарелке.
Этот высокочастотный ви­
братор	(до		7000	колеба­
ний в мим) удобен для бе­
тонирования			тонких кон­			3
струкций		с	густой арма­
турой.						Рис. 7.5. Вибратор с гибким валом
Для			безопасности
						/ — электромотор; 2 — гибкий вал; 3 —
электромеханические					ви­	вибрирующий наконечник
браторы		необходимо			за­

землять, а рабочих снабжать резиновыми сапогами и ру­ кавицами. Выпускаемые в стране вибраторы переведены на питание более безопасным током низкого напряже­ ния — 36 В.

Для улучшения качества бетона можно применять ва­ куумирование, при котором из бетонной смеси извлека­ ется часть избыточной воды и воздуха; одновременно под действием атмосферного давления бетонная смесь уплот­ няется и бетон становится более прочным; ускоряется также его твердение. Хорошие результаты дает повтор­ ное вибрирование после вакуумирования, при котором закрываются мелкие поры, образовавшиеся при вакууми­ ровании, и бетонная смесь сильнее уплотняется.

Для получения бетона хорошего качества необходимо обеспечить надлежащий уход за твердеющим бетоном, создавая летом влажную, а зимой теплую и влажную сре­ ду для его твердения. После укладки бетонной смеси в летнее время поверхность сооружения должна быть за­

щищена от высыхания, а в первые часы твердениями от дождя. Для этой цели горизонтальные поверхности по окончании бетонирования покрывают специальными па­ ронепроницаемыми пленками, наносят материалы, кото­ рые высыхая образуют пленку (например, битум, лак этиноль и др.), посыпают песком слоем 5 см, шлаком и другими подобными материалами, все время увлажняе­ мыми, создают на них водные бассейны. В первые дни вертикальные поверхности от высыхания защищает, опа­ лубка, которую также следует увлажнять. После снятия боковой опалубки вертикальные поверхности бетонных сооружений поливают водой.

Поливка бетона при'температуре воздуха выше .15 °С продолжается не менее 15 дней, при температуре, возду­ ха 10—15°С — 10 дней; при более низкой температуре продолжительность поливки бетона устанавливается на месте работ. В первую треть указанного срока бетон по­ ливают 3—4 раза в сутки, затем 2 раза в сутки.

Полную расчетную загрузку конструкций можно про­ изводить только после испытания контрольных образцов бетона.

3. Бетонирование монолитных конструкций

Монолитными называют конструкции, которые возво­ дятся непосредственно на месте их расположения. Воз­ ведение конструкций включает установку опалубки, ко­ торая воссоздает в пространстве очертания будущей конструкции, установку арматуры, бетонирование конст­ рукций, уход за твердеющим бетоном. Монолитные кон­ струкции сооружают в основном из тяжелого и легкого бетона на пористых заполнителях. Монолитные бетон­ ные и железобетонные конструкции экономически целе­ сообразны при использовании индустриальных методов работ. Они предусматривают широкое применение инвен­ тарной металлической, деревянной, фанерной или дере­ вометаллической опалубки. В зависимости от типа бето­ нируемых конструкций и их конфигурации используют различные виды опалубки: разборно-переставную, сколь­ зящую (поднимаемую домкратами), катучую (переме­ щаемую в горизонтальном направлении) и др.

Арматуру, как правило, изготовляют в арматурно-сва­ рочных цехах или на заводе в виде укрупненных элемен­ тов — сварных сеток и блоков-каркасов.

Предусматривается автоматизация приготовления бе­ тонной смеси, комплексная механизация ее транспорти­ рования и уплотнения. Созданы бетонные заводы и уста­ новки периодического и непрерывного действия с про­ граммным управлением производительностью 15, 30, 60 и 120 м3/ч. Заводы оборудуют автоматическими дозато­ рами, гравитационными бетоносмесителями или смесите­ лями принудительного действия.

Бетонную смесь транспортируют так, чтобы она нё расслаивалась и не изменяла свой состав вследствие по­ падания атмосферных осадков или чрезмерного испаре­ ния воды при действии ветра и солнечных лучей.

Бетонную смесь перевозят на строительную площад­ ку чаще всего автосамосваламн или автобетоносмесите­ лями. Транспортирование бетонных смесей на строитель­ ной площадке осуществляют кранами, конвейерами и по трубам с помощью бетононасосов или пневмонагиетателей. Пневматический способ отличается простотой и по­ зволяет подавать бетонные смеси сжатым воздухом по трубам на расстояние до 150 м.

Бетонирование монолитных конструкций производят непрерывно или с перерывами, т. е. участками или бло­ ками. Непрерывную укладку бетона осуществляют в том случае, когда требуется повышенная монолитность и од­ нородность бетона и поэтому нежелательно наличие ра­ бочих швов. Это относится к предварительно напряжен­ ным железобетонным конструкциям, фундаментам, вос­ принимающим динамические усилия от оборудования и т. п. Конструкции большой протяженности или большой площади (например, железобетонные перекрытия) бе­ тонируют отдельными участками, причем рабочие швы между ними предусматривают в местах, где при эксплуа­ тации возникают.минимальные напряжения.

Массивные сооружения (плотины, шлюзы, массивные фундаменты и т. п.) в Проекте разрезают рабочими шва­ ми на блоки. Объем блока устанавливают с учетом воз­ никающих в бетоне температурных и усадочных напря­ жений. Бетонную смесь подают так, чтобы не было рас­ слоения, поэтому бетонная смесь поступает к месту кладки по вертикальным «хоботам», виброжелобам и на­ клонным лоткам, при этом высота свободного падения смеси не должна превышать 2 м.

Бетонную смесь укладывают слоями, толщину кото­ рых устанавливают с учетом ее хорошего уплотнения ви­

браторами. При внутреннем вибрировании наибольшая толщина слоя составляет 1,25 длины рабочей части ви­ браторов, при поверхностном вибрировании не превыша­ ет 15—25 см. Шаг перестановки внутренних вибраторов не должен превышать полутора радиусов их действия.

Уход за бетоном начинают сразу после укладки и уп­ лотнения бетонной смеси и продолжают в течение всего периода выдерживания бетона до достижения им заданной прочности. Качество бетона зависит от ухода за ним, целью которого является создание и поддержа­ ние температурно-влажностных условий, благоприятных для гидратации цемента.

Распалубливание бетонных и железобетонных конст­ рукций производят после достижения бетоном установ­ ленной прочности. Несущую опалубку снимают, когда бе­ тон наберет 70—100 % проектной прочности. Полная прочность бетона необходима в том случае, когда факти­ ческая нагрузка на распалубленную конструкцию будет превышать 70 % расчетной.

4. Контроль качества бетона

Контроль качества бетона на стройках осуществляет­ ся лабораториями. Лаборатории организуются на всех стройках и заводах, где объем бетонных работ превыша­ ет 2000 м3. Контроль заключается в испытании стандарт­ ными или полевыми методами всех материалов, приме­ няемых для изготовления бетона, подборе его составов, проверке качества приготовления и укладки бетонной смеси, а также прочности затвердевшего бетона.

Наряду со стандартными испытаниями для контроля качества материалов и бетона используются полевые экспресс-методы. В последнее время широкое распрост­ ранение получили методы контроля качества бетона без разрушения. Эти испытания проводят простыми и доступ­ ными способами: молотком К. П. Кашкарова и т. п. или с помощью специальных ультразвуковых приборов. При ударе молотком К. П. Кашкарова (рис. 7.6.) по образцу или конструкции на бетоне остается отпечаток—вмятина. Одновременно такой же отпечаток получается на сталь­ ном эталоне с заранее известной твердостью. По отноше­ нию диаметров отпечатков do/'do по тарировочной кривой (рис. 7.6, б) можно ориентировочно установить прочность бетона. Чем больше это отношение, тем ниже прочность

бетона; Для получения бо­ лее надежных результа­ тов количество испытаний для получения одного среднего значения должно быть не менее 10. При ис­ пытании молотком К. П. Кашкарова сила удара не отражается на результатах испытания, так как отпечатки на бе­ тоне и эталоне вызывают­ ся одним и тем же уда­ ром.

При использовании ультразвукового способа электронный генератор прибора создает высоко­ частотные электрические импульсы, которые в спе­ циальном излучателе пре­ образуются в ультразву­ ковые механические вол­ ны. Излучатель плотно

б)

________ I________ I________ 1________ I

О 10 20 30 RfoMltCt

Рис. 7.6. Испытание бетона молотком К. П. Кашкарова

а — общий вид	молотка; б — тариро-
вочная кривая;	/ — головка;	2 — ста­
кан; 3 — корпус;	4 — пружина;	5 — ша­

рик; 6 — эталонный стержень

б)

fy, мпа

Рис. 7.7. Испытание бетона улмразвуковым способом
а — схема испытания; б — тарировочная кривая для	бетона на	гранитном
щебне; / — электронный генератор высокочастотных	импульсов;	2 — излуча­

тель; з — образец; 4 — приемник; 5 — усилитель; 6 — измерительное устройст­

во;	7 — изображение приемного сигнала; 8 — изображение посланного импуль­
са;	9 — метки времени; 10 — блок питания

прижимается к образцу или изделию, посылая в Него ультразвуковые волны. На расстоянии / от излучателя к поверхности бетона подводят приемник, в котором уль­ тразвуковые колебания преобразуются в электрические. Через усилитель эти колебания подаются на измеритель­ ное устройство, которое позволяет определять время про­ хождения ультразвука через образец /. Скорость распро­ странения ультразвука

v= //'(/ — /0)*

где to — время прохождения ультразвука при сомкнутых щупах, оп­ ределяющее задержку сигнала в местах контакта щупов с бетоном.

По скорости ультразвука на основе тарировочных За­ висимостей, полученных по результатам предваритель­ ных испытаний, определяют прочность бетона: чем плот­ нее бетон, тем выше его прочность и скорость распрост­ ранения ультразвука (рис. 7.7).

5. Пути экономии цемента и улучшения качества бетона

Снижение расхода цемента в бетоне не только очень важно экономически. Оно вместе с тем способствует улуч­ шению свойств бетона, так как цементный камень в боль­ шинстве случаев является наиболее слабым компонентом бетона. Уменьшение расхода цемента снижает его усадку, ползучесть, увеличивает долговечность, стойкость против коррозии, и кроме того, снижает общие затраты энергии на производство бетона, так как цемент наиболее энерго­ емкий компонент бетона.

Минимальный расход цемента в бетоне достигается правильным выбором материалов, в частности, отноше­ ния между марками цемента и бетона, подвижности бе­ тонной смеси, соотношения между песком и щебнем, при­ менением чистых заполнителей оптимальной крупности, тщательным приготовлением и уплотнением бетонной смеси, надлежащим уходом за бетоном, применением по­ верхностно-активных добавок и суперпластификаторов и использованием роста прочности бетона во времени.

В производстве сборного железобетона значительной экономии цемента добиваются, применяя жесткие бетон­ ные смеси. При бетонировании монолитных конструкций уменьшают расход цемента использованием пластифици­ рованного и гидрофобного цемента и поверхностно-ак­ тивных веществ. Введение в бетон поверхностно-актив­ ных добавок не только дает экономйю 10—20 % цемента

Т А Б Л И Ц А 7.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЦЕМЕНТОВ ПО СКОРОСТИ ТВЕРДЕНИЯ

С

=

Н

I

II

III

IV

Минералогическая характеристи				К	_ Я:Ч>	I(	R m
				*28 -00	Rtt	^ 28—180 “	р
							Кг*
Алюминатный (С3А >12% )				1— 1,05		1 - М
Алитовый	(C3S > 5 0 %,		СзА<	1,05— 1,2		1.1— 1.3
< 8% )		минерало­		1,2— 1,5		1 .3 - 1 .8
Цемент со сложной
гической характеристикой (пуц-
цолановый,	портландцемент с
содержанием C4A F>14 %, шла-
копортландцемент		при	содер­
жании шлака 30—40 %)				1,6		1,85
Белитовый	портландцемент и
шлакопортландцемент			при со­
держании шлака более 50 %

за счет уменьшения водопотребности бетонной смеси, но и повышает долговечность бетона.

Иногда конструкция вступает в эксплуатацию и вос­ принимает расчетные нагрузки не через 28 сут, в кото­ рые обычно определяют марку бетона, а в более поздние сроки. В благоприятных условиях твердение бетона про­ должается и после 28 сут и к моменту передачи на кон­ струкцию эксплуатационной нагрузки прочность бетона часто превышает требуемую проектом. В подобных случа­ ях, назначая более длительные сроки (90 или 180 сут) достижения бетоном проектной прочности, можно сэко­ номить цемент.

Рост прочности бетона во времени зависит, главным образом, от минералогического состава цемента. Совре­ менные цементы по скорости твердения можно подразде­ лить на четыре типа (табл. 7.1). Наибольший прирост прочности в длительные сроки обеспечивают цементы III и IV типов. При благоприятных условиях твердения Д23-180 таких цементов достигает 1,8.

По формуле

lg п

Rn = ^28 23 ’ ^28—90 = 1 »35, ^28—180 = ^»55.

Если достижение проектной прочности бетона 40 МПа, приготовленного на цементе IV типа марки 400, назна­

чается в возрасте 180 сут, то /?2в = — « 2 2 МПа.

1.8

Для	#28 =	40 МПа	В1Ц =	0,6-40
				0,46;
			40 +	0,6 -0,5 -40
Для	#28 =	22 МПа	В1Ц =	0,6-40
				0,67.
			22 +	0,6 -0,5 -400

При одинаковом расходе воды, например, 180 л, обес­ печивающем заданную подвижность, в первом случае (#28=40) потребовалось бы цемента 180 : 0,46=390 кг, а во втором (#28=22) — всего 180:0,67=270 кг, т. е, было бы сэкономлено более 30 % цемента.

Из табл. 7.1 видно, что пользоваться формулой

Ь-Ь -Н г

всроки 28—180 сут можно только при применении це­ мента III типа.

Однако следует подчеркнуть, что цементы III и IV ти­

пов, для которых наиболее целесообразно назначать про­ ектную прочность по длительным срокам твердения, осо­ бенно чувствительны к условиям хранения. Приведенные

в табл. 7.1 коэффициенты		/C2s—ио и /С28—iso	соответст­
вуют	нормальным условиям хранения (/= 1 5 —20 °С,
№ =90	—100 %) небольших	образцов. При	понижении

температуры и влажности твердение бетона на таких це­ ментах резко замедляется. Это хорошо видно по резуль­ татам опытов, приведенных в табл. 7.2.

При возведении сооружений не всегда удается создать требуемую влажность в течение всего срока твердения бетона, так как отделочные, монтажные и другие работы требуют не только уменьшения влажности бетона, но часто даже высушивания его поверхности. В этих усло­

виях	нельзя		пользоваться логарифмической						формулой
Т А Б Л И Ц А 7.2. ОПЫТНЫЕ					роста	прочности					бетона
ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ					или значениями					коэффи­
КОЭФФИЦИЕНТОВ					циентов		К28-90 И			К28- 180,
Условия					приведенными в табл. 7.1.
			*28—90	*28—180	Ориентировочно						можно
твердения
					считать,		что при			тверде­
Нормальные			1,23	1,6	нии на открытом					воздухе
					цементов		I	и	II		типов
На	открытом		1,05	1,15
воздухе					^2 8 -9 0 = 1,05,			/(28-180
		1,05,	/(2 8 - 1 8 0 = 1,25;		для	цементов			III		типа
/( 2 8 - 9 0 =					для	цементов			IV		типа
/( 2 8 - 9 0 =		1,1, /(2 8 - 1 8 0 =		1,3.

В том случае, когда назначается определенная от­ пускная прочность бетона, ее снижение (например, с 70 % ДО 60 % от R2S) также способствует экономии це­ мента.

В табл. 7.3 показано влияние некоторых технологиче­ ских приемов на расход цемента. Для сравнения принят бетон марки М 300, ОК= 5 см, цемент марки 400 (III тип), предельная крупность щебня 10 мм. Расход цемента

Т А Б Л И Ц А 7.3. УМЕНЬШЕНИЕ РАСХОДА ЦЕМЕНТА РАЗЛИЧНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРИЕМАМИ

Технологический прием

1. Повышение активности цемента (до мар­ ки 600)

2. Увеличение крупности щебня до 40 мм

3. Применение суперпластнфикатора

4. Повышение жесткости смеси до 20 с

5. Увеличение расчетного возраста тверде­ ния до 180 сут Применение:

6. цемента марки 600 и жесткой смеси

7. цемента марки 600 и суперпластификато-

по

ра

8.цемента марки 600 и щебня крупностью

40мм

9.цемента марки 600, суперпластификатора и щебня крупностью 40 мм

10.цемента марки 600, суперпластификато­ ра, щебня крупностью 40 мм и расчетного возраста твердения 180 еут

Расход це­ мента, кг/м3

267

298

263

280

244

213

200

227

170

125

Относительное уменьшение рас* хода цемента по сравнению с конт­ рольным бетоном

%

24

15

25

20

30

39

43

35

52

64

350 кг/м3. Условия производства накладывают опреде­ ленные ограничения на выбор технологических приемов, однако при проектировании конструкций и их изготовле­ нии необходимо стремиться к созданию условий для максимального использования всех возможностей умень­ шения расхода цемента. В отдельных случаях, когда тре­ буемый расход будет получаться меньше минимально допустимого из условия получения плотного бетона (см. пп. 9, 10 табл. 7.3), следует вводить в бетон тонкомоло­ тые добавки.

1. Твердение бетона при различных температурах

Нормальной температурой среды для твердения бе­ тона условно считается 15—20 °С. При пониженной тем­ пературе прочность бетона нарастает медленнее, чем при нормальной. При температуре бетона ниже нуля твердение практически прекращается, если только в бе-

Т А Б Л И Ц А 7.4. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ БЕТОНА В РАЗНЫЕ СРОКИ ТВЕРДЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

		Средняя температура твердения, °С
Сроки твердения	5	j	1 5	j	15	j	25	j	35
бетона, сут	Относительная прочность бетона (за единицу принята
	прочность 28-дневного бетона, тгердеющего при 15 °С)
3	0,15		0 ,2		0 ,3		0,37		0,45
5	0,25		0,32		0,45		0,54		0 ,6
7	0,35		0,44		0 ,6		0 ,7		0,72
10	0,45		0,52		0 ,7		0,77		0,77
15	0,55		0,65		0 ,8		0,85		0,85
28	0,8		0,92		1		1,05		—

тон не дооавлены соли, снижающие			точку			замерзания
воды. Бетон, начавший твердеть,		а	затем			замерзший,
после оттаивания продолжает	твердеть в теплой среде,
причем, если он не был поврежден замерзающей								водой
	в самом				начале тверде­
Rзанор/ r28	ния, прочность его нарас­
	тает	(рис. 7.8).
	При повышенных тем­
	пературах				бетон твердеет
	быстрее,				чем		при нор­
	мальной,			особенно				в ус­
	ловиях			влажной				среды.
	Так как при высоких тем­
Рис. 7.8. Относительная прочность бе­	пературах				бетон			трудно
тона в зависимости от его возраста в	предохранить от быстрого
момент замораживания	высыхания,					то	нагревать
/ —бетон незамороженный; 2 —бетон
замороженный в возрасте 7 сут; 3 — то	его выше 80 °С нельзя. Ис­
же. 3 сут; 4 —то же 1сут; 5 —то же
б ч	ключение составляет лишь

т