Бетон і залізобетон
Бетон - штучний камінь, що отримується в результаті формування і твердіння раціонально підібраної суміші в'яжучого речовини, води й заповнювачів (піску і щебеню або гравію). Суміш цих матеріалів до затвердіння називають бетонною сумішшю.
Зерна піску і щебеню складають кам'яний кістяк в бетоні. Цементне тісто, що утворюється після замішування бетонної суміші водою, обволікає зерна піску і щебеню, заповнює проміжки між ними і грає роль мастила заповнювачів, що надає бетонної суміші рухомість (плинність). Цементне тісто, тверднучи, пов'язує зерна заповнювачів, утворюючи штучний камінь - бетон.
Бетон в поєднанні зі сталевою арматурою називають залізобетоном.
У бетон можуть вводитися спеціальні добавки, що поліпшують властивості бетонної суміші та бетону.
Бетон є одним з найважливіших будівельних матеріалів у всіх галузях сучасного будівництва. Це пояснюється зміною властивостей бетону в широкому діапазоні шляхом використання компонентів відповідної якості, застосування спеціальних методів механічної та фізико-хімічної обробки, можливістю виготовлення найрізноманітніших за формою і розмірами довговічних будівельних конструкцій, можливістю повної механізації бетонних робіт, економічністю бетону, так як до 80 - 85% обсягу його складають заповнювачі з місцевих кам'яних матеріалів.
Класифікація бетону і вимоги до нього
Бетони класифікують за такими провідним ознаками: за основним видом і виглядом в'яжучого речовини і заповнювача і за структурою.
За призначенням бетони бувають наступних видів: конструкційні - для бетонних і залізобетонних несучих конструкцій будівель і споруд (фундаменти, колони, балки, плити тощо); спеціальні - жаростійкі, хімічно стійкі, декоративні, радіаційно-захисні, теплоізоляційні і ін, бетони напружені, бетонополімери.
По виду в'яжучого речовини бетони бувають: цементні, виготовлені на гідравлічних речовинах - портландцементах і його різновидах; силікатні - на вапняних в'яжучих у поєднанні з силікатними або алюмінатного компонентами; гіпсові - із застосуванням гіпсоангідритових в'яжучих та бетони на шлакових і спеціальних в'яжучих матеріалах.
Бетони виготовляють на звичайних щільних заповнювачах, на природних або штучних пористих заповнювачах; крім того, різновидом є ніздрюватий бетон, який представляє собою отверділу суміш в'яжучого речовини, води і тонко дисперсного кремнеземистого компонента. Він відрізняється високою пористістю - до 80-90% з рівномірно розподіленими порами розміром до З мм.
У зв'язку з цим бетони класифікують також за структурою: щільною, пористої, комірчастої і великопористої.
За видом заповнювача розрізняють бетони на щільних заповнювачах, пористих і спеціальних, що задовольняють спеціальним вимогам (захист від випромінювань, жаростійкість, хімічна стійкість і т. п.).
За показниками міцності при стисканні важкі бетони мають марки від 100 до 800 кг / см 2. Марка бетону - одне з нормованих значень уніфікованого роду даного показника якості бетону, що приймаються по його середньому значенню. До різних видів бетонів встановлюються вимоги щодо показників, які характеризують міцність, середню щільність, пружнопластичних, теплофізичні, захисні, декоративні та інші властивості бетонів.
Певні вимоги пред'являються до матеріалів для приготування бетону (в'яжучим, добавкам, заповнювачів), його складу і технологічних параметрах з виготовлення конструкції для роботи в конкретних умовах.
Довговічність бетону оцінюють ступенем морозостійкості. За цим показником бетони ділять на марки від 15 - 1500 циклів (заморожування і відтавання).
Якість бетону оцінюють, по водонепроникності, яка визначається максимальною величиною тиску води, при якому не спостерігається її просочування через контрольні зразки, виготовлені і випробувані на водонепроникність згідно з вимогами діючих стандартів.
Матеріали для приготування бетонів
Бетон, застосовуваний для виготовлення фундаментів, колон, балок, прогонових будов мостів і інших несучих елементів і конструкцій. промислових і житлових будівель і інженерних, споруд, повинен набувати певну міцність в заданий термін тверднення, а бетонна суміш повинна бути зручною в укладанні і економічною. При використанні в незахищених від зовнішнього середовища конструкціях бетон повинен мати підвищену щільність, морозостійкість і коррозієстійкості. У залежності від призначення і умов експлуатації бетону у спорудженні пред'являються відповідні вимоги до складових матеріалами, які зумовлюють його склад і властивості, впливають на технологію виробництва виробів, їх довговічність та економічність.
Цемент вибирають з урахуванням вимог, що пред'являються до бетону (міцність, морозостійкість, хімічна стійкість, водонепроникність і ін), а також технології виготовлення виробів, їх призначення і умов експлуатації. Марку цементу вибирають залежно від проектованої міцності бетону при стиску:
Для приготування бетонної суміші застосовується питна, а також будь-яка вода, яка не містить шкідливих домішок (кислот, сульфатів, жирів, рослинних олій, цукру), що перешкоджають нормальному твердненню бетону.
До добавок для бетонів відносяться неорганічні і органічні речовини або їх суміші, за рахунок введення яких в контрольованих кількостях направлено регулюються властивості бетонних сумішей та бетонів або бетонів надаються спеціальні властивості. В основу класифікації добавок для бетонів покладено ефект їх дії. За цією ознакою добавки для бетонів ділять на наступні групи:
1. Регулюючі реологічні властивості бетонних сумішей. До них відносяться пластифікуючі - підвищують рухомість бетонних сумішей; стабілізуючі - попереджають розшарування; водоутримуючі - зменшують водовідділення.
2. Регулюючі схоплювання бетонних сумішей і тверднення бетонів. До них належать добавки, що сповільнюють схоплювання, що прискорюють тужавлення і тверднення, протиморозні, тобто забезпечують тверднення бетону при негативних температурах.
З. Добавки, які регулюють пористість бетонної суміші та бетону. До них відносяться воздухововлекающие, газоутворюючі та піноутворюючі добавки, а також ущільнюючі (воздухоудаляющіе або кольматуючі пори бетону).
4. Добавки, які надають бетону спеціальні властивості:
гідрофобізующіх, зменшують змочування; підвищують протирадіаційний захист, жаростійкість; антикорозійні, тобто збільшують стійкість в агресивних середовищах; інгібітори корозії стали, поліпшують захисні властивості бетону до сталі; добавки, що підвищують бактерицидні та інсектицидні властивості.
5. Добавки поліфункціональної дії, одночасно регулюючі різні властивості бетонних сумішей і бетонів: пластифікуючими-повітровтягувальні; підвищують міцність бетону і газообразующе - пластифікуючі.
6. Мінеральні порошки - замінники цементу. До цієї групи відносяться тонкомолоті матеріали, що вводяться в бетон у кількості 5-20%. Це золи, мелені шлаки, відходи камнедробленія та ін, які надають бетону спеціальні властивості (жаростійкість, електропровідність, колір та ін.)
Як пластифікуючих добавок найбільше поширення отримали поверхнево-активні речовини (ПАР).
Поверхнево-активні добавки являють собою особливу групу органічних речовин, введення яких в бетонні суміші дозволяє істотно поліпшити їх легкоукладальність. Разом з тим поверхнево-активні добавки дозволяють зменшити водо-цементне відношення і, відповідно, скоротити витрату цементу без зниження міцності матеріалів і виробів.
Поверхнево-активні добавки, використовувані в цементах, розчинах і бетонах, по визначає ефекту дії на цементні системи можна умовно розділити на три групи: гідрофілізующіе, гідрофобізующіх і воздухововлекающие.
Гідрофілізующіе добавки при заутворі в'яжучого водою запобігають на певний термін злипання окремих цементних частинок між собою.
Гідрофобізующіх добавки, як правило, істотно підвищують нерасслаіваемость, зв'язаність бетонної суміші, що знаходиться у спокої. Як гідрофобізующіх добавок раніше застосовувалися в основному природні продукти
- Деякі тваринні жири, олеїнова і стеаринова кислоти. Розвиток хімічної промисловості дало можливість широко використовувати нові гідрофобізующіх добавки - бітумні дисперсії (емульсії та емульсосуспензіі), нафтенові кислоти та їх солі, окислені, синтетичні жирні кислоти та їх кубові залишки, кремнійорганічні полімери та ін
Воздухововлекающие добавки дозволяють отримувати бетонні суміші з деяким додатковим кількістю повітря. Щоб підвищити пластичність суміші, зазвичай збільшують обсяг в'яжучого тіста. Залучаючи повітря, об'єм тіста збільшується без введення зайвого цементу, тому легкоукладальність такої системи підвищується. До того ж воздухововлекающие добавки утворюють і орієнтовані верстви, активні в змащувальному відношенні. Широко застосовують воздухововлекающие добавки на основі смоляних кислот: смолу, нейтралізований повітровтягувальних (СНО), омиленої деревне пек та ін
До прискорювачам твердіння цементу, що збільшує наростання міцності бетону, особливо в ранні терміни, відносяться хлорид кальцію, сульфат натрію, нітрит-нітрат-хлорид кальцію та ін
Піно-і газообразоватаелі застосовують для виготовлення ніздрюватих бетонів. До піноутворювачам відносяться клеєканіфольний, смолосапоніновий, алюмосульфонафтеновие добавки, а також піноутворювач ГК. Як газообразователей застосовують алюмінієву пудру ПАК-З і ПАК-4.
Комбіновані добавки, наприклад пластифікатор СДБ, прискорювач твердіння (хлористий кальцій) з інгібітором (нітратом натрію), сприяють економії цементу. При цьому прискорювач твердіння нейтралізує деяке уповільнення твердіння суміші в ранньому віці.
Спеціальні добавки забезпечують отримання водонепроникних розчинів або бетонів, регулюють терміни схоплювання і ін
Приготування і транспортування бетонної суміші
Приготування бетонної суміші включає дві основні технологічні операції: дозування вихідних матеріалів та їх перемішування.
Найважливішою умовою приготування бетонної суміші із заданими показниками властивостей, а також забезпечення сталості цих показників від замісу до замісу є точність дозування складових матеріалів відповідно до робочого складом бетону. Дозування матеріалів виробляють дозаторами (мірниками) періодичного або безперервної дії. Перші можуть мати ручне, напівавтоматичне управління. Найбільш досконалі автоматичні дозатори за масою, що володіють високою точністю дозування, малою тривалістю циклу зважування і легкістю управління.
Перемішування бетонної суміші виробляють у бетонозмішувачах періодичної і безперервної дії. У бетонозмішувачах періодичної дії робочі цикли машини протікають з перервами, тобто в них періодично завантажуються Зважена порції матеріалів, які перемішуються, а далі бетонна суміш вивантажується. У бетонозмішувачах безперервної дії всі три операції роблять безупинно.
За способом перемішування матеріалів бетонозмішувачі бувають з примусовим і гравітаційним перемішуванням (при вільному падінні). У гравітаційних бетонозмішувачах перемішування досягається обертанням барабана, на внутрішній поверхні якого є лопаті.
На автоматизованих бетонних заводах застосовують бетонозмішувачі безперервної дії, в яких бетонна суміш примусово перемішується і одночасно переміщується від завантажувального отвору до іншого кінця, де відбувається її вивантаження.
При відповідному режимі вібрації, коли сили тертя і зчеплення між частинками суміші порушені, а силам тяжкості протидіє значно перевершує їх тиск збудження в суміші, остання переходить у завислий стан з високою рухливістю, що сприяє інтенсивному перемішуванню суміші.
Транспортування бетонної суміші до місця укладання повинно забезпечити збереження її однорідності і ступеня рухливості. При тривалій перевезення бетонна суміш загусає внаслідок гідратації цементу, поглинання води заповнювачами і випаровування, проте рухливість суміші до моменту укладання її повинна бути не менше проектної.
При виборі способу транспортування необхідно враховувати дальність і швидкість перевезення, рухливість суміші та економічність способу. На заводах бетонні суміші транспортують бетонороздільника, самохідними візками, стрічковими транспортерами; в цехах малої та середньої потужності - електротельфера і електрокарами. Рухливі суміші можна транспортувати на великі відстані по трубах за допомогою пневматичних установок. На будівельні майданчики, де ведуться бетонні роботи, бетонну суміш доставляють у автобетонозмішувачі.
Загальні відомості і класифікація залізобетону
Залізобетон являє собою будівельний матеріал, в якому вигідно поєднується спільна робота бетону і сталі, вкрай відрізняються своїми механічними властивостями. Бетон, як і будь-кам'яний матеріал, добре чинить опір стискаючим навантажень, але він крихкий і слабо протидіє розтягуючим напруженням. Міцність бетону при розтягуванні приблизно в 10-15 разів менше міцності при стисканні. У результаті цього бетон невигідно використовувати для виготовлення конструкцій, в яких виникають напруження розтягу. Сталь же, володіючи дуже високою межею міцності при розтягуванні, здатна сприймати розтягуючі напруги, що у залізобетонному елементі.
Для будівництва елементів, схильних до вигину, доцільно застосовувати залізобетон. При роботі таких елементів виникають напруги двох видів: розтягують і стискають. При цьому сталь сприймає перший напруги, а бетон - другі, і залізобетонний елемент в цілому успішно протистоїть ізгібающім навантажень. Таким чином, поєднується робота бетону, і стали в одному матеріалі - залізобетоні.
Можливість спільної роботи в залізобетоні двох різко різних за своїми властивостями матеріалів визначається такими найважливішими факторами: міцним зчепленням бетону із сталевою арматурою, внаслідок чого при виникненні напруги в залізобетонної конструкції обидва матеріали працюють разом; майже однаковим коефіцієнтом температурного розширення стали і бетону, чим забезпечується повна монолітність залізобетону; бетон не тільки не робить руйнівного впливу на укладену в ньому сталь, але і оберігає її від корозії.
Розрізняють два види попереднього напруження арматури: до затвердіння бетону і після набуття бетоном певної міцності. Якщо напруження арматури проводиться до бетонування, то покладена в форму арматура розтягується і в такому стані закріплюється у формі. Після заповнення форми бетонною сумішшю та затвердіння бетону арматура звільняється від натягу, скорочується і захоплює за собою навколишній її бетон, обтиску залізобетонний елемент в цілому. Якщо ж напруга арматури проводиться після затвердіння бетону, то в цьому випадку арматуру розташовують у спеціально залишеному в бетоні каналі. Після затвердіння бетону арматуру натягують і закріплюють на кінцях конструкції анкерними пристроями. Потім заповнюють канал розчином, який після затвердіння зчіплюється з арматурою і з бетоном конструкції, забезпечуючи монолітність залізобетону.
Попереднє напруження арматури не тільки попереджає поява тріщин в розтягнутому бетоні, але і дозволяє зменшити масу залізобетонних конструкцій, збільшити їх жорсткість, підвищити довговічність і скоротити витрату арматури. Тому подальший розвиток будівельної техніки направлено на значне збільшення випуску тонкостінних попередньо напружених залізобетонних конструкцій.
В основу класифікації збірних залізобетонних виробів покладено такі ознаки: вид армування, щільність, вид бетону, внутрішня будова і призначення.
По виду армування залізобетонні вироби ділять на попередньо напружені і з звичайним армуванням.
За щільністю вироби бувають з важкого бетону, полегшеного, легкого і з особливо легені (теплоізоляційного) бетону. Для елементів каркаса будівель застосовують важкий бетон, а для огороджувальних конструкцій будівель - легкий. По виду бетону і вживаних в бетоні в'яжучих розрізняють вироби з цементних бетонів - тяжких, на звичайних щільних заповнювачах, і легких бетонів на пористих заповнювачах; силікатних бетонів автоклавного твердіння - щільних (важких) або легенів на пористих заповнювачах на основі вапна або змішаному в'язкому; ніздрюватих бетонів - на цементі, вапна або змішаному в'язкому; спеціальних бетонів - жаростійких, хімічно стійких, декоративних, гідратних.
За внутрішньою будовою вироби можуть бути суцільними і порожнистими, виготовленими з бетону одного виду, одношарові або двошарові і багатошарові, виготовлені з різних видів бетону або із застосуванням різних матеріалів, наприклад теплоізоляційних.
Залізобетонні вироби одного виду можуть відрізнятися також типорозмірами, наприклад стіновий блок кутовий, підвіконний і т. д. Вироби одного типорозміру можуть підрозділятися також за класами. В основу поділу на класи покладено різне армування, наявність монтажних отворів або розходження в закладних деталях.
У залежності від призначення збірні залізобетонні вироби поділяють на основні групи: для житлових, громадських, промислових будівель, для споруд сільськогосподарського і гідротехнічного будівництва, а також виробів загального призначення.
Залізобетонні вироби повинні відповідати вимогам діючих державних стандартів, а також вимогам робочих креслень і технічних умов на них. Вироби масового виробництва повинні бути типовими і уніфікованими для можливості застосування їх в будинках і спорудах різного призначення. Вироби повинні мати максимальну ступінь заводської готовності. Складові або комплексні вироби поставляють споживачеві, як правило, в закінченому, зібраному і повністю укомплектованому деталями вигляді. Залізобетонні вироби з прорізами постачають зі вставленими віконними або дверними блоками, прооліфеннимі або загрунтованими. Якість поверхні виробу повинно бути таким, щоб на місці будівництва (якщо це не передбачено проектом) не було потрібно додаткової їх обробки.
Штучні кам'яні вироби на основі мінеральних в'яжучих
Штучні кам'яні вироби отримують з розчинних або бетонних сумішей на основі мінеральних в'яжучих речовин у процесі їх формування та подальшого затвердіння. Як заповнювачі для цих сумішей застосовують кварцовий пісок, пемзу, шлак, золу, деревна тирса. Для підвищення міцності при вигині вироби армують волокнистими матеріалами - азбестом, деревиною (у вигляді вовни, подрібнених відходів), паперової макулатурою, листовий папером і ін
Штучні кам'яні вироби з вигляду мінерального в'яжучого можна розділити на наступні чотири групи: гіпсові і гіпсобетонні; вироби на основі магнезіальних в'яжучих; силікатні; азбестоцементні, що виготовляються на основі портландцементу з додаванням азбесту.
Гіпсові і гіпсобетонні вироби
Вироби на основі гіпсу можна отримувати як з гіпсового тесту, тобто із суміші гіпсу і води, так і з суміші гіпсу, води та заповнювачів. У першому випадку вироби називають гіпсовими, у другому - гіпсобетонних. В'яжучими для виготовлення гіпсових і гіпсобетонних виробів залежно від їх призначення служать гіпсове в'яжуче, водостійкі гипсоцементно-пуццоланові суміші, а також ангідридні цементи. Як заповнювачі в гіпсобетону використовують природні матеріали - пісок, пемзу, туф, паливні й металургійні шлаки, а також легкі пористі заповнювачі промислового виготовлення - шлакову пемзу, керамзитовий гравій, аглопорит та ін Органічними заповнювачами (їх називають ще наповнювачами) є деревна тирса, стружка або шерсть, паперова макулатура, стебла і волокно очерету, лляна багаття та ін
Для отримання високопористих теплоізоляційних гіпсових виробів (газогіпса) до складу гіпсової маси вводять газоутворюючі добавки - розбавлену сірчану кислоту або углекальціевие солі, їдкий натр і пероксид водню, при взаємодії яких з гіпсом виділяється газ, спучується гіпсову масу.
Поряд з позитивними технічними властивостями гіпс володіє значною крихкістю, тому проводять штучне зміцнення гіпсових виробів (особливо тонкостінних) шляхом застосування армуючих матеріалів (волокнистих), що вводяться до складу формувальної маси або є частинами конструкції самого виробу. Так, у гіпсокартонних листах роль арматури виконує картонна оболонка, в прокатних перегінний гіпсобетонних панелях - дерев'яні рейки. Роль арматури також можуть виконувати металеві стрижні, дріт сітка, проте слід мати на увазі, що сталева арматура в гіпсових виробах піддається корозії, тому застосовувати її без захисного шару не можна. В якості арматури можуть також використовувати органічні волокна, рівномірно розподілені в самій формувальної масі.
За призначенням гіпсові і гіпсобетонні вироби діляться на панелі плити перегородкові, листи обшивальні, плити теплоізоляційні, камені для зовнішніх стін, вироби для перекриттів, вироби вогнезахисні, архітектурні деталі.
Вироби з гіпсу можуть бути суцільними і порожнистими, армованими і неармованими.
Гіпсові вироби мають ряд цінних якостей: порівняно невелика щільність, вогнетривкі, мають гарну звукоізоляцію і т.д. До числа недоліків гіпсових виробів слід віднести значне зниження міцності при зволоженні, високу рухливість під навантаженням, особливо при зволоженні.
Гіпсові і гіпсобетонні вироби формують різними способами - литтям, вібруванням, пресуванням, прокатом, - у процесі яких вироби швидко набувають значну міцність. Технологічний процес виробництва виробів із гіпсових і гіпсобетонних сумішей складається з наступних операцій: дозування всіх компонентів формувальної маси (в'яжучого, заповнювачів води і матеріалів, що регулюють строки тужавлення гіпсу); приготування розчинної і бетонної суміші; формування виробів; твердіння - сушіння до повітряно-сухого стану .
Бетон - штучний камінь, що отримується в результаті формування і твердіння раціонально підібраної суміші в'яжучого речовини, води й заповнювачів (піску і щебеню або гравію). Суміш цих матеріалів до затвердіння називають бетонною сумішшю.
Зерна піску і щебеню складають кам'яний кістяк в бетоні. Цементне тісто, що утворюється після замішування бетонної суміші водою, обволікає зерна піску і щебеню, заповнює проміжки між ними і грає роль мастила заповнювачів, що надає бетонної суміші рухомість (плинність). Цементне тісто, тверднучи, пов'язує зерна заповнювачів, утворюючи штучний камінь - бетон.
Бетон в поєднанні зі сталевою арматурою називають залізобетоном.
У бетон можуть вводитися спеціальні добавки, що поліпшують властивості бетонної суміші та бетону.
Бетон є одним з найважливіших будівельних матеріалів у всіх галузях сучасного будівництва. Це пояснюється зміною властивостей бетону в широкому діапазоні шляхом використання компонентів відповідної якості, застосування спеціальних методів механічної та фізико-хімічної обробки, можливістю виготовлення найрізноманітніших за формою і розмірами довговічних будівельних конструкцій, можливістю повної механізації бетонних робіт, економічністю бетону, так як до 80 - 85% обсягу його складають заповнювачі з місцевих кам'яних матеріалів.
Класифікація бетону і вимоги до нього
Бетони класифікують за такими провідним ознаками: за основним видом і виглядом в'яжучого речовини і заповнювача і за структурою.
За призначенням бетони бувають наступних видів: конструкційні - для бетонних і залізобетонних несучих конструкцій будівель і споруд (фундаменти, колони, балки, плити тощо); спеціальні - жаростійкі, хімічно стійкі, декоративні, радіаційно-захисні, теплоізоляційні і ін, бетони напружені, бетонополімери.
По виду в'яжучого речовини бетони бувають: цементні, виготовлені на гідравлічних речовинах - портландцементах і його різновидах; силікатні - на вапняних в'яжучих у поєднанні з силікатними або алюмінатного компонентами; гіпсові - із застосуванням гіпсоангідритових в'яжучих та бетони на шлакових і спеціальних в'яжучих матеріалах.
Бетони виготовляють на звичайних щільних заповнювачах, на природних або штучних пористих заповнювачах; крім того, різновидом є ніздрюватий бетон, який представляє собою отверділу суміш в'яжучого речовини, води і тонко дисперсного кремнеземистого компонента. Він відрізняється високою пористістю - до 80-90% з рівномірно розподіленими порами розміром до З мм.
У зв'язку з цим бетони класифікують також за структурою: щільною, пористої, комірчастої і великопористої.
За видом заповнювача розрізняють бетони на щільних заповнювачах, пористих і спеціальних, що задовольняють спеціальним вимогам (захист від випромінювань, жаростійкість, хімічна стійкість і т. п.).
За показниками міцності при стисканні важкі бетони мають марки від 100 до 800 кг / см 2. Марка бетону - одне з нормованих значень уніфікованого роду даного показника якості бетону, що приймаються по його середньому значенню. До різних видів бетонів встановлюються вимоги щодо показників, які характеризують міцність, середню щільність, пружнопластичних, теплофізичні, захисні, декоративні та інші властивості бетонів.
Певні вимоги пред'являються до матеріалів для приготування бетону (в'яжучим, добавкам, заповнювачів), його складу і технологічних параметрах з виготовлення конструкції для роботи в конкретних умовах.
Довговічність бетону оцінюють ступенем морозостійкості. За цим показником бетони ділять на марки від 15 - 1500 циклів (заморожування і відтавання).
Якість бетону оцінюють, по водонепроникності, яка визначається максимальною величиною тиску води, при якому не спостерігається її просочування через контрольні зразки, виготовлені і випробувані на водонепроникність згідно з вимогами діючих стандартів.
Матеріали для приготування бетонів
Бетон, застосовуваний для виготовлення фундаментів, колон, балок, прогонових будов мостів і інших несучих елементів і конструкцій. промислових і житлових будівель і інженерних, споруд, повинен набувати певну міцність в заданий термін тверднення, а бетонна суміш повинна бути зручною в укладанні і економічною. При використанні в незахищених від зовнішнього середовища конструкціях бетон повинен мати підвищену щільність, морозостійкість і коррозієстійкості. У залежності від призначення і умов експлуатації бетону у спорудженні пред'являються відповідні вимоги до складових матеріалами, які зумовлюють його склад і властивості, впливають на технологію виробництва виробів, їх довговічність та економічність.
Цемент вибирають з урахуванням вимог, що пред'являються до бетону (міцність, морозостійкість, хімічна стійкість, водонепроникність і ін), а також технології виготовлення виробів, їх призначення і умов експлуатації. Марку цементу вибирають залежно від проектованої міцності бетону при стиску:
| Міцність бетону, МПа | 1100 | 1150 | 200 | 2250 | 300 | 400 | 5500 | 600 і вище |
| Марка цементу | 300 | 300 | 300-400 | 400 | 400-500 | 500-600 | 600 | 800 |
До добавок для бетонів відносяться неорганічні і органічні речовини або їх суміші, за рахунок введення яких в контрольованих кількостях направлено регулюються властивості бетонних сумішей та бетонів або бетонів надаються спеціальні властивості. В основу класифікації добавок для бетонів покладено ефект їх дії. За цією ознакою добавки для бетонів ділять на наступні групи:
1. Регулюючі реологічні властивості бетонних сумішей. До них відносяться пластифікуючі - підвищують рухомість бетонних сумішей; стабілізуючі - попереджають розшарування; водоутримуючі - зменшують водовідділення.
2. Регулюючі схоплювання бетонних сумішей і тверднення бетонів. До них належать добавки, що сповільнюють схоплювання, що прискорюють тужавлення і тверднення, протиморозні, тобто забезпечують тверднення бетону при негативних температурах.
З. Добавки, які регулюють пористість бетонної суміші та бетону. До них відносяться воздухововлекающие, газоутворюючі та піноутворюючі добавки, а також ущільнюючі (воздухоудаляющіе або кольматуючі пори бетону).
4. Добавки, які надають бетону спеціальні властивості:
гідрофобізующіх, зменшують змочування; підвищують протирадіаційний захист, жаростійкість; антикорозійні, тобто збільшують стійкість в агресивних середовищах; інгібітори корозії стали, поліпшують захисні властивості бетону до сталі; добавки, що підвищують бактерицидні та інсектицидні властивості.
5. Добавки поліфункціональної дії, одночасно регулюючі різні властивості бетонних сумішей і бетонів: пластифікуючими-повітровтягувальні; підвищують міцність бетону і газообразующе - пластифікуючі.
6. Мінеральні порошки - замінники цементу. До цієї групи відносяться тонкомолоті матеріали, що вводяться в бетон у кількості 5-20%. Це золи, мелені шлаки, відходи камнедробленія та ін, які надають бетону спеціальні властивості (жаростійкість, електропровідність, колір та ін.)
Як пластифікуючих добавок найбільше поширення отримали поверхнево-активні речовини (ПАР).
Поверхнево-активні добавки являють собою особливу групу органічних речовин, введення яких в бетонні суміші дозволяє істотно поліпшити їх легкоукладальність. Разом з тим поверхнево-активні добавки дозволяють зменшити водо-цементне відношення і, відповідно, скоротити витрату цементу без зниження міцності матеріалів і виробів.
Поверхнево-активні добавки, використовувані в цементах, розчинах і бетонах, по визначає ефекту дії на цементні системи можна умовно розділити на три групи: гідрофілізующіе, гідрофобізующіх і воздухововлекающие.
Гідрофілізующіе добавки при заутворі в'яжучого водою запобігають на певний термін злипання окремих цементних частинок між собою.
Гідрофобізующіх добавки, як правило, істотно підвищують нерасслаіваемость, зв'язаність бетонної суміші, що знаходиться у спокої. Як гідрофобізующіх добавок раніше застосовувалися в основному природні продукти
- Деякі тваринні жири, олеїнова і стеаринова кислоти. Розвиток хімічної промисловості дало можливість широко використовувати нові гідрофобізующіх добавки - бітумні дисперсії (емульсії та емульсосуспензіі), нафтенові кислоти та їх солі, окислені, синтетичні жирні кислоти та їх кубові залишки, кремнійорганічні полімери та ін
Воздухововлекающие добавки дозволяють отримувати бетонні суміші з деяким додатковим кількістю повітря. Щоб підвищити пластичність суміші, зазвичай збільшують обсяг в'яжучого тіста. Залучаючи повітря, об'єм тіста збільшується без введення зайвого цементу, тому легкоукладальність такої системи підвищується. До того ж воздухововлекающие добавки утворюють і орієнтовані верстви, активні в змащувальному відношенні. Широко застосовують воздухововлекающие добавки на основі смоляних кислот: смолу, нейтралізований повітровтягувальних (СНО), омиленої деревне пек та ін
До прискорювачам твердіння цементу, що збільшує наростання міцності бетону, особливо в ранні терміни, відносяться хлорид кальцію, сульфат натрію, нітрит-нітрат-хлорид кальцію та ін
Піно-і газообразоватаелі застосовують для виготовлення ніздрюватих бетонів. До піноутворювачам відносяться клеєканіфольний, смолосапоніновий, алюмосульфонафтеновие добавки, а також піноутворювач ГК. Як газообразователей застосовують алюмінієву пудру ПАК-З і ПАК-4.
Комбіновані добавки, наприклад пластифікатор СДБ, прискорювач твердіння (хлористий кальцій) з інгібітором (нітратом натрію), сприяють економії цементу. При цьому прискорювач твердіння нейтралізує деяке уповільнення твердіння суміші в ранньому віці.
Спеціальні добавки забезпечують отримання водонепроникних розчинів або бетонів, регулюють терміни схоплювання і ін
Приготування і транспортування бетонної суміші
Приготування бетонної суміші включає дві основні технологічні операції: дозування вихідних матеріалів та їх перемішування.
Найважливішою умовою приготування бетонної суміші із заданими показниками властивостей, а також забезпечення сталості цих показників від замісу до замісу є точність дозування складових матеріалів відповідно до робочого складом бетону. Дозування матеріалів виробляють дозаторами (мірниками) періодичного або безперервної дії. Перші можуть мати ручне, напівавтоматичне управління. Найбільш досконалі автоматичні дозатори за масою, що володіють високою точністю дозування, малою тривалістю циклу зважування і легкістю управління.
Перемішування бетонної суміші виробляють у бетонозмішувачах періодичної і безперервної дії. У бетонозмішувачах періодичної дії робочі цикли машини протікають з перервами, тобто в них періодично завантажуються Зважена порції матеріалів, які перемішуються, а далі бетонна суміш вивантажується. У бетонозмішувачах безперервної дії всі три операції роблять безупинно.
За способом перемішування матеріалів бетонозмішувачі бувають з примусовим і гравітаційним перемішуванням (при вільному падінні). У гравітаційних бетонозмішувачах перемішування досягається обертанням барабана, на внутрішній поверхні якого є лопаті.
На автоматизованих бетонних заводах застосовують бетонозмішувачі безперервної дії, в яких бетонна суміш примусово перемішується і одночасно переміщується від завантажувального отвору до іншого кінця, де відбувається її вивантаження.
При відповідному режимі вібрації, коли сили тертя і зчеплення між частинками суміші порушені, а силам тяжкості протидіє значно перевершує їх тиск збудження в суміші, остання переходить у завислий стан з високою рухливістю, що сприяє інтенсивному перемішуванню суміші.
Транспортування бетонної суміші до місця укладання повинно забезпечити збереження її однорідності і ступеня рухливості. При тривалій перевезення бетонна суміш загусає внаслідок гідратації цементу, поглинання води заповнювачами і випаровування, проте рухливість суміші до моменту укладання її повинна бути не менше проектної.
При виборі способу транспортування необхідно враховувати дальність і швидкість перевезення, рухливість суміші та економічність способу. На заводах бетонні суміші транспортують бетонороздільника, самохідними візками, стрічковими транспортерами; в цехах малої та середньої потужності - електротельфера і електрокарами. Рухливі суміші можна транспортувати на великі відстані по трубах за допомогою пневматичних установок. На будівельні майданчики, де ведуться бетонні роботи, бетонну суміш доставляють у автобетонозмішувачі.
Загальні відомості і класифікація залізобетону
Залізобетон являє собою будівельний матеріал, в якому вигідно поєднується спільна робота бетону і сталі, вкрай відрізняються своїми механічними властивостями. Бетон, як і будь-кам'яний матеріал, добре чинить опір стискаючим навантажень, але він крихкий і слабо протидіє розтягуючим напруженням. Міцність бетону при розтягуванні приблизно в 10-15 разів менше міцності при стисканні. У результаті цього бетон невигідно використовувати для виготовлення конструкцій, в яких виникають напруження розтягу. Сталь же, володіючи дуже високою межею міцності при розтягуванні, здатна сприймати розтягуючі напруги, що у залізобетонному елементі.
Для будівництва елементів, схильних до вигину, доцільно застосовувати залізобетон. При роботі таких елементів виникають напруги двох видів: розтягують і стискають. При цьому сталь сприймає перший напруги, а бетон - другі, і залізобетонний елемент в цілому успішно протистоїть ізгібающім навантажень. Таким чином, поєднується робота бетону, і стали в одному матеріалі - залізобетоні.
Можливість спільної роботи в залізобетоні двох різко різних за своїми властивостями матеріалів визначається такими найважливішими факторами: міцним зчепленням бетону із сталевою арматурою, внаслідок чого при виникненні напруги в залізобетонної конструкції обидва матеріали працюють разом; майже однаковим коефіцієнтом температурного розширення стали і бетону, чим забезпечується повна монолітність залізобетону; бетон не тільки не робить руйнівного впливу на укладену в ньому сталь, але і оберігає її від корозії.
Розрізняють два види попереднього напруження арматури: до затвердіння бетону і після набуття бетоном певної міцності. Якщо напруження арматури проводиться до бетонування, то покладена в форму арматура розтягується і в такому стані закріплюється у формі. Після заповнення форми бетонною сумішшю та затвердіння бетону арматура звільняється від натягу, скорочується і захоплює за собою навколишній її бетон, обтиску залізобетонний елемент в цілому. Якщо ж напруга арматури проводиться після затвердіння бетону, то в цьому випадку арматуру розташовують у спеціально залишеному в бетоні каналі. Після затвердіння бетону арматуру натягують і закріплюють на кінцях конструкції анкерними пристроями. Потім заповнюють канал розчином, який після затвердіння зчіплюється з арматурою і з бетоном конструкції, забезпечуючи монолітність залізобетону.
Попереднє напруження арматури не тільки попереджає поява тріщин в розтягнутому бетоні, але і дозволяє зменшити масу залізобетонних конструкцій, збільшити їх жорсткість, підвищити довговічність і скоротити витрату арматури. Тому подальший розвиток будівельної техніки направлено на значне збільшення випуску тонкостінних попередньо напружених залізобетонних конструкцій.
В основу класифікації збірних залізобетонних виробів покладено такі ознаки: вид армування, щільність, вид бетону, внутрішня будова і призначення.
По виду армування залізобетонні вироби ділять на попередньо напружені і з звичайним армуванням.
За щільністю вироби бувають з важкого бетону, полегшеного, легкого і з особливо легені (теплоізоляційного) бетону. Для елементів каркаса будівель застосовують важкий бетон, а для огороджувальних конструкцій будівель - легкий. По виду бетону і вживаних в бетоні в'яжучих розрізняють вироби з цементних бетонів - тяжких, на звичайних щільних заповнювачах, і легких бетонів на пористих заповнювачах; силікатних бетонів автоклавного твердіння - щільних (важких) або легенів на пористих заповнювачах на основі вапна або змішаному в'язкому; ніздрюватих бетонів - на цементі, вапна або змішаному в'язкому; спеціальних бетонів - жаростійких, хімічно стійких, декоративних, гідратних.
За внутрішньою будовою вироби можуть бути суцільними і порожнистими, виготовленими з бетону одного виду, одношарові або двошарові і багатошарові, виготовлені з різних видів бетону або із застосуванням різних матеріалів, наприклад теплоізоляційних.
Залізобетонні вироби одного виду можуть відрізнятися також типорозмірами, наприклад стіновий блок кутовий, підвіконний і т. д. Вироби одного типорозміру можуть підрозділятися також за класами. В основу поділу на класи покладено різне армування, наявність монтажних отворів або розходження в закладних деталях.
У залежності від призначення збірні залізобетонні вироби поділяють на основні групи: для житлових, громадських, промислових будівель, для споруд сільськогосподарського і гідротехнічного будівництва, а також виробів загального призначення.
Залізобетонні вироби повинні відповідати вимогам діючих державних стандартів, а також вимогам робочих креслень і технічних умов на них. Вироби масового виробництва повинні бути типовими і уніфікованими для можливості застосування їх в будинках і спорудах різного призначення. Вироби повинні мати максимальну ступінь заводської готовності. Складові або комплексні вироби поставляють споживачеві, як правило, в закінченому, зібраному і повністю укомплектованому деталями вигляді. Залізобетонні вироби з прорізами постачають зі вставленими віконними або дверними блоками, прооліфеннимі або загрунтованими. Якість поверхні виробу повинно бути таким, щоб на місці будівництва (якщо це не передбачено проектом) не було потрібно додаткової їх обробки.
Штучні кам'яні вироби на основі мінеральних в'яжучих
Штучні кам'яні вироби отримують з розчинних або бетонних сумішей на основі мінеральних в'яжучих речовин у процесі їх формування та подальшого затвердіння. Як заповнювачі для цих сумішей застосовують кварцовий пісок, пемзу, шлак, золу, деревна тирса. Для підвищення міцності при вигині вироби армують волокнистими матеріалами - азбестом, деревиною (у вигляді вовни, подрібнених відходів), паперової макулатурою, листовий папером і ін
Штучні кам'яні вироби з вигляду мінерального в'яжучого можна розділити на наступні чотири групи: гіпсові і гіпсобетонні; вироби на основі магнезіальних в'яжучих; силікатні; азбестоцементні, що виготовляються на основі портландцементу з додаванням азбесту.
Гіпсові і гіпсобетонні вироби
Вироби на основі гіпсу можна отримувати як з гіпсового тесту, тобто із суміші гіпсу і води, так і з суміші гіпсу, води та заповнювачів. У першому випадку вироби називають гіпсовими, у другому - гіпсобетонних. В'яжучими для виготовлення гіпсових і гіпсобетонних виробів залежно від їх призначення служать гіпсове в'яжуче, водостійкі гипсоцементно-пуццоланові суміші, а також ангідридні цементи. Як заповнювачі в гіпсобетону використовують природні матеріали - пісок, пемзу, туф, паливні й металургійні шлаки, а також легкі пористі заповнювачі промислового виготовлення - шлакову пемзу, керамзитовий гравій, аглопорит та ін Органічними заповнювачами (їх називають ще наповнювачами) є деревна тирса, стружка або шерсть, паперова макулатура, стебла і волокно очерету, лляна багаття та ін
Для отримання високопористих теплоізоляційних гіпсових виробів (газогіпса) до складу гіпсової маси вводять газоутворюючі добавки - розбавлену сірчану кислоту або углекальціевие солі, їдкий натр і пероксид водню, при взаємодії яких з гіпсом виділяється газ, спучується гіпсову масу.
Поряд з позитивними технічними властивостями гіпс володіє значною крихкістю, тому проводять штучне зміцнення гіпсових виробів (особливо тонкостінних) шляхом застосування армуючих матеріалів (волокнистих), що вводяться до складу формувальної маси або є частинами конструкції самого виробу. Так, у гіпсокартонних листах роль арматури виконує картонна оболонка, в прокатних перегінний гіпсобетонних панелях - дерев'яні рейки. Роль арматури також можуть виконувати металеві стрижні, дріт сітка, проте слід мати на увазі, що сталева арматура в гіпсових виробах піддається корозії, тому застосовувати її без захисного шару не можна. В якості арматури можуть також використовувати органічні волокна, рівномірно розподілені в самій формувальної масі.
За призначенням гіпсові і гіпсобетонні вироби діляться на панелі плити перегородкові, листи обшивальні, плити теплоізоляційні, камені для зовнішніх стін, вироби для перекриттів, вироби вогнезахисні, архітектурні деталі.
Вироби з гіпсу можуть бути суцільними і порожнистими, армованими і неармованими.
Гіпсові вироби мають ряд цінних якостей: порівняно невелика щільність, вогнетривкі, мають гарну звукоізоляцію і т.д. До числа недоліків гіпсових виробів слід віднести значне зниження міцності при зволоженні, високу рухливість під навантаженням, особливо при зволоженні.
Гіпсові і гіпсобетонні вироби формують різними способами - литтям, вібруванням, пресуванням, прокатом, - у процесі яких вироби швидко набувають значну міцність. Технологічний процес виробництва виробів із гіпсових і гіпсобетонних сумішей складається з наступних операцій: дозування всіх компонентів формувальної маси (в'яжучого, заповнювачів води і матеріалів, що регулюють строки тужавлення гіпсу); приготування розчинної і бетонної суміші; формування виробів; твердіння - сушіння до повітряно-сухого стану .