книги из ГПНТБ / Ямпольский, Е. М. Бетонщик-1

Правильная организация рабочего места, знания и опыт бетонщика позволяют получить изделие высокого качества, точно соответствующее проектной документации, которая, как правило, учитывает самые последние достижения науки и техники.

Соблюдение технических условий, строительных норм и правил (СНиП) при возведении больших сооружений и при выполнении небольшой работы помогает получить значительный экономический эффект, вести бетонные работы наиболее безо­ пасным способом, улучшить качество строительства, сократить его сроки.

Опытный бетонщик всегда умеет находить верные и корот­ кие пути к быстрому, четкому и качественному исполнению работы.

Приготовление бетонной смеси, транспортирование, укладка в конструкцию, уход за бетоном — весьма сложные и дорого­ стоящие работы. Экономия народных средств, сокращение потерь дефицитных материалов, идущих на приготовление бетона, могут быть достигнуты только в результате творческого, сознательного отношения бетонщика к порученному ему делу.

ТТ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О БЕТОНЕ

ИЖЕЛЕЗОБЕТОНЕ

1.Что такое бетон?

Бетон — это искусственный материал, его получают в результате формирования и твердения правильно подобранной смеси (вяжущего, заполнителей, воды и в необходимых случаях специальных добавок). Вяжущее в бетоне используют вместе с мелкими и крупными заполнителями, которые улучшают технические свойства бетонных изделий и, кроме того, значительно экономят вяжущее вещество.

В качестве вяжущего в бетонах обычно применяют цемент. Но, кроме цемента, вяжущим (связующим) веществом могут быть и разного рода битумы, дегти, гипс, известь. Все бетоны по виду примененного вяжущего подразделяют на две большие группы: бетоны минеральных (неорганических) вяжущих — цементные и силикатные бетоны, гипсобетон, и бетоны на орга­ нических вяжущих — асфальтобетон, дегтебетон, полимербе­ тоны. В настоящее время самыми распространенными в строительной практике являются цементные бетоны.

В качестве заполнителей применяют самые различные сыпучие материалы (песок, шлак, щебень, гравий, керамзит).

10

Они не вступают в химическое взаимодействие с цементом и водой и образуют как бы жесткий скелет бетона, уменьшая усадку при твердении вяжущего.

Если взять только крупный заполнитель, то между его частицами останется много пустот. Заполнение этих пустот цементным тестом (раствором) потребует большого расхода цемента, и, кроме того, такой бетон будет давать при твердении большую усадку.

Если же применять только мелкий заполнитель, то пустот будет гораздо меньше, чем в первом случае, но у мелкого заполнителя по сравнению с крупным б&льшая суммарная поверхность частиц и для обволакивания всей поверхности потребуется слишком много цементного теста.

Поэтому чаще всего для бетона употребляют различный по величине заполнитель: от крупных кусков щебня до песчинок. В этом случае пустоты между крупными кусками заполняются частицами меньших размеров. Кроме того, мелкие частицы обеспечивают относительную подвижность крупных частиц, необходимую для лучшей укладываемости (удобоукладываемости) бетонной смеси.

От плотности и объемной массы зерен заполнителя зависит объемная масса бетона. В зависимости от этих показателей бетоны подразделяют на особо тяжелые, тяжелые (обычные), легкие, особо легкие, теплоизоляционные.

В особо тяжелых (предназначенных для биологической защиты от радиоактивных излучений на предприятиях атомной промышленности) бетонах применяют специальные виды запол­ нителей, которые имеют повышенную объемную массу.

Тяжелый цементный бетон изготовляют с применением цемента в качестве вяжущего и обычных плотных заполнителей. Тяжелые бетоны применяют в агрессивных (кислотных, щелочных и различных солевых) средах. Химически стойкие бетоны идут на облицовку строительных конструкций пред­ приятий химической и пищевой промышленности.

Особо тяжелые и тяжелые бетоны применяют как конструк­ тивные материалы, например при сооружении покрытий дорог и аэродромных полей. Конструктивные бетоны предназначены для восприятия нагрузки, возникающей в конструкциях в процессе эксплуатации сооружения.

Легкие бетоны изготовляют с применением пористых заполнителей. Из них широко известны шлакобетон, керамзитобетон, пемзобетон. Названия этим бетонам дали по их пористым заполнителям — шлаку, керамзиту, пемзе. Легкие бетоны можно употреблять как конструктивный и теплоизо­ ляционный строительный материал. Теплоизоляционные бетоны при небольшой толщине и весе предназначены обеспечивать нужное термическое сопротивление ограждающих конструкций.

11

Такие заполнители, как перлит, вермикулит, позволяют получать и особо легкие (теплоизоляционные) бетоны.

Сейчас в строительстве широко применяют ячеистые бетоны (пено- и газобетон), которые изготовляются только из вяжущего и песка и содержат множество мелких замкнутых воздушных пор (ячеек). В ячеистых бетонах зерна заполнителей заменены воздушными ячейками; это достигается или смеши­ ванием бетонной смеси с пеной (пенобетон), или применением газообразующих веществ, которые вспучивают бетонную смесь (газобетон). Наличие этих пор уменьшает массу бетона и повышает его способность удерживать тепло.

Легкие и особо легкие бетоны используют для утепления стен, устройства бесчердачных перекрытий, теплоизоляции горячих трубопроводов.

Различают бетоны общего и специального назначения.

Бетоны специального назначения обладают ярко выражен­ ными свойствами. Такими бетонами являются дорожные и гидротехнические, жаростойкие, химически стойкие, особо тяжелые, декоративные. Декоративные бетоны предназначены для облицовки и отделки строительных конструкций, а также для изготовления декоративно-художественных изделий. Они отличаются красивым внешним видом и долговечностью. На цвет бетона существенно влияет применение в качестве крупного заполнителя каменного щебня различных пород (красный гранит, желтый известняк).

Мелкий заполнитель (песок) может быть речным или карьерным. И каждый раз у него свой цвет. Цемент также бывает разных цветов. Наиболее известен серый цемент. В декоративных бетонах применяют белые цементы и цветные (с добавкой красителя).

Все конструкции из бетона и железобетона по способу выполнения можно разделить на монолитные, сборные и сборно­ монолитные.

Сборные железобетонные конструкции изготовляют на специальных заводах, затем доставляют на строительную площадку и здесь монтируют.

Монолитные конструкции бетонируют непосредственно на месте строительства. Арматуру и бетон укладывают в заранее установленную опалубку. После того как бетон наберет необхо­ димую прочность и будет обеспечено надежное его сцепление с арматурой, опалубку снимают.

Сборно-монолитные конструкции представляют собой сочетание сборных железобетонных элементов и монолитного бетона.

12

2. Материалы для приготовления бетона

Для приготовления бетонной смеси в качестве вяжущего применяют различные виды цементов, главным образом портландцементы. Портландцементом называют гидравлическое вяжущее вещество (способное твердеть, длительно сохранять и повышать прочность не только на воздухе, но и в воде). Его получают очень тонким измельчением клинкера-обожженной сырьевой смеси из извести и глины.

Наша промышленность выпускает более 20 видов портландцементов; наибольшее применение находят портландцемент и его разновидности (пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий, сульфатостойкий и др.); шлакопортландцемент и его разновидности; пуццолановый портландцемент.

Каждый из многочисленных видов цементов имеет свои особенности и обладает специфическими свойствами. Так, шлакопортландцемент, который получают, перемалывая портландцементный клинкер с гипсом и доменным шлаком, более стоек к действию агрессивной среды, чем портландцемент, а его стоимость значительно ниже. Но при твердении шлако­ портландцемент выделяет меньше тепла по сравнению с порт­ ландцементом и уступает ему по морозостойкости. Шлакопорт­ ландцемент применяется в сооружениях, подвергающихся воздействию грунтовых вод (гидротехнические сооружения, бетонные фундаменты).

Повышенной водостойкостью и водонепроницаемостью обладают пуццолановые портландцементы. Такие свойства им придают различные активные минеральные добавки. Порт­ ландцемент назван пуццолановым потому, что первой мине­ ральной добавкой послужил вулканический пепел, найденный возле города Пуццоли на берегу Неаполитанского залива.

Пуццолановые портландцементы применяют для бетониро­ вания массивных сооружений, а также сооружений, в которых бетон должен иметь повышенную водостойкость и водонепро­ ницаемость.

Добавляя в процессе помола клинкера активные добавки, получают пластифицированный и гидрофобный портландцемент.

Бетонная смесь, приготовленная на пластифицированном портландцементе, более пластична, легче укладывается в форму или опалубку и хорошо уплотняется. Это свойство позволяет сократить расход цемента и воды, получить прочный и морозостойкий бетон.

Гидрофобный портландцемент не теряет своих вяжущих свойств даже при длительном хранении (у обычных цементов эти свойства ухудшаются под действием атмосферной влаги), увеличивает водонепроницаемость и морозостойкость бетона.

Все виды цементов подразделяют на марки. Марка цемента определяется пределом прочности при сжатии стандартных

13

нее цемент и приготовленный на нем бетон.

Все цементы имеют заводские сертификаты качества и количества. На строительстве еще до начала работ обязательно проверяют качество каждой партии цемента. Вначале необходи­ мо убедиться, что цемент не отсырел, чист, не содержит посторонних примесей. Затем в строительной лаборатории проверяют соответствие сроков схватывания цементного теста

цементное тесто в сосуд, то через некоторое время можно заметить, что тесто начинает густеть или, как говорят, "схва­ тываться"

В только что замешанное цементное тесто можно легко ввести иглу, но через некоторое время наступает такой момент, когда иглой проткнуть тесто до дна уже не удается. Началом схватывания цементного теста считается время, прошедшее с момента приготовления до момента, когда игла не дойдет до дна

на 0,5-1 мм.

Время, прошедшее от момента смешения цемента с водой до момента, когда игла проникает в тесто не более чем на 1 мм (примерно Ь-8 ч), считают концом схватывания цемента. По стандарту требуется, чтобы начало схватывания цементного теста наступало не ранее чем через 45 мин, а конец — не позднее чем через 12 ч.

Сроки схватывания шлакопортландцемента более длительны, чем у портландцемента: начало схватывания наступает через 4-6 ч, а конец— через 10-12 ч. Такие сроки удобны для бетонщиков, так как дают возможность транспортировать бетонную смесь на большие расстояния и укладывать ее до начала схватывания.

При продолжительном хранении качество цемента снижается. Например, через 2-3 месяца хранения активность цемента снижается на 15%, а через 6 месяцев — на 25%. Поэтому при хранении цемента более двух месяцев следует проводить повторную проверку его качества.

Транспортируют цементы в закрытых вагонах, контейнерах и автоцементовозах. При перевозке и хранении цементы предохра­ няют от воздействия влаги и загрязнения. Цементы поступают партиями на специально оборудованные склады хранения. На крупных стройках часто применяют инвентарные силосы для цемента емкостью 15 т. На заводах железобетонных изделий цемент хранят в огромных силосах емкостью до 6000 т.

14

Разгрузка цемента, подача его на склады, а.также к месту рабо' полностью механизированы.

Заполнители для бетонов бывают природные и искусствен­ ные. По крупности зерен заполнители подразделяют на мелкие и крупные. Мелкий заполнитель (песок) имеет размер зерен 0,15-5 мм. Крупный заполнитель имеет зерна размером свыше 5 мм. В качестве крупного заполнителя употребляют щебень и гравий. Щебень получают путем измельчения (дробления) различных горных пород или искусственных камней. Гравий образуется в результате естественного разрушения (выветрива­ ния) плотных горных пород и состоит из частиц окатанной формы. Искусственный гравий — это пористые зерна окатанной формы из обожженной глины (керамзит).

По техническим условиям наибольший размер отдельных зерен крупного заполнителя не должен превышать 1/4 самого меньшего размера толщины конструкции. Независимо от этого максимальный размер зерен 150 мм.

По объемной массе различают легкие, тяжелые и особо тяжелые заполнители.

Песок, щебень и гравий предварительно проверяют в строительной лаборатории. Заполнители должны быть чистыми, без вредных примесей. Зерновой состав песка улучшают на карьере путем смешения местного мелкого песка с более крупным (привозным) или высевками от дробления щебня. Для улучшения зернового состава крупного заполнителя к щебню добавляют зерна мелких фракций.

Хранят заполнители на открытых, закрытых или комбини­ рованных складах. Крупные складские хозяйства полностью механизированы. В них предусмотрены автоматическое управ­ ление подачей материалов, имеются установки для рыхления мерзлых заполнителей, их оттаивания и подогрева. В зависи­ мости от способа хранения склады заполнителей бывают штабельные, полубункерные, бункерные, силосные.

Для приготовления бетонной смеси используют самую обычную питьевую воду. Можно применять также морскую воду. Но морская вода пригодна не для всяких работ. Бетоны, приготовленные на морской воде, нельзя применять в жилых и общественных зданиях, так как на поверхности могут выступить пятна.

Нельзя применять и воду, содержащую жиры, масла, кислоты, которые активно разрушают цементный камень. Пригодность воды для использования в работе устанавливает строительная лаборатория.

15

3. О бетонных смесях

Бетонной смесью называют смесь из цемента, заполнителей и воды от момента ее приготовления до начала процесса схваты­ вания и твердения. Основными показателями являются одно­ родность и удобоукладываемость.

Под однородностью понимают равномерное распределение составляющих по всему объему бетонной смеси.

Удобоукладываемость — способность бетонной смеси хорошо заполнять форму. Удобоукладываемость пластичных бетонных смесей определяется их подвижностью, а смесей, содержащих малое количество воды, — жесткостью.

Подвижная бетонная смесь способна растекаться под действием собственного веса, не расслаиваясь,хорошо заполняя форму.

Если к бетонной смеси добавить одновременно цемент и воду, то подвижность бетонной массы увеличится. При этом прочность бетона не изменится лишь при условии, если не будет нарушено водоцементное отношение (т.е. отношение веса воды к весу цемента). По мере увеличения водоцементного отно­ шения прочность бетона уменьшается.

Состав бетонной смеси обычно выражают в виде отношения (по весу или объему) между цементом, количество которого принимают за единицу, и крупным и мелким заполнителями с обязательным указанием водоцементного отношения.

В зависимости от способа укладки смеси в форму или опалубку и ее уплотнения водоцементное отношение для обычных бетонов назначают, как правило, в пределах 0,4-0,75, т.е. на каждые 100 кг цемента берут 40-75 л воды.

Подвижная бетонная смесь сразу же дает осадку. Степень подвижности бетонной смеси (консистенцию) определяют с помощью стандартного металлического усеченного конуса с гладкой внутренней поверхностью.

Конус смачивают водой, ставят на горизонтальную подставку и заполняют испытываемой бетонной смесью. Конус заполняют не сразу на всю высоту, а тремя равными по высоте слоями с уплотнением каждого слоя металлической штыковкой. Затем конус снимают и устанавливают рядом с оседающей бетонной

смесью Линейкой измеряют осадку, которую проверяют несколько

раз, и среднее измерение принимают за окончательный результат. Чем больше осадка конуса, тем больше степень подвижности бетонной массы, и соответственно чем меньше осадка, тем меньше подвижность бетонной смеси.

Величина осадки конуса является мерой подвижности. Бетонную смесь с небольшим количеством воды, дающую осадку в пределах 1-2 см или не дающую совсем, называют жесткой; смесь, дающую осадку более 2 см, называют пластич­ ной.

16

бетон требуется при строительстве мостов, плотин, туннелей, дорожных покрытий и т.п.

Имеется прямая связь между плотностью бетона и его объемной массой: чем выше объемная масса бетона, тем выше его плотность и соответственно бетон с низким объемным весом имеет низкую плотность, а значит, высокую пористость. В зависимости от назначения бетона предъявляют соответст­ вующие требования к степени его пористости.

От плотности бетона, вида примененного цемента, условий твердения бетонной смеси зависит водонепроницаемость бетона. Степень водонепроницаемости определяется величиной наименьшего давления воды, при котором она начинает просачиваться через бетонный образец.

Для повышения водонепроницаемости бетонов применяют специальные покрытия поверхностей конструкций (обмазки, пропитки).

Морозостойкостью называют способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное и попеременное замораживание и оттаивание без разрушения и снижения прочности.

Показатель морозостойкости имеет особое значение для бетонных конструкций, подвергающихся многократному увлажнению или замораживанию. Нормами установлены также специальные марки бетонов по морозостойкости. Их определяют по количеству циклов замораживания и оттаивания, которые выдерживает бетон, не разрушаясь и не снижая своей прочности. Бетоны, имеющие более плотную структуру, обладают большей морозостойкостью.

Марки бетонов по водонепроницаемости и морозостойкости определяют в лабораториях на специальных установленных стандартом образцах.

При твердении бетон изменяет свой объем или, как говорят, дает усадку (исключение составляет бетон на специальном водонепроницаемом расширяющемся цементе, при котором не возникает усадки). При усадке возможно появление в теле бетона трещин, снижающих его прочность. Величина усадки зависит от вида примененного цемента, условий твердения. При твердении во влажной среде -усадка бывает минимальной. Если твердение бетона происходит в воде, то его объем почти не изменяется.

Важными свойствами бетона являются его стойкость против коррозии и тепловыделение (при химическом взаимодействии цемента и воды в процессе твердения бетона выделяется большое количество тепла, вызывающее расширение бетона).

Противокоррозионная стойкость бетона увеличивается с повышением степени его водонепроницаемости. Расширение бетона, вызванное его тепловыделением, особенно опасно в массивных конструкциях, где оно может привести к появлению

18