книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник

Рис. 52. Бетоносмеситель передвижного типа со свободным падением бетонной смеси.

воздействии на смесь электрическим током. Проводятся также опы­ ты по обработке бетонной смеси ультразвуком. Продолжительность перемешивания бетона в бетоносмесителе периодического действия 2—3 мин.

На внутренних стенках барабана бетоносмесителя периодиче­ ского действия со свободным падением материала укреплены ло­ пасти (рис. 52). Составляющие бетонной смеси, падая при враще­ нии барабана, попадают на лопасти и таким образом перемеши­ ваются.

В бетоносмесителях принудительного действия бетонная мас­ са перемешивается лопастями вращающегося вала при непо­ движном корпусе либо при одновременном вращении в разные стороны горизонтальной чаши бетоносмесителя и вертикально установленного вала с лопастями (рис. 53). Такие смесители целесообразно применять при изготовлении жестких бетонных смесей.

В последнее время проводятся успешные опыты по вибропере­ мешиванию бетонной смеси.

Вибрационное перемешивание содействует образованию бетона мелкокристаллической структуры и повышенной прочности в ран­ нем возрасте (в возрасте 1—3 суток прочность на 30—40% выше по сравнению с прочностью бетона, изготовленного обычным спо­ собом). Применение бетонов, изготовленных из смеси, перемешан­ ной способом вибрации, сокращает сроки термической обработки изделий. Виброперемешивание осуществляют вибрирующим воз­

Рис. 54. Схема бетоносмесптельного завода-автомата с программным управле­ нием производительностью 240 м ъ!ч\

на специальной перфорированной карточке, которую водитель автомашины опускает в считывающее устройство. В считывающем устройстве расшифровывается карта и дается импульсный сигнал на приборы, регулирующие дозирование, смешивание и выдачу бетонной смеси, марка которой также зашифрована в перфокарте смеси.

При этом специальные устройства опознают марку машины, ее грузоподъемность. После погрузки машины все механизмы отклю­ чаются. Завод оборудован по вертикальной прямоточной схеме. Он может быстро переходить на новую рецептуру смеси и работать как в цикличном, так и в непрерывном режиме.

Цемент и заполнители дозируются с помощью автоматических весовых дозаторов непрерывного действия. Вода и добавки дози­ руются насосом-дозатором плунжерного типа. Все дозированные материалы одновременно загружают в смеситель непрерывного действия, в котором два горизонтальных вала с лопастями вра­ щаются навстречу друг другу.

Изменение производительности дозировочного оборудования, перевод бетона с одной марки на другую производятся дистан­ ционно.

Бесконтактное программно-считывающее устройство на полу­ проводниковых элементах позволяет получать разнообразные бето­ ны, растворы и сухие смеси, автоматически регулировать количе­ ство автосамосвалов (отдельно по каждой марке) и учитывать вес отпущенного за смену бетона. Завод-автомат приготовляет смеси с высокими экономическими показателями.

Приготовление товарного бетона централизованным способом дает большую экономию цемента, способствует улучшению качест­ ва бетона, освобождает стройку от складских площадей для це­ мента, заполнителей и необходимости организации бетонного хозяйства. При централизованном способе приготовления бетонной смеси лучше организуется контроль за ее качеством.

Во избежание потери подвижности и удобоукладываемости бетонная смесь, как правило, должна быть уложена по возмож­ ности сразу же после приготовления. Однако период схватывания цемента может быть увеличен, в связи с чем может быть увеличена дальность перевозки бетонной смеси.

Бетонную смесь можно транспортировать вагонетками, ленточ­ ными или инерционными транспортерами, саморазгружающимися бадьями и автомобилями. Литую бетонную смесь на крупных стройках транспортируют специальными бетононасосами непо­ средственно к месту укладки по трубам.

Большое значение для транспортирования бетонной смеси по трубам имеет введение в нее поверхностно-активных добавок (на­ пример, сульфитно-дрожжевой бражки), сохраняющих пластич­ ность бетонной смеси.

Укладка и уплотнение бетонной смеси. Качество бетона во многом зависит от способов укладки и уплотнения бетонной смеси. Укладка бетонной смеси является одной из наиболее трудоемких и энергоемких операций, которая выполняется при помощи бетонораздатчиков и бетоноукладчиков. Бетоноукладчики обычно изго­ товляют в виде самоходного портала (рамы), перемещающегося по рельсовому пути над формой, с одним или несколькими бунке­ рами для бетонной смеси, оборудованными питателями для ее укладки. Бетоноукладчики оборудуют приспособлениями для за­ глаживания верхней поверхности формуемых изделий и дополни­ тельными устройствами для уплотнения бетонной смеси. Бетонную смесь уплотняют различными способами: трамбованием, вибро­ уплотнением и вибровакуумированием.

Виброуплотнение широко применяют даже при незначительном объеме бетонных работ. Сущность виброуплотнения состоит в том, что бетонную смесь с помощью специальных механизмов подвер­ гают колебаниям малой амплитуды и высокой частоты более 3000 кол/мин. Благодаря вибрированию вязкость бетонной смеси уменьшается, и бетонная смесь, приобретая свойство тяжелой жидкости, плотно укладывается в формы, заполняя промежутки между арматурой. Однако при чрезмерно длительном вибрирова­ нии бетон может расслоиться.

Особое значение имеет способ виброукладки жестких смесей для получения бетонов высоких марок. Жесткие бетонные смеси б более короткие сроки обеспечивают необходимую прочность, более стойки в агрессивных средах, лучше сцепляются с арма­ турой, обладают меньшей усадкой, обеспечивают быструю рас­ палубку свежеуложенного бетона, экономичны по расходу це­

мента.

Для уплотнения бетонных смесей пользуются вибраторами различных типов. По типу двигателя различают электроме­ ханические и пневматические вибраторы. Последние применяют реже.

По конструкции вибраторы делят на поверхностные и глу­ бинные.

Рис. 55. Высокочастотный вибратор с гибким валом.

Возбудителем колебаний поверхностного вибратора являются дебалансы, укрепленные на валу электродвигателя. Число колебаний в минуту 2800 и более. Толщина слоя, прорабатываемого поверхностным вибратором, 20—25 см.

Кповерхностным вибраторам относятся также электровибро­ рейки, применяемые для бетонирования дорожных покрытий и плит значительной ширины.

Кглубинным вибраторам относятся вибролопаты, виброиглы. Высокопроизводительные вибраторы (так называемые пакет­

ные) состоят из отдельных, скомпонованных в одну систему вибра­ торов. К глубинным относятся также высокочастотные вибраторы с гибким валом (рис. 55), применяемые для бетонирования кон­ струкций с густорасположенной арматурой. Вибрирующей частью их является вибронаконечник.

Применяют также вибраторы для уплотнения бутобетона в крупных неармированных блоках гидротехнических сооружений.

Вибровакуумирование — это процесс уплотнения свежеуложеиного бетона посредством отсасывания из него воздуха и избыточ­ ной воды.

Плотность и прочность вакуумированного бетона больше плотности обычного, а цемента расходуется на 15—20% меньше.

Для вакуумной обработки уложенного бетона применяют ста­ ционарные и передвижные установки, состоящие из вакуум-на­ соса и вакуум-щита, покрытого фильтрующим материалом.

Вследствие разрежения, создаваемого в вакуум-щите, через фильтр из бетона отсасываются вода и воздух, удаляемые вакуумнасосом. Частицы цемента задерживаются фильтрующим мате­ риалом.

Действие вакуумирования по глубине ограничено (20—30 см). Установка может одновременно обслужить несколько вакуумщитов.

§ 62. Твердение бетона

Бетон, твердеющий в нормальных условиях, повышает свою проч­ ность с течением времени. Интенсивный рост прочности наблю­ дается в первые семь суток. В дальнейшем прочность бетона нара­ стает медленно и достигает к трехлетнему возрасту примерно 200—250% от прочности, определенной на 28-е сутки.

Во влажной среде бетон приобретает к определенному сроку прочность выше, чем при твердении на воздухе. В сухих усло-

внях дальнейшее твердение бетона практически прекраща­ ется, так как отсутствует влага, необходимая для гидратации це­ мента.

Чем ниже температура воздуха, тем медленнее нарастает проч­ ность бетона. При температуре ниже 0° С твердение бетона пре­ кращается и возобновляется при повышении температуры и увели­ чении количества влаги.

Скорость нарастания прочности увеличивается при повышении

давления в автоклавах.

Для сохранения влаги в бетоне в период его твердения поверх­ ность можно покрывать синтетической пленкой, тонким слоем водонепроницаемой масляной эмульсии и т. п.

Необходимым условием ведения бетонных работ в зимнее вре­ мя является обеспечение достаточной прочности бетона к моменту распалубки и загрузки сооружения. Для этого при зимнем бето­ нировании необходимо поддерживать в уложенном бетоне темпе­ ратуру, исключающую замерзание в раннем возрасте до достиже­ ния определенной прочности.

При раннем замораживании нарушается связь между раство­ ром и крупным заполнителем, бетоном и арматурой.

Для обеспечения твердения бетона при низких температурах и предупреждения раннего его замораживания бетонную смесь при­ готовляют из подогретых материалов, применяют экзотермиче­ ские цементы, добавляют молотую известь-кипелку, защищают бетон от охлаждения, обогревают паром, теплым воздухом, элек­ тротоком или вводят в бетоны ускорители твердения.

Каждый метод можно применять самостоятельно или в комп­ лексе с другими. Для получения подогретой бетонной массы на­ гревают воду до 80—90° С, а заполнители до 40—50° С.

Для сохранения тепла, выделяемого при экзотермии цемента, бетон укрывают утеплителями. При этом тепло в бетоне должно сохраняться не менее двух-пяти суток.

Прогревают бетонные конструкции паром или электротоком. Для создания теплой среды работы ведутся в легких временных

сооружениях-тепляках или под пленочными покрытиями. Электропрогрев бетона производят с помощью переменного

тока. Напряжение тока в начале прогрева обычно 50—60 в, затем его постепенно увеличивают до ПО—220 в. Во избежание перегре­ ва бетон следует прогревать постепенно, доводя температуру при­ мерно до 70° С. Горизонтальные поверхности бетонных конструк­ ций обогревают, пропуская электроток.

В качестве добавок, понижающих температуру замерзания во­ ды в бетоне, вводят хлористый кальций, соляную кислоту, хлорную

бетона с добавкой поташа следует в смесь вводить сульфитно-дрож­ жевую бражку (до 0,2% от веса цемента).

Для ускорения процесса твердения уложенного бетона приме­ няют бетонные смеси, подогретые до 80—90° С.

§ 63. Железобетон

Железобетоном называют конструктивное соединение бетона и стальной арматуры.

Арматура хорошо работает на растяжение, бетон — на сжатие. Поэтому арматура в железобетоне находится в изгибаемых эле­ ментах в нижней зоне, защищенной от внешней среды слоем бето­ на. Иногда арматуру вводят в сжатую зону бетона для увеличения его сопротивления сжатию. Вместо стальной арматуры для арми­ рования в бетон вводят другие стержни, работающие на растяже­ ние (стеклянные нити, стержни из стеклопластика, древесные стержни, бамбук, камыш).

Совместная работа арматуры и бетона обеспечивается боль­ шими силами сцепления между ними при почти равных величинах температурных деформаций. При этом стальная арматура в плот­ ном бетоне хорошо сохраняется от коррозии. Различают железо­ бетонные конструкции монолитные и сборные. Монолитные кон­ струкции выполняют на месте в деревянной, реже металлической, опалубке, куда предварительно закладывают арматуру. Монолит­ ные конструкции изготовляют из пластичных бетонных смесей. Для сборных железобетонных элементов, изготовляемых в основном на заводах, применяют жесткие и умеренножесткие бетонные смеси.

Армируют железобетон обычной и напряженной арматурой. Предварительному напряжению арматуру подвергают в основном при изготовлении сборных железобетонных изделий. Совместная работа бетона и арматуры может быть достигнута при условии достаточного их сцепления и исключения коррозии арматуры в период эксплуатации.

Арматуру для железобетона применяют в виде стержней, про­ волоки, канатов, сварных (реже вязаных) сеток-каркасов из ста­ лей, обладающих необходимой прочностью, пластичностью, свари­ ваемостью, выносливостью и др.

Арматурная сталь может быть круглого или квадратного сече­ ния с гладкой поверхностью, круглая или овальная периодического профиля, сплющенная, витая и др.

Арматура периодического профиля представляет собой круглые стержни с выступами высотой 1—3 и шириной 1—2,5 мм (в зави­ симости от диаметра стержня), расположенными по трехзаходной винтовой линии, и с двумя продольными ребрами высотой 1—3 и шириной 1,5—5 мм.

Сплющенная арматура имеет через определенные промежутки двусторонние вмятины. При сплющивании стали в результате на­ клепа повышается предел текучести. Применением арматуры Пери­ одического профиля и сплющенной исключается необходимость устройства крюков, повышается трещиноустойчивость бетона.

Обычную арматуру для улучшения ее свойств упрочняют меха­ ническим способом (холодная вытяжка, силовая калибровка и др.). а также термической обработкой.

По технологическим признакам арматурную сталь подразде­ ляют на две группы: горячекатаную стержневую и холоднотяну­ тую проволочную.

В зависимости от условий применения арматурную сталь делят на ненапрягаемую и напрягаемую.

Стержневая арматура делится на горячекатаную обычную, термически упрочненную, упрочненную вытяжкой в холодном со­ стоянии. В зависимости от механических характеристик стержне­ вую арматуру делят на классы: А-І; А-ІІ; А-Ш; А-ІѴ.

Основными механическими характеристиками горячекатаной арматуры являются предел текучести, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, определяемые при испытании на растяжение. Кроме того, проводят испытания на загиб арма­ туры в холодном состоянии. Механические свойства арматурной стали по классам должны соответствовать нормам, указанным в

Арматурную сталь класса А-І изготовляют из углеродистой стали марок «Сталь 3», Ст. Зпс, Ст. Зкп группы А. По требованию заказчика ее можно изготовлять из стали марок ВСт. 3, ВСт. Зпс

иВСт. Зкп, а также ВКСт. 3, ВКСт. Зпс и ВКСт. 3 кп. Арматурную сталь класса А-ІІ диаметром 10—40 мм изготов­

ляют из углеродистой стали марки «Сталь 5», а диаметром более 40 мм (до 90 мм) — из низколегированной стали марки 18Г2С.

Арматурную сталь класса А-ІІІ диаметром 6—40 мм изготов­ ляют из низколегированной стали марок 25Г2С и 35ГС, диамет­ ром 6—8 мм можно изготовлять и из низколегированной стали марки 18Г2С.

Арматурную сталь класса А-ІѴ изготовляют из низколегиро­ ванной стали марок 20ХГ2Ц, 20ХГСТ и 80С (для конструкций с напрягаемой арматурой).

Стержни арматурной стали класса А-І поставляют круглыми, гладкими; стержни класса А-ІІ, А-Ш, А-ІѴ — периодического про­ филя. Стержни диаметром менее 10 мм поставляют мотками,

диаметром от 10 мм и более — прутками; сталь класса А-ІѴ — прутками.

Холоднотянутая арматура делится на проволоку арматурную и арматурные проволочные изделия. В свою очередь, проволока

(высокопрочная арматурная проволока). Проволочную арматуру подразделяют на нераскручивающиеся пряди класса II, предназна­ ченные для напрягаемой арматуры (арматурные пряди); сталь­ ные канаты, предназначенные для напрягаемой арматуры (арма­ турные канаты); сварные сетки (сварные арматурные сетки) для ненапрягаемой арматуры.

Сварные сетки и каркасы изготовляют контактной (точечной) электросваркой на электросварочных точечных аппаратах, При применении сварной арматуры повышается производительность труда, возрастает устойчивость железобетона против образования трещин, снижается расход металла, так как не нужно отгибать концы стержней. В настоящее время арматурные каркасы изготов­ ляют на специальных автоматах. Применяют также тканые или сварные проволочные сетки для армоцементных конструкций.

При термообработке (закалка при 900° С с последующим от­ пуском при 350° С) прочность арматурных стержней повышается в 1,5—2 раза при сохранении достаточной пластичности и свари­ ваемости. Термообработанная обычная сталь может заменить низ­ колегированную сталь.

Основные механические характеристики термически упрочнен­

Буква «к» означает катаную сталь (катанку).

Сталь класса А-ІІв упрочняют вытяжкой до предельного удли­ нения (не более 5,5%) при напряжении не более 45-9,8- ІО6 н/м2-, класса А-ІИв — до предельного удлинения (не более 4,5%') при напряжении 55-9,8- ІО6 н/м2 для арматуры из стали марки 35ГС и 3,5% — из стали марки 25Г2С.

На рис. 56 приведены основные виды арматурной стали.

В СССР и за рубежом ведутся опыты по применению стеклян­ ных нитей в качестве арматуры для бетона. Хорошие результаты дают канаты из стеклянных нитей диаметром 5—6 мм, склеенные и покрытые полиэфирами. Такие канаты имеют предел прочности при разрыве более 1,0 ■ІО9 н/м2.

Применение такой арматуры эффективно в условиях электро­ химической агрессии в конструкциях, к которым предъявляют спе­ циальные требования (немагнитность, диэлектричность и др.). В качестве арматуры иногда применяют древесную рейку, дранку, тростниковый камыш, бамбук.

Рис. 56. Виды арматурной стали:

з — холодно-сплющенная.