Материаловедение и технология конструкционных материалов для строительства* Конспект лекций (стр. 43 )

При виброштамповании бетонная смесь формуется и уплотняется при помощи погружаемого в нее виброш­тампа. Этот способ часто применяют для формования короб­чатых и ребристых плит, лестничных маршей со ступеньками и дру­гих профилированных изделий.

Вибропрокат осуществляется на специальных вибропрокатных станах. Этим способом изготовляют изделия из тяжелого и легкого бетонов (например, вибропрокатные керамзитобетонные панели).

При центробежном способе формования (центрифугирование) для уплотнения бетонной смеси используют центробежную силу, возникающую при вращении формы с уложенной в нее бетонной смесью. Скорость вращения формы 400-900 об./мин. При этом бетонная смесь равномерно распределяется по стенкам формы и хорошо уплотняется. Часть воды затворения (20-30 %) отжимается к внутренней поверхности изделия, и тем самым понижается величина В/Ц. Это способствует уменьшению пористости и водопроницаемости бетона. Центробежное формование применяют для изготовления полых изделий: труб, железобетонных полых колонн, опор и др.

Вибровакуумирование позволяет извлечь из свежеуложенной бетонной смеси 10-20 % общего количества воды затворения и получить более плотный бетон. Вакуумирование осуществляют специальным оборудованием (вакуум-щитами,  вакуум-вкладышами и т. п.). Вакуум-щиты укладывают рабочей поверхностью, снабженной фильтровальной тканью, на бетон. Фильтр предотвраща­ет отсос частиц цемента в процессе вакуумирования.

Твердение  бетона. Гидратация цемента начинается сразу же после контакта с водой затворения. Она приводит к схватыванию и затвердеванию бетона. Параметрами, влияющими на гидратацию цемента и твердение бетона, являются: температура свежеприготовленной бетонной смеси; температура и влажность окружающей среды; тип цемента; содержание добавок; водоцементное отношение; дозировка цемента. Параметр, существенно влияющий на процесс схватывания и твердения, – это температура свежеприготовленной бетонной смеси, которая, в свою очередь, определяется температурой исходных материалов (цемента, воды, заполнителей). В зависимости от температуры смеси можно ускорить или замедлить процесс гидратации. С другой стороны, на температуру бетонной смеси влияет температура окружающей среды. Тип и содержание в смеси цемента так же, как и водоцементное отношение, воздействуют на степень гидратации и твердение бетона.

Твердение можно ускорить, применяя быстротвердеющие цементы, жесткие бетонные смеси, добавки-ускорители твердения. Добавки золы-уноса или гранулированного доменного шлака снижают теплоту гидратации. Таким способом можно уменьшить риск образования трещин. При недостаточной влажности окружающей среды, если необходимая для гидратации вода испаряется из бетона, гидратация прерывается и твердение завершается. Это может привести также к эмиссии песка на поверхность бетона или к возникновению усадочных деформаций.

Различают естественное и искусственное твердение бетона. Есте­ственное твердение наименее энергоемко, но требует времени и должно сопровождаться необходимым уходом за твердеющим бетоном, т. е. используя образующуюся теплоту гидратации после формования, поддерживая влажные условия окружающей среды и защищая от таких вредных воздействий, как жара, ветер, холод, проточная вода. После укладки и уплотнения бетонной смеси в летнее время поверхность бетона должна быть защищена от высыхания, а в первые часы – и от дождя. Для этой цели горизонтальные поверхности покрывают пленками, посыпают опилками и другими увлажняемыми материалами, поливают. Вертикальные поверхности в первое время защищает от высыхания опалубка, а после ее снятия поверхности поливают водой.

Искусственное твердение – это температурно-влажностная обработка, применяемая в заводских условиях; электропрогрев, чаще применяемый на стройплощадке и т. д. Методы тепловой обработки бетона дают возможность увеличить скорость химических реакций взаимодействия цемента с водой и значительно ускорить набор прочности бетона (около 70 % прочности – через 6-10 часов обработки).

На заводах сборного железобетона чаще всего применяют прогрев изделий при атмосферном давлении в паровоздушной среде с температурой до 80-85 °С. Пропаривание при нормальном давлении осуществляют в пропарочных камерах периодического или непрерывного действия.

При электропрогреве в качестве источника тепла используют электрическую энергию. Для прогрева бетона применяют трехфазный переменный ток нормальной частоты (50 Гц). Пропускание тока через уложенный бетон осуществляется через металлические электроды, располагаемые или на поверхности бетона (пластинчатые, полосовые), или внутри него (внутренние стержневые и струнные).

Способ предварительного электроразогрева смеси успешно приме­няют при зимних бетонных работах. При изготовлении бетонных изделий на заводах значительный эффект дает применение кратковременного (в течение 5-10 мин) электроразогрева бетонной смеси до температуры 80-  90 °С электрическим током в специальных бункерах. Предварительно разогретую смесь укладывают в формы и уплотняют. Выделение тепла при гидратации цемента способствует поддержанию повышенной температуры твердеющего бетона и ускорению его тверде­ния.

16.3. Изготовление сборных и монолитных

железобетонных конструкций

Железобетонные конструкции подразделяют на сборные и монолитные. Первые изготовляют на заводах или полигонах и монтируют на строительной площадке. Монолитные железобетонные конструкции бетонируют на месте строительства.

В сборном железобетоне изготовляют все основные части здания: фунда­менты, стены подвалов, наружные и внутренние стены, элементы каркаса и покрытий, междуэтажные перекрытия, лестницы и др. Производство железобетонных и бетонных сборных кон­струкций может быть организовано двумя принципиально отлич­ными способами: поточным в перемещаемых формах или на переме­щаемых поддонах; стендовым в стационарных (неперемещаемых) формах.

При поточном способе все технологические операции (очистка и смазка форм, армирование, формование, твердение, распалубка) выполняются на специализированных постах, оборудование  которых образует поточную технологическую линию. Формы с изделиями последовательно перемещаются по технологической линии от поста к посту. Поточный способ изготовления сборных железобетонных конструкций может быть поточно-агрегатным и конвейерным.

При поточно-агрегатном способе формы и формуемые изделия перемещаются от поста к посту краном с интервалом времени, зависящим от длительности операции на данном посту. Поточно-агрегатный способ используют на заводах средней мощности, в особенности при выпуске изделий широкой номенклатуры.

Конвейерный способ применяют на заводах большой мощности и при выпуске однотипных изделий. При этом способе технологическая линия работает по принципу пульсирующего конвейера, т. е. формы с изделиями перемещаются от поста к посту через строго определенное время, необходимое для выполнения самой длительной операции.

При стендовом способе производства сборные конструкции изготовляют в ста­ционарных формах. Изделия в процессе их изготовления и до затвер­девания бетона остаются на месте, в то время как технологическое оборудование для выполнения отдельных операций последовательно перемещается от одной формы к другой. Стендовый способ приме­няют при изготовлении изделий большого размера (ферм, балок и т. п.) для промышленного, мостового и гидротехнического строитель­ства.

При кассетном способе, являющемся разновидностью стендового, изделия изготовляют в вертикальных формах-кассетах, представ­ляющих ряд отсеков, образованных стальными стенками. В кассетной установке происходит формование и твердение изделий. Кассетная установка имеет специальные устройства для обогрева изделий паром или электрическим током, что значительно ускоряет твердение бето­на. Кассетный способ применяют для массового производства пло­ских и ребристых тонкостенных изделий (панели внутренних и наружных стен, лестничные марши  и т. п.).

Монолитный железобетон позволяет создавать разнообразные архитектурные формы и конструктивные решения зданий и сооружений, не ограниченные типоразмерами сборных изделий. Монолитные конструкции сооружают в основном из тяжелого бетона или легкого бетона на пористых заполнителях. Стены жилых домов возводят и из монолитного ячеистого бетона (пенобетона). Арматуру, как правило, изготовляют в арматурно-сварочных цехах и на заводе в виде укрупненных элементов – сварных сеток и бло­ков-каркасов. Предусматривается автоматизация и комплексная механизация приготовления бетонной смеси, в том числе с помощью мобильных бетоносмесительных установок. При централизованном приготовлении бетонную смесь транспортируют так, чтобы она не расслаивалась (для чего ее постоянно перемешивают в автобетоносмесителях – миксерах), и не допускают изменения состава смеси, прежде всего добавления воды.

Транспортирование бетонных смесей на строительной площадке осуществляют бадьями с помощью кранов, транспортерами и по трубам с помощью бе­тононасосов или пневмонагнетателей. Бетононасосы позволяют подавать бетонные смеси по трубам на расстояние до 150 м и более.

Бетонирование монолитных конструкций производят непрерывно или с перерывами, т. е. участками или блоками. Непрерывную уклад­ку бетона осуществляют в том случае, когда требуется повышенная монолитность и однородность бетона, и поэтому нежелательно нали­чие рабочих швов. Это относится к предварительно напряженным железобетонным конструкциям, фундаментам, воспринимающим динамические усилия от оборудования. Массивные сооружения (плотины, шлюзы, массивные фундаменты и т. п.) разрезают рабочими швами на блоки. Объем блока устанавли­вают с учетом возникающих в бетоне температурных и усадочных напряжений. Бетонную смесь подают так к месту укладки, чтобы не было расслоения, – по вертикальным рукавам – «хоботам», виброжелобам и наклонным лоткам, при этом высота свободного падения смеси не должна превышать 2 м. Бетонную  смесь укладывают слоями,  толщину  которых  устанавливают с учетом ее пластичности и хорошего уплотнения глубинными вибраторами.

Уход за бетоном начинают сразу после укладки и уплотнения бетонной смеси и продолжают в течение всего периода выдерживания бетона до достижения им проектной прочности. Качество бетона зависит от ухода за ним, целью которого является создание и поддержание температурно-влажностных условий, благоприятных для гидратации цемента. В летнее время поверхность свежеуложенного бетона должна быть защищена от высыхания, а в первые часы твердения и от дождя. Для этого открытые горизонтальные поверхности по оконча­нии бетонирования засыпают слоем  влагоемкого  материала – песка, опилок, шлака или покрывают мешковиной, пленками. В сухую пого­ду покрытие поддерживают во влажном состоянии до достижения бетоном не менее 70 % проектной прочности.

Для бетонирования в зимних условиях в нашей стране разрабо­таны специальные способы, направленные на то, чтобы обеспечить нормальный режим твердения бетона: закрывают его поверхность утеплите­лем («метод термоса»), подогревают заполнитель и воду, применяют прогрев бетонной смеси, вводят добавки ускорителей и др.

Сборно-монолитные конструкции включают в себя заранее изготовленные сборные элементы и дополнительно уложенные на месте строительства монолитный бетон (бетон омоноличивания) и арматуру. После приобретения монолитным бетоном прочности такая конструкция работает как единое целое при обеспечении надежного сцепления нового и старого бетона.

Конструктивное сочетание сборных элементов и монолитного бетона во многих случаях экономически выгодно, так как сборно-монолитные конструкции, объединяя достоинства тех и дру­гих, лишены при этом некоторых их недостатков. Для возведения сборно-монолитных конструкций, в отличие от монолитных, не требуется специальной опалубки, подмостей и лесов, а в отличие от сборных – дорогостоящей транспортировки и специального грузоподъемного оборудования.

В сборных элементах сборно-монолитных конструкций весьма эф­фективно применение предварительно напряженной высокопрочной арматуры. Установкой дополнительной арматуры в опорных участках монолитного бетона сборно-монолитных конструкций обеспечивается надежность соединения элементов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Баженов бетона: Учебник. – М.: Изд-во АСВ, 2003. – 500 с. , Петропавловская определения свойств строительных материалов: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 176 с. , Баженов материалы: Учебник. – М.: Стройиздат, 1986. – 688 с. Козлов строительные смеси: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2000. – 96 с. , , Зверев для конструирования защитных покрытий: Учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2000. – 180 с. , , Кульков качества строительных материалов: Учебное пособие. – М.: Высшая шк., 2004. – 285 с. Рыбьев материаловедение: Учебное пособие. – М.: Высшая шк., 2002. – 701 с. Строительные материалы: Учебник / Под общей ред. . – М.: Изд-во АСВ, 2000. – 536 с. Технология гидроизоляционных материалов: Учебник / , , и др.; под ред. . – М.: Высшая шк., 1991. – 287 с.