Лекции по дисц. ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОНА, СТРОИТ
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Д.МИЛЛИОНЩИКОВА Кафедра «Технология строительного производства» С-А.Ю. Муртазаев М.С. Сайдумов С.А. Алиев ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ Часть II КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Для студентов направления «Строительство» - 270800 Грозный – 2014 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М.Д. Миллионщикова» Составители: Муртазаев Сайд-Альви Юсупович Сайдумов Магомед Саламувич Алиев Саламбек Алимбекович – заведующий кафедрой «Технология строительного производства», док. техн. наук, проф. – канд. техн. наук, доц. каф. «ТСП» – канд. техн. наук, доц. каф. «ТСП» Рецензент: Абуханов Абдурахман Залимханович – зав. каф. «ТГВ», канд. техн. наук, проф. Муртазаев С-А.Ю. Технология бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Учебное пособие: конспект лекций / С-А.Ю. Муртазаев, М.С. Сайдумов, С.А. Алиев. – Грозный, ФГУП «Издательско-полиграфический комплекс «Грозненский рабочий», 2014. – 164 с. Методические указания рассмотрены и утверждены на заседании кафедры «Технология строительного производства» Протокол №____ от «___» ______ 20__г. Страница 2 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Содержание Введение Лекция № 1 – ОСОБЫЕ ВИДЫ БЕТОНА 1.1 Силикатный бетон 1.2 Цементно-полимерный бетон 1.3 Полимербетоны 1.4 Бетонополимеры 1.5 Фибробетон 1.6 Декоративный бетон 1.7 Бетон с использованием вторичного сырья промышленности 1.8 Арболит 1.9 Жаростойкий бетон 1.10 Крупнопористый бетон 1.11 Бетоны на гипсовых вяжущих 5 6 Лекция № 2 – МОНОЛИТНЫЙ БЕТОН 2.1 Технология возведения монолитных конструкций 2.2 Зимнее бетонирование 17 Лекция № 3 – БЕТОНЫ И РАСТВОРЫ ДЛЯ РЕМОНТА И РЕСТАВРАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 21 Лекция № 4 – НОМЕНКЛАТУРА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ 28 Лекция № 5 – ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ И РАСТВОРНОЙ СМЕСИ 5.1 Приготовление бетонных смесей 5.2 Приготовление растворных смесей 36 Лекция № 6 – АРМИРОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИИ 6.1 Классификация арматурных сталей 6.2 Заготовка арматурной стали и закладных деталей 6.3 Изготовление арматурных сеток, плоских и пространственных каркасов, закладных деталей 6.4 Способы натяжения арматуры 6.5 Анкерные устройства и зажимы 6.6 Механическое натяжение арматуры 6.7 Электротермическое натяжение арматуры 6.8 Электротермомеханический способ натяжения арматуры 49 Лекция № 7 – ФОРМОВАНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ 7.1 Виды форм для изготовления бетонных и железобетонных изделий 7.2 Конструкции форм 7.3 Подготовка форм 7.4 Виброформование и его разновидности 7.5 Вибропрессование и виброштампование 7.6 Вибропрокат 7.7 Виброгидропрессование 7.8 Экструзия 7.9 Роликовое прессование 7.10 Центрифугирование 7.11 Вакуумирование и вибровакуумирование 7.12 Торкретирование бетонной смеси 72 Страница 3 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Лекция № 8 – ТЕПЛОВАЯ ОБРАБОТКА БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ 90 Лекция № 9 – ТЕХНОЛОГИЯ СЛОИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АСБЕСТОЦЕМЕНТА, МЕТАЛЛИЧЕСКИХ, ПОЛИМЕРНЫХ И ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ 105 Лекция № 10 – ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОБЪЕМНЫХ БЛОКОВ 10.1 Виды и область применения объемных блоков 10.2 Способы формования объемных блоков 10.3 Формование объемных блоков на специальных установках 113 Лекция № 11 – СБОРНО-МОНОЛИТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ И КОНСТРУКЦИИ 121 Лекция № 12 – ТЕХНОЛОГИЯ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ 12.1 Строение дерева 12.2 Породы деревьев 12.3 Защита древесины от разрушения 12.4 Виды лесоматериалов, изделий и конструкций из древесины 126 Лекция № 13 – РЕМОНТ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ БЕТОННЫХ И ЖБИ И КОНСТРУКЦИЙ 139 Лекция № 14 – КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ ИЗ БЕТОНА, ЖЕЛЕЗОБЕТОНА И ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ 14.1 Организация контроля качества при производстве бетона и ЖБИ 14.2 Неразрушающие методы контроля качества бетона 14.3 Контроль за деформациями бетона 144 Лекция № 15 – НАДЕЖНОСТЬ, СТОЙКОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ И КОНСТРУКЦИЙ 15.1 Надежность строительных систем и конструкций 15.2 Стойкость строительных изделий и конструкций 15.3 Долговечность строительных изделий и конструкций 156 Список использованных источников литературы 163 Страница 4 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Введение Конспект лекций для студентов направления 653500 – «Строительство» по дисциплине «Технология бетона, строительных изделий и конструкций». В данном пособии раскрыты вопросы технологии подготовки форм, изготовления, армирования и контроля качества бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Страница 5 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Лекция № 1 – ОСОБЫЕ ВИДЫ БЕТОНА Вопросы: 1.1 Силикатный бетон; 1.2 Цементно-полимерный бетон; 1.3 Полимербетоны; 1.4 Бетонополимеры; 1.5 Фибробетон; 1.6 Декоративный бетон; 1.7 Бетон с использованием вторичного сырья промышленности; 1.8 Арболит; 1.9 Жаростойкий бетон; 1.10 Крупнопористый бетон; 1.11 Бетоны на гипсовых вяжущих. 1.1 Силикатный бетон Силикатный бетон представляет собой бесцементный бетон автоклавного твердения. Вяжущим в нем является смесь извести с тонкомолотым кремнеземистым материалом. В процессе автоклавной обработки известь вступает с кремнеземистым компонентом в химическую реакцию, в результате которой образуются гидросиликаты кальция, скрепляющие зерна заполнителя в прочный монолит. Соотношение извести и кремнеземистого компонента составляет от 30:70 до 50:50%. В качестве мелкого заполнителя применяют природные и дробленые пески, удовлетворяющие стандартным требованиям. В крупнозернистых бетонах используют щебень из плотных горных пород, щебень из гравия или доменного шлака размером не более 20 мм, а также различные пористые заполнители. Для регулирования свойств вяжущего, бетонной смеси и бетона применяют специальные добавки: гипсовый камень для замедления гидратации извести; суперпластификаторы и др. Наибольшее распространение получили мелкозернистые силикатные бетоны, заполнителем которых является обычный кварцевый песок. Прочность силикатного бетона меняется в широких пределах: 5 ... 10 МПа в легких силикатных бетонах, 20 ... 50 МПа в тяжелых бетонах и 80 ... 100 МПа в высокопрочных бетонах. Из силикатного бетона производят плиты перекрытий, колонны, ригели, балки, ограждающие панели, стеновые блоки и другие детали. При использовании негашеной извести ориентировочно прочность плотного силикатного бетона можно определить по формуле: где SП.М. - удельная поверхность молотого песка, При использовании гашеной извести, обладающей весьма развитой удельной поверхностью, изменение дисперсности молотого песка оказывает незначительное влияние на прочность бетона и им можно пренебречь. Поэтому ориентировочно прочность силикатного бетона в этом случае можно определить по формуле: При определении состава силикатного бетона следует иметь в виду следующее: 1) чем мельче песок, служащий заполнителем, тем меньше должна быть размолота та часть песка, которая входит в состав вяжущего; 2) чем выше заданная прочность бетона, тем больше расход вяжущего; 3) расход вяжущего для получения силикатного бетона заданной прочности уменьшается при увеличении дисперсности мелкого песка и растет при увеличении формовочной влажности силикатобетонной смеси; 4) дисперсность молотой извести должна быть в 2 ... 2,5 раза выше дисперсности молотого песка. Страница 6 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 1.2 Цементно-полимерный бетон Цементно-полимерные бетоны - это цементные бетоны с добавками различных высокомолекулярных органических соединений в виде водных дисперсий полимеров - продуктов эмульсионной полимеризации различных полимеров: винилацетата, винилхлорида, стирола, латексов и других или водорастворимых коллоидов: поливинилового и фурилового спиртов, эпоксидных водорастворимых смол, полиамидных и мочевиноформальдегидных смол. Добавки вводят в бетонную смесь при ее приготовлении. Использование в бетоне полимеров позволяет изменять его структуру и свойства в нужном направлении, улучшать технико-экономические показатели материала. Формы использования полимеров в бетоне многообразны. Полимеры и материалы на их основе применяют в виде добавок в бетонную смесь, в качестве вяжущего, для пропитки готовых бетонных и железобетонных изделий, для дисперсного армирования полимерными волокнами, в виде легких заполнителей или модификации свойств минеральных заполнителей; в качестве микронаполнителя. Каждое из этих направлений имеет свои области применения и технологические особенности. Цементно-полимерные бетоны характеризуются наличием двух активных составляющих: минерального вяжущего и органического вещества. Вяжущее вещество с водой образует цементный камень, склеивающий частицы заполнителя в монолит. Полимер по мере удаления воды из бетона образует на поверхности пор, капилляров, зерен цемента и заполнителя тонкую пленку, которая обладает хорошей адгезией и способствует повышению сцепления между заполнителем и цементным камнем, улучшает монолитность бетона и работу минерального скелета под нагрузкой. В результате цементно-полимерный бетон приобретает особые свойства: повышенную по сравнению с обычным бетоном прочность на растяжение и изгиб, более высокую морозостойкость, хорошие адгезионные свойства, высокую износостойкость, непроницаемость. Цементно-полимерные бетоны приготовляют по той же технологии, что и обычный цементный бетон. Наиболее целесообразно применять эти бетоны для тех конструкций и изделий, где можно использовать особенности их свойств, например, для полов, дорог, отделочных и клеевых составов, коррозионно-стойких покрытий. 1.3 Полимербетоны Полимербетонами называют бетоны, в которых вяжущими служат различные полимерные смолы, а заполнителями - неорганические материалы - песок и щебень. Для экономии смолы и улучшения свойств полимербетонов в них иногда вводят тонкомолотые наполнители. Для ускорения твердения и улучшения свойств применяют отвердители, пластификаторы и другие специальные добавки. Наиболее часто для полимербетонов используют термореактивные смолы: фурановые, эпоксидные, полиэфирные акриловые. Отверждение полимерного вяжущего осуществляется при обычной температуре, а в некоторых случаях - с подогревом. Эпоксидные смолы - это полимерные вещества линейного строения. Для полимербетонов наиболее пригодны жидкие эпоксидные смолы ЭД-5, ЭД-6 и др. Рис. 1.1 – Влияние соотношеСвойства полимербетонов зависят от вида смолы, сония между наполнителем и става бетона, технологии получения. Наибольшей прочносмолой Н/С на прочность 1, стью обладают бетоны на эпоксидной смоле, в том числе с усадку 2 и пористость 3 полипрочностью на растяжение, которая достигает 12 МПа. Для мербетона по данным Н.А. этих бетонов характерны также хорошая химическая стойМощанского кость, водостойкость, стойкость к истиранию, высокая клеящая способность. Однако стоимость бетонов на эпоксидных смолах очень высока (в 10-15 раз выше стоимости обычного цементного бетона). На строительстве наибольшее распространение пока получили более дешевые полимербетоны на фурановых смолах (рис. 1.1). Расход смолы в полимербетоне зависит от свойств заполнителя. Чем больше пустотность Страница 7 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» заполнителя, выше содержание в нем мелких фракций и больше их удельная поверхность, тем больше расход смолы и отвердителя, поэтому для полимербетонов большое значение имеет правильный подбор состава минеральной части. Наиболее целесообразно использовать полимербетоны в тех конструкциях, где полнее проявятся их положительные свойства, например, в коррозионно-стойких конструкциях химических производств, конструкциях, испытывающих сильное истирающее воздействии (водосливы гидротехнических сооружений, некоторые трубопроводы), сантехнических изделиях и в других специальных конструкциях и изделиях. Повышенная ползучесть и недостаточная температуростойкость ограничивают применение полимербетонов в несущих конструкциях зданий 1.4. БЕТОНОПОЛИМЕРЫ Существенным недостатком обычных бетонов является наличие разветвленной сети пор, капилляров, различных микродефектов, образующихся при формовании бетонных и железобетонных изделий, их твердении и в процессе эксплуатации (рис. 1.2 и 1.3). Дефекты и поры понижают прочность бетона, а также его долговечность и стойкость к воздействию агрессивных сред, так как открывают последним доступ внутрь бетона. Свойства бетона можно изменить, если поры и капилляры заполнить другим веществом (рис. 1.2). Для этого готовые бетонные или железобетонные изделия или конструкции подвергают специальной обработке. Эта обработка включает сушку изделий, вакуумирование, пропитку специальным составом и полимеризацию при пропитке мономерами. Сушка бетона проводится с целью освободить от воды поры и капилляры материала и лучше подготовить их для заполнения специальным составом. Вакуумирование обеспечивает более глубокую очистку пор и капилляров, а также удаляет из бетона воздух, который отрицательно влияет на полимеризацию некоторых мономеров. Для пропитки используются самые различные вещества и материалы. Если необходимо только закрыть доступ внутрь бетона воде и агрессивным жидкостям и газам, то используют материалы типа петролатуРис. 1.2 – Поры и капилляры в теле ма, разбавленных смол, органических масел, серы, бибетона тума и битумов, модифицированных синтетическими смолами. Глубина пропитки зависит от свойств пропитывающего состава, в частности, от его вязкости и угла смачивания им бетона. Вязкие вещества, например, битумы или петролатум, пропитывают бетон на глубину всего 1...3 см. Жидкие мономеры, например, стирол или метилметакрилат, могут за сравнительно короткое время пропитывать бетон на глубину 10...20 см и более. Чем глубже пропитка, тем больше времени требуется на ее осуществление. Количество мономера, потребное для пропитки бетона, зависит от его пористости. В результате обработки либо достигают увеличения долговечности и непроницаемости бетона, если его пропитывают вязкими составами без их последующей полимеризации и упрочнения, например, битумами, либо получают новые материалы, по свойствам значительно превосходящие бетоны, если их пропитывают мономером с последующей полимеризацией в теле бетона. Подобные материалы получили название бетонополимеров. Свойства бетонополимеров зависят как от свойств бетона и полимера, так и от технологии обработки. Чем прочнее полимер, используемый для пропитки, и больше его содержание в бетонополимере, и чем прочнее бетонный каменный скелет, тем выше прочность бетонополимера, которая может достигать 200 МПа и более. Страница 8 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» При нагружении полимер работает как дисперсная арматура; чем лучше его сцепление с бетоном, тоньше нить полимера, больше таких нитей приходится на единицу площади бетонополимера, тем сильнее влияние полимера на свойства материала. В бетоне могут встречаться капилляры различного вида. Условно их можно свести к линейным капиллярам, в том числе с различной а) геометрией сечения (в виде круга, сектора, щели и т. д.), и к капиллярам с уширениями. Желательно, чтобы большинство капилляров были линейными. Уширение на капилляре ведет к перерасходу мономера. Глубина пропитки бетона мономером зависит от структуры бетона, вязкости мономера, температуры пропитки и ряда других факторов. Скорость и глубина пропитки бетона различныб) ми органическими веществами показаны на Рис. 1.3 – Поверхность бетона до (а) и порис. 1.4. сле (б) пропитки полимерами Образующуюся в бетоне сетку полимера можно рассматривать как особого рода дисперсное армирование. При полимеризации мономер стремится сократиться в объеме, что вызывает обжатие в минеральной части материала. В результате создается разновидность предварительно напряженного состояния материала, что также способствует повышению его прочности и трещиностойкости. Полимеры являются материалами, прочность которых при нагреве свыше 110 ... 200°С начинает уменьшаться. Естественно, это сказывается на прочности бетонополимера. В интервале 0 ... 100°С прочность бетонополимера почти не изменяется, с повышением температуры выше 100°С его прочность начинает уменьшаться. Для получения бетонополимера, сохраняющего свои свойства при более высоких температурах (до 200 ... 250°С), для пропитки следует применять специальные термостойкие композиции. При остывании бетонополимера ниже 0°С его Рис. 1.4 – Глубина пропитки h раствопрочность увеличивается. Это обусловлено как пора 1:2 при В/Ц=0,5 различными оргавышением прочности полимера при уменьшении ническими веществами: 1 – метилметемпературы, так и тем, что полимер имеет больший такрилатом; 2 – полиэфиром; температурный коэффициент линейного расшире3 – петролатумом; 4 – жидким битуния, чем бетон, и при остывании, сжимаясь, как бы мом обжимает минеральный скелет, помогая ему работать под нагрузкой. 1.5 Фибробетон Фибробетон - это бетон, армированный дисперсными волокнами – фибрами (рис. 1.5). Фибробетон обладает повышенной трещиностойкостью, прочностью на растяжение, ударной вязкостью, сопротивлением истираемости. Изделия из этого бетона можно изготовлять без армирования специальными сетками и каркасами, что упрощает технологию приготовления изделия и снижает ее трудоемкость. Страница 9 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Для армирования бетона применяют различные металлические и неметаллические волокна (рис. 1.6). В качестве фибр обычно применяют тонкую проволоку диаметром 0,1...0,5 мм, нарубленную на отрезки 10...50 мм или выштампованные специальные фибры. Лучшие результаты обеспечивают фибры диаметром 0,3 мм и длиной 25 мм. При повышении диаметра фибр свыше 0,6 мм резко уменьшается эффективность влияния дисперсного армирования на прочность бетона. Из неметаллических волокон могут применяться стеклянные волокна, базальтовые, асбестовые и др. Стеклянные волокна обычно имеют диаметр порядка нескольких десятков микрометров и длину 20...40 мм. Они обладают высокой Рис. 1.5 – Картина разрушения фибробетона прочностью на растяжение (1500...3000 МПа). Для армирования цементного камня хорошо известны и широко применяются асбестовые волокна. Асбестовые волокна обладают рядом ценных свойств: высокой прочностью и огнестойкостью, стойкостью к агрессивным воздействиям щелочей, долговечностью. Материалы, армированные асбестовыми волокнами, получили название асбестоцемента. а) г) б) в) д) е) Рис. 1.6 – Разновидности фибр для фибробетона: а – фибра металлическая из тонкой проволоки; б – то же, стальная волновая; в – фибра полипропиленовая; г – фибра асбестовая; д – фибра базальтовая; е – фибра стеклянная Стальные фибры вводят в бетонную смесь обычно в количестве 1...2,5% объема бетона (3...9% по массе, что составляет 70...200 кг фибры на 1 м3 смеси). В этом случае повышаются прочность бетона на растяжение на 10...30%, сопротивляемость бетона ударам и его предел усталости и износостойкость. Стеклянные волокна вводят в бетонную смесь в количестве 1...4% объема бетона. Они, как Страница 10 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» и стальные волокна, обладая высоким модулем упругости, обеспечивают повышение прочности бетона на растяжение и его трещиностойкость. Дисперсная арматура в бетоне достаточно хорошо защищена от коррозии плотным цементным камнем, однако в некоторых случаях, особенно когда возможно воздействие на фибробетон агрессивных сред, стальные фибры защищают специальными покрытиями, которые обычно не только повышают стойкость фибровой арматуры к коррозии, но и способствуют улучшению сцепления между фибрами и бетоном и тем самым на 20...40% улучшают прочность бетона на растяжение и его трещиностойкость. 1.6 Декоративный бетон Декоративный бетон готовят, используя белые и цветные цементы и специальные заполнители (рис. 1.7). а) б) в) Рис. 1.7 – Применение декоративного бетона: а – дорожка из декоративного бетона; б – лестница с декоративно отделанной поверхностью; в – тротуарные изделия из декоративного бетона, имитирующие природный камень В зависимости от состава и назначения декоративные бетоны можно подразделить на цветные бетоны и бетоны, имитирующие природные камни или сами по себе обладающие особо выразительной структурой. При необходимости поверхность бетона подвергают специальной обработке, чтобы получить ее выразительную декоративную фактуру. Пластичность бетонной смеси позволяет придавать бетонным изделиям различную конфигурацию, формовать изделия с рельефной поверхностью, изготовлять различные декоративные элементы зданий и сооружений. Для получения цветных бетонов применяют белые, цветные и различные минеральные или органические пигменты. Для осветления белого цемента (при необходимости получить особо светлые бетоны) в него вводят двуоксид титана (1 ... 2% массы цемента). Пигменты, используемые в цветных бетонах, должны обладать высокой свето-, атмосферо- и щелочестойкостью. Применяя смешанные пигменты, можно получить бетоны разной расцветки. В последнее время появились различные органические пигменты и красители (анилиновые и др.), которые дают интенсивное окрашивание бетона при введении их в количестве всего 0,1 ... 0,2% массы цемента и отличаются высокой свето- и щелочестойкостью. Для получения достаточной плотности и хорошей цветовой выразительности поверхности бетона по сравнению с обычным бетоном несколько повышают расход цемента. Страница 11 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Расход воды в цветных бетонах определяют предварительными испытаниями и затем постоянно контролируют, так как даже небольшие отклонения в расходе воды влекут за собой заметные изменения цвета бетона. Для формования изделий из цветных бетонов используют пластичные достаточно жирные бетонные смеси, которые хорошо формуются и менее подвержены расслоению. Для сокращения расхода воды и цемента и повышения долговечности изделий используют пластификаторы и суперпластификаторы, а также комплексные добавки на их основе. В цветных бетонах используют чистые кварцевые пески желательно светлых оттенков без примеси частиц из оксидов железа, которые окрашивают пески и бетоны в серый цвет. В качестве крупных заполнителей могут применяться светлый известняк и доломит. Широко используют также отходы камнедробления, дробленые пески и щебень из мрамора, высевки гранита, туфа и др. Бетонную смесь предохраняют от загрязнения при приготовлении, транспортировании и укладке в формы. Декоративные бетоны могут применяться для самых различных строительных конструкций: ограждающих конструкций общественных и жилых зданий, декоративных плит для наружных и внутренних стен зданий, для лестничных маршей, элементов фасада, в деталях малых архитектурных форм, для барельефов и скульптур, для изделий специального назначения. Иногда детали из декоративного бетона сочетают с другими материалами: камнем, эмалированной сталью, пластиком. 1.7 Бетон с использованием вторичного сырья промышленности В настоящее время на предприятиях горнодобывающей, металлургической, химической, деревообрабатывающей, энергетической, строительных материалов и других отраслей промышленности Российской Федерации ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов. Используется же лишь около 25 % от общего объема. В связи с этим в отвалах и хранилищах страны накоплено более 80 млрд. т только твердых отходов. Под полигоны для их хранения ежегодно отчуждается около 10 тыс. Га пригодных для сельского хозяйства земель. При этом годовой экономический ущерб от загрязнения окружающей среды отходами производства и потребления оценивается на уровне 10 % валового внутреннего продукта. Только в одной Чеченской Республике за долгие годы эксплуатации ТЭЦ и производственных предприятий, а также в результате планового сноса устаревших зданий и сооружений, природных и техногенных катастроф, вооруженных конфликтов, накоплены сотни тысяч тонн техногенного сырья в виде золошлаковых смесей, мелкозернистых отходов камнедробления и бетонного лома, занимающих значительные территории республики (рис. 1.8 и 1.9). Рис. 1.8 – Накопления золошлаковых отходов ТЭЦ г. Грозный При приготовлении бетонов использование вторичного техногенного сырья, в частности, шлаков, зол, отходов разборки зданий и сооружений, даст большой экономический и экологический эффект. Страница 12 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Шлаки, получаемые в качестве вторичного продукта при выплавке чугуна и в ряде других металлургических процессов, в зависимости от своего состава подразделяют на основные и кислые. Шлаки, богатые глиноземом (М0 > 0,65), используют при производстве цементов. Шлаки также могут применяться в виде тонкомолотой добавки в бетоны (для сокращения расхода цемента) и в качестве мелкого и крупного заполнителя. Из вспучен-ных шлаков получают легкий заполнитель - термозит, который используют для различных видов легкого бетона. При измельчении доменного гранулированного шлака и затворении его растворами соединений металлов (натрия и калия) получают шлакощелочное вяжущее, которое можно применять для приготовления различных бетонов. Количество щелочного компонента составляет 5 ... 6% массы шлака. Шлакощелочное вяжущее имеет марки 400, 500,600. Начало схватывания - не ранее 45 мин. конец - не позднее чем через 12 ч от начала затворения. Минимальный расход шлакощелочного вяжущего для бетонов на крупном заполнителе составляет 300 кг/м3. для мелкозернистого бетона 400 кг/м3. Приготовление и укладка бетона производятся обычными способами. Рис. 1.9 – Техногенное сырье в виде железобетонного лома от разрушенных зданий и сооружений (г. Грозный) Твердение бетонов на шлакощелочном вяжущем происходит при положительной температуре. Для ускорения твердения применяют прогрев при температуре до 95 °С. Ориентировочный режим для изделий средней массивности: предварительная выдержка - 1 ...2 ч, подъем температуры - 2 ... 3 ч, изотермический прогрев - 4 ... 7 ч, снижение температуры - 2 ... 3 ч. Золами обычно называют остатки от сжигания твердого топлива (угля, сланца, торфа). Размер частиц золы менее 0,14 мм. Более крупные зерна относят к шлаковому песку и щебню. Золыуноса (дымоходные золы) более однородны по составу и свойствам, чем золы отвала (гидроудаления), поэтому они предпочтительнее для приготовления бетона. Химический состав зол (см. стр. 57) сильно колеблется в зависимости от вида топлива. Плотность золы составляет 1,75 ... 2,4 г/см3. Золы, используемые для изготовления железобетонных изделий, не должны содержать более 5% несгоревшего топлива и 1% серы, а также включений негашеной извести. Золы используют в качестве тонкомолотой добавки для снижения расхода цемента. Отходы разборки зданий и сооружений являются доступным местным сырьем для произСтраница 13 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» водства вторичных крупных и мелких заполнителей для бетона путем дробления и фракционирования их на специальных дробильно-сортировочных установках. Вторичный щебень — это очень популярный сегодня в Европе строительный материал, который отличается дешевизной и может заменить натуральные строительные материалы. Однако в России еще многие не знают о нем достаточно. Только в последние несколько лет строительные компании начинают использовать вторичный щебень в своей деятельности и убеждаться в его высоких свойствах. Главное достоинство вторичного щебня — дешевизна, в среднем он в полтора раза дешевле гранитного. Энергозатраты на его производство по сравнению с другими видами щебня меньше до 5-8 раз. Себестоимость бетона с использованием вторичного щебня в качестве крупного заполнителя сокращается на четверть. 1.8 Арболит Арболитом называют бетон на цементном вяжущем и органических заполнителях (рис. 1.10). Для получения заданных свойств в него вводят специальные химические добавки. В качестве органических заполнителей используют измельченную древесину из отходов лесозаготовок и деревообработки, а также костру льна, конопли, рисовую солому и дробленые стебли хлопчатника. Рис. 1.10 – Органический заполнитель для бетона из отходов древесины Органические заполнители при определенных условиях могут загнивать или подвергаться биоповреждениям. Во избежание этих явлений конструкции из арболита используют, как правило, для зданий с относительной влажностью воздуха помещений не более 60% и при отсутствии агрессивных газов. В арболит также вводят жидкое стекло или комплексные добавки. В арболит могут вводиться и другие добавки: пенообразующие и воз-духововлекающие для регулирования пористости материала, ингибирующие для защиты арматуры от коррозии, гидрофобизирующие для повышения морозостойкости и стойкости материала при повышенной влажности. Наружная поверхность изделий из арболита, соприкасающаяся с атмосферной влагой, должна иметь отделочный фактурный слой, обеспечивающий защиту арболита от увлажнения. Арматуру в конструкциях из арболита защищают антикоррозионными покрытиями. Арболит в зависимости от средней плотности в высушенном до постоянной массы состоянии подразделяют на теплоизоляционный (средняя плотность менее 500 кг/м3) и конструкционный (плотность 500 ... 850 кг/м3). Для конструктивного арболита марки цемента должны быть выше 400. Прочность арболита определяют в образцах-кубах с размером ребра 15 см (для определения пригодности древесины 10 см), выдержанных 28 сут при температуре (20 ± 2) °С и относительной влажности воздуха (70±10) %. На производстве для приготовления арболитовой смеси используют смесители принудительного действия, для уплотнения смеси применяют прессование, трамбование, силовой прокат, вибропрессование. Для ускорения твердения применяют тепловую обработку в камерах при температуре не более 40 °С и относительной влажности воздуха 50 ... 60% и электропрогрев при температуре не более 50°С. Страница 14 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 1.9 Жаростойкий бетон Жаростойкие бетоны, предназначенные для промышленных и строительных конструкций, при длительном воздействии высоких температур должны сохранять в заданных пределах свои физико-механические свойства. Жаростойкие бетоны изготовляют из вяжущего (в которое в необходимых случаях вводится еще и минеральная тонкомолотая добавка), воды (или другого затворителя) и жаростойких заполнителей. В качестве вяжущих веществ в жаростойких бетонах применяют портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент и жидкое стекло. Для улучшения структуры цементного камня и сохранения прочности в вяжущее вводят минеральные добавки (хромитовую руду, бой шамотного, магнезитового или обычного кирпича, андезит, пемзу, лессовидный суглинок, гранулированный доменный шлак, топливный шлак и золу-унос). В качестве мелкого и крупного заполнителей в жаростойких бетонах применяют следующие дробленые материалы: хромитовую руду, бой магнезитового, шамотного и обыкновенного глиняного кирпича, кусковой шамот, доменный отвальный шлак, базальт, диабаз, андезит, артикский туф. Марку жаростойкого бетона определяют пределом прочности при сжатии кубов 15x15x15 см. Образцы испытывают после твердения в течение 7 сут для бетонов на портландцементе и 3 сут — для бетонов на глиноземистом цементе и жидком стекле. Для затворения жаростойких бетонов обычно требуется 170... 190 л воды на 1м3 бетона. Плотность бетона в высушенном состоянии меньше, чем в свежеуло-женном состоянии, примерно на 150...200 кг/м3. 1.10 Крупнопористый бетон Крупнопористым называют бетон, в котором нет мелкого заполнителя – песка (рис. 1.11). Крупнопористый (беспесчаный) бетон - бетон, получаемый из смеси плотного или пористого (преимущественно однофракционного) гравия или щебня, вяжущего (портландцемента или шлакопортландцемента) и воды. Отсутствие песка в смеси и ограниченный расход цемента (не более 280 кг/м3) обусловливают крупнопористую структуру бетона, пониженную объёмную массу и незначительный показатель теплопроводности. Прочность при сжатии крупнопористого бетона на плотных заполнителях не превышает 100 кг/см2 при объёмной массе до 2000 кг/м3, а на пористых заполнителях — 75 кг/см2 при объёмной массе до 1600 кг/м3; коэффициент теплопроводности соответственно колеблется от 0,29 до 0,9 Вт/м×К. Крупнопористый бетон применяется главным образом для возведения наружных стен (монолитных или крупноблочных) зданий в районах, богатых местным гравием или камнем для щебня при отсутствии др. дешёвых стеновых материалов. Рис. 1.11 – Образец из крупнопористого бетона Стены из крупнопористого бетона для предохранения от продуваемости оштукатуривают с двух сторон. Крупнопористый бетон на пористом заполнителе (керамзитовый гравий, отсеянный шлак и т. п.) используется также как теплоизоляционный материал в многослойных ограждающих конструкциях зданий. Страница 15 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 1.11 Бетоны на гипсовых вяжущих Изделия из гипсовых бетонов характеризуются гигиеничностью, относительно небольшой средней плотностью, высокой тепло- и звукоизолирующей способностью, огнестойкостью, архитектурной выразительностью, высокими технико-экономическими показателями. Однако бетоны на этих вяжущих имеют ограниченные области применения, обусловленные специфичностью их свойств. К ним относятся относительно малая плотность и прочность, что связано с высокой водопотребностью гипсовых вяжущих (50...70% для строительного гипса); низкая водостойкость, характеризующаяся резким понижением прочности при увлажнении (коэффициент размягчения 0,3...0,5 в зависимости от пластичности смесей); повышенные пластические деформации при увлажнении и значительная ползучесть под нагрузкой. Бетоны на гипсовых вяжущих отличаются также недостаточным сцеплением гипсового раствора с арматурой. Кроме того, среда гипсобетона является агрессивной по отношению к стальной арматуре, что приводит к ее быстрой коррозии в случае отсутствия защиты. Ряд указанных недостатков гипсобетонов можно уменьшить путем введения различных добавок, В современном строительстве гипсобетоны применяются в основном в виде гипсокартонных листов и гипсоволокнистых плит для устройства перегородок, подвесных потолков, отделки стен; штукатурных и шпаклевочных составов в виде готовых сухих смесей; для изготовления перегородочных плит. Бетоны на гипсоцементно-пуццолановых вяжущих не имеют многих недостатков, присущих обычным гипсобетонам. На основе ГЦПВ можно получать различные бетоны: мелкозернистые, тяжелые на обычных плотных заполнителях, легкие на пористых заполнителях, ячеистые. Бетоны на ГЦПВ обладают необходимой водостойкостью, морозостойкостью и относительно повышенной коррозионной стойкостью в некоторых агрессивных средах, особенно в сульфатных и кислотных. Области применения бетонов на ГЦПВ практически те же, что и аналогичных бетонов на портландцементе, т.е. для изготовления сборных изделий и конструкций для жилищного, производственного и сельского строительства, особенно для малоэтажных зданий. В настоящее время ГЦПВ бетоны используются в массовом порядке при изготовлении санитарнотехнических кабин и вентиляционных блоков для жилищного строительства. Страница 16 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Лекция № 2 – МОНОЛИТНЫЙ БЕТОН Вопросы: 2.1 Технология возведения монолитных конструкций; 2.2 Зимнее бетонирование. 2.1 Технология возведения монолитных конструкций Монолитными называются конструкции, которые возводятся непосредственно на месте их расположения. Возведение конструкций включает установку опалубки, которая воссоздает в пространстве очертания будущей конструкции, установку арматуры, бетонирование конструкции, уход за твердеющим бетоном (рис. 2.1). Рис. 2.1 - Система монолитного домостроения Опалубка может быть деревянной из досок и фанеры, металлической из металлических листов или сетки, деревянной с полимерным покрытием, железобетонной. Иногда в качестве опалубки используют железобетонные плиты, которые являются частью будущей сборномонолитной конструкции (рис. 2.2 и 2.3). Рис. 2.2 - Перекрытия с использованием предварительно напряженных железобетонных плит в качестве оставляемой опалубки: 1 - плита (оставляемая опалубка); 2 - монолитный бетон Рис. 2.3 - Конструкции часторебристого перекрытия: 1 - преднапряженные балки; 2 слой монолитного бетона; 3 - пустотные блоки межбалочного заполнения Страница 17 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Арматуру устанавливают в соответствии с проектом. Для ее соединения используют сварку. В ряде случаев применяют заранее изготовленные арматурные каркасы, что ускоряет производство работ. Бетонирование больших сооружений или конструкций ведут отдельными блоками, устраивая между ними рабочие швы. Блок бетонируют непрерывно, в этом случае каждая последующая порция бетона должна укладываться и уплотняться до того, как схватится ранее уложенный бетон. Бетонную смесь, как правило, готовят на централизованных бетоносмесительных узлах или заводах и затем транспортируют к месту укладки. Транспорт бетона, его укладка в блок и последующий уход определяют качество бетона, строительно-технические свойства и долговечность конструкции. Бетон транспортируют различными способами: с помощью лотков, транспортеров, бадьями, вагонетками, автобетоносмесителями, автосамосвалами и нагнетанием по трубам. Способ транспортирования следует назначать исходя из условий укладки. При перевозке следует учитывать потерю подвижности бетонной смеси вследствие гидратации цемента и частичной потери воды из-за испарения, состав бетона назначать с учетом этого явления. Удобно транспортировать бетонную смесь нагнетанием по стальным трубопроводам. Обычно применяют бетонные смеси с осадкой конуса более 8 см при использовании бетононасосов с механическим приводом и с осадкой конуса более 4 см при использовании бетононасосов с гидравлическим приводом (рис. 2.4. и 2.5). Рис. 2.4 - Схема работы бетононасоса с механическим приводом: а - всасывание; б - нагнетание; 1 - приемная воронка; 2 - всасывающий клапан; 3 - нагнетательный клапан; 4- поршень. Рис. 2.5 - Схема бетононасоса с гидроприводом: 1 - бетоновод; 2 - бункер; 3 - задвижка; 4 – рабочий цилиндр; 5 - гидроцилиндр На рис. 2.6 - приведены рекомендации по правильным приемам бетонирования монолитных конструкций. Бетонная смесь не должна свободно падать с высоты более чем 0,9 ... 1,2 м. Бетонную смесь нужно разгружать как можно ближе к месту ее окончательной укладки. В обычных условиях бетон нужно компактно укладывать и уплотнять виброванием с помощью вибраторов внутреннего или наружного действия. Страница 18 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 2.6 - Способы укладки бетонной смеси: а - разгрузка бетоносмесителя; б - загрузка бункеров; в - разгрузка транспортеров; г - укладка бетонной смеси в стены; д - то же, через боковое отверстие; е - бетонирование плит; ж - вибрирование бетонной смеси при ее послойной укладке; 1 - правильно, II - неправильно (размеры - в мм) Следует принимать меры предосторожности против излишне долгого вибрирования в одной точке, так как это приводит к расслоению бетонной смеси (рис. 2.7). Рис. 2.7 - Схема расслоения бетонной смеси: 1 – мелкий заполнитель; 2 – крупный заполнитель; 3 скопление воды; 4 направление, по которому отжимается вода Важное значение имеет уход за бетоном. Необходимыми условиями для твердения являются присутствие влаги и наличие благоприятной температуры. Влагу в бетоне можно сохранить несколькими способами, например, задержкой распалубки, поливкой, применением влагоудерживающих покровов или с помощью защитного слоя, который наносится на бетон в жидком виде и, затвердевая, образует тонкую пленку. В жаркую, сухую погоду деревянные формы будут быстро высыхать, поэтому их сохраняют влажными с помощью Страница 19 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» полива. Продолжительность ухода за бетоном, как правило, определяется сроком, при котором его прочность достигает 50...70% от проектной. 2.2 Зимнее бетонирование При бетонировании зимой необходимо обеспечить твердение бетона в теплой и влажной среде в течение срока, обеспечивающего набор бетоном критической прочности (нормальными условиями для твердения бетона условно считается t = 18...22º С и относительной влажности воздуха, равной 95-100%), гарантирующей сохранение структуры бетона и удовлетворительное его твердение после оттаивания. Это достигается двумя способами: 1) использованием внутреннего запаса теплоты бетона; 2) дополнительной подачей бетону теплоты извне, если внутренней теплоты недостаточно. При первом способе необходимо применять высокопрочный и быстротвердеющий портландцемент, использовать ускорители твердения цемента - хлористый кальций и др., уменьшать количество воды в бетонной смеси, вводя в нее пластифицирующие и воздухововлекающие добавки. Все это даст возможность ускорить сроки твердения бетона при возведении сооружений и добиться того, чтобы бетон приобрел достаточную прочность перед замораживанием. Внутренний запас теплоты в бетоне создают путем подогревания материалов, составляющих бетонную смесь, кроме того, в твердеющем бетоне теплота выделяется при химической реакции, происходящей между цементом и водой (экзотермия цемента). В зависимости от массивности конструкций и температуры наружного воздуха подогревают воду для бетона (до 90 °С) или воду и заполнители - песок, гравий, щебень (до 50 °С). Бетонная смесь при выходе из бетоносмесителя должна иметь температуру не выше 40 °С, так как при более высокой температуре она быстро густеет. В последнее время применяют новый способ - электроподогрев бетонной смеси в специальном бункере непосредственно перед укладкой в конструкцию. В этом случае электрический ток пропускают через бетонную смесь и разогревают ее до 50 ... 70 °С. Разогретую смесь надо сразу же укладывать и уплотнять, так как она быстро густеет. В процессе твердения цемент выделяет значительное количество теплоты. Эта теплота выделяется главным образом в первые 3 ... 7 сут твердения. Чтобы сохранить теплоту в бетоне на определенный срок, опалубку и все открытые части бетона покрывают хорошей изоляцией (матами из минеральной ваты, пенопласта, опилками, шлаком и т, д.), толщина которой определяется теплотехническим расчетом. Этот способ зимнего бетонирования называют способом термоса, так как подогретая бетонная смесь твердеет в условиях теплоизоляции. Вторая разновидность - электропрогрев, который осуществляют, пропуская через бетон электрический переменный ток. Для этого стальные пластинки - электроды, соединенные с электрическими проводами, укладывают сверху или с боковых сторон конструкции бетона в начале его схватывания. При электроподогреве в колонне или балке в бетон закладывают продольные электроды или вбивают короткие стальные стержни для присоединения проводов. После затвердения бетона выступающие концы этих стержней срезают. Третья разновидность бетонирования с подачей теплоты - обогрев воздуха, окружающего бетон. Для этого устраивают фанерный или брезентовый тепляк, в котором устанавливают временные печи, специальные газовые горелки (при этом нужно строго соблюдать противопожарные правила), воздушное отопление (калориферы) или электрические отражательные печи. В тепляках ставят сосуды с водой, чтобы создать влажную среду для твердения, или поливают бетон. Этот способ дороже предыдущего и применяется при очень низких температурах, малых объемах бетонирования, а также при отделочных работах. Тепловыделение портландцемента к возрасту 28 сут примерно составляет: для М500 - 500, М400 - 420, М300 - 340 кДж/кг. Шлакопортландцемент и пуццолановый цемент выделяют теплоты на 15 ... 20% меньше. Среднюю температуру бетона ориентировочно определяют в зависимости от модуля поверхности: Страница 20 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Лекция № 3 – БЕТОНЫ И РАСТВОРЫ ДЛЯ РЕМОНТА И РЕСТАВРАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Дефекты в строительных конструкциях, в т.ч. бетонных и железобетонных конструкциях, возникают на стадиях их изготовления, транспортировки, монтажа и эксплуатации. Дефекты могут возникать также в результате воздействия стихийных факторов: землетрясений, наводнений, военных действий и т.д. Своевременное обнаружение и устранение этих дефектов в значительной степени повысят надежность и долговечность строительных конструкций, снизят расходы на проведение ремонта зданий и сооружений. В последнее время особое внимание уделяется ремонту зданий и сооружений, выполненных в 40-60-е годы. Большой объем ремонтно-восстановительных работ запланирован в Программе восстановления экономики и социальной сферы Чеченской Республики, принятой Правительством РФ. Традиционные методы ремонта и усиления бетонных и железобетонных конструкций сводятся, в основном, к наращиванию новых слоев бетона, созданию стальных обойм, или полной замене конструкций, что, как правило, весьма трудоемко и дорого. Новые методы ремонта и усиления конструкций с применением мелкозернистых пропитанных бетонов, многокомпонентных бетонов, фибробетонов, шлакозолобетонов и безусадочных и расширяющихся бетонов более эффективны и способствуют повышению качества и производительности труда при производстве ремонтно-восстановительных работ. Наибольшее применение для ремонта бетонных и железобетонных конструкций получили цементные растворы и бетоны, полимерцементные растворы, полимеррастворы, полимерсиликатные растворы и бетоны, а также различные виды стального проката, пластмасс, клеев, герметиков. Как видно из таблицы 3.1., основными материалами, используемыми для ремонта бетона, являются цементно-песчаный раствор и бетон, полимерцементный раствор (преимущественно на основе поливинилацетатной эмульсии и латексов синтетических каучуков), а также полимеррастворы, как правило, на основе эпоксидных смол. Недостатками материалов на основе цемента являются высокая вязкость, большие сроки твердения, невысокая прочность и адгезия к старому бетону, невозможность силовой заделки трещин. Указанные материалы применимы для заделки крупных внешних дефектов, а внутренние (раковины, пустоты) требуют превращения их во внешние путем вырубки специальных отверстий. Таблица 3.1 – Виды дефектов ЖБК и способы их устранения Вид дефекта Причины возникновения Способы устранения дефектов 1 Повышенная пористость (низкая прочность) 2 Завышенное В/Ц, ошибки в подборе состава бетона, использование некачественных заполнителей, цемента и добавок; расслоение бетонной смеси, неправильное перемешивание и уплотнение; нарушение режимов эксплуатации; морозное и коррозионное разрушение, действие повышенных температур, биоорганизмов. Усадка бетона при твердении, растрескивание изделия при выемке из формы, транспортировке, монтаже, эксплуатационных перегрузках, пожарах, коррозии арматуры, растрескивание при физических и механических воздействиях. 3 Механическое удаление участков «слабого» бетона, шпаклевка или новое бетонирование; создание дополнительного слоя бетона, в том числе с арматурой; усиление конструкции металлическими элементами. Заделка цем.-песч. раствором, в том числе с предварительной разделкой, инъецирование повышенным давлением цем.песч. раствора или полимерного состава; наклейка лент ткани полимерным клеем. Трещины Страница 21 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Вид дефекта 1 Каверны Обнажение арматуры Раковины и пустоты Околы, выбоины Рабочие швы и разрывы Поверхностное разрушение, отслоение Коррозия стальной арматуры и закладных деталей Причины возникновения Способы устранения дефектов 2 Плохое уплотнение бетона, неудовлетворительное состояние опалубки с некачественным разделительным слоем, скопление воды, укладка твердеющей смеси и др.То же, коррозионные процессы, механические воздействия, неправильное положение арматуры во время формовки. Неправильный подбор состава бетона, его укладка и уплотнение, перенасыщенность конструкции арматурой, сложность узлов сопряжения, включения льда и др. 3 Шпаклевка цементными, полимерцементными и полимеррастворами. Ударные нагрузки, неправильная распалубка изделия с недостаточно отвердевшим бетоном, коррозии арматуры и закладных деталей, перегрев бетона во время сварки, пожаров, замерзания воды во внутренних полостях и др. Плохое сцепление нового и старого бетонов, обрывы бетона при его укладке в опалубку в вертикально расположенных конструкциях, посторонние включения, загрязнения, наледи, перерывы в работе. Морозное и коррозионное разрушение, абразивный износ, наличие «цементного молока» и др. Понижение щелочности бетона, наличие в нем хлоридов, недостаточность толщины и плотности защитного слоя бетона, воздействия химически агрессивных сред и др. То же с предварительной очисткой арматуры от ржавчины. Вырубка отверстия и заделка цем.- песч. полимерцементным или полимерраствором; инъекция раствором через просверленные отверстия. Шпаклевка бетонной смесью или цем.-песч. полимерцементным растворами, полимеррастворами, в том числе дополнительным армированием То же, что при устранении трещин, пустот. Очистка поверхности, нанесение слоя бетона, цементнопесчаного, полимерцементного или полимерраствора, в том числе монолитных покрытий полов с предварительной грунтовкой полимерной эмульсией. Обнажение арматуры, очистка ее от ржавчины, антикоррозионное покрытие, бетонирование: замена арматуры или закладных деталей новыми. При проведении ремонта цементными растворами и бетонами к ним, в зависимости от конкретных условий, предъявляются специфические требования: ускоренный темп твердения, замедление процесса схватывания, возможность разжижения бетонной смеси (до 10 см ОК и более), безусадочность или способность расширяться, высокая плотность и химстойкость, хорошая адгезия 'к «старому» бетону. Регулирование технологических эксплуатационных свойств бетона достигается использованием специальных видов цемента, добавок, заполнителей, особых способов укладки и условий твердения, соответствующей подготовкой поверхности старого бетона. В качестве вяжущих для получения ремонтных растворов и бетонов используют портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, шлакопортландцемент, сульфатостойкий портландцемент марок М 400,М 500. Для ускорения твердения бетонов используют сульфат натрия, нитрат натрия, нитритнитрат кальция, хлорид кальция, нитрит-нитрат-хлорид кальция, поташ и др. добавки. Замедление схватывания и твердения добиваются, используя кормовую патоку, тринаСтраница 22 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» трийфосфат, полигидросилоксан, этилсилокеан натрия, битумную эмульсию. Разжижение бетонных смесей и растворов производят введением в них в процессе приготовления пластифицирующих добавок (УПБ, Паш-1, С ДБ, ГАРС), пластифицирующих воздухововлекающих добавок (СНВ, СДО, ГКЖ-1, KТП, метилсиликоната натрия, нейтрализованного черного контакта); суперпластификаторов (С-3, МФ-АР, «Дорен» и др.). Расширяющиеся бетоны и растворы получают на основе напрягающих цементов НЦ-10 и НЦ-20. При введении в бетоны и растворы полимерных добавок (ГКЖ-10, СКС-65ГП, ОП-7, ОП10, ПВА и др.) получают полимерцементные бетоны и растворы, отличающиеся повышенной адгезией к старому бетону, большей плотностью, непроницаемостью, химстойкостью, трещиностойкостью. Полимерсиликатные растворы и бетоны используют для ремонта и изготовления конструкций, работающих в кислых средах, агрессивных по отношению к цементным бетонам. Для получения полимерсиликатных материалов в качестве связующего используют натриевое жидкое стекло, отвердителями которого служат кремнефтористый натрий, антипирен из нефелина и другие вещества. В состав полимерсиликатов входят полимерные уплотняющие добавки (фуриловый спирт, полиизоцианат, ненасыщенные полиэфиры, ацетон-формальдегидные смолы, фурфурол, карбамидные смолы); пластифицирующие добавки (С-3, ОП-7, ОП-10, ПЭПА и др.); добавки, повышающие жизнеспособность растворов и бетонов (ГКЖ-10, ГКЖ-11), кислотостойкие заполнители (гранитный и кварцевый щебень, керамзит, аглопорит, песок кварцевый, глинозем и др.) и тонкомолотые наполнители (андезитовая мука, диабазовая мука и др.). Перечисленные материалы используются в основном для заделки крупных объемных дефектов в железобетонных конструкциях - выбоин, сколов, вырывов, раковин, а также для новой набетонировки, в том числе способом торкретирования. Традиционно для восстановления защитных слоев бетона применяют следующие технические решения: -оштукатуривание плотным цементно-песчаным раствором; -торкретирование плотным цементно-песчаным раствором; -обетонирование цементным раствором; -обетонирование цементным бетоном; -оштукатуривание цементно-песчаным раствором с нанесением лакокрасочного покрытия; -обетонирование полимербетоном. Заделку трещин в бетонных и железобетонных конструкциях производят следующими способами: -нагнетание тампонажного раствора с магнитными свойствами; -нагнетание цементно-песчаного раствора при ширине раскрытия трещин более 0,3 мм; -нагнетание цементно-песчаного раствора при ширине раскрытия трещин менее 0,3 мм и глубине до 50 мм; -нагнетание цементно-песчаного раствора при ширине раскрытия трещин более 0,3 мм и глубине более 50 мм; -шпаклевка синтетическим материалом коротких неглубоких трещин; -заделка широких трещин с одновременным устройством обойм. Однако из-за повышенной вязкости и слабой адгезии к старому бетону, они не могут быть использованы для заделки трещин, усиливающей пропитки слабого бетона и в тех случаях, когда требуется заделка дефекта, имеющего равную прочность с бетоном всей конструкции. В случае, когда требуется силовая заделка мелких трещин, повышенная механическая прочность отремонтированного участка конструкции, химическая стойкость, высокая адгезия к старому бетону, повышение плотности, прочности, абразивостойкости слабого бетона, используются полимерные материалы, позволяющие сократить сроки проведения ремонтных работ. Усиление железобетонных конструкций проводят, как правило, путем устройства различного вида стальных обойм с последующей обетонировкой. Герметизацию стыков между конструкциями в процессе ремонта производят герметиками, обладающими высокой адгезией к бетону и эластичностью при различных температурах. К Страница 23 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» таким материалам относятся различные тиоколевые, полиуретановые и другие мастики, а также оклеечная изоляция из полимерных пленок, резиновых, резинобитумных и других листовых материалов. В состав ремонтных композиций (полимеррастворов) входят следующие компоненты: полимеризующееся связующее, инициаторы полимеризации, ускорители полимеризации, пластификаторы, модификаторы, растворители, наполнители, пигменты и другие вспомогательные материалы. На строительную площадку или к ремонтному участку поставляются как индивидуальные компоненты полимеррастворов для приготовления состава, так и готовые составы в одно- и двух упаковочной таре. Основной задачей разработки составов для ремонта конструкций является выбор оптимального соотношения компонентов, которые обеспечивают наиболее высокие технологичность, физико-механические и физико-химические показатели составов. Наибольшее распространение для приготовления ремонтных полимеррастворов получили композиции на основе эпоксидных смол и метилметакрилата. С целью увеличения прочности, непроницаемости, поверхностной твердости, а также заделки множественных трещин с шириной раскрытия менее 0,3 мм производят частичную пропитку бетонных конструкций на глубину 5-15 мм низковязкими полимеризующимися композициями. Пропитке могут быть подвергнуты плоские и криволинейные поверхности, расположенные горизонтально, вертикально или наклонно. Пропитка полимеризующимися составами на полную глубину сборных бетонных и железобетонных элементов производится с целью увеличения их прочности, морозостойкости, абразивостойкости, химстойкости, а также придание бетону электроизолирующих и других свойств. Заделку трещин в бетонных и железобетонных конструкциях полимерными составами производят с целью предотвращения проникновения внутрь бетона агрессивных жидкостей, а также обеспечения сохранности несущей ! способности конструкций на уровне, соответствующем началу ремонта. В зависимости от ширины раскрытия трещины, ее расположения (в горизонтальной, наклонной или вертикальной плоскости), а также применяемого состава для инъецирования может быть использован способ подачи состава в трещину самотеком или при помощи инъецирующей установки и повышенного давления. Заделку сколов, раковин, выбоин, поверхностных разрушений бетона на любую глубину, обнажения арматуры, пустоты в стыках сборных элементов и других объемных дефектов осуществляют с помощью полимеррастворов. Для ремонта и восстановления каменной облицовки, швов и дефектных камней применяется состав марки 53С, выпускаемый АОТТ «Опытный завод сухих смесей». Для ремонта дефектов камней применяется состав на основе водостойкого клеящего материала «АКЕРОХ» фирмы «АКЕМИ». При ремонте швов между камнями облицовки места видимых разрушений расчищаются алмазным диском на глубину до плотного раствора. Перед заполнением раствором расчищенный шов смачивается водой. Ремонт значительных сколов в камне производится методом склеивания. Незначительные сколы, раковины, щербины лечатся методом оштукатуривания. Контроль прочности раствора должен осуществляться испытанием образцов по ГОСТ 10180-91, работы должны производиться в соответствии с требованиями СНИП 3.04 01-87 и СНИП 3.06.04-91, допуски на дефекты камней необходимо определять по ГОСТ 23342-91 и ГОСТ 9480-89. Ремонт повреждений бетонных конструкций глубиной свыше 50 мм производится полимерцементным бетоном, состав которого приведен в технологическом регламенте. Ремонт повреждений бетона на арках, подвесках промежуточных опор, мостовом полотне глубиной до 50 мм производится ремонтным составом РСМ-350-2М . Ремонтный состав PCM 350-2M используется также для ремонта тротуаров, карнизов, плит проезжей части дорог и парапетов. Для ремонта дефектных железобетонных конструкций используется также АКРИЛ -100, который позволяет на современном техническом уровне защищать и ремонтировать бетонные поверхности. Прочность, твердость и устойчивость бетона достигают благодаря высокому соотСтраница 24 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» ношению между полимером и цементом и низкому соотношению между водой и цементом. Работы по ремонту железобетонных конструкций выполняют также с использованием рекомендаций по ремонту бетонных поверхностей с применением полимерцементного материала «Тейпкрит» . Ремонтные работы с применением материала «Тейпкрит» выполняются с использованием двух видов полимерцементных материалов: модифицированное цементное тесто и модифицированный мелкозернистый бетон. Материалы для получения полимерцементных составов отвечают требованиям государственных стандартов. На практике существуют модифицированные полимерные материалы «Семппи», применяемые в соответствии с инструкцией . При производстве ремонтно-восстановительных работ для улучшения цементных растворов и бетонов применяется полиакриловая дисперсия Р111. Введение в состав полиакриловой дисперсии повышает прочность бетона на расстяжение при изгибе, трещиностойкость, износостойкость, а также другие свойства. В отечественной практике не нашел широкого применения фибробетон, несмотря на его хорошие физико-механические свойства, а также сталефибробетон . Наиболее приемлемы для заделки сколов, выбоин и вырывов дисперсно-армированные составы, так как изделия из них показывают высокие показатели сопротивления на растяжение Для ремонта и восстановления архитектурных памятников применяют атмосферостойкие полимерные композиции. Замоноличивание дефектов и ликвидация повреждений в конструкциях производят с использованием клеевых композиций на основе эпоксидных олигомеров, метилметакрилата, гидроксил полиэфира, разработаны также клеи с минеральной матрицей и полимерсиликатные При производстве ремонтно-восстановительных работ производят интенсификацию технологии бетона на основе использования шлакощелочных вяжущих. Ремонт конструкций, работающих в агрессивных средах, производят с использованием эпоксидных связующих, а также алкилрезорциновых полимерных композиций. Широкое применение нашли защитно-декоративные композиции на основе эпоксидно-диановой смолы (пленкообразователь), полиэтиленполимина (отвердитель), мела и волластони (наполнитель) и толуола (растворитель). К числу современных разработок можно отнести полимербетон на основе эпоксидированного дивинил-пипериленового сополимера для оперативного ремонта аэродромных покрытий, декоративный серный бетон для реставрационных и ремонтно-строительных работ и жидкостекольные композиции для склеивания изделий из особо легкого бетона. В последнее время начали внедряться бетоны на напрягающих и расширяющих цементах, которые повышают трещиностойкость, водонепроницаемость, морозостойкость, коррозионную стойкость и т.д., мелкозернистые бетоны и растворы на комбинированных заполнителях из отходов промышленности и мелкозернистые цементные бетоны на некондиционных кварцевых песках. Очень богат опыт зарубежной практики по ремонту и восстановлению строительных конструкций, грунтов и оснований, скальных пород и пр. Для уплотнения и упрочнения рыхлых грунтов и оснований, трещиноватых скальных пород, восстановления качества бетонных и железобетонных конструкций применяют суспензию на основе минерального вяжущего «Микродур». «Микродур» является высокодисперсным минеральным вяжущим, предназначенным для приготовления инъекционных суспензий. После перемешивания с водой с помощью высокоскоростного коллоидального смесителя суспензия приобретает высокую пенетрационную способность. В работе освещена адгезионная запрессовка трещин в пролетных строениях монолитных мостов с помощью эпоксидных смол. Эпоксидная смола используется также для восстановления железобетонных балок, а для усиления железобетона используется эпоксидный компаунд. Для защиты бетона от отрицательного воздействия погодных факторов и коррозии и восстановления железобетонных конструкций используются искусственные материалы, полиуретановые составы и жидкие полимеры. Использованию полимерных составов за рубежом посвящены много работ, которые описывают принципы инъекции полимерными составами трещин в бетонных конструкциях. ПолиСтраница 25 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» мерные составы применяются за рубежом в качестве перекрытия трещин, покрытия для бетона, в том числе методом набрызга. В работе приведена новая технология защитного покрытия и ремонта подводных железобетонных конструкций с помощью эпоксидной резины, а в приведен новый способ пропитки железобетонных плит проезжей части мостов мономером. Зачастую в практике ремонта и восстановления конструкций за рубежом используют толстослойные бетонные покрытия , покрытия из цементно-песчаного раствора с последующей обработкой жидкими пластмассами . Восстановление глубоких повреждений в бетонных конструкциях производят путем нагнетания синтетической смолы или же производят ямочный ремонт с дощатой обшивкой . В практике производства ремонтно-восстановительных работ за рубежом не последнее место занимают использование мелкозернистых бетонов и растворов раствора, укрепленного каменным материалом, композиций на быстротвердеющих цементах , бетона с металловолокном, фибробетона и фиброраствора . Не редки случаи использования для ремонтных работ бетона пропитанного полимером . В отдельных случаях усиление и ремонт бетонных конструкций производят при помощи использования арматуры на клею. Из вышеизложенного следует, что традиционные методы ремонта и восстановления бетонных и железобетонных конструкций, применяемые в отечественной практике, сводятся, в основном, к наращиванию новых слоев бетона, созданию стальных или железобетонных обойм или полной замене конструкций, что, как правило, весьма трудоемко и дорого. Методы ремонта и усиления железобетонных конструкций с применением полимерных материалов, композиционных бетонов, мелкозернистых составов, фибробетонов, пропитанных бетонов, а также расширяющих и напрягающих составов более эффективны. Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что технологии их использования не достаточно отработаны. При ремонте важное значение имеет сцепление старого и нового бетона. Для улучшения сцепления необходимо применять особую обработку поверхностных слоев старого бетона и применение нового бетона с повышенными адгезионными свойствами. Для обеспечения хорошего сцепления необходимо применять безусадочные и расширяющиеся бетоны. Поскольку при применении специальных добавок деформации бетона без нагрузок будут зависеть от дозировки добавки, состава бетона и условий твердения необходимо применять специальные методики прогнозирования свойств бетона с управляемыми деформациями для обеспечения оптимального результата. Необходимо подбирать прочность и модуль упругости нового бетона таким образом, чтобы при нагружении его деформации соответствовали деформациям старого бетона, чтобы обеспечить монолитность восстановленной конструкции. Ремонтные работы могут вестись при различной температуре, в том числе при отрицательной температуре. В этих условиях обеспечение достаточного сцепления старого и нового бетона, адгезии и совместной работы различных слоев конструкции приобретают свои особенности и требуют специальных методик при проектировании нового бетона, укреплении старого бетона и организации технологии ремонта. Описанным выше условиям наиболее удовлетворяет мелкозернистый бетон. При ремонте и реконструкции бетонных и железобетонных конструкций часто важное значение имеет прочность мелкозернистого бетона при растяжении и изгибе. Существенное повышение прочности может быть достигнуто дисперсным армированием мелкозернистого бетона. Введение в мелкозернистый бетон комплексного модификатора, включающего поверхностно-активные вещества, тонкодисперсный минеральный компонент и вещества, регулирующие собственные деформации материала, улучшают свойства мелкозернистого бетона. Опыты показали, что прочность при изгибе мелкозернистого бетона марки 500 составила 8,15 МПа, превышая приблизительно на 20% прочность при изгибе обычного бетона той же марки на гранитном щебне. При введении в мелкозернистый бетон 10% базальтовых фибр его прочность при изгибе возросла до 12,5 МПа, а при использовании многокомпонентного композиционного состава до 17,2 МПа. При этом существенно уменьшилась водонепроницаемость материала, что имеет определенное значение для ряда конструкций. Мелкозернистые бетоны, не содержащие крупного заполнителя, нашли эффективное применение при изготовлении тонкостенных элементов и конструкций, армоцементных изделий, Страница 26 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» кладочных, отделочных и ремонтных растворов. Повышение эффективности мелкозернистых бетонов, отличающихся повышенным расходом вяжущего, связано с широким использованием микронаполнителей из отходов металлургической, топливно - энергетической, камнеобрабатывающей и др. промышленности. Использование микронаполнителей не только ведет к экономии вяжущих веществ, но и придает мелкозернистым бетонам специальные свойства, в том числе свойства необходимые для ремонтных составов. Использование мелкозернистых бетонов для ремонта и восстановления конструкций требует применения специфических технологических приемов, способов ремонта и твердения. Мелкозернистый бетон эффективно используется в районах, где отсутствуют щебень и гравийно-песчаная смесь. Эффективность применения мелкозернистых бетонов связана с возможностью широкого использования отходов промышленности и местных материалов в сочетании с химическими добавками, которые наиболее полно проявляют себя в цементно-песчаных смесях с высоким содержанием вяжущего. Мелкозернистые бетоны хорошо уплотняются прессованием, трамбованием, вибрированием с пригрузом и без пригруза, вибровакуумированием, роликовым прессованием. Эта особенность позволяет получать эффективные мелкозернистые бетоны для ремонтновосстановительных работ. Страница 27 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Лекция № 4 – НОМЕНКЛАТУРА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ Производство железобетонных изделий и конструкций включает следующие основные технологические процессы: приемка и хранение исходных компонентов (вяжущих веществ, заполнителей, арматуры и добавок); приготовление арматурных элементов; формование изделий; ускоренное твердение отформованных изделий; хранение изделий. Изготовление железобетонных изделий и конструкций осуществляют на комбинатах, заводах, мини-заводах и установках для монолитного строительства. В состав комбинатов и заводов по производству железобетонных конструкций входят: склады исходных материалов, бетоносмесительные и арматурные отделения, формовочные цеха, склады готовой продукции, горючих и смазочных материалов, материальный склад, а также вспомогательные службы: лаборатория, ремонтные подразделения, трансформаторная подстанция, котельная, компрессорная и внутризаводской транспорт. Типы бетонных и железобетонных изделии. В гражданском и промышленном строительствах применяются следующие железобетонные изделия: фундаменты, сваи, шпунты, балки фундаментные, колонны, ригели, балки и фермы покрытий, плиты перекрытий, плиты покрытий, стеновые панели, вентиляционные блоки и сантехкабины, лестничные марши, площадки, балконные плиты, перемычки. К железобетонным изделиям специального назначения относятся элементы тоннелей и каналов, резервуары, силосы, конструкции для сооружения водоводов, трубы, опоры ЛЭП и линий связи, шпалы, элементы мостов, путепроводов, эстакад, набережных. Малоэтажное строительство ориентируется на применение мелкоштучных изделий, которые отличаются незначительной массой и простотой монтажа. В кровлях малоэтажных зданий находит применение цементно-песчаная черепица. При строительстве дорог и для благоустройства участков застройки широко применяют мелкоштучные изделия из мелкозернистого бетона. Некоторые виды изделий представлены на рис. 4.1-4.19. Рис. 4.1. Фундамент и стены подвалов: а – фундамент под колонны; б – подушка ленточного фундамента стен; в – блоки стен подвалов Бетонные и железобетонные изделия классифицируют по назначению, виду бетона, строению, способу армирования и другим признакам. По назначению сборные железобетонные изделия разделяют на четыре основные группы: для жилых и гражданских зданий, для промышленных зданий, для сооружений инженерных и различного назначения. При возведении жилых и гражданских зданий используют различные сборные железобетонные изделия: для фундаментов и подземных частей зданий, для каркасов зданий, для перекрытий и покрытий, для сборных лестниц, стеновые блоки и панели, объемные элементы, сантехнические изделия и др. Страница 28 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Для возведения фундаментов и подземных частей зданий применяют фундаментные блоки, блоки стен подвала, сваи и другие изделия. К изделиям для каркасов зданий относятся колонны одно- и многоэтажных зданий, ригели и прогоны, фермы. Для междуэтажных перекрытий применяют настилы и панели перекрытий. К изделиям для покрытий относятся стропильные балки, панели и плиты покрытий. В жилищном и гражданском строительстве применяются также санитарно-технические и вентиляционные блоки, санитарнотехнические кабины и другие изделия. Рис. 4.2. Панели наружных (а) и внутренних (б) стен жилых чданий Для возведения промышленных зданий используются различные железобетонные изделия. Для фундаментов и подземных частей зданий применяют фундаментные блоки, железобетонные сваи, специальные фундаменты под колонны, фундаментные балки и др. К изделиям для каркасов зданий относятся колонны, подкрановые балки, фермы, балки покрытий, арки. Рис. 4.4 – Ригель каркаса многоэтажных зданий Рис. 4.3 – Колонна каркаса многоэтажных зданий: а - общий вид колонны длиной на два этажа; б Рис. 4.5 – Плиты перекрытия многоэтажных зданий: а – плита стык элементов; в - стык колонсплошного сечения; б – многопустотная плита; в – ребристая плины с ригелем та; г – плита 2Т Страница 29 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 4.6 – Лестничный марш Рис. 4.7 – Стропильные (а) и подстропильные (б) фермы Рис. 4.9 – Ребристые плиты перекрытий длиной 6 и 12 метров Рис. 4.8 – Стропильные и подстропильные балки Рис. 4.10 – Предварительнонапряженные плиты «на пролет» размерами 3x18 и 3x24 м (для плит 3x24 м размеры даны в скобках): а – плиты типа КЖС; б – плита типа П Страница 30 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 4.11 – Железобетонные напряженно армированные трубы диаметром 1000 мм Страница 31 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 4.12 – Унифицированные железобетонные конструкции сельскохозяйственных производственных зданий: 1 – фундаменты; 2 – фундаментная балка; 3, 4 – колонны крайние и средние; 5, 6, 7 – односкатные балки; 8, 9 – фермы; 10, 11 – балки чердачных перекрытий Страница 32 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Широко применяются железобетонные изделия для инженерных сооружений в транспортном, сельскохозяйственном, гидротехническом строительстве. В транспортном строительстве широко применяются сборные железобетонные строения мостов, трубы, опоры контактной сети электрифицированных железных дорог, шпалы, тюбинги (1.13-1.16). Например, мост через р. Волгу (рис. 1.13), сооруженный в 1965 г. из сборного предварительно напряженного железобетона, имеет пролет 166 м. Рис. 4.13 – Балочно-неразрезной мост через р. Волгу из сборного предварительно напряженного железобетона Балочно-неразрезное пролетное строение состоит из четырех решетчатых надопорных секций по 120 м (рис. 4.14) и пяти вставок между ними со сплошными стенками по 46 м каждая. Рис. 4.14 – Решетчатые пролетные строения моста через р. Волгу: а – фасад и поперечный разрез над опорой; б – привезенная на понтонах надопорная решетчатая секция (ферма); в – расположение напрягаемых элементов в верхнем поясе фермы. Страница 33 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 4.15 – Шпалы железобетонные а) в) в) Рис. 4.16 – Блоки обделки туннелей: а – трапецеидальный пазово-гребневой блок; б – железобетонный тюбинг; в – складирование тюбингов Изделия изготовляются из тяжелых бетонов М300 ... М500 с предварительно напряженной арматурой. Предъявляются повышенные требования к морозо- и водостойкости, водонепроницаемости бетона. В дорожном строительстве применяют плиты покрытий дорог (рис. 4.17), тротуарные плиты (рис. 4.18) и бордюрные камни (рис. 4.19). Страница 34 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 4.17 – Железобетонная плита дорожная: Геометрические размеры 3,0x1,75x0,17 м. Вес плиты 2,2 т. Марка бетона В15 (М200), В30 (М400). б) а) Рис. 4.18 – Тротуарные плитки: а – типа «ромб»; б – типа «квадрат»; в – типа «волна»; г – типа «угол»; д – типа «брусчатка»; е – типа «клевер гладкий» в) д) г) е) Рис. 4.19 – Бордюрные камни Для сельскохозяйственного строительства используют элементы сборных силосных ям, башен, траншей, детали каркаса теплиц. К изделиям различного назначения относят железобетонные трубы, сборные колодцы и коллекторы, стойки под светильники, сборные ограды и др. Железобетонные трубы разделяют на безнапорные и напорные. Безнапорные трубы применяют для устройства канализационных наружных сетей и ненапорных водоводов. Диаметр труб 300. .. 2500 мм. Их изготовляют из бетона не ниже М300. Сборные железобетонные ограды имеют хороший внешний вид и долговечны. Их изготовляют из бетона М300 и выше. Страница 35 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Лекция № 5 – ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ И РАСТВОРНОЙ СМЕСИ Вопросы: 5.1 Приготовление бетонных смесей; 5.2 Приготовление растворных смесей. 5.1 Приготовление бетонных смесей Прием материалов. Приготовление бетонных смесей на заводах ЖБИ производят на специальных бетоносмесительных узлах (БСУ), бетоносмесительных цехах или бетоносмесительных отделениях. Подачу материалов со складов в бетоносмесительные цехи и распределение их по расходным бункерам обычно производят в надбункерном этаже с помощью ленточных транспортеров, вертикальных ковшовых элеваторов, поворотных воронок для заполнителей и коротких шнеков для цемента. Запас материалов в расходных бункерах принимают обычно для заполнителей на 1...2ч, цемента — на 2...3 ч, рабочего раствора добавки - на 3...4 ч работы бетоносмесителя. В состав БСУ входят: склады заполнителей, вяжущих, добавок, устройства для их подготовки, надбункерное, бункерное, дозаторное, смесительное отделения, отделение выдачи готовой смеси, система автоматики и необходимые транспортные средства. На БСУ производятся следующие основные процессы и операции: прием исходных материалов из транспортных средств, их хранение и переработка, сортировка и распределение по отсекам, бункерам, силосам, резервуарам, при необходимости подогрев, размораживание, оттаивание, подача к расходным бункерам, определение влагосодержания материалов, дозирование, смешивание, выгрузка готовой смеси, регулярная очистка рабочих поверхностей и полостей от налипших материалов и смеси и их регенерация. БСУ классифицируются по ряду признаков. По назначению: центральные районные бетонные и растворные заводы; то же, приобъектные, бетоносмесительные узлы заводов сборного железобетона; установки сухих смесей. По принципу работы: цикличного действия (загрузка, смешивание и выгрузка проводятся периодически, причем каждая последующая порция загружается только после выгрузки предыдущей) и непрерывного действия (загрузка, смешивание и выгрузка проводятся непрерывно). По годовому объему производимой смеси: малой производительности (до 100 тыс. м3), средней (100 - 300 тыс. м3) и большой (свыше 300 тыс. м3) в год. По компоновке оборудования: - одноступенчатые (высотные) (рис. 5.1), в которых исходные материалы поднимаются однократно, а затем под действием силы тяжести опускаются. Технологический процесс приготовления бетонной смеси состоит из четырех последовательных стадий: приемки, аккумулирования и дозировки компонентов, приготовления и выдачи бетонной смеси. - двухступенчатые (партерные) (рис. 5.2), в которых исходные сыпучие материалы поднимаются дважды: первоначально в расходные бункера и вторично из них после дозирования в смесители. После дозирования составляющие подают конвейерами или скиповыми подъемниками. Такая компоновка требует больше механизмов, производственных площадей и обслуживающего персонала. В настоящее время одноступенчатую компоновку технологического оборудования используют, как правило, на БСУ большой производительности, а двухступенчатую — на установках малой производительности. По схеме расположения смесительных машин в плане: — линейные однорядные, когда для каждой смесительной машины, необходим один комплект дозаторов с расходными бункерами, и двухрядные, когда один комплект расходных бункеров и дозаторов обслуживает две смесительные машины; — гнездовые, когда вокруг вертикальной оси предприятия устанавливают 3-5 смесительных машин, обслуживаемых поочередно одним комплектом дозаторов. По способу управления производственными процессами: на механизированные, автоматизированные и заводы-автоматы. На механизированных установках основные технологические процессы по транспортироСтраница 36 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» ванию, погрузочно-разгрузочным операциям осуществляются машинами, управляемыми, как правило, вручную. На автоматизированных установках и в цехах все операции подачи, перегрузки, дозирования исходных материалов, приготовления и выгрузки готовых смесей полностью автоматизированы. Управление этими процессами производится дистанционно при визуальном наблюдении за течением технологического процесса. В системе автоматики предусмотрены автоблокировка и сигнальная связь. На заводах-автоматах, вес процессы полностью автоматизированы. Рис. 5.1 – Принципиальная схема приготовления бетонной смеси. Стадии процесса: I - приемка материалов; II - аккумулирования и дозирования компонентом; III перемешивание смеси; IV - выдача смеси; 1 - пневмотранспорт цемента; 2, 4 - циклон и фильтры; 3 - питатель; 5 – загрузочное устройство; 6 - транспортер; 7 – емкости для воды и жидких добавок; 8 - емкости для хранения материалов; 9, 10 - верхние и нижние ограничители уровня; 11,12,1314 дозаторы; 15 - загрузочная воронка; 16 перекидной клапам; 17 - бетономешалки; 18 - раздаточные бункера. Рис 5.2 – Технологическая схема двухступенчатой (партерной) смесительной установки: 1 - склад цемента; 2 - винтовой конвейер; 3 - дозировочное смесительное отделение; 4-6 – дозаторы, соответственно, цемента, воды, заполнителей; 7 - склад заполнителей; 8 - ленточный конвейер; 9 – смеситель. Приготовление бетонных смесей в БСУ происходит следующим образом. Прием материалов со склада и распределения по бункерам осуществляются в верхнем надбункерном этаже. Здесь размещаются разгрузочные устройства и приводы наклонных ленточных транспортеров и вертикальных ковшовых элеваторов, а также распределительные устройства - поворотные воронки для заполнителей, короткие шнеки для распределения цемента и других порошкообразных материалов по бункерам. При пневматическом транспорте цемента в надбункерном этаже располагают циклоны и матерчатые фильтры для последующей очистки воздуха от цементной ныли. Цемент, отдеСтраница 37 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» ленный от воздуха, поступает в расходные бункеры. Расходные бункеры разделены на отсеки по числу исходных материалов или отдельно дозируемых фракций заполнителей. Углы наклона днищ расходных бункеров обычно больше углов естественного откоса соответствующего материала и равны около 50° для крупных, 55° для мелких заполнителей, около 60° для цемента. Течки бункеров оборудуются секторными затворами, а также питателями, например, короткими шнековыми или барабанными для цемента и порошкообразных добавок. Под каждой течкой располагается дозатор, соответствующий данному материалу. Дозирование компонентов. При приготовлении бетонных смесей дозирование материалов состоит в отмеривании их количества для загрузки в бетоносмеситель. По принципу действия различают дозаторы объемные, весовые и смешанные (объемно-весовые). Все материалы, за исключением воды и жидких добавок, дозируют по массе. Воду и жидкие добавки дозируют по массе (табл. 5.1) и объему (табл. 5.2). Дозирование заполнителей по объему, как правило, не производится. Весовые циклические дозаторы приведены в таблице 5.1. Таблица 5.1 – Циклические дозаторы Для дозирования химических добавок применяют весовые или объемные дозаторы. Допускаемая погрешность дозирования для вяжущих, воды, добавок составляет ±1% по массе, для заполнителей ±2%. Таблица 5.2 – Технические характеристики объемных дозаторов Страница 38 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» По характеру работы дозаторы подразделяют на цикличные (периодического действия) и непрерывного действия. Различают дозаторы однофракционные и многофракционные (при последовательном дозировании). При дозировании заполнителей для производства легкого бетона применяют объемновесовые дозаторы. По способу управления различают дозаторы с ручным, дистанционным и автоматическим управлением. При ручном управлении цикличных дозаторов затворы бункеров открывает и закрывает вручную оператор. Производительность дозаторов непрерывного действия изменяют вручную путем регулирования высоты слоя материала или скорости его передвижения. При дистанционном управлении загрузку, дозирование и выгрузку производят с пульта управления. В дозаторах непрерывного действия дистанционное управление осуществляется на расстоянии с пульта. По схеме подвески весовых бункеров различают рычажные и безрычажные дозаторы, т. е. на тензометрических преобразователях. В безрычажных дозаторах масса материала воспринимается тензорезисторами и преобразуется в электрические сигналы, которые передаются в систему автоматики БСУ. Так как в дозаторах на тензорезисторах отсутствует весовая рычажная система, то их конструкция значительно проще и позволяет дозировать исходные материалы с меньшей погрешностью по сравнению с рычажными дозаторами. Каждый дозатор состоит из основных узлов (рис. 5.3 – 5.5): - весового бункера, в котором отвешивается назначенная доза материала. Весовой бункер подвешен при помощи тяг и системы рычагов к расходному бункеру таким образом, что по мере загрузки в дозатор весовой бункер, перемещаясь вниз, воздействует на систему рычагов, соединенных с весоизмерительным устройством. В нижней части весового бункера предусмотрено выпускное отверстие с затвором секторного типа для выгрузки отдозированных материалов в бетоносмеситель; - устройства для выдачи материала из расходного бункера в дозатор в виде течки с затвором или питателем; - весоизмерительного устройства той или иной системы, автоматически прекращающего по достижении заданного веса материала в дозатор. Рис. 5.3 – Кинематическая схема дозатора легких заполнителей 6.027. АД-8002БК: 1 - цифровой указатель; 2 - питатель; 3 - редуктор; 4 - клиноременная передача; 5 - электродвигатель; 6 - весовая рычажная система; 7, 10- пневмоцилиндры; 8, 10 загрузочный и разгрузочный затворы; 9бункер. Рис. 5.4 – Кинематическая схема дозатора добавок 6.145.АД-30-БЖ: 1 - гири; 2, 11 - рычаги; 3 рамка; 4, 9 - крюки; 5 - демпфер; 6 - тяга; 7 - муфта; 8 - циферблатный указатель; 10 - груз; 12 - скоба; 13 пневмоцилиндр; 14, 15, 16 - блокировочные преобразователи; 17 - клапаны; 18 - струнка Страница 39 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Перемешивание бетонной смеси. Бетонную смесь перемешивают, чтобы она была однородной. Смесь признается однородной, когда в ней равномерно размещены все ее компоненты. Для смешивания компонентов бетонной смеси обычно используют гравитационные бетоносмесители (рис. 5.6) (со свободным падением материалов) и бетоносмесители принудительного действия (рис. 5.7) (с принудительным смешиванием материалов). По режиму работы бетоносмесители бывают циклического и непрерывного действия. Рис. 5.5 – Схема двухфракционного дозатора добавок на тензометрических преобразователях (тензорезисторах): 1 - клапаны; 2 - шарниры; 3 - мембраны; 4 - пружины; 5 призменная опора; 6 - бункер Рис. 5.6 – Бетоносмеситель СБ-3: 1 привод для наклона барабана; 2 - отверстия для загрузки и выгрузки материалов; 3 смесительный барабан; 4 - привод вращения барабана; 5 - станина Рис. 5.7 – Схемы смешивающих аппаратов принудительных смесителей: а, б — с одним горизонтально расположенным валом; в — с двумя такими же валами; г — прямоточный с вертикально расположенными валами и неподвижной чашей; д, е — то же, с вращающейся чашей; ж — противоточные с вертикально расположенными валами и неподвижной чашей; и - л — то же, с вращающейся чашей; м — роторные; н — планетарно-роторные Страница 40 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Гравитационные бетоносмесители обычно применяют для приготовления подвижной бетонной смеси на плотных заполнителях. Бетоносмесители принудительного действия используют для малоподвижных, мелкозернистых и с легкими пористыми заполнителями бетонных смесей. На рис. 5.8 покачана схема действия смесителей циклического действия. Благодаря одновременному вращению внецентренно расположенных смешивающих лопаток и встречному вращению смесительной чаши или лопастей, а также наличию гребков, отодвигающих материал от стенок чаши, частички смеси перемещаются по очень сложным, многократно пересекающимся траекториям. Это способствует тщательному перемешиванию жестких бетонных смесей. Рис. 5.8 – Схема действия смесителей цикличного действии: а - принудительного действия с вертикально расположенными смесительными валами (тарельчатые); б - принудительного действия с горизонтально расположенными смесительными валами (лотковые) - вверху одновальные, внизу двухвальные; 1 - барабан; 2 - лопасти; 3 - смесь; 4, 6 - разгрузочное и загрузочное отверстия; 5 - центральный стакан; сплошные стрелки направления вращения барабана или смесительного механизма, пунктирные направления движения материалов. Виброперемешивание заключается в воздействии на смесь вибрационных импульсов, нарушающих силы трения и сцепления между частицами. При интенсивных колебаниях корпуса в вибросмесителе происходит циркуляционное перемещение компонентов и значительно повышается однородность жестких смесей. Кроме того происходит определенная виброактивация компонентов смеси, что приводит к повышению эксплуатационных свойств бетонов. В качестве вибросмесителей применяются обычно замкнутые барабаны, совершающие круговые и эллипсоидные колебания с амплитудой 4-5 мм. Бетоносмеситель принудительного действия показан на рис. 5.9. При перемешивании бетонных смесей нужно обеспечить равномерное распределение крупного (мелкого) заполнителя в цементном тесте по всему объему замеса. В зависимости от требуемой удобоукладываемости смесей, вида заполнителя и вида смесительных установок, имеются следующие рекомендации по продолжительности приготовления бетонной смеси на плотных и пористых заполнителях, которые представлены в табл. 5.3 и 5.4. Таблица 5.3 – Продолжительность смешивания бетонных смесей на плотных заполнителях в стационарных смесителях Страница 41 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 5.9 – Бетоносмеситель СБ-93: 1 - корпус-чаша; 2 - крышка; 3 - вытяжной патрубок; 4 - мотор-редуктор; 5 пульт управления; 6 - центральный стакан; 7 - сливная труба; 8 - разгрузочный затвор; 9 - загрузочный люк для заполнителей; 10 - наружный очистительный скребок; 11 - ротор; 12 - пневматический цилиндр; 13 - пружина; 14 - загрузочный патрубок для цемента; 15 - верхняя лопасть; 16 - донная лопасть; 17- внутренний очистной скребок. Таблица 5.4 – Продолжительность смешивания бетонных смесей на пористых заполнителях в смесителях принудительного действия Выдача бетонной смеси. Готовую смесь из бетоносмесителей обычно выгружают через воронки в раздаточные бункера. Вместимость раздаточных бункеров принимают равной 2 ... 3 замесам бетоносмесителя. Для выдачи бетонной смеси в формовочные пролеты цехов бетонную смесь перегружают в самоходные бадьи или раздаточные бункера бетоновозных эстакад. Для выдачи товарной бетонной смеси и смеси, транспортируемой на полигоны, её через воронку с затвором выгружают непосредственно в автосамосвалы и автобетоновозы. Страница 42 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Транспортирование бетонных смесей. На заводах и полигонах сборного железобетона наиболее распространены следующие способы транспортирования бетонных смесей: мостовыми кранами иди автокранами в бадьях; самоходными бетоноразвозчиками, перемещающимися по рельсовым путям; ленточными транспортерами; пневматическими устройствами. Основными факторами для выбора способа транспортирования бетонной смеси являются интенсивность подачи смеси, дальность транспортирования и высота выгрузки смеси. Для подачи бетонной смеси от завода на площадки полигонного типа, расположенные на расстоянии более 0,5 км, можно использовать автомашины. При меньших расстояниях перевозки применяют автопогрузчики с опрокидным ковшом, а для внутрицеховых перевозок — электропогрузчики и электрокары. Для подачи смеси применяют несколько типов вибробадей, различающихся объемом, размерами разгрузочного отверстия и конструкцией затвора. При формовании узких изделий (колонн, балок и др.) следует применять бадью, имеющую узкое разгрузочное отверстие с затвором шторнороликового типа. При формовании широких плит и настилов целесообразно применять бадьи или бункер с размером разгрузочного отверстия, близким к ширине изделия, чтобы уменьшить необходимость разравнивания бетонной смеси в форме. Наиболее распространенными транспортными средствами для внутрицехового перемещения бетонной смеси являются бетоноразвозчики различной конструкции, которые обычно перемещаются по бетоновозной эстакаде для выдачи смеси в бункера технологических линий или непосредственно в бункера бетоноукладчиков. Для перемещения жестких и малоподвижных бетонных смесей широко применяют ленточные транспортеры, оборудованные самоходными сбрасывающими тележками. Они дают возможность в два-три раза увеличить интенсивность подачи бетонной смеси по сравнению с другими видами транспорта, что в некоторых случаях имеет решающее значение (например, при подаче бетонной смеси в кассетные формы). Угол наклона ленточных конвейеров для подачи бетонной смеси следует принимать: для подвижных смесей до 8°; для жестких смесей до 15°. Максимальную высоту падения бетонной смеси при ее выдаче на транспортные средства принимают не более двух метров. При формовании панелей в кассетных формах, в производстве опор для линий электропередач и др. применяют транспортирование бетонной смеси пневмотранспортной установкой. Подвижность транспортируемой бетонной смеси должна находиться в пределах 10-15см осадки конуса. Производительность установки при средней дальности перемещения 150-175 м составляет 7—10 м3/ч в зависимости от организации работы установки. Потери бетонной смеси при ее подаче пневмотранспортом, ленточными конвейерами или бадьями, а также при формовании изделий не должны превышать 1,5% от общего объема смеси. При стендовом способе производства изделий подача бетона может осуществляться адресно к месту формуемых изделий по монорельсовому пути. Приготовление бетонных смесей с использованием местных материалов и техногенных отходов. Для повышения эффективности бетонов и решения экологических проблем нашли широкое применение в технологии бетона кремнеземистые наполнители в виде местных материалов (например, мелкие и пылевидные пески), а также отходы промышленности (золы и шлаки ТЭС, доменные шлаки, горелые породы и т.п.). Некоторые виды техногенных отходов используют без предварительной обработки, например, зола-уноса ТЭС для производства изделий из легкого бетона на пористых заполнителях и ячеистых бетонов. На рис. 5.10 представлена технологическая схема подачи золы-уноса в бетоносмеситель. Зола-уноса поступает в вагонах типа «Хоппер» и выгружается в установки выгрузки вагонов. Пневмоподъемником зола-уноса подается в силосный склад, где при помощи распределительного устройства полается в силос. Из силосного склада зола-уноса с помощью струйных насосов по золопроводу поступает в бетоносмесительный узел в бункер-осадитель. Оттуда зола-уноса поступает в золобункер, а затем в весовой дозатор и подается в бетоносмеситель. Многие местные материалы и отходы промышленности неоднородны. Поэтому их нельзя применять без предварительной обработки. В связи с этим на заводах ЖБИ предусматривают организацию подготовительного отделения для активации и повышения однородности местного материала или отхода. Это позволяет получить кондиционный кремнеземистый микронаполСтраница 43 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» нитель либо многокомпонентное вяжущее. Рис. 5.10 – Технологическая схема подачи золы-уноса в бетоносмеситель: 1 - установка механической выгрузки вагонов, 2 - вагон, 3- золопровод, 4 -распределительное устройство, 5 - силосный склад, 6 - пневморазгрузчик золы-уноса, 7 - блок циклонов, 8 - струйный насос, 9 сборник пыли, 10 - золопровод, 11 - циклон, 12 - блок циклонов, 13 - установка вентиляторов, 14 - золобункер, 15 - цементобункер, 16 - дозатор, 17 – бетоносмеситель Активацию и повышение однородности местных материалов и техногенных отходов осуществляют путем их механохимической обработки в помольных агрегатах. В случае помола указанных материалов совместно с добавками ПАВ получают органоминеральную добавку, обладающую высокой однородностью и низкой водопотребностью, которая может эффективно применяться в строительных растворах и мелкозернистых бетонах. При совместном помоле портландцемента, кремнеземистого компонента и ПАВ получают многокомпонентное вяжущее низкой водопотребности и высокой активности, применение которого позволяет снизить расход клинкерной составляющей в 1,5-2 раза при обеспечении требуемых эксплуатационных свойств бетонов. Технологическая схема получения вяжущего низкой водопотребности представлена на рис. 5.11. Рис. 5.11 – Схема производства вяжущих низкой водопотребности: Подача: А – цемента; Б – добавки; В – песка; Г – гpoxoт; Д - бункер для сухого песка; Дозаторы: 1 - цемента, 2 - песка, 3 - добавки; 4 - питатель; 5 - мельница; 6 - сушильный барабан; 7 - транспортеры; 8 – силосы. Страница 44 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» В качестве помольных агрегатов используют шаровые или вибромельницы, техническая характеристика которых представлена в табл. 5.5. Таблица 5.5 – Технические характеристики помольного оборудования Наряду с механохимической активацией в сухом виде применяют механохимическую активацию компонентой в жидком виде в роторно-пульсационных аппаратах. При этом продолжительность активации и энергозатраты существенно снижаются, отпадает необходимость в сушке исходных компонентов. Схема работы роторно-пульсационной установки представлена на рис. 5.12. Рис. 5.12 – Схема движения смеси в корпусе аппарата: 1 – корпус; 2 – статор; 3 – ротор; 4 - дисковая перегородка; 5 - рабочее колесо Роторно-пульсационный аппарат (РПА) представляет собой центробежный насос, снабженный подвижными решетками для создания дополнительного сопротивления в проточной части, вызывающие возникновение активных центров на поверхности частиц цемента. Это происходит при совместном вращении рабочего колеса 5 и ротора 3, когда проходит цементная паста через дисковую перегородку 4. Эффективность работы РПА при измельчении цемента определяется также тем, что процесс диспергирование идет в жидкой среде, которая в большей степени способствует размельчению цемента. Активация компонентов в жидком виде может применяться как на заводах ЖБИ, так и на стройплощадках при приготовлении бетонных смесей при монолитном и сборно-монолитном строительстве. Страница 45 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 5.2 Приготовление растворных смесей Строительный раствор - это искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя и добавок, улучшающих свойства смеси и растворов. Крупный заполнитель отсутствует, так как раствор применяют в виде тонких слоев (шов каменной кладки, штукатурка и т.п.). Строительные растворы разделяют в зависимости от вида вяжущего вещества, величины плотности и назначения. По виду вяжущего различают растворы цементные, известковые, гипсовые и смешанные (цементно-известковые, цементно-глиняные, известково-гипсовые и др.). По плотности различают: тяжелые растворы плотностью более 1500 кг/м3, изготовляемые обычно на кварцевом песке; легкие растворы плотностью менее 1500 кг/м3, изготовляемые на пористом мелком заполнителе и с породообразующими добавками. По назначению различают строительные раствор: кладочные - для каменной кладки стен, фундаментов, столбов, сводов и др.; штукатурные для оштукатуривания внутренних стен, потолков, фасадов зданий; монтажные - для заполнения швов между крупными элементами (панелями, блоками и т.п.) при монтаже зданий и сооружений из готовых сборных конструкций и деталей; специальные растворы (декоративные, гидроизоляционные, тампонажные и др.). Растворные смеси приготавливают, как правило, на централизованных растворных заводах (узлах). Технологический процесс приготовления включает подготовку заполнителей (удаление включений крупнее 5 мм, фракционирование, удаление пылевидных и глинистых примесей промывкой, сушку, подогрев), дозирование заполнителя, вяжущих, воды и добавок, тщательное их перемешивание до получения однородной смеси. В каждом конкретном случае определяется такой набор операций, который обеспечивает получение смесей с требуемыми технологическими характеристиками. Так, если используется песок, отвечающий требованиям по гранулометрическому составу и крупности зерен, операции по его фракционированию могут быть исключены; при приготовлении летних смесей нет необходимости подогревать заполнители и т.д. Перемешивание составляющих смеси осуществляется в растворосмесителях гравитационного (свободного) или принудительного смешивания, работающих циклично или непрерывно. При приготовлении растворных смесей необходимо соблюдать следующие условия: • дозирование составных частей должно производиться по массе; при производительности смесителя не более 5 м3/ч допускается дозирование по объему; • погрешность дозирования составляющих, независимо от способа, не должна превышать: 1 % — при дозировании вяжущих, воды и добавок; 2 % — при дозировании песка; • тщательное перемешивание составляющих; • соответствие подвижности смеси заданной величине. Последовательность дозирования и загрузки составляющих в смеситель зависят от назначения раствора. Приготовление летних растворов производят при следующей последовательности: сначала в смеситель подают отдозированную воду, затем загружают заполнитель, вяжущее и пластификатор (известковое или глиняное тесто). Очень часто растворные смеси приготавливают с органическими (пластифицирующими, микропенообразующими, гидрофобизующими) добавками или (и) электролитами, предназначенными для ускорения твердения при положительных температурах воздуха. Перед введением этих добавок из них приготавливают рабочие растворы, которые и дозируют в необходимых количествах в смеситель. Рабочие растворы добавок заливают в отдозированную воду затворения, а затем загружают остальные составляющие в указанной выше последовательности. Перемешивание всех компонентов проводят до получения однородной массы, но не менее 1 мин. Растворные смеси, предназначенные для кладочных и штукатурных работ при отрицательных температурах воздуха, должны приготавливаться с противоморозными добавками: поташом, нитритом натрия, нитратом кальция совместно с мочевиной. Рабочий раствор поташа следует вводить в растворные смеси непосредственно перед затворением их водой только на передвижных или приобъектных смесительных установках. При этом подогрев растворных смесей с поташом не допускается в связи с опасностью их быстрого загустевания. По этой же Страница 46 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» причине смеси с поташом должны быть израсходованы в возможно короткий срок. При применении нитрита натрия или нитрата кальция с мочевиной из них предварительно приготавливаются рабочие растворы, дозируемые в смеситель. Водные растворы солей допускается приготавливать заранее при условии их хранения в плотно закрытой емкости. Для предотвращения выпадения кристаллов солей водные растворы следует периодически перемешивать с проверкой соответствия требуемой плотности. Приготовление водных растворов химических добавок следует производить в металлических или деревянных емкостях, а также в специальных установках — солерастворителях. В целях экономии емкости водные растворы солей рекомендуется применять плотностью (по ареометру) 1,375 кг/л для раствора поташа и 1,29 кг/л для раствора нитрита натрия, что соответствует содержанию безводной соли 0,5 кг в одном литре раствора. Растворы нитрата кальция и мочевины рекомендуется приготавливать концентрированными: нитрата кальция — плотностью 1,34 кг/л (50%-ный раствор), а мочевины — плотностью 1,085 кг/л (30%-ный раствор). В приготавливаемые растворные смеси растворы этих добавок вводятся в тех количествах, которые обеспечивают сохранение жидкой фазы при соответствующих отрицательных температурах окружающей среды. Содержание нитрата кальция (НК) и мочевины (МК) в комплексной добавке принимают в зависимости от среднесуточной температуры воздуха в соотношении от 1:1 до 3:1. Указанные добавки не допускается применять при кладке и монтаже конструкций, расположенных в зоне переменного уровня воды или под водой при отсутствии специальной защитной гидроизоляции. Поташ, кроме того, не допускается применять в растворах с заполнителями, содержащими реакционноспособный кремнезем (опал, халцедон и др.), при возведении из силикатного кирпича элементов конструкций, подверженных увлажнению (карнизы, цоколи и т. п.) и при облицовке стен из силикатного кирпича и блоков марки 75 и ниже. При приготовлении зимних растворных смесей необходимо иметь в виду следующее. Приготавливать растворы без химических добавок при средней температуре наружного воздуха ниже 5°С и минимальной суточной температуре ниже 0°С следует в отапливаемом помещении. Песок, применяемый для приготовления раствора, не должен содержать смерзшихся комьев размером более 1 см, а также льда. При подогреве песка его температура не должна превышать 60°С. Известковое и глиняное тесто не должно подвергаться замерзанию и иметь температуру ниже 5 °С. В случае применения подогретой воды затворения температура ее не должна быть выше 80 °С. Готовые растворные смеси должны доставляться на строительные объекты в специальных растворовозах или приспособленных для этих целей автосамосвалах. Доставленные смеси следует выгружать в приемно-расходные бункера или в контейнеры-ящики, в которых растворная смесь подается к рабочему месту. Запрещается выгрузка растворных смесей на землю. Сухие растворные смеси следует хранить на приобъектных складах в упакованном виде в крытых помещениях, исключающих их увлажнение. Не допускается хранить сухие смеси в поврежденной упаковке. Растворные смеси из сухих составов готовят так же, как и обычные, затворяя их водой или растворами добавок в количестве, указанном в сопроводительном документе. В некоторых случаях, согласно предписанию изготовителя, сухие смеси после смешивания с водой необходимо вьщержать в течение некоторого времени (обычно не более 15 мин), после чего снова перемешать. Необходимость повторного перемешивания вызвана наличием в сухих составах полимерных добавок, для растворения которых в воде требуется дополнительное время. Материалы для приготовления растворных смесей. Для приготовления растворных смесей, как было отмечено, применяют материалы, отвечающие требованиям стандартов и технических условий на эти материалы. В качестве вяжущих материалов применяют: - гипсовые вяжущие по ГОСТ 125 (строительный и высокопрочный гипс, ангидритовые вяжущие); - известь строительную воздушную и гидравлическую по ГОСТ 9179; - портландцемент и шлакопортландцемент по ГОСТ 10178; - цементы пуццолановый и сульфатостойкий по ГОСТ 22266; Страница 47 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» - белый портландцемент по ГОСТ 965: - цветные портландцементы по ГОСТ 15825: - цемент для строительных растворов по ГОСТ 25328; - глину (согласно требованиям, изложенным в приложении В к ГОСТ 28013—98); - смешанные вяжущие по нормативным документам на конкретные виды вяжущих. В качестве заполнителей применяют: - песок для строительных работ, отвечающий требованиям ГОСТ 8736; - золы-уноса от сжигания каменных и бурых углей по ГОСТ 25818; - золошлаковые пески, получаемые дроблением золошлаковых смесей от сжигания каменных и бурых углей, по ГОСТ 25592; - пористые пески, получаемые дроблением природных или искусственных пористых каменных материалов, по ГОСТ 25820; - песок из шлаков тепловых электростанций по ГОСТ 26644; - песок из шлаков черной и цветной металлургии по ГОСТ 5578. - отсевы дробления бетонного лома и горных пород. Вода для затворения растворных смесей должна быть проверена на соответствие требованиям ГОСТ 23732; вода из системы питьевого водоснабжения может применяться без предварительной проверки. Для регулирования технологических свойств растворных смесей и эксплуатационных характеристик растворов в их состав вводят химические добавки: - пластифицирующие, уменьшающие водосодержание и, как правило, улучшающие их водоудерживающую способность и понижающие расслаиваемость; растворы с такими добавками имеют повышенную прочность и морозостойкость; - ускоряющие твердение растворов; - улучшающие сцепление раствора с основанием; - предотвращающие замерзание растворных смесей до затвердевания; - придающие растворам специальные свойства: гидрофобизирующие, окрашивающие, повышающие водонепроницаемость, морозостойкость, кислотостойкость и др. Страница 48 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Лекция № 6 – АРМИРОВАНИЕ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИИ Вопросы: 6.1 Классификация арматурных сталей; 6.2 Заготовка арматурной стали и закладных деталей; 6.3 Изготовление арматурных сеток, плоских и пространственных каркасов, закладных деталей; 6.4 Способы натяжения арматуры; 6.5 Анкерные устройства и зажимы; 6.6 Механическое натяжение арматуры; 6.7 Электротермическое натяжение арматуры; 6.8 Электротермомеханический способ натяжения арматуры. Бетон, как и другие каменные материалы, слабо сопротивляется изгибу и растяжению, однако в сочетании с арматурой его механические свойства значительно улучшаются. Поэтому конструкции из бетона армируют. Для повышения сцепления применяют арматуру периодического профиля, а также сварные сетки и каркасы. 6.1 Классификация арматурных сталей Для армирований железобетонных элементов конструкций должна применяться арматура, отвечающая требованиям соответствующих государственных стандартов. Арматурную сталь разделяют на классы, в зависимости от механических свойств и технологии изготовления и обозначают следующими буквами: стержневая арматура - А, проволочная В и канаты К. Стержневая арматурная сталь подразделяется на: - горячекатаную - гладкую класса А-I; - периодическою профиля классов А-II, А-III, А-IV, A-V, A-V1; - термически и термомеханически упрочненную периодического профиля классов АТ-III, АТ-IV, АТ-V, АТ-VI. В обозначении классов термически и термомеханически упрочненной стержневой арматуры повышенной стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением добавляется буква К (например АТ-IVK); свариваемой и повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением - буквой СК (например АТ-VCK). В обозначении горячекатаной стержневой арматуры буква «в» употребляется для арматуры упрочненной вытяжкой (например, АТ-IIIВ). Основные виды арматурных сталей представлены в таблице 6.1. В обозначении низкотемпературных сталей первое число обозначает содержание углерода в сотых долях процента. Цифры после буквы обозначают содержание элемента в процентах, если ничего нет - меньше одного процента. Буквы обозначают наличие элементом: Г - марганец, С - кремний, Х - хром, Т - титан, А - азот, Ю - алюминий, Р - бор, Ц - цирконий. Таблица 6.1 – Основные кипы арматурных сталей Вид арматуры Класс арматуры Марка стали Диаметр, мм 1 2 Стержневая горячекатаная гладкая A-I 3 Ст3сп3 Ст3пс3 Ст3кп3 ВСт3пс2 ВСт3сп2 ВСт3кп2 ВСт3Гпс3 4 6-40 6-40 6-40 6-40 6-40 6-40 6-18 Страница 49 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Вид арматуры Класс арматуры Марка стали Диаметр, мм 1 2 A-V AT-IV AT-V AT-VI 3 ВСт5сп2 ВСт5пс2 ВСт5пс2 18Г2С 10ГТ 35ГС 25Г2С 80С 20ХГ2Ц 23Х2Г2Т - 4 10-40 10-16 18-40 •Ю-1К 10-32 6-40 6-40 10-18 10-22 10-22 10-25 10-25 10-25 B-l - 3-5 Обыкновенная арматурная проволока периодического профиля Bp-I - 3-5 Высокопрочная арматурная проволока гладкая B-Il - 3-8 Высокопрочная арматурная проволока периодического профиля Bp-II - 3-8 K-7 - 4,5-15 А-II Стержневая горячекатаная периодического профиля A-III A-VI Стержневая термически упрочненная периодического профиля Обыкновенная арматурная проволока гладкая Арматурные канаты Характерные профили стержневой арматуры представлены на рис. 6.1-6.3. Рис. 6.1 – Периодические профили стержневой арматуры: а - класса А-II; б - остальных классов Страница 50 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Маркировка стержней арматурной стали осуществляется прокатными маркированными знаками в соответствии с ТУ 14-2-949. Маркировку осуществляют также покраской концов стержней краской различного цвета в соответствии с ГОСТ 5781 и ГОСТ 10884. Рис. 6.2 – Серповидный профиль стержневой арматуры Рис. 6.3 – Винтовой профиль стержневой арматуры Механические свойства стержневой арматурной стали показаны в таблице 6.2. Таблица 6.2 – Механические свойства стержневой арматурной стали Диаграммы деформаций арматурной стали при растяжении показаны на рис. 6.4. Страница 51 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 6.4 – Диаграмма деформаций арматурных сталей при растяжении: 1 - сталь горячекатаная круглая класса A-I (Ст. 3); 2 - сталь горячекатаная периодическою профиля класса А-II (Ст. 5); 3 - то же, подвергнутая упрочнению вытяжкой; 4 обыкновенная арматурная проволока класса В-I диаметром 3-5,5 мм; 5 сталь горячекатаная низколегированная периодического профиля класса А-I, II (марок 35ГС и 25Г2С); б - то же, подвергнутая упрочнению вытяжкой; 7 - сталь горячекатаная низколегированная периодического профиля класса А-IV (марок 20ХГ2Ц, 80°С и др.): 8 - сталь горячекатаная периодического профиля, термически упрочненная, класса AТ-VI; 9 - высокопрочная проволока периодического профиля класса Вр-II; 10 то же, круглая класса B-II диаметром 1 мм; 11 - то же, диаметром 2,5 мм; 12 то же, диаметром 2 мм С увеличением класса арматуры повышается ее прочность при растяжении и резко снижается относительная деформация. Арматурные стали разных классов с одинаковым рисунком периодического профиля различают по цвету окрашенных концов стержней. Маркировка покраски представлена в табл. 6.3. Холоднотянутая проволочная арматурная сталь подразделяется на арматурную проволоку гладкую класса B-I; периодическое профиля класса Вр-I; высокопрочную гладкую класса B-II; периодического профиля класса Вр-II. Разновидности проволочной арматуры показаны на рис. 6.5-6.8. Таблица 6.3. – Маркировка покраской и прокатная маркировка класса прочности стержневой арматурной стали Класс арматуры Цвет покраски концов стержней Число поперечных ребер между маркировочными знаками А-III - 3 АТ-III белый 3 A500C белый и синий 1 A-IV красный 4 АТ-IV желтый 4 АТ-1VC желтый и белый 4 АТ-IVK желтый и красный 4 Страница 52 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Класс арматуры Цвет покраски концов стержней Число поперечных ребер между маркировочными знаками A-V красный и зеленый 5 АТ-V зеленый 5 АТ-VK зеленый и красный 5 A-VI красный и синий 6 АТ-VI синий 6 АТ-VIK синий и красный 6 АТ-VII черный 7 Рис. 6.5 – Разновидности проволочной арматуры: а - арматурная проволока классов В-I и В-II; б - то же, класса Вр-II, в - витая проволочная арматура класса П-7 (арматурная прядь): г - то же, класса К2Х7 (арматурный канат) Рис. 6.6 – Периодические профили низкоуглеродистой арматурной проволоки: а - класса Вp 400; б - класса Вр 600 Рис. 6.7 – Новые периодические профили арматурной проволоки: 1 – с трехсторонними вмятинами; б - с четырехсторонними вмятинами Страница 53 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Арматурные канаты (рис. 6.9) изготавливают из высокопрочной холоднотянутой проволоки. Для лучшего использования прочностных свойств проволоки в канате шаг свивки принимают максимальным, обеспечивающим нераскручиваемость канатов, обычно в пределах 10-16 диаметров каната. Рис. 6.8 – Периодический профиль высокоРис. 6.9 – Поперечное сечение арпрочной арматурной проволоки матурных канатов: а – семипроволочных; б – девятнадцатипроволочных В условном обозначении арматурных канатов, кроме буквы К, указывается число проволок в канате (К7, К19). Для закладных деталей и соединительных накладок применяются, как правило, прокатная углеродистая сталь соответствующих марок, приведенных в таблице 6.4. При изготовлении арматурных сеток и каркасов, а также сварки отдельных стержней следует преимущественно применять контактную точечную и стыковую сварку. При изготовлении закладных деталей – автоматическую сварку под флюсом, контактную рельефную сварку. Применяемые, способы сварки различных классов арматурной стали представлены в таблице 6.5. Выбор арматурной стали следует производить в зависимости от типа конструкции, наличия предварительною натяжения, а так же от условий эксплуатации. Таблица 6.4 – Область применения углеродистой стали для закладных деталей железобетонных и бетонных конструкций Примечания: 1. Расчетная температура принимается согласно указаниям п. 1.8.; 2. При применении низколегированной стали, например марок 10Г2С1, 09Г2С, а так же при расчетной температуре ниже минус 400С выбор марки стали и электроводов для закладных деталей следует производить как для спальных сварных конструкций в соответствии требованиям СНиП II-23-81; 3. Расчетные сопротивление стали указанных марок принимаются согласно СНиП 2.03.01-84* Страница 54 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Таблица 6.5 – Применяемые способы сварки различных классов арматурных сталей Примечания: 1. Для арматуры из стали марки 25Г2С ручная дуговая сварка крестообразных соединений прихватками допускается. В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций следует преимущественно применять: а) стержневую арматуру класса A-III; б) арматурную проволоку диаметром 3-5 мм класса Вр-I (в сварных сетках и каркасах). Допускается применять: в) стержневую арматуру класса А-II и А-I для продольной и поперечной арматуры; г) термомеханически упрочненную стержневую арматуру класса А Т-IVC для продольной арматуры сварных каркасов и сеток; д) стержневую арматуру классов A-V, А-VI, а также горячекатаную класса A-IV только для продольной арматуры связанных каркасов и сеток. Ненапрягаемую арматуру класса A-III, Вр-I ,А-I и A-II рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток. В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных элементов следует преимущественно применять: а) термически и термомеханически упрочненную арматуру класса AT-VI и АТ-V. Допускается применять: б) арматурную проволоку классов В-II, Вр-II и арматурные канаты классов К7 и К19. Для монтажных подъемных элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций должна применяться горячекатаная арматурная сталь класса Ас-II, марки 10ГТ и класса A-I марок ВСт3сп2 и ВСт3пс2. 6.2 Заготовка арматурной стали и закладных деталей Железобетонные изделия армируются плоскими гнутыми и пространственными сетками и каркасами. Изготовление арматурных элементов включает механическую обработку арматурных сталей, сварку сеток и плоских каркасов, сборку из них пространственных каркасов. Страница 55 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Механическая обработка стали состоит в размотке, правке, отмеривании и резке стали, гибких отдельных стержней, сеток и каркасов, изготовление монтажных цепей. Использование машин и нестандартного оборудования для выполнения этих работ позволяет механизировать и автоматизировать все основные переделы механической обработки стали арматурного производства. Правку и резку арматурной стали диаметром от 3 до 12 мм классов Bp-I, A-I, А-II и А-III, поставляемой в мотках, производят на правильно-отрезных станках следующих типов: установка СМЖ-357, станки И-6022А, ГД-162-01 и ИВ-6118. Принцип работы этих станков одинаков. Станки имеют подающие ролики, вращающийся барабан, отрезное устройство гильотинного типа, приемно-выдающее устройство с продольными канавкам для направления выправленных стержней и поворотной планкой, закрывающей канавку при приемке стержня и откидывающейся при его сбросе, размоточное устройство и ограждения (рис. 6.10). Рис. 6.10 – Установка СМЖ-357 для правки и резки арматурной стали: 1 - сборник арматуры; 2 - приемное устройство; 3 - электрооборудование; 4 - станок; 5 - ограждение с приспособлением для заправки проволоки; 6 – размоточное устройство (бухтодержатель) Арматурные стержни диаметром от 10 до 40 мм из стали классов А-I, А-II, А-III, A-IV, AV, АТ-IV, AT-V и AT-V1, поставляемой в прутках, заготовляют на приводных станках для резки арматурной стали. Серийно выпускаемые станки для резки арматуры по принципу работы разделяются на две группы: механические СМЖ-172А, СМЖ-322 и гидравлические СМЖ-133, СМЖ-175. Изготовление арматурных сеток производят на многоточечных автоматических машинах, на которых можно сваривать арматурные сетки шириной до 3,8 м. Эта машины имеют высокую производительность. Общий вид автоматизированной линии показан на рис. 6.11. Рис. 6.11 – Общий вид автоматизированной линии 7934/1 с бухтодержателями СМЖ-58А: 1 - консольный кран; 2 - бухтодержатель; 3 - правильное устройство; 4 - сварочная машина; 5 - ножницы; 6 - пакетировщик; 7 – транспортируемый пакет сеток Страница 56 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Изготовление плоских каркасов. В большинстве случаев каркасы изготовляются на одноточечных машинах из предварительно выправленных и нарезанных стержней (рис. 6.12). Каркасы из стержней диаметром свыше 4 мм изготовляются на многоточечных сварочных машинах типа МТМК-3X 100 полуавтоматического действия с ручной укладкой продольных стержней. Такие машины рассчитаны на изделия шириной до 775 мм, имеющие до шести продольных стержней диаметром до 24 мм и поперечные стержни диаметром до 12 мм. Схема гнутья сеток и каркасов показана на рис. 6.13. Рис. 6.12 – Схема организации рабочего места при сварке на одноточечной машине: а - сварка узких сеток; б - сварка широких сеток на двух машинах; 1 - стол; 2 - сварочная машина; 5 - приемный стол; 4 - готовые каркасы; 5 - рабочее место арматурщика Рис. 6.13 – Схемы гнутья сеток и каркасов: а - посредством поворотной балки; б - опускным штампом; в, г - гидроштампом Изготовление объемных каркасов основано на следующих принципах: расчленение сложного объемного каркаса на отдельные плоские или объемные элементы для изготовления их на серийном сварочном оборудовании; максимальное применение контактной точечной сварки и гибочных машин для гнутья элементов каркаса; организация поточного производства элементов каркаса и сокращение транспортных операций применения комплексно-механизированных линий и конвейеров; сварка объемных каркасов из отдельных легален на горизонтальных и вертикальных кондукторах - манипуляторах, оборудованных подвесными сварочными машинами типа МТПГ-75, МТПП-75 и др. Объемные элементы размером до 3,0x3,0x0,35 м, например объемные каркасы наружных стеновых панелей, собирают на горизонтальных поворотных установках (рис. 6.14). Более крупные объемные арматурные изделия, например каркасы двух модульных наружных стеновых панелей, а так же панелей перекрытия, кровли и внутренних стен, собирают на вертикальных одно- и двухсторонних установках (рис. 6.14. б). Страница 57 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 6.14 – Установка для сварки пространственных каркасов: а - горизонтальная; б - вертикальная; 1 - колонна со стрелой; 2 - сварочная машина МТПП-76; 3 - станина; 4 - кондуктор поворотный; 5 - тельфер; 6 - опорная станина; 7 - передвижной кондуктор; 8 - сварные клещи Общий вид конвейера сборки объемных каркасов дан на рисунке 6.15. Рис. 6.15 – Вертикальная установка для сборки и сварки объемных арматурных каркасов: 1 сварочная машина МТПП-75 (4 шт.): 2 - колонна со стрелой для подвески сварочных клешей (4 шт.); 3 - станина; 4 - подвесная площадка; 5 - кондуктор для сборки и сварки объемных арматурных каркасов; 6 - монорельс; 7 - подвеска для арматурных каркасов; 8 — контейнер с сетками, отправляемыми на сборку; 9 - контейнер с готовыми арматурными каркасами; 10 - прицеп к электрокару для транспонирования контейнера с готовыми арматурными каркасами Изготовление объемного каркаса для тюбингов показано на рис. 6.16. Рис. 6.16 – Изготовление объемного каркаса для тюбингов Страница 58 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Основные типы сварочных соединений стержневой арматуры с плоскими элементами сортового проката представлены на рис. 6.17. В конструкциях, где возможна коррозия металла, применяют закладные детали с антикоррозийным покрытием. Изготовление закладных деталей осуществляют из листовой, полосовой, уголковой и фасонной прокатной стали, отвечающей условиям свариваемости. Для анкерных стержней применяют арматурную сталь диаметром не менее 8 мм. Процесс изготовления закладных деталей состоит в заготовке элементов - резки, зачистки поверхностей, сверлению отверстий, гнутья стержней и их электрической сварки. Листовую сталь разрезают ножницами на полосы нужного размера, которые далее поступают на эксцентриковый пресс для рубки. Затем эти детали свариваются. Рис. 6.17 – Типовые соединения, способы сварки и схема конструкций Наиболее целесообразны для этого цинковые покрытия, наносимые методом металлизации, т.е. распылением расплавленного металла струей сжатого воздуха. Источником тепла в современных металлизационных аппаратах служит газовое пламя или электрическая дуга, поэтому различают газо- и электрометаллизацию. Металлизация закладных деталей в арматурных цехах осуществляется в обособленном отделении, которое состоит из двух участков; пескоструйной очистки и собственно металлизации. Страница 59 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Контроль качества арматурных элементов осуществляется на заводах ЖБИ пооперационно. Контролем устанавливают; качество арматурной стали, сварки и антикоррозионного покрытия; точность геометрических размеров отдельных заготовок (сеток, каркасов, закладных элементов и др.) и арматурных элементов в целом (пространственных каркасов), а также правильность расположения и точность установки закладных элементов. Арматурная сталь, поступающая на предприятие, подлежит приемке путем сопоставления результатов внешнего осмотра и замеров, данных, приведенных в сертификатах, и результатов контрольных испытаний с требованиями Государственных стандартов или технических условий. При изготовлении арматурных элементов должно быть установлено соответствие используемой арматурной стали требованиям проекта. Арматурные сетки и каркасы (рис. 6.18) должны иметь размеры, соответствующие проекту, или иметь отклонения в размерах не более допускаемых, которые установлены техническими условиями на данные изделия. Принимать каркасы и сетки можно поштучно или выборочно (партиями) в зависимости от технической культуры производства и качества оборудования. Рис. 6.18 – Рулонные арматурные сетки Основными методами контроля сварных соединений являются визуальный осмотр, испытания на загиб в холодном состоянии и на разрыв. От качества сварки при изготовлении основных арматурных элементов и закладных деталей в значительной степени зависит конструктивная прочность всего сооружения. После металлизации выявляют степень прочности сцепления напыленного металла с металлом закладной детали арматурного элемента. Напыленный металл должен иметь матовую поверхность и мелкозернистую структуру. Условия хранения арматурных элементов до их установки в формы должны обеспечивать сохранность геометрических размеров, а также целостность отдельных деталей и соединений. 6.3 Изготовление арматурных сеток, плоских и пространственных каркасов, закладных деталей Для производства сборных железобетонных конструкций применяют сетки, плоские и пространственные каркасы и закладные детали (рис. 6.19). Сетки — элементы определенного размера, изготовленные из проволоки одинакового диаметра, они применяются как монтажная арматура. Сетки производят различной длины и ширины с определенным диаметром арматуры и шагом прутков; они бывают с продольной рабочей (расчетной) арматурой и поперечными распределительными прутками или рабочей арматурой в двух направлениях, а также сетки, вводимые в конструкцию без расчета. Сетки применяют в плитных и панельных конструкциях. Страница 60 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 6.19 – Виды арматурных изделий а — плоская сетка; б, в — плоские каркасы; г — пространственный каркас; д — пространственный каркас таврового сечения; е — то же, двутаврового сечения; ж — гнутая сетка; з — гнутый из сеток пространственный каркас; ц — закладные детали Плоские каркасы изготовляют из двух и более продольных рабочих стержней, располагаемых в нижней зоне каркаса, и распределительных стержней; они обеспечивают полную систему армирования балочных и ребристых плитных конструкций в вертикальном положении. К нижним и верхним стержням плоского каркаса приварены на заданном расстоянии короткие прутки, воспринимающие скалывающие напряжения в опорных местах балок. Закладные детали, предназначаемые для скрепления между собой, например панелей стен, перекрытий и др., выполняют из коротышей, стальных пластин или профильного проката и их приваривают к основной арматуре в строго установленном проектом месте. Пространственные каркасы изготовляют из рабочей, распределительной и монтажной арматуры, обеспечивающей полное армирование конструкции. Для большинства конструкций их получают из предварительно заготовленных сеток и плоских каркасов путем их сварки с гнутьем или без гнутья заранее заготовленных плоских элементов. Пространственные каркасы могут быть прямоугольного, квадратного, таврового и круглого сечения в зависимости от вида изделия (колонны, балки, трубы, опоры, прогоны и т. п.). При производстве сеток и каркасов применяют в основном контактную и точечную сварку, а для стержней больших диаметров — электродуговую сварку. 6.4 Способы натяжения арматуры В обычных железобетонных конструкциях, испытывающих изгибающие и растягивающие напряжения, в период эксплуатации могут возникнуть трещины. Поэтому в растянутые зоны железобетонных конструкций устанавливается предварительно напряженная арматура. Это с одной стороны повышает трещиностойкость конструкций, а с другой стороны способствует существенному сокращению расхода арматурной стали. Предварительное напряжение железобетонных конструкций можно осуществить нескольСтраница 61 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» кими способами: - передачи бетону предварительного напряжения арматуры путем непосредственного сцепления бетона с арматурой, натянутой до бетонирования на упоры; - сцеплением, обеспечиваемым раствором нагнетаемым в каналы, в которые укладывается арматура, после того как бетон наберет требуемую прочность; - без сцепления путем анкеровки концов арматурных элементов; - путем применения напрягающих бетонов, которые расширяясь в процессе твердения, напрягают арматуру. На заводах ЖБИ в основном используется первый способ. Второй и третий способ применяют при возведении массивных сборно-монтажных конструкций. Способы натяжения арматуры следующие: - механический, с помощью натяжных машин или гидравлических домкратов; - электрический, при котором арматурные стержни нагревают электрическим током с целью получения определенного удлинения. Уложенные в таком состоянии в форму на упоры они при остывании укорачиваются и в них возникают необходимые натяжения; электромеханический является совокупностью первых двух. Этот способ применяют преимущественно при армировании высокопрочной проволокой непрерывной навивкой при натяжении на затвердевший бетон изделия, например труб. В качестве напрягаемой арматуры применяют: стержневую, горячекатаную классов A-IV и A-V, стержневую термически упрочненную классов Ат-V, AT-VI И AT-VII; холоднотянутую проволоку из углеродистой стали классов Вр-II и В-II; арматурные канаты классов К-7 и К-19; двух- и трехпрядевые арматурные канаты, стержневую сталь периодического профиля, упрочненную вытяжкой класса А-IIIв, стержневую термически упрочненную класса Ат-IV. Арматурные стали, применяемые для предварительно напряженных железобетонных конструкций, должны быть чистыми, без окалины, ржавчины, механических повреждений и масляных пятен. 6.5 Анкерные устройства и зажимы Для фиксации предварительно-напряженной арматуры используют анкеры и зажимы. На стержневой напрягаемой арматуре выполняются концевые анкеры трех видов, которые даны на рис. 6.20. Рис. 6.20 – Анкеры одноразового пользования при натяжении стержневой арматуры: 1 - напрягаемый стержень; 2 - обжатая шайба; 3 - шайба толщиной 3-5 мм; 4 - высаженная головка; 5 - приваренные коротыши арматуры Анкеры имеют различную конструкцию в зависимости от вида закрепления арматуры. Для закрепления проволочной арматуры в виде пучков применяются два типа анкеров: конический анкер с натяжением арматуры домкратом двойного действия (рис. 6.21); гильзовый анкер с натяжением арматуры стержневым домкратом. Пучки с коническими анкерами собирают из 8-24 высокопрочных проволок, выправленных и нарезанных на правильно-отрезных автоматах. Длину проволок принимают на 25-30 см больше длины изделия. Для получения пучка проволоки симметрично располагают вокруг спиралей диаметром 30-40 мм и закрепляют скрутками из отожженной проволоки, которые ставят на расстоянии не Страница 62 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» более 1 м. Конический анкер состоит из колодки с коническим отверстием для пропуска пучка проволок и конусной полой пробки с диаметром основания от 32 до 55 мм, изготовленных из конструкционной стали, марки 45 с закалкой в электрических печах. Боковая поверхность конусных пробок во избежание проскальзывания натянутых проволок имеет нарезку. Отверстие внутри пробки предназначается для нагнетания цементного раствора внутрь канала. Гильзостержневой анкер для пучка получается обжатием стальной гильзой проволок пучка вокруг стального профилированного стержня. Рис. 6.21 – Конический анкер: а - разрез анкерного устройства; б - разрез пучка; в - колодка; г - коническая пробка; 1 - колодка; 2 . проволоки пучка; 3 - пробка; 4 - распределительная плита Стержень заканчивается винтовой нарезкой для присоединения к домкрату и закрепления пучка после натяжения посредством гайки, (рис. 4.22). Рис. 6.22 – Пучковые анкеры: а - гильзовый; б – гильзостержневой; 1 – гайка; 2 - гильза; 3 - проволоки арматурного пучка; 4 - разделительное кольцо; 5 - часть стержня с кольцевой нарезкой; 6 - часть стержня с кольцевыми канавками Зажимы являются универсальными устройствами для многоразового применения для закрепления стержневой, проволочной и прядевой арматур. В зависимости от числа одновременно закрепляемых проволок, стержней и прядей различают зажимы одиночные и групповые. Для закрепления одного элемента широко применяются различные цанговые зажимы (рис. 6.23). Принцип действия этого зажима основан на применеСтраница 63 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» нии трехклинового устройства, обеспечивающего большие силы трения от усилия натяжения арматуры. Эти зажимы просты и надежны в эксплуатации. Они выдерживают до 100 и более циклов работ. Рис. 6.23 – Зажим цанговый: а - зажим в сборе; б – детали зажима; 1 - корпус; 2 – губки зажимные; 3 - толкатель; 4 - шайба; 5 - пружина; 6 - хвостик Клиновые зажимы служат для закрепления пряденой арматуры. Колодина делается закрытой с плоскими клиньями на одну или две пряди (рис. 6.24). Рис. 6.24 – Клиновые зажимы для прядевой арматуры: а - для двух прядей; б - для одной пряди; 1 - клин; 2 - обойма; 3 – прядь Для стендов применяют групповые зажимы с волнистыми трещинами для закрепления высокопрочной проволоки в виде пакетов (до 28 штук). После укладки проволок между пластинами пакет обжимают в гидравлическом прессе с усилием до 80 т. и закрепляют клином или стопорными болтами (рис. 6.25). Страница 64 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 6.25 – Волновой зажим: 1 - корпус; 2 - рамки; 3 - пластины с волнистой поверхностью; 4 - клин; 5 - шпилька; 6 - рым 6.6 Механическое натяжение арматуры Для натяжения стержневой, проволочной и канатной арматуры механическим способом применяют гидравлические домкраты или грузовые устройства с системой блоков и рычагов, а также специальные натяжные машины. Механический способ натяжения заключается в растяжении арматуры осевой нагрузкой, создаваемой обычно гидравлическими или механическими домкратами, рычажными и грузовыми устройствами (типа лебедок), а также специальными машинами (при непрерывном армировании). Натяжение арматуры на упоры формы и стендов может быть одиночным (каждый арматурный элемент натягивается отдельно) и групповым (одновременно натягиваются несколько элементов или вся напрягаемая арматура изделия) в зависимости от вида конструкции, расположения в ней натягиваемой арматуры, числа натягиваемых арматурных элементов, общего усилия их натяжения и наличия оборудования необходимой мощности. При концентрированном расположении арматуры по сечению изделия рекомендуется применять групповое натяжение арматуры. Если при заготовке невозможно обеспечить требуемую точность длины арматурных элементов, до группового натяжения следует предварительно подтягивать каждый элемент усилием, не превышающим 10% проектного. Натяжение арматуры на стендах рекомендуется производить в два этапа. На первом этапе арматуру натягивают с усилием, равным 40...50 % заданного. Затем проверяют правильность расположения напрягаемой арматуры, устанавливают закладные детали, сварные арматурные сетки и каркасы и закрывают борта форм. На втором этапе арматуру натягивают до заданного проектного усилия с перетяжкой на 5...10%, при которой арматуру выдерживают в течении 3-5 мин, после чего натяжение снижают до проектного. Контролируемое напряжение должно соответствовать указанному в проекте значению. Контроль усилия натяжения должен выполняться по показаниям манометров гидравлических домкратов и одновременно по удлинению арматуры. Результаты измерения усилия натяжения по показаниям манометра и по удлинению арматуры, полученного расчетом для данного усилия, не должны отличаться более чем на 10%. При большем расхождении необходимо приостановить натяжение арматуры, выявить и устранить причину расхождения этих показателей. При механическом натяжении канатной, проволочной и стержневой арматуры ее удлинение определяют по формуле: ΔL = РL3 / АSP ЕS или ΔL = σSP L3 / ЕS, где σSP - контролируемое напряжение, МПа, Р - усилие натяжения пакета арматуры или одного элемента, кН; АSP - площадь поперечного сечения напрягаемого пакета или одного арСтраница 65 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» матурного элемента, см2; ЕS - модуль упругости напрягаемой арматуры, МПа; L3 - длина напрягаемого арматурного элемента по внутренним граням анкеров, т.е. длина заготовки, см. При натяжении арматуры до напряжений, превышающих 0,7 нормативного сопротивления, соответствующего условному пределу текучести, при определении удлинения необходимо учитывать первые потери напряжений от пластических деформаций арматуры. В этом случае контролируемые удлинения увеличиваются на 5…10% и определяются по формуле ΔL = σSP L3 / ЕS + 0,005 L3 (σSP /Rsn – 0,7 ), где Rsn - нормативное сопротивление растяжению арматуры, МПа. При выборе гидродомкрата его тяговое усилие рекомендуется принимать на 15...20% больше проектного усилия натяжения арматуры. Необходимый ход поршня гидравлического домкрата S рекомендуется определять по формуле S = (0,008...0,012)L3, где L3 - длина заготовки. Для натяжения арматуры преимущественно применяют специальные гидравлические домкраты, характеристика которых приведена в табл. 4.6. Кроме того, мoгут использоваться грузовые гидродомкраты СМЖ-157А и СМЖ-158А с усилием натяжения 1000 и 2000 кН после их приспособления для этих целей. Для привода в действие гидродомкратов применяют станции СМЖ-737-01 с механическим приводом и НСР-400МА с ручным приводом с рабочим давлением, соответственно, 50 и 40 МПа. Непрерывное армирование имеет ряд конструктивных и технологических преимуществ. Возможность укладки предварительно напряженной арматуры в любых требуемых направлениях позволяет экономно использовать арматуру. Процесс армирования на таких машинах полностью автоматизирован. Это позволяет снизить трудоемкость предварительно напряженного армирования в 2-2,5 раза. Таблица 6.6 – Технические характеристики гидродомкратов для натяжения арматуры В зависимости от технологии заготовки арматуры различают пакетные и протяжные стенды. Пакетные стенды имеют специальные установки для заготовки арматурных элементов, располагаемые параллельно формовочным полям. На протяжных стендах арматуру последовательно протягивают по всей длине стенда непосредственно по линии формования. Страница 66 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 6.26 – Пакетный стенд 6248: 1 - бухтодержатель; 2 - блок тормозных роликов; 3 - пресс; 4 - конвейер для протаскивания пакетов; 5 - тележка для переноски пакетов; 6 - упорное и натяжное устройства; 7 - гидродомкрат СМ-513Б; 8 - подъемник Заготовку и натяжение пакета проволок на пакетном стенде (рис. 6.26.) выполняют в последовательности, указанной ниже. Бухты высокопрочной проволоки закладываются в бухтодержатели, и каждый конец проволоки протаскивается через тормозное устройство, установку для очистки проволоки и дырчатую диафрагму. Далее заправляют концы в пластинки волнового зажима, опрессовывают и фиксируют клином или болтами. Собранный пакет присоединяют к захвату каретки цепною конвейера и протаскивают до концевого выключателя, установленного на заданном расстоянии от упора захвата. Под прессом собирается второй волновой зажим, образующий второй конец пакета. После зажима проволок в третьем волновом захвате обрезаются, готовый пакет снимают со стола, и цикл повторяется. Пакеты переносят к месту их установки мостовым краном и устанавливают в захваты головных и хвостовых тяг для натяжения (рис. 6.27). Рис. 6.27 – Натяжение арматурного пакета на стенде: 1 - упорная штанга натяжной машины; 2 - шток домкрата; 3 - соединительная муфта; 4 - хвостовик; 5 - фиксирующая гайка; 6 - упорная конструкция стенда; 7 - челюстной захват, 8 - волновой зажим; 9 - арматурный пакет; 10 - распределительная диафрагма; 11 – форма Страница 67 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 6.7 Электротермическое натяжение арматуры Электротермическое натяжение арматуры (стержневой и проволочной) рекомендуется осуществлять при изготовлении массовых предварительно напряженных плит перекрытий и покрытий, дорожных плит и других изделий длиной до 12 м. Допускается применение электротермического метода при изготовлении балок, ферм, стоек опор ЛЭП и других изделий длиной до 24 м. Сущность электротермического метода натяжения арматуры заключается в том, что арматурные стержни с анкерами на концах нагревают электрическим током до требуемого удлинения и фиксируют в таком состоянии за анкеры в жестких упорах форм или поддонов, которые препятствуют укорочению арматуры при остывании. Благодаря этому в арматуре возникают предварительные напряжения, которые затем передают на бетон и обжимают его. Расстояние между внутренними опорными плоскостями анкеров стержней на заданное значение меньше расстояния между наружными гранями упоров. При электронагреве удлинение стержней должно обеспечивать их укладку в упоры форм. При электротермическом способе натяжения во избежание снижения условного предела текучести и временного сопротивления напрягаемой арматуры температура нагрева не должна превышать максимально допускаемой с отклонениями не более ± 20°С. Рекомендуемая максимально допустимая температура арматурной стали находится в пределах от 300 до 400 0С при времени электронагрева от 1 до 5 мин. При натяжении стержневой арматуры электротермическим способом величину максимального напряжения σSP + Р следует принимать не более нормативного сопротивления Rsn, соответствующего условному пределу текучести (σSP - контролируемое проектное предварительное напряжение, Р - допускаемые предельные отклонения напряжений). При натяжении электротермическим способом проволоки класса Вр-II значение σSP не должно превышать 0,7 Rsn. Предварительное натяжение σSP при электротермическом способе натяжения должно соответствовать заданному удлинению арматуры. Δl0 = [(KΔSP + P)ly] / ES, где ES - модуль упругости арматуры; 10 - расстояние между опорными гранями упоров на форме или поддоне; К - коэффициент, учитывающий упругоплатичные свойства стали, который находится в пределах от 1 до 1,2. С учетом смещения губок инвертарных зажимов или обмятия анкеров Δ1З, деформации формы Δ1Ф и дополнительного удлинения Сt, обеспечивающего свободную укладку стержня, полное удлинение арматуры при электронагреве определяют по формуле Δ1П = Δ10 + Δ1З + Δ1а + Сt Температуру нагрева, необходимую для обеспечения полного удлинения напрягаемой арматуры, определяют по формуле tр = Δ1П /1k а + t0, где tр - заданная температура нагрева, которая не должна превышать рекомендуемой температуры нагрева 450-500 0C; 1k - длина нагреваемого участка арматуры или расстояние между токопроводящими контактами; t0 - температура окружающей среды; а - коэффициент расширения стали (таблица 6.7.) Таблица 6.7 – Коэффициенты линейного расширения стержневой и проволочной арматуры Страница 68 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Устройство для электронагрева стержневой арматуры показано на рис. 6.28. Оно предназначено для одновременного нагрева трех или четырех арматурных стержней диаметром 12-14 мм. Контакты для стержней расположены в вертикальной плоскости. Одна опорная стойка с контактами подвижная. Заданная температура нагрева стержней контролируется по их удлинениям автоматически с помощью конечною выключателя. Укладка и снятие конечных стержней производится вручную. Рис. 6.28 – Установка для электронагрева стержневой арматуры: 1 - неподвижная опора; 2 токопроводящая губка; 3 - прижимная губка; 4 - трансформатор; 5 - промежуточная опора; 6 пружина для возврата каретки; 7 - каретка; 8 - пневмоцилиндр; 9 - подвижная опора; 10 - шкала; 11 - конечный выключатель; 12 - стрелка; 13 - нагреваемые арматурные стержни Для большинства арматурных сталей рекомендуемая температура нагрева составляет 400 °С с продолжительностью нагрева 0,5—10 мин, максимальная температура нагрева проволоки диаметром 4 мм может быть повышена до 400 °С, а диаметром 5—6 мм — до 500 °С. 6.8 Электротермомеханический способ натяжения арматуры При непрерывном армировании конструкций навивкой проволоки диаметром 4 и 5 мм, канатов диаметром 6, 7,5 и 9 мм на ряде предприятий применяют электротермомеханическое натяжение арматуры. При этом способе контролируемое напряжение σSP слагается из двух составляющих, т.е. из механического σМ и электротермического σЭ. σSP = σМ + σЭ При электротермомеханическом натяжении арматуры в процессе непрерывной навивки рекомендуется максимально использовать возможность электронагрева, что позволяет уменьшить механическое натяжение. Максимальная температура нагрева арматуры током при электротермомеханическом натяжении ее не должна превышать 350 °С. Начальное напряжение σSP создаваемое в результате электротермического натяжения арматуры, из соображений безопасности намотки и надежности работы арматуры при повышенных температурах не должно превышать 0,65 Rsn. Сущность электротермомеханического способа натяжения арматуры состоит в том, что нагретую электрическим током и одновременно находящуюся под натяжением канатную или проволочную арматуру с помощью машины навивают на упоры форм или стендов с определенСтраница 69 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» ным усилием натяжения. Метод непрерывного армирования может быть использован при изготовлении пустотных настилов с помощью намоточного агрегата 4049, а также при изготовлении двухоснонапряженно-армированных конструкций типа объемных элементов сборного элеватора с навивкой арматуры на квадратный сердечник с помощью установки СМЖ-360. Рис. 6.29 – Автоматизированная машина 6899/8А для непрерывной навивки и натяжения проволочной и прядевой арматуры: 1 - каретка; 2 - пиноль; 3 - механизм передвижения моста; 4 - механизм передвижения каретки; 5 - насосная станция; 6 - механизм выдачи проволоки; 7 - счетный механизм; 8 - портал; 9 - система электротермического нагрева проволоки; 10- пульт управления; 11 - мост; 12 - зажимы; 13 - поддон; 14 - штыри; 15 – арматура Навивочные машины подразделяются на стационарные и передвижные. Кроме того, их различают: по принципу действия - на машины с вращающимся рабочим органом и совершающим возвратно-поступательное движение; по способу натяжения арматуры - на машины с механическим и электромеханическим способами. Стационарные машины применяют для изготовления плит перекрытий и покрытий на заводах с конвейерной технологией производства. К ним относят арматурно-намоточные машины СМ-607, 6281М и 6899/8А. Передвижные машины 6540 и 6407 (типа ДН-7) применяют для изготовления двухосно-обжатых конструкций по стендовой технологии. Все машины могут навивать арматуру электромеханическим способом. В качестве арматуры применяют высокопрочную проволоку диаметром до 5 мм и арматурные пряди диаметром 6 мм. Навивочная машина 6899/8А (рис. 6.29) работает по принципу возвратно-поступательного движения каретки с навивкой проволоки на поддоны для плит максимальной длины 6800 мм. Операции закрепления начала проволоки, намотки и электротермомеханического натяжения ее, закрепления второго конца и обрезки проволоки совершаются автоматически. Максимальное усилие натяжения одной проволоки до 2400 кГ. Передвижные машины типа ДН-7 (6540 и 6407) (рис. 6.30) навивают электротермомеханическим способом проволочную или прядевую арматуру по принципу возвратнопоступательного движения всей машины вдоль, а каретки поперек. При электротермомеханическом способе натяжения арматуры уделяется особое внимание контролю температуры нагрева и величины общего усилия натяжения проволоки, производя его не реже трех раз за смену. Стендовый способ наиболее распространен при изготовлении предварительно напряженных длинномерных, крупных и тяжелых железобетонных конструкций. Страница 70 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 6.30 – Схема машины ДН-7 для электротермомеханического натяжения арматуры: 1 - механизм подачи; 2 - механизм натяжения; 3 - привод продольного хода; 4 - механизм передвижения каретки; 5 - каретка; 6 - катушка; 7 - проволока; 8 - редуктор; 9 - электродвигатель; 10 - механизм торможения; 11 - груз; 12 - система блоков; 13 - трансформаторы; 14 - электрошкафы; 15 - скользящие контакты; 16 – пиноль Для изготовления напорных железобетонных труб нашли применение намоточные станки для навивки спиральной арматуры на металлические или железобетонные сердечники (рис. 6.31). Рис. 6.31. Схема навивки спиральной арматуры трубы: 1 - передняя бабка с планшайбой; 2 - сердечник трубы; 3 - передняя каретка; 4 - задняя бабка; 5 - натяжное устройство, 6 - механизм фиксации груза; 7 - тормозное устройство; 8 - бухтодержатель Страница 71 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Лекция № 7 – ФОРМОВАНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ Вопросы: 7.1 Виды форм для изготовления бетонных и железобетонных изделий; 7.2 Конструкции форм; 7.3 Подготовка форм; 7.4 Виброформование и его разновидности; 7.5 Вибропрессование и виброштампование; 7.6 Вибропрокат; 7.7 Виброгидропрессование; 7.8 Экструзия; 7.9 Роликовое прессование; 7.10 Центрифугирование; 7.11 Вакуумирование и вибровакуумирование; 7.12 Торкретирование бетонной смеси 7.1 Виды форм для изготовления бетонных и железобетонных изделий Процесс формования является важнейшей стадией изготовления бетонных и железобетонных изделий и состоит из следующих операций: - сборки и смазки форм и бортовой оснастки; - установки и закреплении в требуемом положении арматурных сеток, каркасов и закладных деталей в форме, а при формовании предварительно напряженных конструкций - установки и натяжения напрягаемой арматуры; - укладки и уплотнении бетонной смеси в формах. Формы являются самым массовым технологическим оборудованием, которое должно обеспечить получение изделий заданной геометрии с точными размерами и гладкими поверхностями. Их стоимость составляет около 50% стоимости всего технологического оборудования на заводах ЖБИ. Формы должны удовлетворять требованиям по прочности, жесткости, максимальной износоустойчивости, плотности сборки, которые приведены в ГОСТ 25781, ГОСТ 25878, ГОСТ 27204, ГОСТ 28515 и стандартах на конкретные виды форм. Основное назначение форм — обеспечить получение изделий заданных формы и размеров, с ровными гранями и гладкими рабочими поверхностями. Конструкция формы должна обладать необходимой жесткостью. Формы должны быть просты и удобны в сборке и разборке, а их элементы — плотно примыкать друг к другу. В зависимости от условий работы формы подразделяют на перемещаемые в процессе изготовления изделий (при помощи крана или на вагонетках) и стационарные, собираемые на формовочных стендах, а также на напрягаемые, в которых усилие от натяжения арматуры передается на упоры форм (силовые формы), и ненапрягаемые. Формы делят также на индивидуальные — на одно изделие, и групповые — для нескольких изделий. По положению изделий при формовании различают формы горизонтальные и вертикальные. Формы могут быть с плоским и профильным (в виде матрицы) днищем, а по виду материала — металлическими, железобетонными, деревянными и комбинированными. Материалами форм служат: металлические (сталь, алюминиевые сплавы) и неметаллические (древесина, пиломатериалы, фанера, древесные пластики, полимеры, стеклопластики, термореактопласты, полиуретан, железобетон с обычной, дискретной иди напрягаемой арматурой). По конструктивным особенностям формы бывают разъемные, неразъемные с откидными, шарнирно открывающимися бортами или стенками, а также частично неразъемными. Наиболее распространены металлические формы; деревянные и железобетонные формы применяются реже. Наибольшее количество оборотов металлических форм — до 1000 с учетом тепловой обработки изделий. Страница 72 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Оборачиваемость форм. Продолжительность оборота форм обычно соответствует длительности цикла изготовления изделий, в общем виде она может быть вычислена по следующей формуле: Т О.Ф Т Ф Т К t П .Ф , где ТФ — средняя продолжительность формовочных операций; ТК — продолжительность тепловой обработки в камере; ТП.Ф — время подготовки формы к бетонированию. 7.2. КОНСТРУКЦИИ ФОРМ Металлические формы с поддонами и бортами получили наибольшее распространение на заводах: в них формуют плиты, балки, колонны и другие изделия. Кроме того, используют унифицированные формы с откидными бортами (рис. 7.1 и 7.2), а также проемообразователи для дверных и оконных, проемов. При агрегатно-поточном способе производства, связанного с переносом форм с изделиями от поста к посту, возникает необходимость обеспечения повышенной жесткости форм. Поэтому поддоны форм конструируют по балочной схеме с использованием швеллеров (№№ 14-18) и листовой стали толщиной 8-10 мм. Перекрестная решетка в поддонах увеличивает жесткость конструкции. Продольные и поперечные борта форм соединяют между собой замками различных систем. Наиболее простые - накидные замки (рис. 7.2). Подъемные петли, привариваемые к поддону для подъема формы при транспортировании, располагают на расстоянии 1/5 длины ее от концов. Рис. 7.1 – Форма с откидными бортами: 1 - шарнирное соединение борта с поддоном; 2 - поддон; 3 - угловой замок Рис. 7.2 – Форма для изготовления наружных стеновых панелей: 1 - поддон; 2,3 – продольный и поперечный борта; 4 - винтовой зажим; 5 - металлическая рама; б - прижимные щитки Страница 73 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» На рис. 7.3 показаны силовые формы для приготовления предварительно напряженных подкрановых балок таврового сечения, двухскатных балок покрытия и т.д. Такие формы должны иметь достаточную жесткость для восприятия усилий от напряжения арматуры, закрепленной на форме. Такие разборные формы состоят из поддона, двух боковых и двух торцевых щитов, усиленных ребрами жесткости. Днище усилено швеллерами. В швеллерах и боковых щитах сделаны круглые отверстия, через которые пропускают болты, обеспечивающие жесткость всей формы. На рис. 7.4. показана разновидность сборно-разборных форм с шарнирно открывающимися бортами, которые по длине изделия состоят из отдельных секций. Боковые стенки могут иметь двойную обшивку, в которую пускают пар в процессе тепловлажиостной обработки изделий. Рис. 7.3 – Силовые формы для изготовления предварительно напряженной подкрановой балки длиной 12 м (а) и ригеля (б): 1 — изделие; 2 — силовая часть фермы; 3 — съемный борт; 4 — откидной борт Рис. 7.4 – Форма для двухскатной балки: 1 - поддон; 2 - продольный борт с паровой полостью; 3 - торцевая стенка; 4 - навесной вибратор; 5 - патрубок для подвода пара Для формования тонкостенных ребристых панелей применяют также железобетонные матрицы (рис. 7.5), оборудованные металлическими бортами и траверсой с винтовыми домкратами либо пневматическими или гидравлическими выталкивателями, размещенными равномерно по поверхности изделия, позволяющие избежать растрескивания при съеме тонкостенных панелей. Железобетонные матрицы изготавливают из бетона с прочностью на сжатие 20-30 МПа. Страница 74 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 7.5 – Железобетонная матрица для формования тонкостенной ребристой панели: 1 - матрица; 2 - металлический борг; 3 - плита; 4 - траверса; 5 - винтовой домкрат Формы с полубортами и съемной рамой (рис. 7.6) применяют для производства плит ПКЖ, многопустотных панелей и других изделий. Рис. 7.6 – Сборная форма для плит перекрытия: а — поддон; б — съемная обечайка; в — разрез формы в сборе; 1 — бортики; 2 — выемки для захвата 7.3 Подготовка форм Содержать формы и формовочное оборудование в чистоте необходимо не только для продления срока их эксплуатации, но и для обеспечения высокого качества изготовляемых изделий. После каждого цикла формования формы чистят и смазывают, применяя для этого различные машины, приспособления и смазочные материалы. Для очистки форм и поддонов применяют машины, рабочими органами которых являются цилиндрические щетки из стальной проволоки, абразивные круги и инерционная фреза из металлических колец. На качество железобетонных изделий влияет сцепление бетона с поверхностью форм. Один из способов уменьшения сцепления — использование смазок. Правильно выбранная и хорошо нанесенная смазка облегчает расформование изделия и способствует, получению его ровной и гладкой поверхности. Таким образом, при эксплуатации форм особое внимание обращают на очистку нерабочих поверхностей и деталей шарнирных и замковых соединений (сразу после завершения процесса формования) и рабочих поверхностей поддона и бортов (после извлечения изделия или изделий из форм). Для очистки рабочих поверхностей формы от остатков бетона и налета цементного раствора применяют щетки со стальным ворсом и скребки из стали; при рабочих поверхностях из неметаллических материалов следует применять щетки только с неметаллическим ворсом и скребки из сравнительно мягких материалов (дерево, текстолит и т.п.). Очистка поверхности может осуществляться машиной, передвигающейся над формой, либо форма перемещается под машиной. Второй способ нашел распространение в конвейерной технологии. Для очистки разделительных стенок кассетных форм применяют передвижную шлифовальную машину, снабженную шлифовальными головками с абразивными камнями, прижимаемыми к рабочей поверхности кассеты. Для очистки форм применяют также химический способ, основанный на способности кислот (например соляной кислоты) с катализаторами 0,2% либо растворами солей (NaNО2, KNО2), разрушать налипшую на рабочей поверхности цементную пленку. Для получения ровной и гладкой поверхности ЖБИ производят смазку рабочих поверхноСтраница 75 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» стей форм. Правильно выбранная и хорошо нанесенная смазка облегчает расформование изделия и способствует получению качественной поверхности. Материалы для смазки форм должны удовлетворять следующим требованиям: иметь консистенцию, позволяющую механизированно наносить их на поверхность формы сплошным слоем толщиной 0,1-0,3 мм, иметь адгезию к металлу форм, не стекать с вертикальных рабочих поверхностей формы, быть водостойкими, не смешиваться с бетонной смесью, не оставлять жирных пятен на поверхности бетона, не испаряться при повышенной температуре, не влиять на процесс твердения бетона и не вызывать коррозию металла форм. В связи с этим, нашли применение три вида смазок: суспензии водные и водно-масляные, эмульсии водно-мыльные, машинные масла, нефтепродукты и их смеси. Водные суспензии - это простейшие смазки на основе извести, мела, глины и шлаков, которые легко размываются. Эмульсионные смазки более стойкие смазочные материалы. Различают смазки в виде эмульсии «масло в воде» (прямая эмульсия) с содержанием эмульсола ЭКС в количестве 10 мл на 100 мл смазки и в виде эмульсии «вода в масле» (обратная эмульсия) с содержанием эмульсола 20 мл на 100 мл смазки. Смазки типа эмульсионных следует наносить распылением через форсунку или удочку или вращающимся валиком. Расход эмульсионных смазок составляет 200-300 г на 1 м2 поверхности формы, масляных – 150-200 г, консистентных - до 30 г. Эмульсионные смазки целесообразно применять для кассетных форм, так как их можно наносить на горячие поверхности с температурой 100 °С. В качестве машинных масел и нефтепродуктов применяют автол, соляровое, веретенное и отработанные масла, а также их смеси, в т.ч. с керосином. Например, смазка из солярового масла, солидола и золы (или извести-пушенки) в соотношении 1:0,5:1,3 по массе обеспечивает легкую распалубку и хорошее качество поверхности, т.к. при пропаривании соляровое масло почти полностью испаряется, а между бетоном и формой остается слой порошка, который легко сметается. Применяются также стеориново-керосиновые смазки состава 1:3, парафиновостеориновые состава 1:3, петролатумно-керосиновые и др. Некоторые смазки, например, истролатумно-керосиновые, могут вызывать раздражение слизистой оболочки. В этом случае устанавливают на постах смазки вытяжные колпаки. Для приготовления смазок, особенно эмульсий из материалов, которые не смешиваются между собой (бензин и масло с водой и т.д.), используют ультразвуковые и механические эмульгаторы. Смазки из однородных продуктов, например, раствор машинного масла в керосине, готовят в лопастных смесителях. Смазку на поверхность форм наносят обычно различными распылителями (рис. 7.7), а в тех местах, где неудобно их использовать, применяют специальные механизмы. Рис. 7.7 – Схема поста нанесения смазки: 1 - смазываемый поддон; 2 – камера установки для распыления смазки; 3 - расходный трубопровод; 4 сифон с форсункой; 5 пневматический цилиндр; 6 - рабочий трубопровод Страница 76 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 7.4 Виброформование и его разновидности Процесс формования бетонных и железобетонных изделий включает следующие операции: установку форм и формообразующих элементов, укладку и распределение бетонной смеси в форме, ее уплотнение и заглаживание открытой поверхности. Задача формования - обеспечить получение изделий заданных размеров и формы, фиксированного расположения арматуры и закладных деталей, максимальной плотности и равномерной структуры бетона. В зависимости от удобоукладываемости, имеются следующие разновидности бетонных смесей (табл. 7.1). Виброобработка бетонных смесей позволяет полностью разрушить сложившуюся первоначальную структуру смеси и затем создать новую, более плотную. При этом происходит сближение зерен заполнителей и достигается хорошее сцепление межзернового пространства цементным тестом или раствором при удалении пузырьков воздуха. Таблица 7.1 – Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости Норма удобоукладываемости по показателю Марка по удобоподвижности, см укладываемости жесткости, с осадка конуса расплыв конуса 1 2 3 4 сверхжесткие смеси СЖ3 СЖ2 СЖ1 более 100 51-100 50 и менее - - жесткие смеси Ж4 31-60 - - Ж3 Ж2 21-30 11-20 - - Ж1 5-10 - - подвижные смеси П1 4 и менее 1-4 - П2 - 5-9 - П3 - 10-15 - П4 - 16-20 26-30 П5 - 21 и более 31 и более Эффективность виброобработки при формовании изделий оценивается по равномерности уплотнения бетонной смеси в оптимальные сроки. О достигнутой плотности судят по величине коэффициента уплотнения равного отношению фактической средней плотности свежеуложенной смеси к расчетной. Величина коэффициента уплотнения не должна быть менее 0,98. Длительность виброобработки для достижения оптимального уплотнения зависит от амплитуды и частоты колебаний. Эффект вибрации более полно характеризуется величиной интенсивности колебаний (И), представляющий собой совместную функцию скорости и ускорения: И = А2·f 3, где А и f – соответственно амплитуда и частота колебаний. Страница 77 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Практические значения частоты колебаний для обычных бетонных смесей находятся в пределах 2800...3000 кол/мин при амплитуде 0,1-0,5 мм. Оптимальная интенсивность вибрации зависит от консистенции бетонной смеси: чем ниже подвижность бетонной смеси, тем больше должна быть величина интенсивности вибрации. Например, для бетонной смеси с В/Ц=0,52 и продолжительностью вибрации 60 с оптимальная интенсивность равна 450 см2/с3, а при В/Ц=0,43 равна 800 см2/с3. Для малоподвижных и жестких смесей эффективно применение низкочастотного ударновибрационного уплотнения с частотами 10-20 Гц и амплитудами 4-10 мм. Для правильной оценки эффективности вибрации нужно знать не только режим вибрационного воздействия, но и закономерности распространения колебаний внутри бетонной смеси. Особенно это необходимо учитывать при формовании крупноразмерных изделий. В ряде случаев представляется целесообразным осуществлять повторное вибрирование уложенной в форму и уплотненной бетонной смеси. Одно-, двукратное или многократное вибрирование до конца периода формирования структуры приводит к 15 - 20 % повышению эксплуатационных свойств бетонов. Колебания в бетонной смеси носят затухающий характер по мере удаления от источника вынужденных колебаний, так как упруго-пластично-вязкая среда, какой является уплотняемая бетонная смесь, оказывает сопротивление колебаниям. Интенсивность затухания завит от вязкости бетонной смеси в момент ее вибрирования и от частоты колебаний (с увеличением вязкости и частоты коэффициент затухания увеличивается), но не зависит от величины амплитуды колебаний. Затухание колебаний сказывается главным образом в уменьшении их амплитуды по мере удаления от источника вынужденных колебаний; происходит оно по экспоненциальному закону такого вида: A A0 r0 e 0,5 (r r 0 ) r где А0 и А – амплитуды в см соответственно у источника виброимпульса и в удалении от источника на расстоянии r см; r0 - расстояние от центра тяжести вибратора до места приложения виброимпульсов к бетонной смеси; α - коэффициент затухания колебаний в данной бетонной смеси, равный для умеренно жестких смесей (на портландцементе примерно 0,05-0,08 см-1). Зная величину минимально необходимой амплитуды колебаний для обеспечения заданной интенсивности вибрирования в наиболее удаленной для данного изделия точке от места приложения виброимпульсов можно по приведенной выше форме рассчитать необходимую величину амплитуды колебаний непосредственно на вибраторе, а по этой амплитуде подобрать тип и мощность вибратора (для принятой частоты колебаний). Время уплотнения для каждого изделия зависит от его объема, характеристик бетонной смеси и вида виброустановок. Как правило, время уплотнения в этих случаях в производственных условиях устанавливается экспериментально. С увеличением жесткости бетонной смеси в верхних слоях изделий наблюдается недоуплотнение, особенно в тонкостенных изделиях. В связи с этим при виброуплотнении нашли применение пригрузочные щиты, располагаемые на верхней открытой поверхности изделия. Величина давления от пригрузочного шита находится обычно в пределах 30-70 г/см2 открытой поверхности изделия. Повторное вибрирование можно производить только до начала процесса кристаллизационного структурообразования силикатной части, т. е. не позже чем через 2-4 ч после окончания укладки бетонной смеси и ее первого вибрирования. Этот срок можно менять в ту или иную сторону в зависимости от температуры бетона в изделии и свойств примененных цемента и добавок. Наибольшее распространение в промышленности сборного железобетона получил способ уплотнения вибрированием. Он разделяется на объемное, поверхностное и внутреннее вибрирование. Объемное производится на виброплощадках, т.е. вибрационные импульсы сообщаются всей бетонной смеси формуемого изделия в объеме формы, поверхностное и внутреннее - с использованием электрических и пневматических поверхностных и глубинных вибраторов. Страница 78 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Виброплощадки являются универсальным формовочным оборудованием для формования широкой номенклатуры изделий в переносных и передвижных формах грузоподъемностью 4-40 т. Уплотнение бетонной смеси достигается различными вибрационными устройствами, создающими колебания: гармонически круговые, вертикально и горизонтально направленные, пространственные (многокомпонентные) и негармонические ударно-вибрационные. Виброплощадки и ударновибрационные площадки применяют в конвейерных и поточноагрегатных линиях, виброустановки и ударные площадки только на поточно-агрегатных линиях. Виброплощадки передают колебательные движения от рамы с вибровозбудителем к закрепленной на нем форме с бетонной смесью. Рама бывает сплошная и секционная. Рамы имеют упругие опоры и устройства для крепления форм. Вибровозбудители используют одно- или двухвальные. Различают следующие виды виброплошадок: - ударно-кулачковые, которые имеют верхнюю подвижную раму, на которой крепится форма и нижнюю неподвижную раму, закрепленную на фундаменте и обеспечивающую передачу ударного импульса падающей верхней раме в момент контакта с ней (рис. 7.8). Подъем верхней рамы обеспечивается кулачковым механизмом. Частота ударов и высота падения определяются угловой скоростью вращения кулачковых валов и профилем кулачков. На ударных площадках можно формовать изделия высотой до 1 м с высоким качеством. При формовании на виброплощадках бетонная смесь получает вертикально или горизонтально направленные импульсы. Рис. 7.8 – Схема ударной (кулачковой) площадки: а - общая схема, б - кинематическая схема: 1 - форма, 2, 3 - продольные и поперечные элементы рамы, 4 - направляющие, 5 - ролики рамы, 6, 7 - ударные балки, 8 - кулачки, 9 - поперечные валы, 10- клиноременная передача, 11 - электродвигатель, 12 - продольный вал Ударные виброплощадки требуют небольшого расхода энергии, а за счет лучших условий формования достигается экономия до 20 % цемента. -ударно-вибрационные площадки (рис. 7.9) имеют две колеблющиеся рамы: одна рабочая (с формой), вторая - уравновешивающая, опирающаяся через упругие опоры на фундамент. Между рамами находятся упругие элементы и буфера, соударяющиеся при встречном движении рам. Колебания возбуждаются кривошипно-шатунным приводом с упругим шатуном. В этих площадках используется асимметричный режим колебаний. Ударно-вибрационные площадки работают в резонансном режиме. Их уравновешивающая рама связана с линейными упругими элементами и установлена на резиновые опоры. Рамы соударяются через размещенные между ними буфера. Крепление форм электромагнитное. На них можно формовать изделия соответственно размером в плане: 3X6 и 1,5X6 м при частоте колебаний 9-11 и 8-10 Гц и амплитуде 6-10 мм. Страница 79 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 7.9 – Схема ударно-вибрационной (резонансной) площадки: 1 - ударная площадка (рама); 2 - уравновешивающая рама; 3 - упоры; 4 - кривошипно-шатунный привод; 5 - упругий шатун; 6 буфера; 7 - упругие элементы - в настоящее время используют виброплощадки, которые состоят из унифицированных двухвальных виброблоков с приводом от электродвигателей и электромагнитов для крепления форм (рис. 10). На них можно формовать изделия размером в плане 3X6, 3X12 и 3X18 м при частоте колебаний 47,5 Гц и амплитуде 0,4-0,6 мм. Рис. 7.10 – Схема унифицированной двухвальной виброплощадки: 1 - правый привод; 2 - поперечный вал; 3 - левый привод; 4 - карданный вал; 5- виброблок; 6 - опорная рама; 7 - звукоизолирующий кожух - виброустановка с продольно-горизонтальными колебаниями (рис. 7.11) также работает в резонансном режиме и имеет две виброгруппы, создающие направленные горизонтальные колебания. Форма, закрепленная в пневматических траверсах, свободно опирается на два ряда упругих прокладок. На этих установках формуют изделия размером в плане 3х12 м при частоте колебаний 40-48 Гц и амплитуде 0,4-0,6 мм. Рис. 7.11 – Схема виброплощадки с продольно-горизонтальными колебаниями: 1 - привод; 2 - рама с виброгруппой; 3 - опора рамы; 4 - опора формы; 5 - виброгруппа; 6 - промежуточная (неподвижная) опора - виброплощадки с пригрузом. Для повышения качества верхнего слоя изделий и однородности бетона по высоте применяют пригрузы (рис. 7.12). Инерционный пригруз (рис. 7.12, а), создающий давление 0,001-0,002 МПа на бетонную смесь только за счет своего веса рекомендуется применять для всех видов оборудования. Вибрационный пригруз (рис. 7.12, б) применяют при использовании невибрирующих пустотообразователей. Страница 80 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 7.12 – Виды пригрузов: а - инерционный; б - инерционный с автономным вибровозбудителем; в - безынерционный; г - безынерционный с автономным вибровозбудителем; д - безынерционный с пневматической подушкой; е - безынерционный с гидро- и пневмоцилиндрами Безынерционный пригруз, в котором основное давление обеспечивается дополнительной виброизоляционной (подрессоренной) массой (рис. 7.12, в) либо автономным возбудителем (рис. 7.12, г), либо силовыми (пневматическими) подушками (рис. 7.12, д), гидро- или пневмоцилиндрами (рис. 7.12, с), применяют совместно с виброплощадками с эллиптическими колебаниями при толщине изделий 30-60 см. Во всех случаях давление от пригруза должно быть не более 0,02 МПа. Все виды пригрузов приводят в действие через 15-30 с после предварительного уплотнения смеси. 7.5 Вибропрессование и виброштампование При вибропрессовании происходит принудительное перемешивание и взаимное сближение твердых частичек бетонной смеси, характеризуемое большим или меньшим объемным сжатием системы. Наилучший эффект достигается при прессовании очень жестких, почти не связанных смесей с малым водосодержанием. Каждой бетонной смеси присуще свое оптимальное прессующее давление. Это давление расходуется на преодоление сил трения и сцепления частичек между собой, преодоление сил трения материала о стенки форм, а также на давление защемленного воздуха. При формовании давление передастся не сразу на всю толщину, а постепенно, по мере уплотнения верхних слоев. С увеличением прессующего давления возрастают силы сопротивления деформированию системы, поэтому прессование жестких смесей лучше проводить послойно. Большим препятствием сближения частиц бетонной смеси является наличие практически несжимаемой воды в межзерновом пространстве, которую необходимо удалять, кроме того, препятствием деформирования смеси является заклинивание крупного и прочного заполнителя. В результате создается равновесие внешних и внутренних сил. При этом частицы смеси занимают весьма устойчивое положение, хотя и не размещены наиболее платно и компактно в формуемом объеме бетона. В результате уплотнение не завершено. Таким образом, метод прессования наиболее эффективен при уплотнении жестких мелкозернистых смесей и для изделий небольшой толщины. При изготовлении более толстых изделий необходимо применять послойное формование. Прессующее давление зависит от жесткости и состава смеси, объема и размеров уплотняемого участка и изменяется от 0,2 до 15 МПа. Высокое давление можно создать при формоваСтраница 81 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» нии небольших по площади изделий либо при концентрированной передаче силового воздействия на небольшом участке уплотняемого слоя. Например, при помощи катков, перемещающихся по уложенной в форму бетонной смеси, либо протяжкой формы с бетонной смесью под стационарно установленными валками (силовой прокат). Такой способ прессования наиболее эффективен и относительно легко технически осуществим. Однако прессование в чистом виде, без сочетания с вибрированием, нельзя считать эффективным. Виброштампование отличается тем, что вибрационное воздействие и статическое давление создаются одним рабочим органом – виброштампом, опускаемым сверху на открытую поверхность бетонной смеси, уложенной в форму. Вибрирующий штамп, установленный на поверхности уложенной в форму ровным слоем жесткой бетонной смеси, разжижает ее и под действием собственного веса вытесняет в пространство, ограниченное боковыми поверхностями самого виброштампа, бортами формы и прижимной рамой (рис. 7.13). Рис. 7.13 – Схема обычного виброштампования бетонной смеси: 1 форма; 2 - бетонная смесь; 3 - виброштамп; 4 - прижимная рама Виброштамп выполняет сразу две функции: перераспределяет бетонную смесь внутри формы, придавая нужные очертания изделиям, и уплотняет ее. Использование пригруза при формовании изделий на виброплощадках из жестких смесей примерно вдвое сокращает продолжительность уплотнения. Рис. 7.14 – Схемы одно- и двухмассного виброштампования бетонной смеси: а – одномассным виброштампом; б – двухмассным виброштампом; 1 – виброштамп; 2 – прижимная ограничительная рама; 3 – бортовая оснастка; 4 – безынерционный пригруз; 5 – эластичная рессора Виброштампы по своей конструкции могут быть стационарными, передвижными и переносными, по способу действия на бетонную смесь – одномассными и двухмассными (рис. 7.14). Скользящее виброштампование применяют при формовании длинномерных и армоцементных изделий, плоских и криволинейных оболочек из жестких бетонных смесей. Особенность этого способа состоит в том, что вибрирующая плита штампа, перекрывающая изделие по ширине, скользит по верхнему краю бортовых стенок формы, сохраняя при этом неизменное расстояние от днища формы, равное проектной толщине изделия. В зависимости от формы рабочей поверхности виброштампа, которая может быть плоской, рельефной и с пустотообразователями, получаются изделия с верхней поверхностью заданного профиля - ребристые, кессонные и т.п. Виброштампование изделий сложного профиля, эффективно используя свойства жестких бетонных смесей, позволяет заменить парк форм сложной конфигурации плоскими поддонами с простейшей бортовой оснасткой. Страница 82 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 7.6 Вибропрокат Вибропрокат — способ непрерывного формования на движущейся ленте стана или посредством передвижной бетонирующей машины на стенде, на котором скользящее виброуплотнение смеси сочетается с прессующим давлением валков, плит и др. На заводах спорного железобетона распространены следующие разновидности вибропроката (рис. 7.15). Для изготовления железобетонных изделий способом непрерывного вибропроката применяют мелкозернистые бетонные смеси жесткостью не менее 40-45 с. Рис. 7.15 – Схемы вибропроката: а - схема уплотнения бетонной смеси на прокатном стане, б - силовой вибропрокат, в вибробрус, г - скользящий вибросердечник, д - вибронасадка, е - пустотообразующий бетонирующий агрегат Стан силового вибропроката позволяет формовать изделия длиной до 6,5 м, шириной 1,52,0 м и толщиной 0,2 м. 7.7 Виброгидропрессование Виброгидропрессование применяют при изготовлении напорных железобетонных труб (рис. 7.16). Процесс формования состоит из двух этапов. Вначале бетонную смесь винтовым бетоноукладчиком подают в форму, состоящую из наружного кожуха и внутреннего сердечника. На сердечник с двумя стенками (сплошной и перфорированной) надевают резиновый чехол, прилегающий к перфорированной стенке. Наружный кожух состоит из двух полуформ для труб малых диаметров и четырех сегментов для больших диаметров, снабженных фланцами для соединения между собой с помощью болтов и тарированных пружин. После бетонирования форма перемещается на пост гидропрессования, где в полость между сплошной и перфорированной стенками сердечника через трехходовой кран низкого и высокого давления подается горячая вода. Подъем давления до 3—3,5 МПа происходит в течение 30 мин. Вода под давлением проходит через отверстия перфорированной стенки сердечника, давит на резиновый чехол, растягивает его и прессует бетонную смесь в форме. Под давлением изделие находится в течение 5—7 ч, пока бетон не достигнет проектной прочности. Страница 83 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Рис. 7.16 – Формование трубы виброгидропрессованием: а – схема формования; б – деталь соединения формы; 1 – бункербетоноукладчик; 2 упорное кольцо; 3 – наружная форма; 4 – резиновый чехол; 5 – внутренняя форма; 6 — продольная арматура; 7 – спиральная арматура; 8 – трубопровод для подачи горячей воды; 9 – нижнее упорное кольцо; 10 – стопорная муфта; 11 – наружная форма; 12 – соединительный шов; 13 – пружина 7.8 Экструзия Экструзия — способ, основанный на одновременном воздействии вибрирования и прессования выдавливаемой бетонной смеси. Бетонная смесь с жесткостью, равной 30 с, под действием вибрации несколько разжижается и одновременно нагнетается шнеком в камеру прессования, где смесь сжимается в замкнутом пространстве. Формовочный агрегат (рис. 7.17) состоит из приемного бункера, площадочного вибратора, шнекового нагнетателя с приводом и механизма передвижения. Бетонная смесь захватывается шнеком и подается в камеру прессования экструдера. Толщина прорабатываемого слоя бетона по этому способу составляет 400 мм. Рис. 7.17 – Установкадля формования многопустотных настилов вибронагнетанием: 1 — самоходная рама; 2 — привод вибраторов в шнеках; 3 — привод шнеков; 4 — бункер для бетонной смеси; 5 — поверхностное вибрирующее устройство; 6 — шнеки; 7 — плунжерный механизм подачи поперечной арматуры Страница 84 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 7.9 Роликовое прессование и трамбование Сущность роликового прессования состоит в том, что под вращающимся роликом при многократной подсыпке под него бетонной смеси образуется предельно плотный объем смеси — «уплотненное ядро». При поступлении под ролик новых порций бетонной смеси уплотненные слои выдавливаются в стороны и вверх, размещаясь по концентрическим окружностям. Принципиальная схема устройства роликового формования в горизонтальных формах дана на рис. 7.18. Сначала ролики приводят во вращательное движение, затем форму перемещают под роликами и под ролики засыпают бетонную смесь, которая закатывается в форму по всей ширине и толщине изделия. Рис. 7.18 – Устройство горизонтального роликового прессования 1 - ходовая балка; 2 раздаточный бункер; 3 - формующий ролик; 4 - направляющие движения ходовой балки; 5 форма; б - шатун-но-кривошипный механизм; 7 - роликовый конвейер При формовании цилиндрических изделий (рис. 7.19) оси роликов располагают на вращающемся стабилизирующем цилиндре агрегата. Скорость непрерывного формования изделий составляет 0,5-1,2 м/мин. Этим методом формуют бетонные и железобетонные изделия из мелкозернистых смесей, имеющие цилиндрическое очертание (безнапорные трубы), или плоскую открытую поверхность (решетчатые или ребристые плиты). Толщина формуемого слоя 1,5-20 см. Рис. 7.19 – Формование трубы радиальным прессованием: 1 — бетонная труба; 2 наружная форма; 3 — прессующий сердечник; 4 — прессующие лопасти; 5 — поддон; 6 — питатель бетонной смеси Изделия роликового формования имеют хорошее качество поверхностей, высокую морозостойкость, низкий расход цемента при высоких марках бетона. Оборудование долговечно, создает малый уровень шума и обеспечивает высокий уровень механизации. Трамбование можно рассматривать как мгновенно прикладываемое прессующее давление. В процессе трамбования бетонной смеси многократно повторяющимися ударами трамбовки частицам сообщается кинетическая энергия, под действием которой зерна и куски крупного заполнителя перемещаются в направлении действия сил, внедряются в основную массу бетонной смеси и наиболее плотно укладываются в ней. При ударах трамбовки отдельные частицы заполнителя внедряются в нижерасположенные слои бетонной смеси и уплотняют ее. Трамбование, в отличие от прессования, можно применять для уплотнения бетонной смеси в изделиях значительной толщины при ее послойной укладке. Страница 85 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 7.10 Центрифугирование Уплотнение бетонной смеси центрифугированием. При центробежном формовании трубчатых изделий распределение и уплотнение бетонной смеси в форме при ее быстром вращении происходят под действием центробежных сил N, величина которых пропорциональна массе частиц m: N = r·ω2·m, где r - радиус вращения, ω - угловая скорость, m - масса частицы. Вместе с тем каждая частица смеси находится под действием силы тяжести mg. Равнодействующую этих сил Р в любой точке окружности вращения (рис. 7.20) можно определить по формуле Ð m (r 2 ) 2 g 2 2r 2 g cos Рис. 7.20 – Схема действия сил на частицы смеси при центробежном формовании В самой нижней точке формы, когда cos α = – 1, равнодействующая РН равна РН = m(r·ω2 + g) достигая максимума. В самой верхней точке формы (cos α = 1) равнодействующая РВ равна РВ = m(r·ω2 – g). Таким образом, чтобы уплотнение при центрифугировании было эффективным, надо чтобы центробежные силы были не ниже сил тяжести: r·ω2 > g. Для надежного уплотнения бетонной смеси необходимо, чтобы r·ω2 = 4g. На практике для трубчатых конструкций среднего диаметра начальное число оборотов формы принимают в пределах 60-150 об/мин, при этом чем больше диаметр, тем меньше число оборотов. На стадии уплотнения число оборотов формы увеличивают до 400-900 об/мин и более. При этом давление на бетонную смесь, развиваемое в центрифугах, постепенно увеличивается с 0,0175 до 0,065 МПа, в гироскопических центрифугах оно доходит до 0,145 МПа. При центробежном уплотнении бетонной смеси имеется тенденция к ее расслоению. Объясняется это тем, что масса зерен заполнителя, пропорциональная их объему, больше массы воды, а также массы малых частиц цемента и минеральных добавок. Поэтому величина центробежных сил, действующих на более крупные частицы, больше величины этих сил, действующих на более мелкие. В результате крупный заполнитель прижимается к стенке формы, а вода с наиболее дисперсными частицами твердой фазы отжимается и скапливается в виде шлама на внутренней поверхности формуемого изделия. Количество отжимаемой воды, в зависимости от режима центрифугирования, состава и характеристик смеси, может доходить до 2530% от количества воды затворения. Это, несомненно, повышает плотность бетона в наружных слоях изделия. Однако в целом структура бетона по сечению элемента оказывается неравномерной Страница 86 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» наряду с очень плотной структурой наружных слоев имеется довольно пористая во внутренних. Для устранения этого и уменьшения расслоения смеси обычно ограничивают наибольшую крупность заполнителя 15-20 мм, подбирают достаточно вязкие и пластичные смеси, а при необходимости получения в трубчатых изделиях особо плотного и водонепроницаемого бетона формование изделия производят в несколько слоев (от 2 до 4) с удалением шлама с внутренней поверхности после каждого этапа формования. Центробежное формование труб и трубчатых конструкций осуществляют в станкахцентрифугах, в которых цилиндрическая форма с бетонной смесью вращается с заданной скоростью. В зависимости от способа крепления форм и приведения их во вращение различают три типа центрифуг (рис. 7.21): - осевые, в которых форма прочно зажимается с торцов между двух бабок планшайбами, центрально насаженными на вращающиеся шпиндели; - свободно-роликовые, в которых форма свободно укладывается своими бандажами на вращающиеся катки (ролики) и приводится во вращение за счет сил трения от приводных катков; - ременные гироскопического типа, в которых форма свободно подвешивается на ремнях и приводится во вращение благодаря силам трения между текстропными ремнями и ребрами формы. Рис. 7.21 – Схема центрифуг: а - однорядовая роликовая центрифуга, 1 - приводной ролик, 2 поддерживающие ролики,.3 - форма, 4 - предохранительная скоба; б - осевая центрифуга, 1 - бабка с разгонным двигателем, 2 - бабка с редуктором, 3 - двигатель, 4 - торцевые планшайбы, зажимающие форму, 5 - форма; в - ременная гироскопическая центрифуга, 1 - ограждение привода, 2 - ведущий вал, 3 ведомый вал, 4 - ремни, 5 - поддерживающие ролики, 6 - форма, 7 - защитный кожух Осевые и роликовые центрифуги могут быть одно- и многогнездовыми, позволяющими одновременно формовать одно или несколько изделий. Для центробежного формования применяют неразъемные и разъемные формы. Последние состоят из двух продольно стыкуемых половинполуформ, стягиваемых при сборке стяжными болтами. Процесс формования изделий на центрифугах слагается из ряда операций. На постах вне центрифуги осуществляют операции по подготовке и сборке форм, установке и раскреплению арматурных каркасов, а при изготовлении напорных труб и других изделий с напряженной арматурой - и натяжению продольной арматуры на упоры в торцевых кольцах форм. Далее производят укладку бетонной смеси в форму на центрифугах с помощью ложковых, шнековых и других питателей, позволяющих подавать смесь во вращающуюся форму для более равномерного ее распределения. Если же это невозможно, форма закрыта с торцов (при осевых центрифугах) или имеет значительную длину и малый диаметр, то смесь укладывают с помощью бункерных Страница 87 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» питателей в раскрытую нижнюю полуформу. Затем форму собирают и устанавливают на центрифугу и на небольших оборотах распределяют смесь по слепкам формы. После распределения смеси увеличивают скорость вращения центрифуги до уплотнения бетона в строгом соответствии с принятым режимом центрифугирования. Когда изделие отформовано, обороты центрифуги плавно снижают до полной остановки. Если это необходимо, сливают из изделия отжатую воду, приподнимая один конец формы, и затем се снимают с центрифуги и направляют в камеры тепловой обработки. 7.11 Вакуумирование и вибровакуумирование Вибровакуумирование бетонной смеси при формовании изделий позволяет удалить из нее до 10-20% воды от общего количества, взятого при затворении. При этом под действием атмосферного давления вакуумные устройства (вакуум-щиты, вакуум-вкладыши), укладываемые на поверхность изделий или вводимые внутрь, оказывают прессующие усилия на бетонную смесь, в результате которые она уплотняется. Интенсивность уплотнения бетонной смеси увеличивается, если в процессе вакуумирования или после проводят кратковременное вибрирование. На рис. 7.22 приведена схема установки для вибровакуумирования бетона. Она состоит из вакуум-насоса, ресивера для выравнивания разряжения в системе, сборника для воды и шлама, трубопровода, гибких вакуум-шлангов, вакуум-устройства (вакуум-щита) для отсасывания из бетона воды и воздуха и виброплощадки. Вакуум-устройство представляет собой герметизированную коробку (вакуум-полость), перекрытую со стороны поверхности, укладываемой на бетонную смесь, проволочной сеткой, на которую натянута фильтровальная ткань, препятствующая засасыванию частиц цемента и песка в вакуум-полость. Вакуумирование осуществляют при разряжении 75-85% от полного вакуума. Продолжительность вакуумирования в зависимости от толщины обрабатываемого изделия принимают 515 мин. Эффективность вакуумирования уменьшается по мере удаления от вакуум-устройства (глубина вакуумирования 12-15 см). Поэтому Вакуумирование применяют при формовании тонкостенных изделий и для поверхностного уплотнения бетона в монолитных конструкциях. Вакуумирование повышает конечную прочность бетона на 20-25%. Эффективность вибровакуумирования зависит от степени разрежения, продолжительности вибровакуумирования и начального содержания воды в смеси. При небольшом содержании воды (малоподвижные и жесткие смеси) вакуумирование не обеспечивает уплотнения их, поэтому применимо лишь для обработки пластичных смесей. Рис. 7.22 – Схема установки для вибровакуумирования бетона: а - общая схема; б - схема устройства вакуум-полости; 1 - формуемое изделие; 2 - виброплощадка; 3 - вакуум-щит; 4 - сборный коллектор; 5-всасывающис шланги; 6 - водосборник; 7всасывающая труба; 8-вакуум-насос; 9-крышка вакуум-камеры; 10- вакуум-полость: 11-крупная проволочная сетка; 12-тонкая сетка; 13 -фильтровальная ткань; 14 - штуцер для присоединения к вакуум-сети Страница 88 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» 7.12 Торкретирование бетонной смеси Торкретирование - один из способов формования бетонной смеси, осуществляемый путем последовательного нанесения на поверхность формуемого изделия тонких слоев цементнопесчаного раствора или мелкозернистой смеси под давлением сжатого воздуха. Торкретирование предусматривает подачу к месту формования сухой бетонной смеси в отличие от пневмобетонирования, при котором используется готовая смесь. При торкретировании совмещаются несколько операций: транспортирование, перемешивание, укладка и уплотнение. Раствор со скоростью 90-100 м/с наносят на формуемую поверхность установкой, состоящей из так называемой цемент-пушки 2, компрессора 5, бака для воды 6, воздухоочистителя 4 и шлангов: для сжатого воздуха 5, для воды 7 и для материала8 (рис. 7.23). а) б) в) Рис. 7.23 – Торкретирование бетонной смеси: а – схема нанесения бетонной смеси; б и в – общий вид рабочего процесса торкретирования стены и колонны соответственно Цемент-пушка загружается сухой смесью цемента с песком (с наибольшей крупностью зерен до 8 мм) и под давлением по шлангу 8 подается к наконечнику-соплу 1. Из бака с водой по шлангу 7 под несколько большим давлением в тот же наконечник поступает вода, которая смачивает сухие компоненты. Затем через сопло раствор с большой скоростью (около 100 м/с) выбрасывается на торкретируемую поверхность. При ударе большая часть частиц раствора внедряется в массу уложенного бетона и уплотняет его, а около 25-35 % отскакивает. Торкретирование поверхности производят слоями толщиной около 20 мм. Торкретбетон сразу после нанесения имеет высокую пластическую прочность, которая позволяет безопалубочным способом формовать любые поверхности (вертикальные и горизонтальные). Получаемый торкретбетон имеет высокую плотность, прочность и водонепроницаемость. Торкретирование применяют при бетонировании тонкостенных армоцементных конструкций, для нанесения защитного слоя при изготовлении предварительно напряженных напорных железобетонных труб, исправлении дефектов бетонирования, получении фактурного слоя и т.п. При необходимости укладки бетона слоями 100-200 мм применяют шприц-бетон, отличающийся от торкретбетона наличием заполнителя крупностью до 25 мм и меньшим расходом цемента. Страница 89 из 90 Конспект лекций по дисциплине: «Технология бетона, строительных изделий и конструкций» Страница 90 из 90