Железобетонные конструкции и изделия

ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
№
Наименование разделов и тем
урок
программы
а
Конструкционные материалы
17
Лекция №8
Назначение и номенклатура
конструкционных материалов
18
ПЗ № 6
Стеновые изделия.
Керамические и силикатные
изделия. Блоки фундаментные
и стеновые из горных пород.
19
ЛР №5
Определение свойств
керамического и силикатного
кирпича
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
Содержание раздела
Содержание
Перечень наглядных
пособий и
оборудования
Назначение конструкционных материалов. Виды
конструкционных материалов и их свойства
Керамический и силикатный кирпич и камни.
«Теплая керамика». Виды, свойства и
применение. Стеновые изделия из горных
пород.
Определение дефектов внешнего вида,
плотности, водопоглощения и прочности
кирпича
20
ПЗ № 7
Конструкционные материалы
из чугуна и стали
21
ЛР №6
Определение свойств
металлической арматуры
22
ПЗ № 8
Изделия из древесины и
древесных отходов
ЛР №7
Определение свойств
древесины
Виды и свойства древесины. Круглые и
пиломатериалы. Погонажные изделия.
24
Лекция № 9 Бетон и
железобетон
25
ЛР №8
Определение свойств песка
Виды и свойства бетона. Компоненты бетонной
смеси, их свойства. Подбор заполнителей для
бетона. Технология изготовления.
Железобетонные конструкции
Определение плотности, зернового состава,
содержания примесей в песке
26
ЛР №8
Определение свойств щебня
(гравия)
Определение плотности, зернового состава,
содержания примесей в щебне (гравии).
Определение дробимости щебня (гравия)
27
ПЗ № 10
Расчет и подбор состава
тяжелого бетона
Влияние характеристик материалов на
свойства бетона. Расчет состава бетона на
основе данных лабораторной работы.
23
15 ноября
2012 г.
Стр.1 из 33
Виды и свойства чугуна и стали. Стальной
прокат. Стальные ограждающие конструкции.
Стальная и пластиковая арматура. Чугунные
изделия
Определение прочности и относительного
удлинения стальной арматуры
Определение пороков древесины, определение
плотности и прочности древесины
Образцы, приборы и
оборудование.
Рабочая тетрадь по
лабораторным
работам
Образцы, приборы и
оборудование.
Рабочая тетрадь по
лабораторным
работам
Образцы, приборы и
оборудование.
Рабочая тетрадь по
лабораторным
работам
Образцы, приборы и
оборудование.
Рабочая тетрадь по
лабораторным
работам
Образцы, приборы и
оборудование.
Рабочая тетрадь по
лабораторным
работам
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
28
ЛР №9
Определение свойств
бетонной смеси и тяжелого
бетона
29
ЛР №10
Экскурсия на стройплощадку
«Конструктивные элементы
зданий»
ПЗ № 11
Презентация отчетов по
экскурсии на стройплощадку
«Конструктивные элементы
зданий»
ПЗ № 12
Семинар «Нанотехнологии в
производстве бетона»
ПЗ № 13 Ролевая игра
Подбор конструктивных
элементов
30
31
32
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
Зависимость прочности бетона от
водоцементного отношения
Определение подвижности и плотности
бетонной смеси. Определение прочности и
плотности бетона
Несущие конструкции зданий и материалы, из
которых они изготовлены
15 ноября
2012 г.
Стр.2 из 33
Образцы, приборы и
оборудование.
Рабочая тетрадь по
лабораторным
работам
Задание на экскурсию
Несущие конструкции зданий и материалы, из
которых они изготовлены
Интернет-ресурсы:
stroim-zdanie.ru
Улучшение свойств бетона и его компонентов.
Российский и мировой опыт в производстве
товарного бетона
Подбор конструктивных элементов в
зависимости от назначения и архитектурнопланировочного решения зданий и сооружений.
Интернет-ресурсы:
rusnanonet.ru,
stroysss.ru,
Задания для ролевой
игры
http://afproject.ru
Занятие №24
Бетон и железобетон
Бетоны на основе неорганических вяжущих веществ представляют собой искусственные
строительные конгломераты, получаемые в результате твердения рациональной по составу,
тщательно перемешанной и уплотненной бетонной смеси из вяжущего вещества, воды и
заполнителей. Кроме основных компонентов в состав бетонной смеси могут вводиться
дополнительные вещества специального назначения.
Бетоны относятся к самым массовым по применению в строительстве вследствие их
высокой прочности, надежности и долговечности при работе в конструкциях зданий и
сооружений. Кроме высокой прочности, у бетонов на основе неорганических вяжущих веществ
имеется много и других достоинств: легкая формуемость бетонной смеси с получением
практически любых наперед заданных форм и размеров изделий и конструкций, доступность
высокой механизации технологических операций и т. п. Большая экономичность изделий из
бетона состоит в том, что для их производства применяют свыше 80% объема местного сырья
— песка, щебня, гравия, побочных продуктов промышленности в виде шлака, золы и др.
По некоторым зарубежным данным, количество энергии, требующейся для производства
бетонных материалов, является минимальным по сравнению с энергией (приведенной к
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.3 из 33
единому эквиваленту), необходимой для изготовления стали, алюминия, стекла, кирпича,
пластмасс. Для затворения порошкообразных вяжущих в тестообразное состояние и получения
бетонной смеси используют обычную воду — питьевую из водопровода или речную, озерную и
др. После твердения тесто образует камень, например цементный камень (микроконгломерат), а
уплотненная бетонная смесь — бетон (конгломерат). Часть объемов в бетоне, заполнителе и
камне занимают поры и капилляры разного размера и в различном количестве.
Классификация бетонов
Для бетонов применяются почти все разновидности неорганических вяжущих,
соответственно чему бетоны разделяются на цементные, гипсовые, силикатные, шлаковые,
специальные (на фосфатных, магнезиальных и других вяжущих). Для них применяются также
все разновидности заполнителей, соответственно чему бетоны разделяют на плотные,
пористые, специальные. При объединении вяжущих и заполнителей в принятых по составу
количествах получают множество технических решений при производстве искусственных
строительных конгломератов различного назначения. Если этих двух компонентов окажется
недостаточно, тогда вводят дополнительные вещества (добавки). Еще более сильным фактором,
которым пользуются при получении бетонов с заданными свойствами, является технология с ее
многообразными операциями (переделами), режимами (тепловыми, механическими и пр.) и
характеристиками оборудования.
К одному из показателей заданных свойств относится средняя плотность бетона.
Величина средней плотности бетона зависит от разновидности заполнителя, а отчасти
обусловлена пористостью цементного камня. Особо тяжелые со средней плотностью свыше
2500 кг/м3 получают при заполнителях в виде железной руды, барита, чугунного скрапа,
обрезков стали или чугуна. Тяжелые — средней плотности 2200... 2500 кг/м3 получают
применением в них в качестве заполнителя щебня из плотных горных пород — гранитов,
диабаза, песчаника и др.; облегченные — со средней плотностью 1800... 2200 кг/м3 . В легких
бетонах со средней плотностью 500 ...2000 кг/м3 используется легкий заполнитель, природный
или искусственный, в том числе пемза, туфы, керамзит, аглопорит, вакулит, а также в них
нередко отсутствует песчаная фракция, вследствие чего возникают пустоты между щебнем, а
сам
бетон
именуется
крупнопористым
легким
бетоном.
Особо
легкие
бетоны
(теплоизоляционные) со средней плотностью менее 500 кг/м3 характеризуются тем, что
функции своеобразного заполнителя в них переданы воздушным или газовым ячейкам.
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.4 из 33
Ячеистый бетон
При наибольшей крупности заполнителя до 10
мм — бетоны мелкозернистые, более 10 мм —
крупнозернистые.
В зависимости от производственного
назначения бетоны разделяют на конструкционные, предназначенные для изготовления
бетонных и железобетонных внутренних и наружных конструкций промышленных и
гражданских зданий и инженерных сооружений (колонны, балки, плиты); гидротехнические —
для строительства плотин, шлюзов, облицовки каналов и других гидротехнических
сооружений; дорожные — для строительства дорожных и аэродромных оснований и покрытий;
специальные — для использования при устройстве жароупорных покрытий, кислотоупорных
изделий. Каждой разновидности бетона присущи свои особенности: гидротехнический должен
быть предельно плотным, водонепроницаемым, морозостойким, стойким против коррозии,
тогда как бетон для жилищного строительства, тем более ограждающих конструкций (стен,
перекрытий), должен быть малотеплопроводным, поддерживать и сохранять хорошую
звукоизоляцию и пр., а бетоны дорожные должны быть не только морозостойкими, но и
устойчивыми к динамическим воздействиям транспортных нагрузок, к истираемости и износу
под колесами автомобиля в сложных климатических условиях.
Материалы для приготовления бетона
К мелким заполнителям относится природный или искусственный песок. Как правило,
наилучшими песками в ИСК являются кварцевые. Однако при производстве безобжиговых
материалов (бетонов, асфальтобетонов и т. п.) их заменяют и другими природными песками. Во
всех песках ограничивается содержание вредных примесей, к которым относятся глинистые и
пылеватые фракции, сернистые и сернокислые соединения (пирит, гипс и др.), а также слюды,
органические примеси (остатки неразложившихся растений, гумус, ил и пр.). Для разных
конгломератных материалов устанавливаются конкретные пределы допустимого содержания
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.5 из 33
вредных примесей, которые учитываются в качестве обязательных условий при применении
местных песков и приводятся специальные методики определения различных вредных
примесей.
Среди природных песков встречаются, каждая из разновидностей имеет положительные
и отрицательные показатели, проявляющиеся при использовании их в качестве мелких
заполнителей:
 горные (овражные) содержат повышенное количество глинистых и органических примесей;
 речные имеют излишне отполированную поверхность зерен, не обеспечивающую
достаточного сцепления их с вяжущим веществом;
 морские кроме кварцевых зерен могут иметь обломки раковин, снижающие прочность
некоторых конгломератов (цементных бетонов и др.);
 барханные сложены весьма мелкими частицами, не отвечающими требованиям стандарта;
 дюнные и другие разновидности.
Особое внимание уделяется зерновому составу песка. Важно, чтобы содержание
фракций в пределах 0,14... 5,0 мм было таким, при котором обеспечиваются минимальные
значения пустотности и удельной поверхности.
В зависимости от зернового состава песок разделяют на:
 крупный;
 средний;
 мелкий;
 очень мелкий.
Крупность оценивается по величине модуля крупности. Модуль выражает частное от
деления на 100 суммы полных остатков (в %) песка на ситах, начиная с сита с размером
отверстий 2,5 мм и кончая ситом с отверстиями 0,14 мм. Всегда учитывается содержание воды,
так как фактическая масса фракций в сухом песке уменьшится, а при дозировании или приемке
по объему учитывают, что самый большой объем песок занимает при 5 ... 7% влажности (по
массе). Косвенной характеристикой пустотности служит его насыпная плотность, которая у
сухого кварцевого песка в рыхлом состоянии колеблется в пределах 1500... 1550 кг/м3, а в
уплотненном встряхиванием состоянии —в пределах 1600 -1700.
Дробленый, или искусственный, песок получают путем дробления свежих невыветрелых
магматических, метаморфических или плотных карбонатных осадочных пород, предел
прочности которых свыше 50 МПа. При дроблении стремятся получить угловатую и
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
270802 Строительство
зданий и сооружений
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.6 из 33
кубовидную форму зерен, что в большой степени, зависит от выбранного механического
оборудования. Кроме горных пород для получения дробленых песков могут оказаться
пригодными некоторые разновидности шлаков, кирпичного боя, шамотного легковеса (боя) и
других побочных продуктов производства. Однако при использовании последних важно
предотвратить попадание в получаемые пески всех тех вредных примесей, которые указаны
выше в отношении природных песков. Весьма ценятся облегченные искусственные пески,
получаемые измельчением природных и особенно искусственных легких заполнителей.
Стоимость дробленого песка выше природного и поэтому его обычно применяют для
улучшения природных мелкозернистых песков при ответственных строительных работах.
Облегченные пески предназначены для керамзитобетона и других легких и особо легких
конгломератов.
Природный гравий представляет
собой рыхлую смесь окатанных обломков
размером от 5 до 70 мм. Горный гравий
по сравнению с речным, морским и
ледниковым обладает более угловатыми с
шероховатой поверхностью обломками и
большим
количеством
пылевато-
глинистых примесей. Обломки гравия,
обработанные водой, имеют гладкую
поверхность, что ухудшает ее сцепление с
вяжущим веществом. Лучшей разновидностью гравия считается ледниковый, который менее
окатан и имеет более равномерный зерновой состав. Все разновидности гравия (а также
природного
щебня
и
дресвы)
характеризуются
неоднородным
петрографическим
и
минеральным составом, так как в их образовании участвуют разнообразные горные породы и
минералы. Поэтому оценка их прочности производится на образцах средних проб с отбором из
них зерен слабых и неморозостойких пород и определением их содержания в процентах по
массе. При разработке гравийных отложений производится разделение их по зерновому
составу, поскольку другие виды обогащения затруднительны. Встречающиеся в них отдельные
крупные глыбы и галька подвергаются дроблению, что хотя и удорожает стоимость, но при
этом повышает качество гравийного материала. Аналогичным путем поступают и при
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.7 из 33
разработке отложений природного щебня, сложенного преимущественно остроугольным
обломками размером до 100 ... 150 мм.
Щебень — материал, получаемый дроблением горных пород, валунов, гальки или
искусственных камней. Для этого применяют различные по конструкции и мощности
камнедробильные машины, от которых зависит качество получаемой продукции. Лучшей
формой щебенок считается кубовидная или тетраэдрическая, размером в пределах 5 ... 70 мм.
Содержание щебенок лещадной и игловатой форм не должно превышать 10 ... 15% по массе.
Одновременно со щебнем в камнедробильных машинах получают более мелкие песчаные
(высевки) и пылеватые фракции, которые отделяются от него в процессе грохочения. На
качество щебня установлены требования в соответствующих ГОСТах и ТУ в зависимости от
его назначения (для бетона, асфальтобетона, легкого бетона и др.). Эти требования в основном
сходны, но имеют уточнения в деталях. Основные сходные требования имеются по дробимости
щебня
в
металлических
сопротивлению
удару,
цилиндрах
зерновому
водонасыщенном состоянии).
при
составу,
сжатии,
морозостойкости,
прочности
исходной
истираемости
породы
(обычно
и
в
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.8 из 33
Для производства щебня из горных пород отдают предпочтение магматическим,
особенно гранитам, габбро, диабазам, базальтам, а из осадочных — известнякам, доломитам, из
побочных продуктов производства — шлакам доменного процесса, отходам керамического
производства.
Прочность щебня характеризуется маркой и определяется по его дробимости при сжатии
(раздавливании) в металлическом цилиндре. Значительное содержание в гравии выветрелых
обломков осадочных и других пород (иногда до 40... 60%) ухудшает их механические свойства;
присутствие же обломков магматических пород (гранитных валунов) и песчаников повышает
его качество. При содержании в гравии природного песка от 25 до 40% материал называют
песчано-гравийной смесью. Применение гравия и песчано-гравийной смеси в производстве
строительных материалов производится после предварительных лабораторных проверок
прочности, морозостойкости и других показателей качества в зависимости от конструктивных
особенностей сооружения.
Широкое использование имеют легкие крупные заполнители. Природные заполнители
получают дроблением пористых известняков, известняков-ракушечников, вулканических и
известковых туфов и некоторых других пористых пород.
Искусственные
шунгит
—
путем
термической
обработки в основном алюмосиликатного сырья с
получением
керамзитового,
аглопоритового
гравия или щебня, а также шунгизита, вакулита,
вспученного
перлита,
термозита
(шлаковой
пемзы) и других пористых материалов с насыпной
плотностью от 200 до 1400 кг/м. Керамзитовый гравий и песок получают путем вспучивания в
процессе ускоренного обжига гранул из легкоплавкой глины. Аглопоритовый щебень и песок
— путем спекания глинистой породы и отходов от
добычи, переработки и сжигания каменных углей на
специальных
агломерационных
металлических
решетках с последующим дроблением продуктов
обжига. Вакулитовый полый гравий получают путем
накатывания слоя малопластичных высокодисперсных
пород типа суглинков, супесей, зол ГЭС, сланцевых и
других на «ядро» из легкосгораемого органического
керамзит
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.9 из 33
материала (опилок, торфа, лигнина и др.) и последующего обжига получаемых при этом
сырцевых гранул. Сильно поризованные особо легкие щебень и песок получают при
нагревании (обжиге) вермикулита, вулканического стекла обсидиана, кремнеземистой горной
вермикулит
породы перлита и др. Получил расширенное применение
шунгизит, сырьем для производства которого являются
вспучивающиеся шунгитовые сланцы, содержащие до 3 %
шунгита — углерода особой формы. Если требуется
повышенная прочность, то искусственный заполнитель
получают
утяжеленный.
Для
этого
из
маловспучивающегося глинистого сырья изготовляют керамдор, из регенерированной
стекломассы — дорсил и др., качество которых обусловливается специальными требованиями
заказчиков-строителей.
Заполнители сильно различаются между собой по прочности. Предел прочности при
сжатии образцов, изготовленных из разных заполнителей, изменяется у тяжелых горных пород
от 10 до 500 МПа, у легких—от 0,4 до 25 МПа. Принято, чтобы прочность заполнителя
превосходила прочность конгломерата на 20 ... 50%, но целесообразнее каждый раз
обосновывать минимально допустимую прочность заполнителя по характеристике вяжущего
вещества оптимальной структуры.
Для тяжелого бетона марки 300 и выше прочность исходной горной породы в
насыщенном водой состоянии должна быть в 2 раза больше этой марки.
По морозостойкости щебень делится на шесть марок: F 15, 25, 100, 150, 200 и 300. Числа
марок соответствуют количеству циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов,
при котором потеря массы крупного заполнителя не превышает 5% (для марок 15 и 25
допускается потеря массы до 10%). Следует отметить, что эти требования к качеству щебня
относятся в основном при его применении в бетонах. Для других видов ИСК технические
требования несколько отличаются. Особое значение придается обоснованию наибольшей
крупности зерен и зерновому составу: первое — исходя из размера конструктивного элемента,
второе — по предельным значениям.
По крупности плотный гравий и щебень разделяют на фракции 5 ... 10, 10 ... 20, 20 ... 40
и 40 ... 70 мм просеиванием сухой пробы в количестве 10 кг через стандартный набор сит с
размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм. По крупности пористый гравий и щебень применяют
трех фракций: от 5 до 10 мм, от 10'до 20 мм и от 20 до 40 мм. Вместо фракций 5... 10 мм в
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.10 из 33
легких бетонах допускается применять фракции 3 ... 10 мм, а вместо фракций 10 ... 20 мм
использовать фракции 10 ... 15 мм. Для всех разновидностей заполнителей имеет важное
значение
коэффициент
размягчения
—
отношение
предела
прочности
породы
в
водонасыщенном состоянии к прочности при сжатии в сухом состоянии, поскольку он косвенно
характеризует морозостойкость материала. Его величина для плотных заполнителей должна
быть не менее 0,85, а при заполнителях пористых — не менее 0,8 и только в конгломератах
теплотехнического назначения этот показатель должен быть не менее 0,7. Во всех случаях
требуется учитывать требования последних стандартов на соответствующие разновидности
тяжелых и легких заполнителей по показателям их качества.
Кроме зернистых используют заполнители иной формы. Большое распространение в
технологии различных ИСК получают волокнистые заполнители, выполняющие в структуре
функции
армирующего
компонента.
Волокнистые
заполнители
направленного
(ориентированного) или хаотического расположения увеличивают способность конгломератов
к сопротивлению изгибающим и растягивающим нагрузкам. С этой целью используют короткие
стальные волокна длиной до 25 мм и диаметром 0,005 ... 0,015 мм, называемые фиброй,
стекловолокно, волокна из расплава шлака, керамики, горных пород (например, асбеста,
базальтов), которые имеют гораздо большие значения упругости по сравнению с ИСК;
например бетоном. Внесение в состав волокнистого заполнителя несколько усложняет
технологию ИСК, но приносит эффект в упрочнении конструкций, если только была
обоснованно выбрана разновидность волокна. Так, например, обычное стекловолокно
сравнительно быстро разрушается в щелочной среде цементного камня, поэтому у нас и за
рубежом предложены составы щелочестойких стекловолокон. Волокнистые наполнители
бетона используются вследствие того, что обычный бетон прочнее на сжатие, чем на
растяжение. Внесенный в бетонную смесь наполнитель - волокно (это может быть и углеродное
волокно) повышает прочность бетона при растяжении, изгибе, а также увеличивается ударная
прочность. Но это еще не все. Наполненный волокном бетон - или "фибробетон" имеет
большую трещиностойкость, устойчивость к резким колебаниям температур и водостойкость.
Фибра - это прекрасный и незаменимый помощник для осуществления качественных
строительных и отделочных работ.
Фибра стальная, анкерная, материал для изделий сложной конфигурации
Высококачественная анкерная фибра добавляется в бетон путем подмешивания и резко улучшает
прочностные характеристики бетона в 1,5–3 раза. Применение бетона, армированного фиброй, дает
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.11 из 33
возможность исключить из конструкций часть арматуры и даже полностью отказаться от стержневой
арматуры, заменив ее все той же фиброй.
Фибра для бетона увеличивает его прочность к механическим воздействиям, позволяя получить
полное отсутствие брака при армировании и, главное, не образует комков, ровно распределяясь по
бетону. Эффективность применения подобных конструкций достигается за счет снижения трудозатрат
на арматурные работы, сокращения расхода стали и бетона, совмещения технологических операций
приготовления смеси и ее армирования.
Преимущество
сталефибробетона
перед
другими
материалами предопределило применение фибры для бетона
стальной при строительстве современных взлетно-посадочных
полос, автострад,
портов.
Предлагаемый
нами
материал
позволяет также увеличить срок службы конструкций, укрепив
их углы и кромки.
Фибра для бетона – материал для строительства
сооружений специального назначения
Говоря о преимуществах использования фибры, можно назвать,
во-первых, отсутствие потребности в спецоборудовании, а
также отличную ее «сцепляемость» с бетоном. Качественная фибра стальная анкерная также
используется:
- для фундаментов под оборудование;
- применяется фибра для полов и перекрытий промышленных сооружений;
- есть фибра стальная для туннелей, мостов, банковских хранилищ, различных высокопрочных
конструкций.
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.12 из 33
Так, бетон, применяемый для полов, достаточно хрупкий материал, и для повышения его прочности на
растяжение и изгиб должен армироваться. Армирование может производиться либо с применением
арматурной сетки, либо путем добавления в состав стальных волокон анкерной фибры стальной. Такая
фибра
действует
как
армирующий
материал,
придавая
прочность,
намного
превышающую
характеристики обычного бетона без армирования.
Еще несколько лет назад широкого применения предлагаемая нами фибра не имела в связи с
недостаточностью ее научного обоснования и изученности эксплуатационных свойств. Сегодня
специалисты могут с уверенностью сказать: возводя сооружения, подверженные динамическим
воздействиям, сооружения специального назначения, тонкостенные пространственные конструкции и
даже сейсмостойкие здания и сооружения, фибра для бетона – один из лучших армирующих
материалов.
Полипропиленовая фибра для армирования бетона
На протяжении последних лет, все чаще и
чаще в строительстве используется, для усиления
свойств бетона и различных его характеристик.
Благодаря своей цене, пользуется спросом, а из-за
своих характеристик, требуется для всевозможных
работ, связанных не только с бетоном, но и с любыми
другими
цементно
растворами,
так
же
и
гипса
стала
-
содержащими
использоваться
для
производства пенобетона. Именно фиброволокно для
бетона обеспечивает высокую прочность бетонных смесей и плит. Так же, успешно себя
проявляет и в работах, связанных с гидроизоляцией. Она полностью исключает риск
возникновения проблем или повреждений самого пленочного материала, используемого для
армирующей конструкции.
Фибра выступает в роли добавки в бетон, которая помогает при монтаже, а так же
продлевает срок службы. Область применения у фиброволокна довольно таки разнообразная.
Его используют и для свай, и при монтаже подвесных панелей, при закладке фундамента, для
всевозможных бесшовных конструкций, для опорных панелей и так далее. Давайте же
рассмотрим варианты самого частого применения.
Если рассмотреть отдельно полипропиленовую фибру, то следует поговорить о её
характеристиках. Материал, из которого она изготавливается, это полипропилен, длина волокна
которого – от трех до восемнадцати миллиметров, а её диаметр до 20 микрон. В поперечном
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.13 из 33
сечении. Полипропиленовая фибра круглая, имеет незначительную электропроводность, а
поверхность её обработана замасливателем для лучшего распределения материала в смеси.
Если фибру добавить в раствор, то это повысит срок службы и улучшит вид доселе невзрачных
швов. Армирующие эффекты придает различным декоративным изделиям при определенных
пропорциях. А для повышения качественных показателей и наилучшей устойчивости, в
армированную бетонную смесь с фиброволокном так же добавляется металлическая фибра.
По способу применения, фиброволокно очень легко использовать. В бетономешалку
вводится в последнюю очередь, и в течение пяти минут смесь необходимо размешать для
лучшего распределения фибры в растворе. В случае если смесь производится сухая, то фибра
вводится в основные компоненты и перемешивается, пока распределение не станет
равномерным. Нормы расхода полипропиленового фиброволокна зависят от назначения, от 600
до 900 г на 1куб.м готового бетона.
Фасовка полипропиленовой фибры: полипропиленовые мешки по 20 кг, вложение 20
пакетов по 1кг.
Технические характеристики - фиброволокна:

Диаметр :15-25мкр

Длина: 6,10,12,15,20

Плотность :0.91-0 0,93 г/см3

Прочность: 500mpa

Внешний вид: белые или желтые волокна

Прочность на растяжение: 968Mpa
Свойства полипропиленовой фибры:
При добавлении в раствор полипропиленовая фибра, предотвратит появление трещин и усадки
материала, тем самым, является сегодня одним из наиболее качественных и эффективных волокон для
такого рода применения. Следовательно, учитывая все новейшие технологии, соблюдая все правила, и
добавляя фиброволокно, качество строения будет на девяноста процентов выше, так же не стоит
забывать о добавлении добавки в бетон, пластификатора докпласт или суперпластификатора с-3,
которые предадут пластифицирующий эффект, что улучит качество бетонной смеси. Фибра
предотвращает образование усадочных трещин на нескольких стадиях.
Благодаря добавлению полипропиленового фиброволокна, в течение шести часов после
закладки бетона, уменьшается риск появления микротрещин. Далее, когда бетон затвердевает и
начинается процесс усадки, благодаря волокнам фибры, трещины соединяются, тем самым
предотвращают появления более крупных трещин. И наконец, на последнем этапе строительства,
равномерная дегидратация обеспечивается фиброволокнами, тем самым снижая напряжение бетона,
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.14 из 33
изнутри. Благодаря фибре, уровень разрушения бетона из-за неблагоприятной окружающей среды
уменьшается до десяти раз, тем самым продлевая срок службы изделия. По такому же принципу
происходит замедление процесса разрушения армирующего покрытия в железобетонных изделияхТак
же, одной из главных вспомогательных характеристик такой добавки, как фибра, является снижение
уровня проницаемости и поглощения бетоном воды и влаги. Эффект снижения уровня проницаемости
достигается благодаря уменьшенному количеству пор в бетоне, следовательно, влага впитывается
значительно медленнее. Отстойники для вод, порты, морские заграждения и прочие гидросооружения
уже долгое время строятся с применением полипропиленовой фибры именно для такого эффекта. Что
касается химических реакций и процессов, полипропиленовая фибра весьма устойчива к большинству
веществ, которые применяются в процессах на производстве. Полипропиленовая фибра, увеличивает в
разы пластичность бетона и готового бетонного изделия, будь то единичный объект, или объект
несущего значения. По проведенным шведским исследованиям, фиброволокно повышает бетонное
сопротивление удару в пять раз. Тем самым, его использование в тяжелой промышленности и прочих
отраслях
такого
плана,
на
объектах
военного
предназначения,
помогает
для
повышения
взрывоустойчивости или же в местах с высокой сейсмической активностью. Что касается
морозостойкости, фиброволокно, содержащееся в бетоне увеличивает стойкость к холодам и морозам.
Помимо морозостойкости, полипропиленовая фибра повышает такую характеристику бетона, как
огнестойкость до 270гр. Многочисленные тесты показали, что после температурного порога, в течение
одного часа, материал становится более устойчивым к изгибу. После тысячи градусов, устойчивость ещё
повышается. Помимо этого, фибра выступает и в роли некой противопожарной защиты. Благодаря своей
структуре, фибра не позволяет бетону быстро отдать всю влагу, что в результате не вызывает взрывной
реакции, как без использования фибры в качестве добавки. В итоге, до тридцати процентов уменьшается
взрывное откалывание бетона. Ещё одной из отличных характеристик является тот факт, что бетон, в
результате работ и эксплуатации, образовывает много пыли, что происходит в следствии чрезмернодобавленной воды в сильно разглаженный бетон. После добавления фиброволокна, истираемость бетона
снижается до десяти процентов в последующие шесть-десять часов. Чаще всего, по данному принципу
строят сооружения, способные быстро истираться, например углехранилища или морские заграждения,
дамбы. При использовании специального метода, она улучшит сцепление и удобоукладываемость
бетона до двадцати процентов. С добавлением армирующей сетки, расслойка бетона происходит крайне
часто. При добавлении фибры, расслоение бетонного изделия практически невозможно. Смесь набирает
свою прочность в кратчайшие сроки, что обеспечивает отменное застывание бетонного изделия без
ущерба. Нельзя не рассмотреть такой важный показатель, как сравнительная характеристика
полипропиленовой фибры и металлической армирующей сетки:

Фибра препятствует растеканию смеси, в отличии от сетки.

Долговечность изделия повышается в том случае, если в него добавлена фибра.
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.15 из 33

Внешний вид поверхности улучшается, и поверхность становится армированная.

Устойчивость к истиранию повышается, и сопротивляемость к удару увеличивается в разы.

Фибра гарантирует уменьшенное водное поглощение и препятствует оседанию объекта.

Повышается морозостойкость бетона и огнестойкость.
Цена фибры - 45 рублей за килограмм.. В зависимости от задач расход фибры
варьируется от 0,5 до 1 кг на 1м2 напольного покрытия.
Стальная фибра Durocem
Стальная фибра представляет из себя изогнутые куски рубленой проволоки. Она
распределенная по всему пространству бетонных плит, повышая показатели упругости
конструкции
в целом за счет
улучшенных
показателей материала.
Добавление стальной фибры в бетон при
устройстве пола позволит ему выдерживать
гораздо более ощутимые нагрузки.
Кроме того, при структурном армировании фиброй значительно лучше укрепляются
деформационные и конструкционные швы, особенно те области, в которых затруднено армирование с
использованием других материалов (сетки или арматуры).
Фибра от компании Ди-Трейд позволяет:

Уменьшить толщину плиты пола;

Уменьшить риск растрескивания бетона после его усадки;

Улучшить эксплуатационные характеристики промышленных бетонных полов.
На Западе уже давно осознали все преимущества, которые дает фибра при строительстве, и
теперь она используется практически повсеместно, в России же фибра начала завоевывать популярность
относительно недавно.
В составе некоторых конгломератов, особенно на основе полимерных вяжущих веществ,
нередко используют заполнители пластинчатой формы с образованием своеобразных
композиционных материалов. Своеобразным видом «активного заполнителя» может быть и
металлическая арматура, например стальная в железобетоне, часто выполняющая функции
каркаса в ИСК, если ей придана форма сетки. Направленное расположение арматуры повышает
анизотропность получаемого материала (подобно анизотропии кристаллов), что может
благоприятствовать механическому упрочнению конструкции. Однако наблюдаются случаи,
когда в эксплуатационный период нарушается сцепление вяжущего с арматурой. Тогда такой
«заполнитель»
становится
неактивным,
что
отрицательно
отразится
на
надежности
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.16 из 33
конструкции в здании или сооружении. Определение количества и разновидности арматуры
производится в теории железобетона с помощью специальных расчетов.
Добавки
При производстве ИСК кроме вяжущих веществ, заполнителей и наполнителей широкое
применение находят добавочные вещества а смесях, именуемые добавками. На стадиях
технологического процесса они:
 облегчают выполнение операций;
 снижают количество затрачиваемой энергии;
 уменьшают расход дорогостоящих компонентов;
 снижают материалоемкость;
 способствуют обеспечению необходимых показателей свойств материала;
 благоприятствуют
ускорению
или
замедлению
процессов
структурообразования
и
отвердевания.
На стадии эксплуатации конструкций добавки, введенные ранее в ИСК, призваны:
 упрочнить, стабилизировать структуры материала,
 максимально тормозить неизбежную деструкцию, возникающую и развивающуюся в
материале под влиянием внешней среды и внутренних самопроизвольных явлений.
Основное функциональное назначение добавок, и в этом они отличаются от
заполнителей и наполнителей, заключается в том, что они всегда достаточно активно
взаимодействуют с одним или несколькими компонентами смеси в процессе формирования
структуры вяжущей части или макроструктуры ИСК. В результате реакции возникают новые
соединения, которых ранее не было в смеси, причем добавки или полностью расходуются, или
утрачивают свои индивидуальные признаки. Понятно, что при избыточном количестве добавки
она может частично остаться в смеси и в сформованном материале без каких-либо изменений,
что не является желательным.
Распространенными служат порошкообразные добавки по внешнему виду, а иногда и по
химическому составу, сходные с наполнителями. В качестве тонкомолотых активных
минеральных добавок они вводятся в состав неорганических вяжущих веществ с целью
придания им требуемых свойств, например:
 способности к твердению в водной среде при добавлении к воздушной извести;
 повышенной
портландцементу;
водостойкости
и
стойкости
против
коррозии
при
добавлении
к
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.17 из 33
 стойкости к воздействию высоких температур с сохранением прочности и т. д.
Кислотостойкость материала повышают добавки порошкообразного кварца, андезита,
базальта и др. К другим распространенным порошкообразным добавкам относятся: из
природных — осадочные горные породы (трепел, диатомит, опока, магнезит и др.) или породы
вулканического происхождения (пуццоланы, пемза, туф, диабаз); из искусственных —
доменные гранулированные шлаки, зола-унос, нефелиновый шлам (побочный продукт
алюминиевого
производства),
помол
шамотного
кирпича,
обожженной
глины
(порошкообразный керамзит, аглопорит) и др. Все эти твердые добавки образуют с вяжущим
новые, как правило, более сложные соединения типа силикатов кальция, алюминатов кальция и
др.
Твердые добавки в смесях могут оставаться не только в состоянии нерастворимых
минеральных порошков. Используют и такие твердые добавки, которые в смесях сравнительно
легко образуют растворы или расплавы. Они относятся либо к катализаторам и ингибиторам
(замедлителям), либо вступают в химические связи с компонентами смеси и создают новые
фазы в процессе структурообразования. Их действие может привести также к преобразованию
свойств поверхности компонентов, например к минерализации древесной дроблении и стружки
путем экранирования поверхности пленкой нерастворимого вещества. Среди добавок этого
действия — водорастворимые соли (средние и кислые), основания и другие электролиты и
неэлектролиты.
Широкое распространение имеют жидкие добавочные вещества (добавки) - гомогенные
или гетерогенные, как, например, водные дисперсии полимеров, или легко переводимые в
жидкое состояние в виде истинных и коллоидных растворов, эмульсий, мыльных пен и др.,
именуемых как поверхностно-активные вещества (ПАВ). В этих органических соединениях
молекулы имеют углеводородный радикал и полярную группу, обращаемую при адсорбции к
среде пли твердой фазе, производя структурирующее воздействие в материале.
Поверхностно-активные добавки разделяют в основном на гидрофобизирующие и
гидрофилизирующие, что зависит от механизма их контактирования с вяжущими веществами и
от конечного эффекта их взаимодействия— соответственно гидрофобизация (несмачиваемость
водой) после воздействия первого и эффекта повышенной пластичности после воздействия
второго. Эти добавки способствуют также повышению морозостойкости и долговечности, что
является следствием их способности, особенно при гидрофобизирующих добавках, к
воздухововлечению при изготовлении смеси. Образуются замкнутые воздушные пузырьки,
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.18 из 33
которые предохраняют разрушение материала при замерзании свободной воды, например, в
бетоне с расширением льда. Вместе с тем практически не возникает водопроницания материала,
так как количество воздушных пузырьков невелико (около 3... 4%). Разновидностей ПАВ
много, и они с большим эффектом используются в материалах для направленного
структурообразования и обеспечения требуемых качественных показателей.
Добавки, вводимые в цементно-бетонную смесь, разделяют по эффекту их действия на
бетонную смесь и бетон:
 пластифицирующие;
 стабилизирующие;
 водоудерживающие добавки регулируют реологические свойства;
 ускорители и замедлители схватывания теста;
 противоморозные добавки регулируют процессы твердения;
 воздухововлекающие,
газообразующие,
пенообразующие,
уплотняющие
регулируют
пористость бетона;
 специальные добавки придают бетонам кислотостойкость, жаростойкость и др.
Ряд добавок носит комплексный характер и выполняет одновременно несколько
функций в бетонных смесях и бетоне.
Изготовление бетона
Что нужно чтобы приготовить бетон ?
Для начала необходимо иметь ответы на три основных вопроса: какую марку бетона
необходимо получить, как ее приготовить и в каких пропорциях использовать основные
компоненты. Ответ на второй вопрос трудностей не вызывает – главное, чтобы смесь была
максимально качественно перемешана, для чего рекомендуется использовать компактные
бетономешалки, и уделить этому процессу достаточно внимания. Плохо перемешанная смесь
сильно скажется на качестве получаемого бетона.
Что такое марка бетона? Это главный показатель его качества (крепости, прочности на
сжатие). Другие показатели, такие как: морозостойкость (количество циклов замерзанияоттаивания), водонепроницаемость – пока вынесем за рамки данного материала, а про еще одно
свойство – подвижность – обязательно поговорим чуть ниже. Марка бетона в цифрах
выражается в диапазоне от 50 до 1000, но основной применяемый на практике диапазон от 100
до 500. Цифры марки бетона (М100, М200 и т.д) обозначают (усреднено) предел прочности на
сжатие в кгс/кв.см. Проверку соответствия необходимым параметрам осуществляют сжатием
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.19 из 33
образцов (кубиков 150х150х150 мм), отлитых из пробы смеси, и выдержанных в течение 28
суток нормального твердения. Для наглядности цифр возьмем такой пример: столб из бетона
М100 со сторонами 30х30 см (площадью 900 см2) способен держать нагрузку до 90 тонн.
В современном строительстве чаще используется такой параметр прочности как класс
бетона. Этот параметр сродни марке, но с небольшими нюансами: в марках используется
среднее значение прочности, в классах – прочность с гарантированной обеспеченностью.
Соответствие марки и класса можно посмотреть в этой таблице:
Обычно марки М100-М150 применяются для подготовительных работ перед заливкой
монолитных плит и лент фундаментов. На песчаную или гравийную подушку заливают
небольшим слоем М100 и после его застывания проводят арматурные работы. М150 также
применяется для бетонирования садовых дорожек.
Марки М200-М250 могут быть с успехом применены для заливки монолитных
фундаментов, подпорных стен, бетонирования площадок и дорожек.
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
270802 Строительство
зданий и сооружений
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.20 из 33
М300-М350 применяют для фундаментов, плит перекрытий, колонн, балок. Это
основной материал для ЖБИ, дорожных плит и т.д.
Более высокие марки бетона предназначены для конструкций и сооружений, к которым
предъявляются особые требования. Это мостовые конструкции, гидротехнические сооружения,
чаши бассейнов и др. Работа с данными марками бетона имеет свои особенности, поскольку
они быстро застывают.
Понятное дело, что для заливки фундаментов при возведении небольших строений на
дачных участках, на консультациях со специалистами наверняка будет решено сэкономить, но
при этом выбор надо будет на чем-то остановить. В этом случае можно аккуратно посоветовать
марки м-200 и м-250 в качестве самых популярных и универсальных. Но для возведения более
крупных строений такой подход недопустим, не говоря уже о том, что в наличии должен быть
полноценный проект сооружения.
Пропорции для получения бетонных смесей (расчет бетона)
Главным в приготовлении бетона является водоцементное соотношение (В/Ц). Оно
дает точную пропорцию воды и цемента в будущей смеси. Очень важно выдержать это
соотношение максимально точно, от этого будет зависеть дальнейшая крепость бетона. В
идеале, для полноценного затвердевания цемента достаточно около 25-30% воды от его массы,
но такая смесь будет слишком суха и ее будет практически невозможно уложить. Для удобства
укладки воду добавляют с избытком, но испаряющаяся вода будет оставлять поры, которые
будут снижать крепость бетона.
Марка
портландцемента
75
100
150
200
250
300
200
0,86
0,76
0,62
-
-
-
300
0,88
0,79
0,68
0,56
-
-
400
-
0,89
0,75
0,62
0,55
-
500
-
-
0,78
0,71
0,62
0,56
600
-
-
-
0,78
0,70
0,62
Марка бетона
После определения водоцементного соотношения самое время обратить внимание на
наполнитель (мелкий и крупный). В качестве крупного наполнителя лучше использовать гравий
размером до 8 см. Но можно использовать и щебень. А вот известнякового щебня лучше
избегать. Мелкий наполнитель – песок, должен быть чистым, без примесей глины и др. Также
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.21 из 33
стоит обратить внимание и на сам цемент, который имеет ограниченный срок хранения. Всего
за месяц он теряет 10% своей прочности, 20% за три месяца и 30% через полгода. Старый
цемент лучше вообще не использовать.
Что еще важно знать перед началом приготовления смеси?
Наверное, позаботится о еще одной характеристике бетона –
пластичности
или,
иначе,
удобоукладываемости.
Эта
характеристика регулируется количеством наполнителя в смеси и
его составом. Чем больше наполнителя – тем менее пластичным
будет бетон и тем труднее будет его укладка. Традиционно
пластичность определяется методом осадки конуса. Для ее измерения берется металлический
конус высотой 30 см с нижним диаметром 20 см и верхним – 10 см. Конус в два приема
заполняется бетоном с обязательным штыкованием для удаления воздуха. После конус
аккуратно снимается и ставится рядом для измерения величины, на которую опустится горка
бетона относительно своей начальной высоты. Смесь называется малоподвижной, если горка
совсем не осела или осадка составила не более 6 см. Такую смесь обычно используют для
укладки фундаментов с незначительным армированием и обязательной трамбовкой. Более
универсальна смесь с осадкой конуса 7-12 см. А для заливки монолитных конструкций
используют смесь с осадкой 13-18 см.
Бетон с осадкой конуса до 6 см
Вид
В/Ц
наполнителя
Гравий
Щебень
Песок, м3
Наполнитель,
Вода, л
м3
1:1,4:3,1
320
0,37
0,83
160
1:1,6:3,1
360
0,46
0,89
180
1:1,7:3,4
290
0,42
0,83
160
1:1,8:3,3
328
0,49
0,90
180
1:1,9:3,6
266
0,42
0,80
160
1:2,1:3,5
300
0,52
0,87
180
1:2,1:4,0
246
0,43
0,82
160
1:2,3:3,7
266
0,53
0,85
180
0,6
Гравий
Щебень
Цемент,
кг
0,55
Гравий
Щебень
Расход материалов на 1 м3 бетона
0,5
Гравий
Щебень
Состав
бетона по
объему
0,65
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.22 из 33
Бетон с осадкой конуса 7-12 см
Состав
бетона по
объему
Вид
В/Ц
наполнителя
Гравий
Расход материалов на 1 м3 бетона
Цемент,
кг
Песок, м3
Наполнитель,
Вода, л
м3
1:1,3:2,7
352
0,38
0,80
176
1:1,4:2,7
396
0,46
0,90
198
1:1,4:3,1
320
0,37
0,83
176
1:1,7:2,9
360
0,51
0,87
198
1:1,6:3,3
294
0,39
0,81
176
1:1,9:3,1
330
0,52
0,85
198
1:1,8:3,6
270
0,43
0,86
176
1:2,1:3,3
304
0,52
0,83
198
0,5
Щебень
Гравий
0,55
Щебень
Гравий
0,6
Щебень
Гравий
0,65
Щебень
После укладки расчетную крепость бетон наберет через 28 дней, а далее она будет
только увеличиваться. Однако на стройках после заливки бетона рабочие на него выходят уже
через 5-6 часов. Посему, если малограмотные гастарбайтеры уверяют вас, что еще денек, и
бетон точно застынет, это означает только одно – что при приготовлении смеси были допущены
серьезные нарушения.
Бетонирование конструкций
Прибывшей на объект бетонной смесью заполняют
опалубку – форму для изготовления конструкции.
Опалубка
может
быть
выполнена
из
различных
материалов: деревянные доски, ламинированная фанера,
пластик, металл. Материал для изготовления опалубки
выбирается в зависимости от предполагаемых сроков
использования
опалубки.
Например,
ее
будут
использовать только один раз при строительстве
собственных построек: гараж, дом, баня и т.п., или
многократно – на заводе, на стройплощадке). От объема
конструкции (если конструкция большая – у нее
большой вес и деревянная или пластиковая опалубка
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
270802 Строительство
зданий и сооружений
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.23 из 33
может его не выдержать). Опалубка
может быть разборной и неразборной,
съемной
и
несъемной.
возведённые
с
Стены,
использованием
несъёмной
опалубки,
прекрасно
защищены
не
только
тепло-
и
звукоизоляцией, но и не пропускают
влагу, несмотря на то, что их толщина
почти вдвое меньше кирпичных. Что
важно,
бетонирование
опалубки
возможно и при отрицательной температуре без потери качества заливки. Это свойство широко
используется при строительстве бань, саун, индивидуальных бассейнов. Благодаря высокой
точности изготовления при сборке опалубки не требуется закрепляющих растворов. При
строительстве стен из кирпича неизбежны пустоты в поверхности, что осложняет
последующую заливку бетоном. Стены же из опалубки не имеют таких отверстий.
Гибкая опалубка
Гибкая опалубка - это универсальная технология опалубливания прямых, сложных,
округлых или неправильных форм.
Чаще всего при опалубливании сложных фундаментов, округлых объектов, бассейнов
или фундаментов частных домов использование традиционной опалубки нецелесообразно.
Во-первых, традиционные системы опалубки (стальные, алюминиевые, пластиковые) не
обладают достаточной гибкостью для придания объектам желаемой формы. Во-вторых,
использование традиционной опалубки весьма затратный процесс - комплекты стальной,
алюминиевой и даже пластиковой опалубки стоят достаточно дорого, и не каждый строитель
может себе позволить их приобрести или взять в аренду. В-третьих, применение традиционной
опалубки
оборудования
затрудняется
необходимостью использования
подъемно-разгрузочного
в силу немалого веса опалубочных щитов. Поэтому в настоящее время
большинство монолитных объектов
с
фундаментами сложной геометрической формы
выполняется при помощи обычных древесных досок или фанеры. Однако следует отметить,
что степень удобства и
эффективности такого способа строительства
нельзя назвать
оптимальной. Использование деревянной опалубки или фанеры для заливки фундаментов или
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.24 из 33
сложных форм требует большого количества рабочего времени на установку, да и не очень
удобно с функциональной точки зрения.
Именно поэтому гибкая опалубка - идеальное решение для заливки бетоном объектов
сложной формы и для частного домостроения.
Подвижная (скользящая) опалубка применяется для строительства сооружений,
имеющих постоянное поперечное сечение (силосы, угольные башни и т. п.); и толщину стен не
менее 12 см. По мере бетонирования стен подвижная опалубка непрерывно поднимается с
помощью домкрата, укрепленного к домкратной раме.
В опалубку укладывают арматуру в виде сеток и каркасов, а затем туда укладывают
бетонную смесь, приготовленную в смесителе по заданному составу. После этого бетонную
смесь уплотняют, чтобы бетон получился плотным, без пустот. Для сокращения затрат на
уплотнение важно правильно распределить ее в теле
конструкции. Чем равномерней и на
одинаковую толщину будет распределена бетонная смесь, тем меньше затрат потребуется для
её уплотнения. Это относится к смесям любой консистенции, поэтому для разравнивания смеси
используются различные механизмы укладки. В
каждом случае выбирается механизм наиболее
подходящий для данной геометрии конструкции.
«Литые» бетонные смеси с ОК >18 см подаются
непрерывным
потоком
конструкции
до
с
другого
одного
для
торца
полного
бесперебойного вытеснения воздуха из тела
конструкции,
т.к.
они
обладают
свойством
защемлять воздух как внутри смеси, так и на
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
270802 Строительство
зданий и сооружений
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.25 из 33
границе её с опалубкой. Высокоподвижные смеси быстро уплотняются, воздуху трудно
прорваться через плотный бетон, и он остаётся защемленным, поэтому смесь при подаче
должна вытеснять воздух в незаполненное пространство.
Уложенная в конструкцию бетонная смесь уплотняется под воздействием различных
механизмов, в основном, вибрационного или виброударного типа. Увеличение времени
воздействия уплотняющего механизма на бетонную смесь сверх необходимого может
приводить
к
её
расслоению.
Особенно
опасно
это
при
передозировке
(супер)
пластифицирующей добавки. Амплитуда колебания уплотняющего механизма должна быть
всегда направлена в сторону течения смеси, вибратор устанавливается как можно ближе к
выходному отверстию подающего агрегата. Жесткая бетонная смесь, уплотняемая методом
укатки, также предварительно разравнивается, и укатывается до исчезновения следа катка
после его прохода. Все смеси должны быть уложены в конструкцию и уплотнены до начала
схватывания цементного теста. Не допускается никакое физическое воздействие на смесь после
начала её схватывания, включая и перемешивание. С процессом схватывания связано
требование по периодичности подачи смеси с точки зрения обеспечения её непрерывности.
Только при непрерывной подаче смеси насосом можно избежать её схватывания и
затвердевания в трубах. При бетонировании больших массивов непрерывная укладка
предотвращает образование «холодных швов».
Уход за бетоном
Уложенный в конструкцию бетон требует ухода, направленного на создание наиболее
благоприятных условий для его твердения. Прежде всего, это меры по предотвращению
испарения влаги из бетона. Даже небольшой ветер при пониженной влажности воздуха, не
говоря уже о ветре в сухом жарком климате (суховее), может привести к существенному
обезвоживанию бетонной смеси, особенно на поверхности конструкции. Испарение влаги с
поверхности и миграция воды к ней от внутренних слоев будет приводить к потере прочности.
Поверхность свежеотформованной конструкции должна быть изолирована от окружающей
среды с помощью любого гидроизоляционного покрытия. Рекомендуемые варианты ухода в
форме полива водой, засыпки мокрым песком или опилками и т.д., применимые после конца
схватывания бетонной смеси, не всегда уберегут от обезвоживания поверхности, хотя и
обеспечат необходимые условия для твердения бетона в начальные сроки.
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.26 из 33
Комплекс мер по уходу включает использование способов ускорения твердения бетона.
Это специальный технологический передел, и здесь он рассматриваться не будет. Проблема
ухода включает вопрос снятия опалубки и передачи нагрузки на конструкцию с целью
продолжения работ по бетонированию. Нельзя продолжать работы по бетонированию, пока
забетонированная ранее конструкция не достигнет распалубочной или передаточной прочности
(70-90%). Сроки набора прочности необходимо согласовывать с поставщиком бетона, т.к.
только он может знать, какой цемент и какие добавки, были использованы. В противном случае
с гарантией можно пользоваться справочными данными только для самых медленно
твердеющих бетонов.
Гарантировать достижение требуемых параметров в конструкции можно только при
наличии контроля качества непосредственно на объекте строительства. Такой контроль должен
соответствовать входному контролю всех требуемых параметров качества в каждой партии
бетонной смеси. На объекте необходимо контролировать консистенцию бетонной смеси (ОК
или Ж), воздухосодержание, распалубочную (передаточную) и проектную прочность, наличие
сопроводительного документа с технической характеристикой доставленного материала.
Контроль на объекте позволит иметь обратную связь, что совершенно необходимо для создания
системы управления. Необходимо также использовать статистические методы оценки, что
позволит сравнивать изменчивость параметров качества у производителя бетонной смеси и её
потребителя, и использовать эти данные для корректировки запрашиваемых параметров
качества. Все описанное выше поможет не только получить бетон требуемого качества, но и
сохранить это качество в конструкции.
Железобетонные конструкции и изделия
Железобетон — строительный материал, в котором рационально объединены
цементный бетон и стальная арматура. Арматура воспринимает в основном растягивающие
напряжения, упрочняет бетон.
Железобетонные конструкции и изделия подразделяют на сборные, изготовляемые на
железобетонных заводах и монтируемые на строительных площадках, и монолитные,
бетонируемые в опалубке на месте строительных работ. Кроме того, они могут быть с
обычной или с предварительно напряженной арматурой.
Различают железобетонные изделия из бетонов на основе портландцемента и его
разновидностей; из силикатных бетонов, получаемых на основе известково-кремнеземистого
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.27 из 33
вяжущего; из специальных видов бетона. Железобетонные изделия могут быть сплошными и
пустотелыми, а также иметь различные типоразмеры.
По назначению железобетонные изделия и детали разделяют на четыре основные
группы: изделия для жилых и общественных зданий; промышленных, зданий; инженерных
сооружений; изделия общего назначения.
Рассматривая
перспективы
развития
производства
и
применения
сборного
железобетона, можно выделить следующие основные направления: разработку и применение
эффективных и крупноразмерных конструкций и изделий из сборного железобетона;
применение высокопрочных и предварительно напряженных бетонов; более широкое
использование легких бетонов и тонкостенных пространственных конструкций; уменьшение
числа
типоразмеров
и
снижение
стоимости
массового
производства
их
на
специализированных заводах.
Эффективность сборного железобетона значительно возрастает при использовании в
строительстве унифицированных элементов, конструкций, допускающих комбинирование
изделий и деталей в различных сочетаниях. Унификация изделий из сборного железобетона
позволяет уменьшить число типоразмеров, повысить качество продукции и совершенствовать
технологию их производства. Так, например, благодаря разработке единого каталога
унифицированных деталей для жилищного строительства число элементов для полносборного
домостроения сократилось на 20% по сравнению с ранее существовавшими типовыми
решениями. В строительстве промышленных зданий и сооружений также разработаны
проекты зданий различного назначения, возводимых из унифицированных элементов.
Широкое применение сборного железобетона обеспечивает экономию металла и леса,
повышение производительности труда и темпов индустриализации строительства; снижение
трудовых затрат и значительно упрощает строительные работы в зимний период. В настоящее
время наша страна по выпуску сборного железобетона занимает первое место в мире.
Цементный бетон, как и большинство камневидных конгломератных материалов,
хорошо сопротивляется сжимающим усилиям, но плохо работает на растяжение. Предел
прочности бетона при растяжении примерно в 10... 18 раз ниже предела прочности при
сжатии. Поэтому для восприятия растягивающих напряжений возникла необходимость
введения в бетон стальной арматуры. Сочетание бетона со стальной арматурой и совместная
их работа в конструкции основаны на следующем:
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений

ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.28 из 33
сталь и бетон при изменении температуры в интервале от 0 до 80°С имеют практически
одинаковые коэффициенты линейного расширения

между бетоном и арматурой возникают значительные силы сцепления, препятствующие
скольжению арматуры в бетоне, при этом стальная арматура достаточно надежно защищается
бетоном от коррозии
При обычном армировании в железобетоне под действием внутренних напряжений в
растянутой зоне возможно образование микротрещин вследствие малой предельной
растяжимости бетона. При этом микротрещины появляются задолго до разрушения
конструкции, что делает нецелесообразным применение высокопрочной арматуры. Избежать
появления микротрещин при эксплуатационных нагрузках возможно путем обжатия бетона
предварительным натяжением арматуры. Напряжение бетона натянутой арматурой не только
ликвидирует опасность образования и раскрытия микротрещин, но и позволяет значительно
экономить металл, сокращать расход составляющих материалов в бетоне, уменьшать массу
конструкции, повышать долговечность и снижать стоимость строительства.
Предварительное
натяжение
арматуры
осуществляют
либо
до
бетонирования
конструкции или изделия, либо после этого. В первом случае арматуру вначале натягивают,
концы ее прочно закрепляют в бортах формы изделия, после чего приступают к
бетонированию. После затвердевания уплотненной бетонной смеси арматуру освобождают от
натяжного устройства. Вследствие упругости арматура стремится вернуться в прежнее
ненапряженное состояние и, будучи прочно сцеплена с бетоном, обжимает его. В результате
этого в железобетоне создаются взаимно уравновешивающие усилия растяжения в арматуре и
сжатия в бетоне. Во втором случае арматуру располагают в каналах бетонной конструкции,
ранее образованных с помощью специальных пустотообразователей, и натягивают ее после
того, как бетон приобретает заданную прочность. Затем натянутую арматуру анкеруют на
концах конструкции, а каналы замоноличивают цементным раствором или бетонной смесью.
Натяжение арматуры производят с помощью специальных домкратов или методом
электротермического воздействия.
Таким образом, сущность предварительного напряжения бетона состоит в том, что,
используя силы упругого последействия натянутой арматуры (при условии ее прочного
закрепления), достигается обжатие бетона в той зоне, где эксплуатационная нагрузка может
вызвать растягивающие усилия. Благодаря этому в растянутой зоне изделия должны быть
вначале преодолены предварительно созданные сжимающие усилия и только лотом бетон
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.29 из 33
начинает работать на растяжение. В преднапряженном бетоне не возникают растягивающие
усилия или они настолько малы, что не превышают прочности бетона при растяжении.
Маркировка сборных железобетонных конструкций
ГОСТ 13015.2-81 регламентирует порядок нанесения маркировочных знаков и
надписей на конструкции и изделия сборные железобетонные и бетонные. Стандарт
устанавливает виды маркировочных знаков и надписей и их содержание, предъявляет
требования к маркировке конструкций и изделий, а также рекомендует расположение
маркировочных надписей на поверхности конструкций и изделий. ГОСТ 13015.2-81 действует
с 01.07.82г. ГОСТ 23009-78 Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные.
Условные обозначения (марки) распространяется на сборные бетонные и железобетонные
конструкции и изделия и устанавливает правила составления и применения условных
обозначений этих конструкций и изделий в разрабатываемых стандартах, технических
условиях и проектной документации.
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Сборный железобетон
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.30 из 33
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.31 из 33
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Монолитный бетон
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.32 из 33
ФГОУ СПО ЧТОТиБ
270802 Строительство
зданий и сооружений
ПМ 1 Участие в проектировании зданий
и сооружений
Применение строительных материалов
Раздел 3.2.4 Бетон и
железобетон
Автор: Мананникова Е.В.
15 ноября
2012 г.
Стр.33 из 33