Технология бетонных и железобетонных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Бетон - композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Запатентован в 1867 году Жозефом Монье как материал для изготовления кадок для растений.

Термин "железобетон" абстрактен и употребляется обычно в выражении "теория железобетона". Если речь идёт о конкретном объекте, будет правильнее говорить "железобетонная конструкция", "ж/б конструкция", "железобетонный элемент".

Бетон - один из древнейших строительных материалов. Из него построены галереи египетского лабиринта (3600 лет до н.э.), часть Великой китайской стены (3 в. до н.э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах. Однако использование бетона и железобетона для массового строительства началось только со второй половины 19 века после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущим веществом для бетонных и железобетонных конструкций и изделий.

Производство сборного железобетона начало интенсивно развиваться в послевоенный период в связи с развернувшимся промышленным и гражданским строительством, что потребовало широкой индустриализации строительных работ.

Широкое применение сборного железобетона позволило значительно сократить в строительстве расход металла, древесины и других традиционных материалов, резко повысить производительность труда, сократить сроки возведения зданий и сооружений. Но развитие строительства требует дальнейшего повышения эффективности и качества производства и применения сборного железобетона.

Свойства бетона

Самым важным свойством бетона является его прочность, т. е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии. Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют Эталонный кубик с ребром 200 мм, если разрушился при нагрузке 80 тонн, то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа.

В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Так, в России в строительстве применяют следующие марки бетона: "600", "500", "400", "300", "250", "150", "100" и ниже. Выбор марки зависит от тех условий, в которых будет работать бетон.

Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем растет.

Другим важным свойством бетона является плотность - отношение массы материала к его объему. Плотность бетона всегда меньше 100%.

Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше плотность бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при недостатке цемента.

С плотностью связано и обратное свойство бетона - пористость - отношение объема пор к общему объему материала. Пористость как бы дополняет плотность бетона до 100%. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость - свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность. Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности образца в сухом виде коэффициентом размягчения материала. Для бетона он больше 0,8. Поэтому бетон является водостойким и может применяться для сооружения конструкций, подвергающихся действию воды - плотин, пирсов, молов.

Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону высокую огнестойкость - способность материала выдерживать действие высоких температур. Бетон может выдержать в течение длительного времени температуру выше 1000° С. При этом он не разрушается и не трескается.

Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.

А вот еще одно свойство бетона - объемная масса. У бетона объемная масса может быть равной. Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особо легкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемого при изготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителях из гранита, известняка, доломита имеет объемную массу 2200 - 2400 кг/мі, а прочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/смІ). Такой бетон называют тяжелым бетоном. А вот бетон на щебне из легких каменных пород (пемза или туф) имеет меньшую объемную массу - обычно 1600 - 1800 кг/мі и называется легким бетоном. Если бетон изготовить на искусственных легких пористых заполнителях из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т. п., то можно получить целую гамму легких бетонов разной объемной массы - до 1800 кг/мі. Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/смІ).

Применение в сооружении тяжелого или легкого бетона определяется типом конструкции и условиями ее эксплуатации.

По назначению бетоны подразделяются на бетон обычный - для изготовления колонн, балок, плит и т. п. конструкций; бетон гидротехнический - для плотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон для подземных сооружений - для изготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий; бетоны специального назначения на специальных видах цемента - кислотоупорный, жаростойкий и т. п.

Из чего делают бетон?

бетон прочность теплопроводность колонна

Проектируя новую машину, конструктор решает, какую форму нужно придать тем или иным ее деталям. Он устанавливает заранее, какой должна быть прочность этих деталей. Но ведь прочность будет зависеть от материала! Значит нужно подобрать соответствующий материал!

Точно так же обстоит дело и в строительстве! Строителю необходимо предварительно знать, какими свойствами должен обладать изготовленный им бетон, какова будет его прочность, как на него будет действовать жара и мороз. Но состав бетона не может быть универсальным. Его нельзя назначить по одному рецепту, который пригоден для всех случаев.

Состав бетона, как и состав сплава в металлургии, должен быть запроектирован заранее. Он зависит от того, в каком сооружении будет применяться бетон.

Чтобы получать бетон, заданного состава, нужно разработать его "рецептуру". Российские ученые Н.М. Беляев, С.А. Миронов, Н.А. Попов и другие разработали технологию бетона, благодаря которой стало возможным изготовлять бетон с заранее известными свойствами. Для этого нужно правильно подобрать наивыгоднейшие пропорции (количество) исходных материалов, входящих в состав бетона. Но прочность бетона зависит не только от того, в каких количествах взяты его составные части, большое значение будет иметь также качество исходных материалов - крупного каменного заполнителя, песка, цемента и воды. Их берут в определенных количествах, а затем перемешивают между собой. Какими качествами должны обладать эти исходные материалы?

Начнем с крупного заполнителя - гравия и щебня.

Гравий - это в различной степени обкатанные обломки самых прочных горных пород (гранита, диорита, базальта, темно - серого известняка) круглой или яйцевидной формы с гладкой поверхностью. Размер этих зерен от 5 до 77 мм. По своему происхождению различают гравий (овражный), речной и морской.

В горном гравии обычно содержатся вредные примеси глины, пыли, песка, органических веществ, сернистых и сернокислых соединений. В речном и морском гравии примеси почти отсутствуют.

Щебень - это материал, который получают при дроблении горных пород или искусственных камней на куски размером также от 5 до 77мм. Зерна щебня имеют неправильную форму, поверхность их шероховатая. Поэтому щебень прочнее сцепляется с цементным камнем, чем гравий. Прочность крупного заполнителя особенно важна, так как именно он образует скелет бетона. Поэтому крупный заполнитель должен быть, как правило, в два- три раза прочнее самого бетона.

Чтобы обеспечить высокое качество бетона, крупный заполнитель должен быть чистым и не содержать вредных примесей. В нем должно быть не более 15% (по массе) зерен, имеющих форму игл и пластинок. Крупный заполнитель не должен вступать в химические реакции с веществами, содержащимися в цементе. Чтобы уменьшить влияние вредных примесей, заполнители перед использованием промывают.

К крупным заполнителям относятся и пористые заполнители - пемза, туф, вулканические шлаки. Эти заполнители благодаря своей структуре поглощают много воды. Отсасывая из бетона лишнюю воду, они способствуют его упрочнению. Недостатком пористых заполнителей является то, что для бетона с применением таких заполнителей требуется больше цемента, чем для бетона на плотных заполнителях.

Как приготовляют бетонную смесь?

Изготовление бетона - это долгий и трудный процесс. Сначала по рецепту лаборатории отмеривают в сухом виде требуемое количество цемента и заполнителей. Затем взвешенные составные части высыпают в бетономешалку и одновременно подают в нее воду. Бетономешалку приводят в движение в помощью электродвигателя.

Цель перемешивания - это получение из зернистых материалов однородной смеси. Продолжительность перемешивания устанавливают заранее. После перемешивания исходные материалы образуют пластичную смесь, похожую на тяжелую жидкость. Поэтому свежеприготовленный бетон называют не бетоном, а бетонной смесью. Лишь через некоторое время смесь затвердевает и превращается в камень, а окончательную прочность приобретает еще позже. Этот камень и является бетоном.

Однородность бетонной смеси - одно из важнейших к ней требований: если смесь будет неоднородной, бетон буден неодинаково прочным в различных участках конструкции и легко может разрушиться при нагрузке. Как же узнать, однородна полученная смесь или нет? Для этого из разных мест берут несколько проб объемом, превышающим размеры самого крупного зерна заполнителя. Если все пробы имеют один и тот же постоянный состав, т. е. одинаковое количество щебня или гравия, песка цемента и воды, то бетонную смесь можно признать однородной.

После перемешивания бетонную смесь часто приходиться транспортировать от бетономешалки к месту укладки, при этом очень важно, чтобы смесь сохранила свою однородность, так как при перевозке смеси угрожает расслаивание. Почему? Потому что зерна заполнителя в бетонной смеси стремятся опуститься. Установлено, что расслаивание будет тем больше, чем слабее сцепление между раствором и заполнителем. Расслаивания бетонной смеси при перевозке можно избежать, если продолжить перемешивание смеси во время движения в автобетономешалке.

Производство базового изделия

Функциональная схема производства колонн

.

Из БСО

Контроль качества продукции и точности процесса

При производстве сборных железобетонных изделий технический контроль осуществляют па различных стадиях технологического процесса. В зависимости от этого контроль различают входной, операционный и приемочный.

Контроль производства осуществляет цеховой технический персонал, он отвечает за соблюдение технологических требований к изделиям. Отдел технического контроля предприятия (ОТК) контролирует качество и производит прием готовой продукции, проверяет соответствие технологии техническим условиям производства изделий.

В задачи производственного контроля входят: контроль качества поступивших на предприятие материалов и полуфабрикатов -- входной контроль; контроль выполнения технологических процессов, осуществляемый во время выполнения определенных операций в соответствии с установленными режимами, инструкциями и технологическими картами - операционный контроль; контроль качества и комплектности продукции, соответствие ее стандартам и техническим условиям - приемочный контроль.

Контроль прочности бетона

При изготовлении сборных железобетонных конструкций должны контролироваться проектная марка бетона на сжатие, отпускная прочность бетона и передаточная прочность для предварительно напряженных конструкций.

Методы контроля прочности могут быть различны. Проектную марку бетона определяют испытанием контрольных образцов до разрушения, отпускную или передаточную - испытанием контрольных образцов или неразрушающими методами.

При контроле прочности бетона неразрушающими методами контролируют не менее 10 % партии и не менее трех образцов, при этом число контролируемых участков в партии должно быть не менее 9.

Во всех случаях контроля передаточная прочность должна быть не менее 50 % принятой проектной марки. Если при контроле по образцам средняя прочность окажется ниже требуемой, следует повторить контроль с использованием неразрушающих методов. Если и при этом прочность бетона окажется ниже требуемой, то следует провести сплошной контроль с использованием неразрушающих методов.

При контроле качества закладных деталей и арматурных изделий проверяют геометрические размеры, внешний вид, качество сварных соединений. К геометрическим размерам относят: габариты, расстояние между крайними стержнями по длине, высоте и ширине изделий, расстояние между стержнями, между элементами закладных деталей и их взаимное положение, плоскостность закладных деталей, размеры сварных соединений, размеры и число наружных пор и других дефектов сварки.

При осмотре внешнего вида фиксируют отсутствие ржавчины, окалины, следов масла, битума и т. д. Качество сварных соединений проверяют механическим испытанием или ультразвуковым способом.

Приемку арматурных изделий производят партиями одного типоразмера. Партию принимают по результатам выборочного контроля не менее чем трех изделии. Нормы контроля установлены ГОСТ 10922-75.

Заключение

Широкие формообразующие и технические возможности железобетонных конструкций оказали огромное влияние на мировую архитектуру 20 в. На основе железобетонных конструкций сложились новые масштабы, архитектоника и пространственная организация зданий и сооружений. Прямолинейные каркасные конструкции придают зданиям строгий геометризм форм и мерный ритм членений, чёткость структуры. Горизонтальные плиты перекрытий покоятся на тонких опорах, лёгкая стена, будучи лишена несущей функции, нередко превращается в стеклянный экран-завесу. Равномерное распределение статических усилий создаёт тектоническую равнозначность элементов постройки. Большой пластической и пространственной выразительностью обладают криволинейные конструкции (особенно тонкостенные оболочки различных, иногда причудливых очертаний), с их сложной тектоникой форм (порой приближающихся к скульптурным) и непрерывно сменяющимся ритмом элементов. Криволинейные конструкции позволяют перекрывать без промежуточных опор огромные зальные помещения и создавать необычные по форме объёмно-пространственные композиции. Некоторые современные железобетонные конструкции (например, решётчатые) обладают орнаментально-декоративными качествами, формирующими облик фасадов и покрытий. Пластически осмысленные современные железобетонные конструкции придают эстетическую выразительность не только жилым и гражданским зданиям, но и инженерным и промышленным сооружениям (мостам, эстакадам, плотинам, градирням и др.).

Новые, прогрессивные способы использования Ж. к. и и. в массовом жилищном и гражданском строительстве (например, строительство из объёмных блоков или на основе каталога унифицированных индустриальных изделий для строительства) создают возможность богатого варьирования планировки зданий и их объёмно-пространственной структуры.

Литература

Баженов Ю.М., Комар А.Г. "Технология бетонных и железобетонных изделий" М. "Стройиздат" 1994г.

Евдокимов Н. И "Технология монолитного бетона и железобетона". М. "Стройиздат" 2000г.

Миронов С.А. "Теория и методы зимнего бетонирования"3-изд. М. "Стройиздат 1999г.

Третьяков А.К., Роженко М. П . "Арматурные и бетонные работы". М. "Высшая школа" 2000г.

Учебник для Втузов под ред. Бадьина Г.М. "Технология строительного производства". М. "Стройиздат" 2001г.

Башлай А.Г."Справочник строителя: Бетонные и железобетонные работы". М. "Стройиздат" 2001г.

Хаютин Ю.Б. "Монолитный бетон". М. "Стройиздат"2001г.

Размещено на Allbest.ru