Развитие строительства зданий из бетона и железобетона

Размещено на http://www.allbest.ru/

Одесская государственная академия строительства и архитектуры

Отчет

по технологической практике

на тему «Развитие строительства зданий из бетона и железобетона»

Студентки группы КПЦБ-225

Гацелюк Н.В.

Руководитель практики от кафедры

Корнило Ирина Михайловна

Одеса 2014р.



План

Введение

1. Общие сведения о железобетоне

2. Сырьевые материалы для приготовления бетонов

3. Проектирование подбора состава тяжелого бетона

4. Общие сведения о легком бетоне

5. Ячеистые бетоны

6. Особенности применения бетона в строительстве

7. Концепция развития бетона и железобетона

8. Сегодняшний день бетона и железобетона

9. Направления и источники экономии бетона и железобетона в строительстве железобетон строительство механический

Заключение

Список использованной литературы



Введение

В нынешнее время железобетонные изделия - неотъемлемый атрибут практически любого строительства. При возведении зданий необходимы железобетонные фундаментные блоки, сваи, плиты перекрытия, лестничные марши и ступени. При строительстве дорог, автобанов, аэродромов используют специальные дорожные и аэродромные плиты. При сооружении колодцев - колодезные кольца, днища, крышки колодцев. Также существует множество других специальных железобетонных изделии.

Также нужно учитывать, что наряду с достоинствами железобетонные конструкции обладают и недостатками - они имеют значительный вес. Это в первую очередь относится к крупноразмерным элементам покрытий больших пролетов. Высокой все еще остается себестоимость изделий на заводах сборного железобетона, а также много затрат на транспортные расходы. Все это снижает общую технико-экономическую эффективность строительства из сборных железобетонных изделий.

В работе будет описана связь между совершенно разными по свойствам двумя материалами, также особенности материалов и их совместное применение, плюсы и минусы железобетонных изделии.



1. Общие сведения о железобетоне

Железобетон - строительный материал, состоящий из двух основных компонентов: стальная арматура и бетон. Две стихии, две противоположности. Бетон отлично работает на сжатие (со временем, при длительном воздействии сжимающих сил, - даже упрочняется). Арматура прекрасно работает на растяжение. Прочность арматуры на растяжение в 100-200 раз больше чем у бетона. В ЖБК, эти два материала друг друга дополняют и удерживают в заданных рамках. Если оба материала (бетон и стальная арматура) будут работать как одно целое, т. е. если мы получим одинаковую прочность в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемых ЖБК, то в несколько раз повысится прочность сооружения из железобетона на изгиб. Чтобы этого добиться, в подвергаемую растяжениям часть ЖБК вводят прутья арматуры определенного сечения. Благодаря этому, железобетонные изделия не ломаются при изгибе и могут выдерживать во много раз большую разрушающую нагрузку.

Как же уживаются и совместно работают в ЖБК два таких разных материала, как бетон и металл. Помогают им их же основные физические свойства: большая прочность бетона на сжатие; аналогичная прочность арматуры на растяжение; большая сила сцепления застывшего бетона с рифленой арматурой; почти одинаковое изменение геометрических размеров бетона и стали, при изменении температуры. Относительно малая теплопроводность бетона также идёт на пользу ЖБК: бетон защищает стальную арматуру от резких изменений температуры. Так же, он выполняет функцию защиты арматуры от коррозии.

Совокупность этих факторов выводит железобетонные конструкции ЖБК в разряд наиболее прочных и качественных строительных материалов. Как сборный железобетон, так и монолитный железобетон обладают уникальными качествами, недоступными камню, металлу или дереву.

Благодаря отличному сцеплению застывшего бетона с периодической арматурой, ее нельзя выдернуть из бетона. Бетон и арматура в ЖБК становятся одним целым. При твердении, бетон уменьшается в объеме, уплотняется и обжимает арматуру, тем самым, еще прочнее сцепляется с ней. Сила сцепления бетона с арматурой возрастает со временем. И как результат - железобетонные изделия ЖБК и монолитный железобетон - один из самых прочных современных строительных материалов.

2. Сырьевые материалы для приготовления бетонов

В зависимости от вида, назначения и особенностей эксплуатации бетонов, а также бетонных изделий применяются различные вяжущие вещества.

Применяются следующие виды цемента:

портландцемент ПЦ;

портландцемент быстродействующий БПЦ;

портландцемент с минеральными и пластифицирующими добавками;

шлакопортландцемент с добавками доменного граншлака в количестве 21...60% ШПЦ;

шлакопортландцемент быстродействующий.

Заполнители занимают в бетоне до 80 % объема и оказывают влияние на свойства бетона, его долговечность и стоимость. Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим компонентом. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства бетона. Заполнители создают в бетоне жесткий скелет и примерно в 10 раз, по сравнению с цементным тестом уменьшает усадку бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает прочность и модуль деформации бетона, уменьшает деформации конструкций под нагрузкой, а также ползучесть бетона - необратимые деформации, возникающие при длительном действии нагрузки. Заполнители создают в бетоне жесткий скелет и примерно в 10 раз по сравнению с цементным тестом уменьшает усадку бетона, способствуя получению более долговечного материала.

Пористые естественные и искусственные заполнители, обладая малой плотностью, уменьшают плотность легкого бетона, улучшают его теплотехнические свойства. В специальных бетонах (жаростойких, для защиты от радиации и др.) роль заполнителя очень высока, так как его свойства во многом определяют специальные свойства этих бетонов.

В бетоне применяют крупный и мелкий заполнитель. Крупный заполнитель (более 5 мм) подразделяют на гравий и щебень. Мелким заполнителем в бетоне является естественный или искусственный песок.

Заполнители для бетонов бывают различных видов, природные или искусственные: песок, щебень, гравий. Их свойства регламентируются соответствующими ГОСТами, техническими условиями, другими нормативными документами.

Щебень гранитный должен соответствовать требованиям ГОСТ 8267-93 "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия", ДСТУ Б.В.2.7-75-98 "Щебень и гравий плотные природные для строительных материалов, изделий, конструкций и работ. Технические условия".

В качестве мелкого заполнителя применяется кварцевый песок, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93 "Песок для строительных работ. Технические условия", ДСТУ Б.В.2.7-32-95 "Пісок щільний природний для будівельних матеріалів, виробів, конструкцій і робіт".

Различают рядовой заполнитель, содержащий зерна различных размеров, и фракционированный, когда зерна заполнителя разделены на отдельные фракции, включающие зерна близких между собой размеров, например 5...10 мм или 20...40 мм. Заполнитель характеризуется наименьшей и наибольшей крупностью, под которыми понимают размеры наименьших или наиболее крупных зерен заполнителя.

Вода. Источником для приготовления бетонной смеси является обычная питьевая вода. Качество воды удовлетворяет требованиям ГОСТ 23732-80 "Вода для бетонов и растворов. Технические условия".

Добавки ("ДСТУ Б В.2.7-65-97. Будівельні матеріали. Добавки для бетонів і будівельних розчинів. Класифікація. Для улучшения физико-механических свойств бетонов и растворов, а также по технико-экономическим соображениям широко применяют различные добавки к вяжущим. Вводят их в бетономешалку в виде сухих порошков или водных суспензий и растворов.

В зависимости от назначения добавки делят на активные, минеральные, добавки-наполнители, поверхностно-активные, пено- и газообразователи, ускорители твердения и замедлители схватывания, противоморозные.

Одним из важнейших направлений, совершенствования технологии бетона и железобетона являются применение химических добавок, обеспечивающих сокращение расхода цемента, энерго и трудоемкости технологических процессов.

3. Проектирование подбора состава тяжелого бетона

Все расчеты выполняются в соответствии с методическими рекомендациями.

Цель работы - установить рациональный расход материалов на 1м3 бетонной смеси при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необходимой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона. При правильно подобранном составе цементное тесто занимает 22...34% объема бетона, а объем заполнителей соответственно составляет 66...78%.

Подбор состава бетона предусматривает получение заданных свойств бетона при минимальных затратах сырьевых ресурсов.

Наиболее распространенный метод расчета состава бетона для обычных тяжелых бетонов - расчет по методу абсолютных объемов, предложенный Б.Г. Скрамтаевым. Он производится по проектируемому классу (марке) бетона прочности при сжатии и удобоукладываемости (подвижности или жесткости) бетонной смеси. Кроме того, для конкретных материалов, используемых при производстве бетонных работ, необходимо знать вид, активность, объемный и удельный вес цемента, гранулометрический состав крупного и мелкого заполнителей и их объемный и удельный вес.

Тяжелый бетон с химической добавкой, характеристика добавки С-3+ЧСЩ

Подбор состава бетона с добавкой может производиться корректировкой состава бетона без добавки, в котором обеспечено получение заданной прочности при минимальном расходе цемента и требуемой подвижности или жесткости бетонной смеси, либо прямым путем, исключая предварительный подбор состава бетона без добавки.

Корректировка состава бетона с пластифицирующей добавкой при применении ее для повышения, подвижности смеси заключается в установлении оптимального количества добавки и доли песка в смеси заполнителей для тяжелого бетона.

Корректировку состава бетона с комплексными добавками рекомендуется производить в последовательности входящих в нее компонентов в соответствии с составами добавок, приведенными в табл. 2. Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента применяют различные добавки. Их подразделяют на два вида: химические добавки, вводимые в бетон в небольшом количестве (0,1...2% от массы цемента) и изменяющие в нужном направлении свойства бетонной смеси и бетона, и тонкомолотые добавки (5...20% и более), использующиеся для экономии цемента, получения плотного бетона при малых расходах цемента и повышения стойкости бетона. Применение химических добавок является одним из наиболее универсальных, доступных и гибких способов управления технологией бетона и регулирования его свойств.

В данной работе используется добавка ЩСПК. Для того чтобы понять, как она работает, нужно рассмотреть ее свойства и принципы работы.

Добавка ЩСПК относится группе пластификаторов (суперпластификаторы) ДБН В.2.7-64-97. Правила застосування хімічних добавок").

В качестве пластифицирующих добавок широко используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), нередко получаемые из вторичных продуктов и отходов химической промышленности.

ПАВ делят на две группы: группа - пластифицирующие добавки гидрофильного типа, способствующие диспергированию коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающие его текучесть; группа - гидрофобизирующие добавки, вовлекающие в бетонную смесь мельчайшие пузырьки воздуха.

Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раздела воздух-вода, понижают поверхностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки воздуха в цементном тесте. Добавки II группы, имея основным назначением, регулирование структуры и повышение стойкости бетона, обладают при этом заметным пластифицирующим эффектом.

ЩСПК - побочный продукт (отход) производства капролактама - представляет собой водный раствор натриевых солей кислых продуктов воздушного окисления циклогексана, преимущественно адипиновой кислоты (18-30%). Обладающая щелочными свойствами (pH=10+13). Легко, без подогрева, растворяется в воде, не замерзает при температуре до минус 25°С.

В качестве примесей содержит соли других органических кислот, а также низкомолекулярные спирты. Добавка ЩСПК относится к пластифицирующим воздухововлекающим добавкам и представляет собой в основном натриевую соль адипиновой кислоты - побочный продукт окисления циклогексанона кислородом воздуха при производстве капролактама. Эта добавка при введении в бетонные смеси в количестве 0,1-0,2% от массы цемента оказывает пластифицирующее действие, позволяет приготавливать морозостойкие бетоны марок F200 и выше, а также экономить около 8% цемента. В комплексе с противоморозными добавками (например, нитритом натрия, поташем, азотнокислым кальцием) добавка ЩСПК сокращает расход последних в 3-5 раз при бетонировании конструкций в условиях низких температур.

4. Общие сведения о легком бетоне

Легким бетоном называется бетон с использованием легкого заполнителя, в качестве которого используют керамзитовый, перлитовый, термолитовый и др. щебень, гравий и песок. Плотность легких бетонов согласно требованиям нормативной литературы составляет от 300 до 2000кг/м3. тяжелый легкий ячеистый бетон

По классам на сжатие могут быть от В1, 5 до В22,5. Поскольку плотность и теплопроводность этих бетонов невелика, то его целесообразно использовать для стеновых материалов и конструкций. Легкий бетон применяется для изготовления мелких стеновых блоков и стеновых панелей, как для гражданского, так и для промышленного строительства, также его используют для утепления перекрытий и полов.

При проектировании составов легких бетонов применяются портландцемент, шлакопортландцемент и их разновидности. Для легких бетонов по ГОСТ 25820-83* применяют пористые заполнители, отвечающие требованиям ГОСТ 9757-90.

5. Ячеистый бетоны

Ячеистые теплоизоляционные бетоны

Ячеистые бетоны. классифицируются в первую очередь по способу получения пористой структуры на газобетоны и пенобетоны. Получение пористой структуры возможно также путем испарения значительного количества вовлеченной воды.

По виду вяжущего могут быть получены следующие ячеистые бетоны:

-на основе цемента - пенобетон и газобетон;

-на основе известкового вяжущего - пеносиликат и газосиликат;

-на основе магнезиального вяжущего - пеномагнезит и газомагнезит;

-на основе гипсового вяжущего - пеногипс и газогипс.

Часто наименование "пенобетон" и "газобетон" применяют для обозначения ячеистых бетонов и силикатобетонов вне зависимости от основного вида вяжущего. Ячеистые бетоны могут рассматриваться как обычные бетоны, в которых роль крупного и, частично, мелкого заполнителя выполняют воздушные пузырьки. Такие бетоны обычно называют просто ячеистыми. Иногда в состав ячеистого бетона вводят крупный заполнитель в виде шлаковой пемзы, перлита, вермикулита, керамзита или других вспученных материалов. Такие бетоны принято называть ячеистолегкими.

Ячеистые бетоны подразделяются по способу твердения. Различают ячеистые бетоны естественного и искусственного твердения. Ячеистые бетоны естественного твердения набирают прочность при хранении в обычных атмосферных условиях, а искусственного - при их обработке в условиях повышенных температур под воздействием водяного пара. Обработка называется автоклавной при давлении пара более 1 ат и температуре выше 100° инеавтоклавной, если давление пара менее 1 ат и температура в пределах 25-100°. Соответственно и ячеистые бетоны подразделяются на автоклавные и неавтоклавные.

Изделия из ячеистых бетонов в зависимости от требований, предъявляемых к их несущей способности, могут быть армированными и неармированными.

В настоящее время ячеистые бетоны применяются в различных частях зданий и сооружений и выполняют всевозможные функции. В зависимости от свойств и области применения ячеистые бетоны делятся на теплоизоляционные и теплоизоляционно-конструктивные.

Теплоизоляционные ячеистые бетоны отличаются малым объемным весом (менее 1000 кг/м3), низким коэффициентом теплопроводности и достаточной прочностью.

В строительстве применяются различные изделия из ячеистых бетонов: панели, блоки и камни для наружных и внутренних стен и перегородок, плиты для утепленных кровель промышленных сооружений, скорлупы и сегменты для теплоизоляции трубопроводов, блоки для утепленияи т. д. Изделия из ячеистых бетонов выпускают различных размеров как сплошные, так, и пустотелые.

Физико-механические свойства ячеистых бетонов зависят от способов образования пористости, равномерности распределения пор, их характера (открытые, сообщающиеся или замкнутые), вида вяжущего, условий твердения, влажности и многих других технологических факторов. Однако некоторые свойства ячеистых бетонов подчинены общим закономерностям. Так, коэффициент теплопроводности зависит в основном от величины объемного веса. Он почти не зависит от вида вяжущего, условий твердения и других факторов. Это объясняется тем, что материал стенок, образующих поры, состоит из цементного камня или близкого к нему по свойствам силиката. Поэтому величина пористости и соответственно объемного веса определяет теплопроводность ячеистых бетонов.

Прочностные свойства ячеистых бетонов зависят в большей степени от вида вяжущего и условий твердения. Наиболее прочными являются автоклавные ячеистые бетоны, их прочность превышает прочность ячеистых бетонов естественного твердения в 8-10 раз.

Прочность материала стенок ячеистого бетона определяется количеством воды затворения. При твердении ячеистого бетона на основе портландцемента только определенная часть воды участвует в процессе твердения. Количество связанной воды при гидратации цемента зависит от его минералогического состава и в среднем составляет 15-20% от веса цемента. Избыточное количество воды, раздвигая частицы цемента с оболочками из продуктов гидратации, образует прослойки и скопления в толще цементного камня. После высыхания и постепенного расходования воды на продолжающиеся процессы гидратации в цементном камне остаются пустоты, каналы и отдельные замкнутые поры.

Некоторое количество пустот появляется и в результате усыхания гелеобразных масс, образующихся входе твердения цемента. Поэтому прочность цементного камня понижается по мере увеличения относительного количества воды затворения (или увеличения водоцементного отношения В/Ц).

Для ячеистых бетонов, в состав которых входит наряду с вяжущим определенное количество тонкодисперсных добавок, вместо водоцементного отношения принято определять так называемое водотвердное отношение. Водотвердный фактор - это отношение воды затворения к сумме твердых веществ - вяжущего и добавок. По мере увеличения водо-твердного отношения прочность ячеистых бетонов уменьшается. Этой зависимости подчиняются ячеистые бетоны на основе любого вяжущего.

Средством повышения прочности является уменьшение водотвердного отношения и применение в технологии вибрации как в период приготовления растворов, так и при вспучивании (для газобетонов). Вибрационные воздействия вызывают увеличение подвижности цементного теста, растворов и бетонов и позволяют снижать водотвердное отношение. Другим средством повышения прочности изделий из ячеистых бетонов является армирование. Ячеистые армированные изделия обладают достаточно большой прочностью - 75 кГ/см2и более.

Теплофизические свойства ячеистых бетонов зависят от их влажности. Поэтому одним из основных свойств, характеризующих ячеистые бетоны, является водопоглощение. Водопоглощение ячеистых бетонов зависит от вида вяжущего вещества: бетоны на основе извести, каустического магнезита, каустического доломита и гипса имеют большее водопоглощение, чем бетоны на портландцементе.

Вследствие большого водопоглощения изделия из пено- и газосиликатов разрешено использовать в помещениях с относительной влажностью воздуха не выше 50%. Изделия из пеногипса разрешено применять только в конструкциях, надежно защищенных от воздействия влаги.

Важным свойством для ячеистых бетонов является усадка. Изделия из неавтоклавного бетона дают большую усадку, чем из автоклавных. Пеногипс и пеномагнезит практически не дают усадки.

Температуростойкость ячеистых бетонов невысока. Для автоклавных пенобетона и пеносиликата, а также для безавтоклавного пенобетона предельно допустимыми температурами являются 300-400°. При дальнейшем повышении температуры имеет место дегидратация новообразований цементного камня, вследствие чего резко понижается прочность бетонов.

На прочности пенобетона и пеносиликата сказывается не только температура, но и скорость нагревания изделий. Быстрый нагрев скорее приводит к появлению трещин, чем медленный нагрев до той же температуры. Пеномагнезит при повышении температуры выше 200° имеет меньшую прочность, а при температуре выше 350° он начинает разрушаться. Это свойство пеномагнезита определяется отношением к нагреванию кристаллической хлорокиси магния.

Температуростойкость пеногипса незначительна, при температуре выше 50-60 его применять не следует; дальнейшее повышение температуры вызывает дегидратацию двуводного гипса.

Для применения при температурах от 400 до 700° разработаны специальные рецептуры жароупорного пенобетона. Жароупорный пенобетон изготовляют из портландцемента, золы-уноса тепловых электростанций, пенообразователя и воды. Жароупорный пенобетон твердеет в естественных условиях.

Вследствие невысокой температуростойкости ячеистые бетоны относятся к изоляционно-строительным материалам и применяются для изоляции ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Ячеистый бетон изготавливается из минеральных традиционных сырьевых материалов: цемента, песка, извести и воды. Его называют еще пенобетоном, пористым бетоном, газобетоном (по способу создания пор), но это один и тот же материал, внешне похожий на природную пемзу (только пемза - темная, а бетон - светлый). В его структуре от 60 до 90% объема составляют мелкие овальные поры-пустоты, заполненные воздухом, который, как известно, является самым лучшим природным теплоизолятором.

Но ячеистый бетон считают энергосберегающим материалом еще и потому, что экономия достигается уже на первом этапе его производства. Более низкое потребление сырья соответственно обуславливают снижение энергозатрат на его добычу, перевозку, подготовку к работе (на подготовку сырьевых материалов в производстве расход электроэнергии в 1,5-2,5 раза ниже). Застройщик, применяя изделия из ячеистого бетона, значительно сокращает сроки строительства, в 8-12 раз уменьшает количество строительного раствора.

Материал получают малой плотности (кубометр ячеистого бетона весит от 300 до 600 килограммов, что в 3-5 раз легче кирпича и обыкновенного бетона), и одновременно, ячеистый бетон отличается высокими теплозащитными качествами. По теплоизоляционным показателям он ближе к минеральной вате и превосходит дерево.

Поскольку на обогрев помещений дома из ячеистого бетона затрачивается меньше топлива (на 30-50% уменьшаются ежегодные затраты энергии на отопление), то и в атмосферу попадает меньше вредных выбросов. Благоприятны с экологической точки зрения и такие свойства ячеистого бетона, как негорючесть и биостойкость. Стены не загораются ни при коротком замыкании в электропроводке, ни при воспламенении газа. Во время пожара из такого бетона не выделяются вредные вещества, к тому же он защитит от огня и нагревания соседние помещения и инженерные сети.

Экономически и экологически это очень выгодный материал, что раньше других поняли белорусы. Мощность их предприятий по выпуску ячеисто-бетонных изделий еще пять лет назад составляла 2,5 млн. кубометров - почти в два раза больше, чем в Украине.

Между прочим, для изготовления ячеистого бетона можно применять отходы других производств, например, золу тепловых электростанций. Ее в отвалах накопилось миллионы тонн. То, что она является прекрасным сырьем, давно продемонстрировала соседняя Польша. Еще пятнадцать лет назад половину всей продукции из ячеистого бетона (6 млн. кубометров в год) там выпускалась с применением в технологи золы.

Пористость ячеистого бетона можно изменять в достаточно широком диапазоне - от 48-50 до 90- 95%. С увеличением объема пор изменяется плотность, прочность, теплопроводность.

Такие технические характеристики позволяют на базе одного производства получать изделия различного функционального назначения, широкую номенклатуру мелкоштучных и крупноразмерных изделий.

Мелкоштучные изделия включают стеновые блоки, блоки (плиты) для перегородок и пола, термоблоки, декоративные плитки.

Стеновые блоки из ячеистого бетона (600x300x200-400 мм) укладывают в стену за один прием, по объему они эквивалентны 16 кирпичам и более. Расход раствора на кладку изделий снижается в 5-8 раз.

Блоки для межкомнатных перегородок имеют размеры 600x300 мм, 600x600 мм при их толщине 100, 150мм. Блоки имеют ровную поверхность, и при кладке "под рейку" отпадает необходимость в нанесении выравнивающей штукатурки, достаточно тонкого шпаклевочного слоя. Достигается экономия строительного раствора, значительно снижается масса перегородок, уменьшаются нагрузки на перекрытия.

Термоблоки используют для утепления стен, чердаков, крыш, полов при новом строительстве или при реконструкции зданий. Толщину изделия принимают с учетом требуемого термического сопротивления конкретной ограждающей конструкции. В конструкциях термоблок сочетается с бетоном, кирпичом, природным камнем, стеновыми блоками, деревом, различными листовыми материалами. С применением мелкоштучных изделий из ячеистого бетона разработана концепция теплого дома.

При различном сочетании несущих, самонесущих, ограждающих стен с применением ячеисто-бетонных изделий можно строить усадебные 1-3 этажные и многоэтажные жилые дома.

Номенклатура крупноразмерных изделий из ячеистого бетона включает блоки, панели, чердачные пли ты покрытий, перемычки, перегородки высотой на этаж и др. Изготовление таких изделий требует соответствующей оснастки. Наиболее просты в изготовлении и применении крупные неармированные блоки длиной 900, 1200, 1500 мм, высотой 500, 600мм толщиной 300, 400, 500 мм. Они применимы для кладки однослойных наружных стен взамен мелки; блоков. Площадь таких блоков составляет 0,5 - 1 м2, что позволяет уменьшить количество швов, снизить расход раствора, повысить теплозащиту стены.

Сложнее решаются вопросы применения армированных изделий. Необходима разработка соответствующей номенклатуры изделий и проектов зданий с их применением. Дома высотой до 5 этажей можно строить полностью из ячеистобетонных изделий, а сочетании с кирпичом, сборным или монолитным бетоном любой этажности.

В малоэтажных домах целесообразно применять ячеисто-бетонные перемычки над оконными проемами. Длина перемычки зависит от ширины окна, высота ее - 400, 600 мм, а толщина равна толщине наружных стен - 300, 400, 500мм. При этом обеспечивается одинаковый уровень теплозащиты наружной стены по всей ее площади.

Ограждающие конструкции с применением ячеистобетонных изделий по показателям материалов" кости и теплозащиты соответствуют европейскому уровню.

Принимая во внимание, что теплопроводность ячеистого бетона в 3-4 раза ниже кирпича, и в 5-7 раз - чем у керамзитобетонных панелей, его использование в стеновых конструкциях обеспечивает современные нормы теплосопротивления при толщине стены 40-50 см.

Однако доля ячеисто-бетонных изделий в обще объеме выпускаемых стеновых материалов составляет около 6-8%, в то время как в большинстве стран этот показатель превышает 30%.

В 2002 году в Украине выпущено около 0,25 мл куб. м ячеистобетонных изделий, в то время как потребность в них при достигнутых объемах строительства жилья составляет 1,2-1,5 млн. куб. м. С учетом прогнозируемых объемов развития жилищного строительства годовая потребность в ячеистом бетона возрастает до 5-6 млн. куб. м, то есть в 20-25 раз больше существующих объемов его производства.

6. Особенности применения бетона в строительстве

Бетон и железобетон широко применяют во всех странах для возведения самых разнообразных объектов. И в дальнейшем они останутся наиболее используемыми материалами по всех областях строительства.

Общими предпосылками к широкому применению бетона являются практически неисчерпаемые запасы сырья для производства вяжущих и заполнителей бетона; экологическая целесообразность использовании отходов промышленности в качестве сырья для вяжущих и заполнителей; возможность снижения средней плотности бетона путем замены природных заполнителей искусственными, пористыми; возможность удовлетворения возрастающих и разнообразных требований гражданского и промышленного строительства, включая создание подземных, подводных и плавучих сооружений; низкая энергоемкость технологического процесса изготовления конструкций, сравнительная простота технологии, возможность придания изделиям из бетона любой формы и отделки; конструктивная совместимость бетона со многими строительными и отделочными материалами в целях придания железобетонным конструкциям требуемых эксплуатационных и архитектурных свойств.

Развитию железобетона сопутствовали и в значительной степени его определяли факторы, которые можно условно разделить на две группы: факторы, обеспечивающие возможность совершенствования конструктивных решений или появления новых конструкций, что позволило решать их достаточно эффективными и надежными способами, организовать выпуск железобетонных изделий и возведение монолитных конструкций во все возрастающих объемах; факторы, определяющие потребность в совершенствовании параметров конструкций и сооружений, оказавших влияние на состав номенклатур железобетонных изделий для различных областей строительства, а также на направления дальнейшего обновления проектных решений.

К первой группе факторов относятся: развитие теории бетона и железобетона и практических методов расчета; создание различных видов бетона (тяжелых, легких, ячеистых, жаростойких и др.), эффективных арматурных сталей и арматурных изделий, разработка новых и совершенствование существующих технологий в производственных процессов, создание мощной разветвленной промышленности для заводского производства железобетонных изделий и конструкций.

Вторая группа факторов включает развитие объемно-планировочных решений производственных, общественных и жилых зданий, унификацию и типизацию конструкций, расширение применения железобетонных конструкций в новых видах строительства (сооружения транспорта, связи, атомной энергетики, подземные, плавучие, подводные сооружения, строительство в районах Севера и др.).

Высокая надежность и долговечность бетонных и железобетонных конструкций, стойкость их к воздействию высоких температур и агрессивных сред, способность бетона твердеть и наращивать прочность под водой, возможность возведения из бетона и железобетона зданий, сооружений и конструкций самых разнообразных форм в соответствии с их назначением и эксплуатационными требованиями издавна привлекала строителей.

7. Концепция развития бетона и железобетона

Доля сборного и монолитного железобетона составляет более 40% стоимости валовой продукции и основных фондов промышленности строительных материалов России. В настоящее время в нашей стране производится за год около 17 млн. м3 сборных железобетонных конструкций, более 30 млн. м3 монолитного бетона и раствора и приблизительно 5 млн. м3 мелких бетонных блоков. Эта отрасль промышленности строительных материалов за первое полугодие текущего года по сравнению с тем же периодом прошлого года дала прирост в 2,1%.

В то же время материалам и технологиям в области строительства из железобетона должны быть присущи все признаки пятого технологического уклада в мировом развитии, который уже утвердился в развитых странах. Этот уклад предполагает гуманизацию и экологизацию технологий, высокий уровень автоматизации и компьютеризации процессов, ресурсо- и трудосберегающий тип воспроизводства, деконцентрацию производства.

Такому подходу отвечают ряд научно-технических разработок в области бетона и железобетона. Например, бетоны-утеплители, укладываемые монолитным способом. Их применение снимает проблему пожароопасности и долговечности полистирольных утеплителей и позволяет вести утеплительные работы индустриальными высокопроизводительными методами. При этом получается сплошная многослойная ограждающая конструкция без полостей и пустот, что существенно повышает ее теплотехнические характеристики, долговечность и эксплуатационную надежность.

Одна из проблем строительства во всем мире это усадка бетона при его твердении. Сегодняшние способы защиты от ее последствий требуют существенных материальных и трудовых затрат. Широкое применение в строительстве бетонов, не имеющих усадки, внесет вклад в решение не только экономических, но и социальных задач, повысив эксплуатационную надежность и долговечность сооружений.

Принципиальное значение для прогресса в области строительства из бетона и железобетона имеет разработка технологии проектирования состава бетона с заранее заданными свойствами. Она может быть создана с использованием компьютерной техники на базе массива данных, накопленных за годы научной и практической работы в отрасли. Появление такой технологии позволит не только проектировать составы известных видов бетонов по заранее заданным характеристикам, но и создавать новые, пока не известные бетоны.

Строительство из сборного железобетона во всем мире развивается быстрыми темпами. Свидетельство тому ряд специальных международных конгрессов, прошедших в последние годы во Франции, Англии, Финляндии и даже в США - стране традиционно ориентированной на монолитное строительство.

Эта тенденция не случайна. Сегодняшний уровень технологии бетона и железобетона, позволяющий получать композиционный материал с заранее заданными свойствами по многим показателям, вполне соответствует современным представлениям об архитектуре и комфортности среды обитания человека. Многогранность технологических приёмов приготовления и укладки бетона требует применения высокомеханизированных и автоматизированных гибких производств, которые лучше организовывать в стационарных условиях. Сегодня в мире признается целесообразность создания заводских производств бетонных и железобетонных изделий мощностью до 50 тыс. м3 в год. В климатических условиях России такая целесообразность очевидно еще выше, а мощность заводов может быть несколько больше, примерно до 70 тыс. м3 в год.

Вместе с тем, очевидно, что технологическая идея, предполагающая типизацию и унификацию изделий с целью их масштабного заводского производства, уже не годится. Сегодняшние представления об архитектуре и комфортности среды обитания человека требуют большого разнообразия конструктивных форм и эксплуатационных свойств строительных элементов. Эту задачу можно решить на базе гибких автоматизированных технологии, требующих минимальных затрат ручного труда.

Представляется перспективной технология непрерывного армирования, в том числе предварительно напряженного в двух направлениях, которая реализуется на плоских стендах безопалубочного формования, оснащенных машинами для армирования изделий, укладки бетона, обрезки арматуры после твердения бетона, очистки стенда перед следующей формовкой и др.

Такая технология на одном и том же оборудовании позволяет изготавливать большую номенклатуру изделий различной геометрии и с различным армированием практически без применения ручного труда.

Очевидно, что одним из узловых вопросов железобетона является арматура. Современные требования к качеству строительства, долговечности и надежности сооружений требуют пересмотра подходов к армированию конструкций. Арматура должна быть не только дешевой, но сохранять свои свойства при различных технологиях армирования и быть устойчивой к агрессивным воздействиям эксплуатационной среды. Вместо металлической арматуры шире станут применять различные химические волокна, расплавы природных материалов, синтетические соединения и т.п.

Получат дальнейшее развитие способы защиты металлической арматуры от коррозии. Причем эту работу целесообразно выполнять не на строительной площадке, а в заводских условиях изготовителя арматуры или арматурных изделий.

Естественно, что технология расчета и проектирования железобетонных конструкций тоже должна отвечать требованиям современного строительства и закладывать базу для дальнейшего прогресса строительной индустрии. Принципиально новых результатов в расчете и проектировании железобетонных конструкций можно добиться, используя современные математические методы и вычислительные средства, которые позволят отойти от традиционных эмпирических зависимостей и использовать для инженерных расчетов железобетонных конструкций и сооружений закономерности прикладных разделов физики и механики.

В мире уже появилось такое понятие как жизненный цикл здания, который включает все этапы от начала строительства до полной утилизации остатков объекта. Для строительства из железобетона такой подход особенно актуален. Затраты на разборку объекта и ликвидацию разрушенных материалов следует предусматривать в смете еще при проектировании и накапливать в составе амортизационных отчислений в течении всего периода эксплуатации сооружения.

Рассматривая аспекты строительства из железобетона в ХХI веке необходимо учитывать тенденции в общественном развитии, уже сегодня очевидно предполагающие плавный переход к постиндустриальному обществу, где главное внимание уделяется человеку, а доля физического труда сокращается.

8. Сегодняшний день бетона и железобетона

Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) - крупнейший в России специализированный институт в области строительства.

В настоящее время специалисты созданного в 1965 г. института работают над актуальными научными проблемами, касающимися бетонов, бетонных и железобетонных конструкций, теории бетона и железобетона, методов проектирования, технологии изготовления материалов, изделий и конструкций.

Институт координирует научно-исследовательские работы во всех перечисленных областях. Работы ведутся на базе школ целой плеяды выдающихся ученых института: А.А. Гвоздева, А.Е. Десова, В.М. Москвина, В.В. Михайлова, К.Д. Некрасова, С.А. Миронова, Н.А. Мирощанского.

Напрягающий цемент и самонапрягающиеся конструкции.

Трудно найти другое вяжущее, которое обеспечивало бы бетону столь высокий уровень технических характеристик, как напрягающий цемент (НЦ). Это разработка российских ученых. Это, вероятно, лучший представитель семейства расширяющих цементов (РЦ). Нужно сказать, что расширяющиеся цементы, в отличие от традиционных, в процессе твердения увеличиваются в объеме, что и позволяет в значительной мере нейтрализовать влияние усадки, негативно влияющей на свойства бетона.

В России из всех видов РЦ наибольшее распространение получили НЦ. С 1972 г. производство НЦ было освоено цементной промышленностью (Усть-Каменогорским, Краматорским, Днепродзержинским, Волковысским, Подольским, Пашийским и другими цементными заводами). В 1990 г. объем производства НЦ превысил 1 млн т и продолжал возрастать.

НЦ можно получать как в условиях завода, так и на стройплощадке путем перемешивания портландцемента и расширяющей добавки (РД), что обычно делается непосредственно при изготовлении бетонной смеси. При этом расход цемента уменьшается на количество вводимой добавки. В настоящее время разработана гамма РД с использованием местного сырья ряда регионов России, что расширяет возможности производства и применения НЦ.

Бетоны на НЦ условно можно разделить на две основные группы: бетоны напрягающие и бетоны с компенсированной усадкой. Первые применяют, если в проекте есть требование по самонапряжению, то есть преднапряжению бетона и арматуры в результате расширения цементного камня и бетона. Состав напрягающего бетона подбирают из условия получения необходимой величины самонапряжения. В этом случае расход НЦ в бетоне оказывается, как правило, большим, чем требуется для обеспечения необходимой прочности. Состав же бетона с компенсированной усадкой подбирается по традиционной методике по критерию прочности с учетом необходимой пластичности (удобоукладываемости). Для достижения в бетоне равной прочности НЦ требуется примерно на 10% меньше, чем портландцемента. НЦ придает бетону целый ряд ценных качеств. Являясь расширяющимся вяжущим, НЦ увеличивается в объеме после приобретения прочности (8-15 МПа), обеспечивающей сцепление с арматурой. В результате арматура получает напряжение растяжения, бетон - сжатия, а железобетонная конструкция становится самонапряженной. При этом арматура растягивается независимо от направления своего расположения, что позволяет создавать двухосное и объемное самонапряжение конструкций.

Важнейшим показателем качества любой железобетонной конструкции является прочность бетона в процессе эксплуатации. У бетонов на НЦ она обычно составляет 40-70 МПа, при этом рост прочности весьма интенсивно продолжается и после 28 суток. У этих бетонов наблюдается повышенная на 20-30% прочность на растяжение, что в сочетании с самонапряжением придает конструкциям повышенную трещиностойкость.

Бетоны на НЦ являются практически водонепроницаемыми (W12-20). Газопроницаемость напрягающего бетона примерно в 40 раз меньше, чем тяжелого бетона на портландцементе.

Долговечность железобетонных конструкций в климатических условиях России в значительной степени определяется морозостойкостью бетона. Бетоны на НЦ как на тяжелых, так и на легких заполнителях обладают высокой морозостойкостью (F300-500). Благодаря своей плотной мелкозернистой структуре бетоны на НЦ обладают повышенной коррозионной стойкостью, в том числе в сульфатных средах. У этих материалов высокое сцепление со старым бетоном, что особенно важно при выполнении ремонтно-восстановительных работ и усилении конструкций.

Указанные свойства бетонов на НЦ позволили с успехом применять их в сборных и монолитных конструкциях и сооружениях в различных областях строительства. Накопленный практический опыт применения таких бетонов свидетельствует, что в большинстве случаев их использование дает возможность возводить конструкции и сооружения, превосходящие по своим техническим и эксплуатационным характеристикам аналоги из бетона на портландцементе.

Особенно эффективно применение таких бетонов в конструкциях и сооружениях, к которым предъявляются высокие требования по трещиностойкости, водонепроницаемости и долговечности. Это емкости различного назначения включая плавательные бассейны, насосные станции и очистные сооружения, трубы напорные и безнапорные, подземные конструкции, в том числе тоннели метрополитенов, конструкции большой протяженности - покрытия дорог, аэродромов, трибун стадионов эксплуатируемых и безрулонных кровель, автодорожных мостов, искусственных конькобежных дорожек и полей, полы гражданских и промышленных зданий включая цеха мясоперерабатывающих комбинатов, ограждающие конструкции, возводимые методомстена в грунте, а также конструкции с предварительно напрягаемой арматурой. Приведем лишь несколько примеров.

Трестом Алтайсвинецстрой (Усть-Каменогорск) по рекомендациям и при участии НИИЖБ были разработаны и построены сборные цилиндрические резервуары (отстойники) диаметром 18 и 24 м, а также водопроводные и канализационные насосные станции при высоком уровне грунтовых вод на основе самонапряженного стыкования сборных элементов с петлевыми арматурными выпусками без традиционной навивки кольцевой арматуры и последующего торкретирования для ее защиты. Это существенно упростило технологию работ и сократило продолжительность строительства, что дало значительный экономический эффект с одновременным повышением качества и надежности, как показала двадцатилетняя эксплуатация безремонтного срока службы конструкций. С учетом этого опыта по инициативе НИИЖБ Союзводоканалпроектом и Ростовским Водоканалпроектом разработана серия экспериментальных проектов (на правах типовых) сборных цилиндрических отстойников диаметром 9, 18, 24, 30 и 40 м, рекомендованных Госстроем для массового применения в строительстве.

При реконструкции трибуны стадиона данная серия была запроектирована так, что монолитное ступенчатое покрытие выполняло роль несущей конструкции и гидроизолирующего ковра и имела температурные швы только в радиальном направлении. Такое решение позволило полностью исключить протечки в подтрибунных помещениях. Такую технологию использовали при реконструкции стадионов в Москве (Лужники, Динамо), Санкт-Петербурге (им. С.М. Кирова, Петровский), Ташкенте (Трудовые резервы), Ереване (Раздан) и других городах.

Нельзя не сказать, что весьма эффективно применение бетона на НЦ и в малоэтажном строительстве, в том числе в индивидуальном (подвалы, кровли, гаражи, бассейны), учитывая открывшиеся в последнее время возможности приобретения этого вяжущего или расширяющей добавки в розничной торговле.

В целом бетоны на НЦ являются универсальным и наиболее перспективным материалом для широкого круга железобетонных конструкций, позволяя при обычной технологии без дополнительных затрат обеспечить повышенные эксплуатационные свойства сооружений.

Полы из бетона с компенсированной усадкой с применением портландцемента и расширяющей добавки

Применение бетона с компенсированной усадкой решает проблему возведения бесшовных водонепроницаемых полов, отличающихся высокой плотностью, стойкостью к агрессивной воздушной среде, морозо- термо- и трещиностойкостью. Такие свойства бетона с компенсированной усадкой, как плотная структура и непроницаемость, а также трещиностойкость железобетона в сочетании с высокими прочностными показателями, особенно при воздействии изгибающих и растягивающих усилий, обусловливает эффективность его применения в таких конструкциях, как бесшовные монолитные полы промзданий, емкости различного назначения.

К бетонным полам предъявляются требования по стойкости к износу, ударным и агрессивным воздействиям, электризации, беспыльности, и полы из бетона с компенсированной усадкой полностью отвечают этим требованиям. Основными компонентами бетона являются портландцемент, фракционированные заполнители, расширяющая, пластифицирующая и другие добавки.

Преимуществом бетонов с компенсированной усадкой на портландцементе и расширяющей добавке является возможность и простота приготовления их на любой строительной площадке в необходимых объемах или, при более крупных объемах, на заводах товарного бетона.

Бетоны с компенсированной усадкой, использованные на различных объектах, отвечали предъявляемым к ним требованиям, в число которых входили: класс по прочности на сжатие не ниже ВЗО (М400), класс по прочности на растяжение не ниже В2,0 (Р25), класс по водонепроницаемости не ниже W12, марка по морозостойкости не ниже F3, водопоглощение по массе, %, не более 4.

Конструктивными особенностями полов из бетонов с компенсированной усадкой являются повышенная трещиностойкость, создающаяся за счет самонапряжения при ограничении деформации расширения, обеспечение равной прочности по сравнению с бетоном на портландцементе в элементах пола с меньшим расходом вяжущего, возможность увеличения расстояния между деформационными швами и сокращения их количества, совмещение в одном элементе конструкции функций гидроизоляционного слоя, подстилающего слоя и покрытия чистого пола.

Что же касается института НИИЖБ, то таковой предлагает технологии возведения перспективных видов полов, конструктивные решения полов, составы бетонов, авторский надзор на всех этапах производства работ с контролем качества бетонов и конструкции, разработку технических условий и технологического регламента на возведение монолитных полов. Кроме того - согласование технической документации и участие в изготовлении полов, а также оказание помощи в определении свойств бетона.

Бетоны с компенсированной усадкой внедрены на мясоперерабатывающих заводах Кампомос, Вилком,Клинский, Лианозовский, а также на учебном комбинате Мосмясопрома. С использованием этих бетонов возведены перекрытия подземных гаражей Госдумы России, МИД России, эксплуатируемые кровли универмагаМосковский и Дворца съездов.

Модификатор на основе расширяющей добавки для обработки бетонной поверхности

Целью применения данного модификатора является упрочнение и уплотнение поверхностного слоя бетона для улучшения его физико-механических показателей и замедления процессов коррозии. Данный модификатор успешно внедрен при возведении полов подземного гаража МИД России, а также полов ряда пищевых комбинатов. В результате применения модификатора на основе расширяющей добавки к пропитке бетона в поверхностном слое конструкции повышается его трещиностойкость и стойкость к истиранию, обеспечивается водонепроницаемость (W) не менее 12.

Нанесение суспензии модификатора на свежую бетонную поверхность может быть осуществлено механическим или ручным способом. Водная суспензия модификатора наносится 2-4 раза с интервалом 20-30 минут в зависимости от степени неровности бетонной поверхности.



9. Направления и источники экономии бетона и железобетона в строительстве

В мире и у нас стране используют разные виды бетонов и железобетонных изделий. Каждые из них используются в разных областях строительства. Какие же бывают бетоны? Ответить на этот вопрос довольно сложно, потому что их огромное количество, но классифицировать их можно.

Железобетонные изделия бывают:

1)Сборные

2)Монолитные

Бетоны бывают:

1)тяжелые

2)Легкие

3)Ячеистые

4)специальные

Бетоны могут делится про прочности, жаростойкости, по теплоизоляционным свойствам, по виду наполнителя, по виду используемого при его производстве цемента, а так же по другим признакам. При правильном выборе вида бетона при строительстве могут быть сэкономлены довольно большие деньги.

Например, преимущество сборного железобетона по сравнению с монолитным - возможность широкого использования эффективных, более прочных арматуры и бетона. Особенно это проявляется при заводском изготовлении сборных преднапряженных конструкций применением высокопрочной стержневой и проволочной арматуры, что весьма важно для совершенствования и повышения эффективности железобетонных конструкций.

Предварительное напряжение арматуры в железобетоне позволяет расширить область его применения как для большепролетных и высотных сооружений, в том числе уникальных, так и для массовых конструкций и изделий, повысить прочность, жесткость и трещиностойкость железобетонных конструкций. Наиболее рационально использовать сборные железобетонные изделия при выпуске плоских конструкций (балки, перегородки, площадки и т.д.), а так же при постройке производственных зданий, транспортные галереи, опор мостов, крупнопанельные жилые дома и т.д.