ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ БЕТОНА

Изготовление бетонных и железобетонных конструкций вклю­чает в себя следующие технологические операции: подбор состава бетона, приготовление и транспортирование бетонной смеси, ее ук­ладку и уплотнение и обеспечение требуемого режима твердения бетона.

Подбор состава бетона. Состав бетона должен быть таким, чтобы бетонная смесь и затвердевший бетон имели заданные значения свойств (удобоукладываемости, прочности, морозостойкости и т. п.), а стоимость бетона при этом была возможно более низкой.

Рассчитывают состав бетона для данных сырьевых материалов, используя зависимости, связывающие свойства бетона с его соста­вом, в виде формул, таблиц и номограмм. Общая схема расчета сле­дующая.

Требуемая подвижность бетонной смеси обеспечивается выбо­ром (по таблицам и графикам) необходимого количества воды (В).

Требуемая прочность бетона достигается: 1) выбором марки це­мента (она, как правило, принимается в 1,5...2,5 раза выше марки бетона); 2) расчетом требуемого соотношения цемента и воды (Ц/В) по формуле основного закона прочности бетона (см. п. 12.3).

Количество цемента определяется по полученным значениям В и В/Ц: Ц = В: (В/Ц).

Количество крупного и мелкого заполнителей рассчитывают так, чтобы расход цемента был минимальным. Это достигается в том случае, если количество крупного заполнителя будет максимально возможным (обычно оно составляет 0,75...0,85 от объема бетона), а мелкий заполнитель (песок) заполнит пустоты между зернами круп-

ного заполнителя. В этом случае цементное тесто должно будет за­полнить пустоты в песке и покрыть поверхность заполнителей для обеспечения связи всех частиц друг с другом (подробнее см. лабора­торную работу № 9).

Увеличивая или уменьшая содержание цементного теста (но не изменяя при этом рассчитанного Ц/В), т. е. увеличивая и уменьшая долю воды в бетонной смеси, можно соответственно повысить или снизить подвижность бетонной смеси, сохраняя заданную прочность бетона.

Полученный состав бетона может быть выражен двумя способа­ми:

• количеством составляющих (кг) для получения 1 м³ бетона (например, цемент — 300, вода — 200, песок — 650 и ще­бень — 1250);

• соотношением компонентов в частях по массе или по объему;
при этом количество цемента принимают за 1 (например, запись
1:2:4 при В/Ц = 0,7 означает, что на 1 ч. цемента берется 0,7 ч.
воды, 2 ч. песка и 4 ч. крупного заполнителя).

При использовании влажных заполнителей необходимо учиты­вать содержащуюся в них воду и соответственно уменьшать количе­ство воды затворения, чтобы суммарное количество воды было равно расчетному.

Приготовление бетонной смеси осуществляют в специальных аг­регатах — бетоносмесителях разных конструкций и различной вме­стимости (от 75 до 4500 дм³).

Вместимость смесителя указывается по суммарному объему су­хих компонентов бетонной смеси, который может быть загружен.

При перемешивании мелкие компоненты смеси входят в меж­зерновые пустоты более крупных (песок в пустоты между зерен крупного заполнителя, цемент — в пустоты песка). Этому способст­вует введение в смеситель воды затворения. В результате объем го­товой бетонной смеси составляет не более 0,6...0,7 от суммы объемов сухих компонентов. Этот показатель, называемый коэффи­циентом выхода бетонной смеси р\ рассчитывают по формуле:

V=r_6c/(v_n+v_n+vj,

где V_6c — объем бетонной смеси; V_u, V_nn V_K — объемы цемента, пе­ска и крупного заполнителя соответственно.

Так, для бетона с коэффициентом выхода 0,65 за один замес в бе­тоносмесителе вместимостью 500 дм³ получится 500 ■ 0,65 = 325 дм³⁼ = 0,325 м³ бетонной смеси.

По принципу действия различают бетоносмесители свободного падения и принудительного перемешивания.

В бетоносмесителях свободного падения {гравитационных) мате­риал перемешивается в медленно вращающихся вокруг горизон­тальной или наклонной оси смесительных барабанах, оборудован­ных внутри короткими корытообразными лопастями (рис. 12.8). Лопасти захватывают материал, поднимают его и при переходе в верхнее положение сбрасывают. В результате многократного подъе­ма и падения смеси обеспечивается ее перемешивание. В таких сме­сителях приготовляют пластичные бетонные смеси с заполнителями из плотных горных пород, т. е. смеси обычного тяжелого бетона.

Время перемешивания зависит от подвижности бетонной смеси и вместимости бетоносмесителя. Чем меньше подвижность бетон­ной смеси и больше вместимость бетоносмесителя, тем больше вре­мя, необходимое для перемешивания. Например, для бетоносме­сителя 500 дм³ оно составляет 1,5...2 мин, а для бетоносмесителя 2400 дм³ — 3 мин и более.

Бетоносмесители принудительного перемешивания (рис. 12.9) пред­ставляют собой стальные чаши, в которых смешивание производит­ся вращающимися лопатками, насаженными на вертикальные валы, которые также вращаются в этой чаше. Такие смесители целесооб­разны для приготовления смесей повышенной жесткости и смесей in легких бетонов на пористых заполнителях (пористые заполните­ли не могут эффективно участвовать в перемешивании смеси в гравитационных смесителях).

Бетоносмесительные установки могут быть передвижные и ста­ционарные. Чаще бетонные смеси приготовляют на специализированных бетонных заводах, имеющих высокую степень механизации и автоматизации. В этом случае будет выше стабильность свойств бетонной смеси и бетона. Такие гото­вые смеси называют товарным бетоном.

Транспортирование бетонной смеси. Обязательное требование ко всем видам транспортирования бе­тонной смеси — сохранение ее од­нородности и подвижности. На большие расстояния транспортиро­вание осуществляется в специаль­ных машинах — бетоновозах, име­ющих грушевидную емкость. При движении емкость бетоновоза мед­ленно вращается, постоянно подме­шивая бетонную смесь. Это необходимо для того, чтобы смесь не расслаивалась от вибрации во время перевозки, что часто проис­ходит, когда смесь транспортируют в кузовах самосвалов. В зимнее время должен быть предусмотрен подогрев перевозимой бетонной смеси.

На строительных объектах и заводах сборного железобетона смесь транспортируют в вагонетках, перекачивают бетононасосами и подают транспортерами.

Укладка бетонной смеси. Качество и долговечность бетона во многом зависят от правильности укладки. Методы укладки и уплот­нения определяются видом бетонной смеси (пластичная или жест­кая, тяжелый или легкий бетон) и типом конструкции. Укладка должна обеспечивать максимальную плотность бетона (отсутствие пустот) и неоднородность состава по сечению конструкции.

Пластичные текучие смеси уплотняются под действием собст­венного веса или путем штыкования, более жесткие смеси — виб­рированием.

Вибрирование — наиболее эффективный метод укладки, осно­ванный на использовании тиксотропных свойств бетонной смеси. При вибрировании частицам бетонной смеси передаются быстрые колебательные движения от источника колебаний — вибратора. Применяют главным образом электромеханические вибраторы, ос­новная часть которых — электродвигатель. На валу электродвигате­ля эксцентрично установлен груз — дебаланс, при вращении которого возникают колебательные импульсы.

При вибрировании жесткая бетонная смесь как бы превращает­ся в тяжелую жидкость, которая плотно заполняет все части формы, а воздух, содержащийся в бетонной смеси, при этом поднимается вверх и выходит из смеси. Бетонная смесь приобретает плотную структуру.

При недостаточном времени вибрирования бетонная смесь

уплотняется не полностью, при слишком долгом — она может расслоиться: тяжелые компоненты — щебень, песок концентрируются внизу, а вода выступает сверху (см. рис. 12.4).

|В зависимости от вида и формы бетонируемой конструкции ', применяют различные типы вибраторов. При бетонировании конст-грукций большой площади и небольшой толщины (до 200...300 мм), например бетонных покрытий дорог, полов промышленных зданий и т. п., используют поверхностные вибраторы (рис. 12.10, а), массив-пых элементов значительной толщины — глубинные вибраторы (рис. 12.10, б) с наконечниками различной формы и размеров. Часто при­меняют одновременно несколько вибраторов, которые собирают в пакеты. Тонкостенные бетонные конструкции, насыщенные арма­турой (колонны, несущие стены), уплотняют навесными вибратора­ми, прикрепляемыми к поверхности опалубки (рис. 12.10, в). В заводских условиях при изготовлении бетонных камней, крупных блоков, панелей и других изделий пользуются виброплощадками (рис. 12.10, г), на которые устанавливают формы с бетонной смесью.

Твердение бетона. Нормальный рост прочности бетона происхо­дит при положительной температуре (15...25 °С) и постоянной влажности. Соблюдение этих условий особенно важно в первые 10... 15 сут твердения, когда бетон интенсивно набирает прочность (рис. 12.11).

Чтобы поверхность бетона предохранить от высыхания, ее по­крывают песком, опилками, периодически увлажняя их. Эффектив­на защита поверхности бетона от испарения влаги полимерными пленками, битумными и полимерными эмульсиями.

В зимнее время твердеющий бетон предохраняют от замерзания различными методами: методом термоса, когда подогретую бетон­ную смесь защищают теплоизоляционными материалами, и подо­гревом бетона во время твердения (в том числе и электропрогрев). На заводах сборного железобетона для ускорения твердения бе­тона применяют тепловлажностную обработку — прогрев при постоянном поддерживании влажности бетона, на­пример, насыщенным паром при тем­пературе 85...90 °С. При этом время твердения железобетонных изделий до набора ими отпускной прочности (70...80 % марочной) сокращается до 10... 16 ч (при твердении в естествен­ных условиях для этого требуется 10...15 дн).

Для силикатных бетонов исполь­зуют автоклавную обработку в среде насыщенного пара высокой темпера туры 175...200 °С и при давлении 0,8...1,3 МПа. В этом случае про­цесс твердения длится 8...10 ч (рис. 12.12).

Для ускорения набора прочности бетоном применяют быстро-твердеющие (БТЦ) и особо быстротвердеющие (ОБТЦ) цементы.

Быстрее других достигает марочной прочности (за три дня) бе­тон на глиноземистом цементе, однако последний нельзя использо­вать при температуре окружающей среды во время твердения выше 30...35 °С.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: