Ударной обработкой 14 страница

В качестве заполнителя для штукатурных растворов применяют природный песок групп «очень мелкий», «мелкий» и «средний» с модулем крупности не более 2,0. При этом крупность зерен не должна превышать для подготовительног и основного слоев 2,5 мм, отделочного слоя (накрывки) – 1,25 мм.

Свойства различных слоев штукатурной системы должны быть согласованы между собой таким образом, чтобы на поверхностях раздела между слоями и основанием не возникали напряжения вследствие усадки и температурного расширения. Для этого необходимо, чтобы прочность верхнего слоя была меньше прочности нижнего или оба слоя имели одинаковую прочность.

Растворы для обычных штукатурок подразделяют на цементные, известковые, цементно-известковые, известково-гипсовые и др. Рекомендуемые составы растворов в зависимости от вида оштукатуриваемой поверхности и условий эксплуатации приведены в табл. 8.8 и 8.9.

Таблица 8.8. Рекомендуемые составы для подготовительного и основного слоев

Вид оштукатуриваемой поверхности	Вид и состав растворов
Цементный	Известковый	Цементно-известковый	Известково-гипсовый
Наружная штукатурка стен, цоколей, карнизов и т.п., подвергающихся систематическому увлажнению, а также внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60%
Для подготовительного слоя (обрызг)
Каменные и бетонные	1:2,5…1:4	-	1:0,3:3…1:0,5:5	-
Для основного слоя (грунт)
Каменные и бетонные	1:2…1:3	-	1:0,7:2,5…1:1,2:4	-
Наружная штукатурка стен, не подвергающихся систематическому увлажнению, и внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60%
Для подготовительного слоя (обрызг)
Каменные, бетонные, деревянные и гипсовые	-	1:2,5…1:4	1:0,5:4…1:0,7:6	1:0,3:2…1:1:3
Для основного слоя (грунт)
Каменные, бетонные, деревянные и гипсовые	-	1:2…1:3	1:0,7:3…1:1:5	1:0,5:1,5…1:1,5:2

Таблица 8.9. Рекомендуемые составы растворов для отделочных слоев

Вид грунта	Вид и состав раствора
Цементный	Известковый	Цементно-известковый	Известково-гипсовый
Наружная штукатурка стен, цоколей, карнизов и т.п., подвергающихся систематическому увлажнению, а также внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха свыше 60%
Цементный и цементно-известковый	1:1…1:1,5	-	1:1:1,5…1:1,5:2	-
Наружная штукатурка стен, не подверженных систематическому увлажнению, и внутренняя штукатурка в помещениях с относительной влажностью воздуха до 60%
Цементный и цементно-известковый	-	-	1:1:2…1:1,5:3	-
Известковый и известково-гипсовый	-	1:1…1:2	-	1:1:0…1:1,5:0

Декоративные растворы предназначены для отделки лицевых поверхностей фасадов зданий и интерьеров помещений с целью создания художественно-декоративного эффекта на отделываемой поверхности и архитектурной выразительности зданий и сооружений. Такие растворы должны обладать не только ярко выраженными декоративными свойствами, но и необходимой степенью подвижности, иметь хорошее сцепление с отделываемой поверхностью, мало изменяться в объеме при твердении, чтобы не вызывать образования трещин, высокой светостойкостью. Кроме того для фасадной отделки зданий и сооружений – повышенной водостойкостью и морозостойкостью. Требования по водо- и морозостойкости устанавливаются, как правило, в проектной документации с учетом реальных условий эксплуатации зданий и сооружений.

В качестве вяжущих для изготовления декоративных растворов используют белый и цветные цементы, известь, гипсовые и полимерные вяжущие и др.

Заполнителем служит чистый кварцевый песок и каменная крошка из декоративных горных пород. Они должны отвечать требованиям ГОСТ 22856 по цвету, зерновому составу, прочности, морозостойкости и содержанию пылевидных частиц. Цвет заполнителя характеризуется основным цветом и оттенком. При этом в определении цвета вторым словом является основной цвет, а первым – оттеночный. Например, светло-зеленый, темно-коричневый и т.п. Для придания отделочному слою блеска в состав раствора вводят в небольших количествах слюду, вермикулит или дробленое стекло.

Красящие вещества или пигменты используются в основном природные или искусственные, отличающиеся повышенными щелочестойкостью и атмосферостойкостью (охра, умбра, сурик железный, мумия, графит, ультрамарин и др). Они должны быть измельчены до полного прохода через сито с 1600 отв/см² и остатка на сите с 3600 отв/см² не более 2%.

К разновидностям декоративных растворов можно отнести «жидкие обои» или японские декоративные штукатурки. Они были изобретены в Японии около 350 лет назад и основой для них служили шелковые волокна. В настоящее время основой для таких материалов служат синтетические и хлопковые волокна, кварцевый песок и др. Кроме того, в их состав входят вяжущее вещество, наполнители, красители. Такие составы можно наносить на стены и потолки как мастерком, так и набрызгом. Они не только преображают внешний вид помещений, но и улучшают его акустические характеристики.

Декоративная отделка фасадов и интерьеров может выполняться также путем обработки подготовленных поверхностей клеящими составами с последующим нанесением декоративной крошки из природных или искусственных материалов. В качестве клеящих составов применяют коллоидный цементный клей, гипсополимерцемент, цементоперхлорвинил и др. После нанесения декоративной крошки, затвердевания и высыхания клеящего слоя поверхность, как правило, обрабатывают прозрачным бесцветным лаком.

Сухие строительные смеси представляют собой тщательно приготовленные в заводских условиях смеси различного назначения, состоящие из минеральных вяжущих, заполнителей и наполнителей строго выдержанной гранулометрии и полимерных модифицирующих добавок. Кроме того, для придания специальных свойств в их состав могут входить еще более 20 ингредиентов (ускорители или замедлители твердения, порообразователи, окрашивающие, пластифицирующие, гидрофобизирующие и другие добавки).

Минеральными вяжущими веществами в таких смесях используются портландцемент (обычный, белый и цветной), известь, гипсовые и др.

Заполнителем служат чистые мытые кварцевые или полиминеральные пески определенного фракционного состава. Для декоративных штукатурных растворов дополнительно используются декоративные фракции особого гранулометрического состава: кальцит, мрамор, известняк, слюда и пигменты. Для уменьшения плотности сухих строительных смесей и усиления изолирующей способности дополнительно используются легкие заполнители – перлит, вермикулит, пеностекло и др.

Наполнитель получают тонким помолом, как правило, горных пород – известняка, доломита, мрамора, мела, диатомита, трепела, опоки и др. до размера зерен не более 100 мкм. Высокая дисперсность наполнителя обусловливают улучшение удобоукладываемости и водоудерживающей способности, увеличение плотности и прочности покрытия на сжимающие и ударные нагрузки, а также повышение его термостойкости и снижение деформативности.

Особая роль в сухих строительных смесях принадлежит модифицирующим добавкам и редиспергируемым полимерным порошкам. Введение их в состав сухих строительных смесей позволяет заранее прогнозировать и изменять в широких пределах технологические, физико-механические и другие свойства таких смесей, определять области и условия их применения. При этом номенклатура модифицирующих добавок и редиспергируемых полимерных порошков на сегодняшний день достаточно велика и частично приведена в разд. 8.3.3. Однако вид, состав, дозировка и другие их технологические параметры в большинстве случаев являются авторскими разработками конкретных фирм по производству сухих строительных смесей.

Сухие строительные смеси по ГОСТ 31189-2003 классифицируются по ряду признаков, в т.ч. по назначению: выравнивающие, облицовочные, напольные, ремонтные, защитные, кладочные, монтажные, декоративные, гидро- и теплоизоляционные, грунтовочные.

Выравнивающие смеси по способу нанесения подразделяют на штукатурные и шпаклевочные. Облицовочные – на клеевые и шовные. Напольные – на выравнивающие и несущие. Ремонтные – на поверхностные и инъекционные. Защитные – на ингибирующие, санирующие, биоцидные, огнезащитные, коррозионно-защитные, морозозащитные, радиационно-защитные. Гидроизоляционные – на поверхностные и проникающие. Проникающие – на инъекционные и капиллярные.

На место производства строительных работ такие смеси доставляются в расфасованном виде (в бумажных мешках по 5…50 кг, в полипропиленовых биг-бэгах – 500…2000 кг). Для использования их по назначению достаточно добавить необходимое количество воды согласно рекомендациям производителя.

Акустические растворы представляют собой разновидность легких растворов с плотностью 600…1200 кг/м³. Применяют их для поглощения звука и снижения уровня шума в помещениях. Заполнителями являются преимущественно однофракционные пески крупностью 3…5 мм пористой структуры из пемзы, шлаков, вспученных перлита и вермикулита, керамзита и др. Вяжущими служат портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипсовые и их смеси. Состав смеси должен быть таким, чтобы обеспечить создание в структуре затвердевшего раствора открытых незамкнутых пор. Чаще всего соотношение вяжущего и заполнителя составляет 1:4.

Глава 9. СБОРНЫЕ БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ

9.1 Общие сведения о железобетоне

Железобетон, как ни один другой материал, является важным формообразующим элементом современной архитектуры. Приоритет в его изобретении принадлежит французам (вторая половина Х1Х столетия). Причем первыми изобретателями железобетона стали далеко не специалисты и даже люди без инженерного образования (садовник, юрист, штукатур). Поэтому первоначально этот материал на французском языке называли «zementarme» (вооруженный цемент) и уже несколько позднее на немецком – «stahlbeton» (сталебетон).

Вместе с тем называть железобетон материалом можно только с большой долей условности. Железобетон – это, прежде всего изделие, элемент конструкции или сама конструкция, т.е. это конгломератная структура, в которой выгодно сочетается совместная работа двух материалов – бетона и стали (арматуры). Причем один из этих материалов (бетон) воспринимает сжимающие усилия, а второй (сталь) – растягивающие, предотвращая тем самым образование в бетоне трещин и разрушение конструкции. Неодинакова роль этих материалов и в формировании внешнего облика изделий и конструкций, а в целом зданий и сооружений. Бетон, как правило, определяет содержание лицевой поверхности конструкций, ее эстетику, а арматура (арматурные каркасы) – их форму и объемное восприятие.

Совместная работа этих совершенно разных по свойствам материалов в одном изделии стала возможной благодаря совпадению ряда положительных факторов:

- надежному сцеплению бетона и арматуры;

- почти одинаковым коэффициентам температурного расширения бетона и стали, что обеспечивает монолитность конструкциям;

- бетон не только не оказывает вредного воздействия на арматуру, но и предохраняет ее от коррозии.

В зависимости от способа армирования и состояния арматуры различают железобетонные изделия с обычным армированием и предварительно напряженные.

9.2 Предварительно напряженный железобетон

При обычном армировании избежать образования трещин, в особенности, микротрещин в растянутой зоне конструкции практически не удается вследствие малой предельной растяжимости бетона. Растяжимость бетона составляет 1…2 мм на 1 м, а стали – в 5…6 раз больше при одних и тех же нагрузках. Следовательно, при приложении внешних сил увеличивается прогиб конструкции, в бетоне образуются трещины, в трещины проникают газы, влага и в результате создается опасность коррозии арматуры.

Однако избежать образования трещин можно, если предварительно в зоне растяжения конструкции сжать бетон. В предварительно сжатом бетоне трещины появятся только в том случае, если растягивающие напряжения превысят напряжения предварительного сжатия. А сжатие бетона можно достичь предварительным растяжением арматуры. И такие конструкции называют предварительно напряженными. Напрягать арматуру следует в пределах упругих деформаций, т.е. 85…90% от предела текучести.

Различают несколько способов предварительного напряжения конструкций.

Если напряжение арматуры осуществляется до затвердевания бетона, то ее в этом случае укладывают в опалубку, растягивают и закрепляют. Затем укладывается бетонная смесь, изделие формуется и после затвердевания бетона или приобретения бетоном определенной прочности арматура освобождается от натяжения. В результате она стремится сократиться и обжимает бетон.

Если напряжение арматуры производится после затвердевания бетона, то в процессе формования изделия в бетоне специально готовятся каналы, в которые затем укладывают арматуру. Арматуру растягивают, закрепляют на концах анкерными устройствами, а промежутки между стенками канала и арматуры заполняют инъекционным раствором или антикоррозионной мастикой.

Напряжение арматуры может осуществляться и в процессе затвердевания бетона. В этом случае используется способность бетонов, приготовленных на расширяющихся и напрягающих цементах, увеличиваться при твердении в объеме.

Напряжение арматуры может осуществляться как механическим путем, так и электротермическим.

Для предварительного напряжения конструкций применяют бетоны высоких классов и высокопрочную арматурную сталь. Для лучшего сцепления с бетоном используют арматуру периодического профиля.

Предварительное напряжение арматуры не только предупреждает появление трещин в растянутой зоне бетона, но и позволяет снизить массу железобетонных конструкций, увеличить их жесткость, повысить долговечность и сократить расход арматуры.

9.3 Монолитный и сборный железобетон

Отличительной особенностью монолитного железобетона является то, что все технологические операции – монтаж опалубки, укладка арматуры и бетонной смеси в опалубку, уплотнение, твердение и уход за бетоном – выполняют на месте производства строительных работ. Монолитный железобетон позволяет создавать более разнообразные архитектурные формы и конструктивные решения зданий и сооружений, чем сборный.

Монолитные конструкции сооружаются в основном из тяжелого и легкого бетона на пористых заполнителях. Стены жилых зданий возводят преимущественно из крупнопористого и ячеистого бетонов. В монолитных конструкциях специального назначения применяют специальные бетоны: особо тяжелый, кислотоупорный, жаростойкий и др.

Монолитный бетон и железобетон экономичнее, как правило, сборного в подземных частях зданий и сооружений, для фундаментов под технологическое оборудование, в конструкциях массивных стен, в дорожном и гидротехническом строительстве.

Из монолитного железобетона построены самая высокая в мире телебашня (г. Москва) и самые высокие на всех континентах здания, в том числе мировой рекордсмен небоскреб в Тайбее (о. Тайвань) – высота которого со шпилем более 500 м.

Сборные железобетонные детали и конструкции изготовляют на специализированных заводах или полигонах, в готовом виде транспортируют к месту строительства и монтируют в сооружение. Основные преимущества использования сборного железобетона в том, что снижаются затраты ручного труда, сокращаются сроки возведения зданий и сооружений, выше качество конструкций, упрощается производство работ в зимний период. Эффективность сборного железобетона еще больше возрастает при использовании унифицированных элементов. Унификация изделий, особенно массового производства, позволяет уменьшить число типоразмеров изделий и обеспечивает их взаимозаменяемость. Однако сборные железобетонные изделия имеют ограничения по массе и размерам, поскольку требуют специализированного транспорта при их перевозке и грузоподъемных средств при монтаже. По условиям транспортного и грузоподъемного оборудования длина их, как правило, не должна превышать 25 м, ширина – 3м и масса 25 т.

Для сборных железобетонных конструкций применяют практически все основные виды бетона: тяжелый, легкий на пористых заполнителях и ячеистый. При этом бетоны часто применяют в сочетании с материалами специального назначения: теплоизоляционными, звукоизоляционными, гидроизоляционными и др.

Из сборного железобетона изготовляют практически все части зданий – от фундамента до кровли. Причем около 90% общего объема его производства занимают бетонные и железобетонные изделия для жилых, промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. По форме сборные железобетонные изделия могут быть линейными – колонны, балки, прогоны, сваи; плоскостными – плиты покрытий и перекрытий, панели стен и перегородок, стенки бункеров и резервуаров; блочными – массивные изделия фундаментов, стены подвалов и пространственные – объемные элементы санитарных кабин, лифтов, блок-комнат, кольца колодцев и др.

Эффективно применение бетона в сборно-монолитных конструкциях. В Германии, например, возведен комплекс зданий, состоящий из пяти дублированных 15-этажных башен и соединяющего их 6-этажного полукруглого здания. Выполнен он полностью из бетона (в сочетании сборного с монолитным) и по мнению специалистов представляет собой новое явление в архитектуре офисного строительства.

Монолитное и сборно-монолитное домостроение становится в настоящее время доминирующим методом в общей структуре строительного комплекса и нашей страны. В этой связи важной характеристикой бетонных и железобетонных изделий и конструкций является их долговечность, т.е. способность длительно сохранять работоспособность до предельного состояния, при котором дальнейшая эксплуатация становится невозможной и опасной из-за их физического износа, а восстановление экономически нецелесообразно. Исходя из надежности и уровня ответственности строительных объектов, а также долговечности бетонных и железобетонных конструкций приняты следующие сроки службы таких зданий и сооружений:

o Железнодорожные тоннели всех конструкций – 500 лет

o Мосты всех видов и конструкций – 100 лет

o Опоры и фундаменты мостов – 120 лет

o Гидростанции мощностью 25 тыс. кВт и выше – 100 лет

o Уникальные радиотелевизионные башни высотой 100 м и выше – 140 лет

o Гидротехниские сооружения – 90 лет

o Транспортные сооружения – 80 лет

o Здания высотой более 25 этажей, повышенной прочности и надежности – 250 лет

o Здания общественные, капитальные высотой до 24 этажей – 200 лет

o Здания производственные с пролетами 100 м и более – 150 лет

o Здания производственные многоэтажные (более двух этажей) и одноэтажные с площадью пола более 5000 м² – 100 лет

o То же, одно- и двухэтажные с площадью пола до 5000 м² – 80 лет

o Жилые здания крупнопанельные, с железобетонным каркасом и перекрытиями – 140 лет

o Жилые здания со стенами крупнопанельными, из монолитного легкого бетона, с железобетонными перекрытиями – 100 лет.

9.4 Методы отделки поверхности железобетонных изделий и конструкций

Бетон является едва ли не самым многообразным и пластичным материалом по своей структуре, фактуре и цвету. И тем не менее архитекторы очень часто используют бетон лишь в качестве несущего каркаса, а его фасадную поверхность закрывают более декоративными материалами: мрамором, гранитом и т.п. Наглядным примером может служить – воссозданный недавно в Москве храм Христа Спасителя.

Наибольшее распространение в массовом строительстве, как в нашей стране, так и в странах СНГ, получила также отделка бетонных поверхностей керамической плиткой. Однако, по мнению ведущих специалистов в области архитектуры, такая отделка не только не соответствует тектонике железобетонных систем и противоречит самой сущности бетона как материала высоких эксплуатационных и эстетических качеств, но и приводит часто к антихудожественным результатам и наносит материальный ущерб.

Для более эффективного повышения качества поверхности бетона и придания ему архитектурной и скульптурной выразительности, в мировой практике разработано множество приемов, в т.ч. по выявлению естественной структуры, фактуры, текстуры и цвета бетона.

Прогрессивным методом обработки лицевой поверхности бетонных изделий является выявление природной фактуры бетона. Для этого в форму одновременно с основной массой бетона укладывается специальный лицевой слой, тоже состоящий из бетона и отделочных материалов (например, мраморной крошки, гранита, гальки, боя стекла и фарфора). Можно также использовать клеящие пасты для приклеивания цветной стеклянной крошки.

В некоторых странах получила распространение технология т.н. «натурбетона». Сущность ее в том, что в опалубку сначала укладывают специально подобранный по цвету и фактуре заполнитель, уплотняют его, а затем под давлением нагнетают бетонную смесь. После твердения и удаления опалубки декоративный слой обнажают пескоструйными аппаратами.

Иногда в качестве декоративного заполнителя лицевой поверхности используют большие куски камня (конглобетон) или отходы нержавеющей стали (ферробетон). После твердения лицевая поверхность обрабатывается путем полировки или шлифовки.

Способ «армобетона» заключается в установке в опалубку специальной разделительной металлической сетки между декоративным слоем и бетоном основной конструкции. Пластичный раствор проникает через сетку и замоноличивает слой.

Применяется также на практике метод «перенесения» фактурного слоя с опалубки на поверхность изделия подобно тому, как это происходит с мозаичной плиткой.

На различных стадиях твердения бетона лицевая поверхность может подвергаться различным видам механической обработки – «торцовкой» сухой кистью, накаткой валиком, выдавливанием шаблоном и др. Для этих целей применяются и специальные устройства с движущимися металлическими зубьями различной формы, позволяющими наносить на бетон различные фактуры и узоры. В затвердевшем уже бетоне (после распалубки) чаще всего используют пескоструйные аппараты. При обработке ими возможно применение шаблонов, в результате чего создаются графические рисунки (наподобие техники «сграффито»), возникающие за счет разной глубины обработки поверхности.

Роль опалубки и матриц в фактурной обработке поверхностей бетонных и железобетонных конструкций заключается в выявлении не столько свойств бетона, сколько свойств и фактуры опалубки или тех матриц, которые специально закладываются между опалубкой и бетоном. Для этих целей используется деревянная опалубка с отпечатками досок и швов, стальная с различного рада прокладками, позволяющими получать нужную структуру. В качестве прокладок могут применяться листы с определенной текстурой, иногда гофрированного профиля, резиновые и пластмассовые матрицы, пленки и т.п. Разрабатываются новые пластиковые вкладыши и смазки для форм, новые химические добавки для повышения плотности и долговечности поверхностного слоя бетона, новые пигменты, красители и наполнители с более широкой цветовой гаммой, новые эффективные вяжущие, например, ВНВ (вяжущее низкой водопотребности) и т.д.

Используются методы «ударного бетона» дающего наиболее чистую и плотную поверхность, двухслойные матрицы из бетона и полимерного слоя и др.

Эффективно использование декоративных цементов и разнообразных красочных составов. Рационально подобранный цвет бетонной поверхности существенно повышает архитектурную выразительность зданий и сооружений.

В законодательном плане рассматриваются предложения по включению в нормы проектирования наряду с предельными состояниями по прочности, устойчивости, трещиностойкости и нового предельного состояния – по внешнему виду конструкций.

9.5 Основные виды сборных железобетонных изделий

Номенклатура сборных железобетонных изделий и конструкций весьма обширна и насчитывает сотни наименований. Классифицируются они по многим признакам в т.ч. и по назначению.

Различают железобетонные изделия для жилых, общественных и промышленных зданий, инженерных сооружений. Все они в свою очередь подразделяются на изделия для фундаментов, каркасов зданий, стен, перекрытий и покрытий, лестниц и санитарно-технического назначения.