2020-04-12
3618
Производство бетонной смеси осуществляется на бетоносмеситель- ных узлах, автоматизированных бетонных заводах или в бетоносмеситель- ных цехах заводов железобетонных изделий, которые в централизованном порядке снабжают бетонной смесью строительные объекты. Основными технологическими процессами производства являются:
· приготовление;
· транспортирование;
· укладка и уплотнение бетонной смеси с последующим уходом за уложенным бетоном и контролем его качества.
Приготовление бетонной смеси включает две основные операции – дозирование всех компонентов бетонной смеси и перемешивание их до получения однородной массы.
Дозирование материалов, т.е. отмеривание расхода материалов на замес бетоносмесителя, производят по массе. Материалы подготавливают- ся путем дробления, измельчения, обогащения и при необходимости вы- сушивания или даже подогрева (при работах в зимнее время). На совре- менных бетонных заводах используют полуавтоматические и автоматиче- ские весовые дозаторы, которые взвешивают цемент и воду с точностью до
|
|
|
±1%, заполнители – с точностью ±2%, при этом происходит автоматиче- ская корректировка воды затворения, так как установлено, что отсутствие контроля влажности заполнителей приводит к колебаниям значений проч- ности бетона до 15%, а подвижности смеси – до 3 раз. Количество мате- риалов на один замес бетоносмесителя определяют с учетом расхода мате- риалов на 1 м3 бетонной смеси и значения коэффициента выхода бетонной смеси.
Перемешивание компонентов бетонной смеси производят в бе- тоносмесителях вместимостью 100...250 л (малая), 375...500 л (средняя), 1200, 2400, 4500 л (большая) механизированным путем.
Большое влияние на качество бетонной смеси оказывает про- должительность перемешивания.
Транспортирование бетонной смеси. При перевозке бетонной сме- си основным технологическим условием является сохранение однородно- сти и обеспечение требуемой для укладки подвижности смеси. Транспор- тирование бетонных смесей заводом-изготовителем осуществляется в виде затворенной водой смеси, доставленной к месту потребления в готовом для укладки виде; сухой смеси цемента с заполнителями, затворяемой во- дой в автобетоносмесителях в пути следования или непосредственно на строительном объекте. К месту укладки бетонную смесь доставляют раз- личными видами транспорта. Транспортирование смеси на короткие рас- стояния производят ленточными конвейерами, бетононасосами, вагонет- ками и др. Для горизонтальной и вертикальной подачи бетонной смеси в
262
бетонируемые конструкции применяют также транспортеры и пневмонаг- нетатели (пневмотранспортные установки).
|
|
|
Укладка и уплотнение бетонной смеси. На стройках, где ведутся бетонные работы, и на заводах сборного железобетона применяется меха- низированная укладка и уплотнение бетонной смеси вибраторами. Бетон- ная смесь укладывается в опалубку с установленной в ней арматурой. Уп- лотняют бетонную смесь вибрированием, которое влияет на реологические свойства: теряет структурную прочность, приобретает свойства тяжелой жидкости и под действием силы тяжести равномерно распределяется в форме, заполняет все промежутки между арматурой и хорошо уплотняется. Твердение бетона, уход за бетоном, распалубка конструкций. Для получения качественного бетона необходимо обеспечить правильный уход за твердеющим бетоном, так как рост прочности бетона возможен только при определенных температурно-влажностных условиях. При нормальных условиях твердения (температура воздуха +20°С и относительная влаж- ность воздуха 95 ±5%) марочную прочность бетон набирает через 28 суток после укладки и уплотнения бетонной смеси. При повышении температу- ры среды до 60...85оС и сохранении влаги в бетоне скорость твердения увеличивается. Бетон, твердеющий во влажных условиях, будет иметь зна- чительно большую прочность, чем бетон, твердеющий в сухой среде (на воздухе), так как быстрая потеря влаги бетоном приводит к прекращению его твердения, а значит, и росту прочности. Условия выдерживания бетона и сроки распалубки определяют на основании требований, установленных
действующими строительными нормами и правилами.
В течение первых 7 суток бетон набирает 60...70% марочной проч- ности, поэтому в первые дни после его укладки особенно важен пра- вильный уход.
Свежеуложенный бетон предохраняют от сотрясений, ударов, каких- либо повреждений, а также резких изменений температур, выдерживая его во влажном состоянии и защищая открытые поверхности бетона от прямо- го воздействия солнечных лучей во избежание высыхания, а в первые часы твердения и от дождя. Для этого горизонтальные поверхности по оконча- нии укладки покрывают специальными или пленкообразующими вещест- вами (битумные эмульсии, латекс, синтетический каучук и др.). Бетон на портландцементе поливают в течение 7 суток, на глиноземистых цементах
– в течение 3 суток, на прочих цементах – 14 суток.
Как только бетон набирает прочность, при которой обеспечена при распалубке сохранность поверхностей и граней конструкции, распалубли- вают боковые элементы опалубки.
Химические или противоморозные добавки – химические соединения, вводимые в бетонную смесь в количестве 2...10% массы цемента и способ- ствующие твердению бетона при отрицательных температурах. К проти- воморозным добавкам относятся хлористый кальций СаС12, хлористый на- трий NаС1, нитрит натрия NаNО3, поташ К2СО3. Эти соли снижают точку замерзания воды и обеспечивают твердение бетона на морозе.
263
Лёгкие бетоны
Легкие бетоны – бетоны, средняя плотность которых составляет от 500 до 1800 кг/м3. Применяют их для изготовления несущих и ограждаю- щих сборных бетонных и железобетонных конструкций с целью снижения массы последних, улучшения теплотехнических и акустических свойств зданий, уменьшения стоимости строительства на 10...20%, затрат на транс- портировку на 25%, трудовых затрат на 50%, экономии материалов (осо- бенно при возведении многоэтажных зданий) вследствие уменьшения мас- сы конструкций (до 30...35%), увеличения производительности труда на 20%.
Легкие бетоны используют в разнообразных строительных кон- струкциях: каркасы зданий, панели стен, покрытия и перекрытия, а также напряженно-армированные элементы конструкций - пролетные строения мостов, фермы, балки и др. Удельная масса легких бетонов в основных конструкциях полносборных зданий может составить около 60%.
|
|
|
Для изготовления легких бетонов используют несколько способов: применение пористых заполнителей, замена заполнителей воздушными ячейками, сочетание первого и второго приемов. В зависимости от способа изготовления легкие бетоны делят на: легкие бетоны на пористых заполни- телях и ячеистые бетоны.
Легкие бетоны на пористых заполнителях благодаря особенно- стям применяемых пористых заполнителей значительно отличаются от обычных тяжелых бетонов. Пористые заполнители отличаются от плотных низкой насыпной плотностью, меньшей прочностью, шероховатой поверх- ностью зерен. Это оказываект заметное влияние на свойства бетонной сме- си - водопотребность и водосодержание. Легкие бетоны на пористых за- полнителях имеют пористость до 45%, плотность до 1800 кг/м:}.
Легкие бетоны на пористых заполнителях классифицируют по не- скольким признакам: по виду пористых заполнителей, по структуре, по на- значению.
По виду пористых заполнителей легкие бетоны делят на:
· пемзобетон;
· туфобетон;
· керамзитобетон;
· аглопоритобетон;
· шлакобетон и т.д.
Для производства легких бетонов возможно применение одновре- менно различных видов пористых заполнителей, из которых производят керамзитоперлитобетон, керамзитовермикулитобетон (в названии бетона сначала указывают вид крупного заполнителя, а затем мелкого); органиче- ский заполнитель (древесная дробленка, костра, гранулированный пеноло- листирол и т.д.), служащий для изготовления разновидности легкого «де- ревобетона» (арболита), и пенополистиролбетона.
264
Разновидностью легкого бетона является поризованный бетон, кото- рый содержит легкий заполнитель и специально поризованный цементный камень. Эта структура получается введением в бетонную смесь пенообра- зователя (устойчивой пены). Изготовление поризованного бетона требует дополнительных трудозатрат, поэтому его применение сравнительно огра- ничено.
По структуре эти бетоны делят на следующие виды:
|
|
|
· обыкновенный или плотный легкий бетон, в котором пустоты между зернами крупного заполнителя полностью заполнены цементно- песчаным раствором;
· крупнопористый (беспесчаный) — пустоты между зернами крупного заполнителя свободны.
Крупнопористый бетон экономичен и эффективен, с низкой плотно- стью и малой теплопроводностью, что снижает расход топлива на отопле- ние помещений в здании; обладает крупнопористым строением (не содер- жит песка).
Применяют его как стеновой материал для зданий высотой до четы- рех этажей.
По назначению легкие бетоны подразделяют на:
· теплоизоляционные с плотностью не более 500 кг/м3 и тепло- проводностью не более 0,2 Вт/(м·К), используемые в слоистых конструк- циях как достаточно надежная теплоизоляция в виде плит и т.д.
· конструкционно-теплоизоляционные с плотностью 500...1400 кг/м3 и теплопроводностью 0,2...0,64 Вт/(м-К), совмещающие функции конструкционного и теплоизоляционного материала и применяемые в не- сущих и самонесущих ограждающих конструкциях (стенах и перекрытиях)
· конструкционные с плотностью 1400...1800 кг/м3, теплопровод- ностью 0,35...0,6 Вт/(м-К), применяемые в несущих конструкциях (плиты перекрытий и покрытий и другие элементы).
Вяжущим веществом в легких бетонах служит обычный ПЦ, ШПЦ, пуццолановый портландцемент или быстротвердеющий портландцемент, выбор которых зависит от условий твердения изделий из легкого бетона (естественное, пропаривание, автоклавная обработка и др.), требуемой прочности бетона и эксплуатационных условий конструкций.
Пористые заполнители участвуют в формировании свойств и структурных особенностях легких бетонов. В качестве заполнителей для легких бетонов применяют природные и искусственные сыпучие пористые материалы в виде щебня или гравия с насыпной плотностью не более 1000 кг/м3 при крупности зерен 5...40 мм и песка с насыпной плотностью не бо- лее 1200 кг/м3 при крупности зерен до 5 мм. Природные пористые запол- нители производят путём дробления и рассева легких горных пород - пем- зы, вулканического туфа, пористых известняков, известняка-ракушечника и др.; искусственные пористые заполнители - из отходов промышленности
265
и термической обработкой силикатного, глинистого, шлакового и другого минерального сырья. К ним относятся:
· керамзит и его разновидности (зольный гравий, глинозольный керамзит и др.);
· аглопорит;
· шлаковая пемза (термозит);
· вспученный перлит;
· вспученный вермикулит.
По форме и характеру поверхности пористые заполнители имеют:
· округлую, относительно гладкую поверхность (керамзитовый гравий);
· угловатую и шероховатую поверхность (аглопоритовый щебень, щебень из шлаковой пемзы).
Пористый песок рассеивают на две фракции: мелкий песок (размер зерен до 1,25 мм) и крупный (размер зерен 1,25 до, 5 мм). Пористый ще- бень (гравий) рассеивают на три фракции: 5...10; 10...20 и 20...40 мм.
Основными показателями свойств пористых заполнителей является насыпная плотность, плотность и прочность зерен, водопоглощение, моро- зостойкость и др.
По величине насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м3) по- ристые заполнители имеют следующие марки: М100; М150; М200; М250; МЗОО; М350; М400; М500; М600; М800; М1000 и М1200.
Прочность пористых заполнителей определяется путем раздавлива- ния зерен в стальном цилиндре. Для пористых заполнителей установлено 11 марок по прочности: П25; П35; П50; П75; П100; П125; П150; П200; П250; П300; П350.
Водопоглощение заполнителя зависит как от величины общей по- ристости, так и от структуры пространства: если поверхность зерен имеет оплавленную корочку (керамзитовый гравий), то водопоглощение значи- тельно снижается.
Содержание вредных примесей в пористых заполнителях, вы- зывающих коррозию цементного камня и снижение стойкости бетона в эксплуатационных условиях не должно превышать 1%. К вредным приме- сям относят:
· водорастворимые сернистые соединения;
· глинистые частицы;
· пылевидные частицы.
Бетонные смеси с пористыми заполнителями очень тщательно пере- мешивают в бетоносмесителях, затем производят укладку и уплотнение смеси в форме теми же способами, что и формование изделий из тяжелого бетона. Для ускорения твердения изделий применяют методы пропарива- ния, электропрогрева или автоклавной обработки.
266
Свойства легких бетонов на пористых заполнителях Основными свойствами этих бетонов являются:
· плотность;
· теплопроводность;
· прочность;
· морозостойкость.
Средняя плотность наиболее распространенных легких бетонов на пористых заполнителях определяется видом и качеством заполнителей (плотностью, зерновым составом и др.), активностью и расходом вяжущего, водоцементным отношением, способом уплотнения бетонной смеси, усло- виями и сроком ее твердения.
Теплопроводность бетона зависит от плотности, пористости, ха- рактера пор и других факторов. В легком бетоне тепло передается через твердый остов и воздух, заполняющий поры, а также в результате конвек- ции воздуха в замкнутом объеме, поэтому, чем меньше объем пор, тем лучшими теплоизолирующими свойствами будет обладать бетон. Тепло- проводность у легких бетонов колеблется от 0,07 до 0,7 Вт/(м·К). Толщина наружной стены в зависимости от теплопроводности легкого бетона может изменяться от 20 до 40 см.
Прочность легких бетонов зависит от активности цемента, водоце- ментного отношения, условий и длительности твердения, прочности за- полнителей и других факторов. Введение в бетон пористых заполнителей снижает его прочность. Основным показателем прочности является класс бетона по прочности при сжатии. В соответствии со стандартом СТ СЭВ 1406—78 по пределу прочности при сжатии установлены следующие клас- сы, МПа: В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В17,5; В20; В22,5; В25;
В30; В40; для теплоизоляционных бетонов, кроме названных, предусмот- рены классы: В0,35; ВО,75; В1. Без учета требований стандарта СЭВ бето- ны делят по прочности при сжатии на марки, кгс/см2: М35; М50; М75; М100; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М450; М500, а для тепло-
изоляционных предусмотрены марки: М5; М10; М15; М25.
Морозостойкость легких бетонов может быть не ниже морозостой- кости тяжелых, если правильно подобран состав. Бетоны на ПЦ обладают более высокой морозостойкостью, которая возрастает с увеличением коли- чества цемента. По морозостойкости легкие бетоны имеют марки: Р25; Р35; Р50; Р75; К100; Р150; Р200; Р300; К400; К500. Благодаря высокой мо-
розостойкости легкие бетоны на пористых заполнителях широко исполь- зуют в гидротехническом строительстве, мостостроении.
Ячеистые бетоны являются разновидностью легких бетонов и пред- ставляют собой искусственный каменный материал, состоящий из затвер- девшего вяжущего вещества и равномерно распределенных в нем искусст- венно созданных пор в виде ячеек, заполненных воздухом или газом. Ячейки имеют сферическую форму и диаметр 0,5...2 мм; разделяются тон-
267
кими и прочными перегородками затвердевшего цементного камня, обра- зующих своеобразный несущий каркас материала. Благодаря ячеистой структуре бетон имеет небольшую плотность и малую теплопроводность. Классифицируют ячеистые бетоны по нескольким признакам:
· по способу получения пористой структуры;
· по виду вяжущего;
· по характеру твердения;
· по назначению.
По виду вяжущего различают:
· бетоны на основе портландцемента или смешанных цементов
(газо- и пенобетоны);
· известково-кремнеземистых вяжущих (газо- и пеношлакобето-
ны);
· гипсовых вяжущих (газо- и гипсобетоны).
В названии ячеистого бетона дается вид кремнеземистой добавки
(газо-, пенозолобетоны, газо-, пенозолосиликаты и др.).
По характеру твердения различают:
· автоклавные ячеистые бетоны (твердеют в среде насыщенного водяного пара в автоклавах);
· безавтоклавные ячеистые бетоны (твердеют в естественных ус- ловиях, пропарочных камерах, термореактивных формах и т.п.).
Автоклавная обработка производится при 175...190оС и давлении па- ра 0,8...1,2МПа, что способствует ускорению процесса твердения вя- жущего, взаимодействию его с кремнеземистым компонентом с образова- нием гидросиликата кальция (с высокими прочностью и долговечностью) и получению ячеистых бетонов с высокими показателями механических свойств.
По назначению ячеистые бетоны делят на:
· теплоизоляционные с плотностью в воздушно-сухом состоянии до 500 кг/м3 и общей пористостью 75...80%;
· конструкционно-теплоизоляционные с плотностью 500...900
кг/м3 и общей пористостью 60...70%;
· конструкционные с плотностью 900...1200 кг/м3, с объемом пор
40...55%.
Применение – широко применяют конструкционно- теплоизоляционные и теплоизоляционные ячеистые бетоны: из них произ- водят панели наружных и внутренних стен и покрытий зданий, стеновые и теплоизоляционные блоки, ограждающие конструкции, теплоизоляцион- ные и акустические плиты, скорлупы и другие изделия. Стены из ячеисто- го бетона на 20...40% легче и дешевле стен из легких бетонов на пористых заполнителях. Из ячеистого бетона также изготовляют плиты для бесчер- дачных крыш и чердачных перекрытий жилых зданий и плиты покрытий промышленных зданий.
268
на:
В зависимости от способа порообразования ячеистые бетоны делят
· пенобетоны;
· газобетоны.
Пенобетоны получают смешиванием цементного теста или цемент-
но-песчаного раствора с устойчивой пеной (с участием пенообразователя – некоторые виды поверхностно-активных веществ: жидкая смесь кани- фольного мыла и животного клея, водный раствор сапонина (вытяжка из растительного мыльного корня), алюмосульфонафтеновый и препарат ГК (гидролизованная кровь с боен).
Пену, цементное тесто или раствор, а также их смесь приготавлива- ют в трехбарабанных пенобетономешалках: в двух верхних барабанах вращаются валы с лопастями - в одном взбивается пена, во втором смеши- вается цемент с водой и кремнеземистым компонентом. Под ними нахо- дится третий барабан, в котором в течение 2...3 мин. тщательно пере- мешивают готовую пену и раствор. Пенобетонную смесь разливают в формы для изделий, которые направляют в автоклавы или пропарочные камеры для твердения.
Газобетон получают смешиванием ПЦ (иногда с добавкой воздуш- ной извести), кремнеземистого компонента и газообразователя (тонкоиз- мельченный алюминиевый порошок (пудра) – применяют в виде суспензии, или пергидроль (водный раствор перекиси водорода Н2О2).
Процесс газообразования происходит в результате химического взаимодействия между гидроксидом кальция и алюминиевой пудрой по реакции:
3Са(ОН)2 + 2Аl + 6Н2О = 3СаО - А12О3 6Н2О + 3Н2 .
Выделяющийся водород вспучивает тесто, которое затвердевает и
сохраняет пористую структуру.
Газобетонные изделия изготовляют литьевым, вибрационным и реза- тельным способами. Первый способ - наиболее распространённый. В газо- бетоносмеситель загружают песчаный или зольный шлам, затем воду, вя- жущее и суспензию газообразователя. Эту смесь в сжатые сроки загружа- ют в формы, заполняя их с таким расчетом, чтобы после окончания вспу- чивания форма была заполнена доверху. Избыток смеси (горбушку) после схватывания срезают проволочными струнами. После вызревания в фор- мах газобетон обычно подвергают ускоренному твердению в автоклавах.
Преимущества - газобетон проще в изготовлении, изделия из него имеют более мелкие поры и более устойчивое качество.
Свойства ячеистых бетонов
Плотность является главной количественной характеристикой структуры ячеистого бетона, определяющая все его технические свойства. По показателям плотности ячеистый бетон имеет марки (кг/м3): ВЗОО; О400; Б500; О600; Б700; В800; В900; Б1000; В1100; В1200.
269
кг/м3;
По назначению ячеистые бетоны делят на:
· теплоизоляционные, с плотностью 300...500 кг/м3;
· конструкционно-теплоизоляционные, с плотностью 500...900
· конструкционные, с плотностью 900...1200 кг/м3.
Прочность ячеистого бетона определяют при сжатии образцов-
кубов с длиной ребра 100 мм, прошедших автоклавную обработку и имеющих влажность 10% по массе. В соответствии со стандартом СТ СЭВ 1406-78 по пределу прочности при сжатии установлены следующие классы, МПа: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15. Без учета требо-
ваний этого стандарта, показатели прочности на сжатие характеризуются марками; кгс/см2: Мб; М10; М15; М25; М35; М50; М75; М100; М150; М200.
Морозостойкость ячеистого бетона зависит от особенностей поро- вой структуры бетона. Для повышения морозостойкости необходимо соз- давать ячеистую структуру с замкнутыми порами при использовании виб- рации в период формования изделий, которая разрушает крупные ячейки и образует равномерно распределенные мелкие замкнутые поры. По морозо- стойкости ячеистые бетоны имеют следующие марки: F15; F25; F35; F50; F70; F100.
Водопоглощение так же, как и морозостойкость, зависит от величины и характера пористости. При плотности 700...900 кг/м3 водопоглощение по массе составляет 30...40%.
Теплопроводность ячеистого бетона зависит от плотности и влажно- сти и соответствует хорошим теплозащитным материалам.
Влажность ячеистых бетонов после автоклавной обработки со- ставляет обычно 15...35%. Для защиты от коррозии стальную арматуру по- крывают цементно-битумной или цементно-полистирольной обмазкой.
Ячеистые бетоны имеют высокую звукоизолирующую и звукопо- глощающую способность, поэтому их используют для изготовления зву- копоглощающих плит для акустической отделки потолков и стен.
По огнестойкости многие ячеистые бетоны превосходят тяжелые цементные бетоны (4 ч при 800°С).
Изделия из ячеистого бетона поддаются механической обработке (пилению, фрезерованию, сверлению и др.); в процессе производства вве- дением пигментов может быть изменен цвет изделия (от белого до серо- синего).
Применение - для легких железобетонных конструкций и теплоизо- ляции. Из общего выпуска изделий из ячеистых бетонов теплоизоляцион- ные плиты и элементы составляют около 60%, стеновые панели и блоки — 30, конструкции покрытий — 10% Конструкции из ячеистых бетонов дол- говечны в зданиях с сухим и нормальным влажностным режимами (отно- сительная влажность воздуха 60...70%).
270
9.3. ЖЕЛЕЗОБЕТОН
