Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления»




Скачать 374.45 Kb.
НазваниеРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления»
Дата публикации12.02.2014
Размер374.45 Kb.
ТипРеферат
uchebilka.ru > География > Реферат
Реферат скачан с сайта allreferat.wow.ua


Производство бетона

Министерство Общего и Профессионального Образования РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИчЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «Факультет Экономики и Управления» Оценка: «бетон и Железобетон: технологии производства и экономии » КУРСОВАя РАБОТА ПО «Техника и технология»Преподаватель О. Н. ПавловичСтудент группы И-272 В. Н. Чадов Екатеринбург 1998 СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ 3СВОЙСТВА БЕТОНА 4«ВООРУЖЕННЫЙ» БЕТОН 5ИЗ ЧЕГО ДЕЛАЮТ БЕТОН? 6КАК ПРИГОТОВЛЯЮТ БЕТОННУЮ СМЕСЬ? 9УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ 10РЕОЛОГИЯ ПОМОГАЕТ РАСКРЫТЬ ТАЙНУ 11ЗАЧЕМ ПОНАДОБИЛОСЬ ВИБРИРОВАТЬ БЕТОННУЮ СМЕСЬ? 13СКОЛЬКО ДОЛЖЕН ТВЕРДЕТЬ БЕТОН? 15БОИТСЯ ЛИ БЕТОН МОРОЗА? 16ВОЗМОЖНО ЛИ ЗИМНЕЕ БЕТОНИРОВАНИЕ? 17БЕТОН – САМОГРЕВ 19РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА20ТЕХНОЛОГИИ ЭКОНОМИИ ЦЕМЕНТА 22ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ 24заключение 26БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 27 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время, бетон и железобетон являются основнымистроительными материалами. В нашей стране производят десятки миллионовтонн железобетона и бетона, ни один дом построенный в последние 60 лет необходится без железобетонных изделий. Поэтому тема производства бетона ижелезобетона является на сегодняшний день очень важной. Важно не толькознать технологию производства, но уметь уменьшить затраты. В своей работе, не претендующей на чтение профессиональным инженером-сроителем, я попытался кратко описать технологический процесспроизводства и некоторые технологии по экономии, ведь стоимость жильянапрямую зависит от стоимости строительных материалов. Кроме этого япопытался раскрыть суть ресурсосберегающих технологий, предложил некоторыесвои идеи и произвел краткий обзор зарубежных ресурсосберегающихтехнологий. СВОЙСТВА БЕТОНА Самым важным свойством бетона является его прочность, т. е.способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природныйкамень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерийпрочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии.Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют Эталонный кубик сребром 200 мм, если разрушился при нагрузке 80 тонн, то предел прочностипри сжатии будет равен 20 МПа.В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетонастроители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200мм. Так, в России в строительстве применяют следующие марки бетона: «600»,«500» , «400», «300», «250», «150», «100» и ниже. Выбор марки зависит оттех условий, в которых будет работать бетон.Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия)и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чемпрочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементнымклеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вотпрочность бетона со временем растет.Другим важным свойством бетона является плотность – отношение массыматериала к его объему. Плотность бетона всегда меньше 100%.Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность:чем выше плотность бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило,появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, невступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, принедостатке цемента.С плотностью связано и обратное свойство бетона – пористость – отношениеобъема пор к общему объему материала. Пористость как бы дополняет плотностьбетона до 100%. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры!Водостойкость – свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь.Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один всухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность.Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водойтакже разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицамипрочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водойобразца к прочности образца в сухом виде коэффициентом размягченияматериала. Для бетона он больше 0,8. Поэтому бетон является водостойким иможет применяться для сооружения конструкций, подвергающихся действию воды– плотин, пирсов, молов.Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через своютолщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур наповерхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем устали, но зато выше, чем у строительного кирпича.Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону высокуюогнестойкость – способность материала выдерживать действие высокихтемператур. Бетон может выдержать в течение длительного времени температурувыше 1000° С. При этом он не разрушается и не трескается.Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, онарасширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетонже при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание иоттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности.Это свойство называется морозостойкостью.А вот еще одно свойство бетона – объемная масса. У бетона объемная массаможет быть равной. Она зависит от заполнителей, которые используются вбетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий иособо легкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемогопри изготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителяхиз гранита, известняка, доломита имеет объемную массу 2200 – 2400 кг/мі, апрочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/смІ). Такой бетон называюттяжелым бетоном. А вот бетон на щебне из легких каменных пород (пемза илитуф) имеет меньшую объемную массу – обычно 1600 – 1800 кг/мі и называетсялегким бетоном. Если бетон изготовить на искусственных легких пористыхзаполнителях из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например,керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т. п., то можнополучить целую гамму легких бетонов разной объемной массы – до 1800 кг/мі.Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/смІ).Применение в сооружении тяжелого или легкого бетона определяется типомконструкции и условиями ее эксплуатации.По назначению бетоны подразделяются на бетон обычный – для изготовленияколонн, балок, плит и т. п. конструкций; бетон гидротехнический – дляплотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон для подземных сооружений – дляизготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий;бетоны специального назначения на специальных видах цемента –кислотоупорный, жаростойкий и т. п. «ВООРУЖЕННЫЙ» БЕТОН Говоря о бетоне, мы не должны забывать и о железобетоне. Благодаря егоисключительным качествам он широко применяется в современном строительстве.Железобетон – это бетон, в который вводятся стальные стержни – арматура.Слово «арматура» – итальянское слово и в переводе на русский означает«вооружение». Зачем же понадобилось «вооружать», или, как говорятспециалисты, «армировать» бетон? В сооружении на строительные конструкции действуют сжатие ирастяжение, под влиянием которых конструкции деформируются. Очень наглядноможно представить обе силы, если взять обыкновенную резинку, положить ее надве опоры и нажать на нее в середине Резинка сожмется в верхней части, нозато растянется в нижней. В средней же части длина резинки не изменится. Таусловная линия, которая разделяет резинку на две части – сжатую ирастянутую, называется нейтральной осью. При работе бетонной конструкции наизгиб получается аналогичная картина ее деформации. Так как прочность бетона на растяжение невелика, то бетонныеконструкции при изгибе разрушаются при очень малой нагрузке. Прочность жестального стержня на растяжение в 100 – 200 раз выше, чем у бетона. Значит,если заставить оба материала (бетон и сталь) работать как одно целое, т. е.добиться одинаковой прочности в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемойбетонной конструкции, то можно в несколько раз повысить прочностьсооружения на изгиб. Для этого в растянутую часть вводят несколько стальныхстержней (арматуру) определенного сечения. Теперь уже бетонная конструкцияне ломается при изгибе и может выдерживать во много раз большую разрушающуюнагрузку. Как же могут совместно работать в одной конструкции два такихразнородных материала, как бетон и сталь? Оказывается, этому помогают их свойства: большая прочность на сжатие;высокая прочность арматурной стали на растяжение; большая сила сцеплениябетона со сталью; почти одинаковое изменение длины бетона и стали приизменении температуры.Благодаря сцеплению бетона с арматурой, ее нельзя выдернуть из бетона. Притвердении бетон уменьшается в объеме и обжимает арматуру, а значит ещепрочнее сцепляется с ней. Сила сцепления бетона с арматурой будетвозрастать со временем и тем больше, чем плотнее бетон и чем большешероховатость поверхности арматуры. Сравнительно малая теплопроводность бетона оказались весьма полезнойдля железобетонных конструкций: бетон защищает стальную арматуру от резкихизменений температуры. Железобетон как строительный материал появился только в середине XIXвека, но уже широко применялся во всех областях строительства.Железобетонные сооружения объединяют в себе высокую прочность, легкость иизящество. Как пример можно взять очень красивый двухъярусный метромост вЛужниках (Москва). РОЖДЕНИЕ БЕТОНА ИЗ ЧЕГО ДЕЛАЮТ БЕТОН? Проектируя новую машину, конструктор решает, какую форму нужно придатьтем или иным ее деталям. Он устанавливает заранее, какой должна бытьпрочность этих деталей. Но ведь прочность будет зависеть от материала!Значит нужно подобрать соответствующий материал!Точно так же обстоит дело и в строительстве! Строителю необходимопредварительно знать, какими свойствами должен обладать изготовленный имбетон, какова будет его прочность, как на него будет действовать жара имороз. Но состав бетона не может быть универсальным. Его нельзя назначить поодному рецепту, который пригоден для всех случаев. Состав бетона, как и состав сплава в металлургии, должен бытьзапроектирован заранее. Он зависит от того, в каком сооружении будетприменяться бетон. Чтобы получать бетон, заданного состава, нужно разработать его«рецептуру». Российские ученые Н.М. Беляев, С.А. Миронов, Н.А. Попов идругие разработали технологию бетона, благодаря которой стало возможнымизготовлять бетон с заранее известными свойствами. Для этого нужноправильно подобрать наивыгоднейшие пропорции (количество) исходныхматериалов, входящих в состав бетона. Но прочность бетона зависит не толькоот того, в каких количествах взяты его составные части, большое значениебудет иметь также качество исходных материалов - крупного каменногозаполнителя, песка, цемента и воды. Их берут в определенных количествах, азатем перемешивают между собой. Какими качествами должны обладать этиисходные материалы?Начнем с крупного заполнителя - гравия и щебня. Гравий - это в различной степени обкатанные обломки самых прочных горныхпород (гранита, диорита, базальта, темно - серого известняка) круглой илияйцевидной формы с гладкой поверхностью. Размер этих зерен от 5 до 77 мм.По своему происхождению различают гравий (овражный), речной и морской.В горном гравии обычно содержатся вредные примеси глины, пыли, песка,органических веществ, сернистых и сернокислых соединений. В речном иморском гравии примеси почти отсутствуют. Щебень - это материал, который получают при дроблении горных пород илиискусственных камней на куски размером также от 5 до 77мм. Зерна щебняимеют неправильную форму, поверхность их шероховатая. Поэтому щебеньпрочнее сцепляется с цементным камнем, чем гравий. Прочность крупногозаполнителя особенно важна, так как именно он образует скелет бетона.Поэтому крупный заполнитель должен быть, как правило, в два- три разапрочнее самого бетона. Чтобы обеспечить высокое качество бетона, крупный заполнитель долженбыть чистым и не содержать вредных примесей. В нем должно быть не более 15%(по массе) зерен, имеющих форму игл и пластинок. Крупный заполнитель недолжен вступать в химические реакции с веществами, содержащимися в цементе.Чтобы уменьшить влияние вредных примесей, заполнители перед использованиемпромывают. К крупным заполнителям относятся и пористые заполнители - пемза, туф,вулканические шлаки. Эти заполнители благодаря своей структуре поглощаютмного воды. Отсасывая из бетона лишнюю воду, они способствуют егоупрочнению. Недостатком пористых заполнителей является то, что для бетона сприменением таких заполнителей требуется больше цемента, чем для бетона наплотных заполнителях. К мелким заполнителям относятся различные пески. Песком называютсярыхлые горные породы, которые состоят из зерен различных материалов (чащевсего кварца) размером от 0,1 до 5 мм. Пески различаются по минералогическому составу и в зависимости отусловий образования и места залегания. По минералогическому составу пескибывают кварцевые, полевошпатные, известняковые и доломитовые. По условиям образования пески подразделяются на горные, овражные,речные, морские, гравийные, валунные, дюнные и барханные. Они отличаются друг от друга только пол структуре и форме. Зернаморского и речного песков округлой формы с гладкой поверхностью, зерна жегорного песка, который чаще всего образуется при разрушении гранита идиорита, имеют угловатую форму и шероховатую поверхность. Зерна овражногопеска также имеют угловатую форму, но по сравнению с зернами горного песканесколько сглаженную. Все пески содержат вредные для бетона примеси: уголь,пыль, глину, гипс, слюду, серный колчедан и различные органические примеси,которые оказывают влияние на цементный клей, понижая его прочность и, вконечном счете, вызывая разрушение бетона. Вредной примесью являютсясульфаты, а также частицы гипса. Они образуют с частицами цемента особыесоединения в виде тонких игл. Их часто образно называли «цементнойбациллой». Под действием воды «цементная бацилла» превращается в дальнейшем вжидкую белую слизь, вытекающую из бетона. Такой «больной» бетон не пригодендля эксплуатации. Морской песок иногда содержит ракушки, состоящие, в основном, изизвестняка. Это ослабляет сцепление песка с другими составляющими бетона.Кроме того, в морском песке содержатся соли, выделяющиеся на поверхностибетона. Наиболее чистый песок - это речной. Но он не всегда удовлетворяетстроителей, так как часто бывает очень мелким. А это при изготовлениибетона требует большого количества цемента. Так же как и крупный заполнитель, песок перед употреблением долженбыть обязательно промыт водой в машинах - пескомойках. Чтобы получить высокую прочность бетона, надо правильно подобратьзерновой состав заполнителя. А это значит, что надо так составить из нихсмесь, чтобы между зернами было, как можно меньше пустот, которыеприходится заполнять цементным тестом. Песок одной крупности имеет в своемобъеме около 40% пустот. Песок же, составленный из зерен разной крупностигораздо плотнее. Можно ли добиться наименьшей пустотности? Да, можно. Для этого вначале рассеивают крупный и мелкий заполнитель по размерамили, как говорят строители, на несколько фракций. Затем из них поопределенному правилу составляют так называемую оптимальную зерновую смесь(в этой смеси все частицы так тесно примыкают друг к другу, что дляцементного теста остаются только незначительные промежутки). Бетон,приготовленный на такой оптимальной смеси заполнителей уже имеет высокуюплотность и прочность. Расход вяжущего в этом случае очень небольшой. Если же бетон изготовлять на случайном составе заполнителей, взятых изприродных карьеров или полученных путем дробления камня, то большуюплотность получить нельзя. В этом случае требуется огромный перерасходцемента. Кроме того, на такой случайной смеси невозможно получить бетонвысокой прочности.Вода необходима для создания высокопрочного бетона должна быть чистой и некислой. Но даже условно чистая вода содержит в себе различные примеси,вредно влияющие на процесс твердения бетона: органические кислоты,сульфаты, жиры и т.п. Обычно на заводах железобетонных изделий и на строительных площадкахдля изготовления бетона используют питьевую воду. В ряде случаев приходитсяпользоваться грунтовой, болотной, торфяной и речной водой. Но эти водыбывают насыщены органическими примесями. Иногда приходится применятьсточные и промышленные воды, которые могут содержать значительные примесисерной кислоты или ее солей гумусовой кислоты или гипса. Эти примесивызывают разрушение бетона. Поэтому перед тем, как использовать эти воды ихисследуют в химической лаборатории.Поверхность бетона, приготовленного на морской воде или подверженного еедействию покрывается пятнами в виде солевых налетов – «выцветов», которыезначительно портят вид бетона. Кроме того, прочность такого бетонаневысокая. Поэтому при возведении из бетона жилых зданий морскую водуприменять запрещается.Цемент – это главная составная часть бетона. Бетон будет тем прочнее, чемвыше клеящаяся способность цемента и чем сильнее он сцепляется споверхностью наполнителя. Цемент изготавливают из цементного клинкера, а его получают обжигом доспекания природного сырья или искусственной сырьевой смеси. Такие смеси должны содержать примерно три части известняка и однучасть глины. Иногда эти смеси встречаются в природном виде - это горнаяпорода, называемая известняковым мергелем. Но, так как месторождения этихмергелей встречаются редко, то на большинстве цементных заводов пользуютсяискусственными смесями известняка и глины. Вместо глины можно использоватьдиатомит, трепел и другие силикатные породы, близкие к глине по своемухимическому составу. После обжига таких смесей образуется твердая спекшаясямасса – клинкер, состоящая из зерен темно-серого цвета размером с орех.Затем клинкер в шаровой мельнице измельчают в мелкий порошок. Чтобыулучшить качество цемента, при помоле клинкера в него вводят гидравлическиедобавки – до 3% гипса и до 15% диатомита, трепела. Вот теперь цемент готов!Что же такое цемент? Это серый очень мелкий порошок, напоминающий пудру.Чем дольше он измельчен, тем выше его качество, тем больше склеивающейспособностью он обладает. При сверхтонком помоле химические реакцииускоряются во много раз. Объясняется это тем, что цементный порошок всегдасоединяется с водой по всей поверхности. Поверхность же зерен будет тембольше, чем выше тонкость помола. Так, например, удельная площадьповерхности зерен 1 грамма цемента составляет 2000 – 3000 смІ, а ввысокопрочных цементах – около 6000 смІ. Для приготовления бетонных, железобетонных изделий и конструкцийприменяют различные цементы. Выбор вида цемента зависит от типа сооружения,для которого изготовляется бетон. В России выпускается свыше 30 видовцемента. Основные из них – портландцементы, шлакопортландцементы,пуццолановые портландцементы, глиноземистые цементы и другие. Производствуи изучению цементов в нашей стране уделяется большое внимание. В науку оцементе большой вклад внесли российские ученые А. А. Байков, В. А.Кинд, В.Н.Юнг, П. П.Будников. КАК ПРИГОТОВЛЯЮТ БЕТОННУЮ СМЕСЬ? Изготовление бетона – это долгий и трудный процесс. Сначала по рецептулаборатории отмеривают в сухом виде требуемое количество цемента изаполнителей. Затем взвешенные составные части высыпают в бетономешалку иодновременно подают в нее воду. Бетономешалку приводят в движение в помощьюэлектродвигателя. Цель перемешивания – это получение из зернистых материалов однороднойсмеси. Продолжительность перемешивания устанавливают заранее. Послеперемешивания исходные материалы образуют пластичную смесь, похожую натяжелую жидкость. Поэтому свежеприготовленный бетон называют не бетоном, абетонной смесью. Лишь через некоторое время смесь затвердевает ипревращается в камень, а окончательную прочность приобретает еще позже.Этот камень и является бетоном.Однородность бетонной смеси – одно из важнейших к ней требований: еслисмесь будет неоднородной, бетон буден неодинаково прочным в различныхучастках конструкции и легко может разрушиться при нагрузке. Как же узнать,однородна полученная смесь или нет? Для этого из разных мест берутнесколько проб объемом, превышающим размеры самого крупного зерназаполнителя. Если всепробы имеют один и тот же постоянный состав, т. е. одинаковое количествощебня или гравия, песка цемента и воды, то бетонную смесь можно признатьоднородной.После перемешивания бетонную смесь часто приходиться транспортировать отбетономешалки к месту укладки, при этом очень важно, чтобы смесь сохраниласвою однородность, так как при перевозке смеси угрожает расслаивание.Почему? Потому что зерна заполнителя в бетонной смеси стремятся опуститься.Установлено, что расслаивание будет тем больше, чем слабее сцепление междураствором и заполнителем. Расслаивания бетонной смеси при перевозке можноизбежать, если продолжить перемешивание смеси во время движения вавтобетономешалке. УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ Итак, бетонная смесь готова. Теперь ее надо уложить в формы. Идеальнымусловием укладки бетонной смеси в формы является заполнение бетонной смесьювсего пространства формы. Если в форме находятся арматурные стержни, тобетонная смесь должна обволакивать всю арматуру и равномерно без зазоровзаполнять все свободное пространство между стенками формы и арматурой. Приэтом не должны образовываться каверны, или раковины. В ряде случаевпричиной образования каверн в бетоне может оказаться присутствие в бетоннойсмеси очень крупного заполнителя, который заклинивается между стенкой формыи арматурой. Поэтому очень важен постоянный контроль размера заполнителя.Арматура должна быть покрыта равномерным слоем бетона, который защищает ееот атмосферного влияния иначе она будет окисляться, и ржаветь, а иногда иразрушаться. Процесс ржавления называют коррозией арматуры. При укладке бетонной смеси часто приходится сталкиваться струдностями, которые связаны с пластичностью бетонной смеси. Если быбетонная смесь обладала свойствами жидкости, то она в точности заполнялабы формы, в которые ее укладывают. Значит, нужно сделать бетон жидким, длячего в него нужно добавить большое количество воды. Но излишек водыгубительно влияет на прочность бетона: ведь вся вода, которая не вступила вхимическое соединение с цементом, остается в свободном состоянии внутрибетона. Она вытекает или высыхает, постепенно образуя в бетоне пустоты.Поэтому бетон получается пористым и непрочным. Значит, воды надо вводитьмало! Но и при недостатке воды бетон будет непрочным! Как же быть? Возникает противоречивая задача: чтобы легко уложитьбетонную смесь в формы, необходимо ввести в нее очень много воды. С другойстороны, излишек воды скажется на прочности бетона. Значит, воды нужноввести настолько мало, чтобы получить наибольшую прочность бетона!Получается, как в старой русской поговорке: «нос вытащил, хвост увяз»;«хвост вытащил – нос увяз». Вот так перед строителями и возник вопрос о правильном подбореколичества воды при изготовлении бетонной смеси. Этот вопрос остается и сейчас очень важным. Количество воды, вводимойв бетонную смесь, должно быть строго определенным. Современная строительнаянаука дала в руки строителей обоснованные расчеты. Они позволяют получатьбетонную смесь высокого качества при минимальном количестве воды. Расход воды с учетом подвижности или жесткости бетонной смеси можноопределять по графику проф. С. А Миронова, в котором отражается зависимостьводопотребности бетонной смеси от подвижности или жесткости. Но что это за два новых термина « подвижность» и « жесткость» бетоннойсмеси? «Подвижность» – это способность бетонной смеси растекаться подсобственной тяжестью или под действием вибрации, а «жесткость» – этосопротивление бетонной смеси своей подвижности. По степени подвижностибетонная смесь может быть жесткой, пластичной и литой. Для оценки качествабетонной смеси был предложен термин «удобоукладываемость». Он характеризуетспособность бетонной смеси легко укладываться в форму при обеспеченииполучения бетона максимально возможной плотности. А максимальная плотностьобеспечивает максимальную прочность и долговечность сооружения. Но этот термин оказался очень условным, так как он не объясняетфизического смысла этого свойства. Для экспериментального определения «удобоукладываемость» бетоннойсмеси было предложено множество способов. Наиболее распространены способосадки конуса и способ вибростола. Первый способ заключается в следующем.Из бетонной смеси формуют образец в виде усеченного конуса определенныхразмеров. Строители используют для этого металлическую форму, которуюзаполняют бетонной смесью. За тем форму снимают, и остается т. н. «кулич».Освобожденная от формы бетонная смесь достаточно пластична, поэтому онаоседает и несколько расплывается. Осадка «кулича» после снятия с него формыи служит оценкой подвижности (или удобоукладываемости) бетонной смеси.Например, конус из жесткой смеси практически не оседает, подвижныепластические смеси дают осадку в 8 – 12 см, литые – больше 12 см. Осадкаконуса зависит от сцепления материалов в смеси и внутреннего ее трения.Опять новые физические понятия? Что же они означают? Каков их смысл?Вспомним механику. Всякий предмет, лежащий на земле, в зависимости от своей массы создаетопределенное давление на землю. Чтобы его передвинуть, нужно приложить силуи тем большую, чем тяжелее предмет. Отношение между силой, приложеннойгоризонтально или параллельно плоскости перемещения предметов и массойпредмета, называется коэффициентом трения. Такие же силы трения существуютмежду частицами бетонной смеси и между смесью и подставкой. Кроме того,бетонная смесь обладает некоторым сцеплением, т. е. внутреннимсопротивлением деформацией смеси. Оно позволяет свежеприготовленному бетонуудерживаться в вертикальном положении после снятия формы.Другим способом оценки «удобоукладываемости» является испытание бетоннойсмеси на встряхивающемся столе.Для этого усеченный конус бетонной смеси освобождают от формы, измеряютдиаметр конуса и сообщают конусу определенное число встряхиваний. Послеэтого измеряют увеличение диаметра расплывшегося конуса по отношению кначальному.Хотя оба описанных способа и имеют недостатки, они все же дают возможностьоценить удобоукладываемость бетона. Они позволяют также установитьотносительное количество энергии, необходимое для того, чтобы бетоннаясмесь деформировалась и уплотнялась. Поэтому эти методы широко применяютсяв строительной практике. И все же они не окончательно выявляют поведениебетонной смеси при ее укладке в формы. Ведь бетонная смесь ведет себя вэкспериментальном конусе и форме по-разному! РЕОЛОГИЯ ПОМОГАЕТ РАСКРЫТЬ ТАЙНУ Что же происходит при укладке бетонной смеси в форму? Отчего зависитрасплыв конуса? От пластической деформации или разъединения частиц впоперечном направлении? Эти явления наблюдаются в одной и той же бетоннойсмеси при различном количестве воды... Неясны причины большей или меньшейхрупкости бетонной смеси. Бетонная смесь упорно хранит тайны своегоповедения при укладке в формы. Попытки разгадать эту тайну с помощью старых методов исследованиякончались неудачами. Нужен был новый подход, новый критерий. И на помощьпришла физика, а точнее один из ее разделов – реология. Только она смоглачетко определить физическую сущность удобоукладываемости. Итак, реология! Чем же она занимается? Это совершенно новоенаправление в механике. Оно связано с развитием теории упругости. Онаизучает поведение под нагрузкой влажных материалов, которые нельзя отнестини к твердому телу, ни к жидкости. К таким материалам относится и бетоннаясмесь, представляющая собой так называемую упруго-вязкую среду. Чтобыустановить, как деформируется материал под нагрузкой, механики используютструктурные механические модели. Они позволяют имитировать внутреннююструктуру материала. Как работает структурная модель? Допустим, к твердому телу приложенанагрузка. Под ее воздействием в теле возникает деформация. Это значит, чтотело будет деформироваться пропорционально приложенной нагрузке (или законупропорциональности напряжений и деформаций Гука). Как только нагрузка будетснята, тело восстановит свою первоначальную форму. А как будет, если мы имеем дело с материалами, которые имеют сложныесвойства и, кроме упругих характеристик, имеют еще и неупругие? Здесьструктурные механические модели уже непригодны. Она не позволяют точноимитировать внутреннюю структуру таких материалов. Для этой цели потребуются другие механические модели, которые носятназвание реологических. Они отличаются тем, что состоят из комбинаций двухэлементов, которые имитируют два основных свойства твердого тела: упругостьи вязкость. Самое простое тело – упругое. Зависимость деформации инапряжений для него выражается одной кривой для процессов нагружения иразгрузки. Достаточно снять нагрузку и возникающие деформации полностьюисчезают. Ну, а в идеально вязком теле? Ведь наличие вязкости материалаприводит к остаточным деформациям, которые безгранично возрастают приуменьшении скорости нагружения. Для идеально вязкого элемента применимзакон деформации вязкой жидкости. Для создания реологической модели пружину и «амортизатор» (модельупруго-вязкой деформации) можно комбинировать между собой последовательноили параллельно. Такие комбинации позволяют наилучшим образом имитироватьмеханические свойства любых реальных материалов. Реологические модели позволяют получить необходимую информацию обизменениях внутренней структуры реального тела под нагрузкой. К этойинформации относятся характеристики внутреннего трения, вязкости и адгезии(сцепления). Какова же реологическая модель бетонной смеси? Бетонная смесь являетсятак называемым двухфазным материалом. Это значит, что она содержит в себеэлементы двух фаз – твердой и жидкой. А если так, то как лучше отразитьвнутреннюю структуру бетонной смеси? Проведем некоторый анализ. Начнем с внутреннего трения. Это одна изважных характеристик упруго-вязкого тела. Внутреннее трение характеризуеттвердую фазу материала. Если же в материале внутреннее трение равно нулю,то его можно считать идеальной жидкостью. Бетонная смесь обладаетвнутренним трением. Казалось бы, по этому признаку ее можно отнести ктвердому телу. Однако присутствие в ней воды делает ее все же промежуточнымматериалом между жидкостью и твердым телом. А если это так, то вреологической модели бетонной смеси должны участвовать как упругие, так инеупругие элементы. Значит, реологическая модель бетонной смеси будет представлять собой«пружинящую» сплошную структуру, поры которой будут заполнены вязкойжидкостью (цементным тестом). Наконец, последний вопрос. Как должны бытьсоединены между собой элементы? Так как бетонная смесь – это двухфазныйматериал, то лучшей имитацией ее будет комбинация обоих элементов. Какбудет имитировать реологическая модель бетонную смесь в процессезатвердевания? Пока бетонная смесь еще не затвердела, она представляетсобой вязкую жидкость. В этой стадии в ней преобладает жидкая фаза. Новот цементное тесто начинает твердеть. По мере нарастания прочностивязкость смеси уменьшается, зато возрастает упругость, а вместе с ней ивнутреннее трение. А раз появилось внутреннее трение, то это уже признактвердой фазы материала. Теперь создадим нагрузку. Под влиянием нагрузки вреологической модели будут происходить как обратимые, так и необратимыепроцессы, вызывающие соответствующие деформации. Под влиянием нагрузкикакая-то часть механической энергии, воздействующей на бетонную смесь,будет превращаться в тепло. Это – следствие внутреннего трения. Тепло будетсоздаваться в пружинах, которые при сжатии будут нагреваться. Это тепло онибудут выделять в окружающую среду. Что касается амортизатора, то в немвозникнут необратимые деформации. Под нагрузкой в результате вязкого тренияамортизаторы будут также нагревать вязкую жидкость. Таким образом,характеристики бетонной смеси зависят от того, в какой фазе находитсябетонная смесь. Что же мы выяснили благодаря реологическим моделям? Во-первых, чтоповедение бетонной смеси зависит от таких упруго-вязких характеристик, каквнутреннее трение, сцепление и работа разрушения при сдвиге. Эти физическиехарактеристики расшифровывают понятие «удобоукладываемости». Во-вторых, мыустановили, что заполнители и цементное тесто, входящее в состав бетоннойсмеси, как правило, находятся на границе упруго-вязких и пластичных фаз.Поэтому различные соотношения заполнителя и цемента будут сказываться насвойствах различных бетонных смесей. В-третьих, мы получили возможностьопределять все физические характеристики бетонной смеси.Например, внутреннее трение бетонной смеси можно определить по коэффициентувнутреннего трения. Оказалось, что для заполнителей, полученных дроблением,его значение больше, чем для заполнителей округлой формы. При повышениисодержания раствора и увеличении количества воды затворения он уменьшается.Вязкость бетонной смеси прямо пропорциональна коэффициенту внутреннеготрения и зависит от содержания воды.Знание физических характеристик бетонной смеси расширяет смысл термина«удобоукладываемость». Реологические свойства бетонной смеси,характеризующие удобоукладываемость, дополнили это понятие. Они даливозможность представить себе весь механизм укладки бетонной смеси. ЗАЧЕМ ПОНАДОБИЛОСЬ ВИБРИРОВАТЬ БЕТОННУЮ СМЕСЬ? От качества укладки бетона во многом зависит его прочность, а значит идолговечность сооружения. Качество же укладки, в свою очередь, зависит отудобоукладываемости бетонной смеси. А удобоукладываемость регулируетсяколичеством воды в бетонной смеси и внутренним трением. Чтобы не вводить всмесь избыток воды, надо было разжижить смесь в момент укладки. Из многихпредложенных способов наиболее эффективным оказалось вибрирование,уничтожающее внутреннее трение бетонной смеси.Как же вибрация уничтожает внутреннее трение бетонной смеси? Чтобы понятьэто, проделаем такой эксперимент. Поставим на стол куб, изготовленный избетона. Чтобы заставить этот куб скользить по поверхности стола, нужноприложить к нему такую силу, чтобы отношение ее к массе куба превысилокоэффициент трения куба о поверхность стола. Если же этот стол вместе сбетонным кубом поставить на виброплощадку и сообщить ему импульсы – толчки,то куб начнет скользить по столу. Ведь сцепление куба с поверхностью столапри встряхивании ослабляется, значит, уменьшается коэффициент трения. Итак,вибрация позволила преодолеть массу тяжелого куба. «Механизм» вибрациидовольно прост: под влиянием вибрации куб получает импульсы – толчки,которые подбрасывают его вверх. Отделяясь от поверхности стола на короткиепромежутки времени, куб подскакивает. Следовательно, его перемещение будетсостоять из последовательно небольших скачков, при каждом из которых онсдвинется на некоторое расстояние. Как же протекает процесс вибрирования? На бетонный куб, поставленныйна бетонную доску действует сила трения, затрудняющая самостоятельноедвижение куба. Чтобы заставить куб скользить по поверхности доски, надоприложить некоторую силу или значительно увеличить угол наклона доски. Ну,а если привести доску в состояние вибрации, куб начнет подпрыгивать, азатем скользить даже при очень небольшом наклоне доски. Вернемся снова кбетонной смеси. Что же происходит с ней при вибрации? Внутреннее трение вней обусловлено тем, что поверхности заполнителей соприкасаются друг сдругом. При перемешивании они трутся друг об друга и чем больше трущихсяповерхностей, тем больше общий коэффициент внутреннего трения. Вибрация жебетонной смеси позволяет уменьшить или уничтожить эти контакты и ослабитьвнутреннее трение. Иными словами, вибрация «разжижает» бетонную смесь. И,значит, смесь приобретает способность легко заполнять формы и выдавливатьсодержащийся в ней воздух. Надо сказать, большее значение имеет частотавибрации. Она может меняться в больших пределах и зависит от типавибратора. Частота вибрации по-разному воздействует на зерна заполнителяразличной крупности. В бетонной смеси заполнители различной крупностиокружены раствором и колеблются подобно маятнику с определенной собственнойчастотой колебаний. Частоту вибрирования бетона следует выбирать взависимости от крупности заполнителей. Размером же заполнителя определяетсяхарактер вибрации заполнителей различного размера при низкой и высокойчастотах.Наиболее целесообразно подвергать бетонную смесь действию несколькихвибраторов с разной частотой вибрации. В этом случае заполнители различныхразмеров будут двигаться с разной интенсивностью, и бетон будет уплотнятьсяравномерно. СУЩЕСТВУЮТ ЛИ ИНЫЕ СПОСОБЫ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ? Много лет строители ищут наилучший метод укладки бетонной смеси приминимальном количестве воды затворения. Кроме вибрирования бетонной смесиимеются и другие эффективные методы ее уплотнения. Их называют методамимеханического обезвоживания. К ним относятся: прессование,центрифугирование и вакуумирование. У всех этих методов общий принцип:бетонную смесь замешивают на воде в количестве, достаточном для того, чтобыее укладку можно было вести без всяких затруднений. А уже после укладкиизлишнюю для твердения воду тем или иным способом извлекают из бетоннойсмеси. Самым простым методом обезвоживания является прессование. Его задача -выдавить из бетона излишек воды до того, как он будет уложен в дело. Дляэтого одну из стенок формы делают пористой, проницаемой для воды инепроницаемой для цемента. Пористая стенка должна обладать высокойпрочностью. При высоком давлении на поверхность бетона вода отжимаетсясквозь поры стенки и бетон уплотняется. Этот процесс напоминает отжим бельяв стиральной машине. Недостаток метода – его длительность. А в чем заключается метод центрифугирования? По этому методу вбетонную смесь помещают цилиндрическую трубу, вращающуюся с большойскоростью. Центробежная сила отбрасывает заполнитель на стенку формы. Вода,как более легкая, попадает в центр формы, откуда и стекает. Бетон жерасполагается на внутренней стенке формы плотным слоем равномерной толщиныс минимальным содержанием воды. Этот метод позволяет получать бетоны оченьвысокой прочности. При его помощи изготовляют бетонные трубы и столбы длялинии электропередач. Весьма совершенным способом обезвоживание является вакуумирование. Изуложенного бетона извлекают избыток воды через проницаемую стенку опалубки.На внешней поверхности опалубки создают вакуум.Допустим, требуется изготовить плоскую горизонтальную плиту в опалубке. Вначале бетонной смесью с достаточным для легкой укладки количеством водызаполняют опалубку. На верхней свободной от опалубки поверхностисвежеуложенного бетона устанавливают вакуум-щит, т. е. раму с укрепленнойна ней прочной решеткой, металлической сеткой и хлопчато-бумажным фильтром.Верхняя грань рамы герметически закрыта листовым металлом. Образованнуютаким образом полость присоединяют к вакуум-насосу. Щит сделанвоздухонепроницаемым по линии соприкосновения с поверхностью бетона. Дляконтроля разряжения к вакуум-проводке на некотором расстоянии от ввода ущита подключен манометр. К отводной трубе присоединен отстойный бак, вкоторый поступает отсасываемая из бетона вода. При вакуумировании из бетонной смеси высасывается избыток воды. Смесьсжимается и уменьшается в объеме. В результате быстро растет механическаяпрочность бетона – приращение прочности бетона благодаря вакуумированиюравно 50 – 70%. СКОЛЬКО ДОЛЖЕН ТВЕРДЕТЬ БЕТОН? Итак. Бетон приготовлен, уложен в форму и обезвожен.Теперь он должен затвердеть и набрать прочность. После того, как бетонсхватился, он уже является твердым телом, но недостаточно прочным.Поместим его в воду или будем непрерывно увлажнять, и прочность бетонабудет расти! Как это можно объяснить? При увлажнении в нем будутпроисходить химические процессы. Они превратят минералы, из которых состоятцементные зерна в новые стабильные образования – гидросиликаты калия. Этотпроцесс преобразования очень длительный; он может совершаться годами. Ностроителям столько ждать нельзя! Поэтому устанавливают контрольный срок твердения бетона, послекоторого бетон можно подвергать расчетной нагрузке. Для бетона,изготовленного в условиях стройки и твердеющего в естественных условиях,такой срок равен 28-30 суток.В некоторых случаях можно допустить более долгий срок твердения бетона –при возведении морских сооружений, дамб, плотин, набережных, мостов и т.п. Они строятся очень медленно, а поэтому полная нагрузка к уложенномубетону может быть приложена через довольно долгое время. В этих случаях врасчетах можно учитывать 90-суточную прочность бетона; она примерно на 20%выше 28-суточной. Но после установленного контрольного срока бетон продолжает твердеть инабирать прочность, правда, значительно медленнее. Этот процесс медленноготвердения бетона в расчетах не учитывается. Прирост прочности бетона вовремени, превышающем установленные контрольные сроки твердения, оказываетсякак бы гарантией надежности бетонных и железобетонных конструкций.Высокие температуры (порядка 80-90є С) ускоряют химические реакции вбетоне. Так, например, если бетон пропарить, т. е. прогреть во влажнойсреде при такой температуре 12-16 часов, то можно получить бетон спрочностью, равной 65-70% прочности 28-суточного бетона. Именно так ипоступают при заводском изготовлении железобетонных изделий. А если ещебольше повысить температуру? Ускорится ли твердение бетона? Да, инастолько, что при температуре 170-180є С за те же 12-16 часов прочностьбетона так возрастет, что превысит годичный уровень прочности. Однако притаком сильном прогреве бетон очень быстро высыхает и перестает твердеть.Это объясняется интенсивным испарением заключенной в бетоне воды. Чтобы«затормозить» испарение воды, надо обеспечить в камере прогрева (автоклаве)высокое давление пара (порядка 0,8 – 1,2 МПа, или 8 – 12 атм.). Такойпроцесс термовлажностной обработки называется запаркой под давлением, илиавтоклавной обработкой бетона. При этом цемент можно заменить известью, акрупный заполнитель – песком без ущерба для качества изделий. ВОПРЕКИ МОРОЗУ И ЖАРЕ Рассказывая об укладке бетонной смеси в сооружение, мы всегда имели ввиду, что строительные работы ведутся в нормальных условиях, т. е. донаступления зимних холодов или же при температурах, не превышающих +35є С.В этом случае никаких дополнительных условий ухода за твердеющим бетоном нетребуется. Правда, учитывая, что для твердения бетона требуетсяпостоянная влажность, во избежание раннего высыхания даже при этихтемпературах его укрывают от прямых солнечных лучей. В России температурывоздуха в разных районах очень разнообразны: от -70є С до +50є С. Раньшезимой строительные работы почти полностью прекращались, а строительство вюжных районах нашей страны требовало разработки особых условий твердениябетона. Однако размах строительства в нашей стране требовал ведениястроительных работ круглый год и в любых климатических условиях. БОИТСЯ ЛИ БЕТОН МОРОЗА? Да, свежеуложенному бетону мороз опасен. И, прежде всего из-за влияниянизких температур на процессы схватывания и твердения цементов. Бетон оченьчувствителен к холоду. Это сказывается прежде всего на времени схватыванияи скорости твердения. Так, например, при снижении температуры с 20 до 5єС схватывание бетона замедляется в 2 – 5 раз. Но особенно резко проявляетсяэто замедление при дальнейшем снижении температуры – до 0є С. Однако есливосстановить нормальную температуру выдерживания, то твердение вновьпринимает обычные темпы. А если температура бетона опустится до 0є С?Твердение прекращается полностью. Это объясняется тем, что при замерзаниибетона содержащаяся в нем свободная вода замерзает, а образованиецементного камня замедляется. Следовательно, прекращается и твердениебетона. Замерзая в бетоне, вода увеличивается в объеме на 9%. В результатеэтого в порах бетона развивается большое давление, которое вызываетразрушение структуры еще не затвердевшего бетона. Скопившаяся наповерхности зерен крупного заполнителя вода при замерзании образует тонкуюледяную пленку, которая отделяет поверхность заполнителя от соприкосновенияс цементным тестом. В результате ухудшается монолитность бетона. Еслизаморозить бетон в раннем возрасте, то лед разрушит многие кристалликицементного клея. Если затворение бетона было проведено до замораживания, атвердение бетона еще не началось, то оно не начнется и после замерзания. Ноесли твердение началось, то оно приостанавливается, пока свободная вода вбетоне будет оставаться в виде льда. При оттаивании бетона замерзшаясвободная вода превращается в жидкость, и твердение бетона возобновляется.В нем происходят те же процессы, что и до замерзания, но уже приизменившейся структуре. Эти изменения в структуре бетона уменьшают егопрочность и сцепление бетона с арматурой. Конечная прочность бетона будеттем ниже, чем раньше бетон подвергся замораживанию.Наиболее опасное замерзание бетона в период схватывания цемента. Для бетонатакже вредно и многократное замерзание и оттаивание его в начальный периодтвердения (оттепели и заморозки). ВОЗМОЖНО ЛИ ЗИМНЕЕ БЕТОНИРОВАНИЕ? Да, и это доказывают работы российских ученых С. А. Миронова В. П.Сизова и И. Г. Совалова, разработавших и внедривших в практику теорию испособы зимнего бетонирования.Речь идет о создании нормальных условий твердения бетона зимой. Это значит, что в течении срока, который определяется достижением заданной прочностибетона, нужно поддерживать необходимую температуру и влажность, используядля этого внутреннее тепло бетона или дополнительно обогревать твердеющийбетон. Как всегда, все начинается с бетонной смеси, приготовление которой взимних условиях является очень ответственной операцией. В первую очередьнужно тщательно проверить качество и состояние сырьевых материалов. Так,например, песок, щебень и гравий не должны быть загрязнены и смешаны соснегом и льдом. Поэтому их складируют на сухих возвышенных местах, поднавесами или в закрытых помещениях. Конечно, нельзя допускать, чтобы прихранении цемента в него попадал снег. Готовить бетонную смесь надо в обогреваемых помещениях. Внутреннийзапас тепла в бетонной смеси создают, подогревая ее составляющие. Нагревзаполнителей может быть одноступенчатым, когда одновременно материалыоттаивают и подогревают, и двухступенчатым, когда на одних установкахзаполнители предварительно оттаивают, а на других – подогревают дорасчетной температуры (40є С). Одновременно в резервуарах паром нагреваютводу до заданной температуры – от 30 до 80є С. Цемент и тонкомолотыедобавки подогревать запрещается. Что касается арматуры, то она должна бытьочищена от снега и льда и разогрета горячей водой или паром. Температурасоставляющих бетонной смеси в момент загрузки в бетономешалку должна бытьтакой, чтобы обеспечить заданную температуру бетонной смеси при выходе избетономешалки и укладки в форму – не менее 5є С. Итак, бетонная смесь готова. Но ее нужно транспортировать до местаукладки с минимальными теплопотерями. Потери тепла при самой перевозкебетонной смеси меньше, чем при перегрузочных операциях. Поэтому в зимнеевремя ее доставляют на место укладки без перегрузки. При этом надо следить,чтобы транспортная тара была утеплена и обогревалась. Если бетонная смесьтранспортируется в кузове автосамосвала, то кузов укрывают брезентом илиобогревают отработанными газами. Это позволяет создать над бетонной смесьютепловую завесу. При транспортировании бетонной смеси в бадьях и бункерахих накрывают деревянными утепленными крышками; снаружи утепляют войлоком изатем обшивают фанерой. При насосном транспорте бетона утепляют какпомещения, где установлены бетононасосы, так и бетоноотводы. БЕТОН УКЛАДЫВАЮТ НА МЕСТО На месте бетонную смесь укладывают в опалубку из деревянных иметаллических щитов, в соответствующую форме будущей конструкции. Вопалубку устанавливают стальной каркас – арматуру.Укладывать бетонную смесь на место желательно как можно быстрее и безперерывов. Мы знаем, что твердение бетона зависит от химических реакцийцемента с водой. А основную роль в этом будут играть тепло и вода! Поэтомув зимнее время при низких температурах опалубку утепляют, а сразу же послеокончания бетонирования щитами и матами утепляют и верхнюю, открытуюповерхность бетона. Мы уже говорили, что в России разработаны и внедрены впрактику способы зимнего бетонирования. Наиболее эффективными из нихявляются способы термоса, электронагрева и паропрогрева.По способу термоса бетон твердеет под «шубой» – слоем теплоизоляционныхматериалов (шлака, опилок, камышита и др.). Эти материалы плохо проводяттепло. Поэтому бетонная смесь почти не теряет тепла, которое оно получилапри изготовлении. Кроме того, при твердении цемент так же выделяет тепло.Во многих случаях количество тепла оказывается достаточным, чтобы во времяостывания бетон приобрел необходимую прочность. Эта прочность позволяетраспалубливать, конструкцию, уже не боясь замораживания. В этом случаепосле оттаивания бетон не разрушится. Способ термоса является наиболееэкономичным и простым. Для его реализации не требуется специальногооборудования. Но этот способ применим только при бетонировании массивныхконструкций, так как тонкостенные конструкции очень быстро остывают. Если в установленные сроки способом термоса нельзя достичь требуемойпрочности бетона, рекомендуется применять искусственный обогрев бетонаэлектрическим током или паром. Электронагрев заключается в том, чтосвежеуложенный бетон вводят металлические электроды, через которыепропускают электрический ток. Электрическое сопротивлениесвежеприготовленного бетона, уложенного в опалубку, увеличивается по мерезатвердевания бетона. Электрический ток, протекающий по бетону, будетвызывать его прогревание и твердение: чем больше будет сопротивление, темвыше будет напряжение тока. Температура бетонадолжна быть не выше 60є С. При изготовлении железобетонных конструкций вкачестве электродов используют арматуру.Способ паропрогрева заключается в следующем. В опалубке с внутреннейстороны вырезают каналы и через них пропускают пар. Можно так же изготовитьдвойную опалубку и вводить пар в промежутке между ее стенками. Иногда парпропускают по трубам, уложенным внутри бетона. Нагревать бетон до 50 – 80єС. Благодаря высоким температурам, которые создаются при паропрогревебетона, и при благоприятных влажностных условиях твердение бетоназначительно ускоряется: например, через двое суток можно получить такуюпрочность, которая достигает бетон после семисуточного твердения внормальных условиях. Паропрогрев бетона требует больших дополнительныхзатрат. Это его недостаток. Способ паропрогрева рекомендуется длятонкостенных конструкций. «ХОЛОДНЫЙ» БЕТОН Все описанные способы требуют дополнительных затрат и оборудования. Анельзя ли обойтись без них? Можно ли заставить бетон твердеть в зимнеевремя, не подогревая его? Оказывается можно, если ввести в бетонную смесьспециальные добавки – химические ускорители твердения. Такими добавкамиявляются хлористый кальций, хлористый аммоний, хлорированная вода, а так жеводные растворы поваренной соли и соляной кислоты. Какова роль этих добавок? Они понижают температуру замерзания воды иускоряют разложение минералов, которые входят в состав цемента. Благодарядействию этих добавок созревание бетона ускоряется. Пои использованиихимических ускорителей твердения бетона не требуется подогревать ни воду,ни заполнители. Поэтому такай бетон назвали холодным бетоном. Такие бетонытвердеют и приобретают прочность при отрицательных температурах. Однакохлористые соединения вызывают коррозию арматуры. Поэтому холодные бетоныприменяют только для бетонирования неармированных конструкций, дорожныхпокрытий, облицовки откосов и т. п. В конструкциях, работающих поддинамическими нагрузками (фундаменты под молоты, копры и т. п.) применятьхолодный бетон запрещается! Так же как и бетон, изготовляемый с подогревом, холодные бетоныраспалубливают только после окончания заданного срока твердения. Пока бетонне достиг 50% проектной прочности, его надо предохранять от замерзания. БЕТОН – САМОГРЕВ Но бетон готовил еще одну загадку: иногда он способен обогреватьсамого себя! Чему же обязан бетон этим удивительным свойством? Оказывается,цементу. При химическом взаимодействии цемента с водой происходят такиереакции, в результате которых выделяется значительное количество теплоты.Повышение температуры при образовании бетона зависит от вида цемента и егоколичества в бетонной смеси. Наибольшее количество тепла при твердениибетона выделяет глиноземистый цемент, минимальное – шлакопортландццемент. Ивот если бетонной смеси много, а поверхность его невелика, то бетоннагревается за счет этого тепла. Так бетон становится «самогревом»! Иногдаэтого тепла выделяется так много, что бетон может перегреться, он будетвысыхать раньше, чем твердеть. Бетон - «самогрев» может быть использован при зимнем бетонировании.Поэтому когда строят массивные бетонные конструкции, то в зимнее время водуи заполнители не подогревают и бетон не укутывают. Ему и так будет жарко!Но...НЕ БОИТСЯ ЛИ БЕТОН ЖАРЫ? Как быть, если термометр показывает выше 35є С? Как эта температурабудет влиять на твердение бетона? Оказалось, бетон очень боится жары, таккак при высокой температуре из бетона испаряется вода и прекращаетсятвердение цемента. А в результате в бетоне и образуются трещины.Одновременно снижается прочность. Кроме того, некоторые цементы притемпературе 35є С разлагаются; при этом прочность цементного камняуменьшается. Поэтому при бетонировании в южных районах России при высокихплюсовых температурах окружающего воздуха для нормального твердения бетонанеобходимо поддерживать требуемую влажность и защищать бетон от окружающейвысокой температуры воздуха. Пока температура не превышает 20 – 25є С, бетону необходима лишьвлага. Поэтому в первые две недели после укладки бетон поливают водой изакрывают от ветра рогожей или матом. Если солнце сильно печет, то рогожа иматы защищают бетон от излишнего тепла.Если же температура воздуха повышается выше 35є С, то уже нужны срочныемеры по защите бетона от лучей солнца. Только в этом случае можнообеспечить нормальные условия твердения батона и получить заданнуюпрочность! РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА Проблема экономии энергоресурсов возникла во второй половине нашегостолетия. В последние годы к ее решению начали подходить на научнойоснове - комплексно и всеобъемлюще. Бездумное расходование природныхресурсов: угля, нефти, газа, вырубка лесов (испозование древисины каксырье для промышленности), постоянно возрастающее потребление энергии - всеэто население планеты расходует на свои бытовые нужды, а бурноразвивающаяся промышленность - на технические. Обострению этой проблемы способствовало поднятие цен на нефть игаз международными нефтяными концернами, что позволило им резко увеличитьсвои прибыли. Разразился так называемый энергетический кризис. Сегодня какникогда встает вопрос об экономии энергоресурсов и рациональном ихиспользовании во всех областях человеческой жизни. В отечественной промышленности одним из значительных потребителейтоплива и энергии является строительство, а среди его отраслей -предприятия сборного железобетона, которых в стране несколько тысяч. Анализработы этих предприятий показал, что потребление ими энергии может бытьсущественно уменьшено. Почти в любом производстве имеются реальные резервыэкономии энергии. Если выявить эти резервы и более рациональноорганизовать технологические процессы, то потребление энергии можносократить, по крайней мере, в 1,5 раза. Это даст народному хозяйствустраны огромный экономический эффект. Бетон, обладая многими замечательными качествами, в то же времяотносится к весьма энергоемким материалам. По данным ЦСУ, на производство 1куб. м. сборного железобетона в среднем расходуется 470 тыс. ккал; напроизводство отдельных конструкций на полигонах, а также принесовершенных технологических процессах этот расход возрастает до 1 млн.ккал и более. Если учесть, что годовая потребность в энергоресурсахпромышленности сборного железобетона составляет примерно 12 млн. тусловного топлива, то становится ясно, что даже небольшой процент егоэкономии высвободит большое количество топлива для других целей народногохозяйства. Потребность в энергоресурсах для производства 1 куб. м сборныхжелезобетонных изделий не учитывает расхода энергии, необходимой дляпроизводства составляющих бетона (цемента, заполнителей) и арматуры,отличающихся еще большей энергоемкостью. Рассматривая проблему рационального расходования энергии припроизводстве сборного железобетона с позиций народного хозяйства,необходимо учитывать затраты энергии, расходуемой на производство цементаи арматуры. Это наиболее дорогостоящие, дефицитные и энергоемкиематериалы, и грамотное их использование, исключающее перерасход топлива,приведет к экономии энергоресурсов. ЭКОНОМИя ЦЕМЕНТА - ЭТО ОДНА ИЗ САМЫХ ОСТРЫХ ПРОБЛЕМ СОВРЕМЕННОГООТЕчЕСТВЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА. СУЩЕСТВУЮТ РЕАЛЬНЫЕ ПУТИ УМЕНЬШЕНИяПОТРЕБЛЕНИя ЦЕМЕНТА СТРОИТЕЛяМИ. Наибольший перерасход цемента наблюдается в бетонах, приготовленныхна некачественных заполнителях. Так, использование песчано-гравийныхсмесей влечет за собой увеличение расхода цемента до 100 кг/куб. м. Этоделается только для того, чтобы получить бетонную смесь необходимойпластичности и обеспечить нужную марку бетона по прочности. Долговечностьже его (в частности, морозостойкость), как правило, низкая, и бетонныеконструкции при переменном замораживании и оттаивании разрушаются довольнобыстро Приготовление же бетона на чистых и фракционных заполнителях требуетнаименьшего количества цемента и обеспечивает высокое качество конструкций. Значительной экономии цемента можно достигнуть путем правильногопроектирования состава бетона, не завышая его марку, для того, чтобы бетон как можно скорее достиг требуемой прочности. Можно также существенносократить расход цемента благодаря введению в бетонную смесьвысокоэффективных пластифицирующих добавок (суперпластификаторов).Промышленность начала их выпускать специально для изготовления бетонов.К таким добавкам относится С-3,разработанная в НИИЖБе совместно сдругими организациями. Благодаря разжижающему действию добавки С-3становится возможным уменьшить расход цемента на 20% без ухудшенияосновных физико-механических характеристик бетона. Если учесть что привведении добавки сокращение расхода цемента на каждый кубометр сборныхизделий в среднем составит 50-60 кг, то благодаря этому расход топливазначительно уменьшится. На заводах имеют место заметные потери согласно расчетам на нагрев 1куб. м бетона в стальной форме до 80 градусов (температура изотермическоговыдерживания) требуется примерно 60 тыс. ккал. Поскольку нагрев происходитпостепенно - со скоростью не более 20 градусов в час, то этот процесснеминуемо сопровождается значительным выделением тепла в окружающую среду.При исправном оборудовании, необходимом для термообработки изделий, этипотери достигают 150 тыс. ккал, что в 2-2,5раза больше полезнозатраченного тепла. При неисправном или небрежно эксплуатируемомоборудовании, а также при неоправданно завышенной длительноститермообработки к потерям обязательным (планируемым)добавляются потери,непроизводительные Они колеблются в весьма широких пределах и нанекоторых заводах достигают почти 200 тыс. ккал на куб. м бетона. Такимобразом, суммарные теплопотери в несколько раз превышают количествотепла, затраченного на нагрев бетона с формой. Сократить теплопотери при термообработке изделий можно не допускаянеисправности в работе оборудования. Пропарочные ямные камеры очень частоработают с неисправными крышками - не действуют или плохо действуют водяныезатворы, в результате чего наблюдается перекос крышек, это приводит кбольшим потерям пара. В цехе для работающих создаются неблагоприятныегигиенические условия, высокая влажность способствует быстромукорродированию металлических конструкций, оборудования. Избежать большихпотерь тепла можно путем своевременного ремонта и профилактического осмотракамер. Исследования, проведенные сотрудниками НИИЖелезобетона показали, чтосуммарные потери тепла в ямных камерах в процессе обработки изделий доходятдо 70% от общего расхода тепла на термообработку изделий. Причина такогоположения - устройство стенок и днища камер из тяжелого бетона,отличающегося высокой теплопроводимостью. Положение это можно исправитьтолько совершенствованием конструктивного решения камер. Такие решенияразработаны ВНИИЖелезобетона. Одно из таких решений заключается в замене тяжелого бетонакерамзитобетоном. В этом случае можно снизить теплопотери п

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Аура Министерство общего...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Кругооборот капитала Министерство...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Нормирование шума автомобиля...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Буддизм. История возникновения...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Проектирование автоматических...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Политика военного коммунизма...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconМинистерство общего и профессионального образования Российской Федерации...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Франция министерство общего...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Этногенез Министерство общего...

Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Производство бетона Министерство Общего и Профессионального Образования российской федерации уральский государственный технический университет «Факультет Экономики и Управления» iconРеферат скачан с сайта allreferat wow ua Бухгалтерский учет расчетов...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<