<< Пред.           стр. 2 (из 4)           След. >>

Список литературы по разделу

  Проектная марка по водонепроницаемости W характеризуется односторонним гидростатическим давлением в кг/см2, при котором стандартные образцы-цилиндры не пропускают воду в условиях стандартных испытаний. Она назначается для бетонов, к которым предъявляются повышенные требования по плотности и водонепроницаемости.
  Проектную марку по прочности Rсж определяют путем испытания на сжатие до разрушения стандартных бетонных образцов-кубов: для монолитных конструкций в возрасте 28 суток, для сборных конструкций - в сроки, установленные стандартом или техническими условиями для данного вида изделий (после ТВО, через сутки, в 28 суток и т.п.). В лаборатории БРУ всегда остается отдельная серия образцов для контроля в 28 суток нормального твердения каждой выпущенной партии бетона одного состава.
  Проектную марку бетона монолитных конструкций, которые будут принимать нагрузку позже 28 суток, разрешается определять не в 28, а в 60 или через 180 суток, что позволит существенно экономить цемент.
  Методика испытаний на прочность, способы и сроки хранения образцов регламентируются ГОСТом на испытания. Так, образцы после изготовления хранятся: первые сутки - в форме под влажной тканью, остальные 27 суток до испытания - в камере нормального твердения при t =20±2 ?С и влажности W =95±5%.
  Средняя прочность на сжатие трех образцов с ребром 15 см в возрасте 28 суток хранения в Н.У. и есть марочная прочность: R28 = Мб.
  Для экономии материалов чаще используют кубы с ребром 10 см, но размер куба диктуется размером зерна щебня: ребро а >3dнаиб, т.е. для бетона на щебне 10...20 мм проходит куб с ребром 10 см, а для бетона на щебне 20...40 мм - куб должен быть не менее 15 см; для гидротехнического бетона с крупным щебнем применяют формы для образцов-кубов с ребром 20 см. Если образцы отличаются от стандартного размера ребра 15 см, то результаты испытаний приводят к стандартному по формуле:
  М (R15) = R10·k10 = R20·k20,
  где k10 =0,95, а k20 =1,05 соответственно для кубов с ребром 10 см и с ребром 20 см.
  Допускается перед испытаниями вручную отобрать из бетонной смеси крупные зерна щебня и готовить образцы-кубы с ребром в 10 см.
  Однородность бетона по прочности - это важнейшее техническое и экономическое требование. Для оценки однородности статистически обрабатывают результаты лабораторных испытаний образцов нескольких однотипных составов бетона на одних и тех же материалах.
  Допустимые колебания прочности образцов ±8...15% из-за колебаний качества компонентов бетона.
  Рассчитывается среднее квадратичное отклонение S отдельных результатов испытаний, средняя прочность R и коэффициент вариации в партии: nп = S /R, который не должен превышать 9...12%. На заводах ЖБИ с хорошо отлаженной технологией n =7...9%.
 
 
  Если этот коэффициент более 20% - надо останавливать производство ЖБИ.
  От коэффициента вариации зависит требуемая марка бетона и, следовательно, расход цемента в бетоне и его экономические показатели.
  Класс бетона - это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100.
  Бетоны по прочности делят на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30: В40; В45; В50; В55; В60.
  При этом проектные марки бетона по прочности установлены следующие: М50; М100; М150; М200; М250; М300; М350; М400; М450; М500; М600; М700; М800.
  Примерное соотношение между классом и маркой бетона по прочности при нормативном коэффициенте вариации n=0,135 принимают:
  Rн = В/0,778,
  т.е. для класса бетона В15 - Rн =19,28 МПа или М200; для В20 - Rн=25,70 МПа или М250.
  По результатам статистических испытаний в НИИЖБе Госстроя России предложена таблица перевода класса к ближайшей марке бетона (табл. 6.4).
  При исследованиях роста прочности бетона во времени установлено, что его прочность нарастает по экспоненте (с замедлением), если обеспечить нормальные тепловлажностные условия для физико-механических процессов взаимодействия цемента с водой затворения. Через 10...15 лет после изготовления прочность бетона может достичь 1,5...2 марки.
  Это взаимодействие замедляется при понижении температуры бетона и прекращается, если бетон высыхает или замерзает. Замораживание и высыхание бетона в раннем возрасте - процесс необратимый, в этом случае бетон будет погублен и не наберет необходимой прочности никогда.
  Вот почему уход за твердеющим бетоном (укрытие пленкой, термоизоляция, прогрев, поливка в жаркую погоду и т.п.) совершенно необходим в первые 3...12 суток после бетонирования, а лучше весь первый месяц из его первых ста лет службы.
  Рост прочности бетона подчиняется закону:
  Rn = R28 lg n/lg 28,
  где n - число суток, от 3 до 60.
  Более точно прочность бетона определяют путем испытаний дополнительных серий образцов-кубов, по которым можно построить кривую роста прочности бетона на данных материалах.
  Принято проводить испытания через 3, 7, 14, 28, 60, 90 и 180 суток после его формования, причем испытания образцов через 28 суток обязательны (марочная прочность), а остальные - являются контрольными для проверки возможности передачи нагрузки железобетонной конструкции.
 
 
  Таблица 6.4
  (СНиП 82-02-95)
 
 
 
  Морозостойкость - свойство насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание. За марку материала по морозостойкости (F) принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживает материал без снижения прочности на сжатие более 5%; после испытания образцы не должны иметь видимых повреждений - трещин, сколов (потери массы - не более 5%). От морозостойкости зависит долговечность материалов в конструкциях, подвергающихся действию атмосферных факторов и воды.
  Марки морозостойкости бетона, установленные СНиПом: F50...F500.
  Соответствие проектным маркам бетона по морозостойкости определяют по результатам испытаний на морозостойкость с округлением количества циклов замораживания и оттаивания, которые должен выдержать бетон, до цифр кратных 25 или 50: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500.
  Цементные растворы, легкие бетоны, кирпич, керамические камни для наружных стен зданий обычно имеют морозостойкость F15, F25, F35. Однако бетон, применяемый в строительстве мостов и дорог, должен иметь марку F50, F100, F200, а гидротехнический бетон - F500.
  У Останкинской телебашни запроектирована морозостойкость F1000, а после испытаний в НИИЖБе установлено, что строители ее выдержали: F в эксперименте была более 1100 циклов!
  Морозостойкость - функция качества компонентов бетона и качества производства работ при изготовлении ЖБИ или бетонировании монолитных конструкций из бетонных смесей. Если работы проводились тщательно, с соблюдением СниПов, то любой тяжелый бетон на стандартных материалах по морозостойкости окажется не хуже чем F100...200.
  Для обеспечения повышенной морозостойкости рекомендуют применять ССПЦ, где С3А <5%, который увеличивает пористость цементного камня; или портландцемент с пониженным содержанием С3А и с маркировкой: ПЦ 400 Д0, то есть не содержащий каких-либо добавок, также повышающих пористость цементного камня.
  Песок и щебень, как и для любого высокопрочного и долговечного бетона, в соответствии с требованиями СниП должны быть мытыми.
  В/Ц ограничивают: для бетона М500 - 0,4; для М400 - 0,45; для М300 - 0,5. Марки бетона ниже или равные М200 для морозостойких бетонов (более F200) недопустимы.
  Проектные марки бетона по водонепроницаемости установлены ГОСТом следующие: W4; W6; W8; W10; W12.
  Цифра означает величину давления воды в кг/см2 в установке для испытаний, при котором образец-цилиндр высотой и диаметром 15 см не пропускает воду в условиях стандартных испытаний.
  Для повышения значения водонепроницаемости в бетон вводят уплотняющие добавки типа алюмината натрия или гидрофобизаторы. Нефтепродукты (бензин, керосин и др.) имеют меньшее, чем у воды, поверхностное натяжение, поэтому они легче проникают через обычный бетон.
 
 
  6.1.6 Легкие бетоны
  Легкие бетоны могут быть на пористых заполнителях плотной структуры и без крупного заполнителя - ячеистые бетоны.
  Для легких бетонов применяют цементы высоких марок: БТЦ и обычный ПЦ, а также ШПЦ. В качестве заполнителей используют пористые неорганические материалы, которые отличаются большим разнообразием и делятся на природные и искусственные.
  Природные пористые заполнители получают путем дробления и рассева горных пород типа пемзы, вулканического туфа, известняка-ракушечника и т.п.
  Искусственные пористые заполнители - это продукты термообработки минерального сырья, отходы промышленности (шлаки и золы) или специально изготовленные материалы.
  Керамзитовый гравий получают путем обжига гранул, приготовленных из вспучивающихся глин. Насыпная плотность rн =250...750 кг/м3. В изломе каждая гранула имеет структуру застывшей пены со спекшейся плотной оболочкой, которая придает гранулам высокую прочность.
  Сам керамзит обладает довольно высокой прочностью и служит основным пористым заполнителем для легкого бетона там, где есть легкоплавкие и всучивающиеся глины. К сожалению, месторождений с такими глинами не очень много и крупнейшее из них находится в Самарской области.
  Производство керамзита довольно дорого из-за высоких температур обжига (более 1000 °С), но оно быстро окупается отличными эксплуатационными и теплофизическими свойствами керамзитобетона, что позволяет экономить цемент для производства конструкций из тяжелого бетона, которые во многих случаях можно заменить теплоизоляционными и несущими конструкциями из керамзитобетона. Такие конструкции имеют меньшие размеры по толщине и массу.
  Шлаковую пемзу получают путем быстрого охлаждения доменного шлака при производстве стали, что и приводит к его вспучиванию. Куски шлаковой пемзы дробят и рассевают на нужные фракции щебня и песка. Естественно, это выгодно только там, где есть доменное производство.
  Гранулированный металлургический шлак, кроме применения в виде активной минеральной добавки в цемент (в ПЦ до 20%, а в ШПЦ до 80%), используют и как легкий заполнитель в виде крупного песка с размером зерен 5...7 мм. Однако, он довольно тяжелый (rн =1200 кг/м3), так как мало вспучен.
  Вспученный вермикулит - пористый сыпучий материал, получаемый при обжиге водосодержащей слюды - вермикулита.
  Месторождения вермикулита находятся в Челябинской и Мурманской областях, что позволяет вспученный вермикулит применять как местный, достаточно дешевый и высокоэффективный теплоизоляционный материал, как в виде засыпок, так и в виде различных видов вермикулитобетона, на которые Челябинский УралНИИстромпроект имеет целый ряд авторских свидетельств.
 
 
  Топливные шлаки и золы - представляют собой пористые кусковые материалы, получаемые в топках промышленных установок при горении твердого топлива. Шлаки дробят, рассевают и обогащают с целью удаления вредных примесей. Область применения та же, что и для шлаковой пемзы.
  Наивыгоднейшее сочетание показателей плотности, теплопроводности, прочности и расхода цемента для легких бетонов достигается при наибольшем количестве пористого заполнителя, что требует контактной упаковки зерен и правильного сочетания фракций крупного и мелкого заполнителя. Тогда в бетоне будет меньше всего цементного камня, являющегося самым тяжелым компонентом бетона. Интенсивное уплотнение, применение пластификаторов также улучшает упаковку зерен.
  Пористые заполнители, как и плотные делят: на крупные (щебень или гравий) с размерами 5...40 мм и мелкие (пористый песок) с частицами менее 5 мм. Щебень рассевают на фракции: 5...10; 10...20; 20...40 мм, а песок - на фракции до 1,2 мм (мелкий) и 1,2...5 мм (крупный).
  По насыпной плотности в сухом состоянии (кг/м3) пористые заполнители делят на марки Д250...Д1100. При плотности свыше 1150 кг/м3 заполнитель уже нельзя считать пористым - это облегченный заполнитель для конструкционного бетона марки М200, где он просто вреден, так как снижает морозостойкость, водостойкость и повышает ползучесть.
  Прочность пористого щебня определяется по стандартной методике - путем раздавливания зерен на гидравлическом прессе в стальном цилиндре, с последующим определением процента мелкой фракции или дробимости Др.
  Все пористые заполнители периодически испытывают на теплопроводность и радиацонно-гигиеническую пригодность.
  Качество легкого бетона оценивают следующими показателями: классом по прочности; маркой по средней плотности; морозостойкостью и водонепроницаемостью.
  По прочности на сжатие Rсж (в Мпа) легкий бетон контактной структуры имеет классы: В2,5...В40.
  По прочности на осевое растяжение Rр классы тех же бетонов: В0,8...В3,2; для теплоизоляционных бетонов допускаются и меньшие классы Rр: В0,35; В0,75 и В1.
  Марки по прочности Rсж (в кг/см2) для легких бетонов, проектируемых без учета классов, принимают: М35...М500.
  Для высокопрочных легких бетонов с r = 1600...2000 кг/м3 применяют наиболее плотный и прочный крупный пористый заполнитель из керамзита с rн = 600...800 кг/м3, а песок - стандартный, плотный с rн = 1400...1650 кг/м3.
  По плотности (в сухом виде, в кг/м3) легкие бетоны имеют марки:
  - теплоизоляционные - Д500 и ниже;
  - конструкционно-теплоизоляционные (наружные стены, покрытия) - Д500...Д1400;
  - конструкционные - Д1400...Д1800.
 По морозостойкости легкие бетоны имеют марки: F25...F500.
  По водонепроницаемости легкие бетоны имеют марки: W0,2...W1,2; т.е. гораздо хуже тяжелых бетонов, у которых W в 10 раз больше.
 
 
  Ячеистые бетоны - это разновидность легких бетонов, полученная при затвердевании вспученной с помощью порообразователя смеси вяжущего, кремнеземистого компонента и воды.
  Пористость ячеистых бетонов регулируется в процессе изготовления, что позволяет получать бетоны разной плотности и назначения:
  - теплоизоляционные с r 500 кг/м3;
  - конструкционно-теплоизоляционные с r = 500...900 кг/м3;
  - конструкционные (армированные) с r = 900...1200 кг/м3.
  Вяжущее, чаще всего применяемое для ячеистых бетонов, портландцемент. Бесцементные ячеистые бетоны возможно получить только в автоклаве, где получают
  Кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок, зола-унос ТЭС, молотый граншлак) уменьшает расход вяжущего, усадку бетона и повышает качество ячеистого бетона. Иногда применяют (там, где есть) природный тонкодисперсный кварц - маршаллит с частицами в 10 раз мельче песка: 0,01...0,06 мм.
  Исходная смесь (тесто) состоит из вяжущего, кремнезема молотого и воды. Подбор соотношения компонентов ведут опытным путем.
  Вспучивание теста идет по двум схемам:
  - химически при введении газообразующей добавки, реагирующей с твердыми компонентами с выделением газа (газобетон);
  - механически при смешивании теста с заранее приготовленной устойчивой пеной (пенобетон).
  Производство газобетона развивается более успешно из-за хорошей стабильности и устойчивости получения заданных свойств.
  Газообразователь - чаще всего, алюминиевая пудра, которая реагирует с гидроксидом кальция с выделением водорода. Расход пудры на 1 м3 газобетона при r =500...700 кг/м3 около 0,5 кг.
  Плотность ячеистого бетона r колеблется от 300 до 1200 кг/м3, что соответствует П = 0,85...0,6.
  Марки ячеистого бетона по прочности на сжатие: М15; М25; М35; М50; М75; М100 и М150.
  Марки по морозостойкости: F15; F25; F35; F50; F75 и F100. Для панелей наружных стен достаточно F15 и F25, более высокие марки требуются для конструкционного ячеистого бетона.
  Морозостойкость и водопоглощение зависят от величины и характера пористости ячеистого бетона и плотности стенок пор. Наилучшие показатели у ячеистого бетона вибрационного формования, так как виброобработка разрушает крупные и уплотняет стенки оставшихся пор.
 
 
  Теплопроводность ячеистых бетонов зависит от плотности и влажности. Бетон с r = 600 кг/м3 в сухом состоянии имеет коэффициент теплопроводности l =0,14 Вт/м·°C, а при влажности этого же бетона W =8% l =0,22 Вт/м·°C.
  Усадка ячеистых бетонов зависит от состава, плотности и условий твердения. Бетоны с r = 700...800 кг/м3 на воздухе с W = 70...80% и t = 20 °C дают усадку 0,4...0,6 мм/м.
  Конструкционные и конструкционно-теплоизоляционные ячеистые бетоны идут на изготовление панелей НС и плит покрытий (при тщательной гидроизоляции), на неармированные стеновые и теплоизоляционные блоки.
  Такие конструкции считаются достаточно долговечными для эксплуатации в зданиях с сухим и нормальным тепловлажностным режимом помещений при Wв = 60...70%.
 
 6.1.7 Возведение, ремонт и усиление сборных и монолитных ЖБК
 
  При возведении любого жилого, общественного или производственного здания наиболее ответственными конструкциями из железобетона являются несущие элементы: фундаменты, колонны и ригеля каркаса, элементы перекрытий и покрытий.
  Выбор конструкции и материала фундамента зависит от типа здания, возводимого на нем, от прочности грунта основания, наличия грунтовых вод и от глубины промерзания грунта в данном районе.
  Фундаменты зданий и сооружений классифицируют:
  по применяемым материалам:
  - на кирпичные, в том числе из блоков и природного камня (плитняка),
  - бутовые и бутобетонные;
  - железобетонные;
  по способу возведения:
  - на сборные из элементов и блоков заводского изготовления;
  - сборно-монолитные, возводимые из элементов заводского изготовления с последующим армированием и замоноличиванием дополнительных участков;
  - монолитные, возводимые в проектном положении путем армирования и бетонирования в заранее подготовленную опалубку поставляемой на стройплощадку бетонной смеси надлежащего качества;
  по конструкции и способу передачи нагрузки от стен или каркаса сооружения:
  - ленточные (сплошные или с просветами);
  - столбчатые (отдельно стоящие) из кирпича или блоков или сборные из железобетонных элементов;
  - свайные из сборных железобетонных забивных или монолитных (буронабивных или буровзрывных) свай различного сечения, в том числе пустотелых;
  - плитные, в том числе плитные по сваям (свайные ростверки).
  Если возводится производственное, общественное или жилое здание каркасного типа, то под колонны каркаса устанавливают сборные или монолитные железобетонные отдельно стоящие фундаменты типа "стакан".
 
 
  Такой фундамент имеет плиту основания, один или два уступа и верхнюю часть - стакан под колонну.
  Размеры в плане, величина уступов, виды применяемой арматуры и глубина заложения зависят от нагрузки, передаваемой от каркаса, и допустимого отпора грунта. Обычно размеры подошвы в плане, ступеней и подколонника принимают кратными 300 мм; высоту ступеней равной 300, 450, 600 мм; высоту фундамента кратной 300мм.
  Все эти параметры поддаются расчету и существует целый ряд руководств по проектированию подобных фундаментов из железобетона.
  Рекомендуемые классы бетона: для монолитных железобетонных фундаментов -В12,5...В20, для сборных - В20 и В25.
  Особенность монтажа колонн каркаса в такие фундаменты в том, что колонну опускают в стакан на заданную глубину, выверяют ее проектное положение в плане и по вертикали и заклинивают ее металлическими клиньями. Окончательное закрепление колонны в фундаменте производят приваркой анкеров-накладок между закладными элементами стакана и колонны и замоноличиванием зазора между колонной и стаканом высокопрочным цементным раствором класса не ниже В10.
  При возведении отдельно стоящих фундаментов-стаканов (как и любых других типов фундаментов) очень важна подготовка монтажной площадки.
  Поверхность грунта в котловане (траншее) под подошвой будущего фундамента должна быть подсыпана заданным в проекте слоем щебня и песка, протрамбована и, если требует проект, залита слоем бетонной подготовки. Отметка подошвы проверяется геодезистами и только после этого можно приступать к собственно монтажу сборного фундамента или опалубки для возведения монолитной конструкции.
  Простейшими фундаментами для малоэтажных зданий считают столбчатые, возводимые из кирпича или плоских блоков из естественного камня. Кирпич применяют плотный, керамический марки 75...150 с морозостойкостью F75...150.
  Камень на фундаменты следует отбирать из изверженных горных пород высокой прочности и морозостойкости.
  Столбчатые фундаменты возводят, как и кирпичную кладку на цементно-глиняном, цементно-известковом или на чисто цементном растворе марок 25...75 и выше, если требуют особые условия (слабые грунты). При высоком уровне грунтовых вод раствор должен быть чисто цементным.
  Материалом для ленточных фундаментов может служить бутовый камень на растворе, бутобетон, бетон на крупном заполнителе, в том числе на остатках старого бетона, армированный железобетон.
  Ленточные фундаменты из сборного железобетона в зависимости от свойств грунта основания и от нагрузки от здания могут быть различными по конструкции и по ширине.
  Монтаж сборных железобетонных фундаментов ведут на цементном растворе М150...М200. Для фундаментов малоэтажных зданий допустимы смешанные растворы марок М50...М75.
 
 
  Раствор при монтаже необходим, т.к. он является не только выравнивающим слоем для следующего ряда блоков, но и гидроизоляционной защитой стены подвала.
  Верхний обрез ленточного фундамента любого типа должен быть выровнен достаточным слоем чисто цементного раствора, пролит горячим битумом и проклеен гидроизоляциионным рулонным покрытием, как требует проект.
  Только после устройства такого гидроизоляционного слоя между фундаментом и стеной можно вести кладку надземной части стены или монтировать стеновые панели.
  Свайные фундаменты в последние годы широко применяют во многих случаях из-за отказа от проведения земляных работ (если отсутствуют подвальные помещения), высокой механизации забивки, быстроты возведения и передачи нагрузок на них. Существует несколько разновидностей свай по конструкции и по способам применения.
  По виду армирования сваи бывают со стержневой ненапрягаемой арматурой и с проволочной напрягаемой арматурой. Обычная длина свай 3...8 м, но при требованиях по расчету в проекте могут быть заложены и изготовлены сваи большей длины (до 12 м).
  Сечение свай 20х20, 40х40 и 20х40, 20х45, 20х50 для свай с большими горизонтальными нагрузками. Иногда применяют сваи-колонны, надземная часть которых служит элементом каркаса сооружения.
  Буроопускные сваи устраивают путем погружения в пробуренные скважины железобетонных свай.
  Способы изготовления буровых свай:
  - буронабивные с уширениями или без них, устраиваемые в пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже УГВ с закреплением стенок глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;
  - буронабивные полые круглые, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;
  - буронабивные с уплотненным забоем, устраиваемые путем втрамбования в забой скважины щебня или пылевато-глинистого грунта;
  - буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;
  - буроинъекционные диаметром 0,15...0,25 м, устраиваемые путем инъекции мелкозернистого бетона (цементно-песчаного раствора) в предварительно пробуренные скважины;
  - сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширенной полостью или без нее, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины готовых цилиндрических или призматических железобетонных элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более.
  .Железобетонные и бетонные сваи, железобетонные сваи-оболочки и сваи-столбы следует проектировать и изготовлять из тяжелого бетона. Класс бетона по прочности на сжатие забивных свай и свай-оболочек не ниже В15, а предварительно напряженных - не ниже В22,5.
 
 
  Для коротких набивных и буровых свай длиной менее 3,5 м допускается применение тяжелого бетона проектного класса не ниже В7,5.
  После окончания этапа работ по забивке свайного поля или устройству иных типов свай наступает этап оформления оголовков свай для соединения их со стеной здания (сооружения).
  Все выступающие оголовки выше проектной отметки срезаются (перекусываются) гидравлическим механизмом или срубаются пневмо- или эектроотбойными молотками со срезкой избыточной длины арматуры сваркой. По верхней части оголовков устанавливается опалубка для последующего армирования, включающего оставленные выпуски арматуры свай, и бетонирования плиты-ростверка, на которую и будут опираться стены здания или верхняя, надземная часть сооружения.
  Ростверки, как и фундаменты, могут быть ленточными (над рядами свай), сплошными (над частью свайного поля) или образовывать фундамент-плиту для всего сооружения, после сплошного замоноличивания оголовков всего свайного поля под возводимым объектом.
  Проектный класс бетона для сборных железобетонных плит или тяжелого бетона для устройства монолитного ростверка не должен быть менее В15 для плит заводского изготовления и не менее В12,5 для монолитного исполнения.
  Для ответственных сооружений типа мостов, опор высоковольтных ЛЭП, гидротехнических сооружений: сборные фундаменты класса не ниже - В22,5, монолитные - В15.
  Железобетонные фундаменты любого типа, эксплуатируемые при отсутствии агрессивных воздействий или при правильной защите от агрессивных грунтовых вод, как правило, не требуют ремонта вообще, а столбчатые кирпичные фундаменты из-за недостаточной долговечности и морозостойкости при появлении избыточного увлажнения могут потерять свою несущую способность.
  Ремонт такой кладки ведется разборкой прежней и устройством новой кладки из материала нужного качества. Усиление, в случае необходимости, ведут укладкой через 5 рядов арматурной сетки в раствор, или увеличением сечения столба омоноличиванием граней тяжелой мелкозернистой бетонной смесью класса В12,5 и выше.
  Наиболее простой метод усиления большинства железобетонных конструкций, в том числе и фундаментов - увеличение сечения плиты основания и тела (стены) фундамента путем установки опалубки, армирования и последующего бетонирования необходимой по расчету конструкции.
  Кроме обычного тяжелого бетона для усиления и ремонта фундаментов и других ЖБК рекомендуется применять полимерцементные бетоны, полимербетоны, эпоксидные композиции, обладающие повышенной адгезией со старым бетоном и быстрым набором прочности.
  Полимерцементные бетоны и растворы содержат от 0,2 до 5...12% добавки синтетической смолы или каучука, их вводят в виде эмульсий или суспензий, что обеспечивает равномерное распределение полимера в объеме материала.
 
 
  Полимерцементный бетон имеет хорошие физико-механические свойства: повышенную по сравнению с обычным бетоном прочность при растяжении и изгибе, высокую морозостойкость, хорошие адгезионные свойства, высокие износостойкость и водонепроницаемость.
  Наиболее распространенными добавками полимеров в бетоны являются поливинилацетат (ПВА), латексы и водорастворимые смолы.
  Из водорастворимых смол перспективной и хорошо изученной является ацетонформальдегидная смола (АЦФ).
  Таблица 6.5
  Рекомендуемые составы бетонной смеси с добавкой АЦФ
 Класс бетона Содержание компонентов, кг/м3 Количество добавки, кг/м3 Экономия расхода цемента, кг/м3 Вода Цемент Песок Щебень В15 154 270 760 1185 0,406 35 В25 152 340 715 1195 0,510 45 В30 180 490 635 1135 0,735 59
  Ремонт и усиление несущих конструкций чаще всего ведется увеличением сечения элемента, для чего выставляется опалубка, армируется полость и замоноличивается выбранной композицией.
  Возможны варианты ремонтов трещин инъецированием мелкозернистого высокопрочного цементного или полимерного раствора в трещину после ее тщательной разделки, продувки и промывки.
  Опалубка для усиления может иметь конструктивные элементы из металла типа уголковых обойм или вообще может быть сварной, несъемной, работающей как дополнительный элемент усиления конструкции.
 
  6.2 Строительство зданий и сооружений из кирпича
  6.2.1 Виды и свойства кирпича и стеновых камней
  Каменную кладку выполняют из отдельных камней, соединяя их между собой в одно прочное целое раствором.
  Каменную кладку подразделяют на кладку из природных и из искусственных камней.
  Кладку их естественных природных каменных материалов выполняют из камней правильной и неправильной формы (бутовая кладка, бутобетон).
  Кладку из искусственных каменных материалов выполняют из сплошного или пустотелого керамического или силикатного кирпича и из сплошных или пустотелых керамических, силикатных или бетонных стеновых прямоугольных камней.
  Классификация керамических изделий
  Керамическими называют искусственные каменные материалы и изделия, полученные в процессе технологической обработки минерального сырья и последующего обжига при высоких температурах. Название "керамика" происходит от греческого слова "Keramos" - глина.
 
 
  Поэтому, керамические материалы производят из глинистого сырья и смесей глины с органическими и минеральными добавками.
  Из керамики делают сантехнические и облицовочные материалы, химически стойкие облицовочные плитки и огнеупорные материалы.
  По структуре различают керамические изделия с пористым и спекшимся (плотным) черепком.
  Пористыми считают изделия с водопоглощением по массе >5%. К ним относят изделия как грубой (кирпич, черепица, дренажные трубы), так и тонкой (облицовочные плитки, фаянсовые изделия) керамики.
  К плотным относят изделия с водопоглощением 5%. К ним принадлежат изделия грубой керамики (клинкерный кирпич, облицовочные плиты), а также тонкая керамика (плитки для полов, полуфарфор, фарфор).
  По температуре плавления керамические материалы разделяют на:
  - легкоплавкие (с температурой плавления 1350 ? С),
  - тугоплавкие (с температурой плавления 1350...1580 ? С),
  - огнеупорные (1580...2000 ? С),
  - высшей огнеупорности (2000 ? С).
  Сырье для производства керамических изделий.
  Сырьем служат глины и каолин в чистом виде, или в виде сырьевых смесей с компонентами разного назначения (отощающими, поризующими и выгорающими, плавнями, пластификаторами и пр.)
  Глинистые частицы диаметром 0,005 мм и менее способны при затворении водой образовывать пластическое тесто, сохраняющее при высыхании приданную форму, а после обжига необратимо приобретающее водостойкость и прочность камня.
  При сушке глиняное тесто теряет воду и уменьшается по объему. Этот процесс называется воздушной усадкой. Чем больше в глинистом сырье глинистых частиц, тем выше пластичность и воздушная усадка глин.
  По пластичности глины подразделяют на высокопластичные, среднепластичные, умеренно-пластичные и непластичные.
  Высокопластичные глины имеют в своем составе 80...90% глинистых частиц, водопотребность более 28% и воздушную усадку 10...15%.
  Средне- и умеренно-пластичные глины имеют в своем составе 30...60% глинистых частиц, водопотребность 20...28% и воздушную усадку - 7...10%.
  Малопластичные глины имеют в своем составе от 5% до 30% глинистых частиц, водопотребность менее 20% и воздушную усадку - 5...7% .
  Непластичные глины не образуют пластичное удобоформуемое тесто.
  Глины с содержанием глинистых частиц более 60% называют "жирными", они отличаются высокой усадкой, для снижения которой в глины вводят "отощающие" добавки. Глины с содержанием глинистых частиц менее 15% - "тощие" глины, в них при производстве изделий вводят тонкодисперсные добавки, например, бентонитовую глину.
  Глинистые частицы в основном состоят из вторичных минералов: каолинита Al2О3·2SiO2·2H2О, монтмориллонита Al2О3·4SiO2·4H2О, гидрослюд и их смесей в различных сочетаниях.
 
 
  С увеличением содержания Al2O3 повышается пластичность и огнеупорность глин, а с повышением содержания SiO2 - пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обожженных изделий.
  Для производства керамических изделий с заданными свойствами глиняное сырье обогащают введением добавок различного назначения.
  Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения деформаций и трещин в изделиях.
  К ним относятся: дегитратированная глина, шамот (дробленый кирпичный бой), золы, кварцевый песок.
  Порообразующие добавки вводят для повышения пористости черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. К ним относятся: древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль, выгорающие при обжиге. Эти добавки являются одновременно и отощающими.
  Плавни. Их вводят с целью снижения температуры обжига и экономии тепла и расхода сырья при производстве керамических изделий. К ним относятся: тонкомолотые стеклобой, полевые шпаты, железная руда, доломит, магнезит, тальк, песчаник, перлит.
  Пластифицирующие добавки. Их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды, что снижает расходы тепла на сушку и обжиг изделий. Для этого используют высокопластичные глины и поверхностно-активные вещества (ПАВ).
  Специальные добавки. Для повышения кислотостойкости керамических изделий в сырьевые смеси добавляют пески, затворенные жидким стеклом.
  Если вводить как добавки химически чистые оксиды железа, кобальта, хрома, титана и некоторых других, то керамические изделия получат яркие цветовые оттенки.
  Глазурь - стекловидное покрытие толщиной 0,1...0,2 мм, нанесенное на изделие и закрепленное обжигом. Глазури могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими) различного цвета. Для приготовления глазури используют кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочеземельных и щелочных металлов. Сырьевую смесь размалывают в порошок и наносят на поверхность готового изделия в виде порошка или водной суспензии перед повторным обжигом.
  Ангобом называют нанесенный на изделие тонкий слой беложгущейся или цветной (возможно с красителями) глины, образующей цветное покрытие с матовой поверхностью.
  По физико-химическим свойствам ангоб должен быть близок к основному черепку, иначе он отслоится при эксплуатации.
 
  Общая схема производства керамических изделий
  При изготовлении любых керамических изделий этапы их производства являются общими и включают следующие операции: добыча сырья, подготовка массы, формование изделий, их сушка и обжиг.
  Подготовка сырьевой массы заключается в предварительном вылеживании добытой глины в запасниках (до одного года) и в последовательной механической обработке с целью удаления и измельчения крупных камней, измельчения и перемешивания всех компонентов до однородной и удобоформуемой массы с использованием специализированных машин.
  Для разных видов изготовляемой продукции и методов формования массу готовят пластическим, жестким, полусухим, сухим и шликерным способами.
 
 
  При пластическом способе подготовки массы и формования сырьевую смесь смешивают с водой до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот способ производства керамики наименее металлоемкий и наиболее простой.
  Жесткий способ формования - это вариант пластического способа на новом, прецизионном оборудовании итальянских фирм. Формование происходит на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах, создающих давление прессования до 20 МПа. Влажность формуемой массы при этом способе меньше (13...18%), что позволяет использовать менее пластичные глины.
  Затраты на сушку по этой технологии заметно ниже, а получение на выходе из пресса сырца с повышенной прочностью упрощает и удешевляет некоторые последующие операции технологического процесса по сравнению с пластическим формованием.
  Выходящий непрерывно из мундштука пресса брус сырца разрезается на отдельные изделия на резательных и штабелирующих автоматах.
  Полусухой способ производства керамики применяют реже, чем способ пластического формования.
  Шихта готовится с влажностью 8...12%, давление прессования выше -15...40 МПа. Металлоемкость оборудования в три раза выше и стоит оно недешево, но при полусухом способе формования длительность производственного цикла в два раза короче, изделия имеют правильную форму и более точные размеры, на 30% сокращается расход топлива; возможно применение малопластичных глин с большим количеством добавок отходов производства - золы ТЭС, шлаков и др.
  Сырьевая масса - это порошок, где ~50% частиц имеют размеры 1 мм и 50% - 1...3 мм. Прессование идет в групповых пресс-формах по 4...6 изделий сразу с помощью гидравлических или механических прессов.
  Сухой способ - это разновидность полусухого прессования для тонких изделий. Пресс-порошок готовят с влажностью 2...6%; операция сушки при этом исключается. Таким способом прессуют плотные плитки для полов (в т.ч. так называемый "керамогранит"), материалы из фаянса и фарфора.
  Шликерный способ применяется, когда тонкостенные изделия сложной формы изготавливаются из многокомпонентной сырьевой смеси сложного состава методом литья. Отливку изделий ведут из жидкой смеси - шликера с содержанием воды ~40%. Этим способом формуют большинство сантехнического фаянса и облицовочные плитки по конвейерной технологии.
  Сушка изделий необходима для предотвращения неравномерной усадки, искривления и растрескивания при обжиге.
  Прежде сырец сушили в сушильных сараях до 3 недель в зависимости от погодных условий. В заводских условиях сушку производят в тоннельных камерах непрерывного действия или камерных сушилах периодической загрузки за 8...72 часа в зависимости от влажности сырца. Начальная температура теплоносителя - отходящих газов от обжиговых печей или подогретого воздуха - 120...150 °С.
  Обжиг - завершающий процесс производства керамических изделий, который обычно разделяют на три фазы: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 120 °С удаляется только физически связанная вода и при повторном замачивании пластические свойства массы восстанавливаются.
 
 
  В интервале температур 450...600 °С происходит дегидратация глинистых минералов (отделение химически связанной воды) и глина переходит в аморфное состояние.
  При дальнейшем повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свои пластические свойства.
  При нагреве свыше 1000 °С образуется ряд новых кристаллических силикатов, а при дальнейшем нагреве появляется основной и самый прочный минерал керамики - муллит (3Al2О3·2SiO2). При этом керамическая масса в присутствии плавней переходит в расплав, обволакивая не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке. Эта усадка называется огневой усадкой и составляет 2...8%, в зависимости от вида глин. Если появился муллит, то после остывания изделие приобретет камневидное состояние и все заданные свойства (прочность, пористость, водостойкость и т.п.)
  Обжиг ведут до разной степени спекания в соответствии с требованиями к готовому изделию по прочности.
  Спекшимся считают черепок с водопоглощением 5%. Большинство керамических изделий обжигают до получения черепка с неполным спеканием в определенном интервале температур от начала спекания, до наивысшей температуры огнеупорности, называемым интервалом спекания.
  Интервалы обжига: для стенового кирпича, керамзита - 900...1100 °С, для плиток для полов, гончарных изделий, фаянса - 1100...1300 °С, для фарфоровых изделий - 1300...1450 °С, для огнеупорной керамики -1300...1800 °С.
  Керамические материалы после обжига представляют собой композиционный материал, у которого нерасплавленные микрочастицы глинистых, пылевидных и песчаных фракций, а также поры и пустоты, заполненные воздухом, достаточно равномерно распределены в застывшем стекловидном расплаве. Кроме того, сам расплав на микроуровне также является композитом, состоящем из стекловидной (аморфной) фазы и кристаллических зерен силлиманита, муллита, кремнезема и других алюмосиликатов, успевших закристаллизоваться, а стекловидная фаза - это переохлажденная жидкость, состоящая из легкоплавких компонентов, не успевших выкристаллизоваться при заданной скорости обжига и остывания.
  У керамических материалов плотность rи =2,5...2,7 г/см3; r =200...2300 кг/м3; для плотного черепка l =1,16 Вт/(м·?С); для пористого - l = 0,07...1,0 Вт/(м·?С). Коэффициент теплоемкости С = 0,18...0,22 ккал/кг·?С, а коэффициент термического расширения 0,00014.
  Водопоглощение керамических материалов в зависимости от пористости меняется от 0 до 70%. Rсж варьирует от 0,05 до 1000 МПа. Керамические изделия имеют марки по морозостойкости: F15; F25; F35; F50; F75 и F100.
  Керамические изделия по назначению делят на:
  - стеновые материалы,
  - облицовочные изделия,
  - кровельные изделия,
  - санитарно-технические изделия и трубы.
  К стеновым материалам относят: кирпич керамический обыкновенный, эффективные керамические материалы (кирпич пустотелый, пористо-пустотелый, легкий, пустотелые камни, блоки и плиты).
 
 
  Керамические кирпичи и камни изготовляют из легкоплавких глин с добавками и применяют для кладки наружных и внутренних стен и других элементов зданий.
  Размеры кирпича: 250х120х65 мм - обычный (одинарный), 250х120х88 мм - модульный (полуторный). Размеры стеновых камней больше: 250х120х138; 250х250х138 мм и модульные 288х138х138 мм. Толщина камня соответствует двум кирпичам, уложенным плашмя, с учетом толщины шва между ними.
  Кирпич может быть полнотелым и пустотелым, а утолщенный и модульный кирпич и камни выпускают только пустотелыми, чтобы не превысить массу одного изделия ~4 кг. Поверхность граней может быть гладкой или рифленой (для улучшения сцепления с раствором в шве).
  Стеновые изделия должны быть нормально обожжены, при недожоге (алый цвет) изделия имеют недостаточную прочность, малую морозостойкость и недостаточную водостой-кость, а пережженный кирпич (железняк) отличается темным, иногда черным цветом, повышенной плотностью и, как правило, имеет искаженную форму.
  В существующем ГОСТе на кирпич представлены основные требования по внешнему виду и качеству поверхностей, а также таблица марок кирпича (М75...М300) в зависимости от результатов испытаний образцов на сжатие и изгиб.
  По плотности в сухом состоянии кирпич и камни делят на три группы:
 - обыкновенные - с плотностью 1600 кг/м3;
 - условно-эффективные - с плотностью 1400...1600 кг/м3;
 - эффективные - с плотностью 1400...1450 кг/м3.
  Обыкновенный, утолщенный и модульный полнотелый кирпич пластического прессования применяется при возведении наружных и внутренних стен, полов, цоколей и фундаментов.
  Полнотелый кирпич полусухого прессования, пустотелые кирпич и камни не применяются для устройства фундаментов и цоколей ниже уровня гидроизоляции.
  В различных странах выпускается более широкая номенклатура стеновой керамики, причем марок вдвое выше (до М600).
  Выпускается целая гамма кирпичей пазо-гребневой конструкции для безрастворной кладки и целый ряд специальных кирпичей (звукоизоляционного, фасадного фасонного и т.п.), а также крупноразмерные керамические блоки под монтаж грузоподъемными машинами. Самыми передовыми технологиями по производству керамики владеют крупнейшие в Европе итальянские и германские фирмы.
  Облицовочные изделия.
  Керамические облицовочные изделия применяют для наружной и внутренней облицовки конструкций зданий не только для декоративных целей, но и для повышения их долговечности и химстойкости.
  Керамические изделия для внешней облицовки зданий подразделяют на кирпич и камни лицевые, крупноразмерные плиты, плитки фасадные прессованные и литые и ковры из мелких плиток.
  Кирпич и камни лицевые не только облицовочные детали фасада, но и конструктивный несущий элемент стены, поскольку укладываются вместе с обычным кирпичом внутренних рядов и выпускаются тех же размеров, что и обычные кирпичи и камни. Отличаются они тем, что имеют более высокую плотность и могут быть глубоких и чистых цветов.
 
 
  Это достигается регулированием состава сырья и добавок (в том числе красителей), что позволяет получить повышенную морозостойкость (F50) и цвета от белого, кремового до светло-красного и коричневого. Лицевую поверхность рядового кирпича облагораживают ангобированием, двухслойным формованием (отделочный слой 5 мм из светложгущихся глин), глазурованием, торкретированием цветной минеральной крошкой или хотя бы рифлением поверхности обычного кирпича при его формовании. Для зданий, возводимых из кирпича, лицевые кирпичи являются самым экономичным видом облицовки фасадов.
  Керамические изделия для кровли считаются традиционными для западноевропейских стран, где до 100% жилых и общественных зданий имеют черепичные кровли.
  Черепица, имея долговечность до 300 лет, по этому показателю значительно превышает любые другие кровельные материалы. Недостатки черепицы - требование большого уклона (30%) и большая масса кровли, требуют особой прочности конструкции стропил.
  Высока трудоемкость кровельных работ. С другой стороны, высокая долговечность, огнестойкость, распространенность сырья делают керамическую черепицу одним из самых эффективных кровельных материалов.
  Черепицу формуют из легкоплавких глин и обжигают при 950...1000 °С. Она выпускается в виде комплекта изделий на кровлю: рядовая, коньковая и разжелобочная, а по сечению она бывает пазовой, плоской, волнистой и конической.
  При монтаже черепицу укладывают друг на друга, и полезная площадь перекрытия составляет у плоской и волнистой 50%, у пазовой - 80%.
  Трубы керамические канализационные применяют для строительства безнапорных сетей канализации. Их формуют из пластичных тугоплавких и огнеупорных глин, цилиндрической формы с раструбом длиной 1000...1500 мм с внутренним диаметром 150...600 мм. Водопоглощение <8%, наружная и внутренняя поверхности глазурованы. Трубы должны выдерживать внутреннее давление не менее 0,15 МПа. Керамические трубы имеют существенный недостаток: хрупкость и невысокую прочность, что приводит к их разрушению во время бесконечных земляных работ при ремонтах различных внутриквартальных сетей.
 
  6.2.2 Технология возведения зданий и сооружений из кирпича
  Растворы для устройства каменной кладки называют кладочными. С их помощью выравнивают постели камней, обеспечивая равномерную передачу действующего усилия от одного слоя камней к другому.
  Растворы связывают кладку в единый монолит и заполняют промежутки между отдельными камнями, препятствуя прониканию в кладку (и в помещения) воздушных потоков и воды. Марки применяемых растворов М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150 и М200. Выбор марки обосновывается проектом в зависимости от конструкции здания, этажности, условий эксплуатации и пр.
  По составу растворы для кладки чаще всего смешанные: известково-цементные или цементно-глиняные, где глина или известь служат пластификатором, уменьшающим расход воды и цемента. Чисто цементные растворы применяют только для особо нагруженных конструкций, в армированной кладке и в кладке подземных конструкций, сооружаемых в насыщаемых водой грунтах.
 

<< Пред.           стр. 2 (из 4)           След. >>

Список литературы по разделу