Производство линейных конструкций (свай)

Прочность по показателю дробимости при сжатии в цилиндре. Для определения прочности щебня (гравия) применяют цилиндр диаметром 150 ми, а для фракций 5…10 и 20…10 мм допускается применять цилиндр диаметром 75 мм.

Навеску щебня (гравия) массой 500 г. для цилиндра диаметром 75 мм и 4 кг для цилиндра диаметром 150 мм насыпают с высоты 5 см в цилиндр, затем вставляют плунжер и помещают под прёсс. Повышая давление пресса на 100…200 кгс/с, доводят его при испытании в цилиндре диаметром 75 мм до 5 Тс, а при испытании в цилиндре диаметром 150 мм – до 20 Тс.

Раздробленный щебень (гравий) просеивают через сита с размером отверстий 1,25 мм для фракции 5…10 мм, 2,5 – для фракции
10…20 мм, 5,0 – для фракции 20…40 мм.

Остаток щебня (гравия) взвешивают и вычисляют показатель дробимости в процентах по формуле

,

где т – масса пробы щебня, г; т1 – масса остатка на контрольном сите после просеивания раздробленной в цилиндре пробы щебня (гравия), г.

Испытания повторяют два раза, используя две подготовленные
пробы.

При испытании щебня (гравия), состоящего из смеси двух или
более смежных фракций, показатель дробимости Др вычисляют как средневзвешенное результатов испытания отдельных фракций.

По ГОСТ 8267–82 устанавливается марка щебня по результатам определения показателя дробимости. Для всех видов тяжелого бетона сборных конструкций должен использоваться щебень из метаморфических пород марки не ниже 600 и осадочных пород марки не ниже 300.
Марки щебня (гравия) по дробимости должны быть не ниже:

Др8 – для бетона марок М 400 и выше;

ДрI2 – для бетона марок М 350 и М 300;

ДрI6 – для бетона марок ниже М 300.

2.3           Мелкий заполнитель

Методы испытаний мелкого заполнителя для бетона устанавливаются ГОСТ 8735 – 88*. Свойства песка регламентированы ГОСТ 8736–93.

Плотность зерен необходимо знать для расчета пустотности песка при проектировании состава бетона.

Мерный цилиндр, наполненный водой в количестве 100…150 см3 V1, всыпают 200 г. песка и определяют объем V2, занятый водой после всыпания.

Плотность песка (объемную массу его зерен) вычисляют по формуле

, г/м3,

где т – масса песка, г.

Насыпная плотность. Сухой песок всыпают с высоты 10 см в предварительно взвешенный мерный сосуд объемом 2 дм3 до образования конуса, который линейкой снимается вровень с краями, после чего сосуд с песком взвешивается (песок не уплотняется).

Насыпную плотность песка вычисляют по формуле

, кг/м3,

где т – масса пустого сосуда, кг; т – масса сосуда с песком, кг; V – объем сосуда, дм3.

Пустотность песка. Объем пустот в песке зависит от содержания в нем зерён различной крупности. Повышенная пустотность песка вызывает увеличенный расход цемента в бетоне.

Пустотность песка вычисляется по формуле

.

Зерновой состав и модуль крупности. Навеску песка массой I кг, прошедшую сквозь сито 5 им, просевают через набор сит 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14. Остатки песка на каждом сите взвешивают и определяют:
а) частный остаток на каждом сите аi% в по формуле

,

где тi – масса остатка на данном сите, г; т – масса просеиваемой навески, г;

б) полный остаток на каждом сите – как сумма частных остатков на данном сите и ситах с более крупными отверстиями. Например, полный остаток А0,63 (на сите 0,63) будет равен сумме частных остатков на ситах размером 2,5; 1,25 и 0,63 мм и т.д.

Фактическая кривая просеивания песка наносится на график, по которому определяется пригодность песка для бетона;

в) модуль крупности песка (без фракции с размером зерен крупнее 5 мм) по формуле

,

где А2,5, А1,25, … А0,14 полные остатки на ситах №2,5; 1,25; …; 0,14.

По результатам испытаний определяют группу песка (табл. 2.5).

Таблица 2.5 Классификация песков по зерновому составу

Мелкие пески (Мкр=1,5…2,0) допускается применять в бетонах марки до М 200. Крупные пески рекомендуется применять для бетонов марки М 350 и выше.

2.4           Вода

Для приготовления бетонной смеси применяется питьевая, а также любая вода, не содержащая вредных примесей (кислот, сульфатов, жиров, растительных масел, сахара), препятствующих нормальному твердению бетона. Нельзя применять воды болотные и сточные, а также воды, загрязненные вредными примесями, имеющие водородный показатель рН менее 4 и содержащие сульфаты в расчете на ионы SO4 более 2700 мг/л и всех других солей более 5000 мг/л. Морскую и другую воду, содержащую минеральные соли, можно применять, если общее количество солей в ней не превышает 2%. Пригодность воды для бетона устанавливают химическим анализом и сравнительными испытаниями прочности бетонных образцов, изготовленных на данной воде и на чистой питьевой воде и испытанных в возрасте 28 суток при хранении в нормальных условиях. Воду считают пригодной, если приготовленные на ней образцы имеют прочность не меньше, чем у образцов на чистой питьевой воде.

2.5           Добавки для бетона

К добавкам для бетонов относятся неорганические и органические вещества или их смеси, за счет введения которых в контролируемых количествах направленно регулируются свойства бетонных смесей и бетонов либо бетонам придаются специальные свойства. В основу классификации добавок для бетонов положен эффект их действия. По этому признаку добавки для бетонов делят на следующие группы:

1. Регулирующие реологические свойства бетонных смесей. К ним относятся пластифицирующие, увеличивающие подвижность бетонных смесей; стабилизирующие, предупреждающие расслоение, и водоудерживающие, уменьшающие водоотделение.

2. Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов. К ним относятся добавки, замедляющие схватывание, ускоряющие схватывание и твердение, и противоморозные, т.е. обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах.

3. Добавки, регулирующие пористость бетонной смеси и бетона. К ним относятся воздухововлекающие, газообразующие и пенообразующие добавки, а также уплотняющие (воздухоудаляющие или кольматирующие поры бетона).

4. Добавки, придающие бетону специальные свойства: гидрофобизующие, уменьшающие смачивание, повышающие противорадиационную защиту, жаростойкость; антикоррозионные, т.е. увеличивающие стойкость в агрессивных средах; ингибиторы коррозии стали, улучшающие защитные свойства бетона к стали; добавки, повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства.

5. Добавки полифункционального действия, одновременно регулирующие различные свойства бетонных смесей и бетонов: пластифицирующе-воздухововлекающие; пластифицирующие, повышающие прочность бетона, и газообразующе-пластифицирующие.

6. Минеральные порошки – заменители цемента. К этой группе относятся тонкомолотые материалы, вводимые в бетон в количестве 5 – 20%. Это золы, молотые шлаки, отходы камнедробления и др., придающие бетону специальные свойства (жаростойкость, электропроводимость, цвет и др.).

В качестве пластифицирующих добавок наибольшее распространение получили поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Поверхностно-активные добавки представляют собой особую группу органических веществ, введение которых в бетонные (растворные) смеси позволяет существенно улучшить их удобоукладываемость. Вместе с тем поверхностно-активные добавки позволяют уменьшить водоцементное отношение и соответственно сократить расход цемента без снижения прочности материалов и изделий. Использование поверхностно-активных добавок в малых дозах (0,05 – 0,2% от массы цемента) позволяет на 8 – 12% уменьшать удельный расход цемента в бетонах и растворах. Вместе с тем поверхностно-активные добавки повышают водонепроницаемость, морозостойкость, коррозиеустойчивость и вообще долговечность материалов в конструкциях. Этим самым применение поверхностно-активных добавок способствует повышению эффективности капиталовложений в строительство. По указанным причинам поверхностно-активные добавки в цементно-бетонной технологии приобретают все большее значение, как у нас, так и за рубежом.

Действие поверхностно-активных добавок на цементные системы основано на следующих положениях физической химии. Поверхностно-активные вещества способны повышать поверхностное натяжение у поверхности раздела фаз, например на границах раздела фаз вода – твердое тело, вода – воздух. Мельчайшие частицы поверхностно-активных веществ адсорбируются, т.е. прочно связываются с внутренней поверхностью раздела тел, образуя на этих поверхностях молекулярные слои толщиной в одну молекулу. Величина этого адсорбционного слоя относится к диаметру цементной частицы так же, как толщина спички к высоте 30‑этажного здания. Однако применение в малых дозах добавок поверхностно-активных веществ к цементным системам существенно меняет свойства их.

Поверхностно-активные добавки, используемые в цементах, растворах и бетонах, по определяющему эффекту действия на цементные системы можно условно разделить на три группы: гидрофилизующие, гидрофобизующие и воздухововлекающие.

Гидрофализующие добавки при затворении вяжущего водой предотвращают на определенный срок слипание отдельных цементных частиц между собой. В этом случае несколько замедляется коагуляция новообразований, а вместе с тем высвобождается некоторое количество воды, которое обычно как бы застревает в коагуляционных структурах. По этой причине требуемая удобоукладываемость смеси с добавкой достигается при меньшем количестве воды затворения, чем у смеси без добавки.          Наибольшее распространение получили гидрофилирующие добавки на основе лигносульфатов – сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ). Эта добавка несколько замедляет твердение бетона в раннем возрасте, и поэтому на заводах ЖБИ ее применяют в сочетании с добавками – ускорителями твердения.

Суперпластификаторы – новые эффективные разжижители бетонной смеси – в большинстве случаев представляют синтетические полимеры – производные меламиновой смолы или нафталинсульфокислоты.

Применяют суперпластификатор С‑3 – на основе нафталинсульфокислоты, суперпластификатор 10–03 – продукт конденсации сульфированного меламина с формальдегидом и др. При введении в бетонную смесь суперпластификатора резко увеличивается ее подвижность и текучесть. Воздействуя на бетонную смесь, как правило, в течение 2 – 3 ч с момента введения, суперплаетификаторы под действием щелочной среды подвергаются частичной деструкции и переходят в другие вещества, безвредные для бетона и не тормозящие процесса твердения. Суперпластификаторы, вводимые в бетонную смесь в количестве 0,15 –1,2% от массы цемента, разжижают бетонную смесь в большей мере, чем обычные пластификаторы. Пластифицирующий эффект сохраняется, как правило, 1 – 2 ч после введения добавки, а через 2 – 3 ч он уже невелик. Суперпластификаторы используются в бетонах как единолично, так и в комплексе с другими добавками, например с сульфитно-дрожжевой бражкой (СДБ) и нитрит-нитрат-хлоридом кальция (ННХК). При использовании комплексной добавки содержание каждой добавки составляет «10–03» – 0,3 – 1,2%; ННХК – 1,5 – 2,5% и СДБ – 0,1 – 1,15% от массы цемента. Суперпластификаторы позволяют существенно снизить В/Ц, повысить подвижность смеси, изготовить изделия высокой прочности, насыщенных арматурой из изопластичкых смесей.

Гидрофобизующие добавки, как правило, существенно повышают нераселаиваемость, связанность бетонной (растворной) смеси, находящейся в покое. При действии внешних механических факторов (при перемешивании, укладке и т.д.) бетонная или растворная смесь с добавкой отличается повышенной пластичностью. Такое свойство гидрофобизующих смесей объясняется специфическим смазочным действием тончайших слоев поверхностно-активных веществ, распределяемых в смеси. Кроме того, эти добавки предохраняют цементы от быстрой потери активности при перевозке или хранении. В качестве гидрофобизующих добавок раньше применялись в основном природные продукты – некоторые животные жиры, алеиновая и стеариновая кислоты. Развитие химической промышленности дало возможность широко использовать новые гидрофобизующие добавки – битумные дисперсии (эмульсии и эмульсосуспензии), нафтеновые кислоты и их соли, окисленные, синтетические жирные кислоты и их кубовые остатки, кремнийорганические полимеры и др.

Воздухововлекающие добавки позволяют получать бетонные (растворные) смеси с некоторым дополнительным количеством воздуха. Чтобы повысить пластичность смеси, обычно увеличивают объем вяжущего теста. Вовлекая воздух, увеличивается объем вяжущего теста без введения лишнего цемента. Поэтому удобоукладываемость такой системы повышается. К тому же воздухововлекающие добавки образуют и ориентированные слои, активные в смазочном отношении. Широко применяют воздухововлекающие добавки на основе смоляных кислот, смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ), смыленный древесный пек и др.

К ускорителям твердения цемента, увеличивающим нарастание прочности бетона, особенно в ранние сроки, относятся хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит-иитрат-хлорид кальция и др. Влияние хлористого кальция на повышение прочности бетона объясняется его каталитическим воздействием на гидратацию С3S и C2S, а также реакцией с С3А и C4AF. Ускорители твердения не рекомендуется применять в железобетонных конструкциях и предварительно напряженных изделиях с диаметром арматуры менее 5 мм и для изделий автоклавного твердения, эксплуатирующихся в среде с влажностью более 60%. Сульфат натрия может вызвать появление высолов на изделиях.

В нитрит-нитрат-хлориде кальция ускоряющее действие хлорида сочетается с ингибирующим действием нитрата кальция.

Противоморозные добавки – поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и др. – понижают точку замерзания воды, чем способствуют твердению бетона при отрицательных температурах.

Для замедления схватывания применяют сахарную патоку и добавки СДБ, ГКЖ‑10 и ГКЖ‑94.

Пено- и газообразователи применяют для изготовления ячеистых бетонов. К пенообразователям относятся клееканифольные, смолосапониновые, алюмосульфонафтеновые добавки, а также пенообразователь ГК. В качестве газообразователей применяют алюминиевую пудру ПАК‑3 и ПАК‑4.

Комбинированные добавки, например пластификатор СДБ, ускоритель твердения (хлористый кальций) с ингибитором (нитратом натрия), способствуют экономии цемента. При этом ускоритель твердения нейтрализует некоторое замедление твердения смеси в раннем возрасте.

3                   Проектирование состава бетона

Подбор состава бетона осуществляется на методе абсолютных объемов с использованием формулы Боломея-Скрамтаева

 (1)

где Rб – требуемая марка бетона;

А – коэффициент, характеризующий качество заполнителей;

Rц – активность цемента.

1. Определяем ориентировочный расход воды для приготовления бетонной смеси исходя из ее удобоукладываемости. Бетонная смесь имеет жесткость 50…70с, тогда ориентировочный расход воды составит для щебня фракции 5…10 – 173 л/м3.

2. Из формулы (1) определяем Ц/В

.

3. Определяем ориентировочный расход цемента

Ц=В∙Ц/В=173∙1,75=303 кг.

С уменьшением модуля крупности песка возрастает расход цемента. Пески с Мк<1,5 увеличивают расход цемента на 12%. Тогда расход цемента с учетом Мк песка будет

Ц=(303∙0,12)+303=339 кг.

4. Водопотребность песка составляет 9%, тогда должен быть увеличен на 5 л на каждый процент увеличения водопотребности. Ориентировочный расход воды равный 173 л принят для песков средней крупности, имеющих водопотребность 7%. Тогда расход воды будет 173+10=183 л. Тогда с учетом крупности песка реальное целое будет 258/183=1,41.

5. Определяем расход щебня

Vпуст=1-

где α – коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя, зависящий от расхода цемента, равный 1,31.

.

6. Определяем расход песка

Проверка:

109+183+249,5+458,5=1000.

Получили бетон следующего состава:

4                   Технологическая схема производства

Производство квадратных свай осуществляется по стендовой технологии.

При стендовой технологии изделия формуются и твердеют в стационарном положении на стенде или установке без перемещения. Основные ее достоинства – простота оборудования, незначительная энергоемкость, возможность легкого перехода на выпуск изделий разнообразных типоразмеров. В то же время стендовый способ требует больших производственных площадей, усложняет механизацию и автоматизацию процесса, имеет высокую трудоемкость. Его применяют при изготовлении крупногабаритных и массивных конструкций, перемещение которых по постам трудноосуществимо или неэкономично. На стендах формуют формы и балки длиной 12 м и более, пролетные строения мостов массой до 100 т и более, арки и другие элементы сборного железобетона значительной массы. Формование изделий при стендовом способе осуществляют на плоских стендах, в матрицах или кассетах.

Плоский стенд представляет собой бетонную площадку, разделенную на формовочные линии. Наличие на стенде нескольких технологических линий обеспечивает поточность завода изготовления изделий: на одной линии производят армирование, на другой изделия формуют, а на следующей происходит твердение изделий. Такая организация позволяет более полно использовать рабочее время и повышает в целом съем продукции со стендовых линий. Стенды, соответствующие по длине одному или двум наибольшим размерам изготовляемых элементов, называют короткими; рассчитанные на несколько (4… 16) одинаковых элементов – длинными, или линейными. Первые широко применяют для изготовления элементов с любой напрягаемой арматурой, а вторые – главным образом при производстве изделий с проволочной арматурой.

По способу организации работы линейные стенды подразделяют на протяжные и пакетные. Протяжными стенды называют потому, что стальную проволоку, сматываемую с бухт, расположенных в торце стенда, с помощью крана или специальной тележки протягивают по линии формования к противоположному, концу стенда, где закрепляют на упорах. Такие стенды используют для изготовления длинномерных изделий с большим поперечным сечением и значительной высотой, а также при производстве изделий, армированных проволочной арматурой. Пакетные стенды отличаются от протяжных тем, что пучки арматуры требуемой длины готовят заранее на установке, размещаемой вне формовочной полосы. Заготовку арматурных пакетов ведут одновременно с технологическими операциями на формовочных линиях стенда.

Страницы: 1, 2, 3, 4