Производство плоских плит перекрытия агрегатно-поточным способом
Щебень получают путем дробления массивных горных пород, гравия,
валунов или искусственных камней на куски размером 5 – 120 мм. Для
приготовления бетона обычно используют щебень, полученный дроблением плотных
горных пород, гравия, доменных и мартеновских шлаков. Дробление производят в
камнедробилках. При этом получают не только зерна щебня, но и мелкие фракции,
относящиеся по крупности к песку и пыли. Зерна щебня имеют неправильную форму.
Лучшей считается форма, приближающаяся к кубу и тетраэдру. Вследствие
шероховатой поверхности зерна щебня лучше сцепляются с цементным камнем в
бетоне, чем гравий, но бетонная смесь со щебнем менее подвижна.
По дробимости, морозостойкости, зерновому составу, износу к щебню
предъявляют такие же требования, как и гравию.
Прочность щебня характеризуется маркой, соответствующей пределу
прочности горной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии и определяемой по
дробимости щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Щебень имеет следующие
марки: 200, 300, 400, 600, 1000, 1200, 1400. При этом щебень высшей категории
качества из изверженных и метаморфических горных пород должен иметь марку не
ниже М800, из осадочных карбонатных пород – не ниже М600. Щебень марок по
прочности 1400, 1200 и 1000 не должен содержать зерен слабых пород более 5% по
массе, а марок 800, 600 и 400 – не более 10% и 300 и 200 – не более 15% по массе.
По прочности исходной горной породы марка щебня при сжатии в насыщенном водой
состоянии должна быть выше марки бетона в 1,5…2 раза. В отдельных случаях
допускается применение щебня марки ниже указанной, но только при условии
испытания в бетоне и при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Зерновой состав щебня устанавливают с учетом Dнаиб
и Dнаим зерен. Наибольший размер зерен щебня применяют в
бетонах в зависимости от вида изделия, насыщенности арматуры и толщины изделия.
Так, для балок, колонн, рам наибольший размер зерен должен быть не более 3/4
наименьшего расстояния между стержнями арматуры, а для плитных изделий – не
более 1/2 толщины плиты. Подобно гравию, щебень по
крупности зерен делят на четыре фракции: 5 – 10, 10 – 20, 20 – 40 и 40 – 70 мм.
В зависимости от формы зерен ГОСТ 8267 – 82 устанавливает три
группы щебня из естественного камня: кубовидную, улучшенную и обычную.
Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в них не превышает
соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пластинчатой и игловатой форме зерен
относят такие, в которых толщина или ширина их меньше длины в 3 раза и более.
Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и
метаморфических пород, в щебне из гравия и в гравии для всех видов тяжелого
бетона не должно превышать 1% по массе, а в щебне из осадочных пород в
зависимости от вида конструкции и ее назначения – не более 2 – 3%, в том числе
глины в комках – не более 0,25%.
Щебень, гравий и щебень из гравия должны применяться, как правило,
в виде фракций, раздельно дозируемых при приготовлении бетонной смеси.
Применяемые фракции в зависимости от наибольшей крупности зерен
заполнителя указаны ниже
Таблица 2.2 Фракции крупного заполнителя
Наибольшая крупность зерен, мм
|
10
|
20
|
40
|
70
|
120
|
Фракции крупного заполнителя, мм
|
5 – 10
3 – 10
|
5 (3) – 10
10 – 20
|
5 (3) – 10
10 – 20
20 – 40
|
5 (3) – 10
10 – 20
20 – 40
40 – 70
|
5 (3) – 10
10 – 20
20 – 40
40 – 70
70 – 120
|
Содержание различных фракций в крупном заполнителе при подборе
состава бетона должно соответствовать указанному в табл. 2.2 и обеспечивать
получение плотной смеси.
В качестве крупного заполнителя для всех видов тяжелого бетона
сборных и монолитных конструкций, изделий и деталей должны использоваться
щебень и щебень из гравия с содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и
игловатой формы в количестве не более 35% по массе.
Морозостойкость крупных заполнителей должна обеспечить получение
бетона требуемой марки по морозостойкости. Для бетона гидротехнических сооружений
морозостойкость щебня и гравия указана в таблице.
Таблица 2.3 Зерновой состав крупного заполнителя
Наибольшая крупность заполнителя, мм
|
Размер фракций, мм
|
5 – 10
|
10 – 20
|
20 – 40
|
40 – 70
|
70 – 120
|
20
40
70
120
|
25 – 40
15 – 25
10 – 20
5 – 10
|
60 – 75
20 – 35
15 – 25
10 – 20
|
–
40 – 65
20 – 35
15 – 25
|
–
–
35 – 55
20 – 30
|
–
–
–
30 – 40
|
Таблица 2.4 Морозостойкость гравия и щебня для бетона гидротехнических
сооружений
Среднемесячная температура наиболее холодного
месяца
|
От 0 до 10ºС
|
От 10 до 20ºС
|
Ниже 20ºС
|
Марка по морозостойкости
|
100
|
200
|
300
|
Щебень высшей категории качества для бетона должен иметь марку по
морозостойкости не ниже F 25.
Шлаковый щебень получают дроблением шлака, который образуется в
процессе доменной плавки металлов (доменный шлак) или при сжигании минерального
топлива (топливный шлак). Шлаки должны обладать кристаллической структурой и не
иметь признаков распада. Шлаковый распад является результатом перехода одних
соединений шлака в другие под действием газов, содержащихся в воздухе, и влаги.
Этот переход сопровождается увеличением объема образующихся новых соединений,
что вызывает растрескивание и распад кусков шлака.
В зависимости от крупности зерен щебень для бетона из доменного
шлака выпускают тех же фракций, что и щебень из горных пород: 5 – 10; 10 – 20;
20 – 40 и 40 – 70 мм. Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы не
допускается более 25% по массе.
Прочность щебня характеризуется маркой, определяемой по его
дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре в сухом состоянии. Марка
шлакового щебня по прочности бывает Др15, 25, 35, и 45. Для приготовления
бетона используют щебень с плотностью не менее 1000 кг/м3, содержание
пылевидных частиц для щебня марок Др15 и 25 допускается не более 2% по массе, а
для щебня марок Др35 и Др45 – 3% по массе.
По морозостойкости щебень подразделяется на шесть марок от F15 до
F200. Щебень марки Др15 используют для бетонов высокой прочности (40 МПа и
выше), а щебень марок Др25 и менее используется для бетона прочности 30 МПа и
менее.
Шлаковый щебень используют в бетонных и железобетонных сооружений
гражданских и промышленных зданий, не рекомендуется его применение в
конструкциях, эксплуатирующихся в проточных водах.
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.
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.
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
Страницы: 1, 2, 3
|