Главная  Свойства 

 

Бетон "самый строительный" из всех строительных материалов

 

При производстве земляных работ совокупность всех технологических процессов разработки грунта, его перемещения, укладки в насыпь или в отвал и окончательная отделка земляного сооружения могут выполняться единым комплексом с помощью системы взаимосвязанных машин или отдельными потоками с помощью нескользких комплексов машин, работающих параллельно и независимо друг от друга или последовательно.

 

Комплект машин и оборудования выбирают в результате рассмотрения ряда вариантов и сравнительно технико-экономической их оценки. К основным технико-экономическим показателям относятся: темп, стоимость разработки и трудоемкость, приходящиеся на 1 м3 грунта. Кроме этого, вариант сравнивают по затратам энергоресурсов и топлива, условному расходу металла (металлоемкость) и мощности (энергоемкость) на 1 м3.

 

При составлении комплекта машины должны увязываться по производительности и соответствовать эксплуатационной производительности ведущей машины. При производстве земляных работ ведущей всегда будет машина, выполняющая основную технологическую операцию — разработку грунта.

 

Для разработки выемок на практике обычно применяется комбинированная схема: в состав комплекса машин входят две или несколько ведущих машин, оборудованных прямой лопатой и драглайном, транспортные средства и бульдозер. Комбинированная схема разработки выемок дает значительный экономический эффект, снижаются трудоемкость и стоимость работ. При разработке траншей используются две машины: сначала бульдозером вскрывают пионерную траншею глубиной до 1 м, а затем открывают траншеи до проектной отметки многоковшовым экскаватором или драглайном.

 

Комплексная механизация земляных работ предусматривает прежде всего организацию потока комплектов машин. При этом весь комплекс работ разделяют на ояд частных потоков (технологических циклов), которые выполняются соответствующими комплектами на отдельных частях сооружений (захватках), с заданными последовательностью и скоростью движения комплекса.

 

Размеры захватки определяются производительностью ведущей машины в смену.

 

При этом состав машин, входящих в комплект, подбирается из условий: общего объема работы, оказывающего влияние на выбор мощности ведущей машины; необходимости механизации всех процессов, входящих в данный комплекс работ; минимального количества машин в комплекте; необходимых (заданных) потоков работ в смену, определяющих темпы строительства.

 

Производство всего комплекса земляных работ должно осуществляться на основании технологической карты, в состав которой входят технологическая схема, описание рабочих процессов в порядке технологической последовательности с указанием объема работ по каждому процессу; расчет потребности в машинах с указанием марок машин и количества машин; трудоемкости в чел. дн. и состав звеньев рабочих; ведомость необходимых материально-технических ресурсов (материалов, инструментов, оборудования) и календарный график.

 

Его нет необходимости представлять: кто не видел бетономешалки, сырого, еще не уложенного бетона и бетона, уже отвердевшего, принявшего соответствующую конструктивную форму? Его состав неимоверно прост цемент, вода и заполнители типа песка и гравия, Вода вступает в химические реакции с цементом и образует новую структуру так называемый цементный камень, которая связывает в единую массу инертные материалы. Так что качества полученного бетона в наибольшей степени обусловлены свойствами цементного камня и инертных материалов. В наибольшей степени, но не полностью, поскольку свойства бетона зависят также от метода приготовления, укладки и уплотнения смеси, а также от условий, в которых происходит ее твердение. Существует еще много других факторов, влияющих на качество бетона, но здесь теория и практика строительства пока не могут дать исчерпывающего объяснения.

 

Усадка это весьма неприятное свойство. Открытые поверхности, особенно в случае крупногабаритных элементов, в стремлении сжаться растрескиваются, в результате чего уменьшается прочность бетона на растяжение. Но если даже дело не доходит до появления трещин, налицо начальные растягивающие напряжения, которые вскоре увеличиваются под влиянием какого-либо другого фактора. Таким фактором может быть, например, изменение температуры.

 

Вряд ли кто-нибудь станет отрицать, что бетон самый строительный из всех строительных материалов. Он создан специально для нужд строительства, производится исключительно для целей строительства, и каждый миг его биографии и как исторического феномена, и как конкретного реального продукта тесно связан со строительством и рассматривается именно в рамках строительства.

 

Усадка и температурные деформации по ряду причин сильнее всего отражаются на длине элементов или конструкций. Но если природа температурных деформаций более или менее ясна, то с усадкой дело обстоит гораздо сложнее. Она наиболее сильно проявляется в первые дни и месяцы после укладывания бетона и постепенно ослабевает приблизительно в течение года. Об общем характере этого явления дает представление средняя величина деформаций (при средней влажности воздуха и средней температуре), равная приблизительно 0,03%. Если бы подобное свойство имела сталь, оно привело бы к возникновению начальных напряжений в 630 кг/см^! А эта величина составляет 1/3 расчетного сопротивления арматурной стали класса А-1! К счастью (или к сожалению), модуль упругости (почему здесь кавычки, мы увидим позже) у бетона значительно меньше и соответственно меньше напряжения усадки. Но во всяком случае этих напряжений достаточно, чтобы бетон растрескался. Предельная деформация бетона при растяжении (в среднем 0,015%) вдвое меньше, чем при усадке, и очевидно, что образование трещин, как правило, неизбежно.

 

Особенно важным является количество и качество (марка) используемого цемента, выбор которого зависит в конечном счете от характера конструкции. Это может быть пуццолановый портландцемент, шлако-портландцемент или глиноземистый портландцемент, однако чаще всего применяется обычный портландцемент марки не менее 30 Для прочности и деформируемости бетона особое значение имеет так называемое водоцементное отношение, т. е, соотношение весовых частей воды и цемента в 1 мЗ бетона. Чтобы произошла химическая реакция между водой и цементом, достаточно, если это отношение будет равно 0,2-0, На практике при необходимости получения более подвижной пластичной смеси для удобства ее укладывания берутся водоцементные отношения до 0, Очевидно, что после схватывания в бетоне остается значительное количество лишней воды. Лишь малая часть воды оказывается химически связанной с зернами цемента, тогда как основная ее часть остается в капиллярах бетона к постепенно испаряется в течение всего продолжительного периода отвердевания. Бетон ссыхается (дает усадку) подобно дереву.

 

Весьма разнообразны бетоны и с точки зрения специальных требований к ним. Они могут отличаться повышенной водонепроницаемостью, морозостойкостью или стойкостью к воздействию агрессивных сред. Подобной гаммы качественных характеристик нет ни у сталей, ни у пород древесины. Бетон принципиально отличается от стали и дерева значительной пожароустойчивостью. Некоторые специальные марки бетона могут длительное время выдерживать температуры свыше 1000°С!

 

В отличие от дерева бетон, так же как и сталь, имеет довольно большой коэффициент температурного расширения 0,001%. Это значит, что при изменении температуры на 1°С деформации материала составляют 0,01 мм на 1 м его длины. При понижении температуры, когда тела стремятся сжаться, а этому что-либо препятствует, в элементах снова возникают опасные растягивающие напряжения.

 

Однако сразу же в противовес сказанному выше отметим недостатки бетона как материала для строительных конструкций. Так, например, при выполнении монолитных железобетонных конструкций для опалубки требуется большое количество лесоматериалов, строительство не только удорожается, но и удлиняются его сроки. Этот недостаток преодолевается при строительстве из сборного железобетона. Однако такая форма строительства, естественная и неизбежная для стали и дерева, для железобетона не столь естественна. Вообще говоря, шлягером бетона являются классические монолитные конструкции.

 

Разнообразие видов бетона огромно. Начав со сверхтяжелых бетонов, применяемых для противорадиационной защиты, мы лерейдем к обычным тяжелым (в 2,5 раза тяжелее воды) и наконец достигнем области легких бетонов. Последние благодаря легким естественным (туф, пемза) и искусственным (керамзит, перлит, алгопорит, термозит) заполнителям имеют относительно небольшую массу, а некоторые из них даже легче воды. Именно к ним обращаются апологеты железобетона, когда их упрекают, что бетон как строительный материал слишком тяжел. Поскольку легкие бетоны изучены еще довольно слабо и сравнительно мало применяются, подобные упреки вполне обоснованны, но, вероятно, в недалеком будущем они уже не будут столь справедливы. Чтобы закончить разговор о массе бетона, добавим, что существуют и сверхлегкие его разновидности (до 500 кг/мЗ), которые, однако, не представляют интереса как конструкционные материалы.

 

Но есть нечто особенно неприятное. Речь идет о малой прочности самого бетона на растяжение, которая почти в 10 раз ниже, чем его прочность на сжатие. Вследствие этого бетон склонен к трещинообразованию, представляющему большую сложность для человечества. С одной из причин образования трещин усадкой мы уже познакомились. Но, к сожалению, это еще не все. Обычный железобетон, как мы потом убедимся, нормально работает при наличии трещин; они (к сожалению) неизбежны при напряжениях и деформациях в бетоне. Но трещины крайне негативно отражаются на общей жесткости элемента и конструкции в целом, не говоря уже о том, что существует опасность коррозии находящейся в бетоне стали.

 

В последние годы начали применяться так называемые полимербето-ны, для которых в качестве добавок используются различные виды термопластов — поливинилхлорид, поливинилацетат и др. Благодаря этому значительно повышается антикоррозионная стойкость бетона, его ударная прочность и сопротивление истиранию, что значительно расширяет область применения этого строительного материала, который и без того наиболее распространен. Со всей определенностью можно сказать, что бетон, и прежде всего армированный бетон (железобетон), — это материал XX в.

 

Производство бетона является не таким простым, как может показаться на первый взгляд; оно включает изготовление опалубки, армирование, укладку бетонной смеси (с вибрированием), вообще весь процесс строительства здания или сооружения. Кроме того, чтобы получаемые результаты отвечали требованиям сегодняшнего дня, необходимы квалифицированные кадры бетонщики, плотники-опалубщики, арматурщики, сварщики. И все это ради материала, отличающегося низкой шумо-и теплоизоляционной способностью. Ремонт и усиление железобетонных конструкций в случае их повреждения или аварий в процессе эксплуатации связаны со значительными трудностями и довольно большими затратами времени.

 

Из этого положения есть выход, который называется предварительно напряженный железобетон (о нем мы узнаем немного позже). Можно сказать, что ни один из недостатков бетона и железобетона нельзя назвать вечным и неустранимым, что само по себе большой плюс этого материала. В сущности, нам уже пора перейти к его плюсам.

 



Фундаменты на проса дочных грунтах. Кровли из асбестоцементаых плоских и волнистых листов. Кровли из мягких материалов. Крыши бань и саун. Легированные стали и твердые сплавы. Малярные работы. Материалы и изделия из горных пород.

 

Главная  Свойства 



0.0084