Реферат на тему железобетон: %d0%bc%d0%be%d0%bd%d0%be%d0%bb%d0%b8%d1%82%d0%bd%d1%8B%d0%b9 %d0%b6%d0%b5%d0%bb%d0%b5%d0%b7%d0%be%d0%b1%d0%b5%d1%82%d0%be%d0%bd Сочинения и курсовые работы

Бетон и железобетон: технологии производства и экономии

Реферат подготовил студент группы СМ-15042  Счастный С.А.

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ»

Екатеринбург 2006

Введение

В настоящее время, бетон и железобетон являются основными строительными материалами. В нашей стране производят десятки миллионов тонн железобетона и бетона, ни один дом построенный в последние 60 лет не обходится без железобетонных изделий. Поэтому тема производства бетона и железобетона является на сегодняшний день очень важной. Важно не только знать технологию производства, но уметь уменьшить затраты.

В своей работе я попытался кратко описать технологический процесс производства и некоторые технологии по экономии, ведь стоимость жилья напрямую зависит от стоимости строительных материалов. Кроме этого я попытался раскрыть суть ресурсосберегающих технологий, предложил некоторые свои идеи и произвел краткий обзор зарубежных ресурсосберегающих технологий.

Свойства бетона

Самым важным свойством бетона является его прочность, т. е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии. Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют Эталонный кубик с ребром 200 мм, если разрушился при нагрузке 80 тонн, то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа.

В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Так, в России в строительстве применяют следующие марки бетона: «600», «500» , «400», «300», «250», «150», «100» и ниже. Выбор марки зависит от тех условий, в которых будет работать бетон.

Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем растет.

Другим важным свойством бетона является плотность – отношение массы материала к его объему. Плотность бетона всегда меньше 100%.

Плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше плотность бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при недостатке цемента.

С плотностью связано и обратное свойство бетона – пористость – отношение объема пор к общему объему материала. Пористость как бы дополняет плотность бетона до 100%. Как бы ни был плотен бетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость – свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность. Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе.

Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности образца в сухом виде коэффициентом размягчения материала. Для бетона он больше 0,8. Поэтому бетон является водостойким и может применяться для сооружения конструкций, подвергающихся действию воды – плотин, пирсов, молов.

Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону высокую огнестойкость – способность материала выдерживать действие высоких температур. Бетон может выдержать в течение длительного времени температуру выше 1000° С. При этом он не разрушается и не трескается.

Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.

А вот еще одно свойство бетона – объемная масса. У бетона объемная масса может быть равной. Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особо легкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемого при изготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителях из гранита, известняка, доломита имеет объемную массу 2200 – 2400 кг/м³, а прочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/см²). Такой бетон называют тяжелым бетоном. А вот бетон на щебне из легких каменных пород (пемза или туф) имеет меньшую объемную массу – обычно 1600 – 1800 кг/м³ и называется легким бетоном. Если бетон изготовить на искусственных легких пористых заполнителях из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т.

п., то можно получить целую гамму легких бетонов разной объемной массы – до 1800 кг/м³. Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/см²).

Применение в сооружении тяжелого или легкого бетона определяется типом конструкции и условиями ее эксплуатации.

По назначению бетоны подразделяются на бетон обычный – для изготовления колонн, балок, плит и т. п. конструкций; бетон гидротехнический – для плотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон для подземных сооружений – для изготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий; бетоны специального назначения на специальных видах цемента – кислотоупорный, жаростойкий и т. п.

«Вооруженный» бетон

Говоря о бетоне, мы не должны забывать и о железобетоне. Благодаря его исключительным качествам он широко применяется в современном строительстве. Железобетон – это бетон, в который вводятся стальные стержни – арматура. Слово «арматура» – итальянское слово и в переводе на русский означает «вооружение».

Зачем же понадобилось «вооружать», или, как говорят специалисты, «армировать» бетон?

В сооружении на строительные конструкции действуют сжатие и растяжение, под влиянием которых конструкции деформируются. Очень наглядно можно представить обе силы, если взять обыкновенную резинку, положить ее на две опоры и нажать на нее в середине Резинка сожмется в верхней части, но зато растянется в нижней. В средней же части длина резинки не изменится. Та условная линия, которая разделяет резинку на две части – сжатую и растянутую, называется нейтральной осью. При работе бетонной конструкции на изгиб получается аналогичная картина ее деформации.

Так как прочность бетона на растяжение невелика, то бетонные конструкции при изгибе разрушаются при очень малой нагрузке. Прочность же стального стержня на растяжение в 100 – 200 раз выше, чем у бетона. Значит, если заставить оба материала (бетон и сталь) работать как одно целое, т. е. добиться одинаковой прочности в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемой бетонной конструкции, то можно в несколько раз повысить прочность сооружения на изгиб. Для этого в растянутую часть вводят несколько стальных стержней (арматуру) определенного сечения. Теперь уже бетонная конструкция не ломается при изгибе и может выдерживать во много раз большую разрушающую нагрузку.

Как же могут совместно работать в одной конструкции два таких разнородных материала, как бетон и сталь?

Оказывается, этому помогают их свойства: большая прочность на сжатие; высокая прочность арматурной стали на растяжение; большая сила сцепления бетона со сталью; почти одинаковое изменение длины бетона и стали при изменении температуры.

Благодаря сцеплению бетона с арматурой, ее нельзя выдернуть из бетона. При твердении бетон уменьшается в объеме и обжимает арматуру, а значит еще прочнее сцепляется с ней. Сила сцепления бетона с арматурой будет возрастать со временем и тем больше, чем плотнее бетон и чем больше шероховатость поверхности арматуры.

Сравнительно малая теплопроводность бетона оказались весьма полезной для железобетонных конструкций: бетон защищает стальную арматуру от резких изменений температуры.

Железобетон как строительный материал появился только в середине XIX века, но уже широко применялся во всех областях строительства. Железобетонные сооружения объединяют в себе высокую прочность, легкость и изящество. Как пример можно взять очень красивый двухъярусный метромост в Лужниках (Москва).

Рождение бетона. Из чего делают бетон?

Проектируя новую машину, конструктор решает, какую форму нужно придать тем или иным ее деталям. Он устанавливает заранее, какой должна быть прочность этих деталей. Но ведь прочность будет зависеть от материала! Значит нужно подобрать соответствующий материал!

Точно так же обстоит дело и в строительстве! Строителю необходимо предварительно знать, какими свойствами должен обладать изготовленный им бетон, какова будет его прочность, как на него будет действовать жара и мороз.

Но состав бетона не может быть универсальным. Его нельзя назначить по одному рецепту, который пригоден для всех случаев.

Состав бетона, как и состав сплава в металлургии, должен быть запроектирован заранее. Он зависит от того, в каком сооружении будет применяться бетон.

Чтобы получать бетон, заданного состава, нужно разработать его «рецептуру». Российские ученые Н.М. Беляев, С.А. Миронов, Н.А. Попов и другие разработали технологию бетона, благодаря которой стало возможным изготовлять бетон с заранее известными свойствами. Для этого нужно правильно подобрать наивыгоднейшие пропорции (количество) исходных материалов, входящих в состав бетона. Но прочность бетона зависит не только от того, в каких количествах взяты его составные части, большое значение будет иметь также качество исходных материалов — крупного каменного заполнителя, песка, цемента и воды. Их берут в определенных количествах, а затем перемешивают между собой. Какими качествами должны обладать эти исходные материалы?

Начнем с крупного заполнителя — гравия и щебня.

Гравий — это в различной степени обкатанные обломки самых прочных горных пород (гранита, диорита, базальта, темно — серого известняка) круглой или яйцевидной формы с гладкой поверхностью. Размер этих зерен от 5 до 77 мм. По своему происхождению различают гравий (овражный), речной и морской.

В горном гравии обычно содержатся вредные примеси глины, пыли, песка, органических веществ, сернистых и сернокислых соединений. В речном и морском гравии примеси почти отсутствуют.

Щебень — это материал, который получают при дроблении горных пород или искусственных камней на куски размером также от 5 до 77мм. Зерна щебня имеют неправильную форму, поверхность их шероховатая. Поэтому щебень прочнее сцепляется с цементным камнем, чем гравий. Прочность крупного заполнителя особенно важна, так как именно он образует скелет бетона. Поэтому крупный заполнитель должен быть, как правило, в два- три раза прочнее самого бетона.

Чтобы обеспечить высокое качество бетона, крупный заполнитель должен быть чистым и не содержать вредных примесей. В нем должно быть не более 15% (по массе) зерен, имеющих форму игл и пластинок. Крупный заполнитель не должен вступать в химические реакции с веществами, содержащимися в цементе. Чтобы уменьшить влияние вредных примесей, заполнители перед использованием промывают.

К крупным заполнителям относятся и пористые заполнители — пемза, туф, вулканические шлаки. Эти заполнители благодаря своей структуре поглощают много воды. Отсасывая из бетона лишнюю воду, они способствуют его упрочнению. Недостатком пористых заполнителей является то, что для бетона с применением таких заполнителей требуется больше цемента, чем для бетона на плотных заполнителях.

К мелким заполнителям относятся различные пески. Песком называются рыхлые горные породы, которые состоят из зерен различных материалов (чаще всего кварца) размером от 0,1 до 5 мм.

Пески различаются по минералогическому составу и в зависимости от условий образования и места залегания. По минералогическому составу пески бывают кварцевые, полевошпатные, известняковые и доломитовые.

По условиям образования пески подразделяются на горные, овражные, речные, морские, гравийные, валунные, дюнные и барханные.

Они отличаются друг от друга только пол структуре и форме. Зерна морского и речного песков округлой формы с гладкой поверхностью, зерна же горного песка, который чаще всего образуется при разрушении гранита и диорита, имеют угловатую форму и шероховатую поверхность. Зерна овражного песка также имеют угловатую форму, но по сравнению с зернами горного песка несколько сглаженную. Все пески содержат вредные для бетона примеси: уголь, пыль, глину, гипс, слюду, серный колчедан и различные органические примеси, которые оказывают влияние на цементный клей, понижая его прочность и, в конечном счете, вызывая разрушение бетона. Вредной примесью являются сульфаты, а также частицы гипса. Они образуют с частицами цемента особые соединения в виде тонких игл. Их часто образно называли «цементной бациллой».

Под действием воды «цементная бацилла» превращается в дальнейшем в жидкую белую слизь, вытекающую из бетона. Такой «больной» бетон не пригоден для эксплуатации.

Морской песок иногда содержит ракушки, состоящие, в основном, из известняка. Это ослабляет сцепление песка с другими составляющими бетона. Кроме того, в морском песке содержатся соли, выделяющиеся на поверхности бетона.

Наиболее чистый песок — это речной. Но он не всегда удовлетворяет строителей, так как часто бывает очень мелким. А это при изготовлении бетона требует большого количества цемента.

Так же как и крупный заполнитель, песок перед употреблением должен быть обязательно промыт водой в машинах — пескомойках.

Чтобы получить высокую прочность бетона, надо правильно подобрать зерновой состав заполнителя. А это значит, что надо так составить из них смесь, чтобы между зернами было, как можно меньше пустот, которые приходится заполнять цементным тестом. Песок одной крупности имеет в своем объеме около 40% пустот. Песок же, составленный из зерен разной крупности гораздо плотнее.

Можно ли добиться наименьшей пустотности? Да, можно.

Для этого вначале рассеивают крупный и мелкий заполнитель по размерам или, как говорят строители, на несколько фракций. Затем из них по определенному правилу составляют так называемую оптимальную зерновую смесь (в этой смеси все частицы так тесно примыкают друг к другу, что для цементного теста остаются только незначительные промежутки). Бетон, приготовленный на такой оптимальной смеси заполнителей уже имеет высокую плотность и прочность. Расход вяжущего в этом случае очень небольшой.

Если же бетон изготовлять на случайном составе заполнителей, взятых из природных карьеров или полученных путем дробления камня, то большую плотность получить нельзя. В этом случае требуется огромный перерасход цемента. Кроме того, на такой случайной смеси невозможно получить бетон высокой прочности.

Вода необходима для создания высокопрочного бетона должна быть чистой и не кислой. Но даже условно чистая вода содержит в себе различные примеси, вредно влияющие на процесс твердения бетона: органические кислоты, сульфаты, жиры и т.п.

Обычно на заводах железобетонных изделий и на строительных площадках для изготовления бетона используют питьевую воду. В ряде случаев приходится пользоваться грунтовой, болотной, торфяной и речной водой. Но эти воды бывают насыщены органическими примесями. Иногда приходится применять сточные и промышленные воды, которые могут содержать значительные примеси серной кислоты или ее солей гумусовой кислоты или гипса. Эти примеси вызывают разрушение бетона. Поэтому перед тем, как использовать эти воды их исследуют в химической лаборатории.

Поверхность бетона, приготовленного на морской воде или подверженного ее действию покрывается пятнами в виде солевых налетов – «выцветов», которые значительно портят вид бетона. Кроме того, прочность такого бетона невысокая. Поэтому при возведении из бетона жилых зданий морскую воду применять запрещается.

Цемент – это главная составная часть бетона. Бетон будет тем прочнее, чем выше клеящаяся способность цемента и чем сильнее он сцепляется с поверхностью наполнителя.

Цемент изготавливают из цементного клинкера, а его получают обжигом до спекания природного сырья или искусственной сырьевой смеси.

Такие смеси должны содержать примерно три части известняка и одну часть глины. Иногда эти смеси встречаются в природном виде — это горная порода, называемая известняковым мергелем. Но, так как месторождения этих мергелей встречаются редко, то на большинстве цементных заводов пользуются искусственными смесями известняка и глины. Вместо глины можно использовать диатомит, трепел и другие силикатные породы, близкие к глине по своему химическому составу. После обжига таких смесей образуется твердая спекшаяся масса – клинкер, состоящая из зерен темно-серого цвета размером с орех. Затем клинкер в шаровой мельнице измельчают в мелкий порошок. Чтобы улучшить качество цемента, при помоле клинкера в него вводят гидравлические добавки – до 3% гипса и до 15% диатомита, трепела. Вот теперь цемент готов!

Что же такое цемент? Это серый очень мелкий порошок, напоминающий пудру. Чем дольше он измельчен, тем выше его качество, тем больше склеивающей способностью он обладает. При сверхтонком помоле химические реакции ускоряются во много раз. Объясняется это тем, что цементный порошок всегда соединяется с водой по всей поверхности. Поверхность же зерен будет тем больше, чем выше тонкость помола. Так, например, удельная площадь поверхности зерен 1 грамма цемента составляет 2000 – 3000 см², а в высокопрочных цементах – около 6000 см².

Для приготовления бетонных, железобетонных изделий и конструкций применяют различные цементы. Выбор вида цемента зависит от типа сооружения, для которого изготовляется бетон. В России выпускается свыше 30 видов цемента. Основные из них – портландцементы, шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы, глиноземистые цементы и другие. Производству и изучению цементов в нашей стране уделяется большое внимание. В науку о цементе большой вклад внесли российские ученые А. А. Байков, В. А.Кинд, В. Н.Юнг, П. П.Будников.

Как приготовляют бетонную смесь?

Изготовление бетона – это долгий и трудный процесс. Сначала по рецепту лаборатории отмеривают в сухом виде требуемое количество цемента и заполнителей. Затем взвешенные составные части высыпают в бетономешалку и одновременно подают в нее воду. Бетономешалку приводят в движение в помощью электродвигателя.

Цель перемешивания – это получение из зернистых материалов однородной смеси. Продолжительность перемешивания устанавливают заранее. После перемешивания исходные материалы образуют пластичную смесь, похожую на тяжелую жидкость. Поэтому свежеприготовленный бетон называют не бетоном, а бетонной смесью. Лишь через некоторое время смесь затвердевает и превращается в камень, а окончательную прочность приобретает еще позже. Этот камень и является бетоном.

Однородность бетонной смеси – одно из важнейших к ней требований: если смесь будет неоднородной, бетон буден неодинаково прочным в различных участках конструкции и легко может разрушиться при нагрузке. Как же узнать, однородна полученная смесь или нет? Для этого из разных мест берут несколько проб объемом, превышающим размеры самого крупного зерна заполнителя. Если все  пробы имеют один и тот же постоянный состав, т. е. одинаковое количество щебня или гравия, песка цемента и воды, то бетонную смесь можно признать однородной.

После перемешивания бетонную смесь часто приходиться транспортировать от бетономешалки к месту укладки, при этом очень важно, чтобы смесь сохранила свою однородность, так как при перевозке смеси угрожает расслаивание. Почему? Потому что зерна заполнителя в бетонной смеси стремятся опуститься. Установлено, что расслаивание будет тем больше, чем слабее сцепление между раствором и заполнителем. Расслаивания бетонной смеси при перевозке можно избежать, если продолжить перемешивание смеси во время движения в автобетономешалке.

Укладка бетонной смеси

Итак, бетонная смесь готова. Теперь ее надо уложить в формы. Идеальным условием укладки бетонной смеси в формы является заполнение бетонной смесью всего пространства формы. Если в форме находятся арматурные стержни, то бетонная смесь должна обволакивать всю арматуру и равномерно без зазоров заполнять все свободное пространство между стенками формы и арматурой. При этом не должны образовываться каверны, или раковины. В ряде случаев причиной образования каверн в бетоне может оказаться присутствие в бетонной смеси очень крупного заполнителя, который заклинивается между стенкой формы и арматурой. Поэтому очень важен постоянный контроль размера заполнителя. Арматура должна быть покрыта равномерным слоем бетона, который защищает ее от атмосферного влияния иначе она будет окисляться, и ржаветь, а иногда и разрушаться. Процесс ржавления называют коррозией арматуры.

При укладке бетонной смеси часто приходится сталкиваться с трудностями, которые связаны с пластичностью бетонной смеси. Если бы бетонная смесь обладала свойствами жидкости, то она в точности заполняла бы формы, в которые ее укладывают. Значит, нужно сделать бетон жидким, для чего в него нужно добавить большое количество воды. Но излишек воды губительно влияет на прочность бетона: ведь вся вода, которая не вступила в химическое соединение с цементом, остается в свободном состоянии внутри бетона. Она вытекает или высыхает, постепенно образуя в бетоне пустоты. Поэтому бетон получается пористым и непрочным. Значит, воды надо вводить мало! Но и при недостатке воды бетон будет непрочным!

Как же быть? Возникает противоречивая задача: чтобы легко уложить бетонную смесь в формы, необходимо ввести в нее очень много воды. С другой стороны, излишек воды скажется на прочности бетона. Значит, воды нужно ввести настолько мало, чтобы получить наибольшую прочность бетона! Получается, как в старой русской поговорке: «нос вытащил, хвост увяз»; «хвост вытащил – нос увяз».

Вот так перед строителями и возник вопрос о правильном подборе количества воды при изготовлении бетонной смеси.

Этот вопрос остается и сейчас очень важным. Количество воды, вводимой в бетонную смесь, должно быть строго определенным. Современная строительная наука дала в руки строителей обоснованные расчеты. Они позволяют получать бетонную смесь высокого качества при минимальном количестве воды.

Расход воды с учетом подвижности или жесткости бетонной смеси можно определять по графику проф. С. А Миронова, в котором отражается зависимость водопотребности бетонной смеси от подвижности или жесткости.

Но что это за два новых термина « подвижность» и « жесткость» бетонной смеси? «Подвижность» – это способность бетонной смеси растекаться под собственной тяжестью или под действием вибрации, а «жесткость» – это сопротивление бетонной смеси своей подвижности. По степени подвижности бетонная смесь может быть жесткой, пластичной и литой. Для оценки качества бетонной смеси был предложен термин «удобоукладываемость». Он характеризует способность бетонной смеси легко укладываться в форму при обеспечении получения бетона максимально возможной плотности. А максимальная плотность обеспечивает максимальную прочность и долговечность сооружения.

Но этот термин оказался очень условным, так как он не объясняет физического смысла этого свойства.

Для экспериментального определения «удобоукладываемость» бетонной смеси было предложено множество способов. Наиболее распространены способ осадки конуса и способ вибростола. Первый способ заключается в следующем. Из бетонной смеси формуют образец в виде усеченного конуса определенных размеров. Строители используют для этого металлическую форму, которую заполняют бетонной смесью. За тем форму снимают, и остается т. н. «кулич». Освобожденная от формы бетонная смесь достаточно пластична, поэтому она оседает и несколько расплывается. Осадка «кулича» после снятия с него формы и служит оценкой подвижности (или удобоукладываемости) бетонной смеси. Например, конус из жесткой смеси практически не оседает, подвижные пластические смеси дают осадку в 8 – 12 см, литые – больше 12 см. Осадка конуса зависит от сцепления материалов в смеси и внутреннего ее трения. Опять новые физические понятия? Что же они означают? Каков их смысл? Вспомним механику.

Всякий предмет, лежащий на земле, в зависимости от своей массы создает определенное давление на землю. Чтобы его передвинуть, нужно приложить силу и тем большую, чем тяжелее предмет. Отношение между силой, приложенной горизонтально или параллельно плоскости перемещения предметов и массой предмета, называется коэффициентом трения. Такие же силы трения существуют между частицами бетонной смеси и между смесью и подставкой. Кроме того, бетонная смесь обладает некоторым сцеплением, т. е. внутренним сопротивлением деформацией смеси. Оно позволяет свежеприготовленному бетону удерживаться в вертикальном положении после снятия формы.

Другим способом оценки «удобоукладываемости» является испытание бетонной смеси на встряхивающемся столе.

Для этого усеченный конус бетонной смеси освобождают от формы, измеряют диаметр конуса и сообщают конусу определенное число встряхиваний. После этого измеряют увеличение диаметра расплывшегося конуса по отношению к начальному.

Хотя оба описанных способа и имеют недостатки, они все же дают возможность оценить удобоукладываемость бетона. Они позволяют также установить относительное количество энергии, необходимое для того, чтобы бетонная смесь деформировалась и уплотнялась. Поэтому эти методы широко применяются в строительной практике. И все же они не окончательно выявляют поведение бетонной смеси при ее укладке в формы. Ведь бетонная смесь ведет себя в экспериментальном конусе и форме по-разному!

Реология помогает раскрыть тайну

Что же происходит при укладке бетонной смеси в форму? Отчего зависит расплыв конуса? От пластической деформации или разъединения частиц в поперечном направлении? Эти явления наблюдаются в одной и той же бетонной смеси при различном количестве воды… Неясны причины большей или меньшей хрупкости бетонной смеси. Бетонная смесь упорно хранит тайны своего поведения при укладке в формы.

Попытки разгадать эту тайну с помощью старых методов исследования кончались неудачами. Нужен был новый подход, новый критерий. И на помощь пришла физика, а точнее один из ее разделов – реология. Только она смогла четко определить физическую сущность удобоукладываемости.

Итак, реология! Чем же она занимается? Это совершенно новое направление в механике. Оно связано с развитием теории упругости. Она изучает поведение под нагрузкой влажных материалов, которые нельзя отнести ни к твердому телу, ни к жидкости. К таким материалам относится и бетонная смесь, представляющая собой так называемую упруго-вязкую среду. Чтобы установить, как деформируется материал под нагрузкой, механики используют структурные механические модели. Они позволяют имитировать внутреннюю структуру материала.

Как работает структурная модель? Допустим, к твердому телу приложена нагрузка. Под ее воздействием в теле возникает деформация. Это значит, что тело будет деформироваться пропорционально приложенной нагрузке (или закону пропорциональности напряжений и деформаций Гука). Как только нагрузка будет снята, тело восстановит свою первоначальную форму.

А как будет, если мы имеем дело с материалами, которые имеют сложные свойства и, кроме упругих характеристик, имеют еще и неупругие? Здесь структурные механические модели уже непригодны. Она не позволяют точно имитировать внутреннюю структуру таких материалов.

Для этой цели потребуются другие механические модели, которые носят название реологических. Они отличаются тем, что состоят из комбинаций двух элементов, которые имитируют два основных свойства твердого тела: упругость и вязкость. Самое простое тело – упругое. Зависимость деформации и напряжений для него выражается одной кривой для процессов нагружения и разгрузки. Достаточно снять нагрузку и возникающие деформации полностью исчезают. Ну, а в идеально вязком теле? Ведь наличие вязкости материала приводит к остаточным деформациям, которые безгранично возрастают при уменьшении скорости нагружения. Для идеально вязкого элемента применим закон деформации вязкой жидкости.

Для создания реологической модели пружину и «амортизатор» (модель упруго-вязкой деформации) можно комбинировать между собой последовательно или параллельно. Такие комбинации позволяют наилучшим образом имитировать механические свойства любых реальных материалов.

Реологические модели позволяют получить необходимую информацию об изменениях внутренней структуры реального тела под нагрузкой. К этой информации относятся характеристики внутреннего трения, вязкости и адгезии (сцепления).

Какова же реологическая модель бетонной смеси? Бетонная смесь является так называемым двухфазным материалом. Это значит, что она содержит в себе элементы двух фаз – твердой и жидкой. А если так, то как лучше отразить внутреннюю структуру бетонной смеси?

Проведем некоторый анализ. Начнем с внутреннего трения. Это одна из важных характеристик упруго-вязкого тела. Внутреннее трение характеризует твердую фазу материала. Если же в материале внутреннее трение равно нулю, то его можно считать идеальной жидкостью. Бетонная смесь обладает внутренним трением. Казалось бы, по этому признаку ее можно отнести к твердому телу. Однако присутствие в ней воды делает ее все же промежуточным материалом между жидкостью и твердым телом. А если это так, то в реологической модели бетонной смеси должны участвовать как упругие, так и неупругие элементы.

Значит, реологическая модель бетонной смеси будет представлять собой «пружинящую» сплошную структуру, поры которой будут заполнены вязкой жидкостью (цементным тестом). Наконец, последний вопрос. Как должны быть соединены между собой элементы? Так как бетонная смесь – это двухфазный материал, то лучшей имитацией ее будет комбинация обоих элементов. Как будет имитировать реологическая модель бетонную смесь в процессе затвердевания? Пока бетонная смесь еще не затвердела, она представляет собой вязкую жидкость. В этой стадии в ней  преобладает жидкая фаза. Но вот цементное тесто начинает твердеть. По мере нарастания прочности вязкость смеси уменьшается, зато возрастает упругость, а вместе с ней и внутреннее трение. А раз появилось внутреннее трение, то это уже признак твердой фазы материала. Теперь создадим нагрузку. Под влиянием нагрузки в реологической модели будут происходить как обратимые, так и необратимые процессы, вызывающие соответствующие деформации. Под влиянием нагрузки какая-то часть механической энергии, воздействующей на бетонную смесь, будет превращаться в тепло. Это – следствие внутреннего трения. Тепло будет создаваться в пружинах, которые при сжатии будут нагреваться. Это тепло они будут выделять в окружающую среду. Что касается амортизатора, то в нем возникнут необратимые деформации. Под нагрузкой в результате вязкого трения амортизаторы будут также нагревать вязкую жидкость. Таким образом, характеристики бетонной смеси зависят от того, в какой фазе находится бетонная смесь.

Что же мы выяснили благодаря реологическим моделям? Во-первых, что поведение бетонной смеси зависит от таких упруго-вязких характеристик, как внутреннее трение, сцепление и работа разрушения при сдвиге. Эти физические характеристики расшифровывают понятие «удобоукладываемости». Во-вторых, мы установили, что заполнители и цементное тесто, входящее в состав бетонной смеси, как правило, находятся на границе упруго-вязких и пластичных фаз. Поэтому различные соотношения заполнителя и цемента будут сказываться на свойствах различных бетонных смесей. В-третьих, мы получили возможность определять все физические характеристики бетонной смеси.

Например, внутреннее трение бетонной смеси можно определить по коэффициенту внутреннего трения. Оказалось, что для заполнителей, полученных дроблением, его значение больше, чем для заполнителей округлой формы. При повышении содержания раствора и увеличении количества воды затворения он уменьшается. Вязкость бетонной смеси прямо пропорциональна коэффициенту внутреннего трения и зависит от содержания воды.

Знание физических характеристик бетонной смеси расширяет смысл термина «удобоукладываемость». Реологические свойства бетонной смеси, характеризующие удобоукладываемость, дополнили это понятие. Они дали возможность представить себе весь механизм укладки бетонной смеси.

Зачем понадобилось вибрировать бетонную смесь?

От качества укладки бетона во многом зависит его прочность, а значит и долговечность сооружения. Качество же укладки, в свою очередь, зависит от удобоукладываемости бетонной смеси. А удобоукладываемость регулируется количеством воды в бетонной смеси и внутренним трением. Чтобы не вводить в смесь избыток воды, надо было разжижить смесь в момент укладки. Из многих предложенных способов наиболее эффективным оказалось вибрирование, уничтожающее внутреннее трение бетонной смеси.

Как же вибрация уничтожает внутреннее трение бетонной смеси? Чтобы понять это, проделаем такой эксперимент. Поставим на стол куб, изготовленный из бетона. Чтобы заставить этот куб скользить по поверхности стола, нужно приложить к нему такую силу, чтобы отношение ее к массе куба превысило коэффициент трения куба о поверхность стола. Если же этот стол вместе с бетонным кубом поставить на виброплощадку и сообщить ему импульсы – толчки, то куб начнет скользить по столу. Ведь сцепление куба с поверхностью стола при встряхивании ослабляется, значит, уменьшается коэффициент трения. Итак, вибрация позволила преодолеть массу тяжелого куба. «Механизм» вибрации довольно прост: под влиянием вибрации куб получает импульсы – толчки, которые подбрасывают его вверх. Отделяясь от поверхности стола на короткие промежутки времени, куб подскакивает. Следовательно, его перемещение будет состоять из последовательно небольших скачков, при каждом из которых он сдвинется на некоторое расстояние.

Как же протекает процесс вибрирования? На бетонный куб, поставленный на бетонную доску действует сила трения, затрудняющая самостоятельное движение куба. Чтобы заставить куб скользить по поверхности доски, надо приложить некоторую силу или значительно увеличить угол наклона доски. Ну, а если привести доску в состояние вибрации, куб начнет подпрыгивать, а затем скользить даже при очень небольшом наклоне доски. Вернемся снова к бетонной смеси. Что же происходит с ней при вибрации? Внутреннее трение в ней обусловлено тем, что поверхности заполнителей соприкасаются друг с другом. При перемешивании они трутся друг об друга и чем больше трущихся поверхностей, тем больше общий коэффициент внутреннего трения. Вибрация же бетонной смеси позволяет уменьшить или уничтожить эти контакты и ослабить внутреннее трение. Иными словами, вибрация «разжижает» бетонную смесь. И, значит, смесь приобретает способность легко заполнять формы и выдавливать содержащийся в ней воздух. Надо сказать, большее значение имеет частота вибрации. Она может меняться в больших пределах и зависит от типа вибратора.

Частота вибрации по-разному воздействует на зерна заполнителя различной крупности. В бетонной смеси заполнители различной крупности окружены раствором и колеблются подобно маятнику с определенной собственной частотой колебаний. Частоту вибрирования бетона следует выбирать в зависимости от крупности заполнителей. Размером же заполнителя определяется характер вибрации заполнителей различного размера при низкой и высокой частотах.

Наиболее целесообразно подвергать бетонную смесь действию нескольких вибраторов с разной частотой вибрации. В этом случае заполнители различных размеров будут двигаться с разной интенсивностью, и бетон будет уплотняться равномерно.

Существуют ли иные способы уплотнения бетонной смеси?

Много лет строители ищут наилучший метод укладки бетонной смеси при минимальном количестве воды затворения. Кроме вибрирования бетонной смеси имеются и другие эффективные методы ее уплотнения. Их называют методами механического обезвоживания. К ним относятся: прессование, центрифугирование и вакуумирование. У всех этих методов общий принцип: бетонную смесь замешивают на воде в количестве, достаточном для того, чтобы ее укладку можно было вести без всяких затруднений. А уже после укладки излишнюю для твердения воду тем или иным способом извлекают из бетонной смеси.

Самым простым методом обезвоживания является прессование. Его задача — выдавить из бетона излишек воды до того, как он будет уложен в дело. Для этого одну из стенок формы делают пористой, проницаемой для воды и непроницаемой для цемента. Пористая стенка должна обладать высокой прочностью. При высоком давлении на поверхность бетона вода отжимается сквозь поры стенки и бетон уплотняется. Этот процесс напоминает отжим белья в стиральной машине. Недостаток метода – его длительность.  

А в чем заключается метод центрифугирования? По этому методу в бетонную смесь помещают цилиндрическую трубу, вращающуюся с большой скоростью. Центробежная сила отбрасывает заполнитель на стенку формы. Вода, как более легкая, попадает в центр формы, откуда и стекает. Бетон же располагается на внутренней стенке формы плотным слоем равномерной толщины с минимальным содержанием воды. Этот метод позволяет получать бетоны очень высокой прочности. При его помощи изготовляют бетонные трубы и столбы для линии электропередач.

Весьма совершенным способом обезвоживание является вакуумирование. Из уложенного бетона извлекают избыток воды через проницаемую стенку опалубки. На внешней поверхности опалубки создают вакуум.

Допустим, требуется изготовить плоскую горизонтальную плиту в опалубке. В начале бетонной смесью с достаточным для легкой укладки количеством воды заполняют опалубку. На верхней свободной от опалубки поверхности свежеуложенного бетона устанавливают вакуум-щит, т. е. раму с укрепленной на ней прочной решеткой, металлической сеткой и хлопчато-бумажным фильтром. Верхняя грань рамы герметически закрыта листовым металлом. Образованную таким образом полость присоединяют к вакуум-насосу. Щит сделан воздухонепроницаемым по линии соприкосновения с поверхностью бетона. Для контроля разряжения к вакуум-проводке на некотором расстоянии от ввода у щита подключен манометр. К отводной трубе присоединен отстойный бак, в который поступает отсасываемая из бетона вода.

При вакуумировании из бетонной смеси высасывается избыток воды. Смесь сжимается и уменьшается в объеме. В результате быстро растет механическая прочность бетона – приращение прочности бетона благодаря вакуумированию равно 50 – 70%.

Сколько должен твердеть бет он?

Итак. Бетон приготовлен, уложен в форму и обезвожен.

Теперь он должен затвердеть и набрать прочность. После того, как бетон схватился, он уже является твердым телом, но недостаточно прочным.

Поместим его в воду или будем непрерывно увлажнять, и прочность бетона будет расти! Как это можно объяснить? При увлажнении в нем будут происходить химические процессы. Они превратят минералы, из которых состоят цементные зерна в новые стабильные образования – гидросиликаты калия. Этот процесс преобразования очень длительный; он может совершаться годами. Но строителям столько ждать нельзя!

Поэтому устанавливают контрольный срок твердения бетона, после которого бетон можно подвергать расчетной нагрузке. Для бетона, изготовленного в условиях стройки и твердеющего в естественных условиях, такой срок равен 28-30 суток.

В некоторых случаях можно допустить более долгий срок твердения бетона – при возведении морских сооружений, дамб, плотин, набережных, мостов и т. п. Они строятся очень медленно, а поэтому полная нагрузка к уложенному бетону может быть приложена через довольно долгое время. В этих случаях в расчетах можно учитывать 90-суточную прочность бетона; она примерно на 20% выше 28-суточной.

Но после установленного контрольного срока бетон продолжает твердеть и набирать прочность, правда, значительно медленнее. Этот процесс медленного твердения бетона в расчетах не учитывается. Прирост прочности бетона во времени, превышающем установленные контрольные сроки твердения, оказывается как бы гарантией надежности бетонных и железобетонных конструкций.

Высокие температуры (порядка 80-90º С) ускоряют химические реакции в бетоне. Так, например, если бетон пропарить, т. е. прогреть во влажной среде при такой температуре 12-16 часов, то можно получить бетон с прочностью, равной 65-70% прочности 28-суточного бетона. Именно так и поступают при заводском изготовлении железобетонных изделий. А если еще больше повысить температуру? Ускорится ли твердение бетона? Да, и настолько, что при температуре 170-180º С за те же 12-16 часов прочность бетона так возрастет, что превысит годичный уровень прочности. Однако при таком сильном прогреве бетон очень быстро высыхает и перестает твердеть. Это объясняется интенсивным испарением заключенной в бетоне воды. Чтобы «затормозить» испарение воды, надо обеспечить в камере прогрева (автоклаве) высокое давление пара (порядка 0,8 – 1,2 МПа, или 8 – 12 атм.). Такой процесс термовлажностной обработки называется запаркой под давлением, или автоклавной обработкой бетона. При этом цемент можно заменить известью, а крупный заполнитель – песком без ущерба для качества изделий.

Вопреки морозу и жаре

Рассказывая об укладке бетонной смеси в сооружение, мы всегда имели в виду, что строительные работы ведутся в нормальных условиях, т. е. до наступления зимних холодов или же при температурах, не превышающих +35º С. В этом случае никаких дополнительных условий ухода за твердеющим бетоном не требуется. Правда, учитывая, что для твердения бетона требуется постоянная влажность, во избежание раннего высыхания даже при этих температурах его укрывают от прямых солнечных лучей. В России температуры воздуха в разных районах очень разнообразны: от -70º С до +50º С. Раньше зимой строительные работы почти полностью прекращались, а строительство в южных районах нашей страны требовало разработки особых условий твердения бетона. Однако размах строительства в нашей стране требовал ведения строительных работ круглый год и в любых климатических условиях.

Боится ли бетон мороза?

Да, свежеуложенному бетону мороз опасен. И, прежде всего из-за влияния низких температур на процессы схватывания и твердения цементов. Бетон очень чувствителен к холоду. Это сказывается прежде всего на времени схватывания и скорости твердения. Так, например, при снижении температуры с 20 до 5º С схватывание бетона замедляется в 2 – 5 раз. Но особенно резко проявляется это замедление при дальнейшем снижении температуры – до 0º С. Однако если восстановить нормальную температуру выдерживания, то твердение вновь принимает обычные темпы. А если температура бетона опустится до 0º С? Твердение прекращается полностью. Это объясняется тем, что при замерзании бетона содержащаяся в нем свободная вода замерзает, а образование цементного камня замедляется. Следовательно, прекращается и твердение бетона. Замерзая в бетоне, вода увеличивается в объеме на 9%. В результате этого в порах бетона развивается большое давление, которое вызывает разрушение структуры еще не затвердевшего бетона. Скопившаяся на поверхности зерен крупного заполнителя вода при замерзании образует тонкую ледяную пленку, которая отделяет поверхность заполнителя от соприкосновения с цементным тестом. В результате ухудшается монолитность бетона. Если заморозить бетон в раннем возрасте, то лед разрушит многие кристаллики цементного клея. Если затворение бетона было проведено до замораживания, а твердение бетона еще не началось, то оно не начнется и после замерзания. Но если твердение началось, то оно приостанавливается, пока свободная вода в бетоне будет оставаться в виде льда. При оттаивании бетона замерзшая свободная вода превращается в жидкость, и твердение бетона возобновляется. В нем происходят те же процессы, что и до замерзания, но уже при изменившейся структуре. Эти изменения в структуре бетона уменьшают его прочность и сцепление бетона с арматурой. Конечная прочность бетона будет тем ниже, чем раньше бетон подвергся замораживанию.

Наиболее опасное замерзание бетона в период схватывания цемента. Для бетона также вредно и многократное замерзание и оттаивание его в начальный период твердения (оттепели и заморозки).

Возможно ли зимнее бетонирование?

Да, и это доказывают работы российских ученых С. А. Миронова В. П. Сизова и И. Г. Совалова, разработавших и внедривших в практику теорию и способы зимнего бетонирования.

Речь идет о создании нормальных условий твердения бетона зимой. Это значит, что в течении срока, который определяется достижением заданной прочности бетона, нужно поддерживать необходимую температуру и влажность, используя для этого внутреннее тепло бетона или дополнительно обогревать твердеющий бетон.

Как всегда, все начинается с бетонной смеси, приготовление которой в зимних условиях является очень ответственной операцией. В первую очередь нужно тщательно проверить качество и состояние сырьевых материалов. Так, например, песок, щебень и гравий не должны быть загрязнены и смешаны со снегом и льдом. Поэтому их складируют на сухих возвышенных местах, под навесами или в закрытых помещениях. Конечно, нельзя допускать, чтобы при хранении цемента в него попадал снег.

Готовить бетонную смесь надо в обогреваемых помещениях. Внутренний запас тепла в бетонной смеси создают, подогревая ее составляющие. Нагрев заполнителей может быть одноступенчатым, когда одновременно материалы оттаивают и подогревают, и двухступенчатым, когда на одних установках заполнители предварительно оттаивают, а на других – подогревают до расчетной температуры (40º С). Одновременно в резервуарах паром нагревают воду до заданной температуры – от 30 до 80º С. Цемент и тонкомолотые добавки подогревать запрещается. Что касается арматуры, то она должна быть очищена от снега и льда и разогрета горячей водой или паром. Температура составляющих бетонной смеси в момент загрузки в бетономешалку должна быть такой, чтобы обеспечить заданную температуру бетонной смеси при выходе из бетономешалки и укладки в форму – не менее 5º С.

Итак, бетонная смесь готова. Но ее нужно транспортировать до места укладки с минимальными теплопотерями. Потери тепла при самой перевозке бетонной смеси меньше, чем при перегрузочных операциях. Поэтому в зимнее время ее доставляют на место укладки без перегрузки. При этом надо следить, чтобы транспортная тара была утеплена и обогревалась. Если бетонная смесь транспортируется в кузове автосамосвала, то кузов укрывают брезентом или обогревают отработанными газами. Это позволяет создать над бетонной смесью тепловую завесу. При транспортировании бетонной смеси в бадьях и бункерах их накрывают деревянными утепленными крышками; снаружи утепляют войлоком и затем обшивают фанерой. При насосном транспорте бетона утепляют как помещения, где установлены бетононасосы, так и бетоноотводы.

Бетон укладывают на место

На месте бетонную смесь укладывают в опалубку из деревянных и металлических щитов, в соответствующую форме будущей конструкции. В опалубку устанавливают стальной каркас – арматуру.

Укладывать бетонную смесь на место желательно как можно быстрее и без перерывов. Мы знаем, что твердение бетона зависит от химических реакций цемента с водой. А основную роль в этом будут играть тепло и вода! Поэтому в зимнее время при низких температурах опалубку утепляют, а сразу же после окончания бетонирования щитами и матами утепляют и верхнюю, открытую поверхность бетона. Мы уже говорили, что в России разработаны и внедрены в практику способы зимнего бетонирования. Наиболее эффективными из них являются способы термоса, электронагрева и паропрогрева.

По способу термоса бетон твердеет под «шубой» – слоем теплоизоляционных материалов (шлака, опилок, камышита и др. ). Эти материалы плохо проводят тепло. Поэтому бетонная смесь почти не теряет тепла, которое оно получила при изготовлении. Кроме того, при твердении цемент так же выделяет тепло. Во многих случаях количество тепла оказывается достаточным, чтобы во время остывания бетон приобрел необходимую прочность. Эта прочность позволяет распалубливать, конструкцию, уже не боясь замораживания. В этом случае после оттаивания бетон не разрушится. Способ термоса является наиболее экономичным и простым. Для его реализации не требуется специального оборудования. Но этот способ применим только при бетонировании массивных конструкций, так как тонкостенные конструкции очень быстро остывают.

Если в установленные сроки способом термоса нельзя достичь требуемой прочности бетона, рекомендуется применять искусственный обогрев бетона электрическим током или паром. Электронагрев заключается в том, что свежеуложенный бетон вводят металлические электроды, через которые пропускают электрический ток. Электрическое сопротивление свежеприготовленного бетона, уложенного в опалубку, увеличивается по мере затвердевания бетона. Электрический ток, протекающий по бетону, будет вызывать его прогревание и твердение: чем больше будет сопротивление, тем выше будет напряжение тока. Температура бетона  должна быть не выше 60º С. При изготовлении железобетонных конструкций в качестве электродов используют арматуру.

Способ паропрогрева заключается в следующем. В опалубке с внутренней стороны вырезают каналы и через них пропускают пар. Можно так же изготовить двойную опалубку и вводить пар в промежутке между ее стенками. Иногда пар пропускают по трубам, уложенным внутри бетона. Нагревать бетон до 50 – 80º С. Благодаря высоким температурам, которые создаются при паропрогреве бетона, и при благоприятных влажностных условиях твердение бетона значительно ускоряется: например, через двое суток можно получить такую прочность, которая достигает бетон после семисуточного твердения в нормальных условиях. Паропрогрев бетона требует больших дополнительных затрат. Это его недостаток. Способ паропрогрева рекомендуется для тонкостенных конструкций.

«Холодный» бетон

Все описанные способы требуют дополнительных затрат и оборудования. А нельзя ли обойтись без них? Можно ли заставить бетон твердеть в зимнее время, не подогревая его? Оказывается можно, если ввести в бетонную смесь специальные добавки – химические ускорители твердения. Такими добавками являются хлористый кальций, хлористый аммоний, хлорированная вода, а так же водные растворы поваренной соли и соляной кислоты.

Какова роль этих добавок? Они понижают температуру замерзания воды и ускоряют разложение минералов, которые входят в состав цемента. Благодаря действию этих добавок созревание бетона ускоряется. Пои использовании химических ускорителей твердения бетона не требуется подогревать ни воду, ни заполнители. Поэтому такай бетон назвали холодным бетоном. Такие бетоны твердеют и приобретают прочность при отрицательных температурах. Однако хлористые соединения вызывают коррозию арматуры. Поэтому холодные бетоны применяют только для бетонирования неармированных конструкций, дорожных покрытий, облицовки откосов и т. п. В конструкциях, работающих под динамическими нагрузками (фундаменты под молоты, копры и т. п.) применять холодный бетон запрещается!

Так же как и бетон, изготовляемый с подогревом, холодные бетоны распалубливают только после окончания заданного срока твердения. Пока бетон не достиг 50% проектной прочности, его надо предохранять от замерзания.

Бетон – самогрев

Но бетон готовил еще одну загадку: иногда он способен обогревать самого себя! Чему же обязан бетон этим удивительным свойством? Оказывается, цементу. При химическом взаимодействии цемента с водой происходят такие реакции, в результате которых выделяется значительное количество теплоты. Повышение температуры при образовании бетона зависит от вида цемента и его количества в бетонной смеси. Наибольшее количество тепла при твердении бетона выделяет глиноземистый цемент, минимальное – шлакопортландццемент. И вот если бетонной смеси много, а поверхность его невелика, то бетон нагревается за счет этого тепла. Так бетон становится «самогревом»! Иногда этого тепла выделяется так много, что бетон может перегреться, он будет высыхать раньше, чем твердеть.

Бетон — «самогрев» может быть использован при зимнем бетонировании. Поэтому когда строят массивные бетонные конструкции, то в зимнее время воду и заполнители не подогревают и бетон не укутывают. Ему и так будет жарко! Но…

Не боится ли бетон жары?

Как быть, если термометр показывает выше 35º С? Как эта температура будет влиять на твердение бетона? Оказалось, бетон очень боится жары, так как при высокой температуре из бетона испаряется вода и прекращается твердение цемента. А в результате в бетоне и образуются трещины. Одновременно снижается прочность. Кроме того, некоторые цементы при температуре 35º С разлагаются; при этом прочность цементного камня уменьшается. Поэтому при бетонировании в южных районах России при высоких плюсовых температурах окружающего воздуха для нормального твердения бетона необходимо поддерживать требуемую влажность и защищать бетон от окружающей высокой температуры воздуха.

Пока температура не превышает 20 – 25º С, бетону необходима лишь влага. Поэтому в первые две недели после укладки бетон поливают водой и закрывают от ветра рогожей или матом. Если солнце сильно печет, то рогожа и маты защищают бетон от излишнего тепла.

Если же температура воздуха повышается выше 35º С, то уже нужны срочные меры по защите бетона от лучей солнца. Только в этом случае можно обеспечить нормальные условия твердения батона и получить заданную прочность!

Ресурсосберегающие технологии при производстве сборного железобетона

Проблема экономии энергоресурсов возникла во второй половине нашего столетия. В последние годы к ее решению начали подходить на научной основе — комплексно и всеобъемлюще. Бездумное расходование природных ресурсов: угля, нефти, газа, вырубка лесов (испозование древисины как сырье для промышленности), постоянно возрастающее потребление энергии — все это население планеты расходует на свои бытовые нужды, а бурно развивающаяся промышленность — на технические.

Обострению этой проблемы способствовало поднятие цен на нефть и газ международными нефтяными концернами, что позволило им резко увеличить свои прибыли. Разразился так называемый энергетический кризис. Сегодня как никогда встает вопрос об экономии энергоресурсов и рациональном их использовании во всех областях человеческой жизни.

В отечественной промышленности одним из значительных потребителей топлива и энергии является строительство, а среди его отраслей — предприятия сборного железобетона, которых в стране несколько тысяч. Анализ работы этих предприятий показал, что потребление ими энергии может быть существенно уменьшено. Почти в любом производстве имеются реальные резервы экономии энергии. Если выявить эти резервы и более рационально организовать технологические процессы, то потребление энергии можно сократить, по крайней мере, в 1,5 раза. Это даст народному хозяйству страны огромный экономический эффект.

Бетон, обладая многими замечательными качествами, в то же время относится к весьма энергоемким материалам. По данным ЦСУ, на производство 1 куб. м. сборного железобетона в среднем расходуется 470 тыс. ккал; на производство отдельных конструкций на полигонах, а также при несовершенных технологических процессах этот расход возрастает до 1 млн. ккал и более. Если учесть, что годовая потребность в энергоресурсах промышленности сборного железобетона составляет примерно 12 млн. т условного топлива, то становится ясно, что даже небольшой процент его экономии высвободит большое количество топлива для других целей народного хозяйства. Потребность в энергоресурсах для производства 1 куб. м сборных железобетонных изделий не учитывает расхода энергии, необходимой для производства составляющих бетона (цемента, заполнителей) и арматуры, отличающихся еще большей энергоемкостью.

Рассматривая проблему рационального расходования энергии при производстве сборного железобетона с позиций народного хозяйства, необходимо учитывать затраты энергии, расходуемой на производство цемента и арматуры. Это наиболее дорогостоящие, дефицитные и энергоемкие материалы, и грамотное их использование, исключающее перерасход топлива, приведет к экономии энергоресурсов.

Экономия цемента — это одна из самых острых проблем современного отечественного строительства. Существуют реальные пути уменьшения потребления цемента строителями.

Наибольший перерасход цемента наблюдается в бетонах, приготовленных на некачественных заполнителях. Так, использование песчано-гравийных смесей влечет за собой увеличение расхода цемента до 100 кг/куб. м. Это делается только для того, чтобы получить бетонную смесь необходимой пластичности и обеспечить нужную марку бетона по прочности. Долговечность же его (в частности, морозостойкость), как правило, низкая, и бетонные конструкции при переменном замораживании и оттаивании разрушаются довольно быстро Приготовление же бетона на чистых и фракционных заполнителях требует наименьшего количества цемента и обеспечивает высокое качество конструкций.

Значительной экономии цемента можно достигнуть путем правильного проектирования состава бетона, не завышая его марку, для того, чтобы бетон как можно скорее достиг требуемой прочности. Можно также существенно сократить расход цемента благодаря введению в бетонную смесь высокоэффективных пластифицирующих добавок (суперпластификаторов). Промышленность начала их выпускать специально для изготовления бетонов. К таким добавкам относится С-3,разработанная в НИИЖБе совместно с другими организациями. Благодаря разжижающему действию добавки С-3 становится возможным уменьшить расход цемента на 20% без ухудшения основных физико-механических характеристик бетона. Если учесть что при введении добавки сокращение расхода цемента на каждый кубометр сборных изделий в среднем составит 50-60 кг, то благодаря этому расход топлива значительно уменьшится.

На заводах имеют место заметные потери согласно расчетам на нагрев 1 куб. м бетона в стальной форме до 80 градусов (температура изотермического выдерживания) требуется примерно 60 тыс. ккал. Поскольку нагрев происходит постепенно — со скоростью не более 20 градусов в час, то этот процесс неминуемо сопровождается значительным выделением тепла в окружающую среду. При исправном оборудовании, необходимом для термообработки изделий, эти потери достигают 150 тыс. ккал, что в 2-2,5раза больше полезно затраченного тепла. При неисправном или небрежно эксплуатируемом оборудовании, а также при неоправданно за вышенной длительности термообработки к потерям обязательным (планируемым)добавляются потери, непроизводительные Они колеблются в весьма широких пределах и на некоторых заводах достигают почти 200 тыс. ккал на куб. м бетона. Таким образом, суммарные теплопотери в несколько раз превышают количество тепла, затраченного на нагрев бетона с формой.

Сократить теплопотери при термообработке изделий можно не допуская неисправности в работе оборудования. Пропарочные ямные камеры очень часто работают с неисправными крышками — не действуют или плохо действуют водяные затворы, в результате чего наблюдается перекос крышек, это приводит к большим потерям пара. В цехе для работающих создаются неблагоприятные гигиенические условия, высокая влажность способствует быстрому корродированию металлических конструкций, оборудования. Избежать больших потерь тепла можно путем своевременного ремонта и профилактического осмотра камер.

Исследования, проведенные сотрудниками НИИЖелезобетона показали, что суммарные потери тепла в ямных камерах в процессе обработки изделий доходят до 70% от общего расхода тепла на термообработку изделий. Причина такого положения — устройство стенок и днища камер из тяжелого бетона, отличающегося высокой теплопроводимостью. Положение это можно исправить только совершенствованием конструктивного решения камер. Такие решения разработаны ВНИИЖелезобетона.

Одно из таких решений заключается в замене тяжелого бетона керамзитобетоном. В этом случае можно снизить теплопотери примерно на 50%.Если ограждения ямных камер делать из такого бетона, но с внутренними пароизоляцией и теплоизоляцией, то теплопотери можно снизить в 3 раза. Аналогичного эффекта можно добиться при устройстве стен камер из тяжелого бетона с несколькими воздушными прослойками.

Серьезного внимания заслуживает стендовая технология изготовления сборных плоских железобетонных плит. По этой технологии в виде пакета изготовляется сразу несколько изделий, разделенных тонкими прокладками из стального листа или пластика с вмонтированными в него электронагревателями. Расположенные между изделиями электронагреватели практически все тепло отдают в обе стороны, т.е. изделиям, так что теплопотери в окружающую среду происходят только через торцы, поверхность которых невелика.

Применение пакетного метода изготовления и термообработки плоских железобетонных изделий оказало большое влияние на организацию всего технологического процесса производства сборного железобетона. Вместо обычных форм начали использовать формы с силовыми бортами и плоским дном, которые значительно менее металлоемки. Изменились и многие технологические операции. Все это способствовало увеличению продукции на тех же производственных площадях в 1,5-2 раза, уменьшению металлоемкости оборудования на 30-35%,повышению производительности труда на 10-15%.Но главное появилась возможность резко снизить энергопотребление на тепловую обработку изделий. Есть все основания полагать, что пакетный способ термообработки сборных железобетонных изделий по достоинству будет оценен производственниками и получит широкое применение на заводах ЖБИ.

В настоящее время разработан целый ряд методов электротермообработки бетона при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах. Одним из наиболее экономичных (с точки зрения затрат энергии) способов электротермообработки бетона является способ электропрогрева или электродного прогрева, т.е. включение бетона в электрическую цепь как бы в качестве проводника. При этом электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в самом бетоне ,что сводит к минимуму всякого рода потери. В зависимости от мощности электрического тока можно нагреть бетон до температуры 100 градусов, причем за любой промежуток времени — от нескольких минут до нескольких часов. Таким образом, появились широкие возможности выбирать оптимальные режимы термообработки изделий и благодаря этому обеспечить высокую производительность технологических линий.

В последние годы за рубежом широко рекламируется метод предварительного разогрева бетонных смесей непосредственно в смесителях с помощью пара: в смеситель загружаются заполнители и цемент и в процессе их перемешивания подается пар. Нагревая бетонную смесь, пар охлаждается и конденсируется. Количество поедаемого пара рассчитывается таким образом, чтобы после его полной конденсации водоцементное соотношение бетона соответствовало проектному. В смесителе бетонная смесь нагревается до температуры не более 60 градусов, после чего подается к месту формования изделий.

Технологии экономии цемента

Цемент — один из наиболее широко применяемых, важных и дефицитных строительных материалов, и хотя в нашей стране ежегодно выпускается достаточное количество цемента, его нехватка постоянно ощущается. Причина не только в том, что масштабы строительства огромны — в большей степени дефицит цемента зависит от его излишнего расхода при приготовление бетонов и растворов, от сверхнормативных его потерь при транспортировке и хранении.

Одна из главных причин перерасхода цемента — необеспеченность высококачественными заполнителями и потеря им активности при неудовлетворительном хранении. Высокоактивные цементы при хранении в открытом виде (не в герметичной таре) быстро вступают в реакцию с содержащейся в воздухе влагой, в результате чего их марка снижается..

Неудовлетворенно обстоит дело и с транспортированием цемента. Перевозка цемента в крытых вагонах, навалом приводит при его разгрузке и перегрузке к значительным потерям. К тому времени, когда цемент дойдет до смесителя, потери его превышают нормативные (равные 1%)в несколько раз.

Специалисты считают, что можно сократить расход цемента (и при этом повысить качество и долговечность конструкций), если приготовлять бетон из чистых фракционированных заполнителей. Организация производства таких заполнителей потребует значительных капиталовложений, но для народного хозяйства это значительно выгоднее по сравнению с затратами на ремонты и замену железобетонных конструкций, часто выходящих из строя значительно раньше сроков, на которые рассчитана их эксплуатация. В зарубежной строительной практике ни одна фирма не производит бетон на заполнителях одной фракции 5-20 мм. Например, в Финляндии он готовится на четырех фракциях чистого крупного заполнителя и двух фракциях мелкого. При этом однородность выпускаемого бетона настолько высока, что его прочность определяется по испытанию одного образца: фирма, производящая бетон, гарантирует его марочную прочность.

Мощным средством экономии цемента являются химические добавки, и в первую очередь пластификаторы. До недавнего времени в нашей стране в качестве пластифицирующих добавок применялись разного рода отходя промышленности. Как правило, эффект от действия таких добавок был невысок, их химический состав часто не стабилен. Отечественная промышленность специально для бетонов начала выпускать эффективную пластифицирующую добавку — суперпластификатор С-3,котороая по своему действию не уступает лучшим зарубежным образцам аналогичного класса, а по стоимости в 5-6 раз дешевле. При введении в бетон этой добавки можно сэкономить до 20% цемента (при неизменной пластичности бетонной смеси). Не снижая расход цемента и не увеличивая пластичности бетонной смеси, но, снизив ее водоцементное соотношение, можно повысить прочность бетона на 20-25%.

Эффективность цемента можно повысить (а, следовательно, снизить его расход), увеличив тонкость его помола. На предприятиях сборного железобетона для того, чтобы бетон как можно скорее достиг распалубочной прочности, часто идут на завышение марки бетона путем увеличения расхода цемента. Можно избежать этого, если использовать вяжущее более тонкого помола: на таком вяжущем твердение бетона в раннем возрасте производит быстрее. Можно сэкономить цемент и другим путем: ввести в цемент песок, известняк или какой-либо другой наполнитель и с ним осуществить помол цемента. Однако, как показывают исследования, при этом марка вяжущего снижается, хотя и не совсем в прямой пропорции от количества введенного заполнителя. Для получения бетона марок до 200 и даже выше такое вяжущее вполне приемлемо. В зависимости от количества введенного заполнителя (30-50%)можно сэкономить до 50% цемента. Эффект может еще большим если применить суперпластификаторы.

Определенные резервы уменьшения расхода цемента имеются в раздельной технологии приготовления бетонной смеси. Хотя этот метод давно известен, однако до сих пор не нашел применения в технологии бетона. Для получения желаемого эффекта прежде всего, необходимы высокоскоростные смесители емкостью, соответствующей количеству раствора, необходимого на один замес бетонной смеси в обычном смесителе.

В Японии раздельный метод приготовления бетона применяется с успехом. Компактный турбулентный смеситель, необходимый для такого метода, смонтирован там непосредственно на основном бетоносмесителе, и их производительность полностью увязана между собой.

Отмечается, что один из больных вопросов проблемы экономии цемента — его потери при транспортировании хранении, значительно превышающие нормативные. Нельзя допускать доставку цемента в вагонах навалом, разгружать его вручную, хранить навалом под навесами и в сараях, транспортировать с большим количеством перегрузок с одного вида транспорта на другой. Особенно велики потери цемента при доставке в районы, где нет железных дорог и его приходится перегружать с железнодорожного транспорта на речной, а затем на автотранспорт. Этого можно избежать, если в такие районы доставлять не цемент, а цементный клинкер, качество которого не теряется при транспортировании и хранении. На месте его можно помолоть и всегда иметь свежий цемент высокой активности.

Имеются и другие пути экономии цемента — применение высококачественных форм для контрольных образцов, учет последующего нарастания прочности бетона рациональные подборы составов бетонов и растворов, применение автоматических устройств по дозированию составляющих и т.д. Если все это внедрить в производство и правильно использовать, проблема дефицита цемента была бы снята, так как это дало бы дополнительно не менее 30% цемента от производимого его объема.

Зарубежный опыт ресурсосберегающих технологий

В зарубежном промышленном и гражданском строительстве бетон и железобетонные конструкции прочно занимают ведущее положение по сравнению с другими материалами и конструкциями. Главное, на что направлены внимание и усилия фирм, — обеспечить высокое качество изготовляемых и возводимых конструкций. Только с учетом этих требований они разрабатывают технологические решения, требующие наименьших затрат труда, энергии и материалов. За рубежом экономия ресурсов ни в коем случае не должна нанести ущерб качеству и долговечности конструкций. Особое внимание уделяется качеству цемента и заполнителей.

В США для приготовления бетонов и растворов довольно широко применяются расширяющиеся цементы позволяющие получать изделия высокого качества, надежные и водонепроницаемые. Любопытно, что в основу разработки такого цемента легли исследования нашего ученого, профессора В.В. Михайлова, который предложил такие вяжущие еще в довоенное время (в отечественной практике они так и не нашли применения вплоть до 60-х годов, когда стало известно об их производстве в США). Некоторые из таких цементов носят название «М» в честь первой буквы фамилии В.В. Михайлова.

Как правило, фирма, выпускающая цемент, гарантирует его высокое качество и стабильность состава. Так, во Франции на мешках с цементом указываются не только его цена, но и состав, и все необходимые свойства. Во избежание путаницы и случайностей на производстве на мешках с цементом ставится цветной штамп, удостоверяющий их содержимое (портландцемент, рапид-цемент и др.). Каждый вид цемента маркируется своим цветом (красным, синим, зеленым и др.). Это полностью исключает ошибки, которые могут привести к браку конструкций.

Особое внимание за рубежом уделяется химическим добавкам. В наибольшем объеме производятся добавки-суперпластификаторы (мельмент и др.). По своему действию они близки к нашему суперпластификатору С-3,однако стоимость их в несколько раз выше. Однако для получения бетонной смеси требуемой подвижности, помимо суперпластификатора, нужны еще фракционированные заполнители, хорошая система дозирования компонентов и строго выдерживаемый состав смеси. На заводских бетоносмесительных узлах в Финляндии, Франции и Германии, а также в других странах, действуют компьютерные системы. Оператор, находясь в специально оборудованном помещении, полностью изолированном от бетоносмесительного отделения, имеет набор перфокарт, рассчитанных не менее чем на 50 разновидностей бетонных смесей. Как только подошел очередной авто бетоновоз, водитель по телефону сообщает оператору свои данные: какая смесь и в каком количестве ему нужна, название фирмы-потребителя и т.п. Оператор вводит в компьютер необходимые данные, после чего автоматически включаются дозаторы и смесители. Авто бетоновоз без всякого промедления ставится под загрузку. После выдачи бетонной смеси оператор по передаточной трубе спускает водителю свернутый в трубочку счет, в котором компьютер отпечатал состав смеси, марку бетона, его количество и стоимость. Обычно вся операция занимает не более пяти минут.

За рубежом экономному расходованию ресурсов подчинена вся организация строительства, начиная с обеспечения строек бетоном и раствором и методы энергосберегающих технологий, применяемых в зарубежной практике, весьма рациональны и с точки зрения затрат материальных ресурсов, и обеспечения высокого качества конструкций и изделий.

Заключение

И в заключении я хочу еще раз сказать о том, какую важную роль играет бетон в нашей жизни.

Не одно строительство не обходится без качественного бетона. В своей работе я попытался описать то, как можно уменьшить затраты, это на сегодняшний день, является достаточно важным аспектом строительства. Моя работа предназначена для того, чтобы заинтересовать читателя в этом вопросе и дать ему несколько полезных советов

Список литературы

Баженов Ю. М., Комар А. Г. «Технология бетонных и железобетонных изделий» М. «Стройиздат» 1984г.267 с.

Евдокимов Н. И «Технология монолитного бетона и железобетона». М. «Стройиздат» 1980г.467 с.

Миронов С. А. «Теория и методы зимнего бетонирования»3-изд. М. «Стройиздат 1975г.750 с.

Третьяков А.К., Роженко М. П . «Арматурные и бетонные работы». М. «Высшая школа» 1895г. 590 с.

Учебник для Втузов под ред. Бадьина Г. М. «Технология строительного производства». М. «Стройиздат» 1987г. 606 с.

Башлай А. Г.«Справочник строителя: Бетонные и железобетонные работы». М. «Стройиздат» 1987г.320 с.

Хаютин Ю. Б. «Монолитный бетон». М. «Стройиздат»1984г.168 с.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://ref.com.ua

Дата добавления: 05.02.2007

Введение

В нынешнее время железобетонные изделия — неотъемлемый атрибут практически любого строительства. При возведении зданий необходимы железобетонные фундаментные блоки, сваи, плиты перекрытия, лестничные марши и ступени. При строительстве дорог, автобанов, аэродромов используют специальные дорожные и аэродромные плиты. При сооружении колодцев — колодезные кольца, днища, крышки колодцев. Также существует множество других специальных железобетонных изделии.

Также нужно учитывать, что наряду с достоинствами железобетонные конструкции обладают и недостатками — они имеют значительный вес. Это в первую очередь относится к крупноразмерным элементам покрытий больших пролетов. Высокой все еще остается себестоимость изделий на заводах сборного железобетона, а также много затрат на транспортные расходы. Все это снижает общую технико-экономическую эффективность строительства из сборных железобетонных изделий.

В работе будет описана связь между совершенно разными по свойствам двумя материалами, также особенности материалов и их совместное применение, плюсы и минусы железобетонных изделии.

Общие сведения о железобетоне

Железобетон — строительный материал, состоящий из двух основных компонентов: стальная арматура и бетон. Две стихии, две противоположности. Бетон отлично работает на сжатие (со временем, при длительном воздействии сжимающих сил, — даже упрочняется). Арматура прекрасно работает на растяжение. Прочность арматуры на растяжение в 100-200 раз больше чем у бетона. В ЖБК, эти два материала друг друга дополняют и удерживают в заданных рамках. Если оба материала (бетон и стальная арматура) будут работать как одно целое, т. е. если мы получим одинаковую прочность в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемых ЖБК, то в несколько раз повысится прочность сооружения из железобетона на изгиб. Чтобы этого добиться, в подвергаемую растяжениям часть ЖБК вводят прутья арматуры определенного сечения. Благодаря этому, железобетонные изделия не ломаются при изгибе и могут выдерживать во много раз большую разрушающую нагрузку.

Как же уживаются и совместно работают в ЖБК два таких разных материала, как бетон и металл. Помогают им их же основные физические свойства: большая прочность бетона на сжатие; аналогичная прочность арматуры на растяжение; большая сила сцепления застывшего бетона с рифленой арматурой; почти одинаковое изменение геометрических размеров бетона и стали, при изменении температуры. Относительно малая теплопроводность бетона также идёт на пользу ЖБК: бетон защищает стальную арматуру от резких изменений температуры. Так же, он выполняет функцию защиты арматуры от коррозии.

Совокупность этих факторов выводит железобетонные конструкции ЖБК в разряд наиболее прочных и качественных строительных материалов. Как сборный железобетон, так и монолитный железобетон обладают уникальными качествами, недоступными камню, металлу или дереву.

Благодаря отличному сцеплению застывшего бетона с периодической арматурой, ее нельзя выдернуть из бетона. Бетон и арматура в ЖБК становятся одним целым. При твердении, бетон уменьшается в объеме, уплотняется и обжимает арматуру, тем самым, еще прочнее сцепляется с ней. Сила сцепления бетона с арматурой возрастает со временем. И как результат — железобетонные изделия ЖБК и монолитный железобетон — один из самых прочных современных строительных материалов.

сообщение доклад по химии 9 класс

Цемент — основной материал для строительства, измельчённый клинкер с различными добавками. Химически это выглядить так: оксида кальция (СаО), он занимает самое большое количество процентов 67%,  22 % диоксида кремния (SiO₂), окиси алюминия 5 %  (Al₂О₃), 3 % оксида железа (Fe₂O₃) и 3 % других составляющих.

Его можно купить в любом строительном магазине и на рынках. Порошок продают в больших объёмах  10, 25, 50 и даже 100 килограммов. При взаимодействии с водой раствор застывает. Но в отличие от гипса, застыть цемент может только на воздухе. Портландцемент  один из видов цементов, он обычно используется в строительстве. Он получается при нагревании известняка с глиной, при нагревании до температуры +1450…+1480 °С, происходит расплавление, и образуются маленькие кусочки клинкера. Чтобы получить порошок, клинкер размалывают совместно с 5% гипса. Из него делают бетон, а он в свою очередь используется для плит, заборов, фундаментов, штукатурки и многое другое. Один из множества рецептов бетона: 1 цемента, 1.8 песка, 3.5 щебня или гравия и воды. После этого нужно все тщательно смешать для однообразной массы, чтобы вышла густая консистенция. Можно использовать различные формы для заливки, для точности прочётов и красоты.

Цемент есть разных марок (200, 300, 400, 500, 550, 600). Они отличаться качеством, прочностью (какая цифра, столько же может выдержать килограммов тот или иной цемент) и, конечно же, ценой.  Марка 400 самая популярная она используется для небольших  строительных робот. М 500 долее быстро застывает и прочнее предыдущей. Она нужна для больших сооружений  они, как правило, будут долговечны и надёжны. Срок годности порошка 2 месяца потом он теряет свои свойства, и марку. Если он будет находить в сыром месте, то срок становиться значительно меньше. Например, если цемент М 600, то через время он станет М 500 и так далее. Так что нужно рассчитывать, сколько цемента нужно для работы.

Важно знать, что в зависимости от температуры цемент по-разному застывает.  Летом не более 2-3 часов, а уже при температуре 0 процесс будет длиться 20 часов. Чтобы ускорить его, нужно добавлять различные добавки.

Если правильно использовать материал, то результат будет отменный. В строительстве такой материал считается крайне необходимым, поскольку в его основу закладывается крепость и надежность любой конструкции.

Вариант 2

Цемент является наиболее популярным материалом для строительства. Из него сооружают высокопрочные сооружения. конструкции и различные изделия. В первоначальном виде цемент – сыпучий, серого цвета, с мелкой фракцией. В результате добавления воды он становится пластичной и однородной массой, которая постепенно затвердевает.

При производстве цементного вещества используют высокотемпературный отжиг до +1500⁰С, из-за чего меняется структура вещества, и формируются гранулы клинкера. Спекшийся клинкер измельчают в порошкообразную массу и добавляют примеси: известняк, глину, уголь, гипс и другие вещества.

Химическая формула цемента: 67% оксида кальция; 22% диоксида кремния; 5% окиси алюминия; 3% оксида железа и 3% другие составляющие.

В состав цементной смеси кроме основы клинкера должно входить два и более компонента. Это могут быть минеральные добавки для ускорения процесса затвердевания или наполнители для увеличения прочности состава.

Классификация цемента зависит от вида сырья, используемого, как основа.

— портландцементы из цементного клинкера, гипса и силикатов кальция;

— шлаковый цемент – помол гранул доменного шлака с известью, гипсом и ангидритом;

— пуццолановый цемент с активной кремнеземистой добавкой для высокой стойкости;

— белый цемент из маложелезистого клинкера с минеральными добавками;

— водонепроницаемый цемент из глиноземистой основы с различными расширяющими компонентами;

— безусадочный водонепроницаемый цемент, в составе которого 85% глиноземистого вещества, а в остатке известь и гипс для быстрого затвердевания;

— магнезиальный цемент — с основой оксида магния и добавками хлорида и сульфата магния;

— специальные цементные смеси (быстротвердеющий, особобыстротвердеющий, сверхбыстротвердеющий, пластифицированный и гидрофобный портландцемент).

Главные свойства цемента:

— высокую прочность;

— морозостойкость и способность к многократному процессу замораживания;

— устойчивость к коррозии;

— не подвержены воздействию водной среды;

— водонепроницаемость.

Время схватывания цементной массы 60 минут, а полное застывание до 10 часов. Прочность конструкции увеличивается во влажной среде.

Цемент используют в строительстве для изготовления бетонной смеси, железобетонных конструкций, сооружений и различных изделий. При помощи цемента прочно скрепляются отдельные детали конструкции.

Цемент

Интересные ответы

• Доклад на тему Всемирное наследие ЮНЕСКО

  За все время существования человечество создало множество памятников и достопримечательностей. По сей день современные люди находят памятники исторического значения, хранящиеся глубоко под слоем

• Жизнь и творчество Платона

  Платон является древнегреческим философом, создавшим одно из основных философских направлений античной науки. Появляется на свет будущий философ в состоятельной семье

• Китообразные — доклад сообщение (3, 7 класс Биология)

  Китообразные считаются особым видом, относящихся к млекопитающим, которые живут в водной стихии, они очень распространены в океанах и морях. У этой группы животных полностью отсутствуют задние конечности

• Доклад Подорожник 2, 3, 6 класс сообщение

  Подорожник – многолетнее растение семейства Подорожниковые. Своё название он берет от латинского слова Plantago, что означает «подошва ноги».

• Животные лугов — сообщение доклад

  Луга (также известны как прерии и саванны) являются областями, где из растительности преобладают травы и другие травянистые растения. Ландшафт плоский, равнинный, иногда присутствуют небольшие холмы

Бетон и железобетон технологии производства и экономии

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ-УПИ» Реферат «Бетон и Железобетон: технологии производства и экономии» Преподаватель Дзюзер В. Я. Студент группы СМ-15042 Счастный С.А. Екатеринбург 2006 TOC \o «1-4» СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ PAGEREF _Toc431922998 \h 3 СВОЙСТВА БЕТОНА 3 «ВООРУЖЕННЫЙ» БЕТОН 4 ИЗ ЧЕГО ДЕЛАЮТ БЕТОН? 5 КАК ПРИГОТОВЛЯЮТ БЕТОННУЮ СМЕСЬ? 7 УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ PAGEREF _Toc431923003 \h 8 РЕОЛОГИЯ ПОМОГАЕТ РАСКРЫТЬ ТАЙНУ PAGEREF _Toc431923004 \h 9 ЗАЧЕМ ПОНАДОБИЛОСЬ ВИБРИРОВАТЬ БЕТОННУЮ СМЕСЬ? PAGEREF _Toc431923006 \h 11 СКОЛЬКО ДОЛЖЕН ТВЕРДЕТЬ БЕТОН? PAGEREF _Toc431923007 \h 12 БОИТСЯ ЛИ БЕТОН МОРОЗА? PAGEREF _Toc431923008 \h 13 ВОЗМОЖНО ЛИ ЗИМНЕЕ БЕТОНИРОВАНИЕ? PAGEREF _Toc431923009 \h 14 БЕТОН – САМОГРЕВ PAGEREF _Toc431923011 \h 15 РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА PAGEREF _Toc431923013 \h 16 ТЕХНОЛОГИИ ЭКОНОМИИ ЦЕМЕНТА PAGEREF _Toc431923015 \h 18 ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ PAGEREF _Toc431923016 \h 20 заключение 21 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК PAGEREF _Toc431923018 \h 21 ВВЕДЕНИЕ В настоящее время, бетон и железобетон являются основными строительными материалами. В нашей стране производят десятки миллионов тонн железобетона и бетона, ни один дом построенный в последние 60 лет не обходится без железобетонных изделий. Поэтому тема производства бетона и железобетона является на сегодняшний день очень важной. Важно не только знать технологию производства, но уметь уменьшить затраты. В своей работе я попытался кратко описать технологический процесс производства и некоторые технологии по экономии, ведь стоимость жилья напрямую зависит от стоимости строительных материалов. Кроме этого я попытался раскрыть суть ресурсосберегающих технологий, предложил некоторые свои идеи и произвел краткий обзор зарубежных ресурсосберегающих технологий. СВОЙСТВА БЕТОНА Самым важным свойством бетона является его прочность, т. е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии. Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют Эталонный кубик с ребром 200 мм, если разрушился при

Железобетонные конструкции — история развития и применение

  Железобетон по сравнению с другими строительными материалами появился сравнительно недавно и почти одновременно в Европе и Америке. Его история насчитывает не более 150 лет. Однако к настоящему времени он получил самое широкое распространение в строительстве, имеет свою историю и своих выдающихся деятелей. 

  Железобетонные конструкции — несущие элементы зданий и сооружений, изготовляемые из железобетона, и сочетания этих элементов. 

  Появление железобетонных конструкций связано с большим ростом промышленности, транспорта и торговли во второй половине XIX в., когда необходимо было строительство новых фабрик, заводов, портов и многих других капитальных сооружений. К этому времени были развиты цементная промышленность и черная металлургия. Им предшествовал многовековой опыт строительства из камня, неармированного бетона, дерева и двухсотлетний опыт строительства из металла. 

  Исследования покрытий Царскосельского Дворца показали, что русские мастера еще в 1802 г. применяли армированный бетон, однако они не считали, что получили новый строительный материал, и не патентовали его. 

  Первым изделием из железобетона была лодка, построенная Ламбо во Франции в 1850 г. Первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены Монье в 1867… 1870 гг. В 1892 г. французский инженер Ф. Геннебик предложил монолитные железобетонные ребристые перекрытия и ряд других рациональных строительных конструкций, и все последующие арматурные чертежи вычерчены условно, будто бетон является прозрачным, а арматура хорошо видимой по всей толще бетона. В России железобетон стали применять с 1886 г. для перекрытий по металлическим балкам. 

  В 1885 г. в Германии инж. Вайс и проф. Баушингер провели первые научные опыты по определению прочности и огнестойкости железобетонных конструкций, сохранности железа в бетоне, сил сцепления арматуры с бетоном и пр. Тогда же впервые инж. М. Кёнен высказал предположение, подтвержденное опытами, что арматура должна располагаться в тех частях конструкции, где можно ожидать растягивающие усилия. 

  В 1886 г. М. Кёнен предложил первый метод расчета железобетонных плит, который способствовал развитию интереса к новому материалу и более широкому распространению железобетона в Германии и Австро-Венгрии.  

  В 1891 г. талантливейший русский строитель проф. Н. А. Белелюбский первым провел серию испытаний железобетонных конструкций: плит, балок, арок, резервуаров, силосов для зерна, моста пролётом 17 м, которые по методике испытаний и полученным результатам во многом превосходили работы зарубежных ученых и послужили базой для широкого распространения железобетона в строительстве. В 1911 г. в России были изданы первые технические условия и нормы для железобетонных сооружений. 

  Время появления предложений Ф. Геннебика, т. е. конец XIX в., можно считать началом первого этапа в развитии железобетона, характеризуемого появлением в практике разного рода железобетонных стержневых систем. С этого времени повсеместно вошел в практику и метод расчета бетонных конструкций по допустимым напряжениям, основанный на законах сопротивления упругих материалов. На развитие железобетона в этот период большое влияние оказали труды ученых Н. М. Абрамова (по расчёту армированного железобетона) и И. Г. Малюги, А. А. Байкова, Н. А. Жидкевича, М. Беляева и др. (по разработке основ технологии бетона). 

  В 1904 г. в г. Николаеве по проекту инженеров Н. Пятницкого и А. Барышникова был построен первый в мире морской маяк из монолитного железобетона высотой 36 м, со стенами толщиной 10 см вверху и до 20 см внизу. Примерно в то же время были осуществлены безбалочные междуэтажные перекрытия склада молочных продуктов в Москве. Приоритет создания этих конструкций принадлежит русскому инженеру, впоследствии выдающемуся ученому проф. А. Ф. Лолейту. Однако в дореволюционной России не было условий для подлинного прогресса в развитии железобетона. 

  Впервые идея предварительного напряжения элементов, работающих на растяжение, была выдвинута и осуществлена в 1861 г. русским артиллерийским инж. А. В. Гадолиным применительно к изготовлению стальных стволов артиллерийских орудий. 

  Вопрос о применении предварительно напряженной арматуры в железобетонных конструкциях был поднят в 1928 г. в работах Э. Фрейссипэ, а затем в работах немецких инженеров Ф. Дишингера, Е. Хойера, У. Финстервальдера и др., послуживших началом практическому применению предварительно напряженных железобетонных конструкций. 

  После революции железобетонное строительство в России получило невиданный в мире размах. Необходимость максимально экономить материал и снижать стоимость железобетонных конструкций вынуждала советскую школу учитывать все наиболее передовое в европейской и американской практике и широко развивать собственные теоретические и экспериментальные исследования в области железобетона. В этих целях, вскоре после революции, был создан ряд научно-исследовательских институтов и лабораторий для теоретического и экспериментального изучения физико-механических свойств бетона и железобетона. В строительных и транспортных вузах были организованы кафедры строительных конструкций. Все это позволило в короткий срок подготовить высококвалифицированных специалистов по железобетону. Это, в свою очередь, способствовало значительному расширению применения железобетона в гидротехническом и жилищно-гражданском строительстве.  

  В 1925… 1932 гг. советские ученые В. М. Келдыш, А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев. П. Л. Пастернак и другие на базе широких экспериментальных работ разработали общие методы расчета статически неопределимых стержневых систем (арок и рам), которые позволили запроектировать и построить много уникальных для своего времени общественных и промышленных зданий из железобетона: Центральный телеграф, Дом «Известий», здания министерств легкой промышленности и земледелия в Москве, почтамт и Дом промышленности в Харькове, Дома Советов в Ленинграде, Минске, Киеве и ряд других крупных сооружении. 

  В гидротехническом строительстве впервые железобетон был применен при строительстве Волховской ГЭС (1921… 1926 гг.), крупнейшей по тому времени. Плотина сооружалась на железобетонных кессонах, транспортируемых к месту установки на плаву. Главное здание станции железобетонное каркасное, с железобетонными аркадами, поддерживающими путь 130-тонного мостового крана. Так же широко железобетон был применен в главной подстанции и во всех вторичных подстанциях. Волховстрой явился первой большой практической школой советских специалистов по железобетону. Вслед за Волховской ГЭС были построены ДнепроГЭС (1927… 1932 гг.), Нижне-Свирская ГЭС (1928… 1934 гг.), в которых бетон и железобетон применялись еще более широко. 

  Примерно в 1928 г. железобетон стал широко использоваться в строительстве тонкостенных пространственных конструкций: разнообразных оболочках, складах, шатрах, сводах и куполах. Советский ученый В. 3. Власов первым разработал общий практический метод расчета оболочек, значительно опередив зарубежную науку в этой области. В 1937 г. вышла в свет первая в мире «Инструкция по расчету и проектированию тонкостенных покрытий и перекрытий», составленная на основе теоретических и экспериментальных работ, проведенных под руководством А. А. Гвоздева. 

  Первый тонкостенный купол значительного диаметра (28 м) был построен в 1929 г. в Москве для планетария, а самый большой в то время гладкий купол диаметром 55,5 м был сооружен в 1934 г. над зрительным залом театра в Новосибирске. Конструкцию купола разработал инж. Б. Ф. Матери по идее и под руководством П. Л. Пастернака. 

  Применение в строительстве рамных и тонкостенных пространственных систем с использованием их жесткости и монолитности следует считать вторым этапом в развитии железобетона. 

  В 1936 г. в СССР впервые был применен предварительно напряженный железобетон для изготовления опор канатной сети на закавказских железных дорогах. Широкому внедрению предварительно напряженных железобетонных конструкций во многом способствовали работы ученых В. В. Михайлова, А. А. Гвоздева, С. А. Дмитриева и др. 

  Огромную работу по изучению и созданию теории и практики железобетонных конструкций и по разработке наиболее прогрессивных решений проводят Научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ) и многие другие научно-исследовательские и проектные институты. 

  На основе глубокого изучения физических и упругопластических свойств железобетона, а также экспериментальных данных А. Ф. Лолейт, А. А. Гвоздев и другие (1931… 1934 гг. ) создали теорию расчета железобетона по разрушающим усилиям. Она была положена в основу норм (ОСТ 90003-38), по которым рассчитывали все промышленные и гражданские здания и сооружения. 

  Широкую индустриализацию железобетонного строительства, развитие предварительно напряженных конструкций, внедрение высокопрочных материалов и разработку нового метода расчета железобетонных конструкций следует считать началом третьего этапа в развитии железобетонных конструкций. Выдающимся примером третьего этапа может служить построенная в 1965 г. башня Большого московского телецентра общей высотой 522 м. Нижняя часть до высоты 385 м выполнена из монолитного предварительно напряженного железобетона. Диаметр башни внизу 18,0 м, а вверху — 8,5 м при толщине стенки соответственно 46 и 30 см. На отметке 65 м ствол башни переходит в коническое основание диаметром по низу 61 м. На высоте 360 м расположены ресторан на 420 человек и смотровые площадки на 600. .. 700 человек. Нижняя часть конического основания выполнена в виде опорных конструкций (ног) высотой 17,3 м. На отметке 42 м оболочка конического основания имеет диафрагмовое кольцо, воспринимающее усилие от анкеровки канатов предварительно напряженной арматуры. 

  Советские ученые и инженеры осуществляли плодотворные научные и конструкторские исследования по всем направлениям теории и практики железобетона. Накопленный опыт и мощная строительная индустрия являются прочным фундаментом, обеспечивающим дальнейший прогресс железобетонных конструкций в нашей стране.

Монолитный железобетон в многоэтажном строительстве.

Подробности

Категория: Кострукции гражданских и промышленных зданий. Шпаргалки.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

В монолитном исполнении возводятся здания и сооружения самого различного назначения: промышленные и жилые, объекты соцкульта, плотины, энергетические комплексы, телебашни и т. п.

При возведении зданий и сооружений из монолитного бетона используются одноразовые и инвентарные опалубки, высокопроизводительная и комплексная механизация приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси.

При бетонировании скользящей опалубки пространственная форма поднимается по мере наращивания сооружения. Скорость подъема опалубки определяет весь технологический цикл возведения сооружения. Темп бетонирования в зависимости от условий выдерживания бетона составляет обычно 3-4 м в сутки. Скользящую опалубку можно перенастраивать для образования сложных поверхностей, а также обеспечива-ния примыкания диафрагм и т. д. Современные системы переставной блочной опалубки для строительства монолитных многоэтажных зданий могут быть в плане до 9 12 м и массой до 12 т. Такие опалубки применяются для укладки литых бетонных смесей с помощью бетононасосов. Основные типы унифицированных опалубок: разборно-приставная, мелкая щитовая, блочная, скользящая, объемно-приставная, греющая. Кроме того, применяются несъемные многофункциональные опалубки в виде тонкостенных элементов из армоцемента, стеклофиброцемента, фибролита и тонких железобетонных плит.
В малоэтажном строительстве- зданий из монолитного железобетона перспективно применение несъемной опалубки из пенополистирола, фибролита и т.д.

Использование монолитного железобетона целесообразно при возведении фундаментов, подземных частей зданий и сооружений, пространственных конструкций, высотных зданий и других конструкций, а также при строительстве в сейсмических районах.

Требуемая несущая способность стен обеспечивается правильно подобранной маркой бетона и соответствующим классом арматуры, соблюдением технологии производства бетонных и арматурных работ.

Низкий вес элементов лёгкой пластиковой опалубки дает возможность вести монтаж вручную, без применения тяжелой техники. Отсутствие подъемных кранов, малая номенклатура стройматериалов, сокращение объема перевозки и хранения материалов позволяют существенно сократить размеры строительной площадки. Технология устройства опалубки позволяет комбинировать в конструктивных элементах зданий и сооружений металлические, деревянные, кирпичные и железобетонные конструкции.

 

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

История железобетонных конструкций (стр. 1 из 2)

Министерство науки и образования РФ

Иркутский государственный технический университет

Реферат на тему: «История железобетонных

конструкций»

Выполнил: студент гр. СТ-10-1

Фетисов И.О.

Проверил: Мартьянов В.И.

Иркутск 2010 г.

История железобетонных конструкций.

Многие железобетонные изделия берут свое начало около 160 лет назад. Возможно, что первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены в 19 веке. С этого времени различные виды изделий из железобетона находят применение в строительных конструкциях. Значительную роль в создании новых для того времени видов рациональных железобетонных конструкций сыграл французский инженер. В 1892 г. он предложил железобетонные ребристые перекрытия и ряд других строительных конструкций.

В России ЖБИ стали применять с 1885 г. для перекрытий по металлическим балкам.

Большое распространение железобетонные изделия получили в России после проведенных испытаний железобетонных плит, труб, сводов, мостов и других конструкций. С 1900 г. железобетон применяется при строительстве железнодорожных сооружений, шоссейных дорог, в промышленном и гражданском строительстве. В Нижнем Новгороде был построен пешеходный мост пролетом свыше 40 м. В это же время построены в Москве железобетонные междуэтажные безбалочные перекрытия и другие крупные железобетонные конструкции. Изделия Кондопожского завода ЖБИ находят свое применение в строительстве домов Карелии.

Железобетонные конструкции успешно применялись при сооружении блоков ГЭС. Сложные железобетонные конструкции нашли применение при строительстве каналов.

Различные усилия в железобетонных элементах в то время определяли исходя из их работы в упругой стадии по методам строительной механики, сечения подбирали по допускаемым напряжениям.

Прочность всех сечений элементов по предельным состояниям рассчитывают с учетом образования пластических деформаций в железобетоне, тогда как усилия в конструкции определяют в предположении ее упругой работы.

Появление видов высокопрочных сталей и бетонов выдвинуло вновь идею применения предварительно напряженных железобетонных конструкций, имеющих ряд преимуществ перед обычными железобетонными (повышенная трещиностойкрсть и жесткость, экономичность, меньшие габариты и вес и пр.).

До определенного времени использование предварительного напряжения не давало положительных результатов из-за больших потерь напряжений в арматуре при невысоком ее натяжении.

Применение в гражданском и промышленном строительстве предварительно напряженных железобетонных конструкций, особенно с появлением высокопрочных сталей и бетонов, позволило перекрывать большие пролеты зданий и сооружений. Из предварительно напряженного железобетона сооружаются мосты, оболочки, купола, резервуары и другие конструкции.

Большое значение в современном развитии общей теории железобетона имеют труды ученых, в том числе Карелии, а также других современных ученых.

Из строительного железобетона построено много выдающихся зданий и сооружений. Еще в 1934 г. был сооружен монолитный купол диаметром 55,5 м и толщиной всего 7 см. Это был самый большой железобетонный купол того времени. Позже строительство тонкостенных железобетонных оболочек получило дальнейшее развитие как в нашей стране, так и за рубежом. Оболочками двоякой кривизны были перекрыты площади около 1 гектара без промежуточных опор в городах России. Сборными и другими сводами пролетом 100 м из предварительно напряженного железобетона было перекрыто здание домостроительного комбината. С применением железобетона и стали построены уникальные большепролетные дворцы спорта в Кондопоге и Петрозаводске. Сборными железобетонными оболочками перекрывают и промышленные здания. В высоких каркасных зданиях Карелии основные несущие элементы каркаса (колонны и ригели) нередко выполняют из стали, а панели перекрытий и стен — из железобетона.

Железобетон и обычный бетон широко применяется не только в строительстве зданий, но и в возведении самых различных сооружений. Еще в начале прошлого века из него строили бункеры, силосы, подпорные стены, резервуары, водонапорные башни и др. Широко используется железобетон также в карельском дорожном строительстве, в частности в мостостроении и строительстве дорог. Из изделий завода ЖБИ г. Кондопога строятся промышленные и жилые здания.

Выдающимся сооружением является московская Останкинская телевизионная башня высотой более 500 м, из которых 384 метра выполнены из монолитного преднапряженного железобетона

.

Железобетон: исторический очерк-I

Возникновение и дальнейшее развитие конструкций из железобетона неразрывно связаны с прогрессом производительных сил и общих производственных отношений общества. Историческое появление железобетона и начало строительства из железобетонных конструкций совпадает со скачкообразным ростом промышленности, торговых отношений и транспорта ближе ко второй половине XIX в., из-за чего потребовалось строительство большого количества различных заводов, фабрик, мостов, портов и прочих разнообразных сооружений. Сами технические возможности производственного осуществления железобетона к тому периоду времени уже имелись на лицо — цементная индустрия и черная металлургия тогда были для этого достаточно развиты во многих отношениях.

Первые железобетонные конструкции в виде простейших сборных железобетонных конструкций: плит, балок и колонн — появляются в период с 1860 по 1880 г. Они были несовершенны, проектировались на ощупь, так как принципы строительного проектирования, расчета и конструирования железобетона еще не были выяснены. Применение железобетона сдерживалось из-за отсутствия проверенных данных о его эксплуатационных свойствах — долговечности, огнестойкости и т. п. Поиски конструктивных форм железобетона, выявление лучших видов железобетонных конструкций и способов армирования железобетона и совершенствование технологии приготовления бетонной смеси в более широких масштабах начинаются с 1880 г. Большое значение для популяризации железобетона в России имели публичные испытания различных видов конструкций — железобетонных труб, плит, сводов, резервуаров и др., организованные в 1891 г. в Петербурге Н. А. Белелюбским (профессором из московского института подготовки инженеров путей сообщения).

Создание первых теоретических принципов и основ расчета железобетона, наряду с методами его конструирования на практике, оказалось реально возможным благодаря проектным работам следующих исследователей и ученых-инженеров: Консиддера, Геннебиха (Франция), Кенинга, Марша (Германия) и некоторых других. К концу XIX в. В достаточно общих чертах уже сложились теории расчетов основных железобетонных изделий по допускаемым напряжениям, изначально основанная на свойствах и методах сопротивления упругих материалов. Эта методика позволила проводить профессиональный ремонт квартир с уникальным интерьером и сложным конструктивным решением.

Первые технические условия и предпосылки касательно железобетонных сооружений издаются с 1902 по 1907 г. в Германии, Франции, России.

Для развития железобетонного строительства большое значение имела разработка основ технологии бетона, над которой трудились Н. А. Белелюбский, И. Г. Малюга, за рубежом — Абраме (США) и др.

Распространению железобетона в строительстве у нас в дореволюционной России в значительной мере способствовали русские ученые и инженеры А. Ф. Лолейт, И. С. Подольский, Г. П. Передерни и др. Стоит заметить, однако, что объемы применения железобетона были сравнительно невелики. Политику правящих кругов царской России стесняли действия новоявленных коммунистов и тормозили развитие отечественного железобетонного строительства; подряды на возведение многих крупных промышленных и гражданских зданий зачастую сдавались иностранным подрядным организациям и фирмам.

После социалистической революции, что примечательно, происходит коренное изменение в экономике страны — устанавливается на средства производства общественная собственность. Перед советским народом встают задачи восстановления хозяйства, разрушенного империалистической и гражданской войнами, строительства электростанций по государственному плану электрификации, индустриализации страны и реконструкции промышленности. Осуществление огромной программы строительства этого периода связано с самым широким применением в истории железобетона. В это время изделия из железобетона особенно ценились и подвергались тщательной чистке и обработке. Нередко для этого использовались даже специальные стиральные машины.

В конце 20-х годов создаются проектные организации всесоюзного значения, в задачу которых входит разработка проектов зданий крупных промышленных предприятий. Тогда же, почти одновременно, в нашей стране создаются научно-исследовательские организации и лаборатории по строительству. Именно они ведут широкие исследования в области железобетона, — ЦНИПС, позже НИИЖБ, ЦНИИС МПС, Научно-исследовательский институт по строительству Министерства строительства РСФСР (НИИ-200) и др. На строительстве промышленных предприятий — первенцев нашей социалистической индустрии — применяются железобетонные рамные и арочные конструкции больших пролетов.

В связи с большим объемом проектирования и строительства в первой пятилетке, а также в связи с задачами экономии всех видов металлопроката железобетон широко применяется заменяя стальные конструкции. Начиная с 30-х годов, железобетон занимает доминирующее положение в области промышленного строительства.

Железобетонная конструкция — обзор

5.1 Введение

В железобетонных конструкциях связь между арматурными стержнями и окружающим бетоном играет важную роль в передаче напряжения от последнего к первому и стала одной из сложных проблем в анализе железобетонных конструкций. Во многих численных моделированиях железобетонных конструкций обычно предполагалось идеальное соединение арматурных стержней и бетона. Хотя это предположение может обеспечить реалистичное упрощение реальных условий соединения арматурных стержней с достаточной подготовкой поверхности, при недостаточной подготовке поверхности, особенно в конструкциях из армированного стеклопластом бетона, может иметь место соединение-проскальзывание, влияние которого на конструкцию поведение не следует игнорировать [1–3].Кроме того, с увеличением нагрузки неизбежно возникает растрескивание, что также приводит к снижению прочности связи.

Несколько моделей конечных элементов были разработаны для анализа стальных железобетонных балок с эффектом сцепления-скольжения. В нескольких исследованиях одномерные балочные элементы были разработаны на основе волоконных моделей. Например, усовершенствованный элемент балки, предложенный Манфреди и Печче [4], включал явную формулировку зависимости сцепления-проскальзывания, и каждый элемент балки был разделен на подэлементы, определяемые двумя последовательными трещинами, определяемыми либо полуэмпирическими формулами, либо промежутками между стременами. Oliveira et al. В [5] представлена ​​слоистая модель балки, основанная на модели Манфреди и Печче [4], в которой зависимость напряжение-проскальзывание связи применялась к области конечного элемента, ограниченной двумя последовательными трещинами. Монти и Спаконе [6] разработали конечный элемент железобетонной балки, который объединил основанную на силе модель сечения волокна с моделью конечных элементов арматуры с непрерывным скольжением. В то время как это обеспечивало решение только в пределах одного элемента балки, определение состояния элемента на основе силы было сложным.Позже Спаконе и Лимкатанью [7] представили модель волокна железобетонной балки на основе смещения, в которой элемент состоял из двухузловой бетонной балки и нескольких двухузловых стержней для армирования стали, чтобы обеспечить скольжение. Следует отметить, что теория пучка Эйлера – Бернулли применялась во всех этих элементах пучка на основе волоконной модели, в которых эффект сдвига не учитывался.

В существующих двухмерных и трехмерных моделях часто использовался отдельный связующий элемент для учета проскальзывания между арматурными стержнями и окружающим бетоном. В исследовании, представленном Кваком и Филиппоу [8], восьмиузловые четырехугольные элементы и одномерные элементы фермы использовались для моделирования бетона и арматурной стали, соответственно, а элементы связи были использованы для учета эффекта сцепления-проскальзывания. Этот метод подходит для случаев без значительного проскальзывания связки и связанного с ней повреждения. Модель конечных элементов Халфаллаха [9] была построена с использованием восьмиузловых плоских элементов напряжения для бетона, трехузловых элементов фермы для арматурных стержней и несовершенных элементов связи для сцепления-проскальзывания.В двухмерной модели, предложенной Rabczuk et al. [10] соединительный элемент, состоящий из двух двойных узлов, использовался для соединения элементов из бетона и стали. В модели Дженделе и Червенка [11] континуальные элементы (2-D или 3-D) использовались для моделирования бетона, элементов фермы с постоянной деформацией для моделирования арматурных стержней и элементов связи для моделирования постоянного скольжения.

Существующие двухмерные и трехмерные модели для железобетонных балок с эффектом сцепления-скольжения обычно сложны по геометрии и моделированию, а также требуют больших вычислительных затрат из-за большого количества узлов и степеней свободы.В одномерных моделях неточности могут быть внесены с помощью упрощенных методов. Следовательно, для более эффективного анализа требуется простой и эффективный одномерный конечный элемент, который учитывает эффект сцепления-проскальзывания.

В этой главе 1-мерный многослойный композитный балочный элемент, представленный в главе 4, расширен для моделирования железобетонных балок, в частности балок из армированного стеклопластиком, с эффектом сцепления-скольжения. В этом элементе бетон разделен на несколько бетонных слоев и арматурных стержней, представленных эквивалентными размазанными армирующими слоями.С помощью слоистого метода можно не только учесть нелинейность материала, но также смоделировать сцепление-проскальзывание между арматурными стержнями и бетоном. Кроме того, в интегрированном элементе можно моделировать одновременно бетонные и арматурные стержни, поэтому при численном моделировании не требуются элементы разных типов. Помимо степеней свободы для поперечного смещения и вращения, элемент составной балки имеет две дополнительные степени свободы для представления осевых смещений эквивалентных растягивающих и сжимающих армирующих слоев.Таким образом, узловые степени свободы для бетона и арматурных стержней различаются, что позволяет армирующим слоям скользить по бетону. Связь между напряжением и проскальзыванием, предложенная в коде модели CEB-FIP 1990 [12] и модифицированной модели BPE [13], используется для описания характеристик сцепления стали и арматурных стержней из стеклопластика, соответственно. Поскольку этот элемент имеет только два узла и четыре степени свободы на узел, он эффективен с точки зрения вычислений.

Специальный выпуск: долговременное поведение цементных материалов и железобетонных конструкций

Уважаемые коллеги,

Бетон — предпочтительный строительный материал для конструкций в агрессивных условиях окружающей среды. Конструкции, которые, как ожидается, будут иметь длительный срок службы, такие как мосты, туннели и плотины, атомные электростанции и сооружения для захоронения геологических отходов, имеют основные компоненты, изготовленные из бетона. Кроме того, существует острая необходимость в продлении срока службы существующих конструкций в качестве более устойчивого варианта по сравнению со строительством новых сооружений. Чтобы эти структуры работали хорошо, важно понимать изменения материала, зависящие от времени, и его взаимодействие с окружающей средой.Это особенно важно, когда рассматриваются новые типы бетона, такие как бетон, активированный щелочами, бетон из переработанного заполнителя или бетон на основе дополнительных вяжущих материалов.

Целью этого специального выпуска является освещение недавних исследований в области зависящих от времени явлений
(усадка, ползучесть, усталость), старения и долговечности цементных материалов и железобетонных конструкций, включая расчет срока их службы. Основное внимание уделяется измерению, моделированию и мониторингу этих процессов в нескольких масштабах длины, от микромасштаба (масштаб пор) до макромасштаба (структурный элемент / масштаб структуры).Процессы транспортировки, растрескивание, повреждение, коррозия арматуры и потеря работоспособности — все это темы, представляющие интерес. Кроме того, особенно приветствуются вклады, связанные с долгосрочными характеристиками новых типов бетона на всех уровнях длины.

В этом специальном выпуске мы стремимся распространить новейшие знания в области долгосрочных характеристик цементных материалов и железобетонных конструкций. Отличный вклад сформирует основу для новых исследований как для молодых исследователей, так и для ведущих экспертов в этой области.

Ассистент. Проф. Бранко Шавия
доц. Проф. Иван Игнятович
Д-р Рави А. Патель
Приглашенные редакторы

Информация для подачи рукописей

Рукописи должны быть представлены онлайн по адресу www. mdpi.com, зарегистрировавшись и войдя на этот сайт. После регистрации щелкните здесь, чтобы перейти к форме отправки. Рукописи можно подавать до установленного срока. Все статьи будут рецензироваться. Принятые статьи будут постоянно публиковаться в журнале (как только они будут приняты) и будут перечислены вместе на сайте специального выпуска.Приглашаются исследовательские статьи, обзорные статьи, а также короткие сообщения. Заголовок и краткую аннотацию (около 100 слов) планируемых статей можно отправить в редакцию для объявления на этом сайте.

Представленные рукописи не должны были публиковаться ранее или рассматриваться для публикации в другом месте (за исключением трудов конференции). Все рукописи проходят тщательное рецензирование путем простого слепого рецензирования. Руководство для авторов и другая важная информация для подачи рукописей доступна на странице Инструкции для авторов. Материалы — это международный рецензируемый журнал с открытым доступом, выходящий один раз в месяц, издающийся MDPI.

Пожалуйста, посетите страницу Инструкций для авторов перед отправкой рукописи. Плата за обработку статьи (APC) для публикации в этом журнале с открытым доступом составляет 2000 швейцарских франков. Представленные документы должны быть хорошо отформатированы и написаны на хорошем английском языке. Авторы могут использовать MDPI Услуги редактирования на английском языке перед публикацией или во время редактирования автора.

Армированный волокном бетон Полный отчет семинара, тезисы и презентация скачать

Загрузите полные отчеты для бетона, армированного волокном

ВВЕДЕНИЕ

??????????? Прогресс и новейшие разработки в области капитального строительства в значительной степени связаны с повышением эффективности здания при сейсмическом воздействии, снижением затрат, экономичным использованием новых материалов и т. Д., бетон является одним из таких материалов, которые потребляются в строительной отрасли наряду с потреблением воды в мире. Этот чудесный материал прочен на сжатие, но очень слаб на растяжение. Использование дисперсного армирования в матрице / бетоне на основе цемента позволяет получить новый многообещающий материал и устранить некоторые недостатки и недостатки определенных свойств.

1.2 ИСТОРИЧЕСКОЕ ОСНОВАНИЕ
Исторически, волокна использовались для армирования хрупкого материала с древних времен, солома использовалась для армирования обожженных на солнце кирпичей, конский волос использовался для армирования гипса, а волокна асбеста использовались для армирования цемента.

— В 1910 году Портер высказал идею о том, что бетон можно укрепить за счет включения волокон. До 1963 г .; был только медленный прогресс на фибробетоне (FRC).? Ромуальди и Батсон создали FRC, проведя многочисленные экспериментальные работы по определению основных инженерных свойств, таких как прочность на сжатие и растяжение FRC.

Типичные типы используемых волокон: сталь, акриловый асбестон, стекло, ксилон, полиэстер, полиэтилен, полипропилен, вискоза, минеральная вата и т. Д.? Стальные волокна доступны в круглой, плоской, переуплотненной, деформированной формах. Стальные волокна использовались в различных конструктивных элементах в различных зонах и исследовались его характеристики. Современные синтетические волокна стали более привлекательными и используются для армирования вяжущих материалов.

? Цемент, армированный волокном? как материал, изготовленный из гидравлического цемента и дискретных прерывистых волокон (не содержащих заполнителей).? ? Фибробетон? (FRC) изготовлен из гидравлического цемента, заполнителей различных размеров, состоящих из дискретных, прерывистых волокон. Оба прочно зарекомендовали себя как новый строительный материал.

Стальные волокна и синтетические волокна находят широкое применение в гражданском строительстве в силу присущих им преимуществ; Интересно отметить, что характеристики бетона могут быть улучшены за счет использования этих микроусилений в гибридной форме. ? Объем имеющихся данных об исследованиях характеристик гибридного бетона, армированного волокнами, кажется недостаточным для лучшего понимания исследования, предлагается комбинировать эти волокна в различных пропорциях в элементах конструкции балки, а также изучаются инженерные свойства и характеристики.
Добавление волокон в конструкционный материал необходимо для увеличения прочности бетона и раствора, а также для уменьшения распространения трещин, что в основном зависит от следующих параметров.

• ? Прочностные характеристики волокна
• Связь на границе раздела волоконной матрицы
• Пластичность волокон
• Объем армирования волокном
• Расстояние, дисперсия, ориентация, форма и соотношение сторон волокна.

Было обнаружено, что высокопрочные волокна, благоприятная ориентация, большой объем, длина и диаметр волокна независимо друг от друга улучшают прочность композитов. ? Известно, что стальная фибра обладает высокой прочностью на разрыв и пластичностью.

Наиболее значимым фактором, влияющим на сопротивление распространению трещин и прочность фибробетона и раствора, является

• Форма и соединение на границе раздела волокон и матрицы
• Объемная доля волокон
• Соотношение сторон волокна и? Ориентация волокон
• Технологичность и уплотнение бетона
• Размер крупного заполнителя
• Смешивание:

Загрузите полные отчеты по фибробетону

Объявления

Рекламные ссылки: —

Бамбуковый железобетон: критический обзор

Опубликованные отчеты показывают, что использование бамбука для армирования бетонных конструкций в Юго-Восточной Азии восходит к столетию. Ранние экспериментальные исследования бетона, армированного бамбуком, были проведены в Массачусетском технологическом институте Чоу [13], в Германии [14], Италии [15], США [16], Смитом и Сосье [17] и Колумбии [18]. В этих исследованиях использовались либо бамбуковые стержни (цельные стебли небольшого диаметра), либо шины (полукруглые полосы).

Большой интерес к армированному бамбуком бетону с самого начала связан с военно-морскими силами США и их интересом к быстрому [восстановлению] строительства в Юго-Восточной Азии после Второй мировой войны. Исследования, проведенные Гленном [16] по армированному бамбуком бетону, финансируемые Управлением военного производства США, включали механические испытания и строительство экспериментальных зданий.Гленн сделал ряд выводов на основании полученных результатов испытаний, а также принципов проектирования и строительства для использования бамбуковых тростей и шин в качестве арматуры в бетоне. Глен выделил такие проблемы, как (а) высокий прогиб, низкая пластичность и раннее хрупкое разрушение бамбуковых железобетонных балок под нагрузкой; (б) их пониженная предельная грузоподъемность по сравнению с элементами, армированными сталью; (c) проблемы склеивания, связанные с чрезмерным растрескиванием и набуханием бамбука; и (d) необходимость использования асфальтовых эмульсий. Гленн рекомендует использовать растягивающее напряжение бамбука 34–41 МПа, исходя из максимальных значений напряжения 55–69 МПа для бетонных балок с 3–4% бамбуковой арматуры. Наконец, допустимое растягивающее напряжение бамбука между 20 и 28 МПа для армированных элементов рекомендовано Гленном, чтобы сохранить прогиб балки ниже 1/360 пролета.

Выделяются два более поздних исследования, посвященных «методологиям проектирования». Бринк и Раш [19] пропагандируют подход допустимого напряжения для проектирования армированного бамбуком бетона, сравнимый с современным подходом ACI 318 [20] для железобетона.{{\ prime}} \) (единицы МПа). К этому добавляется 3–4% бамбукового армирования, что, по их утверждению, дает коэффициент безопасности порядка 2–2,5. Более точный анализ может быть проведен с использованием рекомендованного допустимого напряжения бамбука 34 МПа и модуля упругости 13,8 ГПа для растянутой арматуры и 8,6 ГПа для арматуры на изгиб. Геймайер и Кокс признают уникальное и ограниченное сцепление бамбука и рекомендуют, чтобы прочность сцепления составляла 44 Н / мм от окружности арматурного стержня, а длина заделки должна превышать 305 мм. Это максимальное напряжение связи около 0,15 МПа. Геймайер и Кокс основали свое исследование на Arundinaria tecta , разновидности бамбука, произрастающей на юго-востоке Соединенных Штатов.

При использовании любого подхода, основанного на допустимом напряжении, прочность сцепления всегда будет определять конструкцию. Для сравнения: бамбуковый арматурный стержень диаметром 25 мм, заделанный 305 мм, может развить только от 3,5 кН [21] до 8,4 кН [19]. Напротив, стальной арматурный стержень диаметром 9,5 мм в тех же условиях может развиваться 29.4 кН.

Ряд исследовательских работ, описывающих элементы изгиба, армированные бамбуком, подтверждают основную предпосылку методологии проектирования, предложенной Геймайером и Коксом [21]. Оптимальные соотношения продольной бамбуковой арматуры колеблются от 3 до 5%, при этом пропускная способность неармированной бетонной балки увеличивается как минимум в 2,5 раза [22,23,24,25,26,27]. Рекомендуется ограничить расчетную нагрузку моментом растрескивания неармированной секции, M _cr , который для усиленной бамбуком секции должен давать «коэффициент безопасности» против растрескивания 2 и против разрушения 7 [ 23]. Хотя конкретное исследование сцепления не было включено в эти исследования, рекомендации по использованию армирующей бамбуковой шины включают требование нанесения двух слоев битумной краски с нанесением песка на верхний слой [23]. Эта процедура аналогична той, что применил Гавами к бамбуковым шинам [28], в котором автор придал шероховатость поверхности бамбука перед нанесением первого слоя битумной краски с песком, а затем обернул 1,5-миллиметровую проволоку вокруг шин перед нанесением второго слоя. Пальто.

В несвязанных исследованиях Ghavami [29], Agarwal et al. [30] и Севалия и др. [31] демонстрируют важность обеспечения по крайней мере минимального бамбукового армирования и соответствующей обработки поверхности для улучшения сцепления. Гавами [29] обнаружил, что балки с 3% -ным соотношением расщепленной бамбуковой арматуры в четыре раза превышают предельную прочность сопоставимых неармированных бетонных балок. В последних двух исследованиях авторы сообщают, что бетон, армированный бамбуком, с шинами не имеет усиления сцепления и имеет коэффициент армирования примерно 1. 4%, не улучшают поведение неармированного бетона. Точно так же плиты, армированные бамбуком, имеющие коэффициент армирования всего 0,5%, образовали единственную большую трещину и показали значительное скольжение армирования [32].

Два исследования, Тераи и Минами [33] и Лилатанон и др. [34] рассмотрели бамбуковое армирование для элементов, несущих осевое сжатие. В этих исследованиях тестировались концентрически нагруженные заглушки колонны, имеющие отношение высоты к ширине 2 и 2,5 соответственно. Как и следовало ожидать от таких коротких образцов, осевая способность может быть приблизительно определена с использованием анализа преобразованных сечений и улучшена при наличии поперечного ограничения.Никаких явных различий между поведением, усиленным сталью или бамбуком, не было обнаружено ни в одной из экспериментальных программ. Из-за короткой геометрии испытательного образца эти испытания не зависят от сцепления с бетоном.

Гавами [29] провел разведочное исследование бетонных колонн высотой 2 м с квадратным поперечным сечением 200 мм. Они были усилены продольно ориентированными бамбуковыми лентами с улучшающей сцепление обработкой поверхности и ограничены стальными стременами. Гавами отмечает, что 3% бамбуковой арматуры в бетонных колоннах было идеальным соотношением для соответствия бразильским строительным нормам, но не дает никаких значений предельной прочности или других подробностей.

Связь и развитие

Agarwal et al. [30] продемонстрировали значительный положительный эффект «обработки» бамбуковых шин коммерческими клеями на основе эпоксидной смолы для улучшения сцепления. Они сообщили о средних напряжениях сцепления (по результатам испытаний на отрыв) порядка 0,13 МПа для простых бамбуковых шин (значение, перекликающееся с рекомендацией Геймайера и Кокса [21]) и значений до 0,59 МПа (увеличение на 350%), когда Sikadur Клей 32 использовался для покрытия шин. Это поведение привело к улучшению реакции на изгиб.Точно так же Гавами [28] сообщает об увеличении на 430% прочности сцепления для бамбуковых шин с покрытием Sikadur 32, заделанных в бетон, по сравнению с шинами без покрытия; Значения прочности сцепления составили 2,75 и 0,52 МПа соответственно. Гавами также провел испытания с асфальтовым покрытием (Negrolin) и песком, в результате которого прочность сцепления составила 0,73 МПа (рис. 1). Agarawal et al. сообщают, что коэффициент армирования бамбуком, равный 8%, был необходим, чтобы привести к изгибным характеристикам, аналогичным свойствам железобетонного элемента, имеющего коэффициент армирования 0.89% (при заявленном модульном соотношении E _сталь / E _бамбук = 8,3). Для усиления бамбуковых шин, покрытых Sikadur 32, требуется коэффициент усиления всего 1,4% для достижения поведения, аналогичного этой стали; Это означает улучшение поведения шин при нанесении покрытия на 470%.

Рис. 1

Изменение напряжения сцепления в зависимости от длины заделки и влияние обработки поверхности

Тераи и Минами [32] сообщают об испытаниях на разрыв круглых образцов бамбука, имеющих различные виды поверхностной обработки синтетической смолой и синтетическим каучуком. Сообщается, что необработанная прочность скрепления составляет 0,66 МПа, а обработка повысила ее до значений в диапазоне до 1,34 МПа. В той же программе испытаний прочность сцепления деформированного стального прутка составила 2,43 МПа.

Более реалистично, Геймайер и Кокс [21] и Сакарай и др. [35] сообщают об испытаниях на разрыв шин и круглых стеблей, соответственно, имеющих разную длину заделки. Оба исследования пришли к выводу, что среднее напряжение связи уменьшается по мере увеличения длины заделки, и что это уменьшение значительно более выражено, чем наблюдается в [изотропных] стальных арматурных стержнях.Такое уменьшение можно объяснить большим влиянием сдвига и плохими поперечными характеристиками материала анизотропного бамбука. Как видно на рис. 1, бамбуковые шины, которые не имеют выраженных деформаций (таким образом, в основном полагаются на трение для передачи напряжения), демонстрируют более низкое напряжение сцепления, чем круглые стебли, для которых узловые выступы обеспечивают некоторую степень механической блокировки. Геймайер и Кокс пришли к выводу, что бамбуковые шины имеют эффективную длину скрепления, за пределами которой дальнейшее увеличение длины заделки не влияет на доступную емкость; Исходя из этого, они установили свою рекомендацию, что прочность сцепления должна составлять 44 Н / мм окружности арматурного стержня и что предусмотренное заделывание должно превышать 305 мм.

Присутствие кремнезема (SiO ₂ ) в бамбуке может способствовать пуццолановой реакции, увеличивая количество гидратов силиката кальция (CSH) за счет реакции с Ca (OH) ₂ во время гидратации портландцемента, что улучшает связывание с бетоном. Однако кремнезем в бамбуке находится в основном в эпидермисе (на клеточном уровне) и должен подвергаться воздействию бетона, чтобы произошла пуццолановая реакция [36]. Следовательно, при использовании бамбука в виде стеблей или шин дополнительная пуццолановая активность сомнительна и вряд ли внесет какой-либо значительный вклад в соединение бамбука с бетоном.

Все известные исследования, посвященные склеиванию бамбука в бетоне, определяют усадку необработанного, зеленого или предварительно замоченного бамбука, а также циклы набухания, вызванные колебаниями влажности в бетоне, как вредные для склеивания. В результате большинство исследований рекомендуют покрывать бамбук влагозащитным барьером при условии, что покрытие не приводит к смазывающему эффекту, тем самым ухудшая сцепление. С другой стороны, герметизация недостаточно выдержанного бамбука в водонепроницаемой среде может усугубить гниение.Наконец, на практике сложно добиться надежного и длительного состояния водонепроницаемости.

Обычной практикой является покрытие бамбука эпоксидной или полиэфирной смолой и рассыпание по нему песка для улучшения характеристик сцепления; однако из-за гигроскопичности бамбука, колебания содержания влаги (MC) и относительной влажности (RH) бамбука может произойти набухание или сжатие материала в зависимости от поглощения и потери влаги. Это может привести к трудозатратным и энергоемким и потенциально дорогостоящим процедурам, которые противоречат цели использования недорогого и доступного на месте материала. Например, Javadian et al. [37] сообщают о максимальной прочности сцепления, сравнимой с прочностью стальных арматурных стержней, 3,65 МПа, для композитных бамбуковых шин с высокой степенью обработки. Для достижения такого высокого напряжения сцепления трещины были высушены при влажности ниже 10%, подвергнуты термообработке под давлением (для увеличения плотности бамбука) и покрыты эпоксидной смолой на водной основе и мелким песком.

В целом, исследования цементных и полимерных композитов с использованием бамбука и других природных материалов в качестве арматуры выявили общие проблемы, такие как биоразлагаемость, технологичность и термическая совместимость бамбука и матричного материала [29, 38].Последней проблемой, потенциально влияющей на характеристики сцепления бамбука, является коэффициент теплового расширения (КТР), который а) зависит от содержания влаги; и б) в пять раз меньше, чем у бетона или стали в продольном направлении, но в два раза больше, чем это значение в поперечном направлении. Сообщаемый CTE в продольном направлении для бамбука колеблется от 2,5 до 10 × 10 ⁻⁶ / C; поперечный КТР примерно на порядок больше [9].

Прочность бамбуковой арматуры в бетоне

Прочность бамбука тесно связана с его естественным составом.Как и другие лигноцеллюлозные материалы, бамбук состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Химический состав этих компонентов в бамбуке изменяется с возрастом (например, когда растения достигают зрелого состояния) и / или после сбора урожая, что запускает процесс гибели клеток и распада тканей. О значительной статистической корреляции между изменениями химического состава, возраста и плотности у Phyllostachys pubescens и Gigantochloa scortechinii сообщили Li et al. [39] и Hisham et al.[40] соответственно.

Есть несколько известных исследований, конкретно посвященных долговечности бамбука, залитого в бетон. Тем не менее, существует значительное количество литературы, посвященной долговечности и обработке различных материалов биомассы (иногда включая бамбук) в цементных материалах. Gram [41] представляет собой, возможно, первое значительное исследование в этом отношении, а Vo и Navard [42] и Pacheco-Torgal и Jalali [43] представили недавние и очень подробные обзоры. Большинство из существующих исследований сосредоточено на «армировании волокном» или включении целлюлозных материалов в цементный композит.В этом обзоре авторы рассмотрели только те вопросы долговечности, которые считаются актуальными для бетона, армированного бамбуком. Читатели будут направлены к обзорным статьям, в которых обсуждаются другие вопросы, связанные с долговечностью.

Бетон из портландцемента — это среда с высоким содержанием щелочей. PH поровой воды в портландцементном бетоне обычно превышает 12. Это обеспечивает пассивирующую среду для встроенной стальной арматуры, эффективно снижая вероятность коррозии стали, если pH остается выше 10 [44].Напротив, щелочная обработка часто используется для разрушения клеточной структуры лигноцеллюлозных материалов, таких как древесина, конопля, лен и бамбук [45], чтобы извлечь, обнажить или обработать их волокна. Такая обработка может улучшить шероховатость поверхности (так называемая проклейка волокон) для улучшения сцепления с полимерными смолами в композитных материалах, но явно нежелательна в случае использования бамбуковых стержней в бетоне, армированном бамбуком. Хосода [46] сообщает о потере 50% прочности бамбука на растяжение после годичного выдерживания в ванне с водой с высоким содержанием щелочи; через 3 года бамбук сохранил только 30% своей первоначальной прочности.Гемицеллюлоза и водорастворимые экстракты (последние, как правило, не должны присутствовать в обработанных стеблях бамбука) вступают в реакцию с гидроксидом кальция (Ca (OH) ₂ ), присутствующим в цементном тесте [47,48,49,50], что приводит к кристаллизации извести. в порах биомассы [43]. Лигнин растворим в горячих щелочных средах [41], как в случае гидратации цемента, и, возможно, когда бетон подвергается воздействию прямых солнечных лучей в тропической среде. Было обнаружено, что уменьшение щелочности при использовании тройных цементов [51] или карбонизации [52] лишь частично смягчает деградацию биомассы. Лигноцеллюлозные материалы в гидратированном цементе также охрупчиваются из-за минерализации, связанной с катионами (в основном, Ca ²⁺ ) в пористой воде бетона [53].

Водопоглощение — критическая проблема долговечности биомассы любого вида, заключенной в цементную матрицу [43]. Водопоглощение и гигротермический цикл приводят к практически непрерывному изменению объема встроенной биомассы, что приводит к межфазному повреждению и микро- и макротрещинам. Эти эффекты увеличивают проницаемость, вызывая описанные ранее вредные процессы.

Биологическая атака, возможно, является наиболее серьезной проблемой для бамбука. По сравнению с деревом есть определенные факторы, которые делают бамбук более склонным к гниению, в том числе: (а) его тонкостенная геометрия (что делает гниение более значительным с точки зрения уменьшения емкости элемента), (б) высокое содержание крахмала и ( в) отсутствие устойчивых к гниению соединений, таких как те, которые содержатся в некоторых лиственных породах древесины, таких как тик и ипе [3, 54, 55]. Существует две причины биологического разложения бамбука: насекомые (например, жуки и термиты) и поражение грибами (гниль).Как и в случае с древесиной [3, 56], для защиты бамбука от насекомых и грибков требуются четыре меры: (а) приправить бамбук; (б) обработать химикатами всю толщину; (c) сохранять бамбук сухим и способным «дышать» на протяжении всей его жизни; и, (г) держите бамбук в недоступном для термитов месте.

Заливка в бетон не считается достаточной для защиты бамбука от нападения насекомых, особенно термитов. Термиты могут переходить в трещины размером до 0,8 мм [57]. Бетон, армированный бамбуком, может иметь такие трещины в результате воздействия температуры, усадки и / или нагрузки.Таким образом, бамбуковая арматура требует химической обработки по всей толщине стенок для предотвращения нападения насекомых [55, 58].

Заражение грибами (гниль) требует аэробных условий и влажности, обычно превышающей 20% [59]. Бамбук, полностью или частично залитый в бетон, подвержен гниению, поскольку бетон (или строительный раствор) пористый, а влага легко переносится через капиллярное действие [60] и существующие трещины. Кроме того, заделка в бетон, вероятно, предотвратит быстрое испарение или диспергирование влаги, которая присутствует в результате проникновения, что приведет к увеличению содержания влаги в бамбуке.Обычно считается, что обработка поверхности или «нанесение краски» не обеспечивает достаточной защиты от гниения древесины [3, 56, 59] или бамбука [61]. Насколько известно авторам, не проводилось никаких всесторонних испытаний для конкретной оценки вероятности гниения бамбука, когда он полностью погружен в бетон. За исключением случаев, когда бетон остается сухим на протяжении всего срока службы, гниение возможно даже тогда, когда бамбук покрыт битумным или эпоксидным покрытием.

Проблемы деградации бамбуковой арматуры усугубляются тем, что такие повреждения останутся незамеченными.Например, коррозия стальной арматуры происходит в течение многих лет или десятилетий и приводит к расширению стальной арматуры, что приводит к растрескиванию, образованию пятен и растрескиванию покрывающего бетона, тем самым обеспечивая визуальное «предупреждение» до того, как коррозия станет критически важной проблемой для безопасности. Однако в некоторых средах бамбук может быстро разлагаться и разлагаться, не указывая на повреждение бетонной поверхности.

Железобетон, проблемы и решения: обзор литературы

Авторов: Омар Альхамад, Валид Ид

Аннотация:

Железобетон — это бетон, облицованный сталью, так что материалы взаимодействуют друг с другом в силах сопротивления.Арматурные стержни или сетка используются для растяжения, сдвига и иногда интенсивного давления в бетонной конструкции. Железобетон подвержен множеству естественных проблем или производственных ошибок. Результатом этих проблем является снижение эффективности железобетона или его полезности. Некоторые из этих проблем — трещины, землетрясения, высокие температуры или пожары, а также коррозия железобетона внутри железобетона. Есть также факторы древних зданий или памятников, которые требуют определенных методов для их сохранения. Это исследование представляет некоторую общую информацию о железобетоне, плюсах и минусах железобетона, а затем представляет серию литературных исследований некоторых из недавно опубликованных исследований по железобетону и способам его сохранения, предлагает решения или способы лечения. решение железобетонных проблем, повышение эффективности и качества на более длительный срок. Эти исследования предоставили передовые и современные методы и технологии в области железобетона.

Ключевые слова: Конкретный, Сейсмический, лечение, Коррозия, Железобетон, Трещины

Цифровой идентификатор объекта (DOI): doi.org/10.5281/zenodo.3607900

Процедуры APA BibTeX Чикаго EndNote Гарвард JSON MLA РИС XML ISO 690 PDF Загрузок 547

Артикул:

[1] http: // www. planete-tp.com/en/the-invention-of-reinforced-concrete-and-then-a180.html.
[2] https://civiltoday.com/civil-engineering-materials/concrete/23-advantages-and-disadvantages-of-reinforced-concrete
[3] Д. Гарднер, Р. Ларк, Т. Джефферсон, Р. Дэвис, «Обзор проблем, возникающих в текущем бетонном строительстве, и потенциальных преимуществ самовосстанавливающихся цементных материалов», Тематические исследования строительных материалов, Vol. 8. С. 238–247, 2018.
[4] Л. Бертолини, «Коррозия стали и срок службы железобетонных конструкций.”Проектирование структуры и инфраструктуры, Vol. 4 (2), стр. 123–137, 2008 г.
[5] М. Юнович, Н. Г. Юнович, Т. Балваниос, Л. Лаве, «Стоимость коррозии и стратегии профилактики в США — Приложение D: Автомобильные мосты». Федеральное управление автомобильных дорог, FHWA-RD-01-157, 2001.
[6] Н. Л. Томас, «Проблемы коррозии в железобетоне: почему ускорители гидратации цемента обычно способствуют коррозии стали», Journal of Materials Science, Vol. 22 (9), стр. 3328–3334, 1987.
[7] Дж.Блант, Дж. Джен, К.П. Остертаг, «Повышение коррозионной стойкости железобетонных конструкций с помощью гибридного фибробетона», Наука о коррозии, Vol. 92, стр: 182–191, 2015.
[8] C. Fang, K. Lundgren, L. Chen, Ch. Чжу, “Влияние коррозии на связку в железобетоне”, Исследования цемента и бетона, Vol. 34, стр: 2159–2167, 2004.
[9] В. Маркос-Мезон, А. Мишель, А. Солгаард, Г. Фишер, К. Эдвардсен, Т. Л. Сковхус, «Коррозионная стойкость бетона, армированного стальным волокном — обзор литературы», Исследование цемента и бетона, Vol.103, стр: 1-20, 2018.
[10] С. Ахмад, А. Элахи, С.А. Барбхуйя, Ю. Фарид. «Использование модифицированного полимером раствора для контроля трещин в железобетонных балках», Строительные материалы, Том. 27, стр: 91–96, 2012.
[11] С. Тагавипур, С. Харьковский, W-H. Канг, Б. Самали, О. Мирза, «Обнаружение и мониторинг трещин изгиба в железобетонных балках с использованием смонтированных интеллектуальных преобразователей заполнителя», Smart Materials and Structures, Vol. 26, (7pp), 2017.
[12] X. Zhao, Y. Wu, A.Ю. Леунг, Х. Ф. Лам, «Длина пластикового шарнира в железобетонных элементах, изгибающихся на изгиб», Procedure Engineering, Vol. 14. С. 1266-1274, 2011.
[13] А. Исмаил, «Нелинейный статический анализ модернизированного железобетонного здания», Национальный исследовательский центр жилищного строительства, Vol. 10, стр: 100-107, 2014.
[14] О. Озджан, Б. Биничи, Г. Озчебе, «Повышение сейсмических характеристик железобетонных колонн с недостаточным содержанием углерода с использованием полимеров, армированных углеродным волокном», Инженерные конструкции, Vol. 30, стр: 1632-1646, 2008.
[15] М. Зейноддиния, А. Дабирия, «Сейсмическая аналитическая модель для модернизированных старых железобетонных конструкций», Разработка процедур, Vol. 54, стр: 188-206, 2013.
[16] Л. Ди Сарно, Дж. Манфреди, «Сейсмическое усиление с помощью удерживающих скоб изгиба: применение к существующему зданию с непластичным железобетонным каркасом», Soil Dynam. Earthq. Eng, 30 (11), стр: 1279–1297, 2010.
[17] И. А. Рубаратука, «Проблемы качества железобетонных зданий в Дар-эс-Саламе», Международный журнал инженерных исследований и технологий, Vol.2 (12), стр: 820-827, 2013.
[18] Х. Биан, К. Ханнави, М. Такарли, Л. Молез, У. Принс, «Влияние теплового повреждения на физические свойства и характеристики растрескивания сверхвысоких характеристик», Journal of Materials Science, Vol. 51, стр: 10066–10076, 2016.
[19] Э. Рудник, Т. Држимала, «Термическое поведение бетона, армированного полипропиленовым волокном, при повышенных температурах», Журнал термического анализа и калориметрии, Vol. 131, стр: 1005–1015, 2018.
[20] М. Одзава, Х. Моримото, «Влияние различных волокон на высокотемпературное растрескивание высококачественного бетона».Constr Build Mater. Vol. 71, стр: 83-92, 2014.
[21] A.C. Barrera. Дж. Л. Бонет, М. Л. Ромеро, П.Ф. Мигель, “Экспериментальные испытания тонких железобетонных колонн при комбинированной осевой нагрузке и поперечной силе”, Engineering Structures, Vol. 33 (12), стр: 3676-3689, 2011.

Железобетон — Designing Buildings Wiki

Железобетон (RC) — универсальный композит и один из наиболее широко используемых материалов в современном строительстве. Бетон — это относительно хрупкий материал, который прочен при сжатии, но в меньшей степени при растяжении.Обычный неармированный бетон не подходит для многих конструкций, так как он относительно плохо выдерживает нагрузки, вызванные вибрациями, ветровой нагрузкой и т. Д.

Для увеличения общей прочности стальные стержни, проволоку, сетку или тросы можно заделать в бетон до его схватывания. Эта арматура, часто называемая арматурой, противостоит растягивающим усилиям. Образуя прочную связь, два материала способны противостоять множеству приложенных сил, эффективно действуя как единый структурный элемент.

Хотя бетон использовался в качестве строительного материала со времен Римской империи, использование арматуры в виде железа было введено только в 1850-х годах французским промышленником Франсуа Куанье, и только в 1880-х годах немецкий инженер-строитель Г. А. в качестве арматуры использована сталь.

Железобетон может быть сборным или монолитным (монолитным) бетоном и используется в широком диапазоне применений, таких как; строительство плит, стен, балок, колонн, фундаментов и каркасов.Арматура обычно размещается в областях бетона, которые могут подвергаться растяжению, например, в нижней части балок. Как правило, сверху и снизу стальной арматуры должно быть не менее 50 мм покрытия для защиты от выкрашивания и коррозии, которые могут привести к нестабильности конструкции.

Существует также ряд типов нестальной арматуры, которые могут использоваться, в основном, как средство контроля растрескивания. Армированный бетон Fibre- представляет собой бетонную смесь, содержащую короткие дискретные волокна, равномерно распределенные по всему материалу.Волокна могут быть из стекла, полипропилена, синтетических и натуральных материалов, а также из стали.

Предварительно напряженный бетон позволяет помещать заранее определенные инженерные напряжения в бетонные элементы, чтобы противодействовать напряжениям, возникающим, когда они подвергаются нагрузке. В обычном железобетоне напряжения воспринимаются стальной арматурой, тогда как предварительно напряженный бетон поддерживает нагрузку за счет индуцированных напряжений по всему элементу конструкции.

Это делает его более устойчивым к ударам и вибрации, чем обычный бетон, и позволяет формировать длинные тонкие конструкции с гораздо меньшими площадями сечения, чтобы выдерживать эквивалентные нагрузки.Предварительное напряжение может быть достигнуто предварительным или последующим напряжением.

Для получения дополнительной информации см. Предварительно напряженный бетон.

Железобетон чрезвычайно прочен и не требует значительного ухода. Он имеет хорошую тепловую массу и по своей природе огнестойкий. Арматура обычно производится из 100% переработанного лома, а на этапе сноса бетон и арматуру можно разделить, чтобы сталь можно было переработать.

Однако бетон имеет относительно высокую воплощенную энергию в результате его добычи, производства и транспортировки. В состав бетонной смеси могут входить отходы, такие как RCA (переработанный измельченный заполнитель), GGBS (измельченный гранулированный доменный шлак) и PFA (пылевидная топливная зола), однако такие проблемы, как содержание влаги и изменчивость материала, могут сделать его переработку нежизнеспособной. .

Реферат: Ремонт и усиление железобетонной опоры освещения с использованием систем PCC и FRP

Д-р Миклош Сомаи ​​

Я был поражен профессионализмом и справедливостью редакционной команды на протяжении всего процесса публикации.Я очень благодарен за отличный сервис и обязательно опубликую еще раз с …

Д-р Сандип Кумар Вашист

Я действительно впечатлен профессионализмом и редакционным процессом Lifescience Global. До сих пор это был мой лучший издательский опыт. Производство было очень быстрым и качественным. Я бы …

ДокторВенант Чоконте Нана

Lifescience Global — это быстро, эффективно и профессионально. Моя статья, опубликованная в Международном статистическом журнале медицинских исследований, была написана в рекордно короткие сроки, в то время как она была опубликована в …

Доктор Шигеюки Хамори

Мне понравилось работать с Журналом обзоров глобальной экономики.Я очень впечатлен профессиональным отношением редакции. Я с нетерпением жду публикации в Lifescience Global …

Стариков Евгений Борисович

Мне понравился процесс публикации в Journal of Applied Solutions Chemistry and Modeling, и время, необходимое для завершения публикации, идеально. Вот почему я отправлю свою следующую рукопись…

Д-р Марджори Р. Фридман

Мне было приятно работать с компанией «Lifescience Global», которая недавно опубликовала статью, которую я написал в Международном журнале детского здоровья и питания. Переписка была своевременной, а публикация …

Д-р Дэвид Дант

И мои соавторы, и я были очень впечатлены быстрым обновлением журнала, а также усердием, с которым редакционная группа следила за нами, чтобы обеспечить быстрое опубликование…

Д-р Димитрис Хациниколау

Я благодарен команде Lifescience Global за быстрое и отличное обслуживание. Я действительно впечатлен качеством и скоростью их работы, что зачастую является самым важным. Я обязательно говорю о другом …

Д-р Марьям Мобед-Миремади

Было очень приятно работать со всеми членами команды Lifescience Global от стадии приглашения до стадии финальной публикации.Персонал приветливый, красноречивый и знающий. Рес …

Д-р Афеф Феких

Работа с Lifescience Global была, безусловно, лучшим издательским опытом, который у меня когда-либо был. Рецензирование и редакционное решение были приняты довольно быстро. Редакционная команда была очень профессиональной и ответила на электронную почту …

ДокторРуфино Эчегоен

Опыт работы с Lifescience Global был полезным. Тщательные редакционные комментарии и подробные наблюдения академических читателей обогатили нашу статью. Это был очень хороший …

Д-р Халед И Ораби

Для меня большая честь публиковаться в Lifescience Global. Я выражаю свою искреннюю признательность издателю за то, что он сыграл решающую роль в просвещении научного сообщества.

Д-р Туомас Такало

Я опубликовал свою статью в Journal of Reviews on Global Economics. Я очень ценю оперативность рецензентов во время рецензирования и всего процесса публикации.

Доктор Джеймс Х. Табибиан

Работа с командой Lifescience Global над подготовкой и публикацией нашей рукописи была эффективной и простой на всех этапах; это был замечательный опыт.

Дениз Бэрд Шварц, MS, RD, FADA, CNSC

Отлично смотрится в сети. Я очень доволен обработкой журналов Lifescience Global, процесс был коротким и эффективным. Бесплатный онлайн-доступ очень полезен при рекомендации статьи t …

ДокторРожерио Корреа Перес

Было очень приятно работать с Lifescience Global и Journal of Pharmacy and Nutrition Sciences (JPANS). Ответы редакции были быстрыми и всегда очень любезными. Надеюсь, что скоро опубликую …

Д-р Уте Инегбенебор

Я должен безмерно поблагодарить компанию Lifescience Global за успех моей работы. Я более чем доволен исключительной добротой и откровенностью коллектива публикации. Желаю Lifescience G …

Д-р Оскар А. Линарес

Я обязательно поделюсь своим отличным опытом работы с Lifescience Global.

Д-р Джеред Б.Кольберт

Мне очень понравилось работать с Lifescience Global. Ценю профессионализм сотрудников и образцовую скорость реакции. Я никогда не работал с журналом и редактором, который так двигался бы …

.