Номенклатура железобетонных изделий

 

Номенклатура железобетонных изделий очень обширна.

1 группа. Изделия для фундаментов и подземных частей зданий (сваи, фундаментные блоки, стаканы и т.д.).

2 группа. Балочные (колонны, фермы, ригели, прогоны, подкрановые балки и т.д).

3 группа. Стеновые панели и стеновые блоки.

4 группа. Элементы междуэтажных перекрытий (плиты перекрытий, настилы, панели и т.д.).

5 группа. Элементы сборных лестниц (лестничные площадки и марши).

6 группа. Изделия для санитарно-технических устройств (вентиляция, мусоропроводы, канализация, лифты и т.д.).

Производство железобетонных изделий

 

Основные операции, осуществляющиеся на заводах по производству железобетонных изделий:

1. изготовление арматурного каркаса по чертежам. Осуществляется в арматурном цехе;

2. изготовление бетонной смеси, осуществляется в бетонно-растворном цехе завода по изготовлению железобетонных изделий;

3. формование изделий. Осуществляется в формовочном цехе.

4. тепловлажностная обработка изделий. Осуществляется в пропарочных камерах различного типа: ямных, полуямных и надземных. Режим пропаривания: три часа выдержка, три часа подъем температуры и примерно шесть часов изотермическое выдерживание при температуре 85 ─ 100 ºС.

В зависимости от организации производства на заводе различают три принципиальных схемы производства железобетонных изделий.

1 схема. Производство железобетонных изделий в стационарных неперемещаемых формах.

Способы: стендовый и кассетный.

2 схема. Производство железобетонных изделий в перемещаемых формах по отдельных технологическим постам.

Способы: поточно-агрегатный и конвейерный.

3 схема. Вибропрокат на стане.

Схема.

Стендовый способ. При этом способе изготовление изделия осуществляется на стенде, который представляет собой металлическую форму, изготовленную по требуемой конфигурации изделия.

В тело стенда вмонтированы вибраторы, с помощью которых производят уплотнение бетонной смеси, а также вмонтированы паровые регистры, по которым пропускают пар, который приводит к интенсификации роста бетона.

Стенд очищается от старого бетона, смазывается масленой эмульсионной смазкой, затем укладывается арматурный каркас, а потом с помощью бетоноукладчика укладывается бетонная смесь. После укладки бетонной смеси включаются вибраторы. Поверхность изделия выравнивается и подается пар в паровые регистры. Изделия для создания сто процентной влажности сверху накрывается и происходит тепловлажностная обработка.

Недостатки: 1 при изготовлении изделия занимается много производственной площади;

2. малая механизация и автоматизация.

Достоинства: 1 на стенде можно заформовать сколь угодно сложное изделие;

2. на стенде можно отформавать длинномерное изделие.

Кассетный способ. При этом способе изготовление изделий осуществляется в металлических формах ─ кассетах. Кассета ─ вертикально расположенные отсеки, в которых формуется одно изделие. Всего в кассете может формоваться до 20 изделий. В нее вмонтированы вибраторы и паровые регистры.

Недостатки: в кассете формуются очень простые изделия ─ перегородки.

Достоинства: 1 в кассете одновременно формуется примерно двадцать изделий;

2. кассета занимает малую производственную площадь.

2 схема. В зависимости от расчленения всего процесса на количество операций различают:

Поточно-агрегатный способ.

При этом способе на одном технологическом посту форму чистят, смазывают, укладывают арматуру и бетонную смесь и здесь же ее уплотняют. Затем с помощью крана переносят на другой технологический пост ─ в пропарочную камеру.

Конвейерный способ.

При этом способе изготовление изделий осуществляется
в формах вагонетках, которые передвигаются от поста к посту по рельсовому пути. На первом посту чистятся формы (вагонетки); на втором ─ смазывается, на третьем ─ укладывается арматура, на четвертом ─ укладывается бетонная смесь и выравнивается поверхность; на пятом ─ изделие пропаривается.

Достоинства: полная механизация производства.

Схема.

Стан ─ металлическая лента, которая непрерывно движется со скоростью 25 м/час, на которой с помощью вибрирования и прокатки формуется изделие.

При вибропрокате на стане осуществляется кратковременная тепловлажностная обработка. После снятия изделия со стана его отправляют на склад для набора требуемой прочности.

Недостатки: 1.сложность перехода на выпуск нового изделия, так как приходится менять всю оснастку;

2.стоимость изделия выше, чем при изготовлении другими способами.

Достоинства: полная механизация и автоматизация производственного процесса.

2. очень высокая производительность.

 

Неразрушающие методы контроля качества бетона

 

Контроль прочности бетона путем испытания стандартных образцов имеет ряд существенных недостатков, к тому же для более полного контроля за качеством бетона в изделиях недостаточно обычных стандартных методов испытаний. Контрольные образцы имеют другие размеры, и поэтому они оценивают свойства бетона в изделиях лишь с определенной степенью приближения.

В настоящее время широко используют неразрушающие методы контроля прочности бетона, которые позволяют ориентировочно определить прочность в любой конструкции или на отдельном участке конструкции или изделия без их разрушения. Неразрушающие методы контроля прочности бетона условно разделить на две группы: механические или поверхностные и физические. В механических методах поверхность изделия или образца подвергается механическому воздействию. О прочности бетона судят по сопротивлению, которое он оказывает этому воздействию. Физические методы основываются на оценке прочности бетона по скорости прохождения через него ультразвука или по регистрации колебаний и других физических величин, которое производится с помощью сложных физических приборов. Эти методы позволяют определять прочность не только поверхностных, но и глубинных слоев бетона, выявлять внутренние дефекты в изделиях, возникшие в процессе производства, при эксплуатации или в ходе испытания. Используемые при испытании приборы обладают быстродействием и легко могут быть соединены с электронно-вычислительными машинами в единый испытательный комплекс.

С помощью неразрушающих методов может быть организован сплошной контроль за качеством бетона путем его испытания непосредственно во время и после изготовления изделия и внесения необходимых коррективов в производственный процесс для обеспечения постоянного высокого качества продукции. На основе этих методов создаются автоматизированные системы контроля качества бетона, которые входят в общий комплекс управления производством на заводах сборного железобетона.

Построение тарировочных зависимостей. В неразрушающих методах, контроль прочности бетона производится косвенным путем. Для определения прочности бетона в этих случаях используют тарировочные зависимости, связывающие прочность бетона с показателями, получаемыми при данном методе испытания. Эти зависимости выявляются путем предварительных испытаний по выбранному методу и по стандарту и обычно для удобства пользования выражаются в виде графиков.

Механические методы контроля качества бетона. Эти методы в зависимости от особенностей воздействия можно подразделить на три группы.

К первой группе относят методы, основанные на определении прочности бетона по усилию, необходимому для отрыва
и скалывания куска бетона с поверхности конструкции или изделия. Наиболее старый метод — выдергивание заранее заделанного в бетон стержня. Стержень изготовляют из арматуры периодического профиля или устраивают на его конце специальное уширение для хорошего сцепления с бетоном.

Метод, основанный на отрыве от бетона специальной шайбы с хвостиком. Шайбы приклеивают эпоксидным клеем к поверхности готового изделия в любом месте. После затвердевания клея шайбы отрывают от бетона. Так как прочность на отрыв эпоксидного клея выше прочности бетона на растяжение, то вместе с шайбой отрывается кусок бетона. Можно также оторвать кусок бетона с помощью разжимного конуса, вставляемого в заранее приготовленное отверстие.

При применении метода выдергивания результаты испытания определяются в основном свойствами внутренних слоев бетона.

Вторая группа механических испытаний основана на измерении твердости бетона, осуществляемом путем вдавливания
в его поверхность штампа определенной формы, чаще всего шарообразной. Вдавливание штампа производят ударом, с помощью пружины или другими способами. В результате воздействия на поверхности бетона образуется вмятина, размеры которой являются показателем твердости бетона. При применении шарообразного штампа получают сферический отпечаток. Прочность бетона устанавливают в зависимости от диаметра отпечатка по тарировочной. Диаметр отпечатка в этом случае характеризует твердость бетона. Наиболее простой прибор — шариковый молоток конструкции И.А. Физделя, на одном конце которого установлен металлический шарик. Испытания производят ударом молотка по бетону и замером диаметра отпечатка. На показатель твердости бетона влияет сила удара, а при применении шарикового молотка трудно обеспечить одинаковую силу удара, поэтому этот метод дает большой разброс результатов.

Сравнительно удобны пружинные молотки, которые вдавливают шарик в бетон с помощью предварительно сжатой пружины. При спуске пружины специальный боек ударяет по бетону. По диаметру отпечатка судят о прочности бетона. Специально оттарированная пружина обеспечивает постоянство силы удара, что повышает точность испытания. Но очень трудно с помощью пружины обеспечить значительную силу удара, что затрудняет испытание высокопрочных бетонов.

Наиболее точными являются методы, когда при ударе получается два отпечатка: на бетоне и на эталоне, в качестве которого чаще всего используют сталь с заранее установленным показателем твердости. Самое широкое применение нашел эталонный молоток конструкции К.П. Кашкарова. В этом молотке стальной шарик при ударе оставляет отпечатки одновременно на бетоне и эталоне, поэтому сила удара в малой мере влияет на результаты испытания, если размер отпечатка лежит в заданных пределах.

К третьей группе относят приборы, основанные на принципе упругого отскока. В этих приборах измеряют высоту упругого отскока бойка, падающего с постоянной высоты. Ударная твердость бетона связана с его прочностью; с повышением прочности возрастают ударная твердость и характеризующая ее высота упругого отскока.

Известно очень много приборов, основанных на этом принципе. Например: молоток Шмидта.

При вдавливании штампа глубина отпечатка обычно невелика и отражает только свойства поверхностного слоя бетона, которые могут значительно отличаться от свойств его внутренних слоев. Влияет на результаты испытания и шероховатость поверхности бетона. С увеличением прочности бетона глубина вмятин и ее изменение в связи с ростом прочности уменьшаются, и соответственно понижается точность испытаний.

Более полная оценка получается при измерении высоты упругого отскока, так как на его величину влияют не только поверхность, но в определенной мере и внутренние слои бетона.

На практике наибольшее распространение получили методы вдавливания шарика и упругого отскока, позволяющие измерять прочность бетона с точностью до 15... 20 %. Точность может быть повышена при использовании тарировочных кривых, построенных для бетона данного состава и при строго определенных условиях изготовления и испытания изделий и конструкций.

Физические методы контроля качества бетона. К ним относят электронно-акустические методы испытания, которые
в свою очередь можно разделить на импульсные и вибрационные. Этими методами определяют скорость и затухание звукового импульса, частоту собственных колебаний и другие подобные характеристики. Так как эти характеристики, как и прочность бетона, зависят от его структуры и свойств составляющих, то по ним можно судить о прочности бетона или изменениях его структуры под действием нагрузки, попеременного замораживания
и оттаивания и других факторов. Физические методы позволяют определить прочность бетона и изменение его структуры в разных частях конструкции, в том числе и во внутреннем объеме, недоступном для испытания поверхностными механическими методами.

Наибольшее распространение получил ультразвуковой импульсный метод. По этому методу электронный генератор создает высокочастотные электрические импульсы, которые в специальном излучателе преобразуются в ультразвуковые механическиеволны. Излучатель плотно прижимается к образцу или изделию, посылая в него ультразвуковые колебания, которые вновь преобразуются в электрические. Через усилитель эти колебания подаются на измерительное устройство, где суммируются с сигналом, посылаемым генератором. Измерительное устройство позволяет определить время прохождения ультразвука через образец искорость распространения ультразвука.

Затем по тарировочным зависимостям определяют прочность бетона. Чем плотнее бетон, тем выше его прочность и скорость распространения ультразвука. Так как на прочность бетона и скорость ультразвука изменение его состава, технология изготовления, влажность бетона и другие факторы оказывают различное влияние, то следует стремиться к использованию тарировочных зависимостей, полученных для данных конкретных условий производства.

Разновидность импульсного метода — ударный метод, который заключается в том, что по образцу наносят удар или серию ударов ручным или электрическим молотком, возбуждая звуковые волны. В двух звукоприемниках, установленных на разном расстоянии от места удара, преобразуют звуковой импульс
в электрический. С помощью регистрирующего электронного устройства определяют время прохождения сигнала между звукоприемниками и затем вычисляют скорость распространения звуковой волны в бетоне. Прочность бетона определяют по соответствующей тарировочной кривой. Ударный метод в отличие от ультразвукового позволяет проводить испытания конструкций большой длины, в частности мостовых и дорожных.

Вибрационные методы основаны на измерении частоты собственных колебаний бетонных образцов или изделий и на определении характеристик их затухания. При этом результаты испытания зависят от качества бетона во всем объеме и являются как бы интегральным показателем качества. На основе подобных испытаний можно судить о появлении в бетоне микродефектов, изменении его структуры и свойств.

В вибрационных методах обычно возбуждают и регистрируют изгибные колебания. В зависимости от вида возбуждения колебаний различают резонансный метод и метод затухания колебаний.

К физическим методам относят также радиометрические методы, которые получили распространение главным образом для контроля правильности расположения арматуры в железобетонных конструкциях и определения толщины защитного слоя.

 

Разновидности бетона

 

Гидротехнический бетон

 

Гидротехнический бетон должен обеспечивать длительную службу конструкций постоянно или периодически омываемых водой (плотины, дамбы, опоры мостов, водонапорные башни, резервуары и т. д.).

Требования к гидротехническому бетону зависят от вида конструкции и её работы, поэтому его разделяют на следующие виды:

1. Подводный бетон – постоянно находящийся в воде. Требования: плотный и водонепроницаемый;

2. Бетон, расположенный в зоне попеременного увлажнения
и высушивания, замораживания и оттаивания. Требования: плотный, водонепроницаемый, морозостойкий;

3. Надводный – подвергающийся эпизодическому воздействию воды. Требования: плотный, водонепроницаемый, морозостойкий.

Повышенные требования:

1. Повышенное требование к водостойкости;

2. Повышенное требование к водонепроницаемости: W4–W12 (определяется в возрасте 180, а не 28 суток;

3. Повышенное требование к морозостойкости: F100–F500;

4. Повышенное требование по плотности: с минимальной пористостью;

5. Высокая коррозионная стойкость;

6. Стойкость к гидродинамической кавитации (гидравлические удары, создаваемые пузырьками воздуха).

 

Требования к материалам для гидротехнического бетона

 

К вяжущим: Могут применяться:

1. Обычный портландцемент;

2. Пластифицированный портландцемент: позволяет снизить водоцементное отношение, уменьшить расход цемента, увеличить морозостойкость и водонепроницаемость;

3. Пуццолановый портландцемент (для подводных бетонов): повышает химическую стойкость, уменьшает тепловыделение цемента, снижает морозостойкость;

4. Шлакопортландцемент: повышает плотность, водостойкость и морозостойкость.

К заполнителям:

Природные заполнители должны удовлетворять более высоким требованиям, чем для обычного бетона:

1. Содержание глинистых частиц: 1–2%;

2. Лучше применять кварцевый песок с рациональным зерновым составом (кривая зернового состава должна проходит по центру стандартной области);

3. Рекомендуется использовать щебень изверженных или осадочных пород, при этом зерновой состав должен иметь минимальный объём межзерновых пустот при возможно большем количестве крупных фракций.

В гидротехнический бетон вводят активные минеральные добавки для увеличения его плотности.

 

Высокопрочный бетон

 

Современный уровень технологии бетона позволяет получить марки бетона от 50 до 100 МПа.

Для получения высокопрочного бетона необходимо:

1. Создать особо плотную структуру бетона;

2. Создать прочную структуру бетона;

3. Создать монолитную структуру бетона.

Этого можно достичь при выполнении условий, вытекающих из физических основ структурообразования бетона.

 

Требования к материалам для высокопрочного бетона

 

Вяжущие:

Для приготовления высокопрочного бетона необходимо использовать следующие вяжущие:

1. С активностью цемента МПа, т. е. марка цемента более 500;

2. Цементы с повышенным содержанием трёхкальциевого силиката и трёхкальциевого алюмината;

3. Быстротвердеющие цементы;

4. Цементы с низким значением нормальной густы.

Заполнители:

1. Чистота заполнителя;

2. Рациональный зерновой состав;

3. Минимальная пустотность;

4. Прочность крупного заполнителя должна быть на 20% больше заданной прочности бетона.

Для особо высокопрочных бетонов применяют заполнители повышенной прочности (из диабаза и базальта).

 

Особенности проектирования высокопрочного бетона

 

Высокая прочность и плотность достигаются применением предельно низкого водоцементного отношения. Однако с уменьшением водоцементного отношения повышается вязкость цементного теста и ухудшаются условия приготовления и уплотнения бетона, увеличивается воздухововлечение. Поэтому после достижения определённого значения водоцементного отношения дальнейшее уменьшение водоцементного отношения мало способствует увеличению прочности бетона. Это наблюдается при водоцементном отношении меньше 0,4.

Чтобы применять более низкое водоцементное отношение (менее 0,4) следует использовать специальные приёмы, позволяющие плотно укладывать цементную смесь:

1. Применение суперпластификаторов и ускорителей твердения;

2. Специальные способы уплотнения бетонной смеси: прессование или роликовый прокат;

3. Ограничивают расход цемента (при этом смесь будет более плотной и менее дефектной структуры). Для снижения расхода цемента используют высокопрочные цементы с дополнительной механической и химической активацией. В цемент вводят кристаллизаторы, состоящие из аморфного кремнезёма, гидрооксида и сульфата алюминия.

Условия твердения высокопрочного бетона: для твердения высокопрочного бетона нужны нормальные условия. Пропаривание такого бетона нежелательно.

Применение высокопрочного бетона: сильно нагруженные конструкции, в гидротехнических сооружениях, в ответственных зданиях и сооружениях.

 

Быстротвердеющие бетоны (БТЦ)

 

Быстротвердеющие бетоны – бетоны, которые обладают относительно высокой прочностью в первые сутки нормального твердения (прочность ).

Для получения быстротвердеющих бетонов следует:

1. Использовать быстротвердеющие цементы;

2. Применять жёсткие бетонные смеси с низким водоцементным отношением;

3. Использовать добавки (например, );

4. Применять сухое или мокрое домалывание цемента с добавкой от 2^х до 5% гипса;

5. Применять глинозёмистый цемент;

6. Снизить расход цемента;

7. Обеспечить хорошую удобоукладываемость бетонной смеси.

Недостатком введения является возможность коррозии бетона. Поэтому должно быть в бетонных конструкциях не более 3%, для железобетонных конструкций – до 2% от массы бетона.

Применение быстротвердеющих бетонов: быстротвердеющие бетоны применяют при аварийных и ремонтных работах.

Асфальтобетон

 

Асфальтовым бетоном называют материал, полученный в результате уплотнения асфальтобетонной смеси, состоящей из битума, минерального порошка, песка и щебня. Если вместо битума применяют деготь, то на их основе получают дегтебетон.В качестве пятой фазы в асфальтовом бетоне присутствует воздух, его содержание в асфальтовом бетоне нежелательно, так как при этом снижается морозостойкость, водостойкость, температурная устойчивость, трещиростойкость, сдвигоустойчивость.

Асфальтобетонные смеси подразделяют на щебеночные, гравийные и песчаные.

Смеси в зависимости от вязкости битума и условий применения подразделяют на виды:

– горячие – приготовленные с использованием вязких битумов и применяемые непосредственно после приготовления с температурой не ниже 120°С;

– холодные – приготовленные с использованием жидких битумов, допускаемые к длительному хранению и применяемые с температурой не ниже 5°С.

Горячие и теплые смеси в зависимости от наибольшего размера зерен минеральных материалов подразделяют:

– крупнозернистые – с зернами размером до 40 мм;

– мелкозернистые – с размером зерен до 20 мм;

– песчаные – с размером зерен до 5 мм.

Холодные смеси подразделяют на мелкозернистые и песчаные.

Асфальтобетоны из горячих и теплых смесей в зависимости от значения остаточной пористости подразделяют на:

– плотные с остаточной пористостью от 2 до 7 % включительно;

– пористые с остаточной пористостью свыше 7 до 12 % включительно;

– высокопористые с остаточной пористостью свыше 12 до 18 % включительно.

Щебеночные и гравийные смеси, в зависимости от содержания в них щебня или гравия, и песчаные смеси, в зависимости от вида песка, подразделяют на типы:

А – щебня свыше 50 до 65 %;

Б – щебня свыше 35 до 50 %;

В – щебня свыше 20 до 35 %;

Г – не содержит щебень, содержит дробленый песок или отсевы дробления;

Д – не содержит щебень, содержит природный песок.

Холодные смеси бывают Б_х,, В_х, Г_х, Д_х.

 

Технология изготовления асфальтобетонных смесей

 

Наибольшее распространение имеет асфальтобетон, укладываемый в горячем состоянии. Смеси для асфальтобетона, укладываемого и уплотняемого в холодном состоянии, могут готовиться в запас и храниться на складе в течение нескольких месяцев. Дорожные покрытия из холодного асфальтобетона, в отличие от горячего, при укатке не получают полного уплотнения
в процессе устройства дороги. Полное и окончательное уплотнение достигается в процессе эксплуатации под действием транспорта. По этой причине холодный асфальтобетон не рекомендуется применять на проездах с очень незначительным движением, где он может не уплотниться в нужной степени.

Так же применяются литые асфальтобетонные смеси. Покрытие из этих смесей не уплотняется тяжелыми катками, алишь разравнивается и немного уплотняется вручную с помощью гладилок (вальков). Применяется литой асфальтобетон, главным образом, при благоустройстве дворов, тротуаров и пешеходных дорожек.

Выбор той или иной разновидности асфальтобетонной смеси производится в зависимости от категории дороги, характера
и интенсивности движения на ней. От наличия имеющихся материалов и условий производства работ.

Горячие асфальтобетонные смеси обладают тем преимуществом, что сразу после устройства дают плотное монолитное покрытие, которое немедленно может быть введено в эксплуатацию в любых погодных условиях. Особенно это относится к таким разновидностям, как мелкозернистый и песчаный асфальтобетон, которые дают плотную «закрытую» поверхность и даже при устройстве покрытий из них осенью при правильном уплотнении не нуждаются в устройстве защитного слоя в виде поверхностной обработки.

Весьма целесообразно применять асфальтобетонные смеси
с большим содержанием щебня в тех случаях, когда можно опасаться на дорогах сдвигов, например: в местностях с жарким климатом, на автобусных и троллейбусных остановках, на дорогах с большой грузонапряженностью и на участках дорог с большим уклоном.

Горячие асфальтобетонные смеси применяются в том случае, если поблизости имеется асфальтобетонный завод. Перевозка этих смесей на расстояние более 30 – 40 кмстановится практически нецелесообразной из-за высокой ее стоимости и значительного остывания смеси в дороге – особенно в холодную погоду.

Холодные асфальтобетонные смеси могут вырабатываться в течение круглого года для устройства тонкослойных покрытии, а также для ремонтных и эксплуатационных целей.

Требования к горячему асфальтобетону

 

Асфальтобетон в дорожном покрытии работает в очень тяжелых и неблагоприятных условиях, подвергаясь многочисленным и разнообразным воздействиям: транспорта и атмосферных факторов.

К асфальтовому бетону предъявляются требования по прочности, теплоустойчивости, водоустойчивости, удобоукладываемости морозостойкости и др.