Назначение и виды арматуры

Арматура в железобетонных конструкциях устанавливается преимущественно для восприятия растягивающих усилий и усиления бетона сжатых зон конструкций. Необходимое количество арматуры определяют расчетом элементов конструкций на нагрузки и воздействия.

Арматура, устанавливаемая по расчету, носит название рабочей арматуры; устанавливаемая по конструктивным и технологическим соображениям, носит название монтажной арматуры. Монтажная арматура обеспечивает проектное положение рабочей арматуры в конструкции и более равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями рабочей арматуры. Кроме того, монтажная арматура может воспринимать обычно неучитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры конструкции и т. п.

Рабочую и монтажную арматуру объединяют в арматурные изделия — сварные и вязаные сетки и каркасы, которые размещают в железобетонных элементах в соответствии с характером их работы под нагрузкой.

В зависимости от технологии изготовления стальная арматура железобетонных конструкций подразделяется на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную. Под стержневой в данной классификации подразумевается арматура любого диаметра и независимо от того, как она поставляется промышленностью — в прутках (d 12 мм и более, длиной до 13 м) или в мотках, бунтах (d 10 мм и менее, массой до 500 кг).

В зависимости от способа последующего упрочнения горячекатаная арматура может быть термически упрочненной— подвергнутой термической обработке — или упрочненной вытяжкой — подвергнутой вытяжке в холодном состоянии.

По форме поверхности арматура может быть периодического профиля и гладкой. Выступы в виде ребер на поверхности стержневой арматуры периодического профиля, рифы или вмятины на поверхности проволочной арматуры значительно улучшают сцепление с бетоном.

По способу применения при армировании железобетонных элементов различают напрягаемую арматуру, подвергаемую предварительному натяжению, и ненапрягаемую арматуру.

Жесткая арматура в виде прокатных двутавров, швеллеров, уголков до отвердения бетона работает как металлическая конструкция на нагрузку от собственной массы, массы подвешиваемой к ней опалубки и свеже-уложенной бетонной смеси. Она может быть целесообразной для монолитных большепролетных перекрытий, сильно загруженных колонн нижних этажей многоэтажных зданий и др.

31.РАСШИРЯЮЩИЕСЯ И БЕЗУСАДОЧНЫЕ БЕТОНЫ

Твердение всех гидравлических вяжущих веществ в воздушной среде сопровождается уменьшением объема цементного камня (усадкой). Усадочные деформации могут привести к образованию трещин в бетонах, что нарушает монолитность конструкций и снижает их долговечность. Для расширяющихся и безусадочных цементов характерно равномерное приращение объема цементного камня в начальный период твердения, что компенсирует усадочные явления. Линейное расширение у расширяющихся цементов обычно составляет 0,3... 1 %, у безусадочных — 0,01...0,1 %.

Многочисленные виды расширяющихся цементов, в разработку которых большой вклад внесли советские ученые (В. В. Михайлов,, Б. Г. Скрамтаев, И. В. Кравченко, П. П. Будников и др.), представляют собой смешанные цементы, состоящие из основного вяжущего вещества (глиноземистый или портландцемент) и компонентов, обеспечивающих увеличение объема цементного камня в начальный период твердения (в большинстве случаев гипс, высокоосновные гидроалюминаты кальция, глиноземистые шлаки).

Наибольшее применение в нашей стране нашли следующие расширяющиеся цементы: на основе глиноземистого цемента — водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ), водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ), гиперглиноземистый цемент; на основе портландцемента— расширяющийся портландцемент (РПЦ), а на основе портландцемента и глиноземистого цемента— напрягающий цемент (НЦ).

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) получают смешиванием или совместным помолом глиноземистого цемента (70%), полуводного гипса (20%) и молотого специально изготовленного высокоосновного гидроалюмината кальция 4СаО-А12О3-13Н2О (10%).

Водонепроницаемый безусадочный цемент (ВБЦ) состоит из тех же компонентов, что и ВРЦ, но взятых в других соотношениях. Эти цементы быстро схватываются (начало схватывания — несколько минут, конец—• не позднее 5... 10 мин) и быстро твердеют, достигая к 3 сут 60...80 %-ной марочной прочности. Они образуют цементный камень высокой водонепроницаемости (выдерживает давление воды до 0,7 МПа), за что и получили второе название водонепроницаемых цементов. Водонепроницаемые расширяющиеся и безусадочные цементы применяют для заделки и гидроизоляции швов тюбингов, раструбных труб, стыков и трещин в бетонных и железобетонных конструкциях, подливок под машины и фундаментных болтов и т. п. Нельзя применять эти цементы в конструкциях, эксплуатируемых в среде с недостаточной влажностью или при температуре более 80 °С.

Расширяющийся портландцемент (РПЦ) получают из (% по массе): портландцементного клинкера — 58...63, высокоглиноземистого доменного шлака — 5...7, двуводного гипса — 7... 10 и активной минеральной добавки — 20...25, которые совместно размалывают в тонкий порошок— цемент. РПЦ характеризуется более быстрым нарастанием прочности, чем портландцемент, особенно при кратковременном пропаривании изделий, высокой плотностью и водонепроницаемостью цементного камня до 1,2 МПа и более. Применяют РПЦ там же, где и другие расширяющиеся цементы, а также в производстве сборных железобетонных изделий, что позволяет сократить время тепловой обработки до 4...6 ч.

Напрягающий цемент (НЦ) изготовляют на основе клинкеров портландцемента (65...70%) и глиноземистого цемента (16...20%) с добавлением двуводного гипса (14...16%) путем совместного помола до удельной поверхности не менее 3500 см2/г.

Напрягающий цемент быстро схватывается (через 2...7 мин) и быстро твердеет, приобретая через сутки нормального твердения прочность до 20 МПа. Характерной особенностью этого цемента являются не только значительная величина, но и большая энергия расширения, обеспечивающие самонапряжение камня до 3...4 МПа. Это свойство НЦ позволяет использовать его для изготовления так называемых самонапряженных железобетонных конструкций, в которых натяжение арматуры возникает при расширении твердеющего цемента. При этом арматура может получить двух- и трехосное напряжение, чего трудно добиться обычными приемами натяжения арматуры.

Напрягающий цемент рекомендуется применять для изготовления напорных труб и других тонкостенных железобетонных изделий и конструкций с напряженной арматурой.

32.МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ГИПСА

Гипс является быстротвердеющим вяжущим с хорошими формовочными свойствами. Изделия, изготовленные на основе гипса, имеют высокую прочность, низкую теплопроводность, легко поддаются механической обработке, их можно окрашивать в различные цвета. Основной недостаток — низкая водостойкость.

В зависимости от составляющих изделия на основе гипса разделяют на гипсовые без заполнителей; гипсобетонные, состоящие из гипсового раствора и легких пористых заполнителей (шлак, туф, пемза); гипсоволокнистые, в которых заполнителями служат органические волокнистые материалы (камыш, бумажная макулатура, древесная стружка) По назначению изделия на основе гипса делят на: плиты гипсовые для перегородок, гипсобетонные панели для основания полов, гипсовую сухую штукатурку и гипсовые архитектурные изделия.

Плиты гипсовые для перегородок изготовляют из гипсового теста, в которое для повышения качества изделий вводят тонкомолотые минеральные добавки или заполнители в виде опилок и шлака. Такие плиты можно формовать способом литья, вибрацией и прессованием. В первых двух случаях после формования плиты подвергают искусственной сушке до влажности не более 8% по массе.

Панели гипсобетонные для перегородок отличаются от плит размерами и повышенной прочностью при изгибе за счет армирования их деревянными рейками. Панели изготовляют на вибропрокатных станах. При этом на движущуюся нижнюю ленту стана укладывают деревянные каркасы из реек, которые заполняют слоем гипсобетон- ной массы заданной толщины; смесь уплотняется валками и по мере продвижения по стану приобретает некоторую прочность, достаточную для передачи панели в сушильную камеру, где изделие высушивается до влажности 8% и набирает прочность при сжатии не менее 3,5 МПа. Панели предназначены для помещений с относительной влажностью воздуха не более 60%. Панели для санузлов должны быть изготовлены на гипсоцементно-пуццолановых вяжущих.

Панели гипсобетонные для основания пола изготовляют на гипсоцементно-пуццолановых вяжущих с армированием деревянными рейками. Технология изготовления такая же, как и панелей для перегородок. К качеству поверхности панелей предъявляют особые требования, так как по ним без дополнительной подготовки должны быть уложены чистые полы из линолеума, плиток или мастичные покрытия.

Гипсовая сухая штукатурка представляет собой отделочный листовой материал, изготовленный из строительного гипса. С двух сторон листы оклеивают картоном или в гипсовую массу в качестве арматуры вводят растительное волокно. Гипсовую сухую штукатурку изготовляют нанесением на нижний движущийся слой картона гипсового теста, затем его покрывают сверху вторым слоем картона и формуемую ленту пропускают между валками с зазором, равным толщине листов сухой штукатурки (8—10 мм). Отформованную ленту шириной 1200 мм разрезают на стандартные листы длиной 2500 или 3000 мм и высушивают в сушильных камерах до влажности не более 2% по массе.

Сухая штукатурка имеет прочность при изгибе не менее 8 МПа, малую теплопроводность и звукопроводность, легко режется. Применение ее позволяет облегчить и ускорить отделочные работы. К недостаткам следует отнести малую сопротивляемость излому (хрупкость) и потерю прочности при увлажнении.

Гипсовые архитектурные изделия изготовляют из гипсового теста способом литья, и их номенклатура разнообразна: кронштейны, карнизы, пояски, розетки и др.

33. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРНЫХ СМЕСЕЙ

Заполнители.

В виде заполнителей для растворных смесей используют натуральный либо искусственный песок(измельчённые пористые вещества (перлит, пемза) или плотные горные породы). Природный песок — это рыхлая смесь небольших частиц разнообразных минералов, которые изначально находились в составе изверженных горных пород.

При определении качества песка для применения его в качестве заполнителя руководствуются минеральным составом данного материала, пропорцией зёрен различного диаметра, а также наличием ненужных примесей.

Размер зёрен очень важен для создания хорошей растворной смеси, в песке обязательном порядке должны присутствовать и мелкие частицы, и средние, и крупные. Дело в том, что маленькие гранулы располагаются около более крупных и, следовательно, в этом случае количество и размер образованных между твёрдым материалом пустот становится на порядок меньше.

Для различных видов растворов самые крупные зёрна песка не должны превышать определённых величин. Так, для кладочных смесей этот параметр равен 2,5 мм (для бутовой кладки — 5 мм), штукатурных (кроме накрывочного слоя) — 2,5, штукатурных накрывочного слоя — 1,25, облицовочных — 1,25.

Если в составе строительной смеси содержится довольно много совсем мелких частиц в виде пыли, глины и других примесей, то в таких случаях требуется дополнительное количество воды и цемента. Поэтому содержание песка, который легко пропускается сквозь самое мелкое (отверстия 0,16 мм) сито, не должно превышать 10% (по массе), а содержание ила или глины ограничивается 3%. Очистить песок, приготовленный для приготовления раствора, можно промыванием его водой.

Природный песок, кроме мелких частиц, может иметь в своём составе ещё и примеси органического порядка, которые влияют на прочность получаемого бетона не в лучшую сторону. Органические составляющие можно определить с помощью цветового (колориметрического) метода.

Наполнители.

Наполнителями являются органические либо неорганические вещества природного либо искусственного происхождения, обычно представленные в виде порошков, частицы которых по размеру сходны с размерами частиц вяжущего.

Наполнители выполняют следующие функции:

• заполняют пустоты в растворе, не вступая при этом в химическую реакцию с составляющими его элементами;

• не позволяют вяжущему отдавать слишком много влаги основанию, если укладка происходит по пористой поверхности;

• улучшают качество раствора путём придания ему некоторых специальных свойств (к примеру, повышение огнестойкости);

• помогают уменьшить стоимость строительного материала, заменяя собой часть дорогого вяжущего вещества без снижения качества растворной смеси.

В качестве примера можно назвать следующие наполнители: известняковые и доломитовые порошки, минералы вулканического происхождения, асбестовые отходы, зола-унос и другие.

Добавки.

Добавки в составе строительных смесей играют очень важную роль: они повышают качество растворов, удешевляют и упрощают их производство.

В отличие от заполнителей и наполнителей, данные материалы вступают в реакцию с некоторыми элементами смеси, и в результате появляется новое соединение, влияющее на конечный продукт. Естественно, добавочные вещества должны вводиться в исходное сырьё в определённой пропорции, так как помещённые туда в избыточном количестве, они могут не полностью вступить в реакцию и остаться в изначальном виде в смеси, что снизит качество последней.

Часто добавки могут по химическому составу не отличаться от наполнителя (однако представлены они в виде тонко помолотого материала), эти вещества придают раствору такие свойства, как способность к твердению или стойкость против коррозии.

Добавки, полученные из андезита, кварца, базальта повышают кислостойкость строительного материала.

Также стоит упомянуть такие весьма распространённые добавочные натуральные вещества, как магнезит, диатомит, опоки, трепел, а также искусственные доменные гранулированные шлаки, помол шамотного кирпича, золу-унос и другие.

Некоторые добавки применяются для ускорения протекания химического процесса (катализаторы) либо его замедления (ингибиторы), другие — для улучшения морозостойкости продукта, третьи помогают достигнуть требуемой консистенции изготовляемого раствора.

Зимой в раствор вводят в качестве противоморозного средства поташ (10−15% от массы добавляемой воды) или нитрит натрия (5−10%), кроме того, с данной целью можно применять аммиачную воду, карбонат натрия и нитрит натрия. Данные элементы понижают температуру замерзания воды и заставляют вяжущие быстрее набирать прочность.