Бетонные и железобетонные изделия

На заводах для затирки поверхности настилов применяют отделочный конвейер с неподвижной шпатлюющей машиной.
После распалубки панель подается на ленточный конвейер, который направляет ее к устройству для смачивания поверхности. В корытообразном сосуде помещен вал с лопатками из пористой резины. Панель, передвигаясь по конвейеру, заставляет вал вращаться и смачивать потолочную поверхность панели. Далее панель перемещается над затирочной машиной, оборудованной двумя вращающимися навстречу друг другу валами с резиновыми лопатками, которые набрасывают раствор или шпатлевку на поверхность настила и затирают ее.
Затем панель проходит над заглаживающим ножом, который снимает с поверхности излишек раствора и возвращает его в бункер машины. После обработки панель поступает на приводной рольганг, рядом с которым смонтирован кантователь, поворачивающий панель в вертикальное положение для осмотра поверхности и устранения отдельных дефектов. »

На многих домостроительных предприятиях эксплуатируется монорельсовый отделочный конвейер, наиболее удобный для стеновых панелей, изготовляемых на горизонтальном конвейере.
На формовочном конвейере автоматизировано выполнение почти всех технологических и транспортных операций. По выходе из камеры твердения формы с изделиями поступают на пост автоматического открывания замков и бортов; на следующем посту формы переводятся кантователем в вертикальное положение, а освобожденные от них изделия автоматически навешиваются на катучие траверсы отделочного конвейера. Панели на конвейере перемещаются цепным толкателем, все отделочные работы ведутся одновременно с двух сторон изделия.
Ритм работы конвейера соответствует ритму формовочной линии (15...20 мин), что обеспечивает непрерывность работы всей технологической линии. Исходя из трудоемкости выполняемых отделочных работ и необходимости подсушивания и выдерживания панелей, устанавливают число постов конвейеров. »

Тяжелые цементные бетоны (обычные) применяют в основном для несущих конструкций. Они характеризуются слитным строением, плотностью в пределах 1800...2500 кг/м3 (в зависимости от плотности крупного заполнителя) и прочностью при сжатии от 5 до 60 МПа и более.
Основные физико-механические свойства тяжелых бетонов (прочность при сжатии и растяжении, морозостойкость, водонепроницаемость и др.) регламентируются строительными нормами и правилами.
Для бетонных и железобетонных конструкций нормами предусмотрены следующие марки тяжелого (обычного)  бетона:
по прочности на сжатие — М50,М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350,  М400, М450, М500, М600, М700, М800;
по прочности на осевое растяжение — Р10, Р15, Р20, Р25, Р35, Р40;
по морозостойкости — Мрз50, Мрз75, МрзЮО, Мрз150, Мрз200, МрзЗОО, Мрз400, Мрз500;
по водопроницаемости — В2, В4, В6, В8, В10, В12. »

Увеличение скорости подъема температуры вызывает необходимость повышения критической прочности в процессе выдерживания. В зависимости от достигнутой к концу предварительного выдерживания прочности бетона скорость подъема может изменяться от 1О...15°С/ч при RHg= 0,1...0,2 МПа до 35...45°С/ч при RH6 =0,5...0,6 МПа. Целесообразны режимы с постоянно возрастающей скоростью подъема температуры, а также со ступенчатым подъемом (для уменьшения температурных градиентов по сечению изделия): нагрев смеси до ЗО...4О°С в течение 1...1.5 ч, выдерживание ее при этой температуре 1...2 ч, затем интенсивный подъем до максимальной температуры за 1... 1,5 ч. Для подвижных смесей (ОК>8 см) длительность подъема должна быть увеличена на 20...30%, для жестких ее можно сократить на 15...20%.
На деформации свежеуложенного бетона при нагреве влияет и направление влажностного градиента и движения влаги, т. е. внутренний и внешний массоперенос и массообмен, а также капиллярные явления. Поэтому необходимо регулировать процесс испарения влаги из бетона, не допуская резкого обезвоживания поверхностных слоев, особенно в завершающей стадии тепловой обработки — при остывании изделий.
Влажность среды — важный параметр процесса тепловой обработки. Установлено, что более благоприятные условия создаются в среде с переменной, возрастающей по мере развития процесса влажностью. Так, в период остывания изделий в камере целесообразно повышать влажность впрыскиванием воды в виде мельчайших капель (тумана) специальными устройствами. »

Структурообразование и твердение бетона сопровождается изменением его объема. К объемным деформациям такого рода относятся контракция, усадка и набухание, температурные деформации.
Контракция — это явление сжатия системы «цемент+вода» в процессе их взаимодействия. В результате общий объем системы уменьшается, так как объем новообразований — кристаллогидратов — меньше, чем сумма объемов реагирующих веществ в результате повышения плотности химически связанной воды. Во всем объеме в процессе твердения возникают контракционные поры, поэтому внешний объем твердеющего цементного камня и бетона практически не изменяется. Для обычных цементов предельная контракция равна 7 ... 9 см3 на 100 г цемента, что к 28-суточному возрасту составляет 5... 8% объема цементного камня. При твердении бетона в герметичной форме в условиях, исключающих внешний массообмен, контракция вызывает внутриобъемный вакуум.
На объемные изменения твердеющего цементного камня и бетона может влиять также и капиллярная контракция — отрицательное капиллярное давление в жидкой фазе, находящейся в порах и капиллярах. Это давление вызывает усадку свежеотформо-ванного бетона в начальный период, когда бетон обладает еще только пластической прочностью.
Усадка твердеющего    цементного    камня и бетона    является следствием удаления воды из системы при отсутствии гидрометрического равновесия с окружающей    средой, что   приводит к уменьшению объема системы. Влажностная усадка вызывается рядом причин, основными из которых являются испарение воды   из капилляров цементного камня с радиусами не менее 100 нм и удаление адсорбционно-связанной воды из тоберморитового геля. »

В процессе эксплуатации конструкций бетон наряду с механическими, силовыми воздействиями (сжатие, растяжение, срез и т. п.) испытывает также воздействия окружающей среды, которые могут вызвать физическую и химическую коррозию бетона и арматуры. Как правило, в структуре бетона наиболее интенсивно подвергается коррозии цементный камень.
Физическая коррозия бетона вызывается изменениями влажности и температуры среды, деформациями усадки и набухания при попеременном увлажнении и высыхании, внутренними напряжениями при попеременном замораживании и оттаивании в насыщенном водой состоянии, длительном воздействии высоких температур, внутренними напряжениями в связи с отложениями солей в порах цементного камня и др. Все эти факторы снижают плотность бетона и прочность сцепления арматуры с бетоном, повышают проницаемость защитного слоя бетона для воды и газов, что также приводит к коррозии арматуры и снижению несущей способности конструкции в целом.
Изучение разнообразных процессов разрушения бетона под влиянием агрессивных факторов позволило В. М. Москвину классифицировать их и выделить три основных вида коррозии бетона. »

Предельные деформации бетона — это наибольшие деформации, предшествующие моменту разрушения при сжатии (предельная сжимаемость) и растяжении (предельная растяжимость). Эти характеристики имеют важное значение в обеспечении несущей способности, трещиностойкости и долговечности железобетонных конструкций. Их величина зависит от многих факторов — прочности бетона, свойств заполнителей, сцепления с цементным камнем, условий твердения и т. п. Предельная сжимаемость обычных бетонов изменяется от 0,5 до 1,5 мм/м, легких — до 2 мм/м. Предельная растяжимость во много раз меньше — 0,05...0,15 мм/м.
Ползучесть бетона проявляется как увеличение пластических деформаций при действии в течение длительного времени постоянной нагрузки. Развитие деформации ползучести — медленно затухающий во времени процесс, физическая природа которого еще не выяснена до конца.
По современным представлениям, главная роль в возникновении деформации ползучести бетона принадлежит гелю цементного камня и воде, которая содержится в бетоне в свободном, несвязанном виде (в порах, микро и макротрещинах), в водных алюмосиликатах, адсорбционно-связанной на поверхности раздела твердой и жидкой фаз. »

Сцепление цементного камня с заполнителем обеспечивает их совместную работу, взаимовлияние при сжатии и растяжении и отражает способность зерна заполнителя сопротивляться выдергиванию из своего ложа.
При нагружении бетона может происходить отрыв гладких площадок, нормальных к направлению выдергивающего усилия, или их сдвиг параллельно этому усилию. Сопротивление бетона в таких случаях обеспечивается адгезионным сцеплением. Наряду с этим имеют место и механические составляющие сцепления — срез участков цементного камня, заполняющего впадины на контактной поверхности с более прочным заполнителем, или наоборот — срез выступов заполнителя при сдвиге.
Ю. Е. Корнилович отмечает следующие основные условия специфической адгезии цементного камня с заполнителем:
химическая активность продуктов гидратации вяжущих по отношению к склеиваемым веществам;
наличие развитой и плотной коллоидной фазы как в склеиваемых материалах, так и в химических соединениях, возникающих в виде новообразований в контактном слое;
минимальное изменение объема системы при твердении. »

Прочность и деформативность заполнителей непосредственно влияют на прочность бетона. Однако влияние этого фактора нельзя выделить в чистом виде, так как в условиях конгломератного склеивания, как уже отмечалось, весьма важное значение для прочности и монолитности бетона имеет сцепление заполнителя с цементным камнем. Оба эти фактора всегда действуют совместно, поэтому влияние заполнителей на прочность бетона носит комплексный характер. Так, для получения высокопрочного бетона высокая прочность заполнителя есть условие необходимое, но недостаточное; при плохом сцеплении его с цементным камнем результат не будет достигнут. Поэтому для плотных бетонов на заполнителях из изверженных пород, прочность которых значительно превышает прочность цементного камня, основное значение приобретает состояние поверхности заполнителей (заполнители высокого качества должны иметь чистую шероховатую поверхность). Эти особенности отражаются эмпирическими коэффициентами в формулах прочности бетона, где влияние прочности и других свойств заполнителя в явном виде не представлено. »

Рассматривая условия и особенности сопротивления бетона сжатию, можно выделить следующие основные факторы прочности: свойства цементного камня в бетоне (активность цемента, прочность, плотность); прочность и деформативность заполнителей; сцепление цементного камня с заполнителем в условиях конгломератного склеивания; плотность макроструктуры бетона.
Свойства цементного камня являются основным, решающим фактором в формировании механических свойств бетона. В структуре бетона и при работе его под нагрузкой цементный камень выполняет две функции — как материал непрерывного скелета (матрицы), воспринимающего часть нагрузки, и как связующее вещество, которое склеивает в монолитное тело зерна заполнителей и таким образом вовлекает их в работу при нагружении бетона. Поэтому имеет значение как прочность самого цементного камня (когезия), так и его связующие свойства, обеспечивающие сцепление с заполнителем в условиях конгломератного склеивания (адгезия). »

Процесс деформирования и постепенного разрушения бетона изучают обычно акустическими методами. Так, при испытаниях бетона на сжатие на боковой грани образца в виде призмы проф. Р. Лермитом были установлены датчики (приемники), соединенные с усилителем и осциллографом для записи акустических колебаний — шумов, возникающих в бетоне вследствие микротрещинообразования в процессе нагружения. На противоположных гранях призмы были установлены датчики ультразвукового дефектоскопа, что позволило измерять и фиксировать изменение скорости распространения ультразвуковых колебаний в бетоне в связи с возникновением и развитием микротрещин по мере увеличения сжимающей нагрузки на образец. Осциллограмма шумов в бетонной призме и изменения параметров структуры, записанные во время ее загружения, показали, что при нагрузке   до R°   (начало нового трещинообразования) уровень основного шумового фона и скорость звука между гранями призмы остаются постоянными. Дальнейшее повышение нагрузки вызывает потрескивание, скорость звука снижается, что сигнализирует о совершающихся в структуре бетона разрушениях. »

Механические свойства бетона — прочность и деформативность — наиболее важные его характеристики как материала строительных конструкций. Эти свойства формируются на всех стадиях технологического процесса изготовления бетонных и железобетонных изделий в условиях сложного и многообразного влияния большого количества факторов.
Прочность и деформативность бетона являются прежде всего свойствами его сложной гетерогенной структуры. Изменение параметров структуры бетона непосредственно влияет на показатели механических свойств.
Современные представления о работе бетона под нагрузкой. Основой физической теории прочности бетона являются исследования закономерностей взаимодействия элементов его структуры в процессе нагружения. Бетон рассматривается как двухкомпонентная система «цементный камень (раствор) — заполнитель», т. е, как матрица из цементного камня (раствора), в которую вкраплены зерна заполнителя. В зависимости от концентрации цементного камня изменяется толщина его прослоек между зернами заполнителя, обеспечивается сцепление заполнителя с цементным камнем.
Матрица непрерывна, заполнители   равномерно   распределены   в объеме матрицы. »

Макроструктура бетона рассматривается как двух-компонентная система, представляющая собой матрицу из цементного камня или раствора, в которую включены зерна заполнителей. Кроме свойств матрицы и самого заполнителя, большое значение имеет их количественное соотношение в единице объема бетона, т. е. относительное содержание заполнителя в матрице. В этом смысле различают три вида структур:
заполнитель «плавает» в матрице, его зерна не имеют контакта друг с другом, объем матрицы превышает пустотность заполнителя; влияние заполнителя выражено слабо;
относительный объем матрицы уменьшается до тех пор, пока зерна заполнителя не начнут контактировать и не образуют своеобразный каркас, существенно влияющий на свойства бетона, особенно на прочность;
пустоты между заполнителями не полностью заполнены материалом матрицы (она уже не матрица) — образуется крупнопористая структура.
В макроструктуре бетона различают следующие виды пор:
открытые трещины и микротрещины температурно-усадочного происхождения; их ширина может достигать нескольких миллиметров, они являются дефектами структуры бетона; »

Структура бетона как искусственного конгломерата характеризуется сложным комплексом взаимосвязанных элементов, значительно отличающихся по своим свойствам и находящихся в твердом, жидком и газообразном состояниях. В качестве основных структурных элементов бетона рассматривают вяжущую, заполняющую и поровую часть его строения.
Качественный и количественный состав бетонов различных видов широко изменяется, что и предопределяет в каждом отдельном случае особенности структуры бетона. Ее изучают на разных уровнях.
Микроструктура бетона в основном отражает строение цементного камня как капиллярно-пористого тела, его гидратных новообразований, а также структур, возникающих на поверхности цементного камня с заполнителем. Основными элементами структуры цементного камня являются:
связующее, цементирующее вещество в виде гидратированных минералов клинкера (гелевидная и кристаллическая составляющие);
непрореагировавшие с водой остатки частиц вяжущего вещества, а также частицы тонкомолотых добавок-наполнителей, вводимых в состав бетонной смеси или при помоле вяжущего;
система микро и макропор, имеющих различные размеры, форму и происхождение. »