Контрольная работа по «Строительные материалы»

Щебень из естественного  камня характеризуется прочностью исходной горной породы при сжатии, истираемостью в полочном барабане и сопротивлением удару при испытании на копре ПМ. По прочности исходных материалов при сжатии в насыщенном водой состоянии в зависимости от вида пород (изверженных, метаморфических, осадочных) щебень делят на семь марок от 200 до 1200. Марки щебня по прочности исходной горной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии должны быть выше марки бетона: не менее чем в 1,5 раза — для бетона до М300 и не менее чем в 2 раза — для бетона М300 и выше.

На предприятиях сборного железобетона применяют добавки  следующих видов: минеральные активные, добавки-наполнители, добавки —  ускорители твердения и замедлители  схватывания вяжущих, противоморозные, поверхностно-активные и красящие добавки

Активные минеральные  добавки используют для повышения  плотности, водостойкости и солестойкости бетонов и растворов, а также для приготовления жароупорных бетонов и растворов на портландцементе. Минеральная добавка считается активной, если она обеспечивает водостойкость известкового теста, приготовленного на основе извести-пушонки, не более чем за 3 суток сокращает сроки его схватывания (до 7 суток) и поглощает известь из раствора в количестве, предусмотренном стандартом.

Активные добавки бывают природные, получаемые из горных пород  осадочного происхождения (диатомиты, трепелы, опоки) и вулканического(пеплы, туфы, пемзы), и искусственные, к которым относят кислые и основные доменные гранулированные шлаки, белитовый (нефелиновый) шлак и кислые золы-уноса. Улучшение ряда важных свойств бетонов и растворов объясняется тем, что часть активных добавок (доменных основных гранулированных шлаков, золы-уноса горючих сланцев и др.) обладают слабо выраженными вяжущими свойствами, а другая часть (диатомиты, трепелы, опоки, пеплы, туфы, пемзы и др.) за счет взаимодействия содержащегося в их составе кремнезема в аморфном состоянии с гидратом окиси кальция Са(ОН)2, выделяющимся при твердении цемента, — образованием достаточно прочного и стойкого цементирующего вещества, состоящего, главным образом, из низкоосновных гидросиликатов кальция.

При выборке активной минеральной  добавки следует отдавать предпочтение материалам с более высокой активностью  и малой водопотребностью при затвердении, так как при этом получают смеси с меньшим расходом вяжущего.

Добавки-наполнители используют для снижения расхода высокомарочных цементов и повышения плотности  бетона. Добавками могут служить  природные материалы, получаемые из изверженных и осадочных горных пород (известняков, песков, глин и т. п.), и искусственные — из отходов  промышленности (доменных шлаков, топливных  зол и шлаков и т. п.).

Поверхностно-активные добавки  вводят в бетоны и растворы для  уменьшения водопотребности и расхода вяжущих, при одновременном сохранении или повышении пластичности, а также повышениях атмосферо- и морозостойкости (замораживании и оттаивании, увлажнении и высушивании). Поверхностно-активные добавки разделяют на гидрофильно- и гидрофобнопластифицирующие, а также микропенообразующие. К гидрофильнопластифицирующим добавкам относят концентраты сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), а к гидрофобнопластифицирующим — мылонафт, асидол, асидол-мылонафт, окисленный петролатум и кремнийорганические жидкости ГКЖ-10, ГКЖ-11 и ГКЖ-94. Свойством микропенообразования обладают абиетат натрия — смола нейтрализованная воздухововлекающая (СНВ), омыленный древесный пек, а также добавки типа БС (омыленные жирные кислоты животного или растительного происхождения) и ОС (отходы соапстока мыловаренных заводов, содержащие 10—45% омыленных жиров).

Для защиты арматуры от коррозии рекомендуется вводить ингибитор  — нитрит натрия. Нитрит натрия, проявляя свойства восстановителя, создает на поверхности арматурной стали защитную пленку, препятствующую коррозии металла.

Количество добавок-ускорителей  твердения либо принимается в  соответствии с указаниями специальных  инструкций, либо устанавливается экспериментальным  путем по прочности бетона или  раствора в различное время. Добавки-замедлители  схватывания вяжущего используются в том случае, если скорость схватывания  бетонной или растворной смеси не обеспечивает возможности их укладки и уплотнения в конструкциях.

Противоморозные добавки  применяют с целью обеспечения  твердения бетона и раствора в  зимних условиях за счет понижения  температуры замерзания воды и цементного теста в бетоне и растворе. В  качестве противоморозных добавок  используют хлористый кальций совместно  с хлористым натрием в количестве 7,5% (от массы цемента), нитрат натрия до 10% и поташ до 15%.

В качестве красящих добавок  в растворы на основе извести и  портландцемента применяют щелочестойкие и светостойкие природные и искусственные пигменты (охру, сурик железный, мумию, ультрамарин). В состав декоративных растворов на обычном портландцементе вводят до 25% отбеливающих или цветных тонкомолотых добавок из известняка, мрамора, доломита и других горных пород.

 

2.4 Преднапряженные железобетонные конструкции. Изложить особенности производства и виды конструкций.

 

Железобетонные конструкции, применяемые в современном строительстве, отличаются некоторыми недостатками. Одним из них является большой  собственный вес железобетона, равный 2500 кг/м3 (в том числе 100 кг/м3 составляет в среднем арматура). Особенно серьезно это отражается на горизонтальных конструкциях, работающих на изгиб, — плитах, балках, ригелях и др. Под действием  нагрузки здесь появляется напряжение на растяжение. Поэтому в растянутой зоне сечения железобетонной конструкции  приходится размещать большое количество арматуры, что увеличивает площадь  сечения и вес конструкции.

Другим недостатком железобетонных конструкций является неполное использование  свойств арматурной стали, в частности  ее прочности на растяжение. При полном использовании прочности арматурных стержней бетон дает трещины в зоне растяжения конструкций, хотя напряжение в арматуре не превышает предела текучести. Это недопустимо при эксплуатации сооружений.

Упомянутые недостатки в  значительной степени устраняются  в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Сущность предварительного напряжения (рис. 1) заключается в  следующем. Рабочую арматуру конструкции  перед бетонированием натягивают и  в натянутом состоянии производят бетонирование. После того как бетон  схватится, затвердеет и приобретет необходимую прочность, натягивающее усилие снимают. При этом арматурная сталь стремится опять сж‘аться (сократиться по длине) и часть сжимающих усилий передает окружающему бетону.

Таким образом, бетон в  изготовленной предварительно напряженной  конструкции еще до установки  ее в сооружение и передачи на нее  различных эксплуатационных нагрузок уже подвергнут напряжению на сжатие, или, как говорят, в конструкции  искусственно создано внутреннее напряженное  состояние, характеризующееся сжатием бетона и растяжением арматуры.

Прежде чем бетон в  предварительно напряженной конструкции, воспринимая расчетную (эксплуатационную) нагрузку, начнет работать на растяжение, в нем должно быть сначала погашено предварительно созданное сжатие.

Наличие предварительного напряжения позволяет увеличивать нагрузку на конструкцию по сравнению с  конструкцией, армированной обычным  способом, или при прежней величине нагрузки уменьшать размеры конструкции, т. е. экономить бетон и сталь.

Впервые идея предварительного напряжения (обжатия) элементов, работающих на растяжение, была предложена в 1861 г. русским ученым, академиком А. В. Гадолиным для стволов пушек.

Преимущества предварительно напряженных железобетонных конструкций  перед обычными заключаются в следующем.

1. Способность бетона  хорошо работать на сжатие  полностью используется во всем  сечении. Это позволяет уменьшить  сечения, а следовательно, объем и вес предварительно напряженных элементов на 20—30% и сократить расход материалов, в частности цемента.

2. Благодаря лучшему использованию  свойств арматурной стали в  предварительно напряженных конструкциях  по сравнению с обычными сокращается расход арматуры. Экономия арматуры, особенно эффективная и нужная при применении сталей с высоким пределом прочности, достигает 40%.

3. Конструкции с предварительно напряженной арматурой (напряженно-армированные) отличаются высокой трещиностойкостью, что предохраняет арматуру от ржавления. Это имеет большое значение для сооружений, находящихся под постоянным давлением воды или каких-либо других жидкостей и газа (трубы, плотины, резервуары и т. п.).

4. Вследствие уменьшения  объема и веса напряженно-армированных  железобетонных элементов облегчается  применение сборных конструкций.

Примерами наиболее распространенных сборных предварительно напряженных  конструкций являются плиты для  покрытий промышленных зданий, подкрановые балки, кровельные балки и др.

Использование предварительного напряжения эффективно не только в  сборных, но и в монолитных и в  сборно-монолитных железобетонных конструкциях. Сборно-монолитные конструкции состоят  из сборных предварительно напряженных  элементов, воспринимающих усилия совместно  с бетоном и арматурой, дополнительно  укладываемыми после установки  сборных элементов в проектное положение.

При возведении сборно-монолитных конструкций отдельные сборные  элементы соединяют таким образом, что в дальнейшем при эксплуатации они работают как одно целое. Это делают следующим образом.

При изготовлении сборных  элементов будущей сборно-монолитной конструкции у них оставляют  выпуски арматуры. Во время монтажа  этих элементов в швы между  ними укладывают и приваривают к  выпускам дополнительные арматурные стержни  так, чтобы арматура соседних элементов  составляла одно целое. Затем армированные швы (или стыки) заполняют бетоном, или, как говорят, замоноличивают. После затвердения бетона в стыках и швах получается конструкция, называемая сборно-монолитной.

Этот метод часто используют в конструкциях многоэтажных зданий (рис. 1) и в пространственных конструкциях с криволинейными очертаниями — сводах и куполах.

 

Рис. 1. Стык арматуры сборных  прогонов и плит многоэтажного промышленного  здания с закладкой в колонны  трехрядных арматурных коротышей: 1 —  стык коротыша с выпусками арматуры прогонов, 2 — арматурный коротыш, 3 —арматура, закладываемая в швы  между сборными плитами

Примером уникального  монолитного железобетонного сооружения, впервые в мировой практике осуществленного  советскими строителями, является Останкинская телевизионная башня (рис. 2, а) в Москве.

Общая высота башни 525 м. Нижний ярус до отметки 17,5 м представляет собой  десять отдельных железобетонных опор. Выше этой отметки до отметки 63 м  отдельные опоры объединены в  железобетонный конус со сплошной стенкой. От отметки 63 до отметки 385 поднимается  железобетонный ствол башни диаметром  соответственно 18 и 8,2 м со стенками толщиной от 40 до 35 см (рис. 2, б). Стенки ствола армированы двойной сеткой из стали 35ГС периодического профиля с  интенсивностью армирования до 230 кг/м3.

Между армированными сетками  устанавливают специальные рамки (рис. 2, в). Взаимное положение металлических  щитов внутренней и наружной опалубки и арматурных сеток, а следовательно, толщина защитного сдоя бетона фиксировались болтами 9 с надетыми на них пластмассовыми трубками (рис. 2, в).

 

 

Рис. 2. Останкинская телевизионная башня в Москве: а — общий вид, б — разрез ствола башни, в — деталь установки опалубки и арматуры в стенке ствола башии; г — опоры, 1 — конусная часть башни, 3 — железобетонный ствол, 4 — служебные помещения, 5 — ресторан, 6 — стальная антенна, 7 — щиты внутренней опалубки, 8 — щиты наружной опалубки, 9 — болт, 10 — арматурные сетки, 11 — рамка, 12 — пластмассовая трубка ствола башни

В качестве напрягаемой арматуры нижней части и ствола башни применены  канаты диаметром 38 мм, расположенные  в восемь ярусов от фундамента до отметки 385. Длина канатов, проходящих в каналах  внутри стенок, колеблется от 154 до 344 м. Натяжение канатов выполнялось  с помощью гидродомкратов; усилие натяжения достигало 69 тс. Всего в конструкции башни уложено 1040 т арматурной стали.

Рис. 3. Сечения проволочных арматурных пучков: а — незакрепленных по концам, б — закрепленных по концам, в — многорядных, г — из групп проволок; 1 — напрягаемые проволоки пучка, 2 — вязальная проволока, 3 — спираль, 4 — короткие проволоки, 5 — центральная проволока, 6 — трубка, 7 — раствор, 8 — группа проволок, 9 — дополнительные проволоки

В качестве напрягаемой арматуры для предварительно напряжен ных конструкций целесообразно применять арматурную сталь с более высокими механическими характеристиками; этим достигается наибольшая экономия арматуры, уменьшение сечения и веса конструкции.

Поэтому преднапряженные конструкции армируют, как правило, высокопрочной арматурной сталью и изделиями из нее следующих видов: – горячекатаная сталь периодического профиля класса А-Шв, упрочненная вытяжкой; – горячекатаная сталь периодического профиля классов Ат-V и. Ат-VI, термически упрочненная; – горячекатаная сталь периодического профиля классов А-IV и A-V; – высокопрочная арматурная проволока, гладкая и периодического профиля классов B-II и Вр-П; проволочные пряди; проволочные канаты; пучки (рис. 3) и пакеты из высокопрочной проволоки. Для предварительно напряженных конструкций очень важно обеспечение надежного сцепления поверхности арматуры с окружающим бетоном.

Этим объясняется применение в качестве напрягаемой арматуры прядей и канатов со сложной формой поверхности.

Семипроволочные пряди вырабатывают из проволок диаметром 1,5—5 мм. Многопрядные канаты изготовляют из проволок диаметром 1—3 мм. Пучок состоит из проволок, расположенных по окружности, в количестве от 8 до 48. Для сохранения взаимного расположения проволок внутри пучка через 1—1,5 м устанавливают отрезки проволочных спиралей. В этих же местах снаружи пучок стягивают вязальной проволокой (рис. 3, а, в, г). Пучки, закрепленные по концам (рис. 3, б), состоят из 8—24 проволок. В местах установки коротких проволок 4 по длине пучка остаются щели, через которые середина пучка заполняется раствором. Многорядные пучки из групп проволок диаметром до 8 мм (рис. 3, в) применяют в инженерных сооружениях, например мостах. Пакет представляет собой группу проволок или прядей, расположенных в несколько рядов по горизонтали и вертикали по правильной геометрической сетке.