Контрольная работа по "Строительству"

№61.Как определяется водоцементное отношение из условия обеспечения заданной марки бетона?

Прочность бетона характеризуется его маркой, которая определяется пределом прочности  при сжатии стандартных бетонных кубов размером 150x150x150 мм, испытанных в возрасте 28 сут твердения в нормальных влажностно- температурных условиях. В индивидуальном строительстве в основном используют бетоны марок 50... 150, иногда и 200. Наименьшая марка легких бетонов может быть равной 5.

В настоящее  время согласно СНиП 2.03.01—84' при  расчете бетонных и железобетонных конструкций пользуются не маркой бетона, а его классом.

При изготовлении конструкций на заводах, где о  прочности бетона судят по результатам  многих проверок, расчет их можно вести не по средней, а по гарантированной прочности бетона. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 95%. Существует следующая связь между классом и маркой бетона:

В т 0,7786М, где В — класс бетона; М —  марка бетона, МПа.

Пока  временно допускается пользоваться марками бетона, хотя в проектах уже обычно указывается его класс. В индивидуальном строительстве, когда  бетонную смесь приготовляют на месте  и нет возможности (да и необходимости) проводить статистический контроль, более целесообразно, очевидно, все-таки пользоваться марками бетона.

Неспециалисты считают, что качество бетона зависит  только от количества цемента. Конечно, количество цемента влияет на качество бетона, но не меньшее значение имеют и другие факторы: правильное соотношение песка и гравия, количество воды, перемешивание, укладка, уплотнение бетона и уход за ним, особенно в первые два дня после его укладки.

Заполнитель занимает около 85% объема бетона. Гранулометрический состав заполнителя следует выбирать таким, чтобы песок по возможности  заполнял все пустоты между гравием и щебнем. Чем меньше будет объем пустот между мелким и крупным заполнителем, тем меньше потребуется цементного теста для заполнения этих пустот. Опыт показывает, что прочный бетон (с минимальным количеством цемента) можно получить, если бетон содержит 30...45% песка и 55...70% гравия или щебня. В этом случае объем пустот между зернами будет минимальным. Общепринято, что объем пустот при приготовлении бехонной смеси не должен превышать, %: для песка — 37, гравия — 45 и щебня — 50. Чем меньше объем пустот для гравия и щебня, тем меньше надо песка и цемента.

Объем пустот для заполнителя можно  определить следующим образом. Песок, гравий или щебень помещают в ведро  вместимостью 10 л или в другой сосуд с известным объемом. Не уплотняя, заполнитель разравнивают до краев сосуда и из другой емкости с известным объемом (например, из поллитровой или литровой банки), наливают воду, пока она не достигнет краев сосуда. Зная объем влитой воды, определяют объем пустот. Например, если в 10-литровое ведро было налито 4 л воды, объем пустот составляет 40%, т.е. объем пустот в процентах равен отношению объема влитой воды к объему сосуда, умноженному на 100. При выборе заполнителей надо стараться, чтобы песок, гравий и щебень имели по возможности большую разновидность зерен

Не рекомендуется  использовать крупный заполнитель  с размерами зерен, превышающими 1/4... 1/5 минимального размера конструкции; размеры зерен не должны превышать 3/4 расстояния между арматурными  стержнями. Поэтому в тонкостенных густо армированных конструкциях максимальный размер зерна крупного заполнителя не должен превышать 40 мм, а иногда даже 20 мм.

В индивидуальном строительстве в качестве заполнителя  для приготовления бетона часто  используют естественную песчано-гравийную  смесь. Без сортировки не рекомендуется ее применять для приготовления бетонов марок выше 150.

Для приготовления  бетонов низких марок в качестве крупного заполнителя можно использовать кирпича, черепицы или другого керамического  материала, получаемого при разборке старых зданий.

Марку цемента рекомендуется принимать такую, чтобы она примерно в 2 раза превышала проектную марку бетона. Но у индивидуальных застройщиков обычно нет выбора, и они вынуждены готовить бетон из того цемента, которых у них имеется, допуская, таким образом, его перерасход.

Нормами установлен минимальный расход цемента  на 1 м2 бетонной смеси. Для бетонных конструкций — 200 кг/м2, для железобетонных — 220, а для конструкций, подвергающихся воздействию агрессивной среды, — 250 кг/м2. Минимальный расход цемента  принимается из таких соображений, чтобы цементное тесто не только заполнило пустоты между заполнителями, но и несколько отодвинуло зерна заполнителя друг от друга, покрывая зерна песка и гравия тонкой пленкой из цементного теста, обеспечивая таким образом пластичность бетонной смеси и улучшая ее удобо-укладываемость. С увеличением расхода цемента (при всех других аналогичных обстоятельствах) улучшается качество бетона, но только до определенного предела (примерно до 400...500 кг/м2). Дальнейшее увеличение расхода цемента приводит к снижению прочности и качества бетона.

Для получения  пластичной и удобоукладываемой  бетонной массы в нее очень  часто необоснованно добавляют  большое количество воды. Особенно этим грешат индивидуальные застройщики. Лишняя вода может снизить прочность бетона даже в несколько раз. Практически прочность бетона не изменится, если одновременно добавлять цемент и воду, сохраняя постоянным водоцементное отношение. А это означает, что для обеспечения заданной марки бетона при увеличении количества воды следует увеличивать и количество цемента. Поэтому выбор оптимального водоцементного отношения в условиях индивидуального строительства является одним из основных источников экономии цемента.

Чем жестче будет бетонная смесь и чем  лучше ее уплотнять при укладке, тем прочнее получится бетон, и наоборот. Нормальная, так называемая жесткая бетонная смесь должна содержать 50...70% воды от массы цемента. Следует учесть, что песок после   дождя   содержит   примерно   15%   воды,   и   в таком случае, приготовляя бетон, количество воды надо сократить.

Конечно, наиболее экономично приготовлять и  укладывать по возможности более  жесткую бетонную смесь, но надо учесть, что ее нормально можно уплотнить  только в массивных конструкциях с большим расстоянием между  арматурными стержнями. Чем тоньше конструкция и чем меньше расстояние между арматурными стержнями, тем пластичнее должна быть бетонная смесь (чтобы не остались пустоты по краям конструкции и вблизи арматурных стержней). Поэтому консистенция бетонной смеси должна зависеть от бетонируемой конструкции.

В зависимости  от консистенции бетонная смесь может  быть: жесткая (примерно как влажная  земля), при укладке которой требуется  тщательное уплотнение; пластичная (достаточно густая, но подвижная), не требующая  такого сильного уплотнения, и литая, которая без вибрирования заполняет опалубку. Использование литой бетонной смеси в индивидуальном строительстве практически недопустимо. Жесткую бетонную смесь рекомендуется применять для бетонирования подготовительного слоя под фундаменты и пол, фундаментов, стен и других массивных неармированных или малоармированных конструкций. Пластичную бетонную смесь используют для бетонирования балок, колонн, плит перекрытия и других аналогичных конструкций. Пластичность, или подвижность бетонной массы следует обеспечивать не добавлением чрезмерного количества воды, а специальными добавками — пластификаторами. Чаще всего для этой цели используют сульфитно-спиртовую барду, добавляя ее 0,1...0,16% от массы цемента. Если количество добавки больше, она снижает прочность бетона. Для того, чтобы облегчить уплотнение бетонной массы, к цементу можно добавить до 10% гашеной извести. Полученный таким образом бетон становится более удобоукла-дываемым, повышается его долговечность, уменьшается гигроскопичность. Требуемая прочность тяжелого бетона всегда указывается в рабочих чертежах конструкций и называется маркой бетона. Она определяется пределом прочности при сжатии стандартных бетонных кубиков размером 20X20X20 см,, изготовленных из рабочей бетонной смеси и испытанных в возрасте 28 дней после твердения в нормальных условиях (температура 15—20°, относительная влажность окружающего воздуха 90—100%). 
При спешных работах, когда применяются быстро твердеющие цементы или используются химические, а также тепловые способы ускорения твердения бетона, можно испытывать прочность бетона в более короткие сроки твердения, например в возрасте 1, 3 и 7 дней. Наоборот, бетоны на медленно твердеющих цементах (на портландцементе низких марок, пуццолановом портландцементе и шлакопортландцементе) могут иметь расчетные сроки твердения, превышающие 28 дней (60, 90 и 180 дней), в соответствии с графиком работ и сроками строительства. Это должно быть обосновано технически и экономически. Увеличение расчетного срока твердения бетона сверх 28 дней, если оно не противоречит другим производственным требованиям, дает экономию цемента.

Техническими  условиями установлены  следующие марки  бетона:

50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 500 и 600. Временно применяются  также бетоны марок 70, 90, 110 и  140. 
Бетон марок 50—100 применяют для оснований, фундаментов и массивных сооружений с невысокими расчетными напряжениями. Для железобетонных конструкций нельзя применять бетон марки ниже 100, так как не будут обеспечены прочное сцепление со стальной арматурой и защита ее от коррозии. 
Для обычных железобетонных конструкций в гражданском и промышленном строительстве рекомендуется тяжелый бетон марки 150. Для сжатых конструкций с высокими напряжениями, для конструкций больших пролетов и крупных инженерных сооружений (мостов и др.) применяют бетон марок от 200 до 300; для железобетонных изделий и сборных конструкций обычно используют бетон марок 200—250, а для нового эффективного вида железобетона, так называемого предварительно напряженного — бетон высоких марок: 300—600.

На  производстве необходимо обеспечить заданную марку бетона;

превышение  заданной марки допускается, но не более  чем на 15%, так как оно вызывает перерасход цемента. 
Предел прочности бетона при растяжении в 8—15 раз меньше, чем при сжатии; чем выше марка бетона, тем больше отношение Rсж/Rраст. Это — недостаток всех хрупких материалов, к которым относится и тяжелый бетон. Из-за малой прочности бетона при растяжении перешли к применению железобетонных конструкций, в которых растягивающие напряжения воспринимаются в основном стальной арматурой.

Прочность бетона R6 к определенному сроку при твердении в «ормальных условиях зависит главным образом от двух факторов: от прочности (активности) цемента Rц от водощементного отношения, т. е. R6=f(Rц В/Ц)  
Водоцементным отношением называется отношение веса воды к весу цемента в свежеизготовленной бетонной смеси, причем учитывается только свободная, не поглощенная заполнителями вод

Однако  при изготовлении тяжелого бетона принимают водоцементное отношение, равное не 0,1—0,2, а значительно большее, например 0,5—0,7. Большее количество воды нужно для придания бетонной смеси подвижности, так как при В/Ц=0,1—0,2 она почти сухая и ее трудно перемешивать и укладывать. 
Избыточная вода остается в бетоне, создавая в нем поры, или испаряется, оставляя воздушные поры. В обоих случаях цементный камень в бетоне ослабляется, поперечное сечение тела камня, противостоящее нагрузке, уменьшается, а вокруг пор концентрируются местные напряжения. Поэтому прочность тяжелого бетона будет тем меньше, чем больше пористость цементного камня, т. е. чем больше было взято воды по отношению к весу цемента в свежеизготовленной бетонной смеси и чем меньше воды связалось химически в процессе твердения бетона. 
Наряду с формулой проф. Н. М. Беляева применяют и более простую формулу: 
для определения прочности бетона с гравием 
R28=0,5(Rц(Ц/В-0,50) 
для определения прочности тяжелого бетона со щебнем R88=0,55Rч(Ц/В-0,50), 
где Rц — прочность цемента, определенная при стандартном  испытании на сжатие образцов из раствора жесткбй консистенции. В связи с возможным переходом на испытание прочности цемента в растворе пластичной консистенции (Яц nл) 
Г. М. Рущуком была получена также  эмпирическая   формула 
для определения прочности бетона: 
R28 = Rц.™(Ц/В—0,70), 
Дающая более точные результаты, чем предыдущие. 
Последние три формулы отличаются от формулы проф. Н. М. Беляева тем, что в них взято не водоцементное отношение, а обратное ему — цементноводное. Удобство простых формул, в частности, заключается в том, что при экспериментальном определении прочности бетона достаточно провести всего два опыта, чтобы установить зависимость прочности бетона на местных материалах от Ц/В. Во избежание ошибки все же проводят три и более опытов. 
 
 

№ 79. Какие факторы  влияют на трещинообразование бетона?

Производство  и эксплуатация бетонных сооружений сопровождаются трещинообразованием, обусловленным комплексом причин. Трещины, деформации или разрушения могут быть вызваны ударными, вибрационными, другими динамическими нагрузками; упущениями в расчетах и армировании; использованием некачественных материалов; нарушениями режимов тепловой обработки и технологии монтажа; разнородностью прочности, упругости и жесткости используемых материалов; потерей прочности основания. Каждый из этих факторов наиболее интенсивно проявляется на разных этапах твердения бетона, и поэтому их влияние на долговечность бетонных элементов неодинаково. Наибольшую роль играют деформации, происходящие в затвердевшем бетоне, причем основная доля приходится на те из них, которые связаны с растягивающими или изгибающими нагрузками, внутренними напряжениями при циклическом замораживании и оттаивании, воздействием внешней среды, коррозионными процессами. Развитие дефектов с течением времени существенно сказывается на напряженно-деформированном состоянии элементов конструкций.                   Предупредить все вышеназванные причины трещинообразования в бетоне или снизить степень их влияния на свойства материала можно применением дисперсно-армированных бетонов. Применение такого композита позволяет успешно решить ряд специализированных задач: усиление мостовых конструкций, взлетно-посадочных полос, промышленных бетонных полов, созданию солнцезащитных экранов, декоративных элементов и др.   

 Фибробетон, как и традиционный бетон, представляет  собой композиционный материал, включающий дополнительно распределенную в объеме фибровую арматуру. Дисперсное фибровое армирование позволяет в большой степени компенсировать главные недостатки бетона - низкую прочность при растяжении и хрупкость разрушения. Фибробетон имеет в несколько раз более высокую прочность при растяжении и на срез, ударную и усталостную прочность, трещиностойкость и вязкость разрушения, морозостойкость, водонепроницаемость, жаропрочность и пожаростойкость. По показателю работы разрушения фибробетон может в 15-20 раз превосходить бетон. Это обеспечивает его высокую технико-экономическую эффективность при применении в строительных конструкциях и их ремонте. Главные показатели свойств фибробетонов характеризуются:   

  - Высокой предельной растяжимостью и работой без трещин или с малой       шириной их раскрытия в стадии эксплуатации;