книги из ГПНТБ / Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных пористых заполнителях учеб. пособие
.pdfИ.А. ИВАНОВ,
д-р техн. наук, проф,
ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ НА ИСКУССТВЕННЫХ ПОРИСТЫХ ЗАПОЛНИТЕЛЯХ
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования С С С Р в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности «Производство строительных изделий
иконструкций» строительных вузов
ифакультетов
М О С К В А С Т Р О Й И З Д А Т
УДК GOl.32? : (i(iG.!l7:t.L>(075.S)
Рецензенты: кафедра технологии строительных ма териалов Белорусского политехнического института (зав. кафедрой д-р техи. наук профессор II. II. Лхт'рдоп)\ канд. техн. наук Л. П. Орентлихер
Научный редактор канд. техи. паук В. Г. Довжшс
И в а н о в И. А. Технология легких бетонов на ис кусственных пористых заполнителях. Учеб. пособие для вузов. М., Стройпздат, 1974, 287 с.
Рассмотрены свойства пористых заполнителей, фи- зпко-мехаппческне и специальные свойства легких бето нов. Изложены методы подбора состава легкого бетона. Описаны технология легких бетонов и изделий из них, отдельные типовые решения предприятии по производст ву изделий и конструкций из легких бетонов.
Учебное пособие предназначено для студентов строительных вузов.
Табл. 71, рис. 102. список лит.: 51 назв.
Гос. публичная
библиотек* о*. ЬР I
ЧИТАЛЬНОГО ^AfiAt {
Л.
и0329—297 153—74 047(01)—74
П Р Е Д И С Л О В И Е
В соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС объем применения легких бетонов на пористых запол нителях в 1975 г. должен составить 25 млн. лг3. В после дующие годы доля легких бетонов в индустриальном строительстве должна еще более возрасти. Объем легко го бетона на 1 млн. руб. строительно-монтажных работ будет доведен до 500—600 и*3. По данным Научно-иссле довательского института экономики строительства (НИИЭС), применение легких бетонов позволяет снизить массу конструкций на 0,8 т, расход стали на 5—8 кг, тру дозатраты на 0,3—0,5 чел.-дня в расчете на 1 лг3 бетона.
В настоящем пособии излагаются свойства легких бетонов и особенности технологии их изготовления, ко торые должны знать студенты вузов при выполнении курсовых и дипломных проектов и прохождении произ водственной практики. Ряд полезных сведений могут найти в книге инженерно-технические работники заво дов железобетонных изделий и проектных организации
Глава V I «Подбор состава легких бетонов» написа на доцентом, канд. техн. наук Н. И. Макридиным.
Автор выражает глубокую благодарность рецензен там учебника: руководителю кафедры строительных ма териалов Белорусского политехнического 'института д-ру техн. наук профессору И. Н. Ахвердову и доценту МИСИ им. В. В. Куйбышева канд. техн. наук Л. П. Орентлихер за ценные замечания, сделанные ими при подготовке ру кописи к изданию.
Критические пожелания и рекомендации, направлен ные на улучшение книги, будут приняты автором с при знательностью.
В В Е Д Е Н И Е
Легкий бетон на пористых заполнителях применяли еще в глубокой древности. В 75—80 гг. и. э. в Риме был
построен |
гигантский |
|
амфитеатр — Колизей, |
который |
||||
вмещал |
50 тыс. зрителей. Его |
фундамент |
выложен из |
|||||
бетона, |
приготовленного |
на щебне |
из плотной |
вулка |
||||
нической лавы, для возведения стен |
использован более |
|||||||
пористый |
кирпичный |
щебень, а для сводов и |
между |
|||||
стенами — пористый |
легкий |
туф. |
Здание |
Пантеона, |
||||
выстроенное в первой |
четверти I I в. н. э., |
перекрыто |
куполом диаметром 42,7 л/, верхняя часть которого вы полнена из легкого бетона на пемзе, что значительно об легчило нагрузку на стены и позволило римским строи телям осуществить исключительный по смелости архи тектурный замысел. Прошло 18 столетий, прежде чем появились здания с куполом большего диаметра из же лезобетона.
В XIX в. в связи с развитием металлургической' промышленности и интенсивной добычей каменного уг ля в России, Западной Европе и США появились ис кусственные пористые заполнители — доменные и ко тельные шлаки. Позднее из расплавленных металлур гических шлаков стали получать шлаковую пемзу. Гра нуляция доменного шлака позволила получить мелкий пористый заполнитель. Применение этих пористых за полнителей в смеси с известью и цементом открыло возможность возведения зданий нз легких бетонов.
В 20-х годах текущего столетия в нашей стране из легких бетонов на доменных и котельных шлаках нача ли изготовлять камни для кладки стен, а также возво дить стены зданий из монолитного легкого бетона.
По мере индустриализации нашей страны основной областью применения легких бетонов становилось круп ноблочное строительство. В 1931—1932 гг. в Ленинграде построили первые жилые здания из крупных шлакобе тонных блоков массой 0,4—0,8 т. Вначале их изготов ляли неофактуренными. Затем стали выпускать круп-
4
ные блоки с круглыми пустотами для облегчения их массы и офактуренными.
В первые послевоенные годы из-за ограниченного количества башенных кранов пришлось временно от казаться от крупных изделий и организовать массовое производство легкобетонных камней из доменных и ко тельных шлаков. Машиностроительная промышленность для формования таких пустотелых камней выпустила станки-полуавтоматы. Дальнейшее развитие строитель ной индустрии позволило расширить довоенный опыт крупноблочного строительства. С 1956 г. оно получило широкое распространение в Москве, Ленинграде, Киеве,
Жданове, |
Магнитогорске, |
Челябинске |
и других горо |
дах. |
|
|
|
В 50-е |
годы в результате перехода |
электростанций |
|
на сжигание пылевидного |
каменноугольного топлива, |
а также перевода железнодорожного транспорта на электрическую тягу резко сократился выход котельных шлаков. К этому времени относится создание промыш ленности искусственных пористых заполнителей (ке рамзита и аглопорита). В отличие от котельных шлаков эти заполнители не содержат вредных сернистых приме сей, поэтому легкие бетоны стали применять в сочетании
со стальной арматурой. В связи с этим |
широкое |
разви |
|||
тие получило |
строительство |
крупнопанельных |
зданий. |
||
В настоящее время успешно развивается в Москве, |
|||||
Минске, |
Киеве, Краснодаре |
и других |
городах |
строи |
|
тельство |
из |
объемных элементов. Монтаж 5-этажного |
дома из таких элементов может быть выполнен за 20— 30 дней. Для изготовления объемных элементов особо эффективно использование легких бетонов.
Легкие бетоны успешно применяют и в специальном
строительстве; |
в I960 г. было |
закончено |
сооружение |
двухъярусного |
метромоста в |
Москве. Использование |
|
легкого бетона |
в конструкциях |
этого моста |
позволило |
облегчить пролетное строение на 1700 т.
Большие успехи в развитии строительства из легких бетонов достигнуты в Закавказье (Армянская ССР), где имеются богатейшие запасы естественных пористых заполнителей: пемзы, туфов, вулканических шлаков, которые еще в древние времена использовались для кладки стен.
В Грузии многие крупные здания построены из лег ких бетонов: филиал Института Маркса—Энгельса—
5
Ленина, стадион «Динамо», Дом правительства Гру зинской ССР и др. В Тбилиси построен мост через реку Куру с арками из легкого железобетона.
В Армянской ССР в 1967 г. более 70% всех выпол ненных железобетонных конструкций изготовлены из лег ких бетонов. К числу наиболее крупных гражданских со оружений относятся: здание крытого рынка с арками пролетом 30 м из туфожелезобетона, павильон ВДНХ в Ереване, перекрытый сборным куполом из легкого же лезобетона пролетом 46,6 м. В области строительства гидротехнических сооружений впервые в мировой прак тике массовое применение легких бетонов началось при возведении Гюмушской ГЭС в 1949 г.
В развитие теории и технологии легкого бетона и железобетона большой вклад внесли советские ученые: И. Н. Ахвердов, Г, А. Бужевич, А. И. Ваганов, К. С. За-
врпев, И. Г. . Иванов-Дятлов, |
Ю. Е. Корнилович, |
С. А. Миронов, Н. А. Попов,. М. 3. |
Симонов, Б. Г. Скрам- |
таев, Н. Я- Спивак, М. Я. Якубович, Г. Д. Цискрели и др. Широкую известность получили работы зарубежных уче ных: Дж. А. Хаисепа, Бен У. Гервпка (США); Д. К. Тейчинне, З.Шорта (Великобритания); Ж . Леви (Франция); Ф. Крумла (Чехословакия). Заслуженный деятель нау ки и техники д-р техн. паук проф. Н. А. Попов создал основы теории легких бетонов. В его работах «Произ водственные факторы прочности легких бетонов», «Легкобетонные камни и блоки», а также в капиталь ном труде «Новые виды легких бетонов» сформулиро ваны важнейшие теоретические положения и обобщены многочисленные экспериментальные и технологические данные по легким бетонам.
В решениях XXIV съезда КПСС указывается на не обходимость дальнейшего расширения производства сборных деталей из легких бетонов на пористых запол нителях. В 1975 г. их удельный вес в жилищно-граждан- ском строительстве составит 60%, в коммунальном и бытовом —10%, в промышленном—17% и в сельском— 13%. Такое развитие производства легкобетонных конст
рукций |
будет базироваться |
на |
растущей |
промышлен |
|
ности искусственных пористых заполнителей. В 1970 |
г. |
||||
в пашей |
стране изготовлено |
16,7 |
млн. м3 |
пористых |
за |
полнителей различного вида '. Основное место среди них
1 Это составляет 77% производства как естественных, так и ис кусственных пористых заполнителей, вместе взятых.
6
занимает керамзит, в меньших объемах организовано производство аглопорпта, шлаковой пемзы, вспученного перлита. В ближайшие годы выпуск этих пористых за
полнителей должен значительно возрасти |
и |
составить |
в 1975 г. 38 млн. м3. |
|
|
Легкие бетоны применяют как в ограждающих, так |
||
и в несущих конструкциях. Их эффективность |
обуслов |
|
ливается тем, что масса конструктивного |
легкого бето |
на на 25—30% меньше обычного тяжелого. Можно счи
тать, что при марках 400—300 объемная |
масса |
легких |
|||||||||
бетонов |
в среднем |
составляет |
1900—1700 кг/м3, |
при |
|||||||
марках 300—200 она |
равна 1700—1500 |
кг/м3, |
а |
при |
|||||||
марках |
200—100 |
может |
быть |
в |
пределах |
1600— |
|||||
1200 |
кг/м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Опыт |
строительства показывает, |
что |
для |
широко |
|||||||
применяемых |
конструкций |
разного |
назначения |
требу |
|||||||
ются |
легкие |
бетоны, |
прочность |
которых |
соответствует |
маркам 100—300. Бетоны марок 100^200 могут исполь зоваться в конструкциях малого -пролета с небольшими нагрузками, а также в массивных конструкциях с не большими напряжениями. Бетоны марок 200—300 наи более рационально применять с обычной и преднапряженной арматурой в таких конструкциях, как плиты междуэтажных перекрытий и кровельных покрытий пролетом 6—12 м, несущие многослойные стены, кар касы зданий средней этажности, каркасы бескрановых производственных зданий, мосты малых пролетов. Ог раждающие конструкции (стеновые панели) можно изготовлять из легких бетонов относительно небольшой прочности, марка которых 75—100.
Различные виды легкого бетона разработаны |
и ис |
||||
следованы в Советском Союзе и |
широко применяются |
||||
в строительной |
практике. |
|
|
|
|
Преимущества искусственных |
материалов |
|
могут |
||
быть эффективно реализованы, если будут |
известны |
||||
пути получения их с заданными |
свойствами. От |
того, |
|||
какова |
будет |
прочность, объемная масса, |
зерновой |
||
состав, |
форма |
зерен и другие характеристики |
пористых |
заполнителей, зависит и возможность изготовления лег кого бетона с заданной прочностью при наименьшей объемной массе и с наименьшим расходом цемента.
Некоторые особенности пористых заполнителей, свя занные с исходным сырьем и технологией их производст ва, существенно отражаются на свойствах бетона.
7
Настоящее пособие рассчитано на студентов, уже изучивших в предшествующих курсах технологию ми неральных вяжущих веществ и искусственных пористых заполнителей.
Для правильного изготовления п эффективного приме нения легких бетонов следует критически подходить к оценке и сопоставлению различных видов пористых за полнителей. Поэтому в главе I I сообщаются необходимые сведения о специфике производства н свойствах этих за полнителей.
Принципиальных различий в технологии изготовле ния изделий и конструкций из легких и тяжелых бето нов пет. Многие технические сведения, нужные при изу чении технологии производства, курсовом п дипломном проектировании предприятий, выпускающих конструк ции из легких бетонов, приводятся в курсе «Технология бетонных и железобетонных изделий», в учебном посо бии «Проектирование заводов железобетонных изде лий». В настоящем учебном пособии рассматривается широкий круг вопросов, относящихся к бетонам на пори стых заполнителях ! .
Автор стремился обобщить все новые данные по тех нологии легких бетонов, полученные за последние годы, с тем чтобы студент мог использовать их в научных ра ботах, а также при углубленной разработке курсовых и дипломных проектов.
1 В дальнейшем ii тексте oiiii Называются легкими СхчонамИ,
Г л а в а I
К Л А С С И Ф И К А Ц И Я ЛЕГКИХ БЕТОНОВ И НОМЕНКЛАТУРА ИЗДЕЛИЙ, ВЫПУСКАЕМЫХ НА ИХ ОСНОВЕ
1.Классификация легких бетонов
Всоответствии с классификацией, приведенной в СНиП П-В.1-62,* бетоны, объемная масса которых на ходится в пределах 500—1800 кг/м3, принято называть легкими. К рассматриваемой категории относят легкие бетоны на пористых заполнителях, ячеистые, а также крупнопористые на плотных заполнителях. Структура, технология и свойства их существенно различаются. Основное применение в строительстве находят легкие, бетоны на пористых заполнителях, поэтому за послед ние годы в инструктивно-нормативной и технической
литературе термин «легкие бетоны» закрепился имен но за этой группой бетонов. Он принят и в данном по собии.
Легкие бетоны подразделяются на различные груп пы. В основу классификации ихположены разные приз наки: структура1 , вид используемых вяжущего и по ристых заполнителей, область применения.
Структура легкого бетона -характеризуется соотно шением между объемами растворной части и крупного заполнителя. Различают легкие бетоны со следующей структурой:
плотные, в которых межзериовая пустотность круп ного заполнителя полностью заполнена раствором;
поризованные, в которых межзерновая пустотность крупного заполнителя полностью заполнена поризованным раствором;
неплотные (малопесчаные) с частичным заполнени ем межзерновой пустотное™ крупного заполнителя ра створом;
крупнопористые (беспесчаные), изготовляемые без мелкого заполнителя, при расходе вяжущего не более
300кг/м3.
1Этот термин равнозначен часто используемому в литературе термину «строение», под которым, по определению М. 3. Симонова, следует понимать количественное и пространственное соотношение между компонентами бетона.
9