Преимущества строительства из монолитного железобетона
Не нужно строить сложных заводов для изготовления железобетонных изделий ( сейчас эти гиганты переживают трудный период. Все производство работ значительно проще и дешевле ( допускается гибкость в конструировании, можно отойти от стандарта ). В сборном железобетоне мало гибкости, трудно перейти на другие размеры, ведь это новые формы, большой расход металла для них .
Недостатки монолитного железобетона: производство бетонных работ связано с климатическими условиями (либо строить только в теплое время, либо применять дорогостоящие способы зимнего бетонирования). Требуется высокая квалификация исполнителей (плотников для опалубки, арматурщиков, бетонщиков). Трудность проведения контроля над проведением работ. Дороговизна опалубочных работ (деревянная опалубка имеет нулевую обеспечиваемость).
Достоинства строительства сборного железобетона:
Заводское изготовление с высшим процентом автоматизации
дороговизна. Фора покрывается их оборачиваемость, широкая возможность применения напряженного армирования и механического уплотнения. Жесткий контроль над качеством на всех этапах изготовления изделий. Недостатки сборного железобетона - это достоинство монолитного плюс проблемы омоноличивания стыков.
Арматурная сталь - различают по диаметру, характеру наружной поверхности (гладкая или периодического профиля) и прочность. Для железобетона применяют высокопрочные низколегированные стали, (рис. 7.28) .
Горячекатаную арматуру периодического профиля или холодносплющенную применяют для увеличения сцепления арматуры с бетоном. При этом сила сцепления возрастает в 1,5 раза (рис. 7.29.).
Для армирования предварительно напряженных конструкций применяют высокопрочные стержневые стали и высокопрочную холоднотянутую проволоку из твердой углеродистой стали. Для армирования крупных элементов (мостовые фермы, балки больших пролетов, применяют проволоку диаметром 8 мм, в виде пучков арматурных тросов, содержащих от 10 до 60 нитей. Арматуру для сборных железобетонных конструкций, не подвергаемых предварительному напряжению, изготавливают в виде каркасов и сеток. Пространственные каркасы образуют из плоских элементов путем соединения их сваркой. Применение сварных сеток и каркасов в 1,5 - 2 раза сокращает трудовые затраты на изготовление арматуры. Сварку сеток и плоских каркасов проводят способом точечной контактной электросварки. Для армирования конструкции согласно СНИЦ
2.03.01-84. должна применяться арматура, принадлежащая к одному из следующих видов: стержневая арматурная сталь - а) горячекатаная гладкая. А - 1 , периодического профиля классов. А- 2, А -3 , А- 4, А- 5, А -6.
б) термический и термомеханический упрочненная периодического профиля классов Ат-3, Ат -4, Ат -5, Ат - 6.
Проволочная арматурная сталь - в) арматурная холоднотянутая проволока обыкновенная периодического профиля класса Вр -1 и высокопрочная -
гладкая. В -2 и периодического профиля класса Вр - 3.
г) арматурные канаты - спиральные проволочные класса. К- 7 , двенадцатипроволочные класса - К - 19.
КОРРОЗИЯ - злейший враг металлов и металлических сплавов. Ее вызывает присутствие кислорода, входящего в состав воздуха, воды и земной коры. Коррозия примером которой является ржавление, называется также химическими или электрохимическими реакциями, в которых участвует кислород. Потери металла за счет коррозии составляют около 1/3 всего количества выплавляемых металлов и сплавов. В плотном бетоне на портландцементе длительная сохраняемость арматуры от коррозии обеспечивается обычно благодаря тому, что в таком бетоне у поверхности арматуры создается слабая щелочная Среда Са(ОН), пассирующая сталь. Недостаточно плотный бетон с течением времени теряет щелочность в результате карбонизации и сорбции агрессивных веществ окружающей среды. Весьма большую опасность для арматуры в бетоне представляют возникновение и раскрытие трещин в растягиваемой зоне.
В воздухе находятся водяные пары, и если влажность воздуха высокая, то эти пары через трещины протекают к поверхности оголенной арматуры, вызывая ее ржавление. Сильно подвержена коррозии арматура в бетоне сооружений, расположенных в крупных промышленных районах, в которых воздух бывает, загрязнен примесями оксида азота, сернистого газа, и т.д. Особенно вреден сернистый газ, образующий с водяными парами серную кислоту. Подсчитано, что в воздухе над Лондоном носится
ежедневно несколько десятков тонн серной кислоты (в Самаре, к сожалению не лучше). Конечно, такая Среда неблагоприятна для арматуры. Надежно защитить ее могут антикоррозийные покрытия, но они ухудшают сцепление арматуры с бетоном, чтобы предупредить коррозию арматуры надо тщательно следить за трещинами и кавернами в бетоне. Трещины оголяют арматуру и создают все условия для ее коррозии. Поэтому в напряженно-армированных конструкциях сохранность арматуры от коррозии обеспечена лучше, чем в ненапряженном. Вид цемента также влияет на сохранность арматуры. Бетоны на шлакопортландцементе и пундолановом цементе менее обеспечивают защиту арматуры от коррозии, чем клинкерные высокоалитовые цементы, т.к. бедны Ca(OH)2. Вот расширяющиеся цементы весьма перспективны в смысле защиты арматуры от коррозии и т.к. позволяют получить во - первых бетоны повышенной плотности и непроницаемости , во - вторых постоянно насыщают среду Ca(OH)2, пассивирующим арматуру, в третьих, гипс в этих бетонах находится не в чистом виде, а связан в виде гидросульфоалкината кальция. В обычном бетоне для обеспечения сохранности арматуры делают защитный слой до 10-25 мм, а в особо неблагоприятных случаях (вредные газы, повышенная влажность) толщину этого слоя увеличивают.
8. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ
8.1 Образование органических вяжущих и классификация.
В природе и технике встречаются более 500000 химических веществ состоящих ,в основном, из углерода и водорода. Т.к. многие из них являются основной частью живых и растительных организмов, их принято называть органические вещества. Многообразие органических веществ является следствием способности атомов углерода соединяться со многими элементами и др. с другом, образуя огромные молекулы самой различной структуры. Изменение структуры, в свою очередь, приводит к изменению свойств, а следовательно, появлению новых веществ. Синтез новых веществ можно производить двумя путями: Полимеризацией - получение высокомолекулярных веществ - полимеров - из простых по химическому составу веществ - мономеров . Пример (рис.8.1)
Образование полиэтилена
C2H4 ® (CH2)n
CH2 - CH2 ® | CH2 - CH2 - CH2 |
Даже под влиянием таких простых факторов, как кислород воздуха и солнечный свет, многие органические соединения полимеризуются (образование пленки на поверхности подсолнечного масла, например)
Для образованных таким образом полимеров характерно, что по химсоставу они идентичны исходным мономерам, а молекулярная масса полимера равна сумме молекулярных масс мономеров. В результате полимеризации получаются молекулы, в состав которых входят десятки и даже сотни тысяч атомов. Поликонденсация: соединение простых молекул в сложные сопровождается отщеплением простых побочных продуктов (воды, кислорода, спирта, кислоты, и д.р.) Поэтому химсостав образованных таким образом полимеров, отличается от химсостава исходного сырья. Типичным в этом отношении является образование фенолформальдегидных смол (рис.8.3)
Высокомолекулярные соединения природного или искусственного происхождения способны на определенном этапе их переработки отвердевать, связывая в монолит инородные материалы. Поэтому их часто называют органическими вяжущими веществами. Органические вяжущие, согласно имеющейся классификации, делятся в зависимости от способа получения на природные и искусственные или, более подробно, на 4 класса - А.Б.В.Г.
Исторический ракурс применения органических вяжущих в строительстве: - битум применялся еще в Вавилоне более 700 лет до н.э. при строительстве канала под р. Евфрат, асфальт был известен в Древнем Риме. Далее были использованы замечательные свойство смолы - канала, открыт каучук, изобретен целлулоид, галалит, первые современные полимеры. Теория строения органических веществ, открывшая путь синтезирования новых полимеров, принадлежит русскому академику Бутлерову.
Класс А - вещества, получаемые методом полимеризации: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, поливинилацецат, полиакрилат, кумароноинденовые полимеры.
Класс Б - полимеры, полученные методом поликонденсации: формальдегидные, резорцинно - формальдегидные, карбамидные, полиэфиры, полиуретан, кремний органические, эпоксидные.
Класс В - полимеры, полученные модификацией природных полимеров
(целлюлозы, белков): этилцеллюлоза, метилцелюлоза, галалит, альбумин и др.
Класс Г - вещества, полученные перегонкой органических веществ: природные и нефтяные битумы, каменноугольные дегти, пеки и масла. Их часто называют “четными вяжущими”.
Полимеры различно ведут себя при нагревании. Молекулы, имеющие линейное строение, способны при нагревании размягчаться, а при охлаждении затвердевать (многократно). Эти полимеры называют термопластичными. Полимеры, имеющие пространственное строение, расплавляться и затвердевать. Это термореактивные полимеры.
Материалы на базе органических вяжущих, применяемые в строительстве, условно можно разделить на три группы: пластмассы, материалы на основе “черных вяжущих”, лаки и краски.
8.2 ПЛАСТМАССЫ И ПРИМЕНЕНИЕ ИХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
8.2.1. Состав и основы технологии
Для приготовления пластмасс используются органические вяжущие А, Б и др. ,В реже. Пластические пластмассы представляют собой сложную смесь различных веществ, основным компонентом которой является органические вяжущие - полимер. Иногда его называют смолой. По составу пластмассы следует разделить на простые и сложные. Можно выделить в составе пластмасс 7 компонентов, входящих в каждый конкретней материал в определенном соотношении:
ПОЛИМЕР - связующее (основной и обязательный компонент)
КАТАЛИЗАТОР или ОТВЕРДИТЕЛЬ - ускоряющий химические процессы твердения пластмасс.
Пластификатор - вводится для придания пластмассе большей пластичности , он должен растворять связующее ее вещество, быть химически инертным и мало летучим . В качестве пластификаторов применяют: диоктилфталат, хлорпарафин, бибутилфталат и др.
СТАБИЛИЗАТОР или АНТИСТАРИТЕЛЬ - делающий устойчивыми свойства пластмасс на длительный период (в частности, препятствует разложению их как в процессе обработки, так и при воздействии атмосферных условий, тепла, света и др.)
НАПОЛНИТЕЛЬ - придает пластмассам требуемые технические свойства, а также снижает их стоимость, в качестве наполнителей в пластмассах применяют вещества: Порошкообразные минерального происхождения (мел, тальк, песок, известняк, и др.) повышающие твердость пластмасс, увеличивающие их долговечность. Волокнистые - (асбестовые, древесные, стеклянное волокно, хлопковые очесы и др.) увеличивающие прочностные характеристики и снижающие хрупкость материала. Листовые - (бумага, хлопчатобумажная, стеклянная ткань, асбестовый картон, древесный шпон), в этом случае пластмассы называют слоистыми пластиками. Краситель и пигмент придает пластмассам определенные цвет, в качестве красителей применяются как органические (нигрозин, хризоидин и др.). Так и минеральные (охра, ультрамарин, белила и др.). Пигменты:
Порообразователь (порофор) - обеспечивает создание в материале пор. Схема структурных форм пластмасс представлена на рис.8.4
Формование пластмасс производится различными способами: - литьем в форму разогретой текучей массы, в том числе литьем под давлением (рис 8.5)
- экструзией - выдавливанием пластичной разогретой массы через мундштук соответствующей конфигурации с помощью винтового шнека.
(рис.8.6)
1 – загрузочный бункер
2 – шнек-машина
3 – экструзионная головка
4 – нагреватель
5 – холодильная ванна
6 – готовое изделие
(рис.8.7)
(рис.8.8)
- каландрирование - прокатом между горячими кольцами,
- прессование - в подогретых формах с помощью различных процессов в тот числе навакуумирование (рис. 8.9)
- - преобразованием - в закрытых формах.
8.2.2. Свойства.
Положительные:
1. Малая средняя плотность 15-2200 кг/куб.м.
2. Высокая прочность некоторых видов пластмасс ( особенно слоистых пластиков ), превышающая прочность традиционных строительных материалов , например: R.сж сваи = 480-950 МПа
R.сж сгз = 380-450 МПа
- высокий ККК, особенно у слоистых пластиков ,например,
ККК сваи = 2,2, что в 10 раз выше кирпичной кладки.
ККК дельта - древесины = 2,5-5 раз выше стали.
Низка теплопроводность пластмасс (0,2-0,6 . а некоторые приближающиеся по теплопроводности к воздуху ).
- высокая химическая стойкость против солей, кислот, органических растворителей,
Прочность и высокие оптические свойства некоторых видов пластмасс:
Например: стекло из полистирола обладает такими же оптическими свойствами , что и обыкновенное стекло, однако плотность первого более, чем
в 2 раза меньше.
- способность окрашиваться в различные цвета,
- способность сопротивляться истирающим усилиям, т.е. рационально применять пластмассы как материал для полов,
- легкость обработки и возможность, использования отходов,
- высокая адгезионная способность пластмасс, легкость склеивания их
с другими материалами.
- высокая аэро - и водонепроницаемость, т.е. рационально применять пластмассы в гидроизоляции.
- неограниченность и доступность сырьевой базы для производства пластмасс.
Отрицательные.
- повышенная ползучесть, даже жесткие типы пластмасс с минеральным наполнителем обладают медленно растягивающимся пластическим течением - ползучестью, которая сильно возрастает даже при незначительном увеличении температуры,
- низкий уровень теплостойкости (70- 200 гр. С ) особенно учитывать это свойство для кровельных материалов ( за счет радиации температуры с кровли в некоторых районах достигает 85 гр С. )
- малая поверхностная твердость ( по Бринеллю самая высокая у асбестототекстолитов НБ - 50 кг / кв.мм., в 10 раз меньше, чем у стали).
- высокий коэффициент термического расширения в 2-10 раз выше , чем у стали, что необходимо учитывать при проектировании конструкций .
- токсичность некоторых видов пластмасс, знание этих свойств особенно важно для пластмасс, применяемых во внутренней отделке зданий и в системе водоснабжения. Пластмассы могут содержать канцерогены и аллергенные вещества.
- высокая стоимость некоторых видов пластмасс.
- недолговечность некоторых видов пластмасс It’s a sony, связанная с их старением, следует отнести к неизученным свойствам. Без решения вопроса долговечности материалов нельзя решить вопрос применения их в качестве конструкционных материалов.