Profesionalus archyvinis turinys: straipsnyje išsaugomi istoriniai teiginiai, lentelės ir diagramos apie cemento skiedinį ir betoną, tačiau tai nėra mišinio projektas, medžiagos specifikacija, betonavimo planas, konstrukciniai skaičiavimai, bandymų vadovas ar esamo elemento įvertinimas. Sudėtį, savybes, poveikio klasę, konsistenciją, montavimo būdą, priežiūrą, kokybės kontrolę ir projektines vertes turi nustatyti atsakingi ekspertai pagal konkretų objektą, deklaruojamas medžiagas ir galiojančius standartus.
Šiandien Savo Kusić daugiausia dėmesio skiria mediniams langams, mediniams-aliuminio langams, standartiniams langams, durims ir pasiūlymo užklausoms. Šis straipsnis išlieka kaip istorinis archyvas ir nėra pasiūlymas projektuoti, gaminti, išbandyti ar atlikti betonines konstrukcijas.
Bendrieji duomenys
Cementinio skiedinio arba stulpo, gelžbetoninės antresolės konstrukcijos, apdirbto betono elemento, šaligatvio plokštės, tilto arkos ar betoninio kelio betono sudėtis paprastai bus laikoma patenkinama, jei atitinkamas konstrukcijos elementas pagamintas naudojant mažiausią medžiagų ir darbo sąnaudas taip, kad būtų pakankamai patvarus ir tinkamas pagal paskirtį. Kas laikytina pastovia ir tinkama pagal paskirtį, turi būti apibrėžiama kiekvienu konkrečiu atveju: todėl prieš pradedant statyti pastatą, būtina nustatyti, kokias savybes turi turėti skiedinys ir betonas: stipris gniuždant, lenkiamasis stiprumas, atsparumas atmosferos poveikiui, nelaidumas vandeniui ir kt.
Statybos rangovo užduotis – užtikrinti, kad atskirų objektų vertės atitiktų reikalaujamas vertes. Naudojant šiandien turimas žinias, betono savybės gali būti labai paveiktos.
Vienalyčių savybių betono gamybos sąlygos
Jei pastato elemento stipris gniuždant po 28 parų turėtų būti 40 MPa, arba dangos konstrukcijos betonui reikalaujama, kad stipris lenkimui po 28 parų turi būti 4,5 MPa, tai šios ribinės vertės niekur negali būti viršytos; apatinė ribinė vertė gali būti artima sąlyginei vertei. Jei objekto vykdymo metu laikomasi siauresnių ribų, tuo geriau rangovas atlieka savo užduotį. Labai žalinga, jei sąlyginės vertės toli nepatenka į tam tikras – net jei tik kelias – vietas.
Istorinės vertės ir receptai: Toliau pateikti skaičiai, proporcijos, žymėjimai, priežiūros procedūros ir ribos buvo perkelti iš originalaus straipsnio, kad būtų išsaugotas turinys. Jie neturėtų būti naudojami kaip šiuolaikinė receptūra, priėmimo kriterijai ar mišinio dizaino, laboratorinių tyrimų, medžiagų deklaracijų, technologinio plano ir taikomų reglamentų pakaitalai.
Cemento skiedinio ir betono atsparumas gniuždymui
Gniuždymo stiprio dydis labai priklauso nuo cemento savybių, cemento kiekio, smėlio ir užpildo kiekio ir sudėties, vandens kiekio betone montavimo metu, montavimo būdo ir kt.
Lentelė 1. Užpildo kiekio įtaka tam pačiam skiedinio kiekiui.
1. cementas
Cemento skiedinio ir betono stipriai gniuždant buvo nustatyti pagal ankstesnius stebėjimus ir yra apibrėžti reglamentuose.
2. Cemento kiekis
Pagal pav. 1a, stipris gniuždant didėja didėjant cemento kiekiui, jei skiedinio dalis betone išlieka ta pati, tuo tarpu cemento kiekis skiedinyje didėja ir betono konsistencija išlaikoma nuolat nepakitusi. Jei skiedinio kiekis išliks nepakitęs ir tik didės arba mažės užpildo kiekis, stiprumas pasikeis tik šiek tiek tol, kol skiedinio kiekio pakaks, kad tilptų visi užpildo grūdeliai. Didėjant cemento kiekiui, betono stipris gniuždant nedidės neribotą laiką – tik iki tam tikros ribos. Po tos ribos stiprumo padidėjimas bus nereikšmingas, palyginti su kaina, kuri, padidėjus cemento kiekiui, labai padidės. Optimalus cemento kiekis 1 m3 betonui yra 300-350 kg.
Lentelė 2. Smėlio kiekio betone įtaka.
3. Skiedinio kiekis betone
Betono stipris gniuždant nustatomas pagal skiedinio stiprumą, patvirtintą lentelėse 1 ir 2. Tai galioja tik tuo atveju, jei užpildo stiprumas yra didesnis už skiedinio stiprumą ir jei skiedinio kiekio pakanka visapusiškai padengti stambius užpildo grūdelius.
4. Granulometrinė užpildų sudėtis
Rišiklio panaudojimas bus pasiektas iki galo, jei užpildų granuliometrinė sudėtis betone atitiks proporcijas, grafiškai pavaizduotas paveikslėlyje 2. 2 paveiksle visiškai išplėsta kreivė taikoma upių ir susmulkintam žvyrui. Ši kreivė rodo, kad iš viso užpildo 25% turi praeiti per sietą su anga #0,2mm; 65% turi prasiskverbti per #3mm skersmens sietą. Viršutinė užpildo riba nustatoma pagal #7mm skersmens sietą.
Šiandieniniai užpildų granulometrinės sudėties nustatymo standartai yra skirtingi. Yra keturios suvestinės trupmenos: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm ir 16/31,5mm. Suvestinės kategorijos nustatomos priklausomai nuo antsvorio ir per mažo svorio grūdų kiekio.
Pav. 1.
Pav. 2.
5. Vandens kiekio įtaka šviežiam betonui
Betono stipris gniuždant labai priklauso nuo įpilamo vandens kiekio. Mažiausias vandens kiekis, kuriam esant betonas pasiekia didžiausią stiprumą, gaunamas, kai betono tankinimo ar vibracijos metu atsiranda aiškiai pastebimų „prakaitavimo“ požymių, t.y., kai tankinant susidaro plonas cementinio pieno sluoksnis. Toliau didėjant vandens kiekiui, gniuždymo stipris mažėja. Šiuo atveju pirmoje vietoje yra vandens ir cemento koeficientas - vandens masės ir cemento masės santykis su 1 m3 betono. Optimalus vandens ir cemento faktorius visiškam hidratacijai pasiekti yra 0,38 – 0,42. Praktiškai tai sunku pasiekti ir šios vertės yra išvestos eksperimentiniu būdu, tačiau to tikrai siekiama. Jei vandens kiekis yra nepakankamas, cementas negalės visiškai hidratuoti ir betonas nepasieks numatyto stiprumo. Vandens įpylimas, kai nereikia, taip pat „uždusina“ betoną, kad jis nepasiektų projektinio stiprumo. Sumontavus betoną, būtina reguliariai jį prižiūrėti ateinančias septynias dienas. Puoselėjimas apima betono paviršiaus purškimą / laistymą, kad būtų kompensuojamas išgaravęs vanduo ir kad cementas galėtų hidratuoti, kaip planuota.
6. Temperatūros poveikis
Statant pastatus šaltuoju metų laiku, betonas turi būti laikomas taip, kad jo nepatektų šalčio, kol kietėjimas nepasiekė tiek, kad gniuždymo stipris būtų bent 10 MPa. Jei ši procedūra atliekama be papildomų rūpesčių, reikiamą efektą pirmiausia galima pasiekti įpylus antifrizo, akceleratoriaus ir pan.. Antifrizas apsaugo nuo vandens užšalimo paruoštame betone, o greitintuvai pagreitina hidratacijos procesą, kuris žiemą vyksta itin lėtai. Taip pat galima naudoti aliuminacinį cementą, kuris ypač tinka darbams esant šalčiui, jei kalbama apie mažesnius pastatus. Jei vandens prisotintas betonas yra dažnai veikiamas pakartotinio užšalimo ir atšildymo (pvz., hidrotechninių įrenginių atveju), galima tikėtis sunaikinimo, jei betono gniuždymo stipris užšalimo pradžioje yra mažesnis nei 15 MPa. Esant aukštai oro ir medžiagų temperatūrai, betonas turi būti nuolat drėgnas ir vėsus. Taip pat privaloma šviežią betono masę padengti bet kokia medžiaga, kuri neleis įkaisti betono paviršiaus. Esant aukštai temperatūrai (virš 50 °C), betono gniuždymo stiprio raida yra nenuspėjama, jei nėra tinkamos priežiūros.
Sauga ir eksploatacinės savybės: cemento dulkės ir šviežias betonas gali pažeisti akis, odą ir kvėpavimo takus, o maišytuvai, siurbliai, vibratoriai, klojiniai, atramos ir sunkūs elementai kelia papildomą mechaninį pavojų. Priedai nededami savavališkai, taip pat nenaudojamos istorinės šalto ir šilto oro nuorodos be patvirtintos receptūros, techninių lapų, betonavimo plano, apsaugos priemonių ir priežiūros.
Betono atsparumas tempimui
Betono atsparumas tempimui labai priklauso nuo bandinių skerspjūvio dydžio. Padidinus bandinių skerspjūvį, gautas mažesnis tempiamasis stipris. Išbandžius 400 cm2 pjūvio prizmes, kurios buvo pagamintos iš įprasto gelžbetonio mišinio ir joms pasendžius apie tris mėnesius drėgname ore, buvo gautas apie 1,2-2 MPa tempiamasis stipris. Specialūs mišiniai vamzdžiams ir tt jų davė apie 4 MPa ir net daugiau, jei bandomųjų korpusų storis atitiko praktikoje naudojamą storį. Purškiamam betonui (statyboje paruoštas šratinamasis betonas) buvo gauta iki 3,6 MPa. Nustatyta, kad betono pailgėjimas iki gedimo, matuojamas milimetrais ties 1m, buvo vidutiniškai 0,07-0,13 mm/m.
Betono atsparumas tempimui yra nereikšmingas, palyginti su jo stipriu gniuždant. Beveik visais atvejais naudojamas gelžbetonis, kuris turi armatūrą, skirtą tempimo jėgoms pernešti elemente. Manoma, kad betonas nieko neatlaiko įtempimo, todėl projektuotojai yra saugumo pusėje. Betono tempiamasis stipris yra dešimt kartų mažesnis nei betono stipris gniuždant.
Betono atsparumas tempimui lenkiant
Stačiakampių pjūvių betoninių sijų stipris lenkiant yra didesnis nei tų pačių matmenų kūnų atsparumas tempimui. Taip yra visų pirma dėl to, kad betono pailgėjimo koeficientas auga greičiau nei apkrova, todėl įtempių pasiskirstymas, kuris daromas įprastu skaičiavimo metodu, nėra realizuojamas. Lenkimo veikiamoje sijoje didžiausias tempiamasis įtempis atsiranda tik įtempto diržo ribinėje plokštumoje, o kai apkrova yra sijos viduryje, net tik vienos sekcijos išoriniame krašte.
Nustatyta, kad 28 dienų senumo kūnų, pagamintų iš minkšto arba skysto betono, lenkimo stiprio dydis yra 2-6 MPa; sijos, pagamintos iš sutankinto betono, purškiamo betono pavyzdžiai, taip pat šratinio betono pavyzdžiai, seni kelis mėnesius ir laikomi iš pradžių drėgnoje, o paskui sausoje būsenoje, davė 3,2 MPa stiprumo lenkimo rezultatus. Plokštėms, pagamintoms iš tos pačios medžiagos, kurios buvo laikomos po vandeniu 8 dienas, buvo nustatyta 6,3 MPa.
Betono susitraukimas, patinimas ir šliaužimas
Susitraukimas ir patinimas. Susitraukimo įtrūkimai. Susitraukimo įtempiai. Jei betoniniai korpusai, kurie buvo drėgni, džiūsta, džiovinimas prasidės nuo paviršiaus ir judės į vidų. Išorėje betonas gali beveik išdžiūti, kol jo šerdis vis dar drėgna. Sausas sluoksnis linkęs trauktis, drėgnas nesusitrauks arba susitrauks tik nežymiai. Dėl to tokiame betoniniame korpuse išoriniuose paviršiuose atsiranda tempimo įtempiai, o šerdyje – gniuždymo įtempiai.
Jei tempimo įtempiai viršija betono atsparumą tempimui, dėl susitraukimo atsiras įtrūkimų, kurie prasiskverbia giliau arba lėčiau link šerdies, ir atsiranda mažesnio stiprumo vietose. Vykstant džiūvimui, šerdis palaipsniui traukiasi, mažėja išorinių paviršių tempimo įtempiai.
Pav. 3.
Pav. 4.
Betono susitraukimo kiekis priklauso nuo cemento rūšies, cemento kiekio, vandens kiekio paruošimo metu, nuo akmens užpildo granuliometrinės sudėties ir elastingumo, taip pat nuo amžiaus, o ypač nuo priežiūros būdo ir klimato, taip pat labai nuo betono elemento matmenų.
Ilginiai betono pokyčiai kolonose ir sijose, veikiamose ilgalaikės apkrovos. Betono šliaužimas. Trejus metus sausoje rūsio erdvėje leistina apkrova stovėjusios kolonos, pagamintos iš įprastos sudėties betono, buvo nuolat trumpinamos pagal pav. 3 ir žymiai daugiau nei lygių, bet neapkrautų stulpelių. Šios deformacijos, kurios vyksta lėtai, įveikiant neapkrauto betono susitraukimo laipsnį, vadinamos „šliaužimu“. Valkšnumo laipsnis priklauso nuo betono sudėties, apkrovos dydžio ir trukmės, taip pat nuo betono drėgmės. Šlapias betonas šliaužia daug mažiau nei sausas, pav. 4. Betonas, kuris ilgą laiką buvo džiovinamas be apkrovos, veikiamas apkrovos šliaužia tik šiek tiek. Įtempimo apkrovos metu šliaužimas vyksta panašiai kaip ir gniuždomosios apkrovos metu, pav. 5.
Betono valkšnumas, t.y. dėl nuolatinio betono išlaidumo gelžbetonio apkrovoje padidėja armatūros dalis, o tai stipriai sutvirtintų kolonų atveju gali žymiai sumažinti paties betono reljefą.
Pav. 5.
Įtrūkimai ir deformacijos: parodytos susitraukimo ir valkšnumo tendencijos nėra pakankamas pagrindas įvertinti konkretaus objekto įtrūkimus, įlinkius, laikomąją galią ar ilgaamžiškumą. Esamai konstrukcijai reikalinga apžiūra, dokumentacija, matavimai ir skaičiavimai; naujai statybai aktualus projektas, medžiagų savybės, aplinkos sąlygos, statybos seka ir galiojantys reglamentai.
Atsparumas slydimui tarp armatūros ir betono
Armatūra gelžbetoninėse konstrukcijose turi visiškai sugerti tempimo jėgas, kai dėl betono susitraukimo ir išorinių jėgų poveikio tempimo metu viršijamas betono atsparumas. Tam reikia, kad armatūra savo apkrovas galėtų perduoti betonui per kontaktinius paviršius su betonu, kad armatūros inkaras nenutrūktų nuo leistinų apkrovų. Inkaravimas tvirtinamas kabliais strypų galuose. Esami armatūros strypų tipai, kurių padalijimas atliekamas remiantis skersiniais šonkauliais, yra: B500A (lygi juosta), B500B (strypas su briauna viena kryptimi) ir B500C (juosta su briaunomis dviem kryptimis).
Armatūra ir apsauginis sluoksnis: istoriniai ženklai, briaunų aprašymas ir tvirtinimo būdas nėra pagrindas renkantis ar detalizuojant šiandieninę armatūrą. Plieno tipas, skersmuo, jungtis, inkaravimas, persidengimas, atstumas, apsauginis sluoksnis ir montavimas yra nustatomi projekte ir patvirtinami atsekama dokumentacija bei kontrole statybvietėje.
Cemento skiedinio ir betono atsparumas dilimui
Skiediniai pagal pav. 18 šiuo atžvilgiu taip pat yra ypač geri; Kalbant apie granulometrinę sudėtį, paprastai reikia laikytis aukščiau pateiktų nurodymų dėl stiprumo gniuždant. Be to, rekomenduojamas akmuo, pasižymintis dideliu atsparumu dilimui ir smūgiams. Priedai, kurie yra atsparesni už gerą kietąjį akmenį, padidina betono atsparumą dilimui, jei jie turi tinkamą grūdelių dydį ir formą. Šlapias betonas susidėvi greičiau nei sausas; drėgmė padeda šlifuoti.
Betono atsparumas atmosferos poveikiui
Kai reikia nustatyti sąlygas oro sąlygoms atsparaus betono gamybai, pirmiausia reikėtų pradėti nuo patirties, įgytos ant anksčiau pastatytų konstrukcijų. Visų pirma, reikia atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:
- Kaip išsirinkti akmenį? - Dažnai kyla sunkumų renkantis akmenį taupumo sumetimais, ar reikia naudoti akmenį, kuris, kaip ir smulkintas smėlis ar skalda, pasirodytų lygus ir dėl to prastai įsitvirtintų betonas, ar tai akmuo, kuris yra nepakankamai atsparus oro sąlygoms. Šiuo atžvilgiu turi būti keliami griežti reikalavimai, kad išoriniam betonui būtų naudojamas tik geras atsparumas oro sąlygoms
- Koks cemento kiekis reikalingas betonui? - Ant išorinių paviršių betonas turi būti pakankamai nepralaidus vandeniui. Tam galima panaudoti tai, kas nustatyta apie betono granuliometrinės sudėties įtaką vandens laidumui ir pagal tai nustatyti reikiamą cemento kiekį. Kai kurie optimalūs cemento kiekiai svyruoja tarp 300–350 kg vienam m3 betono, tačiau kiekvienu atveju tai gali labai skirtis (tai priklauso nuo daugelio veiksnių).
- Kokio granuliavimo ir kokių betono granuliuotos sudėties savybių turėtume siekti? - Priklauso nuo atvejo – upės užpildas yra palankesnis, nelygios sudėties; susmulkintas užpildas kai kuriais aspektais gali būti geresnės kokybės, tačiau jis turi aštrių grūdelių, kurie gali būti kenksmingi kai kuriuose betono mišiniuose.
- Kokio stiprumo betonas reikalingas? – Į šį klausimą atsakyti daug sunkiau nei tuos, kurie jau buvo aptarti. Todėl visi ankstesni pasiūlymai yra susiję su ribotomis galimybėmis. Siekiant išspręsti šią problemą, buvo atlikti keli bandymai, kurie parodė, kokio stiprumo turi būti betonas, kad jis ilgą laiką išliktų atsparus cikliniam užšalimui ir atšildymui. Padaryta išvada, kad betono stipris gniuždant, prieš pakartotinai užšaldant ir atšildant, turi būti bent 15 MPa. Jei betonas apdorojamas iš išorės, reikia didesnio stiprumo; tokiu atveju rekomenduojama numatyti bent 25 MPa.
- Kokios konsistencijos betonas tinka? – Kalbant apie betono konsistenciją, šiuo metu yra supratimas, kad su liejamu betonu reikia būti atsargiems, nes su dideliu vandens kiekiu jis padeda išsiskirti, o pasekmės pasireiškia tuo, kad ant kiekvieno pilamo sluoksnio atsiranda daugiau ar mažiau ryškus smulkiagrūdžio ir vandens turtingo skiedinio sluoksnis. Tas skiedinys turi mažiau stiprumo, didesnę galią sugerti vandenį ir pan.
- Kiek reikia atsižvelgti į objekto formą? - Jei, pavyzdžiui, išorinis paviršius yra greideriuojamas, tada nemažoje betono dalyje sulaikoma daugiau sniego ir ledo nei apdorojus sieną lygiais paviršiais. Mirkymas gali trukti ilgai, todėl užšalimas ir atšildymas drėgnoje būsenoje yra dažnesnis. Tikslas yra, kad sniegas, ledas ir šiukšlės ant pastato būtų kuo trumpesni.
Apdorojant betoną iš išorės, reikia turėti omenyje, kad dėl to vandens pralaidumas paprastai tampa didesnis ir stambūs ant paviršiaus gulintys užpildo gabalai yra suskaidomi akmens pjovimo įrankiu. Jei apdorotame betone yra armatūros, reikia būti ypač atsargiems, kad būtų pakankamai išsaugotas apsauginis betono (apsauginio sluoksnio) poveikis armatūrai. Vandens prasiskverbimui į betoną tam tikru mastu galima užkirsti kelią dangomis/priedais.
Patvarumą lemia ne viena reikšmė: veikiant vandeniui, šalčiui, druskoms, nusidėvėjimui ir cheminiam poveikiui reikalingas suderintas medžiagų pasirinkimas, suprojektuotas apsauginis sluoksnis, kontroliuojamas montavimas ir priežiūra, išspręstas drenažas, reguliarios apžiūros ir priežiūra. Vien tik danga ar priedas negali kompensuoti netinkamos sudėties, prasto montavimo, įtrūkimų, nepakankamo apsauginio sluoksnio ar neišspręsto vandens sulaikymo.