Profesionāls arhīva saturs: rakstā ir saglabāti vēsturiski apgalvojumi, tabulas un diagrammas par cementa javu un betonu, taču tas nav maisījuma dizains, materiāla specifikācija, betonēšanas plāns, konstrukcijas aprēķins, pārbaudes rokasgrāmata vai esoša elementa novērtējums. Sastāvs, īpašības, iedarbības klase, konsistence, uzstādīšanas metode, kopšana, kvalitātes kontrole un projektēšanas vērtības jānosaka atbildīgajiem ekspertiem atbilstoši konkrētajam objektam, deklarētajiem materiāliem un spēkā esošajiem standartiem.
Mūsdienās Savo Kusić koncentrējas uz koka logiem, koka-alumīnija logiem, pielāgotiem logiem, durvīm un cenu pieprasījumiem. Šis raksts paliek kā vēstures arhīvs un nav piedāvājums projektēt, ražot, testēt vai veikt betona konstrukcijas.
Vispārīgi dati
Cementa javas sastāvs vai staba, dzelzsbetona starpstāvu konstrukcijas, apstrādātā betona elementa, ietves plātnes, tilta arkas vai betona ceļa betona sastāvs parasti tiks uzskatīts par apmierinošu, ja attiecīgais konstrukcijas elements ir izgatavots ar vismazāko materiālu un darbaspēka daudzumu tā, lai tas būtu pietiekami izturīgs un atbilstošs mērķim. Kas uzskatāms par pastāvīgu un piemērotu mērķim, ir jādefinē katrā gadījumā atsevišķi: tāpēc pirms ēkas būvniecības uzsākšanas ir jānosaka, kādām īpašībām jābūt javai un betonam attiecībā uz spiedes stiprību, lieces izturību, izturību pret atmosfēras iedarbību, ūdensnecaurlaidību uc Tam ir daudz dažādu norādījumu būvnoteikumos, kā arī daudzi skaitliski ierobežojumi.
Būvuzņēmēja uzdevums ir nodrošināt, lai atsevišķu īpašumu vērtības atbilstu nepieciešamajām vērtībām. Betona īpašības var ievērojami ietekmēt, ja tiek izmantotas šodien pieejamās zināšanas.
Nosacījumi betona ar viendabīgām īpašībām izgatavošanai
Ja ēkas elementa spiedes stiprībai pēc 28 dienām jābūt 40 MPa, vai ja seguma konstrukcijas betonam ir noteikts, ka lieces stiprībai pēc 28 dienām jābūt 4,5 MPa, tad šīs robežvērtības nedrīkst pārsniegt nevienā vietā; apakšējā robežvērtība var būt tuva nosacītajai vērtībai. Ja objekta izpildes laikā tiek ievērotas šaurākas robežas, jo labāk darbuzņēmējs veic savu uzdevumu. Tas ir ļoti kaitīgi, ja nosacītās vērtības ievērojami atpaliek no noteiktām - pat ja tikai dažām - vietām.
Vēsturiskās vērtības un receptes: Tālāk norādītie skaitļi, proporcijas, marķējumi, kopšanas procedūras un ierobežojumi ir pārcelti no sākotnējā raksta, lai saglabātu saturu. Tos nedrīkst izmantot kā modernu recepti, pieņemšanas kritērijus vai maisījumu dizaina, laboratorijas testu, materiālu deklarāciju, tehnoloģiskā plāna un piemērojamo noteikumu aizstājējus.
Cementa javas un betona spiedes izturība
Spiedes stiprības lielums lielā mērā ir atkarīgs no cementa īpašībām, cementa daudzuma, smilšu un pildvielu daudzuma un sastāva, ūdens daudzuma betonā ieklāšanas laikā, uzstādīšanas metodes utt.
Tabula 1. Minerālmateriāla daudzuma ietekme pie tāda paša javas daudzuma.
1. cements
Cementa javas un betona spiedes stiprības ir noteiktas ar iepriekšējiem novērojumiem un ir noteiktas normatīvajos aktos.
2. Cementa daudzums
Saskaņā ar att. 1a, spiedes stiprība palielinās, palielinoties cementa daudzumam, ja javas īpatsvars betonā paliek nemainīgs, savukārt cementa daudzums javā palielinās un betona konsistence tiek pastāvīgi nemainīga. Ja javas daudzums paliek nemainīgs un tikai minerālmateriāla daudzums palielinās vai samazinās, stiprība mainīsies tikai nedaudz, kamēr javas daudzums būs pietiekams, lai saturētu visus pildvielas graudus. Betona spiedes stiprība nepalielināsies bezgalīgi, palielinoties cementa daudzumam – tikai līdz noteiktai robežai. Pēc šīs robežas stiprības pieaugums būs nenozīmīgs attiecībā pret cenu, kas ievērojami palielināsies, palielinoties cementa daudzumam. Optimālais cementa daudzums 1 m3 betonam ir 300-350 kg.
Tabula 2. Smilšu daudzuma ietekme betonā.
3. Javas daudzums betonā
Betona spiedes stiprību nosaka javas stiprība, ko apstiprina tabulas 1 un 2. Tas ir spēkā tikai tad, ja minerālmateriāla izturība ir lielāka par javas izturību un javas daudzums ir pietiekams, lai vispusīgi nosegtu rupjos minerālmateriāla graudus.
4. Agregātu granulometriskais sastāvs
Saistvielas izlietojums tiks sasniegts pilnā apjomā, ja pildvielu granulometriskais sastāvs betonā atbildīs proporcijām, kas grafiski parādītas attēlā 2. Attēlā 2 pilnībā izvērsta līkne attiecas uz upju un drupinātu granti. Šī līkne parāda, ka no kopējā agregāta 25% jāiziet cauri sietam ar atveri #0,2mm; 65% jāiziet cauri #3mm diametra sietam. Minerālmateriāla augšējo robežu nosaka #7mm diametra siets.
Mūsdienu standarti pildvielu granulometriskā sastāva noteikšanai ir atšķirīgi. Ir četras apkopotās daļas: 0/4mm, 4/8 mm, 8/16mm un 16/31,5mm. Kopējās kategorijas tiek noteiktas atkarībā no liekā un mazsvara graudu daudzuma.
Zīm. 1.
Zīm. 2.
5. Ūdens daudzuma ietekme uz svaigu betonu
Betona spiedes stiprība lielā mērā ir atkarīga no pievienotā ūdens daudzuma. Mazākais ūdens daudzums, pie kura betons sasniedz vislielāko stiprību, tiek iegūts, kad betona blīvēšanas vai vibrācijas laikā parādās skaidri pamanāmas “svīšanas” pazīmes, t.i., kad blīvēšanas laikā veidojas plāns cementa piena slānis. Turpinot palielināt ūdens daudzumu, spiedes izturība samazinās. Šajā gadījumā pirmajā vietā ir ūdens-cementa faktors - ūdens masas un cementa masas attiecība pret betona 1 m3. Optimālais ūdens-cementa faktors pilnīgas hidratācijas sasniegšanai ir 0,38 - 0,42. Praksē to ir grūti sasniegt, un šīs vērtības tiek iegūtas eksperimentāli, taču tas noteikti ir paredzēts. Ja ūdens daudzums ir nepietiekams, cements nespēs pilnībā mitrināties un betons nesasniegs paredzēto stiprību. Ūdens pievienošana, kad tas nav nepieciešams, arī “noslāpē” betonu, lai tas nesasniegtu paredzēto izturību. Pēc betona ieklāšanas tas regulāri jākopj turpmākās septiņas dienas. Kopšana ietver betona virsmas izsmidzināšanu/laistīšanu, lai kompensētu iztvaicēto ūdeni un lai cements varētu hidratēties, kā plānots.
6. Temperatūras ietekme
Būvējot ēkas aukstajā sezonā, betons jāuzglabā tā, lai tas netiktu pakļauts sala ietekmei, pirms sacietēšana nav progresējusi tādā mērā, ka spiedes stiprība ir vismaz 10 MPa. Ja šo procedūru veic bez liekām pūlēm, nepieciešamo efektu var panākt, pirmkārt, pievienojot antifrīzu, akseleratoru u.c. Antifrīzs novērš ūdens sasalšanu sagatavotajā betonā, bet paātrinātāji paātrina hidratācijas procesu, kas ziemā ir ārkārtīgi lēns. Var izmantot arī alumināta cementu, kas ir īpaši piemērots darbiem salnā, ja runa ir par mazākām ēkām. Ja betons, kas ir piesātināts ar ūdeni, bieži tiek pakļauts atkārtotai sasalšanai un atkausēšanai (piemēram, attiecībā uz hidrotehniskajām iekārtām), tad ir sagaidāma iznīcināšana, ja betona spiedes izturība sasalšanas sākumā ir mazāka par 15 MPa. Augstas gaisa un materiāla temperatūras gadījumā betonam pastāvīgi jābūt mitram un vēsam. Tāpat obligāti ir jāpārklāj svaigā betona masa ar jebkuru materiālu, kas novērsīs betona virsmas uzkaršanu. Augstas temperatūras (virs 50 °C) ietekmē betona spiedes stiprības attīstība ir neparedzama, ja netiek ievērota adekvāta aprūpe.
Drošība un veiktspēja: cementa putekļi un svaigs betons var sabojāt acis, ādu un elpošanas ceļus, un maisītāji, sūkņi, vibratori, veidņi, balsti un smagie elementi rada papildu mehāniskus riskus. Piedevas netiek pievienotas patvaļīgi, kā arī netiek izmantotas vēsturiskas aukstā un siltā laika norādes bez apstiprinātas receptes, tehniskās lapas, betonēšanas plāna, aizsarglīdzekļu un uzraudzības.
Betona stiepes izturība
Betona stiepes izturība lielā mērā ir atkarīga no pārbaudāmo paraugu šķērsgriezuma izmēra. Palielinot pārbaudāmo paraugu šķērsgriezumu, tika iegūta zemāka stiepes izturība. Pārbaudot sekcijas 400 cm2 prizmas, kas izgatavotas no parastā dzelzsbetona maisījuma un pēc aptuveni trīs mēnešu novecošanās mitrā gaisā, tika iegūtas aptuveni 1,2-2 MPa stiepes stiprības. Speciālie maisījumi caurulēm utt. tie deva līdz aptuveni 4 MPa un pat vairāk, ja testa korpusu biezums atbilda praksē izmantotajam biezumam. Izsmidzinātajam betonam (būvlaukumā sagatavots skrošbetons) tika iegūts līdz 3,6 MPa. Betona pagarinājums līdz sabrukumam, mērot milimetros pie 1m, tika konstatēts vidēji 0,07-0,13 mm/m.
Betona stiepes izturība ir niecīga salīdzinājumā ar tā spiedes izturību. Gandrīz visos gadījumos tiek izmantots dzelzsbetons, kuram ir stiegrojums, kas paredzēts spriegojuma spēku pārnešanai elementā. Tiek uzskatīts, ka betons neko neiztur spriegumā, tāpēc projektētāji ir drošības pusē. Betona stiepes izturība ir desmit reizes mazāka nekā betona spiedes izturība.
Betona stiepes izturība lieces laikā
Betona siju ar taisnstūrveida sekcijām lieces izturība ir lielāka par tādu pašu izmēru korpusu stiepes izturību. Tas galvenokārt ir saistīts ar to, ka betona pagarinājuma koeficients aug ātrāk nekā slodze, tādējādi netiek realizēts sprieguma sadalījums, kas tiek pieņemts ar parasto aprēķina metodi. Sijā, kas pakļauta liecei, lielākais stiepes spriegums rodas tikai nospriegotās jostas robežplaknē un, kad slodze atrodas sijas vidū, pat tikai vienas sekcijas ārējā malā.
Konstatēts, ka 28 dienas vecu ķermeņu, kas izgatavoti no mīksta vai šķidra betona, lieces izturības lielums ir 2-6 MPa; sijas, kas izgatavotas no sablīvēta betona, smidzinātā betona paraugi, kā arī skrotis betona paraugi, kas novecojuši vairākus mēnešus un vispirms uzglabāti mitrā un pēc tam sausā stāvoklī, sniedza lieces izturības rezultātus 3,2 MPa. Plāksnēm, kas izgatavotas no tā paša materiāla un kuras tika turētas zem ūdens 8 dienas, tika noteikta lieces stiprības vērtība 6,3 MPa.
Betona saraušanās, pietūkums un šļūde
Saraušanās un pietūkums. Rukuma plaisas. Rukuma spriegumi. Ja betona korpusi, kas ir uzturēti mitrā stāvoklī, tiek pakļauti žāvēšanai, žūšana sāksies no virsmas un virzās uz iekšpusi. No ārpuses betons var gandrīz izžūt, kamēr tā kodols joprojām ir mitrs. Sausajam slānim ir tendence sarukt, mitrā serde nē, vai saruks tikai nedaudz. Rezultātā šādā betona korpusā uz ārējām virsmām parādās stiepes spriegumi, bet serdē - spiedes spriegumi.
Ja stiepes spriegumi pārsniedz betona stiepes izturību, saraušanās dēļ radīsies plaisas, kas iekļūst dziļāk vai seklāk pret serdi, un parādās vietās ar zemāku izturību. Žāvēšanas gaitā serde pakāpeniski saraujas, stiepes spriegumi uz ārējām virsmām samazinās.
Att. 3.
Att. 4.
Betona saraušanās apjoms ir atkarīgs no cementa veida, cementa daudzuma, ūdens daudzuma sagatavošanas laikā, no akmens pildvielas granulometriskā sastāva un elastības, kā arī no vecuma, un jo īpaši no apkopes veida un klimata, un lielā mērā no betona elementa izmēriem.
_ Betona gareniskās izmaiņas kolonnās un sijās, kas pakļautas ilgstošai slodzei. Betona šļūde._ Kolonnas, kas trīs gadus stāvēja zem pieļaujamās slodzes sausā pagraba telpā un bija izgatavotas no parasta sastāva betona, tika pastāvīgi saīsinātas atbilstoši att. 3, un ievērojami vairāk nekā vienādas, bet nenoslogotas kolonnas. Šīs deformācijas, kas notiek lēni, pārvarot neslodzes betona saraušanās pakāpi, sauc par “šļūdei”. Šļūdes pakāpe ir atkarīga no betona sastāva, slodzes lieluma un ilguma, kā arī no betona mitruma. Slapjš betons ložņā daudz mazākā mērā nekā sausais betons, att. 4. Ilgu laiku bez slodzes kaltēts betons zem slodzes tikai nedaudz ložās. Spriegošanas slodzes laikā šļūde notiek līdzīgā mērā kā kompresijas slodzes laikā, att. 5.
Betona šļūde, t.i., pastāvīga betona piekāpšanās slodzes rezultātā palielina stiegrojuma daļu slodzes uztveršanā dzelzsbetonā, kas stipri pastiprinātu kolonnu gadījumā var novest pie paša betona ievērojama atvieglojuma.
Att. 5.
Plaisas un deformācijas: parādītās saraušanās un šļūdes tendences nav pietiekams pamats, lai novērtētu konkrēta objekta plaisas, izlieces, nestspēju vai izturību. Esošajai būvei nepieciešama apskate, dokumentācija, mērījumi un aprēķini; jaunbūvei būtisks ir projekts, materiāla īpašības, vides apstākļi, būvniecības secība un spēkā esošie noteikumi.
Izturība pret slīdēšanu starp stiegrojumu un betonu
Stiegrojumam dzelzsbetona konstrukcijās pilnībā jāsaņem stiepes spēki, kad betona pretestība tiek pārsniegta stiepes laikā betona saraušanās un ārējo spēku ietekmē. Šim nolūkam ir nepieciešams, lai stiegrojums varētu pārnest savas slodzes uz betonu caur saskares virsmām ar betonu, un tā, lai stiegrojuma enkurojums nepārtrūktu pie atļautajām slodzēm. Noenkurojums tiek nodrošināts ar āķiem stieņu galos. Esošie stiegrojuma stieņu veidi, kuru sadalījums tiek veikts, pamatojoties uz šķērseniskām ribām, ir: B500A (gluda josla), B500B (stienis ar ribu vienā virzienā) un B500C (stienis ar ribām divos virzienos).
Armatūra un aizsargslānis: vēsturiskie marķējumi, ribu apraksts un enkurošanas metode nav pamatā mūsdienu stiegrojuma izvēlei vai detalizācijai. Tērauda veidu, diametru, savienojumu, enkurošanu, pārklāšanos, attālumu, aizsargkārtu un uzstādīšanu nosaka projekts un apstiprina ar izsekojamu dokumentāciju un kontroli būvlaukumā.
Cementa javas un betona nodilumizturība
Javas saskaņā ar att. 18 arī šajā ziņā ir īpaši labi; attiecībā uz granulometrisko sastāvu parasti ir jāievēro iepriekš sniegtie norādījumi par spiedes izturību. Turklāt ir ieteicams akmens, kam ir augsta nodilumizturība un triecienizturība. Piejaukumi, kas ir izturīgāki par labu cieto akmeni, palielina betona nodilumizturību, ja tiem ir piemērots graudu izmērs un forma. Slapjš betons nolietojas ātrāk nekā sausais betons; mitrums palīdz slīpēšanai.
Betona izturība pret atmosfēras iedarbību
Ja nepieciešams noteikt apstākļus pret laikapstākļiem izturīga betona ražošanai, vispirms jāsāk ar pieredzi, kas iegūta uz iepriekš būvētām konstrukcijām. Pirmkārt, uzmanība jāpievērš šādiem aspektiem:
- Kā izvēlēties akmeni? - Nereti, izvēloties akmeni ekonomijas nolūkos, rodas grūtības, vai nepieciešams izmantot akmeni, kas tāpat kā šķembas vai šķembas izrādītos līdzens un tādējādi radītu sliktu betona iegulšanu, vai arī tas ir akmens ar nepietiekamu izturību pret laikapstākļiem. Šajā sakarā ir jāizvirza stingras prasības, ka ārējam betonam tiek izmantots tikai akmens ar labu laikapstākļu noturību
- Kāds cementa daudzums nepieciešams betonam? - Uz ārējām virsmām betonam jābūt pietiekami ūdens necaurlaidīgam. Šim nolūkam var izmantot noteikto par betona granulometriskā sastāva ietekmi uz ūdens caurlaidību un, pamatojoties uz to, var noteikt nepieciešamo cementa daudzumu. Daži optimālie cementa daudzumi svārstās no 300-350 kg uz m3 betona, taču tas var ievērojami atšķirties katrā gadījumā (tas ir atkarīgs no daudziem faktoriem).
- Uz kādu granulāciju un uz kādām betona granulētā sastāva īpašībām jātiecas? - Atkarīgs no gadījuma – upes pildviela ir labvēlīgāka, nevienmērīgs sastāvs; šķembu pildviela dažos aspektos var būt kvalitatīvāka, taču tai ir asi graudi, kas dažos betona maisījumos var būt kaitīgi.
- Kāda betona stiprība ir nepieciešama? – Uz šo jautājumu ir daudz grūtāk atbildēt nekā uz tiem, kas jau tika apspriesti. Tāpēc visi iepriekšējie priekšlikumi attiecas uz ierobežotām iespējām. Lai atrisinātu šo problēmu, tika veikti vairāki testi, kas parādīja, kādai jābūt betona stiprībai, lai tas ilgstoši būtu izturīgs pret ciklisku sasalšanu un atkausēšanu. Tika secināts, ka pirms atkārtotas sasalšanas un atkausēšanas betona spiedes stiprībai jābūt vismaz 15 MPa. Ja betonu apstrādā no ārpuses, ir nepieciešamas lielākas stiprības; šādā gadījumā ieteicams nodrošināt vismaz 25 MPa.
- Kādas konsistences betons ir piemērots? - Runājot par betona konsistenci, šobrīd valda izpratne, ka ar lietbetonu jābūt uzmanīgiem, jo ar savu lielo ūdens daudzumu tas palīdz izvadīšanai, kuras sekas izpaužas tā, ka uz katras ielietās kārtas parādās vairāk vai mazāk izteikts smalkgraudainas un ar ūdeni bagātas javas slānis. Šai javai ir mazāka izturība, lielāka spēja absorbēt ūdeni utt.
- Cik lielā mērā jāņem vērā objekta forma? - Ja, piemēram, greiderē ārējo virsmu, tad uz ievērojamas betona daļas saglabājas vairāk sniega un ledus nekā tad, ja sienu apstrādā ar gludām virsmām. Mērcēšana var ilgt ilgu laiku, un tāpēc sasalšana un atkausēšana mitrā stāvoklī ir biežāka. Mērķis ir nodrošināt, lai sniegs, ledus un gruži uz ēkas būtu pēc iespējas īsāki.
Gadījumā, ja betons tiek apstrādāts no ārpuses, jāņem vērā, ka rezultātā ūdens caurlaidība parasti kļūst augstāka un ar akmens griezēja instrumentu tiek sadalīti lieli uz virsmas guļošie pildvielas gabali. Ja apstrādātais betons satur stiegrojumu, ir nepieciešama īpaša piesardzība, lai pietiekami saglabātu betona (aizsargkārtas) aizsargājošo iedarbību stiegrojumam. Ūdens iekļūšanu betonā zināmā mērā var novērst ar pārklājumiem/piedevām.
Izturību nenosaka viena vērtība: ūdens, sala, sāļu, nodiluma un ķīmiskās iedarbības iedarbībai nepieciešama saskaņota materiālu izvēle, izstrādāts aizsargslānis, kontrolēta uzstādīšana un kopšana, atrisināta drenāža, regulāras pārbaudes un apkope. Pārklājums vai piedeva vien nevar kompensēt nepareizu sastāvu, sliktu uzstādīšanu, plaisas, nepietiekamu aizsargkārtu vai neatrisinātu ūdens aizturi.