Бетон и Бутобетон

БЕТОН

Это искусственный камень, получаемый в результате затвердения бетонной массы. Состоит из смеси цемента, заполнителей разной крупности и воды.

Песок, гравий, используемые в бетоне, должны быть чистыми, так как загрязнения снижают его прочность. При необходимости материалы хорошо промывают. Цемент применяют той марки, которая позволяет получить бетон нужной прочности. Вода тоже должна быть чистой.

Бетонная масса может быть разной консистенции — густоты. Жесткая (как бы влажная земля) при укладке требует сильного уплотнения; пластичная (относительно густая и более подвижная) нуждается в меньшем уплотнении; литая — это подвижная масса, почти самотеком заполняющая форму.

Консистенция (густота) бетонной массы зависит от количества воды, при избытке которой она расслаивается, а прочность бетона снижается. Если одновременно добавлять воду и цемент, не меняя соотношений между ними, то прочность бетона остается без изменениям Чем гуще масса и чем сильнее она уплотняется (трамбуется), тем выше прочность бетона, и наоборот.

Если в бетонную массу положить стальную (железную) арматуру, то получим железобетон — более прочный бетон.

Желательно готовить и укладывать более густую массу с осадкой конуса 2—6 см. Однако уложить и хорошо уплотнить ее можно только в крупных конструкциях с редко расположенной арматурой. Чем тоньше конструкция и чем чаще расположена в ней арматура, тем пластичнее должна быть бетонная масса.

Нормы предусматривают следующую консистенцию бетонной массы с осадкой конуса в сантиметрах:

• подготовка под фундаменты и полы — 2—3 см;
• массивные конструкции без арматуры (фундаменты, стены) или с редко расположенной арматурой — 3—6 см;
• обычные железобетонные конструкции (балки, колонны, плиты) с арматурой средней густоты — 8—12 см;
• тонкие стены, колонны и балки малых сечений, а также конструкции с густой арматурой— 12—14 см.

Измерение консистенции. Консистенцию бетонной массы измеряют специальным' металлическим конусом с очень гладкой внутренней поверхностью (без швов). Высота конуса — 30 см, ширина в нижнем основании — 20, в верхнем—10 см. Сбоку конус имеет две ручки, внизу его укрепляют два упора в виде лапок или скоб, на которые надо встать ногами, прижимая конус к горизонтальной площадке (широкая доска, фанера, лист стали или пластмассы). Для проверки готовят бетонную массу, смачивают площадку водой, ставят на нее конус, прижимают ногами, наполняют его в три слоя по 10 см бетонной массой, каждый слой протыкают 25 раз стержнем-штыком из круглой стали диаметром 15 мм. Такое уплотнение называется штыкованием. Наполнив конус, излишнюю бетонную массу срезают вровень с краями. После этого конус за ручки медленно поднимают вертикально. Освобожденная из него бетонная масса начинает медленно оседать, меняя свою форму. Как только бетонная масса прекратит оседать, рядом с ней ставят конус, кладут на его верхнее основание рейку и измеряют расстояние от нее до осевшей массы линейкой с сантиметровыми делениями. Чем жиже консистенция бетонной массы, тем больше она оседает, и наоборот.

Примерная осадка бетонной массы: жесткой — от 0 до 2 см; пластичной — от 6 до 14 см; литой — от 17 до 22 см. Бетонная масса не должна выделять воду и расслаиваться.

Подбор заполнителей. При подборе заполнителей надо стремиться к тому, чтобы гравий, щебень и песок имели зерна различной крупности. В этом случае между зернами почти не будет пустот. Принято считать, что объем пустот в песке не должен превышать 37%, в гравии — 45, а в щебне — 50%. Чем меньше пустот в крупном заполнителе (гравии или щебне), тем меньше потребуется песка и сократится расход цемента.

Проверить пустотность в заполнителе можно довольно простым способом. Подобранную смесь или отдельно гравий, щебень, песок насыпают в 10-литровое ведро. Не уплотняя, сравнивают с краями, отмеривают воду и заливают ее тонкой струей в ведро до краев. По объему влитой воды определяют пустотность: если ее влито, например, 4,5 л, то пустотность — 45%.

Состав заполнителя подбирают с помощью стандартных сит. Гравий или щебень просеивают через сито с ячейками диаметром 80, 40, 20, 10 и 5 мм; песок — 5; 2,5; 0,6; 0,3 и 0,15 мм. Зерна, остающиеся на каждом из сит, называются фракцией заполнителя.

Рассмотрим два способа подбора заполнителя.

1. Наибольшая крупность заполнителя — 40 мм. Просеивают гравий или щебень на сите 40 мм. Остаток на этом сите называется верхним остатком. Затем то, что прошло через сито 40 мм, просеивают на сите 20 мм. Остаток этого сита называется первой фракцией с зернами крупностью от 21 до 40 мм. То, что прошло через сито 20 мм и осталось на сите 10 мм, является второй фракцией с зернами крупностью от 11 до 20 мм. То, что прошло на сите 10 мм, просеивается на сите 5 мм, остаток даст третью фракцию с зернами крупностью от 6 до 10 мм. То, что прошло сквозь сито 5 мм, называем нижним остатком.
   Для приготовления крупнозернистой смеси часто берут по объему: по 5% верхнего и нижнего остатка и по 30% первой, второй и третьей фракций. Верхний остаток можно заменить первой фракцией в количестве 5%.
   Крупнозернистую смесь такого состава можно приготовить из двух фракций: 50—65% — первой, 35—50% — третьей или из трех: 40—45% — первой фракции, 20—30% — второй и 25—30% — третьей.
2. Наибольшая крупность заполнителя — 20 мм. Просевая заполнитель на сите 20 мм, а то, что прошло через него,—на сите 10 мм, получают первую фракцию с крупностью зерен от 11 до 20 мм. Затем то, что прошло через сито 10 мм, просеивают на сите 5 мм и получают вторую фракцию с зернами от 6 до 10 мм. Наконец, то, что прошло через сито 5 мм, просеивают на сите 3 мм и получат третью фракцию с зернами от 4 до 5 мм.
   Смесь можно готовить из трех фракций: 60%—первой, 30—35%—второй и 10—5%—третьей или из двух: первой — 45—60% и второй — 55—40%.
   Песок сначала просеивают на сите 2,5 мм, а то, что прошло через него,—на сите 1,2 мм и получают первую фракцию. То, что прошло через сито 1,2 мм, просеивают на сите 0,3 мм и получают вторую фракцию. Для приготовления песчаной смеси первой фракции берут 20—50%, второй — 80—50%.

Таким образом подбирают зерновой состав гравия или щебня и песка. Отмерив нужное количество заполнителя разных фракций, их необходимо хорошо между собой перемешать, чтобы зерна равномерно распределились по всей своей массе.

Размеры крупного заполнителя должны быть не более 1/4—1/5 наименьшего размера конструкции детали. Для тонких плит наибольшая крупность заполнителя может достигать 1/3 и даже 1/2 толщины плиты. Для железобетонных конструкций с густой арматурой наибольшая крупность зерен должна быть не более 40, а иногда и 20 мм. Размер зерен заполнителя не должен быть больше 3/4 расстояния между стержнями или прутьями арматуры.

Цемент надо применять такой марки, которая превышала бы заданную марку бетона в 2—3 раза (для портландцемента — в 2 раза, для других цементов — в 3 раза). Например, для бетона марки 150 кг/см² следует применять цемент марки не менее 400 кг/см².

Избыток цемента в бетоне приводит к перерасходу последнего, а недостаток уменьшает его плотность, водопроницаемость, морозостойкость, приводит к ржавлению уложенной арматуры.

При приготовлении бетонной массы смесь заметно уменьшается в объеме. Из 1 м³ сухой смеси получается от 0,59 до .0,71 м³ бетонной массы. Поэтому для приготовления 1 м³ бетонной массы следует брать гораздо больше сухих материалов. Например, для одного состава бетона требуется 0,445 м³ песка, 0,870 м³ гравия, 0,193 м³ цемента (250 кг), 178 л воды; для другого — 0,395 м³ песка, 0,880 м³ гравия, 0,198 м³ цемента (260 кг), 185 л воды; для третьего — 0,445 м³ песка, 0,880 м³ гравия, 0,204 м³ цемента (265 кг), 189 л воды.

Таким образом, умелый подбор зернового состава заполнителя позволяет получить бетон одной и той же марки, но с разным содержанием цемента. Составы обычных бетонов приведены в таблицах 8 и 9. В последней из них не указывается количество воды, оно подбирается в зависимости от требуемой консистенции бетонной массы.

Подобрав крупные заполнители, их отмеривают объемными частями и перемешивают. Соответствующий песок также отмеривают в нужном количестве и засыпают на боек (деревянный щит) ровным слоем в виде грядки. На грядку насыпают цемент, и все тщательно перемешивают (гарцуют) до получения однородной смеси. Затем цементно-песчаную смесь гарцуют с гравием или щебнем до полной однородности сперва в сухом виде, затем постепенно поливают из лейки отмеренной водой и многократно перелопачивают до получения совершенно однородной по составу и густоте бетонной массы, которую тут же используют в дело (не позднее часа, считая с минуты затворения водой).

БУТОБЕТОН

Чаще всего применяется для устройства фундаментов. Заполнителем обычно служит камень из карьеров, крупный гравий, щебень, кирпич-половняк, кирпичный бой и т. п.

Заполнитель укладывают слоями толщиной по 20—25 см враспор по стенкам. Каждый слой поливают раствором нужной марки и плотно трамбуют.