Железобетонные изделия
Современный уровень гражданского и промышленного строительства трудно представить без использования железобетонных изделий. Железобетон – искусственный композитный строительный материал, по составу близок к бетону, но отличается от него физическими свойствами.
Главным отличием железобетона от бетона выступает наличие арматуры в теле конструкции. В результате чего получается совершенно иной материал по физическим свойствам, нежели просто застывший бетон. Неармированный бетон хорошо работает на усилие сжатия и способен выдержать огромные сжимающие нагрузки. При деформациях сдвига, скручивания или растяжения бетонная конструкция подвержена растрескиванию, вплоть до полного разрушения. Чтобы избежать такого развития событий, в бетонную конструкцию интегрируют арматуру.
Армирующие элементы предназначены, чтобы компенсировать растягивающие и скручивающие нагрузки. Тем самым сохраняется монолитность и целостность объекта. Возможность одновременной работы разнородных материалов обеспечивается жестким сцеплением арматуры и бетонного камня; стальная арматура и бетон имеют близкий по значению коэффициент температурного расширения, что не вызывает термодинамических смещений одного материала относительно другого. При этом бетон, имея щелочную реакцию среды, не оказывает коррозийного влияния на армирующий каркас, а наоборот защищает от внешнего агрессивного воздействия. В качестве арматуры используются стальные стержни разной толщины или скрученные пучки проволоки. Существует композитная арматура, но этот материал не годится для изготовления преднапряженных конструкций. Роль композита в строительстве несколько преувеличена маркетинговыми заявлениями. Армирование композитными материалами подходит для неответственных строений на жестком основании.
В зависимости от назначения в изделии арматура бывает:
- Рабочей. Называется так, потому что воспринимает основные нагрузки и работает в жесткой связке с бетоном. Принимает растягивающие, реже сжимающие усилия, возникающие от веса конструкции и внешних нагрузок.
- Монтажной. Монтажная арматура не воспринимает никаких нагрузок. Необходима для фиксации и удержания скелета арматуры в заданном положении при производстве изделий. Иногда монтажные стержни вынимают.
- Поперечной. Поперечная арматура устанавливается перпендикулярно продольным несущим стержням. Служит для сопротивления усилиям сдвига и поперечных сил, и для предотвращения выпучивания продольных прутов арматурного каркаса. Собирает отдельные прутья в объемный каркас и обеспечивает конструкции пространственную работу.
- Распределительной. Данный тип арматуры необходим для распределения нагрузок внутри монолитной конструкции. Соединяется с несущими элементами сваркой или проволочной скруткой.
Прототип современного железобетона был запатентован в 19 веке во Франции. С тех пор не прекращалось развитие и изучение строительного материала. Благодаря широким и универсальным свойствам железобетон получил широкое применение. В настоящее время наряду с железобетоном повсеместно применяются железобетонные изделия.
Отличия железобетона от ЖБИ
Железобетонные изделия отличаются от железобетона тем, что производятся индустриальным способом. Железобетон производится непосредственно на строительной площадке методом налива в предварительно армированную форму. Таким образом возводятся фундаменты, опорные колонны монолитных зданий.
Возведение железобетонных объектов имеет ряд недостатков и ограничений:
- Характеристики объекта напрямую зависят от привезенной бетонной смеси.
- При отрицательных температурах требуется внесение в бетонную смесь антиморозных добавок и обеспечение специальных температурно-влажностных режимов для твердения.
- Существуют лимиты по дальности доставки бетонного раствора.
- Непосредственно на объекте сложно контролировать качество бетона
- При работе с «живым» раствором нарушение технологии укладки влечет серьезные риски и трудно исправимые последствия.
Преимущества железобетонных изделий:
- Индустриальный способ производства гарантирует качество продукции
- В заводских условиях проще соблюдать технологию процесса
- Завод ЖБИ и заказчик продукции не ограничены расстоянием и временем доставки на объект, так как транспортируется готовый к эксплуатации продукт
- Разработаны технологии по ускорению набора прочности железобетонными изделиями в промышленных условиях. В естественных условиях бетон набирает проектную прочность в течение 28 суток
- Нет климатических ограничений при работе с готовыми ЖБИ
- Предварительно напряженное изделие возможно изготовить только на производстве.
Железобетонные изделия по способу производства бывают:
- Предварительно напряженные
- Обычного армирования
По объемной массе применяемого бетона выпускают продукцию из:
- Особолегких бетонов плотностью 500 кг/м3 и ниже.
- Легких. Объемной массой 500- 1800 кг/м3.
- Тяжелых. Показатель плотности лежит в диапазоне от 1800 до 2500 кг/м3.
- Особотяжелых. К ним относят изделия плотностью 2500 кг/м3
По внутреннему строению производят:
- Пустотелыми
- Сплошными.
По видам бетонов:
- из одного вида
- из нескольких видов.
Однородные изделия различаются типоразмерами и формами: стеновые блоки, угловые блоки и тому подобное.
По назначению:
- Для общественных и жилых строений
- Промышленных зданий и сооружений
- Для общего назначения.
Номенклатура ЖБИ
Номенклатура железобетонных изделий весьма разнообразна и различается в зависимости от назначения изделия, маркировки, способа производства и типоразмера.
Продукция для фундаментов и подземных частей строений.
К ним относят:
- Фундаментные блоки и плиты. По сравнению с бутовыми фундаментами имеют более высокий предел прочности. Не имеют климатических ограничений в работе. Ускоряют и удешевляют процесс возведения фундамента.
- Сваи. Выпускаются разного размера и сечения. Предназначены для возведения свайных типов фундамента. Свайный фундамент прост в строительстве, обладает высокой несущей способностью, экономичен.
- Подвальные плиты и панели. Используются в обустройстве помещений ниже первого этажа. Делаются из водостойкого бетона класса В25 W8.
- Конструкции для каркасов зданий.
К этому типу продукции относят:
- Колонны, балки перекрытий, подстропильные фермы, ригели, прогоны. Эти элементы производят из тяжелого армированного преднапряженного бетона.
- Панели и блоки для стен. Отличаются между собой по месту применения на
- панели и блоки для наружных стен. Делают из тяжелого бетона с обязательным слоем утеплителя или однослойными из ячеистого бетона.
- панели для внутренних стен. Изготавливают из тяжелого армированного бетона с пористым заполнителем.панели межкомнатных перегородок. Производят из всех типов бетона армированными и неармированными.
Конструкции для перекрытий
Сюда относят настилы, плиты и панели перекрытий. Выпускаются с круглыми и овальными пустотами, сплошными и ребристыми. Пустоты позволяют снизить вес изделия и сэкономить на расходе бетона. Для производства применяется предварительно напряженный бетон. Элементы перекрытий должны удовлетворять требованиям по тепло- гидро -и пароизоляции.
Комплектующие для лестниц
К комплектующим для лестниц относятся лестничные марши и площадки. Лестничные марши делают в формах заданного ступенчатого профиля. Площадки выпускают в виде армированной бетонной плиты нужного размера. Могут быть облицованными и необлицованными. Облицовочный слой должен иметь высокий показатель истираемости. По аналогии с лестничными площадками производят балконные плиты. Элементы для сборных лестниц и балконные плиты делают из тяжелого бетона марки не ниже 200 и классом прочности не ниже В15.
Санитарно- технические изделия
В эту группу относят монолитные элементы для обустройства мусоропроводов, вентиляционных шахт, отопительной и газовых систем, канализации.
Декоративно-архитектурные изделия
Железобетон широко используют для изготовления декоративных архитектурных комплексов и оград. Благодаря тому, что из железобетона можно получить изделие любой формы, материал используют для производства барельефов, пилястр, розеток, карнизов, оград, памятников.
Изделия из железобетона специфического назначения
Обширная группа, состоящая из продукции для гидротехнических сооружений, транспортного строительства, обустройства шахт и тоннелей, в том числе метрополитена; элементов для возведения объектов селскохозяйственного назначения и объектов хранения, электростанций, портов, космодромов. К этой группе предъявляются особые требования по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости, сопротивлению износу. Производят продукцию из бетона высоких марок и класса по прочности с соответствующими добавками, улучшающими качество материала. В зависимости от нагруженности выпускают обычного и предварительно напряженного армирования.
Производство ЖБИ
Процесс изготовления железобетонных изделий разделяется на несколько этапов:
- Проектирование изделия. Для производства ЖБИ изделия первостепенным и наиважнейшим подготовительным этапом является проектирование. Проектирование заключается в расчетах нагрузок, подборе состава бетонной смеси и стальной арматуры, способе производства.
- Подготовка бетонной смеси. Согласно проектной документации и с соблюдением пропорций компонентов замешивается бетонный раствор. Эта технологическая операция должна производится в строгом соответствии с нормами ГОСТ.
- Изготовление арматурного каркаса. Армирование проводится двумя способами: обычным и с предварительным натяжением. При обычном армировании формируется стальной каркас в форме в сочетании рабочей и монтажной арматуры.
Предварительное натяжение арматуры проводится механическим, термомеханическим, электромеханическим, электротермическим способом. Суть процесса заключается в том, что к рабочей арматуре прикладывается растягивающее усилие. В материале возникают силы, стремящиеся вернуть вещество в первоначальное состояние- так в арматуре возникают сжимающие усилия. Стальные стержни находятся в зафиксированном положении между упорами. После обжатия арматуры бетоном и набором прочности, упоры снимают, и сжимающее усилие передается на бетон. Так производят изделия до твердения бетона.
Отработан и другой метод- напряжение после твердения бетонной смеси. Заключается в следующем. Бетон подается в форму, в форменном блоке проложены каналы скольжения по направлению расположения напрягающих элементов. После набора прочности по каналам прокладывается армирующий элемент и натягивается нужным способом до расчетных значений. Затем канал бетонируется и набирает твердость. Свободные концы арматуры анкеруются. В завершение операции снимается внешнее растягивающее усилие. Так как арматура плотно обжата в канале бетоном сжимающее усилие передается на конструкцию в целом.
- Формование. Заключается в заливке бетонной смеси в формы с подготовленным арматурным каркасом. На производстве выделяют три основных способа формования:
- Стендовый. При этом способе форма расположена на специальном стенде. Все операции с изделием проводятся в рамках стенда: виброуплотнение, набор прочности, подготовка и обработка поверхности
- Агрегатный. Бетонную смесь заливают в подготовленную форму на формовочном посту. Затем заготовку в опалубке, при помощи крана, помещают в специальные камеры для набора прочности. После проведения этой операции, формы поступают для распалубки и возвращаются обратно на формовочный пост.
- Конвейерный. Непрерывный процесс, при котором форма с железобетоном движется по конвейеру и все операции распределены одинаково по времени.
- Твердение бетона. Твердение изделия проводится с соблюдением специальных режимов. Дело в том, что при естественном наборе прочности процесс твердения занимает много суток, а этого себе не может позволить ни один производитель. Свойства бетона позволяют ускорить процесс путем увеличения температуры смеси. На производстве температуру в форме по технологии могут поднимать до 1000С и выше. При этом прочность изделия, достаточная для распалубки набирается за несколько часов.
- Обработка поверхности. Заключается в удалении бетонных наплывов и отделке изделия. Отделка может включать в себя облицовку плиткой, мозаикой, окрашивание и так далее.
- Приемка по качеству. На заводах ЖБИ производится контроль, выпускаемой продукции. Целью является обнаружение явных производственных дефектов. К ним относятся:
- Смещение арматурного каркаса.
- Нарушение и деформация конфигурации изделия.
- Тонкий бетонный слой, закрывающий арматуру.
- Нарушение анкеровки
- Глубокие трещины
При обнаружении таких дефектов изделия бракуются, и не могут быть отпущены с завода как кондиционные.
Транспортировка и хранение ЖБИ
Перевозка изделий из железобетона допускается любым видом транспорта с соблюдением правил транспортировки. Ограничений по дальности расстояний, как в случае с жидким бетоном, не существует. Перевозчиком должны быть приняты меры по жесткой фиксации ЖБИ продукции и обеспечении мер безопасности при доставке. Перевозка допускается только специализированным транспортом.
Погрузочно- разгрузочные работы должны проводится при помощи подъемного оборудования. Запрещается производить разгрузку методом сваливания.
Хранение железобетонной продукции производится на ровных площадках с небольшим уклоном или возможностью отведения воды. Продукция размещается штабелями или штучно. Между единицами обязательно прокладываются деревянные бруски для обеспечения вентиляции и препятствию слеживания. Запрещается складировать ЖБИ продукцию в стопках и штабелях с превышением допустимых норм нагрузки на грунт. В результате пренебрежения нормами возникает угроза проседания грунта, и обвала изделий, заложенных на хранение.
На площадке хранения железобетонных изделий необходимо обеспечить места хранения по видам продукции, и проезд погрузочного транспорта к каждому виду ЖБИ.
Изделия ЖБИ принимаются партиями. В партиях могут оказаться единицы с дефектами, носящими устранимый или недопустимый характер.
Устранимые, «не летальные» дефекты могут возникать в процессе производства, транспортировки и хранения. Таковыми признаются если они могут быть легко устранены при использовании и не влияют на основные качественные характеристики:
- Мелкие сколы.
- Неровности.
- Неглубокое растрескивание.
В случае выявления дефектов, связанных с коррозией арматуры, анкеров, большими сколами, глубокими трещинами шириной более 1 мм., данное изделие отбраковывается.
Ошибки при монтаже ЖБИ
Строительные конструкции и элементы, в том числе и изделия из железобетона, обладают заданными физико-механическими характеристиками. Использование изделий с характеристиками меньше проектных недопустимо.
Важно строго соблюдать схему и технологию монтажа ЖБ изделий. Нарушение технологии процесса может привести к непоправимым последствиям.
Не допускается в железобетонных конструкциях обнажать арматуру, срезать видимые закладные детали корректировать арматурный каркас. Безграмотные и непрофессиональные действия могут свести к нулю эффект преднапряжения и объект не будет обладать заданной прочностью и надежностью.
Ошибкой инвесторов является привлечение к проведению строительных работ непрофессиональных, малоизвестных, компаний без репутации и опыта. Нельзя забывать, что строительство– это ответственность! Ответственность не разовая, а распределенная во времени, ответственность за жизнь, безопасность и здоровье людей.
Добавки в бетон
Использование бетона в современных условиях немыслимо без применения дополнительных добавок. В промышленном строительстве уже не встретить бетонного раствора классического состава: цемент, щебень, песок и вода. Такая рецептура применима для частного строительства, неответственных конструкций и начинающими специалистами.
Для чего нужны добавки в бетон
Чтобы ответить на этот вопрос, надо знать свойства бетона. В первоначальном виде бетонная смесь состоит из четырех компонентов. Играя пропорциями водоцементного соотношения, регулируются показатели прочности и удобоукладываемости. Например, для того чтобы получить бетон популярной марки М300 или класса В22,5 необходимо задействовать в частях следующие материалы:
- Портландцемент марки М400 – 1часть.
- Щебень гранитный или гравийный- 3,3 части.
- Песок- 2 части.
- Вода- 0,57-0,6 части.
На выходе получается бетон с характеристиками:
- Прочность на сжатие- 29 Мпа или 270 кгс/см2.
- Подвижность или удобоукладываемость - П2. Измеряется по осадке конуса бетонной смеси относительно первоначальной формы, и составляет 7-9 см.
- Морозостойкость- F150.
- Водопроницаемость- W5.
- Плотность 2400 кг/м3.
О чем говорят эти цифры на практике. В практическом применении приготовленная смесь ведет себя следующим образом. Подвижности смеси на уровне П2 недостаточно, чтобы раствор гарантированно заполнил полости сложной опалубочной конфигурации объекта. Возникает угроза образования многочисленных пор и пустот. От этого лабораторный показатель прочности будет не 29 Мпа, а значительно ниже. Данный факт влияет на надежность бетонной конструкции и возможность выполнения возложенных на нее функций. Такой бетон сложно ровнять на площадке и формировать монолит. Необходимо придать смеси текучесть, пластичность, подвижность. Это можно сделать тремя способами:
- Внести большее количество воды. Избыток влаги неминуемо приведет к потере прочности, образованию трещин, повышению истираемости.
- Увеличить показатель тиксотропности. Тиксотропность- способность жидкости разжижаться при определенном виде механического воздействия. То есть использование бетонного вибратора решит вопрос текучести смеси. Но использование технологического оборудования влияет на удорожание работ с бетонной смесью и далеко не всегда оправданно и возможно использование виброинструмента.
- Добавить к бетонному раствору вещества, которые уменьшают сцепление частиц смеси между собой, тем самым увеличивая их подвижность. Так возникли пластификаторы.
Экспериментально установлено, что прочность близкую к 100% бетон набирает через 28 дней. Строительные нормы допускают предварительное нагружение бетона и его распалубку при 70-80% прочности. Этот показатель достигается за 5-7 дней. В существующих бизнес-моделях производства и строительства такой простой считается недопустимым. С другой стороны, в массивных и объемных конструкциях важно, чтобы процесс гидратации проходил плавно. В этом случае процесс кристаллизации раствора нужно замедлять. Для регулирования скорости кристаллохимического отверждения разработаны добавки ускорители и замедлители схватывания.
В классической по составу бетонной смеси возможна реакция гидратации только при положительных температурах. При температуре раствора +50С скорость реакции серьезно снижается, при 00С, когда вода кристаллизуется, прекращается вовсе. Фактор чрезвычайно важен тем, что непрогидратированная смесь никогда не наберет проектную прочность. Этот вопрос решают подогревом смеси или введением добавок, препятствующих замерзанию влаги.
В приведенном примере водопроницаемость бетона составляет W 5. Это значит, что при избыточном давлении воды в 5 кгс/см2 она не просочится сквозь стенку толщиной в 10 см. Изделия из бетона эксплуатируются в различных условиях, в том числе при долговременном воздействии влаги: фундаменты с высоким расположением горизонта грунтовых вод, опоры мостов, пирсы, причалы, судовые верфи. В этих случаях важно снизить проникновение воды в толщу бетона во избежание вымывания частиц вяжущего компонента, агрессивного химического воздействия и уменьшения прочности бетонной конструкции. Для улучшения показателя водонепроницаемости вводят водоотталкивающие компоненты.
Одним словом, добавки необходимы для улучшения технико-физических свойств цементных смесей и управления свойствами бетонов.
Какие бывают виды добавок
Для формирования проектных свойств в бетонные составы вносятся добавки:
- Пластификаторы
- Модификаторы
- Антиморозные добавки
- Водоотталкивающие
- Антикоррозийные
- Воздухововлекающие
- Для самоуплотнения
- Регуляторы набора прочности
- Для реставрационных работ
- Комплексные.
Пластификаторы
Наиболее популярный вид добавок. При использовании пластификаторов возможно увеличение подвижности бетонной смеси с П1 до П5. Использование пластификаторов делает бетонный раствор удобоукладываемым, прочным и долговечным. Пластификаторы обладают водоредуцирующими свойствами. То есть способны снижать расход воды без потери прочности цементного камня. Пластифицирующие добавки способны продлить жизнь раствору, препятствуют расслоению, позволяют задействовать на стройплощадке насосы. Привлечение техники ускоряет процесс закладки бетона в конструкцию и увеличивает производительность труда. Таким образом пластификаторы обладают рядом преимуществ:
- Повышают пластичность готового раствора.
- Экономят расход смеси
- Повышают трещиностойкость бетона.
- Увеличивают прочностные характеристики произведенного бетона до 30%.
- Пластифицированные бетонные растворы не требуют уплотнения.
- Возрастает морозостойкость бетона за счет снижения количества влаги при производстве.
- Растворы с пластификаторами обладают хорошей адгезией с разными поверхностями.
Пластификаторы выпускаются в виде жидкостей и порошковых смесей.
Антиморозные добавки
Не стоит полагать, что применяя антиморозные добавки, не нужно думать о температурных условиях, в которых происходит твердение бетонной смеси. Важно знать, что антиморозные добавки предназначены, в первую очередь, для того чтобы обеспечить доставку смеси в удобоукладываемом состоянии и не допустить кристаллизации влаги при укладке раствора. На площадке должны быть обеспечены меры по прогреву бетона и влажностный режим.
Противоморозные свойства добавки сводятся к одному принципу- понижению температуры замерзания воды в бетонной смеси. Это достигается за счет введения в бетонный раствор солей тех. квалификации: хлорида натрия, хлорида кальция, кальцинированной соды, поташа(карбоната калия), натриевой и кальциевой селитры, формиат натрия (натриевая соль муравьиной кислоты).
Применение исключительно противоморозных добавок сопряжено с рядом существенных минусов:
- Быстрое твердение бетона
- Используемые соли химически активны, способны вступать в реакцию с продуктами бетонной смеси, с последующим выделением вредных веществ, например, окислов азота или аммиака.
- Использование не по рецептуре приводит к коррозии арматуры и щелочной коррозии бетона.
- Снижается прочность бетона.
Чтобы нивелировать отрицательные проявления антиморозных наполнителей, рекомендуется использовать их только вкупе с пластифицирующими и воздухововлекающими компонентами, регуляторами твердения. Это позволяет снизить концентрацию противоморозных веществ.
О полной безопасности и экологичности антиморозных компонентов не может идти речи, пока в их составе есть хлор и опасные соединения азота. Поэтому лучшим способом повысит безопасность бетонной конструкции остается планирование работ в теплое время года.
Водоотталкивающие добавки
Наличие влаги в готовой бетонной конструкции может существенно влиять на ее свойства в худшую сторону. Если бетон способен впитывать, пропускать влагу, то непременно снижается прочность, долговечность и морозостойкость конструкции. Бетон способен накапливать влагу благодаря наличию в структуре пор и капилляров; присутствию внутренних напряжений и деформаций, которые ведут к образованию микро-и макротрещин. Водопроницаемость бетона обозначается буквенным индексом W. Нормируется от W2 до W20. Бетон с водопроницаемостью W4 используется в тех ситуациях, когда показатель гидрофобности (водоотталкивания) не имеет значения. W6- бетон с таким показателем наиболее часто используется в строительных работах. W8- бетон с таким показателем пропускает мало влаги и применяется для возведения фундаментов на сухих основаниях. Бетон с показателем гидрофобности выше W8 применяется для возведения гидротехнических сооружений.
Водоотталкивающие добавки в бетонную смесь работают по одному принципу: уплотняют бетонный монолит, уменьшают вероятность появления пор и капилляров. Такого эффекта удается добиться в результате химических реакций между водой цементом и наполнителем. В результате образуются нерастворимые соединения, заполняющие микропустоты. Водонепроницаемость бетона повышают нитраты, сульфаты, хлориды железа, сульфаты алюминия, добавки на основе битумных эмульсий.
Защитить бетон от проникновения влаги можно используя проникающие составы, нанося их на застывшую конструкцию. В этом случае гидрофобизатор проникает вглубь материала на 5-15 см., реагирует, образует полимерные соединения, надежно закупоривает капилляры и поры. Такой метод применяется не только для вновь возведенных строительных конструкций, но и для подверженных растрескиванию изделий.
Антикоррозийные добавки
Служат для снижения щелочной коррозии бетона. Антикоррозийный класс добавок призван связать свободные гидроксильные группы. За счет этого происходит уплотнение бетона, повышается его гидрофобность и долговечность.
Воздухововлекающие добавки
Воздухововлекающие добавки используются для увеличения морозостойкости бетона. Пузырьки воздуха в монолите образуют микропустоты. При отрицательных температурах свободная вода застывает, расширяясь и при этом разрывает бетонный камень. В случае наличия мелких пустот, вода заполняет микро- пространство, не нанося вреда монолиту. Воздухововлекающие добавки способствуют снижению плотности бетона, и следственно, прочности. Поэтому вносить воздухововлекающий наполнитель следует с осторожностью и строго следуя указаниям производителя. Воздухововлекающие компоненты применяются также для намеренного снижения удельной массы бетонной смеси; улучшения тепло-и звукоизоляции; снижения расслаиваемости раствора, увеличению трещиностойкости, предотвращению высолов. На практике оправдано применение воздухововлекающих добавок с пластификаторами бетона.
Добавки для самоуплотнения
Необходимы там, где невозможно провести механическое уплотнение смеси, в частности в часто армированных конструкциях. Применение самоуплотняющих наполнителей гарантирует заполнение опалубочного пространства без потери прочностных характеристик. Отличительной чертой самоуплотняющихся бетонных растворов является отсутствие расслаиваемости при высокой подвижности смеси. Такие свойства обеспечивает значительная вязкость раствора. Добиться этого удается внесением в рецептуру состава добавок на основе:
- Целлюлозы
- Гидролизованного крахмала
- Полиэтиленгликоля
- Полимеров.
Самоуплотненные бетоны характеризуются:
- Низким водоцементным соотношением
- Существенными водоотталкивающими свойствами
- Высокой подвижностью- П5
- Малой пористостью. Содержание пузырьков воздуха не более 5%
- Значительной прочностью на сжатие, до 100 Мпа
Регуляторы набора прочности
В строительной практике существуют ситуации, когда необходимо ускорить или замедлить схватывание бетонного раствора.
Замедлители гидратации требуются:
- В жаркую погоду. При повышенной температуре и пониженной влажности из бетонного раствора происходит активное испарение влаги, что приводит к преждевременному схватыванию.
- При заливке больших по площади объектов. При неравномерном схватывании существует угроза образования холодных швов. Это ухудшает свойства монолитной конструкции
- При возведении ответственных массивных и гидротехнических сооружений, чтобы избежать появление трещин, вызванных нелинейным твердением бетона.
Замедлить схватывание и увеличить трещиностойкость бетонного раствора способны пластификаторы. Добиться этого можно, увеличив количество вещества, вносимого в раствор. Но в данном случае возникает угроза коррозии арматуры. Поэтому с задачей замедления твердения лучше справляются следующие специализированные препараты:
- Нитрилотриметиленфосфоновая кислота, в абревиатуре НТФ, шестиосновная органическая кислота. Широко применяется для торможения процессов гидратации.
- Молочная сыворотка. Остаточный продукт переработки пищевого молока.
Механизм замедления твердения заключается в связывании гидроксильных групп веществами замедлителя, и с изоляцией частиц цемента от воздействия воды, то есть препятствию, снижению скорости реакции гидратации.
Ускорители набора прочности
Ускорение схватывания требуется для того, чтобы снизить простои на стройплощадке и оптимизировать процесс строительства объекта.
Ускорение твердения бетонного раствора- комплексный процесс, который включает в себя внесение добавок-ускорителей в смесь, повышение температуры раствора, снижение испаряемости, контроль температурно-влажностных показателей.
К добавкам, способным увеличить скорость набора прочности бетона относят такие вещества как поташ (карбонат кальция), хлорид кальция и натрия. К применению добавок- ускорителей следует относится крайне внимательно и не превышать рекомендованных производителем норм. Иначе возможно снижение прочности бетона и коррозии стальной арматуры в железобетонных изделиях.
Реставрационные добавки
Особый вид добавок, который отличается специфическими свойствами. Применяется для проведения реставрационных работ железобетонных изделий и бетонных конструкций. Реставрационные добавки должны отвечать следующим требованиям:
- Иметь повышенную адгезию.
- Препятствовать коррозийным процессам.
- Бетон с добавлением добавок должен обладать значительной прочностью.
- Раствор обязан иметь высокую пластичность и укладываемость.
Комплексные добавки
Наряду с добавками специфического, узконаправленного действия, на практике часто используются составы, в которых сбалансированы вещества, решающие несколько задач одновременно. Это удобно тем, что при замесе бетонного раствора нет необходимости в дополнительной дозировке компонентов, снимается вопрос о химической агрессивности материалов друг к другу. Эта задача решена производителем при подборе компонентов комплексной добавки.
Как правильно подобрать смесь
В заключении необходимо выделить шаги для правильного выбора состава бетона для строительства. Во-первых, состав бетонной смеси должен быть просчитан специалистами, согласно проектной документации. Во-вторых, важно произвести пробный замес, и провести экспертизу бетонного образца. Это важный момент, так как компоненты бетонного раствора неоднородны, количество примесей варьируется. В-третьих, необходимо учесть все особенности использования бетонной смеси: время на доставку, климатические особенности, технические нюансы, квалификацию работников, подъездные пути, метод разгрузки и укладки бетона. Не секрет, что даже очень качественная бетонная смесь может быть загублена халатностью и непрофессионализмом человеческих рук.
Навесные вентилируемые фасады
Наружная отделка здания - это финишный этап в строительстве и ремонте строений. Может проводиться на вновь возведенных и реконструируемых объектах. Отделку зданий проводят как до сдачи в эксплуатацию, так и спустя некоторое время.
В 21 столетии остро встал вопрос по энергоэффективности строений, эксплуатируемых человеком. В условиях высоких тарифов на отопление и электроэнергию для кондиционирования задачи по снижению теплопотерь набирают свою актуальность. При этом не снимается с повестки дня эстетики, разнообразия, индивидуальности фасадов построек. Комплексным решением термоизоляции и эстетического оформления внешней стороны здания послужило создание системы навесных вентилируемых фасадов. Подвел к изобретению НВФ многолетний поиск
Навесной вентилируемый фасад – это система, монтируемая на внешнюю сторону здания, и, обеспечивающая свободную естественную вентиляцию пространства между стеной и облицовочным материалом. Это возможно благодаря тому, что лицевой материал фасада не прилегает вплотную к стене, а имеет воздушный зазор. Зазор необходим для свободной циркуляции воздуха и препятствованию образования конденсата. Бывает с утеплителем и без утеплителя.
Назначение навесного вентилируемого фасада
Навесной вентфасад предназначен для:
- Улучшения энергоэффективности. В случае применения навесных фасадов с утеплителем, внешняя стена приобретает слой термоизоляции, которая не пропускает холод зимой и жару летом.
- Увеличения срока службы здания. Так как фасад предохраняет несущие стены от негативного воздействия атмосферных осадков, то логично, что увеличивается срок службы строения в целом.
- Придание привлекательности, индивидуальности, уникальности внешнему виду строения. На рынке навесных вентилируемых фасадов царит разнообразие решений исполнения дизайнерской идеи по приданию дому неповторимости.
Структура навесного вентилируемого фасада
НВФ представляет из строительную конструкцию, которая состоит из:
- Подсистемы. Системы крепежных деталей и каркас, к которым монтируются утеплитель и облицовка.
- Утеплитель. Крепится между направляющими подсистемы вплотную к стене.
- Пародифундирующая мембрана. Препятствует попаданию влаги в утеплитель, но свободно выводит пары воды со стороны стен в воздушное пространство.
- Воздушный зазор. По правилам монтажа вентфасадов должен быть от 40 до 200 мм.
- Наружный эстетический экран. Крепится посредством кляммеров к направляющим каркаса системы.
Как функционирует вентилируемый фасад
Воздух в зазоре между стеной и фасадом никогда не находится стабильном состоянии. Воздухообмен между системой НВФ и наружной средой осуществляется постоянно, благодаря физическим процессам.
- Диффузия. Через промежутки между плитками фасадного экрана производится перемешивание воздушных масс.
- Конвекция. В результате неравномерного нагрева происходит в определенных участках разрежение воздуха с образованием зон пониженного давления. Туда устремляется воздух из областей с более высоким давлением.
В результате воздухообмена происходит осушение утеплителя либо поверхности стены, если рассматривать навесной фасад без утеплителя, тем самым снижается негативное воздействие водяных паров на архитектурные конструкции.
Обзор элементов вентилируемого фасада
При строительстве капитальных зданий вопрос фасадной отделки решается на стадии проектирования. В проект закладываются весовые и ветронагрузки наружного экрана. В зависимости от расчетной массы навесного фасада, коэффициента теплопроводности, материала стен, этажности, требований пожаробезопасности подбираются материалы для составляющих системы.
В зависимости от назначения здания применяются разные материалы для каркаса подсистемы. Для частных малоэтажных домов допустимо использовать в качестве материала каркаса деревянные бруски. В промышленном и гражданском многоэтажном строительстве используются только стальные подсистемы.
Каркас подсистемы состоит из:
- Опорных кронштейнов. Стальные, усиленные ребром жесткости, уголки с отверстиями для крепления к стене.
- Подвижных кронштейнов. При необходимости крепятся к опорным кронештейнам.
- Анкеров. Анкер- вид крепежа, обеспечивающий надежное крепление кронштейна к стене. При установке в прочные стены из цельного кирпича и бетона применяют самоанкерующиеся болты. Для менее прочных оснований из пористых и пустотелых материалов применяют универсальные дюбели с прочностью на отрыв от 3 килоньютонов. В любом случае, анкерующая система просчитывается индивидуально к проекту.
- Металлических направляющих. Важная составляющая каркаса. Имеет углообразную или Z- образную форму и крепится к кронштейну. В зависимости от нагрузки и проектировки, а также способа крепления облицовочного модуля бывает вертикального и горизонтального типа.
- Кляммеров или кляймеров. Трансформировалось в русский язык из немецкого. По сути, кляммер представляет собой скобу, для скрытого крепежа. Изготавливается из пружинной коррозионностойкой стали. Служит для крепления деталей фасада к каркасу.
Теплоизоляционый материал
На рынке утеплителей существует множество видов утеплителя. В навесных вентилируемых фасадах чаще всего применяют вату из минеральных компонентов:
- Стекловату. Получают из расплавленного стекала. Расплавленное сырье вытягивают в тончайшие нити, затем, из полученного стекловолокна производят маты утеплителя.
- Базальтовату. Сырьем для производства служит природный материал- базальт. Эту вулканическую породу плавят при температуре 12000С и схожим образом со стекловолокном получают базальтоволоконный утеплитель.
Достоинством материалов выступает пожаробезопасность, низкий коэффициент теплопроводности, низкая масса, легкость монтажа.
Толщина утеплителя на определенную площадь определяется теплотехническим расчетом. Цель расчета сместить точку конденсации паров воды- «точку росы», от стены в теплоизолятор. Благодаря этому внутри помещения стены остаются сухими, не происходит отслоения штукатурки, не развивается плесень и значительно уменьшаются теплопотери. Применение утеплителя позволяет уменьшить толщину стен в проекте строящегося здания.
Диффузионная мембрана
Выполняет роль одностороннего проводника паров воды от утеплителя наружу, препятствует намоканию изолятора. При использовании некоторых видов утеплителя с водоотталкивающими свойствами может не использоваться. Второе назначение– ветрозащита. Предохраняет минеральную вату от выветривания. При монтаже важно не перепутать внешнюю и внутреннюю сторону мембраны. Иначе использование мембраны даст обратноотрицательный эффект.
Дюбели тарельчатого типа
Обеспечивают плотное прилегание материала мембраны к утеплителю.
Облицовка
Производится из разных материалов и разнообразна по размерам и оказываемым нагрузкам. Состоит из штучных элементов, которые крепятся кляймерами к каркасу подсистемы в соответствии с дизайн проектом фасада.
Монтаж вентфасада
Разновидности навесных вентилируемых фасадов хороши тем, что могут монтироваться не только на новые сооружения, но и на здания, проходящие процесс капитального ремонта или исключительно для утеплительных целей. В случае с неновыми зданиями, особенно это касается панельных домов, монтажные швы, места примыкания кладки к монолитным колоннам должны быть герметизированы. Герметизация швов исключает образование мостков холода, снижает теплопроводность участка стены, устраняет возможность появления конденсата в открытых швах и трещинах.
Монтаж навесного вентилируемого фасада состоит из нескольких этапов:
- Разметка точек установки дюбелей. Производится при помощи геодезических инструментов или уровней. Места установки дюбелей не должны попадать в швы кладки или стыки строительных материалов.
- Установка дюбелей. В размеченных точка сверлится отверстие под дюбель. Отверстие очищается от мелких осколков и пыли. Важно, чтобы отверстие отстояло от горизонтального шва кладки на 6 см., а от горизонтального на 2,5 см. Это же требование применимо к другим материалам. В очищенные отверстия забиваются дюбеля с паронитовыми прокладками. Паронитовые прокладки нужны, чтобы изолировать места примыкания металлического опорного профиля к стене во избежание образования мостиков холода.
- Крепеж опорных кронштейнов. Опорные кронштейны прикручиваются к стене болтами. К опорным кронштейнам прикручиваются металлические составляющие, обеспечивающие необходимый вылет.
- На кронштейны навешивается утеплитель. Для этого в утеплителе делаются прорези по форме кронштейна. Плиту минерального утеплителя сажают на подготовленное место, а на кронштейн надевают прижимную шайбу для фиксации. Затем фиксируют мат утеплителя к стене тарельчатыми дюбелями. Если предусмотрена мембрана, то дюбелями крепят и ее к теплоизолятору. Листы утеплителя располагают на стене с разбежкой швов как в кирпичной кладке. На углах важно соблюдать зубчатую перевязку швов. Между матами утеплителя не должно быть сквозных швов шириной более 2 мм.
- На предпоследнем этапе на выступающие части кронштейна прикручивают или клепают несущие направляющие фасада. Направляющие имеют П-образный профиль, и крепятся к кронштейну боковинами. Между стыками металлических профилей оставляют технологический зазор на линейное расширение материала- 8мм. В зависимости от размеров облицовочного модуля, на направляющие устанавливаются кляймеры.
- Посредством кляммеров снизу вверх монтируются плитки внешней эстетической части фасада.
Классификация
Все многообразие навесных вентилируемых фасадов классифицируется по ряду признаков:
- По наличию теплоизоляционного материала:
- С утеплителем.
- Без утеплителя.
- По материалу подконструкции:
- Оцинкованная сталь.
- Нержавеющая сталь.
- Алюминий и его сплавы.
- Дерево.
- По конструкции несущего каркаса:
- Вертикальная система. Легкие конструкции.
- Горизонтально- вертикальная система. Применяется при значительной массе облицовочного материала.
- По виду несущего основания:
- Для крепления к стене.
- Для установки в плиты перекрытия.
- По материалу облицовочного экрана:
- Керамогранит. Искусственный отделочный материал, который в составе не содержит природный гранит. Состоит из глины и кварцевого песка, обожжен в печи при температуре 13000С. Перед обжигом поверхность покрывают минералами, которые образуют стекловидное покрытие.
- Фиброцементная плита. Получают из цемента, армирующих волокон и минеральных наполнителей. Отличается гибкостью и прочностью.
- Алюминиевые композитные панели.
- Стальные кассеты.
- Пластиковый сайдинг.
- Стеклянные модули.
- Деревянная облицовка.
- Ламинированные ламели высокого давления.
- Солнечные батареи. Используются в солнечных районах для экономии и автономии эксплуатации.
Плюсы и минусы навесных фасадов
Вентфасад являет собой сложную инженерную систему, которая имеет свои достоинства и недостатки. Популярность навесных фасадов обусловлена архитектурными и технологическими преимуществами перед другими конструкциями фасадов. НВФ непрерывно работает на поддержание влажностного режима. При использовании утеплителя возрастает теплоизоляция помещений, что благотворно влияет на поддержание микроклимата внутри здания при любых погодных условиях. Теплоизолированные снаружи стены способны накапливать и равномерно отдавать тепло, что важно при нестабильной работе отопления, кратковременных отключениях. Теплоизоляторы повышают энергоэффективность зданий и положительно влияют на экономичность при эксплуатации строений. Стены, обложенные утеплителем, значительно менее звукопроницаемы. Навесные фасадные системы применимы при строительстве как вновь возводимых зданий, так и при реконструкции уже введенных в эксплуатацию. При этом конструкция легко монтируется, не требуя использования сложного, высокотехнологичного оборудования. Системы вентфасадов не требуют ремонтного обслуживания. В случае повреждения единичного элемента, его не сложно заменить, не вмешиваясь в целостность фасада. При проведении ремонтных, реставрационных работ, навесной фасад легко демонтируется, и имеет возможность повторной установки. Срок эксплуатации НВФ в зависимости от материалов составляет до 50 лет. Навесная фасадная конструкция позволяет скрыть видимые дефекты поверхности, которые трудно скрыть другими отделочными материалами. Допускается использовать навесные фасады в отделке домов в сейсмически опасных зонах. Вентфасады пожаробезопасны.
К архитектурным преимуществам стоит добавить разнообразие материалов, комбинирование, гибкость архитектурно-дизайнерских решений. Созданы условия для смены облицовки по материалу, цвету, фактуре, не меняя несущий каркас.
К технологическим плюсам относят скорость монтажа фасадной конструкции; возможность установки в любое время года.
Экономические преимущества. За счет снижения сумм счетов за отопление и потребления электроэнергии на кондиционирование затраты на утепленный навесной фасад окупаются в течение 5 лет.
К недостаткам вентилируемых фасадов относят такое явление как гул во время сильного ветра. Посторонний звук возникает если расстояние между утеплителем и облицовкой необоснованно высоко. Другим тезисом является скорее не минус самой конструкции и материалов, сложность в выборе исполнителя.
Как выбрать подрядчика
Для монтажа НВФ необходимо привлечение квалифицированных специалистов, знакомых с основами термодинамики, особенностями технологии; проведения монтажных работ; умением чтения нормативной документации и правильной интерпретации; строго соблюдающих техники безопасности.
Выбор должен падать на организацию, имеющую разрешение СРО на проведение работ, связанных с навесными фасадами. Для проведения работ по монтажу вентилируемого фасада подрядной организации не нужно иметь допуск СРО, но допуск СРО обязателен для утепления строений. Отсюда возникает разночтение законодательства, и риск допуска к работам организаций и работников, не имеющих технического и практического опыта. Возникает риск обрушения, нарушения теплозащиты, снижения срока службы материалов фасада. Поэтому стоит рассматривать компании, которые имеют свои технические наработки и ведут научные исследования в этой области. Проблема стоит в том, что на навесные вентилируемые фасады отсутствуют ГОСТ и СНиП. Ответственным организациям приходится самостоятельно проводить работы по изучению характеристик и разработке технологий монтажа фасадных конструкций. Выбирая подрядчика, правильным будет обратить внимание на организацию, которая делает проект с расчетами и обоснованиями применения тех или иных материалов и технологий, обладает патентной защитой своих разработок. Цена этому- качество и безопасность людей.
Стоит избегать компании, которые, не видя объекта ни «в живую», ни на чертежах, слету отвечают на вопрос о стоимости единицы площади фасадного покрытия. Невозможно дать точный ответ, не ознакомившись с особенностями строения, не приняв во внимание сложность конфигурации, не просчитав доборные элементы. Именно продавцы, а не строители борются за снижение себестоимости продукции. Снижение возможно за счет снижения надежности и долговечности, нарушения технологии монтажа, техники безопасности, отсутствия решений обхода нестандартных узлов.
Нельзя покупать инженерную строительную конструкцию как одежду или бытовую технику. Разный уровень ответственности. Любое капитальное архитектурное, дизайнерское сооружение должно иметь конкретную ответственную фамилию. Строители во все времена были теми, чья работа переживала своих создателей. Случайные люди не имеют права носить почетное звание «строитель»!