ТЕХНОЛОГИЯ БЕТОННЫХ РАБОТ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕТОННЫХ РАБОТАХ

История бетона

Бетон - это искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения тщательно перемешанной и уплотненной смеси вяжущего материала, воды, заполнителей и, при необходимости, специальных добавок. До затвердения эта смесь называется бетонной смесью.

Бетон как строительный материал известен с глубокой древности.

Ценность бетона подтверждают конструкции крепостей, храмов, оросительных каналов, виадуков и акведуков дохристианской эпохи.

Римский писатель, ученый Плиний Старший (I в. н.э.) в труде «Естественная история» пишет, что галереи египетского лабиринта и пирамида фараона Нимуса, построенные в 3600 г. до н.э., были бетонными.

Большим строительным мастерством и секретом изготовления искусственного камня на основе вяжущих веществ владели еще предшественники римлян - этруски (1-е тысячелетние до н.э.) и древние римляне. Римляне построили множество величественных зданий и грандиозных сооружений как у себя, так и в странах, бывших тогда под их владычеством. Многие из них стоят и сегодня. К наиболее ярким шедеврам относятся (рис. 7.1, а, б): Колизей (75-80 гг. н.э.) - амфитеатр для гладиаторских боев и других зрелищ и Пантеон (ок. 125 г. н.э.) - храм, посвященный всем богам. Бетонные стены Пантеона массивны, достигают семиметровой толщины. Он сохранился до наших дней почти в том же виде, в котором его возвели древние римляне.

Сохранившиеся сооружения насчитывают, таким образом, около 2000 лет. И это несмотря на выветривание, войны и т.п. Исследования остатков сооружений древних государств Финикии (восточное побережье Средиземного моря), Вавилонии и Ассирии (территория современного Ирака), Урарту (территория

Армянского нагорья), Древней Греции, Нижней Галилеи (историческая область в Северной Палестине) показывают, что бетон состоял из смеси камней малой величины, песчаных фракций, глины, извест-няковых связующих и воды.

Рядом с Римом, на склонах Везувия, располагались залежи вулканического песка с цементирующими свойствами, который римляне применяли в качестве вяжущего вещества. Поведение этого вещества интересно описывал римский архитектор Марк Витрувий (I в. до н.э.) в трактате «Десять книг об архитектуре»: «Есть еще род пыли, производящей естественным путем удивительные вещи... В соединении с известкой и бутом она не только сообщает крепость зданиям вообще, но даже когда при помощи ее выкладываются дамбы в море, то и они приобретают прочность под водою».

Памятники Древнего Рима и укладка римского бетона

Рис. 7.1. Памятники Древнего Рима и укладка римского бетона: a - Колизей; б - Пантеон; в - устройство бетонной стены: 1 - бетонная смесь; 2 - кирпичи

Римляне знали, что морская вода не только не размывает их рукотворную скалу, но делает ее даже прочнее, поэтому применяли бетон для сооружения гаваней. Сохранившийся до нашего времени мол из бетонных массивов (так называемый мост Калигулы - I в. н.э.) в Поццуоли вблизи Неаполя свидетельствует о том, что римляне первыми применили бетон в подводных сооружениях.

Бетон готовился непосредственно на месте возведения конструкций, вернее, в самой конструкции. Древнеримские строители совместили в одном процессе приготовление и укладку бетонной смеси. В конструкцию укладывались слоями щебень или обломки камня (туфа, известняка) и вулканический песок (густой цемент или известковый раствор). Увлажняли его - и через некоторое время масса эта превращалась в скалообразную прочную стену. Первоначально такой бетон использовали для заполнения пространства между стенами из кирпича или тесаного камня (рис. 7.1, в).

Слово «бетон» появилось через много столетий после того, как появился сам материал. Песок с Везувия (а потом стали находить похожий на него и в других местах) называли бетумом. Бетумом стали называть и другие вяжущие. След этого остался, например, в названии «битум». Этот материал широко используется для выполнения гидроизоляционных работ и асфальтирования дорог. Потом бетумом, бетуном, бетоном уже именовали смесь вяжущего с дробленным камнем. Сам дробленный камень стали называть цементумом (цементум в переводе с латинского означает «необработанный бутовый камень»), цементом, затем так называли все вяжущие. Во французском языке слово «цемент» появилось в XII в., но употреблялось оно в значении «раствор, в который укладывали камни».

Французский писатель Буше в XVI в. дает бетону следующее определение: «смесь известкового строительного раствора и щебня (гальки)».

Знания, искусство и опыт возведения бетонных сооружений оказались утраченными с падением Римской империи. Лишь в XVIII в. путем кропотливого сбора сведений о технологии изготовления бетона в отдельных сохранившихся сочинениях древних инженеров и архитекторов удалось вновь открыть бетон.

Начался этот путь с изобретения способа обжига извести. В XVIII в. в Англии стали изготавливать вяжущее, предшествующее современному цементу, формула которого была окончательно определена и запатентована англичанином Джоном Аспдином и датирована 1824 г. Цемент изготовлялся из известковой пыли, смешанной с глиной и обожженной при высокой температуре. Применение бетона в строительстве стало значительно расширяться.

В середине XIX в. был изобретен железобетон. С помощью стальной арматуры (стержней, спиралей) увеличили прочность бетона. Французский инженер Ламбо на Всемирной парижской выставке 1855 г. продемонстрировал лодку с корпусом из металлического каркаса, залитого цементным раствором. В 1861 г. французский ученый Коанье описал в своей книге несколько конструкций из бетона с металлической сеткой.

Но патент на изготовление железобетонных изделий получил садовник Монье, после того как в 1867 г. сделал железобетонную цветочную кадку. И именно с нее началась эра применения железобетона. С 1885 г., когда Монье продает право на свои изобретения, железобетон начинает широко применяться в строительстве. Так давно известный бетон в XIX в. упрочил свои позиции в строительстве, заняв место самого популярного материала.

В последней четверти XIX в. появилась идея «свежеприготовленной бетонной смеси» - товарного бетона. В 1872 г. британский инженер Диконе высказал мысль, что «несомненно, большим преимуществом должна рассматриваться доставка бетонной смеси или раствора непосредственно на стройплощадку». Считается, что первыми воплотили эту идею в жизнь немцы. Гамбургский архитектор Магенс начал интенсивные поиски подходящих способов внеплощадочного заводского изготовления и транспортирования свежеприготовленной и удобоукладываемой бетонной смеси в требуемом количестве и с нужными характеристиками на достаточно большие расстояния.

Первые поставки товарного бетона вне Германии были эффективно осуществлены в США перед Первой мировой войной. Растущий выпуск специального транспорта, поставляемого новой и быстро развивающейся автомобильной промышленностью, сыграл позитивную роль в развитии отрасли производства товарного бетона. В Европе товарный бетон стали выпускать в 1926 г. Тогда же в США, а в начале 30-х годов - в Великобритании появился первый автобетоносмеситель.

После Второй мировой войны производство товарного бетона распространилось по всей Европе.

Вместе с тем постоянно совершенствовался состав бетона. В 30-е годы прошлого столетия уже начали появляться легкие и преднапряженные бетоны и их сочетание, торкрет-бетон, фибробе- тон. Использование специальных сортов цемента и функциональных добавок в сочетании с рациональным армированием создало возможность широкого варьирования целой палитрой свойств, таких как пластичность, прочность, долговременная сохранность технических показателей, условия ухода за бетонной смесью и т.д.

В 50-х годах прошлого столетия в СССР для ускоренного развития народного хозяйства страны был взят курс на доминирующее применение сборного железобетона. Были выделены средства на науку в этой области, разработку сборных систем зданий и сооружений из железобетонных конструкций, совершенствование технологии их заводского изготовления.

Начиная с 1955 г. получила развитие новая строительная отрасль - промышленность сборного железобетона. В относительно короткие сроки объем производства сборного железобетона в СССР возрос с 6,2 до 151 млн кубометров в год, или с 12 до 60% общего объема применения железобетона. Значительное внимание было уделено развитию предварительно напряженных и легкобетонных конструкций, были достигнуты результаты, превышающие мировые достижения.

Ориентация в строительстве только на сборный железобетон неизбежно привела к отдельным нежелательным результатам: была заброшена кирпичная промышленность, ликвидированы предприятия по производству мелких шлакоблоков, не развивалась техника для транспортирования, укладки, уплотнения и выдерживания бетонной смеси в конструкции непосредственно на стройплощадке. В угоду конъюнктуре выбирались сборные варианты взамен монолитных даже там, где это было нерационально. В настоящее время монолитный бетон и сборно-монолитный железобетон вновь широко применяются в строительстве, в том числе при возведении многоэтажных зданий.

Последнее десятилетие ознаменовалось значительными достижениями в теории и технологии бетонов. Все в больших объемах обычные бетоны замещаются многокомпонентными модифицированными, что дает возможность, применяя компьютерное проектирование состава бетонов и современные технологии их приготовления, прогнозировать физико-механические и эксплуатационные характеристики, эффективно управлять структурообразованием на всех технологических этапах и получать материал с требуемыми комплексами свойств.

Различные модификаторы для вяжущих веществ и бетонов, активные минеральные наполнители, химические добавки, новые технологические приемы обеспечивают повышение физико-механических и эксплуатационных свойств бетонов, а также их долговечность. Современные высококачественные бетоны имеют прочность в возрасте 28 сут. более 100 МПа, высокую морозостойкость, водонепроницаемость, регулируемые параметры деформативности.

Новое слово в технологии железобетона - применение самоуплотняющихся бетонных смесей. Применение таких смесей, уплотняющихся под действием собственных сил тяжести, позволяет, отказавшись от вибрации или прессования, получать изделия требуемой прочности и долговечности. Принципиальным при проектировании составов таких смесей является применение тонкодисперсных наполнителей и новых видов добавок - гиперпластификаторов. Остальные компоненты бетонной смеси - цемент, щебень, песок - такие же, как и для изготовления обычных бетонов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >