Подвижность бетонной смеси – это ее возможность растекаться под давлением своего веса без расслоения, т. е. с сохранением однородности. По степени подвижности бетонная смесь может быть малоподвижной, подвижной, пластичной или литой. Подвижность бетонной смеси, как и некоторые другие свойства бетона, можно определить с помощью стандартного бетонного конуса.
Он выполнен из стали с диаметрами оснований в 10 и 20 см. Высота конуса составляет 30 см. Для проведения эксперимента его устанавливают на ровный поддон, стоящий на горизонтальной поверхности. Иногда в нижней части конуса есть специальные «ноги», служащие для прижимания его к поверхности: нижний диаметр конуса должен плотно прилегать к поддону, чтобы бетонная смесь не вытекала. Приготовленную бетонную смесь заливают в конус через воронку тремя партиями, после каждого залива уплотняя ее щупом (не менее 20 штыковых движений). По заполнении конуса воронку убирают, срезая бетонную смесь вровень с верхним диаметром, а сам стандартный конус медленно поднимают и ждут, пока бетонная смесь не прекратит оседать. Затем с помощью рейки и мерной линейки определяют разность в высоте стандартного и бетонного конусов. Эта величина показывает осадку конуса.
Если она составляет 1–4 см, бетонная смесь малоподвижна. Такая смесь требует сильного уплотнения при укладке. Ее применяют для фундаментов, несущих стен большой толщины, толстых перекрытий с редким армированием. При осадке конуса от 4 до 9 см бетонную смесь можно назвать подвижной, она также требует уплотнения и трамбования при укладке, но в целом укладывается легче. Подвижную смесь можно использовать при сооружении несущих стен, перекрытий, фундаментов. Если величина осадки конуса от 9 до 15 см, бетонная смесь пластичная и при укладке легко уплотняется ручной трамбовкой. Из пластичной смеси делают столбы, стены и балки с не очень частым армированием. Иногда пластичную смесь применяют и для устройства фундаментов. Осадка конуса более чем в 15 см говорит о том, что смесь литая. Она наиболее подвижна, быстро заполняет опалубку и почти не нуждается в уплотнении. Литую смесь удобно использовать для бетонирования тонких конструкций с частым расположением арматурных стержней – например, для заливки бетона в асбестоцементную трубу. При этом осадка конуса не должна превышать 22 см, иначе бетонная смесь считается слишком жидкой и непригодной для фундаментных работ.
...
Бетонная смесь для возведения бутобетонного фундамента должна обладать подвижностью от 5 до 7 см. Иначе она не сможет проникнуть в пустоты между камнями.
Кроме подвижности, удобоукладываемость бетонной смеси зависит от ее жесткости. Этот показатель зависит от того, сколько времени требуется для уплотнения и выравнивания отлитого стандартного конуса бетонной смеси с помощью щупа и вибратора. Чем меньше времени для этого необходимо, тем выше жесткость смеси. Как правило, ее определяют в том случае, если осадка конуса при определении подвижности очень мала. Жесткость смеси для фундаментных работ не должна превышать 10 с.
Еще один показатель, влияющий на удобоукладываемость, – это водосодержание, показывающее, сколько процентов в общем объеме смеси занимает затворитель. Чем больше этот показатель, тем выше подвижность смеси и тем ниже ее жесткость.
По структуре бетон может быть плотным (особо тяжелый, тяжелый и облегченный бетон), легким (поризованным, ячеистым и крупнопористым, или крупнозернистым) и особо легким. Для возведения фундамента применяют плотный бетон. Рассмотрим подробнее группы бетона по плотности.
1. Плотные бетоны (более 1800 кг/м3):
• особо тяжелые (более 2500 кг/м3) на особо тяжелых заполнителях (например, на магнетите) применяют для специальных конструкций, в индивидуальном строительстве не используют;
• тяжелые (2200–2500 кг/м3) на плотных заполнителях (песок, гравий, щебень из прочных пород) и цементном вяжущем, с крупнозернистой структурой практикуют наиболее широко – они неприхотливы;
• облегченные (1800–2200 кг/м3) на более легких заполнителях и цементном вяжущем применяют для возведения несущих конструкций.
2. Легкие бетоны (500–1800 кг/м3):
• поризованные (керамзитобетон) на искусственных и естественных пористых заполнителях (мелких и крупных) и цементном вяжущем неприхотливы при твердении;
• ячеистые (газобетон, пенобетон) на основе тонкодисперсного кремнеземистого заполнителя и цементного, известкового или смешанного вяжущего, с ячеистой структурой твердеют при тепловой обработке в автоклавах или при повышенном атмосферном давлении;
• крупнопористые, или крупнозернистые, на основе плотного или пористого крупного заполнителя без добавления мелкого заполнителя («беспесчаный» бетон), с крупнопористой структурой твердеют в любых условиях.
3. Особо легкие бетоны (менее 500 кг/м3) отличаются от ячеистых более легким пористым заполнителем, применимы в качестве теплоизоляции.
Однородность бетонной смеси имеет большое значение. Если бетонная смесь расслаивается при транспортировке или укладке, следует ожидать, что конструкции из такого бетона будут обладать низкой несущей способностью из-за невысокой связности материала. Расслоение смеси происходит в результате выделения из нее каких-либо компонентов, например воды или заполнителя. Однородность зависит от того, насколько верно подобран состав бетонной смеси.
Прочность бетона, как и любого другого материала, включает две характеристики: прочность на растяжение и на сжатие. У бетона низкая прочность на растяжение, но высокая прочность на сжатие. Первая характеристика является недостатком, который устраняют с помощью армирования....
На прочности бетона для сооружения фундамента не стоит экономить. Иначе весьма вероятно, что через некоторое время после возведения постройки фундамент «поплывет» или деформируется, его придется укреплять, ремонтировать или даже заменять.
У бетона значителен показатель усадки – изменения вертикальных линейных размеров материала при твердении на воздухе. Сокращение размеров в среднем составляет от 0,3 до 0,5 мм на 1 м, а в первые сутки твердения может достигать 70 %.
Кроме основных составляющих бетонной смеси, в нее могут быть введены дополнительные материалы – специальные добавки, улучшающие свойства бетона.
Самые популярные из них – пластификаторы. Эти добавки нужны для повышения пластичности смеси. В зависимости от того, насколько нужно увеличить плотность, морозостойкость и другие характеристики бетона, применяют различные марки пластификаторов. При возведении монолитных железобетонных фундаментов наиболее распространены пластификаторы марок ISOLA FM-86/8; C-3. Эти пластификаторы увеличивают плотность бетонной смеси до 40 %, морозостойкость – до 50 %, а также позволяют сэкономить до 20 % цемента.
При введении в бетон нескольких добавок следует проверять, все ли они являются химически устойчивыми (проще говоря, можно ли их совмещать с другими добавками). Важный показатель – экологичность добавки.
Среди добавок, уменьшающих время твердения бетонной смеси, наиболее популярны хлористый кальций (добавляют в цемент в количестве до 2 % от его массы) и соляная кислота (вводят в количестве до 1,5 % от массы цемента).
Соотношение составляющих бетонную смесь материалов для каждого строительного случая индивидуально. Наиболее распространены следующие пропорции: на 1 кг цемента берут по 2 кг песка, щебня, 700 г воды. Главное, чтобы в результате получилась смесь с нужными свойствами.
Сталь, как правило, представляет собой сплав двух металлов (железа и чугуна) с углеродом. Нержавеющую сталь изготавливают из хрома и никеля, но при устройстве фундаментов ее не применяют из-за высокой стоимости. С помощью прокатки, литья, прессования и термообработки можно получить сталь с различными физическими и химическими свойствами.
При сооружении фундаментов сталь используют в металлических сваях и арматуре, реже – при возведении столбчатого фундамента из металлических труб, заполненных цементно-песчаным раствором с наружной обработкой гидроизоляционным составом, а для также металлических обвязочных балок.
Стальные сваи могут представлять собой прокатный стальной профиль в виде длинного стержня или трубу. Стальные сваи обладают несколькими недостатками: для их заглубления необходимо специальное оборудование (если диаметр сваи более 100 мм, а длина более 3 м); из-за большого расхода металла повышается стоимость таких фундаментов; сваи изготавливают из обычной стали, поэтому их необходимо обрабатывать антикоррозионным составом. Стальные сваи могут быть забивными и винтовыми. В первом случае для их внедрения в грунт необходимы дизель-молот или копровая (коперная) установка, во втором случае – кабестан. Копровая установка представляет собой механизм для подъема сваи, ее корректировки, погружения в грунт и извлечения с помощью выдергивателя. Такой механизм может быть установлен, например, на базе экскаватора или другого строительного оборудования. Кабестан – механизм с вертикальным воротом, позволяющим вкручивать сваи в грунт. Дизель-молот применяют для забивания свай с помощью механизма, аналогичного по работе дизельному двигателю. Все эти установки вызывают колебания грунта и создают сильный шум.
