БЕТОН

Werner Reichel
Reinhard Glatte
Eine Einfiihrung fur das Selbststudium
Band 2
Herstellung
Verarbeitung
Erhartung
VEB Verlag
fur Bauwesen
Berlin
В. Райхель
Р. Глатте
БЕТОН
В двух частях
Часть 2
ИЗГОТОВЛЕНИЕ.
ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ.
ТВЕРДЕНИЕ
Перевод с немецкого
канд. техн, наук
Л. А. Феднера
Под редакцией
д-ра хим. наук проф.
В. Б. Ратинова
. Москва
Стройиздат 1981
ББК 38.33
Р 18
УДК 691.327 + 693.54
Райхель В., Глатте Р.
Р 18 Бетон. В 2-х ч. Ч. 2. Изготовление. Производст-
во работ. Твердение / Пер. с нем. Л. А. Феднера;
Под ред. В. Б. Ратинова. — М.: Стройиздат,
1981. — 112 с., ил.
В книге, построенной на материале последних научных проработок,
популярно рассказывается о технологии изготовления бетонной смеси и
бетона, производстве бетонных работ и твердении бетона в различных
условиях. Подробно излагаются вопросы изготовления монолитного бе-
тона и сборных бетонных и железобетонных изделий и сведения об
используемых при этом механизмах и оборудовании
Книга предназначена для широких кругов строителей и учащихся
производственно-технических училищ и техникумов строительного про-
филя.
30209-549	3203000000	ББК 38.33 + 38.626
047(01 )-81 И3‘81 3203000000	6C3 + 6C6.3
В. Райхель
Р. Глатте
БЕТОН. ИЗГОТОВЛЕНИЕ.
ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ.
ТВЕРДЕНИЕ
Редакция переводных изданий
Зав. редакцией М. В. П е р е в а л ю к
Редактор И. А Городецкая
Мл. редактор Е. А. Дубченко
Внешнее оформление художника
В. Л. Г р о ш о в а
Технические редакторы Т. М. К а н, Н. В. В ы с о т и н а
Корректор Г. Г. Морозовская
ИБ 2725
Сдано в набор 19.05.81. Подписано в печать 31.08.81, Формат 60X90V1B.
Бумага типографская № 1. Гарнитура «Литературная». Печать высокая
Усл. печ. л. 7. Печ. л. 7. Усл. кр.-отт. 10,2. Уч.-изд. л. 8,51. Тираж 10 000 экз.
Изд. № AXV-8753 Заказ № 283. Цена 45 коп.
Стройиздат 101442, Москва, Каляевская ул., 23а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии
и книжной торговли
129041, Москва, Б Переяславская ул., д. 46
© VEB Verlag fur Bauwesen Berlin, 1980
© Перевод на русский язык, Стройиздат, 1981
Предисловие к русскому изданию
В книге В. Райхеля и Р. Глатте
«Бетон» (Ч. 2. Изготовление. Про-
изводство работ. Твердение) так же
популярно, как и в книге В. Райхеля
и Д. Конрада «Бетон» (Ч. 1. Свой-
ства, проектирование, испытание), и
столь же строго в научном и про-
изводственном отношении изложены
проблемы бетоноведения, не вошед-
шие в 1-ю часть монографии. При
работе над рукописью у авторов
возникли трудности, которые заклю-
чались прежде всего в том, чтобы
сделать книгу оригинальной, пред-
ставляющей самостоятельный инте-
рес, сохранив при этом стиль изложе-
ния и манеру графического оформле-
ния 1-й части.
Кроме того, если предыдущая
часть книги выдержала уже три из-
дания и, естественно, систематически
улучшалась в отношении отбора
фактических данных и формы их по-
дачи, то 2-я часть книги вышла в
свет в ГДР в 1980 г., а в СССР вый-
дет в 1981 г. В то же время чита-
тель имеет право рассчитывать на
их практическую равноценность во
всех отношениях.
Наконец, особая ответственность
легла на плечи В. Райхеля и Р. Глат-
те и в связи с безусловно большим,
заслуженным успехом 1-й части кни-
ги «Бетон» и в ГДР, и в СССР.
Нелегкая задача выпала и на
долю переводчика 2-й части книги,
так как с целью ускорения ее под-
готовки к изданию авторы передали
издательству ее рукопись, не прошед-
шую литературной обработки в ГДР.
При пользовании книгой нужно
учесть, что, хотя большинство техни-
ческих приемов и правил производст-
ва бетонных работ в ГДР и СССР
совпадают или достаточно близки
между собой, тем не менее встреча-
ются и некоторые различия в техно-
логических схемах бетонирования,
применяемых добавках и даже в под-
ходе к отдельным операциям (напри-
мер, к способам приготовления бе-
тонной смеси и ее доставки к месту
укладки, к оптимальным режимам
при ускоренном твердении бетона,
его классификации по прочности).
Мы считали целесообразным сохра-
нить их без комментариев. Примеча-
ниями снабжались лишь те принци-
пиальные вопросы, по которым в
СССР имеются существенно иные
или более обширные данные.
Представляется, что все особен-
ности и достоинства 1-й части книги
«Бетон» — ее нацеленность на широ-
кий круг строителей, насыщенность
полезными и, как правило, самыми
современными сведениями о произ-
водстве и применении тяжелого бе-
тона в ГДР с выделением среди них
наиболее перспективных направле-
ний — в полной мере присущи и
2-й части книги. Это позволяет на-
деяться на интерес к ней советского
читателя.
Д-р хим. наук,
проф. В. Б. РАТИНОВ
г
От авторов
История бетона насчитывает уже
более ста лет, и, несмотря на это,
тяжелый цементобетон продолжает
оставаться современным материа-
лом и в последующие десятилетия
также сохранит свою доминирую-
щую роль в строительстве. Вплоть
до 50-х годов конструкции из моно-
литного бетона и бетоносмеситель-
ные узлы на строительных площад-
ках были характерны для строитель-
ства из бетона.
В настоящее время уже около
50% производимого бетона поступа-
ет с бетонных заводов в виде гото-
вых строительных деталей. В то же
время для монолитного бетона были
разработаны новые элементы техно-
логии, в частности доставка к месту
строительства бетонной смеси, при-
готовленной на централизованных
бетоносмесительных узлах, и ее пере-
возка с помощью специальных транс-
портных средств. В настоящее время
с помощью производительных бето-
нонасосов бетонную смесь без про-
межуточных остановок можно достав-
лять на высоту до 270 м.
Бетонирование развивалось как
комплексный процесс. При этом всег-
да имелся в виду только такой бе-
тон, который в виде смеси должен
хорошо перемешиваться, транспорти-
роваться, распределяться и уплот-
няться, а в затвердевшем виде отве-
чать определенным высоким техниче-
ским требованиям Оптимальные ре-
зультаты могут быть получены толь-
ко тогда, когда свойства бетона и
технология будут между собой хоро-
шо согласовываться. Это достигается
знаниями о взаимодействии между
строительным материалом и техноло-
гическим процессом. Цель и содер-
жание этого взаимодействия были
обобщены О. П. Мчедловым-Петро-
сяном в его определении принципа
соответствия [1]. По этим данным
вид, начало, продолжительность и
интенсивность действия технологиче-
ских факторов должны быть согласо-
ваны со структурообразованием бе-
тона так, чтобы, с одной стороны,
оптимально учитывать процесс струк-
турообразования, а с другой — стре-
миться им управлять (направленное
структурообразование).
Если в 1-й части книги «Бетон.
Свойства, проектирование, испыта-
ние» рассматривались свойства бе-
тонной смеси и затвердевшего бето-
на в зависимости от его состава, то
во 2-й части основное внимание уде-
ляется вопросу соответствия состава
бетона ею свойствам. При этом ра-
бота механизмов и устройств пояс-
няется лишь настолько, насколько это
необходимо для понимания. Общая
идея заключается в том, что техно-
логия па бетонных заводах и строи-
тельных площадках должна разви-
ваться комплексно. Это означает, что
необходимо в равной мере обращать
внимание и на физико-химические за-
кономерности твердения бетона, и
на границы их использования.
Представляемый материал раз-
деляется по технологическим переде-
лам переработки бетона При этом
сначала сформулированы требования
к бетону и технологическому процес-
су его изготовления, чтобы устано-
вить основные закономерности для
рекомендаций по согласованию
свойств бетона и требований к тех-
нологии. К сожалению, для ряда
процессов это еще невозможно
из-за отсутствия соответствующих
научных основ. Стандартизованные
методы испытаний, содержащие-
7
ся в 1-й части, дают лишь при-
ближенную оценку состояния бетон-
ной смеси или бетона, например из-
мерение консистенции смеси. Прямое
взаимодействие между бетоном и
технологией обычно сильно прояв-
ляется на отдельных технологических
переделах, но до сих пор в нашем
распоряжении нет простых и прак-
тичных методов их измерения.
Предлагаемая книга представля-
ет собой руководство для самостоя-
тельного изучения. Авторы обраща-
ют внимание читателей на важней-
шие положения технологии бетона,
стремясь вызвать интерес и пробу-
дить желание к дальнейшим само-
стоятельным занятиям. Книга вы-
полнит свою задачу, если будет при-
знана специалистами, инженерами-
строителями, технологами по бетону,
инженерами-механиками и инжене-
рами-экономистами, которые совме-
стными усилиями могли бы разраба-
тывать экономичную технологию и
оптимальные составы бетона.
Авторы благодарят всех коллег-
специалистов, которые содействовали
этой публикации подготовкой доку-
ментации и коллективными консуль-
тациями. Авторы особенно благодар-
ны экспертам проф. Хеншелю и дипл.
инж. Генриху за их ценные замеча-
ния, а также редактору Эрхарду
Покерту за его работу по оформле-
нию книги.
ВЕРНЕР РАНХЕЛЬ,
РЕЙНХАРД ГЛ АТТЕ
Принятые обозначения
Vi — Ув . . -Консистенция
V..........коэффициент уплотне-
ния
Рр.........возмущающая сила виб-
ратора
т0.........масса дебаланса вибра-
тора
п0.........число оборотов
[..........частота виброколеба-
ний
у..........амплитуда виброколе-
баний
ag . .относительное ] параметры
ускорение !• интенсивности
I . .интенсивность J вибрирования
R...........прочность на сжатие
хп..........контрольная прочность
Рц>28 • • • .прочность на сжатие
бетона, подвергнутого
тепловой обработке,
на 28-е сутки после
окончания тепловой об-
работки
Рц>о.м • • -то же> но спустя 0,5 ч
после окончания тепло-
вой обработки
Rz.........заданная конечная
прочность
/?Е........распалубочная проч-
ность
Ra.........отпускная прочность
Rl.........прочность при транспор-
тировании
/?и........передаточная прочность
при изготовлении пред-
варительно напряжен-
ных железобетонных
конструкций
7?0........прочность предвари-
тельно напряженного
бетона
tB.........время ^предварительной
выдержки
tA.........время нагрева
tD.........время изотермического
прогрева
tK.........время охлаждения
Т..........температура
М..........степень созревания	бе-
тона
Предисловие
I
На развитие эффективной техно-
логии изготовления строительных
конструкций и деталей из бетона в
конце прошлого и начале нового сто-
летия оказали влияние, главным об-
разом, торговля цементом, являю-
щимся универсальным минеральным
вяжущим материалом, и общая меха-
низация изготовления и переработки
бетона. Смесительные устройства
были скопированы из других отрас-
лей промышленности. Заимствован-
ные из практики земляных работ ме-
тоды транспортирования в кюбелях
и уплотнение влажных грунтов трам-
бованием привели к существенному
повышению производительности ра-
бот в гидротехническом и промыш-
ленном строительстве при сооруже-
нии фундаментов.
Однако уже при строительстве
бетонных дорожных покрытий выяс-
нилось, что необходимы более жест-
кая бетонная смесь и интенсивное
уплотнение. Приблизительно в 1911г.
создаются первые вибраторы для по-
верхностного уплотнения, которые,
однако, не нашли достаточно широ-
кого применения. Напротив, очень
быстро получает признание бетон из
литой смеси, особенно для тонкостен-
ных железобетонных элементов,
вследствие простоты его транспорти-
рования и незначительных затрат при
формовании в стесненных условиях.
Позднее пришли к выводу, что с по-
вышением содержания воды цемент-
ный камень становится весьма пори-
стым (хотя сам бетон обладает до-
статочной плотностью), а это приво-
дит к интенсивной коррозии.
С середины 20-х годов начинает
усиленно развиваться вибрационная
техника. Вибраторы позволяют об-
рабатывать более жесткие смеси с
ограниченным количеством воды. Это
был прогресс, так как хорошо уплот-
ненный вибрированный бетон, не-
смотря на ограниченное содержание
цемента, характеризуется более вы-
сокой прочностью, морозостойкостью
и стойкостью в агрессивных средах,
чем трамбованный или литой бетон.
Кроме того, стало возможным сокра-
тить сроки готовности бетона.
Многие десятилетия бетон приго-
товлялся преимущественно на строи-
тельной площадке и перерабатывал-
ся как монолитный. Изготовление на
бетонных заводах сборных элементов
в массовых количествах началось в
50-е годы. При переходе на эту но-
вую технологическую ступень разви-
тия бетон стал пригодным во всех
отношениях строительным материа-
лом. Его универсальная способность
к формованию была предпосылкой
к механизации и автоматизации от-
дельных рабочих процессов (рис. 1
и 2). Кроме того, при промышлен-
ном производстве бетона возникла
необходимость увеличить оборачива-
емость форм для повышения произ-
водительности заводов при ограни-
ченном парке форм. Это достигается
применением тепловой обработки,
благодаря которой время твердения
бетона сокращается почти в 10 раз
по сравнению с твердением его в
нормально-влажных условиях.
В ближайшем будущем произ-
водство бетона предстоит перевести
на такой же уровень механизации и
автоматизации, какой, например, до-
стигнут при изготовлении стали и
стекла.
В строительстве из монолитного
бетона также модернизирована тех-
9
Рис. 1. Производство элементов домостроения на заводе железобетонных пане-
лей. Ускорение твердения осуществляется горячим воздухом в туннельных
камерах
нология (рис. 3), например при пе-
реработке товарного бетона. Здесь
следует отметить транспортирование
бетонной смеси по трубопроводам
(с помощью бетононасосов) до места
строительства и ускорение процесса
твердения бетона путем нагревания
бетонной смеси. В настоящее время
выпуск сборного и монолитного бето-
нов примерно одинаков.
Зачастую исследования новых
свойств бетона обгоняют техниче-
скую оснащенность строительства и
строительной индустрии. Так, напри-
мер, обстоят дела с новой техноло-
гией производства работ из литого
бетона, не требующего вибрации. Тем
самым литой бетон до некоторой сте-
пени снова поднят на более высокую
ступень, но без такого существенно-
го недостатка, как высокое водосо-
держание. Предпосылка этому —
разработанные новые виды разжи-
жающих средств, которые эффектив-
но пластифицируют бетонные смеси
с нормальной исходной консистен-
цией.
Постоянно усложняющаяся техно-
логия переработки и твердения бето-
на предъявляет повышенные требо-
вания к составляющим его материа-
лам и к соблюдению определенных
показателей бетонной смеси и бетона.
Для изготовления бетона смеши-
вают цемент, заполнители и воду за-
творения до образования бесформен-
ной однородной массы определенной
консистенции. При этом совмещают
три довольно различных по относи-
тельной плотности, размерам и дру-
гим свойствам материала. В зависи-
мости от количественного соотноше-
ния компонентов бетонная смесь в
крайних случаях ведет себя как рас-
сыпчатая масса (жесткая консистен-
ция) или как текучий материал (жид-
кая консистенция).
Уже сами по себе эти характер-
ные различия указывают на необхо-
димость дифференцирования бетон-
10
Рис. 2. Монтаж стеновых панелей на строительстве в г, Дрездене
Рис. 3, Установка по производству бетонных смесей типа ВАЛ 20
пых смесей, особенно для их транс-
портировки и формования. Как пра-
вило, необходимы эксперименталь-
ные исследования для определения
состава бетона, который оптимально
соответствовал .бы специфическим
условиям технологии работ.
Так, например, можно добиться
экономической выгоды в дорожном
строительстве (рис. 4), если точно ре-
гулировать стабильность бетонной
смеси при технологии, предусматрива-
ющей использование скользящей опа-
лубки. Подобное относится и к огра-
ниченной консистенции бетонной сме-
си, подаваемой насосом. Жесткая бе-
тонная смесь экономически выгодна
лишь при наличии достаточно мощ-
ных вибраторов для ее уплотнения.
Проектировщик должен знать
бетонный завод, чтобы для получе-
ния бетона с заданной прочностью на-
значать продолжительность тепло-
вой обработки. Если он свои усилия
направляет на ускорение цикла без
соответствующего технологического
обеспечения, то технологу не остает-
ся ничего другого, как увеличить вы-
пуск запланированной продукции за
счет повышения расхода цемента. Та-
ким образом, мнимая экономия за
счет незначительных капитальных
вложений себя не оправдывает.
Поэтому перед практиком стоит
задача: изготовлять бетонную смесь
с такими заданными показателями,
12
Рис. 4. Сооружение цементобетонного покрытия при строительстве автомагист-
рали Берлин — Росток с помощью комплекта машин со скользящей опалубкой
13
чтобы ее можно было с минимумом
затрат ручного труда при незначи-
тельной стоимости и без расслоения
транспортировать, распределять и
уплотнять, а также иметь возмож-
ность сокращения сроков распалуб-
ки, точнее, времени оборачиваемости
форм.
Это достигается, если качество
бетонной смеси и бетона оптимально
согласовано с общим процессом про-
изводства, начиная от хранения за-
полнителей, смешивания, транспорти-
ровки, распределения и уплотнения
до твердения и последующей обра-
ботки.
Кроме того, следует принимать
во внимание колебания качества вхо-
дящих в состав бетона материалов и
бетонной смеси, как и возможность
некоторых ошибок на отдельных тех-
нологических переделах.
Такая комплексная задача мо-
жет быть решена только при посто-
янной совместной работе всех специ-
алистов, принимающих участие в из-
готовлении и переработке бетона.
г
j
Хранение, дозировка, смешивание 2
Качество бетона, которое форми-
руется в бетоносмесителе, опреде-
ляется не одним лишь процессом пе-
ремешивания. С увеличением произ-
водительности заводов, широким
применением бетона повышенных ма-
рок и ужесточением требований к его
качеству пришлось повысить также
требования к условиям хранения и
техники дозирования составляющих.
О том, какой успех здесь может
быть достигнут, свидетельствует сле-
дующее: цемент из силоса цемент-
ного завода удается с помощью пнев-
матических устройств перегружать
почти без потерь в вагон-цистерну и
далее в силос бетоносмесительного
узла, откуда вяжущее таким же об-
разом, лишь с незначительным пы-
лением, подается в герметизирован-
ный смеситель. Это решение прино-
сит значительную хозяйственную вы-
году еще и благодаря тому, что при
хранении цемента в силосе практи-
чески не теряется его активность из-
за влияния влаги на вяжущее. Ран-
нее снижение активности цемента
приходилось перекрывать его повы-
шенными расходами в бетоне.
Для заполнителя также идеаль-
ным было бы сухое хранение. Однако
из экономических соображений это
вряд ли реально. Поэтому заполни-
тели хранят преимущественно на от-
крытых площадках, что приводит к
неопределенному водосодержанию в
них. Для уменьшения связанного
с этим разброса качества бетона не-
обходимо в ближайшем будущем в
приемлемой для строительной прак-
тики форме решить проблему авто-
матической дозировки воды в бетон-
ные смеси с учетом влажности за-
полнителей.
2.1.	Хранение заполнителя
Около 70% объема бетона зани-
мают заполнители. Их сортируют и
хранят соответствующим образом
в рассчитанном количестве, но со
.значительным запасом для надежно-
го обеспечения производства бетона.
2.1.1.	Требования. С точки зре-
ния материала, в первую очередь,
представляет интерес гранулометри-
ческий состав заполнителя.
Нерудная промышленность пред-
лагает широкий выбор материалов
(табл. 1). Чтобы избежать ухудше-
ния качества бетона в результате не-
правильного хранения заполнителя,
особенно в случае необходимости по-
лучать высокие марки бетона, нужно
хранить заполнители по фракциям.
(например, песчано-гравпйную смесь
0/32). Большой разброс зернового со-
става гравия приводит к повышению
внутренней пустотности бетона и не-
обходимости увеличения количества
цементного теста; при этом следует
значительно ограничивать водопотреб-
ность бетонной смеси (см. ч. 1,
разд. 4.2.5., рис. 45).
Поэтому для гарантии ровною
зернового состава при приготовлении
бетона обычных марок требуется
применение двух фракций (0/4 и бо-
лее 4 мм), для бетона марки 300 —
не менее трех (например, 0/2, 2/8 и
более 8 мм) и для марки 600 — четы-
рех фракций. Организация хранения
заполнителей зависит от имеющейся
территории, экономических сообра-
жений и требований к смесительной
установке.
Как правило, необходимо раз-
дельное складирование четырех фрак-
ций (табл. 2).
15
Таблица 1. Общие сведения о гранулометрическом составе
различного заполнителя
Заполнитель	Размер зерен, мм							
	0/1	0/2	1/2 |	|	I	|	1					
Песок	0/1	0/2	1/2					
Песчано-гравийная смесь	0/4	0/8	0/16	0/32				
Гравий Щебень	2/4	2/8	4/8	8/16	4/16 4/11	4/32 8/11	8/32 11/16	11/22
Таблица 2. Пример состава смеси заполнителей
из двух — четырех фракций
Грануло- метричес- кий состав	Комбинация				зерен		
1	0/8	0/16	0/4	0/4	0/2	0/2	0/2
2	8/32	8/32	0/16	4/16	2/8	0/8	0/4
3	—	—	8/32	16/32	11/22	8/16	2/8
4	—	—	—	—	16/32	16/32	8/16
Размер складов заполнителей
определяется, прежде всего, произво-
дительностью смесительной установ-
- ки, условиями поставок и безопас-
ностью.
Практика строительства показы-
вает, что обычно ориентируются на
такие размеры складов для запол-
нителя, которые обеспечивают его не
более чем 12-дневный запас. Зимой
бетонному заводу требуются значи-
тельно большие склады. С этой целью
часто дополнительно к основным
складам организуют небольшой рас-
ходный склад непосредственно возле
смесительной установки.
2.1.2.	Хранение в силосах, бунке-
рах и штабелях. Для хранения за-
полнителей имеются три основных
типа складского хозяйства: силосы,
бункера, штабеля (рис. 5). Часто
предпочитают штабеля, так как для
них достаточно иметь укрепленную
площадку (лучше бетонную) и по-
движные погрузочные средства. За-
гружать смеситель непосредственно
из штабеля невыгодно из-за необхо-
димости иметь дорогостоящие, не-
прерывно работающие транспортеры.
Поэтому в большинстве случаев на-
ряду с силосами и бункерами смеси-
тели оборудуют сравнительно не-
большими емкостями, функциониру-
ющими как расходные склады, загру-
жаемые из штабеля.
Кроме того, сушка и подогрев
заполнителей, например в силосах
стационарных установок, связаны с
существенными затратами. Для сме-
сительных узлов, установленных на
строительных площадках, доказана
целесообразность использования для
заполнителя радиальных боксов, в
которые он загружается с помощью
скрепера или бульдозера (рис. 6).
Важно знать, как изменяется ка-
чество при складировании заполни-
телей в штабелях. Штабель образует
угол естественного откоса (35°).
В зависимости от количества склади-
Рис. 5. Склад заполнителя. Силос (слева), бункер (справа), штабель (внизу)
руемого заполнителя высоту и рас-
стояние между штабелями устанав-
ливают с таким расчетом, чтобы зер-
на различного размера не смешива-
лись. Так же поступают при опреде-
лении давления на стены силоса и
бункера. Воронка в силосе и бункере
должна иметь минимальный угол до
50° (угол естественного откоса с до-
бавлением 15°), чтобы не произошло
образование сводов при свободном
перемещении.
2.1.3.	Воздействия, оказываемые
иа заполнитель. Важнейшее требова-
ние— предохранение заполнителя от
загрязнения вредными для бетона
веществами, например угпем, саха-
ром, удобрениями, маслом, гумусом
и глинистыми веществами, — дости-
гается, прежде всего, за счет чисто-
ты бетонной складской площадки с
прочными ограждениями. В чистоте
должны содержаться и кузова авто-
машин.
Очень часто на складах зерна
различных размеров смешиваются.
Причиной этого наряду с дефектной
перегородкой может быть недоста-
точное внимание к углу естественно-
го откоса (рис. 7).
При доставке со складов с по-
мощью транспортеров крупные ча-
стицы возле места разгрузки разбра-
сываются. К тому же заполнитель
с широким зерновым диапазоном
(0/32, 0/16, 0/8 и др.) обнаруживает
тенденцию к разделению под дейст-
вием центробежной силы, что ведет
17

18
Рис. 6. Лучевое расположение отсеков
тоносмесительной установки
склада для заполнителя небольшой бе-
Рис. 7. Щебень из переполненных от-
секав пересыпается в песчано-гравий-
ную смесь. В этих условиях нельзя
гарантировать получение определен-
ного гранулометрического состава
к нарушению однородности. Такой
заполнитель при изготовлении бето-
на приводит к изменению водопотреб-
ности бетонной смеси; вследствие
этого возникают значительные труд-
ности при переработке смеси и неоп-
ределенность качества бетона.
Предотвратить расслоение мож-
но с помощью направляющей трубы
или воронки.
Так как заполнители при транс-
портировке и хранении в большинст-
ве случаев подвергаются погодным
воздействиям, необходимо учиты-
вать значительный разброс значений
влажности, особенно у мелкозерни-
стого заполнителя (табл. 3).
Внутри больших складов запол-
нителя, как правило, устанавливает-
ся почти постоянная влажность, в то
время как на глубине примерно 50 см
от поверхности влажность заполните-
ля зависит от погодных условий. От-
сюда возникает проблема, изложен-
ная в разд. 2.3.4 (Дозированиеводы).
Особую опасность представляет
собой комкование смерзшихся запол-
нителей, так как в смесителе они не
разрушаются и в бетоне образуются
опасные дефектные места. Если вду-
вание пара в смеситель (см. 2.3.3)
не способствует оттаиванию заполни-
19
Таблица 3. Собственная влажность отдельных фракций
заполнителя при открытом складировании
Заполнитель	Размер зерен, мм	Влажность, %	
		максимальное значение	среднее значение
Песок	0/2	12	7
Песчано-гравийная смесь	0/4	8	4
Щебень	2/8	5	3
»	4/11	3	1,5
»	11/22	2	0,5
теля, то смерзшиеся комья нужно
при дозировании отбирать промежу-
точным ситом. Лучше смерзшийся
заполнитель сразу же пропускать
через отапливаемые склады. Такие
склады имеются на современных бе-
тонных заводах (ВАА 20/40/60),
так как нагрев заполнителей пред-
усматривается как эффективное ме-
роприятие при производстве работ
в зимнее время (см. 5.5).
Эксплуатация подобных отопи-
тельных регистров требует значи-
тельного количества энергии, однако
при больших объемах складов мо-
жет оказаться достаточно эффек-
тивной.
Основные требования к склади-
рованию заполнителя заключаются
в следующем:
чтобы удовлетворить различным
требованиям к составам бетона, не-
обходимо по возможности складиро-
вать раздельно четыре фракции за-
полнителя;
склады следует оборудовать так,
чтобы исключить загрязнение, сме-
шивание или расслоение заполнителя;
при работе в зимнее время необ-
ходимо предусмотреть действенные
меры по нагреву заполнителей.
2.2.	Хранение цемента
Цемент занимает около 10%
обьсма бетона. Однако на него при-
ходится почти половина стоимости
материалов, входящих в состав бе-
тона. Цемент оказывает огромное
влияние на прочность бетона.
Как тонкоизмельченное вяжущее
цемент обладает высокой реакцион-
ной способностью и благодаря своим
специфическим свойствам, которые
должны сохраняться вплоть до пере-
работки, предъявляет высокие требо-
вания к транспортировке, перевалке
п складированию.
2.2.1.	Требования. Твердение це-
мента основано на реакции с водой
(гидратация). Достаточно влаги из
воздуха, чтобы при открытом скла-
дировании в течение недели или при
хранении в мешках в течение месяца
вызвать частичную гидратацию в по-
верхностных слоях. Сначала гидра-
тация цемента ведет к снижению его
прочности, но при более длительном
воздействии влаги происходит обра-
зование прочных комков и корки. Эта
часть цемента, не участвуя в струк-
турообразовапии, может быть ис-
пользована лишь как заполнитель
(рис. 8, табл. 4). Чтобы потери каче-
ства цемента и соответственно проч-
ности бетона находились в опреде-
ленных минимальных пределах, не-
обходимо предусмотреть сухое хра-
нение цемента. Для соблюдения это-
го требования допустимы следующие
сроки хранения, в течение которых
цементный завод еще гарантирует до-
стижение цементом своей марки: для
PZ 475 — до 6 нед.; для PZ 425, 375,
325 — до 8 нед.; для PZ 275 — до
12 нед.
Стандартный цемент имеет при
объемной массе до 1,2 кг/дм3 и
плотности до 3,1 кг/дм3 пустотпость
до (1—1,2/3,1)100=61%. Это сви-
детельствует о необходимости его
очень рыхлого хранения. Однако вы-
сокая погрузка (высокий склад) и
встряхивание (например, при транс-
портировании) могут привести к
уплотнению, особенно в нижележа-
20
Рис. 8. Комкование и снижение прочности цемента после 8 мес хранения.
Прочность свежего цемента 40,5 МПа. Внешняя зона — крепкие комки, проч-
ность 12 МПа; середина еще порошкообразна, прочность 27,5 МПа
щих слоях, и тем самым к агрегации
цемента. Поэтому даже при нормаль-
ных сроках хранения и правильном
транспортировании цемент следует
разрыхлять с помощью аэрации или
принудительной вибрации. При дли-
тельном хранении иногда происходит
сильное слеживание цемента, кото-
рое удается ликвидировать лишь
большими усилиями. Если, однако,
оно остается, то приходится вводить
дополнительную воду, а это приводит
к снижению прочностных характери-
стик цемента.
Как правило, комки, образующи-
еся при слеживании цемента, отлича-
ются от образующихся под действи-
ем влаги тем, что они разрушаются
и поэтому не влияют на прочность.
Загрязнение цемента может
иметь очень тяжелые последствия.
Известно, что уже небольшое количе-
ство примесей вызывает существен-
ное замедление или ускорение твер-
дения (см. ч. 1). Не говоря уже
о вредных для бетона сахаре и гуму-
се, которые значительно нарушают
процесс твердения, особенно опасны-
ми считаются сульфаты, вызывающие
неравномерное изменение объема, и
хлориды, способствующие коррозии
арматуры. Несмотря на то Что веро-
ятность загрязнения цемента при
транспортировании и хранении в си-
лосах ограничена, необходимо строго
следить за чистотой при перегрузках
и складировании.
Требования к раздельному хра-
нению по сортам необходимо соблю-
дать прежде всего из-за различия це-
мента по маркам и видам.
Из практики проектирования бе-
тона (ч. 1, разд. 4.3 и 5) видно, как-
влияет изменение качества цемента
21
Таблица 4. Ориентировочные значения потери прочности
цемента при различных условиях хранения
относительно свежеприготовленного цемента [30]
Вид цемента	Условия хранения	Срок испыта- ний, сут	Прочность цемента на сжатие, МПа				
			свежий цемент	лежалый цемент			
				продолжительность хранения цемента, мес			
				1	3	6	12
PZ 1/425	В силосе	1 28	18,5 46	18 46	17 46	13 45	5 44
	В мешках	1 28	18,5 46	13 44,5	6 43	3 38	1 23
ZZ 4/275	В силосе	3 28	8 33	7,5 32,5	7 32	4,5 29,5	3,5 26
	В мешках	3 28	8 33	6,5 30	3 26,5	1,5 22	1 15
на состав и прочность бетона. Если,
например, для бетона марки 300
вместо предусмотренного цемента
PZ7/375 применить ZZ1/275 в том
же количестве, то получится бетон
марки 225. Для получения бетона
заданной прочности на этом цемен-
те расход последнего составит свы-
ше 450 кг/м3.
Кроме прочности при сжатии су-
щественное значение для четкого
разделения цемента по сортам имеет
область его применения. В соответст-
вии с этим нужно применять:
для конструктивных элементов
с большим модулем поверхности без-
усадочный цемент (например, PZ3);
для массивного бетона цементы
с умеренным тепловыделением
(ZZ2 и ZZ3);
для сооружений, эксплуатируе-
мых в условиях сульфатной агрес-
сии, цементы со средней и высокой
сульфатостойкостью (PZ2 и PZ3);
при тепловой обработке бетона
пригодны цементы PZ1, PZ3, PZ4
и не пригодны PZ8 и ZZ2.
Цементы различных сортов или
марок могут быть смешаны только
при острой необходимости, так как
это влияет на качество бетона.
В этих случаях цементная промыш-
ленность сразу же отклоняет всякие
рекламации.
Сколько видов цемента следует
хранить? На бетонных заводах и бе-
тоносмеситсльных узлах, которые
длительное время производят макси-
мум две близкие марки бетона (на-
пример, В225 и ВЗОО), достаточно
иметь один вид цемента. Однако на
бетонных узлах происходит быстрое
чередование выпуска бетона марок
от В80 до ВЗОО. Так как для полу-
чения удобообрабатываемого плотно-
го и коррозиестойкого бетона даже
низких марок расход цемента должен
быть не ниже 250 кг/м3, то следует
применять минимум два вида цемен-
та, например для В80 — В160 —
ZZ275, для В225 —ВЗОО —PZ375.
Эти рекомендации справедливы
также для всевозрастающего числа
централизованных смесительных уста-
новок, выпускающих товарный бе-
тон с еще большим количеством раз-
личных составов. Таким путем сни-
жается не только расход цемента, но
и достигается общий экономический
эффект.
2.2.2.	Хранение цемента в сило-
сах и мешках. Емкость складов си-
лосного типа колеблется от 20 тыс. т
до 1 т в зависимости от минимально-
го расхода цемента. Ориентиром для
назначения наименьших складских
емкостей считается запас, обеспечи-
вающий семидневный выпуск бетона.
Число силосов выбирают так, чтобы
иметь при бетоносмесительных уста-
новках минимум два силоса.
22
Рис. 9. Силос для транспортирования и хранения цемента обеспечивает значи-
тельную экономию материала
Во избежание слеживания це-
мента максимальная высота силоса
не должна превышать 10 м. При
монтаже следует обратить внимание
на то, чтобы течки для свободного
отбора цемента имели минимальный
уклон 50—60°. Однако при подаче
в силосные течки сжатого воздуха
через фильтры образуется разрых-
ленная цементно-воздушная смесь,
которая вытекает уже при уклоне
15—20° и большой высоте склада
(рис. 9). Перегрузку производят
также сжатым воздухом в качестве
разрыхляющего и транспортирующе-
го средства. При этом воздух дол-
жен быть обезжиренный и сухой, по-
скольку из-за кратковременности
транспортирования в расходный си-
лос часто попадает еще теплый це-
мент, после остывания которого
в силосе может образоваться конден-
сат. Чтобы избежать этого, устраи-
вают теплоизоляцию стен. При строи-
тельстве массивных сооружений ис-
пользование теплого цемента неже-
лательно.
Силос для цемента должен иметь
датчики уровня и информационный
щит (специальные подъемники и дру-
гое оборудование), которые в любое
время дают сведения о хранящемся
в нем цементе. Например:
Информационная доска на складе цемента
Силос цемента: № 2
Строительство: мост, Адорф
Сорт цемента: PZ 7/375
Изготовитель: цементный завод, Рюдерс-
дорф
Поставщик: цементно-заправочная станция,
Адорф
Сроки поставки: 15/Ш 1979
21/III 1977
Несмотря на то, что менее 10%
цемента поставляется в мешках, это
имеет важное значение для неболь-
ших объектов, например при произ-
водстве ремонтных работ.
Если при правильно организо-
ванных навесах (рис. 10) все же
происходит потеря прочности цемен-
та (см. табл. 4), не говоря уже об
образовании комков, то ее приходит-
23
Рис. 10. Склад-навес для мешков с
цементом. Путем создания достаточ-
ных воздушных прослоек нужно пре-
дотвратить доступ к цементу влаги из
воздуха. Высота штабеля из-за опас-
ности смешивания ограничивается
10 мешками
ся компенсировать увеличением рас-
хода цемента. При этом перерасход
цемента в процентном отношении
почти соответствует потере прочно-
сти (пример: при 300 кг цемента на
1 м3 бетона потеря прочности на
20% соответствует перерасходу це-
мента на 60 кг). Часто практики в
зимний период запасают большое
количество упакованного в мешки
цемента для будущего сезона. Это —
пример безответственности. Из ска-
занного можно сделать следующие
выводы:
цемент должен быть сухим, чи-
стым, его нужно хранить раздельно
по сортам;
вследствие эффекта агрегирова-
ния высота штабеля мешков и снлоса
должна быть ограничена;
чем быстрее расходуется цемент,
тем лучше могут быть использованы
его свойства — относительно быстрое
твердение и заданная конечная проч-
ность.
2.3.	Дозирование
Дозирование включает в себя
отбор составляющих бетон компонен-
тов из промежуточных складов и по-
дачу их к смесителю. Эти производ-
ственные этапы, первоначально про-
текавшие независимо друг от друга,
объединяются сейчас в единый про-
цесс вследствие технического усовер-
шенствования автоматизированных
высокопроизводительных смесителей.
В этом разделе излагается лишь
проблема дозирования составляю-
щих смеси, которое может служить
причиной более значительного нару-
шения степени однородности качест-
ва бетона, чем их отбор и транспор-
тирование.
Дозирование может производить-
ся по массе или по объему, при этом
последнее используется сравнительно
редко.
2.3.1.	Требования. Качество и од-
нородность бетона, а следовательно,
и его прочность в большой степени
зависят от точности дозирования ма-
териалов. Благодаря статистическим
методам оценкикачества бетона до-
зирование становится 'управляемым
и характеризуется лишь незначитель-
ным отклонением от средней величи-
ны, вследствие чего достигается ощу-
тимый экономический эффект (эконо-
мия цемента).
Для практики строительства счи-
тается допустимым дозировать со-
ставляющие бетона с точностью до
3% по массе. Фактические отклоне-
ния иногда бывают значительно
больше. Если попытаться опреде-
лить, как сказываются ошибки дози-
рования на качестве бетона, то мож-
но столкнуться с трудностями из-за
того, что все три компонента могут
иметь отклонения в большую или
меньшую сторону. Если, например,
содержание цемента уменьшится на
3%, а содержание воды возрастет на
3%, то В/Ц увеличится на 6%
1,03В
(р = 1,06 В/Ц). При этом проч-
ность бетона марки 300 уменьшится
почти на 4 МПа. Общие закономер-
ности показаны на рис. 11 и в табл. 5.
Рассмотрим две причины, вызы-
вающие ошибки при дозировании:
значительные колебания влажности
заполнителя и изменения насыпной
объемной массы. При преимущест-
венно открытом хранении влажность
заполнителя особенно сильно колеб-
лется под влиянием погодных факто-
ров, и даже в закрытых складах
влажность распределяется неравно-
мерно. Так как раздельное высуши-
вание стоит дорого, то можно с по-
мощью данных	.рассчитать z-
указанные колебания, которые
24
J
Таблица 5. Точность дозирования, причины ошибок и их влияние
на свойства бетона
Ошибочно отдозирован- ные компо- ненты	Причины	Влияние на свойства	
		свежеприго- товленной бетонной смеси	бетона
Цемент	1. Регулирование с ошиб- ками, неудовлетворитель- ное или дефектное обо- рудование дозаторов	Незначи- тельное	Очень сильное, в преде- лах зависимости прочно- сти бетона от водоце- ментиого отношения (рис. 11, а также ч. 1, разд. 3)
Вода	1. Как и. 1 при цементе 2. Ошибочные или не- удовлетворительные дан- ные и недостаточный учет естественной влаж- ности заполнителя	Очень сильное	
Заполни- тель: мелкие зерна	1.	Как п. 1 при цементе 2.	Как п. 2 при воде 3.	При объемном дозиро- вании — ошибочный или недостаточный учет ко- лебаний насыпной объем- ной массы	Вследствие изменяюще- гося соста- ва цемент- ного теста (водосодер- жания)	Как и в случае цемента и воды — очень сильно; сверх тогр, влияние вследствие расслоения и недостаточного уплотне- ния
крупные зерна	1. Как п. 1 при цементе	Незначи- тельное	Незначительное
Добавки	1. Как п. 1 при цементе 2. Колебания концентра- ции	Очень силь- ное при BV, LPV и передо- зировке	Сильное, при отклонении эт оптимума — снижение прочности
гут быть значительны, особенно для
мелких зерен заполнителя.
При изготовлении бетона необ-
ходимо такое дозирование воды, ко-
торое правильно учитывает для каж-
дого замеса собственную влажность
заполнителя.
Объемная насыпная масса за-
полнителя в основном зависит от
его зернового состава и влажности
(рис. 12). Поскольку сущность объ-
емного дозирования состоит в пода-
че одного и того же объема матери-
ала, то это, несмотря на точность
замеров, влечет за собой значитель-
ные ошибки вследствие колебаний
влажности и зернового состава.
Это справедливо для объемного
дозирования с помощью мерных ков-
шей и вагонеток или ленточных до-
заторов. Поэтому объемное дозиро-
вание по сравнению с весовым ис-
пользуется крайне редко.
На очередность дозирования со-
ставляющих наряду с видом приме-
няемой техники дозирования суще-
ственно влияет выбор технологии
бетона. Следует стремиться к тому,
чтобы:
25
25 20 15 10 5 О
Чис /10
Повторяемость
ветона на
Из измерений в/Ц
Хп = 1179
।___। ।
150 100^ 50 О
измерении
прочности
сжатие
Рис. 11. Связь между изменением содержания воды (В/Ц) и прочностью Г3].
Теоретически установленные изменения прочности в зависимости от изменений
значений В/Ц соответствуют изменению количества проб и четко определяют
прямое их влияние
предварительное перемешивание
заполнителя различных фракций
осуществлялось уже во время транс-
портирования к смесителю;
по возможности предотвратить
пыление цемента;
предотвратить комкование цемен-
та при затворении водой и благодаря
своевременной подаче цемента и во-
ды получить однородное цементное
тесто.
На практике эти требования мо-
гут быть выполнены, если заполни-
тель и цемент дозируют одновремен-
но и затем через короткое время
смешивают с водой. Однако в реаль-
ных условиях к моменту подачи це-
мента часть заполнителя уже отдози-
роваиа.
Если же составляющие дозиру-
ются только последовательно, то
имеет значение очередность их пода-
чи. Оптимальный вариант: сначала
подается крупный заполнитель, за-
тем мелкий, потом цемент и вода.
Добавки в бетон вводят в очень
небольшом количестве. Добавка
РД17, например, при обычной дози-
ровке (0,7°/о в пересчете от массы
цемента) составляет около 0,2—
0,3% объема бетона. Хотя ошибки
в дозировании добавок, по-видимо-
му, не так ярко проявляются в бе-
тонной смеси, как ошибки дозирова-
ния воды, цемента и заполнителя, они
все же могут привести к неприятным
последствиям. Вот почему предъяв-
ляются высокие требования к надеж-
ности устройств по дозировке до-
бавок.
Точность дозирования по объему
в настоящее время достигает 5%.
2.3.2.	Состав смеси и его коррек-
тировка. Необходимое количество
заполнителя, цемента и воды дозиру-
ют исходя из расчетного состава
Рис. 12. Соотношение между содер-
жанием влаги и объемной насыпной
массой заполнителя различного гра-
нулометрического состава
26
Таблица 6. Пример перехода от лабораторного состава
к производственному (рабочему)
Составляющие материалы	Лабора- торный состав, кг/м’	Коэффи- циент	Производственный состав для 500-л смесителя		
			без учета влажнос- ти, кг/за- мес	средняя влажность заполни- теля, %	с учетом влажности, кг/замес
Цемент	360	0,33	120			120
Вода	170	0,33	56	—	56-8,6—4,6—
		w			3,4 «39
Песок 0/2	370	0,33	123	7	123+8,6» 132
Гравий 2/8	460	0,33	153	3	153+4,6» 158
Щебень 8/32	1020	0,33	340	1	340+3,4» 343
смеси. Если их дозируют непосредст-
венно в смеситель, то его номиналь-
ный размер (см. 2.4.2) служит ем-
костью по отношению к промежуточ-
ным подъемным или взвешивающим
ковшам.
Для смесителя объемом 500 л
следует, например, умножить расчет-
ный состав смеси на коэффициент
500:1000=0,5 и 0,67 (средний ко-
эффициент выхода см. 2.2.2). Тогда
общий коэффициент составит
0,5-0,67=0,33. Таким образом полу-
чают производственный (рабочий)
состав при абсолютно сухих запол-
нителях (табл. 6). Поскольку запол-
нитель практически всегда влажный,
следует, как это показано в табл. 6,
вычислить возможную ошибку в до-
зировании, которая появится, если
не учитывать среднее содержание
влаги:
навеска 123 кг=8,6 кг воды+
+ 114,4 кг песка фр. 0/2;
навеска 153 кг = 4,6 кг воды +
+ 148,4 кг гравия фр. 2/8;
навеска 340 кг=3,4 кг воды +
+336,6 кг щебня фр. 8/32.
Особенно отрицательно сказы-
вается на качестве изделий возрос-
шее на 8,6+4,6+3,4=16,6 л количе-
ство воды в смеси. При этом водоце-
ментное отношение увеличивается
с 0,47 до 0,6, что соответствует поте-
ре прочности бетона до 25%.
При учете средней влажности за-
полнителя (см табл. 6, последняя
колонка) этот источник ошибки
удается практически ликвидировать.
При большем отклонении от средних
значений производственный состав
соответственно изменится. До сих
пор задача заключалась в том, что-
бы от замеса к замесу корректиро-
вать только количество воды (см.
2.3.4).
2.3.3.	Дозирование цемента и за-
полнителя. Для дозирования обоих
твердых материалов используют раз-
личные устройства соответствующей
производительности и принципа дей-
ствия (табл. 7), область применения
которых определяется прежде всего
их технологичностью и производи-
тельностью. При этом не всегда мож-
но одновременно добиться высокой
производительности и хорошей точ-
ности дозирования. Общее время до-
зирования должно соответствовать
циклу перемешивания, ни в коем
случае не снижая производитель-
ность. Чтобы требования, предъявля-
емые к составу, соответствовали вы-
сокой точности дозирования, необхо-
димо в первую очередь стремиться
к выпуску дозировочных устройств
(весов, бункеров) с различными по-
казателями. Так, если, например,
140 кг цемента дозировать на
1000-кг весах, то это весьма отрица-
тельно скажется на точности дозиро-
вания. Точность дозирования повы-
сится, если отдельные составляющие
на местах взвешивания в подъемных
ковшах (последовательная дозиров-
ка) каждый раз отмерять с помощью
элеваторных подвесных весов или
весов ленточного дозатора (рис. 13—
27
Таблица 7. Ход процесса дозирования и оценка некоторых дозаторов для цемента и заполнителя
Преимущественное применение	Смесительные установки на стройке. Стационарные смесительные установ-	ки	Стационарные смесительные установ- ки	Небольшие смесители. Смесительные установки на стройке		Большие смесительные установки		При небольшом количестве выпуска- емого бетона, без особых требований к качеству		Применяется еще редко	Большие стационарные установки. Применяется еще редко			
Общая продол- жительность дозирования	Средняя			Короткая				Значительная		Средняя ।	Короткая			
Возможная ошибка дозирования	1 Средняя i				Незначитель-	ная	| ।		Большая		А	А			
Порядок дозирования составляющих	П осл ед о в ател ьн о в весовую емкость						Одновременно или		последовательно, дозатор для каж- дого компонента		Непрерывно, каж- | дый компонент по- ।		дается на ленту	отдельно !
Дозатор	Ковшовые весы		Передвижные весы 1	Подвесные бун- 1	1 керные весы	। —			 1 Ленточные весы		Мерная емкость		Шнековый дозатор	Ленточный доза-	тор		
Вид дозировки	По массе							По объему						
28
i
29
Рис. 15. Ленточные весы дтя заполнителя
Весы требуют особого внимания
Указатель массы быстро движется
под действием поступающей в весо
вой бункер массы материала Откло
нения указателя тем выше, чем боль
ше скорость подачи материала Мел-
ким дозированием с незначительной
скоростью подачи достигается жела-
емая точность всего процесса дозиро
вания и в случае корректировки со
става Необходим также системати
ческий контроль дозирующих прибо
Рис. 13. Весы в виде подъемного ковша на небольшой смесительной установке
Рис. 14. Современные дозаторы для цемента (слева) и четырех фракций запол-
нителя (справа) В конце шиека, подающего цемент, благодаря герметичной
трубе цемент самотеком дозируется в расположенные ниже весы Из сепара-
торной чаши весов заполнитель доставляется непосредственно в смеситель
30
ров и механизмов по данным нзгото.
вителя и с помощью анализа свеже-
приготовленной бетонной смеси (ср.
ч. 1, разд. 6).
Объемное дозирование по причи-
нам, изложенным в предыдущих раз-
делах, теряет свое значение и допу-
скается лишь для второстепенных
целен, если при этом достигается
приблизительно такая же точность,
как при дозировании по массе. Объ-
емное дозирование целесообразно
при дозировании легкого заполните-
ля вследствие отсутствия влаги в его
зернах.
2.3.4.	Дозирование воды. Дози-
рование воды для новейших смеси-
тельных установок дистанционного
управления производится, как прави-
ло, так же, как и дозирование сыпу-
чих материалов, при помощи водя-
ных часов или по массе. При этом
производственный состав, в основе
которого лежат измеренная средняя
влажность заполнителя и рассчитан-
ное количество воды, дозируется как
постоянное значение (см. табл. 6,
последняя колонка). Недостаток это-
го способа состоит в том, что случай-
ные колебания влажности заполните-
ля от замеса к замесу могут оказать-
ся неучтенными.
Чтобы избежать значительных
ошибок, нужно систематически на-
блюдать за содержанием воды и при
колебаниях влажности несколько раз
в день корректировать постоянное
значение. В последние годы во мно-
гих странах ведутся работы над усо-
вершенствованием автоматических
дозаторов воды, которые должны
регулировать подачу воды при каж-
дом замесе в зависимости от конк-
ретного содержания влаги в запол-
нителях.
Автоматические дозаторы произ-
водят измерения влажности заполни-
теля либо вблизи люка бункера (не-
посредственное измерение влажно-
сти), либо в смесителе. В последнем
случае такие дозаторы используют
в качестве выходного параметра по-
казатели свежеприготовленного бето-
на. В первом случае непосредственно
определяется (на небольшой вычис-
лительной машине) и соответственно
дозируется требующееся недостаю-
щее количество воды, во втором —
свежеприготовленный бетон. При
этом его заранее выбранные свойст-
ва изменяются следом за увеличива-
ющимся количеством воды (напри-
мер, диэлектрическая проницаемость
бетона, консистенция или планируе-
мая производительность смесителя).
В таком случае при достижении оп-
ределенной предельной величины по-
дача воды прекращается
Используемые системы приборов
различаются широтой использования,
эксплуатационной надежностью и
конструктивной сложностью. Часто
помехи, не имеющие отношения к
приборам (колебание давления или
загрязнение водопроводных магист-
ралей, дефектные электромагнитные
клапаны), приводят к ошибкам н
к снятию приборов с эксплуатации.
Однако анализ качества бетона, по-
лучаемого при введении автоматиче-
ских дозаторов воды, доказывает
возможность значительного сниже-
ния разброса величины и, как след-
ствие этого, — экономии цемента
в размере 10—30 кг/м3.
। Опытный квалифицированный
оператор может непосредственно на-
блюдать процесс смешения составля-
ющих бетонной смеси и дозировать
количество воды до необходимой
консистенции смеси. Такое корректи-
рование количества воды затворения
по виду смеси хотя и критикуют, од-
нако зачастую это едва ли не един-
ственная возможность немного улуч-
шить качество продукции.
2.3.5.	Дозирование добавок. До-
бавки вводят вручную в виде порош-
ка или чаще в виде жидкости. Утеп-
ленное запасное хранилище для жид-
ких добавок, гарантирующее неиз-
менность их качества, должно быть
оборудовано мешалкой или цирку-
ляционным устройством. Для опы-
тов и кратковременного применения
достаточно использовать калиброван-
ный дозатор и каждый замес обес-
печивать добавкой, вводимой вруч-
ную. При постоянном применении
в производстве удобный надежный
дозатор с последовательной регули-
руемой подачей представляет собой
составную часть смесительной уста-
новки. Так как добавку, как прави-
ло, дозируют к массе цемента, то
стремятся установить такую связь,
которая будет изменяться пропор-
ционально каждому изменению пода-
чи цемента. Чтобы достичь равномер-
ного распределения добавки в гото-
31
вой смеси без увеличения времени
перемешивания, нужно вводить до-
бавку большей частью или пол-
ностью с водой затворения, что иног-
да производят через дозатор в тру-
бопроводе, подводящем воду к сме-
сителю во время дозировки воды.
2.4.	Смешивание
После дозирования составляю-
щих на качество и однородность бе-
тонной смеси и бетона решающее
влияние оказывает процесс переме-
шивания. Смесь после выгрузки из
смесителя должна отвечать всем
требованиям, которые вслед за транс-
портировкой, укладкой и уплотнени-
ем обеспечивают получение заданной
прочности бетона.
2.4.1.	Требования, предъявляе-
мые к процессу смешивания. Смеси-
тель должен объединить компонен-
ты бетона в гомогенную смесь в ко-
роткий срок. За словом «гомогенный»
скрываются точные требования к ин-
тенсивному перемешиванию всех ком-
понентов в бетоне. Это имеет важное
значение, так как при одновременной
загрузке всех компонентов заполни-
тель и цемент уже через 20 с переме-
шивания кажутся равномерно рас-
пределенными, в то время как гомо-
генизированное цементное тесто из
цемента и воды получается лишь пос-
ле 60 с перемешивания.
Серьезные требования предъяв-
ляются к смешиванию добавок, вво-
димых в очень небольшом количест-
ве. Хотя благодаря предварительно-
му перемешиванию с водой затворе-
ния ускоряется дробное введение до-
бавки в смеситель (см. 2.3.5), одна-
ко предельно короткое время смеши-
вания при этом не реализуется.
В случае применения воздухо-
вовлекающих добавок группы LP
(ч. 1, табл. 5) желаемая пористость
достигается лишь при очень интен-
сивном смешивании с небольшим
увеличением его продолжительности.
Свежеприготовленный бетон высоко-
го качества, как правило, получают
лишь при особых способах смешива-
ния (2.4.3). Если после окончания
этого процесса в смеси имеются не-
однородности или места со случай-
ным распределением составляющих,
то технологически едва ли это воз-
можно устранить, тем более что во-
да сразу же вступает во взаимодей-
ствие с цементом, вызывая его гид-
ратацию.
2.4.2.	Принудительное и свобод-
ное перемешивание. Бетоносмесите-
ли подразделяются по объему (но-
минальный размер) — от 50 до
5000 л. Номинальный размер указы-
вает на максимально возможный на-
сыпной объем сухих материалов (це-
мент и заполнитель). Так, после по-
дачи воды, перемешивания и уплот-
нения бетон займет лишь около
2/з объема первоначальной рыхлой
загрузки. Это оценивается коэффи-
циентом выхода, приблизительно рав-
ным 0,67. Поэтому в 500-л смеситель
загружают требуемое количество во-
ды, цемента и заполнителя только
для 0,67-500=335 л готового бето-
на. В случае превышения установ-
ленного объема загрузки заметно
ухудшается гомогенизация, в то же
время и незначительный объем не
улучшает эффективности перемеши-
вания. В производстве бетона полу-
чили развитие два основных типа
смесителей: принудительного дейст-
вия (рис. 16, 17) и свободного пере-
мешивания (рис. 18, 19).
В смесителе принудительного
действия составляющие бетона ин-
тенсивно перемешиваются перемеши-
вающими устройствами, что очень
быстро ведет к хорошей гомогениза-
ции смеси. В качестве перемешиваю-
щих устройств в новейших смесите-
лях (например, MR500) служат
«звездообразные» мешалки с лопа-
стями-сбрасывателями.
При свободном перемешивании
смесь циркулирует во вращающемся
смесительном барабане.
В целом отмечается, что прину-
дительное перемешивание благодаря
интенсивной и лучшей подготовке
смеси при одинаковом составе и оди-
наковой продолжительности переме-
шивания дает бетон более высокой
прочности и равномерного качества,
чем свободное перемешивание.
На процессы смешивания благо-
приятно влияет правильная последо-
вательность подачи компонентов (см.
2.3.1 и 2.3.5), при которой произво-
дится их предварительное перемеши-
вание. Увеличивая продолжитель-
ность смешивания, можно кроме хо-
рошей гомогенизации добиться так-
же улучшения условий взаимодейст-
32
Рис. 16 Смеситель принудительного
Рис 18 Мешалка свободного пере
действия
мешивания

Рис 17 Внутренняя часть смесителя принудительного действия Мощные пере
мешивающие сошники и боковые скребки обеспечивают хороший эффект сме
шепия
33
Рис 19 Захват материала стенками и смешивающими устройствами способст-
вует циркуляции изготавливаемой смеси
вия цемента с водой и тем самым
повышения прочности и соответст
венно экономии цемента Продочжи
тельность смешивания при принуди
тельном перемешивании исходя из
качества бетона и экономии матери
ала должна быть носкочько больше
1 мин лучше 1 5—2 мин Кроме
того, она зависит от объема и типа
смесителя и в значительной мере от
консистенции бетонной смеси При
сухом смешивании компонентов в
бочыпих смеситечях минимальное
время перемешивания составляет
свыше 3'—4 мин
2 4 3 Специальные методы сме-
шивания Наряду с обычным процес
сом смешивания иногда используют
ся также специальные методы сме
шивания из которых описаны наибо
лее существенные
2 Зак 283
Паросмешение Для повышения
оборачиваемости форм в промыш
ленности сборного бетона и для со
кращения сроков распалубки в строи
тельстве из монолитного бетона а
также в мероприятиях по зимнему
строительству стремятся к увеличе
пию температуры свежеприготовлен
кого бетона (30—60° С) Помимо по
догрева заполнителя и воды затворе
ния эффективным методом является
подвод пара во время перемешива
ния так как при этом температура
свежеприготовленной бетонной смеси
может повышаться почти на 1 ° в 1с
Пар подводят либо над звездчаткой
смесителя либо по кольцевому тру
бопроводу Требования к парогенера
тору для 500 л смесителя повышен
ные (2000 кг/ч при давлении в сети
0 3 МПа) Поскольку значительная
34
Рис. 20. Для смешивания на месте используют комплект машин, состоящий из
цементовоза, цистерны с водой, грунтовой фрезы и дорожного катка
часть пара конденсируется в смеси-
теле, это может привести к неточно-
му, заранее рассчитанному количест-
ву воды в изготавливаемой смеси.
Поэтому такой подогрев требует по-
вышенных требований к дозировке
воды.
Многофазное смешивание. Бла-
годаря очень интенсивному переме-
шиванию цементного теста или мел-
козернистого раствора в вихревых
смесителях или специальных установ-
ках можно улучшить условия взаи-
модействия цемента с водой. Дости-
гаемое при этом увеличение ранней
прочности, однако, не настолько су-
щественно, чтобы были оправданы
повышенные затраты на смешивание.
Более выгодна хорошая гомогениза-
ция и стабильность свежеприготов-
ленного бетона, которая особенно
важна для литого бетона или бетона
с повышенным содержанием воды
Смешивание при транспортирова-
нии. Применение самоходных смеси-
телей приобретает особое значение,
если предельное время транспортиро-
вания (или, другими словами, путь
транспортирования готовой смеси)
из-за опасности загустевания и рас-
слоения превышает допустимые пре-
делы. В этих случаях заполнитель и
цемент дозируют в самоходном сме-
сителе или подвергают предвари-
тельному перемешиванию Самоход-
ные смесители относятся, как прави-
ло, к смесителям свободного переме-
шивания и поэтому особенно пригод-
ны для смесей пластичной консистен
ции (см. 3 5).
Смешивание при укладке на ме-
сте. В дорожном строительстве при
стабилизации грунта для упрочнения
верхнего слоя из находящихся на
месте или чаще всего завезенных вя-
жущих материалов применяют комп-
лекс машин, подобных используемым
в сельском хозяйстве (рис. 20). Це-
мент равномерно в количестве 15—
20 кг/м2 распределяют на взрыхлен-
35
ную поверхность земляного полотна.
После увлажнения грунта при помо-
щи грунтовой фрезы производят сме-
шивание на глубину примерно до
15 см, хотя при этом качество смеси
ниже, чем смеси из тощего бетона,
приготовленной в смесителе, но,
согласно установленным требовани-
ям, достаточно для связных основа-
ний прочностью до 8 МПа.
Итак, дозирование и смешивание
предопределяют получение однород-
ного и высококачественного бетона.
Требуемые свойства свежеприготов-
ленного и затвердевшего бетона мо-
гут быть достигнуты, если:
исходные материалы дозируются
точно и в правильной последова-
тельности;
прн дозировании воды учиты-
вается влажность заполнителя;
соблюдаются оптимальное за-
полнение смесителей и время переме-
шивания.
Ошибки при дозировании и пе-
ремешивании в дальнейшем не могут
быть исправлены.
2*
3
Т ранспортирование
бетонной смеси
С увеличением производительно-
сти смесительных установок все
большее значение приобретает транс-
портирование смеси. Это ведет к раз-
витию эффективных транспортных
средств Наряду с ленточными, цеп-
ными, ковшовыми транспортерами и
трубопроводами широкое применение
в последние годы находит ее транс-
портирование специальными транс-
портными средствами.
3.1.	Общие технические
условия
Каждый метод транспортирова-
ния предъявляет к свойствам бетон-
ной смеси и тем самым к составу
бетона специфические требования.
Принципиальная пригодность обыч
ных методов транспортирования бе-
тонной смеси характеризуется
«транспортирующей готовностью».
Бетонная смесь должна обладать хо-
рошей стабильностью при транспор-
тировании, т е не должна при этом
расслаиваться.
Транспортными средствами с не-
значительной производительностью
(табл. 8), Как правило, можно транс-
портировать как жесткие, так и пла-
стичные смеси. С увеличением про-
изводительности этих средств уже-
сточаются требования к консистен-
ции смесей.
Во время транспортирования
смесь может расслаиваться вследст-
вие колебаний, сдвигов перемещений
и других причин При этом обычно
легкое цементное тесто (плот-
ность =1,82 кг/дм3 при В/Ц=0,5)
всплывает, а тяжелые заполнители
(плотность в среднем 2,65 кг/дм3)
оседают. Кроме того, нежелательно
отделение воды из смеси. Этого рас-
слоения можно избежать с помощью
специальных мероприятий.
Особые трудности доставляют,
как правило, экстремальные погод-
ные условия. При солнечной инсоля-
ции бетонная смесь вследствие поте-
ри воды и ускоренно протекающей
гидратации цемента может во время
транспортирования так загустеть, что
будет не пригодна для переработки.
Дождь наряду с вымыванием и рас-
слоением приводит к потере прочно-
сти бетона из-за повышенного водо-
цементного отношения. Мороз мо-
Таблица 8. Производительность и область применения средств
для транспортирования бетонной смеси
Транспортные средства	Производительность, м3/ч	Консистенция смеси
Тачка	2—3	V1-V8
Тележка	4—6	Vi-Vs
Кран с кюбелем	6—12	(Vi, v2) V3 (V1)
Бетононасос	10—60	V3
	(150)	Vt
37
Рис. 21. Влияние поверхностио-активной добавки замедляющего действия
(Rodosal) на консистенцию бетонной смеси и прочность бетона на сжатие 1.
По сравнению с бетоном без добавки 2 возможно более длительное время пе-
реработки смеси без потери прочности
жет полностью исключить возмож-
ность транспортирования смеси Бла-
годаря технологическим устройствам
и срочным мерам удается уменьшить
влияние экстремальных погодных ус-
ловий.
Важное значение имеет и сокра-
щение времени транспортирования,
чтобы избежать загустевания смеси
в результате начавшейся гидратации
(см. ч. 1, разд. 3.1). В зависимости
от вида цемента и состава бетона
с помощью осторожного встряхива-
ния или введения добавок, замедля-
ющих процесс гидратации, можно
значительно увеличить время перера-
ботки смеси На рис. 21 это показано
на примере бетона марки 225, кото-
рый был изготовлен на портландце-
менте марки PZ 375 Ход кинетики
Рис. 22. Средние значения времени схватывания цементов, поставляемых раз-
личными заводами-поставщиками [5]. Время относится к нормальным услови-
ям испытаний и может сократиться при повышенных температурах и удлинить-
ся при низких
38
загустевания ни в коем случае нельзя
переносить на бетон другого состава
или с другим цементом (рис. 22).
Следовательно, время транспортиро-
вания должно быть установлено
только после достаточно серьезных
исследований.
3.2.	Транспортирование
с помощью ленточных
конвейеров
Установленные на строительстве
ленточные конвейеры также пригод-
ны для транспортирования бетонной
смеси. Обычная их скорость 1—2 м/с,
при стационарных установках она
может достигать 4 м/с. Если состав-
лены подряд несколько ленточных
конвейеров, то следует обеспечить
им одинаковую скорость с тем, что-
бы избежать подпора материала. До-
пустимый уклон транспортеров
(табл. 9) зависит от угла естествен-
ного откоса свежеприготовленной
смеси и соответственно от ее конси-
/Стенции. Пояс с выщудами -делает
f возможным'мо11тдЗк_с большим углом
) наклона. Однако при этом нельзя чи-
! стить ленту транспортера скребками:
после короткого срока эксплуатации
опа так сильно загрязняется, что
дальнейшее транспортирование смеси
исключается. Сухие смеси мало при-
годны для такого транспортирования
из-за возможности расслоения. Пла-
стичные смеси текучи, а следователь-
но, также склонны к расслоению и,
кроме того, загрязняют установки.
Если бетонная смесь падает с ленты,
то происходит разделение заполните-
ля, как и при его рассеивании за счет
центробежной силы, так что круп-
ные фракции оказываются на пери-
ферии. Чтобы избежать расслоения,
особенно в случае применения сухих
смесей, можно оборудовать ленточ-
ный конвейер воронкой или направ-
ляющей трубой (см. 4.2).
3.3.	Транспортирование
по трубопроводам
Трубопроводный транспорт при-
обретает на строительстве все боль-
шее значение. Это касается как объ-
ема применения, так и производи-
тельности. В мировой практике при
использовании бетононасосов дости-
гается подача смеси максимально на
высоту до _270 м при радиусе дейст-
вия 700 дм и производительности
150 м37ш
-""Вследствие этого, как правило,
возрастает расход цемента, что су-
жает значение консистенции и повы-
шает требования к однородности со-
става бетонной смеси Поэтому по-
дача смеси по трубам по сравнению
с другими способами транспортиро-
вания невыгодна. Но при общем эко-
номическом балансе достоинства тру-
бопроводного транспорта перекрыва-
ют его недостатки.
Пневмотранспорт, развивавший-
ся еще в 50-х годах, находит сегодня
применение в особых случаях для
специальных условий.
3.3.1.	Технологические особенно-
сти бетонной смеси. Благодаря теку-
чести пластичной бетонной смеси со-
ответствующего состава возможно ее
Таблица 9. Соотношение между консистенцией смеси
и углом наклона ленты транспортера [8]
Консистенция	Максимальный угол наклона ленты при транспортировании, град вверх	вниз
V, у2 Уз У4> Уз	30	15 25	12 20	10 Для ленточного транспортера не пригодны
39
Таблица 10. Ориентировочные значения содержания тонкомолотых зерен
при транспортировании по трубам [8]
Максимальный размер зерен, мм	Содержание топкомолотых зерен, кг/м3
8 16 31,5	475—525 400—450 325—375
Тонкомолотые зерна содержат цемент и заполнитель 0 — 0,25 мм.
транспортирование по трубам. Бес-
перебойная работа предполагает об-
разование на стенках трубы слоя
смазки и возникновение пробки, что-
бы свежеприготовленная бетонная
смесь под влиянием действующих на
нее сил могла продавливаться через
трубопровод без расслоения (см.
3.3 3 н рис. 23).
Однако этот необходимый слой
смазки образуется только тогда, ког-
да смесь содержит достаточное коли-
чество цементного теста или мелкой
растворной части и межзерновое про-
странство бетонной смеси заполняет-
ся ими уже при транспортировании.
При недостаточном количестве
мелкой растворной части заполните-
ли не «плавают» в растворе. Круп-
ные зерна взаимно «подпираются», и
давление передается через зерна за-
полнителя на стенки трубы. В ре-
зультате смазочный слой оказывает-
ся недостаточным, возрастает сопро-
тивление трения и трубопровод заку-
поривается. К сожалению, в практи-
ке такие технологические трудности
часто исправляют лишь за счет по-
вышения расхода цемента и воды,
что недопустимо из-за возможного
снижения качества бетона (низкой
морозостойкости, повышенных де-
формаций усадки), но и по экономи-
ческим соображениям. Хорошие
транспортные характеристики позво-
ляют гарантировать значительное
удешевление бетона при соблюдении
соответствующих требований в отно-
шении зернового состава, содержа-
ния тонких зерен и консистенции бе-
тонной смеси Оптимальный зерновой
состав ограничен предельными кри-
выми рассева (рис 24).
Особую важность имеет доста-
точное содержание тонкомолотых
зерен (цемент и заполнитель с раз-
мером до 0,25 мм), которые вместе
с водой образуют как слой смазки,
так и пробку (табл. 10).
Как уже объяснялось, при под-
боре состава бетона (ч. 1, разд 5)
необходимое содержание тоцкомоло-
тых зерен повышается при понижен-
ной максимальной крупности зерен.
Однако избытка мелкомолотых зе-
рен следует избегать, так как это,
как и высокое содержание цемента,
осложняет транспортирование. Пла-
стинчатый материал или щебень как
заполнитель в бетонной смеси вслед-
ствие ее плохой транспортировки на-
сосом требует больше мелкомолотых
зерен, поэтому необходимо приме-
нять различную гравийно-песчаную
смесь с окатанной формой зерен.
Смесь с консистенцией (V=
= 1,23—1,12) считается надежной
для перекачки насосами. При пла-
стичной консистенции смеси (Vt и
К5) увеличивается ее склонность к
расслоению и к засорению трубы.
В практике строительства поведение
бетонной смеси при транспортирова-
нии насосом рассматривают как фор-
му непосредственного контроля ее
качества, так как ошибки в составе
смеси приводят к ее закупорке. До-
бавки для разжижения и порообра-
зования смеси улучшают, как прави-
ло, ее способность транспортировать-
ся насосом. При этом порообразова-
тели можно вводить лишь в неболь-
шом количестве во избежание неже-
лательных амортизирующих усилий
в столбе бетонной смеси.
Краткие выводы:
при транспортировании смеси по
трубам заполнитель должен «пла-
вать» в растворной части с тем, что-
бы иа стенке трубы возник слой
40
Рис. 23. Образование пробки при транспортировании бетонной смеси по тру-
бам [4]
а — непрерывное транспортирование смеси с помощью насоса и сжатого воздуха, б — пор
ционное транспортирование сжатым воздухом, 1 — слои «смазки»
0,25 0,5 1,0 2,0	4,0 В,0	15,0	31,5
Размер отверстии сит, мм
Рис. 24. Кривые рассева ^ля зерна с крупностью 32 мм [8]. Зерновой состав
при подаче бетонной смеси насосом должен лежать в заштрихованной области
При крупности зерен 8 или 16 мм таким же образом выбирают область ниже
кривой рассева В
41
смазки, а в центре — «пробка» из
движущейся бетонной смеси;
при проектировании бетонной
смеси определенной консистенции
для ее транспортирования по тру-
бам следует добиваться оптимально-
го содержания мелкомолотых зерен
и предельных кривых рассева, это
значительно экономичнее, чем повы-
шение расхода цемента и воды.
3.3.2.	Подача бетонной смеси на-
сосами. Машиностроительная про-
мышленность предлагает широкий
ассортимент бетононасосов различ-
ных конструкций. Если радиус дей-
ствия и производительность насосов
в значительной степени типовые, то
связь между режимом их работы и
составом бетонной смеси остается
общепринятой (рис. 25).
При работе насоса преодолева-
ются силы трения между бетонной
смесью и стенками трубы. Необходи-
мое рабочее давление, например при
вертикальном транспортировании на
10 м, складывается из:
0,23 МПа (масса столба бетона высотой
10 м)
0,02 МПа (усредненное сопротивление тре-
ния)
Итого: 0,25 МПа
Отсюда можно было бы вывести
отношение радиуса действия насоса
при горизонтальном и вертикальном
перемещениях смеси, как 10:1. Од-
нако жесткая консистенция смеси и
высокая скорость транспортирования
должны значительно повысить сопро-
тивление трению (напор), так что
в практике подача смеси в длину на
5—6 м эквивалентна ее подаче на
высоту 1 м. Наличие колен в трубо-
проводах создает дополнительные
трудности. Причем изменение на-
правления на 10° по горизонтали со-
ответствует прямому участку трубы
длиной около 1 м (90° колено равно
9 м)
Из условий эксплуатации водо-
проводных сетей известно, что ма-
ленькое поперечное сечение трубы
приводит к высоким потерям давле-
ния. Это относится также к бетон-
ным смесям и ведет к выбору опти-
мального диаметра труб не только
ради повышения мощности, но преж-
де всего для обеспечения требуемо-
го напора и экономии энергии. Кро-
ме того, следует учитывать макси-
Рис. 25. Оптимальный состав бетон-
ной смеси подаваемой насосом, отли-
чается тем, что смесь выходит из
трубопровода, как пробка, и обрыва-
ется единым куском [6]
мальный размер зерен заполнителя:
номинальный внутренний диаметр
трубы должен быть диаметров
максимального зерна. Из-за частого
применения бетонных смесей с мак-
симальным размером зерен 32 мм не-
обходимо иметь номинальный внут-
ренний диаметр трубы 150 мм и для
автоматических бетонных насосов
100 мм (максимальный размер за-
полнителя 16 мм). При незначитель-
ном диаметре трубы (80 мм) или при
уменьшении численного отношения ее
диаметра к максимальному диамет-
ру зерна значительно возрастут си-
лы трения, что повлечет за собой
увеличение подпора, снижение радиу-
са действия трубы и ее возможную
закупорку (рис 26).
Для эксплуатации насоса благо-
приятно, если непосредственно следу-
ющий за ним участок трубы прямой
и горизонтальный. Нагнетательный
трубопровод располагают по воз-
можности дальше от насоса, потому
что он при этом меньше нагружает
шибер насоса. Так как наклонный
нагнетательный трубопровод способ-
ствует расслоению, то предпочтение
отдают вертикальному трубопроводу.
Гораздо сложнее решается воп-
рос о нисходящей подаче смеси
Вследствие недостаточного давления
Рис. 26. Бетонный насос в действии
столба бетонной смеси пробкообразо-
вание оказывается несовершенным.
Пластичные смеси при этом имеют
склонность к быстрому расслоению,
так что даже установленное количе-
ство пылеватых частиц (которые
должны воспрепятствовать срыву
столба бетонной смеси) не обеспечи-
вает полной безопасности проведения
работ. Поэтому на сверхбольшие рас-
стояния можно качать насосом вниз
лишь относительно жесткие бетонные
смеси.
В случае эксплуатации протя-
женных насосных линий при нор-
мальном составе бетонной смеси, по-
даваемой насосом, мелкозернистого
раствора недостаточно, чтобы соз-
дать слой смазки на стенках трубы.
Для этого пригодны смеси с 50%-
43
пым содержанием раствора повы-
шенной тонкости. При экстремальных
температурах среды теплоизоляция
трубы обязательна для безопасной
эксплуатации, поскольку при высо-
ких температурах смесь густеет,
а зимой возникает опасность ее за-
мерзания. Особое значение это об-
стоятельство приобретает при запу-
сках насосов и кратковременных пе-
рерывах в подаче смеси. До —10° С
рекомендуется устройство теплоизо-
ляции, при —15° С она обязательна.
На стройках нельзя забывать,
что в магистрали протяженностью
300 м типа NW150 находится 6 м3
бетонной смеси, поэтому насос дол-
жен быть рационально использован
при повреждениях системы или на-
слоениях смеси.
3.3.3.	Пневмотранспорт для бе-
тонной смеси. При пневматическом
транспортировании смесь через реси-
вер доставляется в магистраль и за-
тем с помощью сжатого воздуха по-
дается к месту укладки.
Такой вид подачи смеси может
быть порционным или непрерывным.
При непрерывной подаче бетонная
смесь из ресивера продавливается
в магистраль. В этом случае ее
транспортирование по трубам мало
чем отличается от транспортирования
с помощью насоса.
При порционной доставке в тру-
бах происходит постоянная перегруп-
пировка пробок и остаются большие
скопления смеси, которые в последу-
ющем снова собираются в пробки.
При эксплуатации установок
сжатого воздуха, особенно при пор-
ционной доставке, часто происходят
расслоения смесей и поломки. Так,
при подаче воздуха с запаздыванием
крупный заполнитель уносится из от-
ложений в трубы (очевидно, проис-
ходит акустический удар камня воз-
ле стенок трубы) и ведет себя как
крупнозернистая смесь. Напротив,
при ранней подаче воздуха его рас-
ширяющая сила недостаточна. Она
уносит лишь мелкие частицы, в то
время как крупный заполнитель сно-
ва оседает. Для уменьшения рассло-
ения часто рядом с местом укладки
бетонной смеси устраивают проме-
жуточный накопительный силос. Осо-
бенности порционной подачи будут
уравновешивать отклонения от рас-
четной консистенции благодаря пере-
мешиванию, и поэтому требования
к составу бетона могут быть не та-
кие жесткие. Этим способом удается
также транспортировать вниз почти
текучие смеси, если, например, отка-
заться от бетононасоса.
В отличие от насосных установок
при пневмотранспорте нагнетатель-
ные трубопроводы следует распола-
гать сразу же за ресивером. Порци-
онная подача может прерываться,
так как труба не засоряется. Место-
нахождение засорения устанавли-
вается простукиванием трубы и лик-
видируется без больших трудностей.
3.4.	Транспортирование
с помощью кюбеля
На строительстве можно транс-
портировать в кюбелях лишь пластич-
ные и сильно пластичные бетонные
смеси. При этом раздаточный бункер
должен быть расположен отвесно,
чтобы готовая смесь полностью выте-
кала из него самотеком (рис. 27).
Ширина (самый меньший размер)
раздаточного бункера должна со-
ставлять минимум трехкратный диа-
метр наибольшего зерна с тем, что-
бы не возникал подпор.
Используемые в бетонном произ-
водстве жесткие смеси (консистенции
и И2) проявляют себя при транс-
портировании в кюбелях весьма не-
благоприятно из-за высокой вязко-
сти цементного теста, что прежде
всего ведет к трудностям при раз-
грузке кабеля. Эти смеси могут быть
приведены в текучее состояние с по-
мощью наружных вибраторов, уста-
навливаемых в зоне люка кюбеля.
Однако перед включением вибратора
следует на всякий случай открывать
люк кюбеля, чтобы бетонная смесь
в кюбеле не расслаивалась (рис. 28).
До сих пор лишь в редких случаях
удается сконструировать такие ши-
рокие и отвесные рдздаточные люки
кюбеля, чтобы при очень жесткой
смеси можно бд1ло обойтись без виб-
ратора.
3.5.	Транспортирование
в автобетоносмесителях
Изготовление бетона на центра-
лизованных смесительных установ-
ках способствует значительным успе-
44
Рис. 27. Кюбель для бетонирования
хам в строительстве из монолитного
бетона как в отношении производи-
тельности труда и экономии, так и
качества бетона. Предпосылкой это-
го является развитие соответствую-
щих транспортных средств, которые
могли бы бетонную смесь заводского
изготовления транспортировать на
сверхбольшие расстояния в течение
длительного времени без расслоения.
При транспортировании смеси, приго-
товляемой в автосмесителе на ходу,
централизованно дозируются лишь
цемент и заполнитель. Вода добав-
ляется во время движения автобето-
носмесителя или на месте строитель-
ства.
В связи с тем что в практике
строительства при обеспечении то-
варным бетоном зачастую встреча-
ются неполадки, ниже излагаются
технологические требования, которые
нужно соблюдать для получения бе-
тона высокого качества.
3.5.1.	Требования к условиям пе-
ревозки смеси. Товарную бетонную
смесь можно доставлять как со ста-
ционарных бетонных заводов, так и
со специальных заводов товарного
бетона. При этом заводы должны
выпускать широкий ассортимент бе-
тонных смесей, так как на строи-
тельстве используются различные по
консистенции смеси и марки бетона.
Консистенция смеси определяет вид
транспорта и время транспортирова-
ния, а также метод последующей
транспортировки на стройке (труб-
ный, кюбельный или ленточный кон-
вейеры) и вид укладки и уплотнения.
Если переработка на строитель-
стве пластичных смесей (консистен-
45
Рис. 28. Транспортирование бетонной смеси кюбелем. Жесткая смесь вытекает
из кюбеля при работе наружного вибратора
ции V3 и V4) представляет собой
весьма удобное решение, то из сооб-
ражений экономии цемента и лучшей
стабильности при транспортировании
следует пытаться применять возмож-
но более жесткие смеси.
В качестве исходного материала
нужно применять как минимум четы-
ре различных по крупности запол-
нителя (см. п. 2.1.1), поставляемого
с одного и того же завода-постав-
щика, чтобы можно было удовлетво-
рить относительно широкие запросы
потребителя при экономически
оправданном составе бетона.
Следует считаться с возрастаю-
щим значением добавок, которые ис-
пользуются в минимальных количе-
46
Таблица 11. Исходные данные программы поставки товарного бетона
Показатели, исходные данные	Сорт бетона	
	1 й	2 й
Марка бетона	В 300	В 300
Консистенция	v2	V2
Вид цемента	PZ1/375	PZ1/375
Содержание цемента (Ц), кг/м3	320	300
Значение В/Ц	0,55	0,53
Зерновой состав заполнителя, мм		
песок	0/2	0/2
гравий	——	——
песчано-гравийная смесь	2/8	2/8
щебень	8/16	8/16
»	—	——
Предельные кривые гранулометрического	В16	В16
состава заполнителя		
Общее количество заполнителя, кг/м3	1860	1870
Добавки, % от Ц	—	0,7
Дополнительные исходные данные	—	4% воздушных
	1	пор
Таблица 12. Ориентировочные значения времени транспортирования
свежеприготовленного бетона в зависимости от температуры,
консистенции смеси и вида транспорта
Температура бетонной смеси, °C	Консистенция	Максимальное время транспортировки, мин		
		саморазгрузчик ковшовый	транспортный смеситель	автобетоно- мешалка
10—19	К. V„	50 45	90 75	90
20—25	Гз Vt v5	30 (20)	60 45	90
26—30	v3	20	30	90
ствах для пластификации смесей
Кроме того, очень рекомендуется
двойное дозирование, при котором
можно совместно применять порооб-
разующие добавки, замедлители или
их комплекс
Чтобы надежно обеспечить строй-
ки монолитным бетоном установлен-
Рис. 29. Свежеприготовленная бетонная смесь после почти 15-мин транспорти-
рования саморазгрузчиком. Жесткая смесь (вверху) может не измениться, в
то время как пластичная (внизу) сильно расслаивается
47

48
кого качества, предполагается не-
прерывная координация между руко-
водством стройки и бетонным заво-
дом и деловая система обеспечения
качества. Бетонному заводу предла-
гается обязательная программа вы-
пуска продукции (табл. 11), после
чего производятся заказ и марки-
ровка товарного бетона. Наряду с
соблюдением качественных характе-
ристик имеет значение точное время
поставки. Как уже говорилось в
п. 3.1, промежуток времени между
перемешиванием и переработкой сме-
си ограничен в связи с ее загустева-
нием. Но возможное время транс-
портирования в каждом отдельном
случае может быть меньшим, так как
следует учитывать время между по-
ступлением смеси на строительство
и ее укладкой. Чтобы выполнить это
требование, задерживают прежде
всего момент введения воды в смесь
(с указанием этого в накладной).
Время прибытия на стройку должно
отклоняться от согласованного не
более чем на 15 мин, причем с учетом
загрузки смеси максимальная от-
срочка составляет 20 мин. С учетом
этих ограничений и специфических
особенностей доставки установлены
ориентировочные значения времени
транспортирования смеси, представ-
ленные в табл. 12. При повышенных
температурах эти значения сокраща-
ются (см. 5.4.3 и табл. 12). Сокраще-
ние времени транспортирования пла-
стичных смесей объясняется не их
способностью загустевать (при повы-
шенных значениях В/Ц сроки схва-
тывания удлиняются), а сильной
склонностью к расслоению.
Если из-за нарушений или недо-
статочной согласованности сроки пе-
реработки существенно превышают-
ся, то наблюдаются потери пластич-
ности смесей (см. рис. 21). Следстви-
ем этого являются частые простои
транспортеров на стройках, засоре-
ние насосов, а полное уплотнение
предусматриваемым методом стано-
вится невозможным. Помимо дефек-
тов в микроструктуре цементного
камня в бетоне образуются крупные
пустоты и раковины, которые сни-
жают его прочность и плотность и на-
рушают коррозионную защиту арма-
туры.
3.5.2.	Область применения раз-
личных видов автомашин. Хотя
транспортирование готовой смеси
в обычных транспортных средствах
с опрокидывающимся кузовом без
ковша по правилам запрещено, тем
не менее на практике это правило
нередко нарушают. Неблагоприятные
формы кузова и его негерметичность
приводят уже при коротком времени
транспортирования к опасному рас-
слоению (рис. 29), которое на строи-
тельстве, как правило, невозможно
ликвидировать.
Напротив, саморазгружающиеся
транспортные средства позволяют
транспортировать жесткие бетонные
смеси в течение приемлемого време-
ни при очень небольших его затратах
на загрузку и разгрузку. Это доказа-
но успешным их использованием при
строительстве автомобильных дорог.
Неудовлетворительное качество подъ-
ездных путей (установленный радиус
действия машин справедлив лишь
для нормальных дорожных условий)
при использовании указанных средств
транспортирования бетонных смесей
сильнее сказывается на смесях,
склонных к расслоению, чем исполь-
зование смесительных автобункеров
и передвижных автобетономешалок.
Поэтому бетонные смеси с консистен-
цией V3 следует использовать лишь
с оговоркой и по возможности толь-
ко после соответствующей опытной
проверки. Особую опасность для пе-
ревозки смеси в саморазгружающих-
ся транспортных средствах представ-
ляют неблагоприятные погодные ус-
ловия. При очень высоких темпера-
турах внешней среды необходимо
применять тенты для защиты смеси
от высыхания. Это же относится и
к дождливой погоде. После сильного
дождя на поверхность бетонной сме-
си может попасть до 20 л. цоды, что /
соответствует повышению количества /
воды в смеси на 30 л/м3, увеличе-
нию водоцементного отношения с 0,5 1
до 0,6 и тем самым потере прочности
до 10 МПа. В этом случае особенно
вредно для качества бетона примене-
ние жесткой смеси, так как дожде-
вая вода заполняет пустоты и повы-
шает содержание воды, в то время
как пластичные смеси при транспор-
тировании уплотняются, а размы-
вается и обогащается водой лишь их
верхний слой.
Большим радиусом действия от-
личается смеситель на автоходу
Рис. 30. Автосмеситель в момент разгрузки готовой смеси
Рис. 31. Автобетономешалка в момент выгрузки
(рис 30) при консистенции смеси V3
и У\ его мешалка, делая 2—6 об/мин,
в достаточной мере препятствует
расслоению смеси При жестких
смесях (консистенции Vi и V2) ме-
шалка не функционирует
В строительстве предпочтение
отдается автобетономешалкам Они
имеют скорости перемешивания 2—
6 и 4—16 об/мин, регулируемые сме-
сительным барабаном При особенно
длинном пути транспортирования до
зируются лишь сухие материалы, и
смешивание производится после до-
бавления воды в пути нли на месте
укладки Поэтому при перемешива-
нии смеси на ходу нет ограничений
по времени и по расстоянию транс-
портирования
Постоянное перемещение смеси
приводит к быстрому уравниванию
ее температуры с температурой окру
жающей среды Бетонная смесь ле-
том быстро нагревается, а зимой
охлаждается Ограничивая время
транспортирования, можно избежать
влияния погоды Однако чтобы сох-
ранить производительность и радиус
действия автобетономешалок, реко-
мендуются нодогре! смеси в зимнее
время и введение добавок — замед-
лителей схватывания летом Пол-
ностью эта проблема еще не решена.
В заключение отметим следую-
щие основные положения, обеспечи-
вающие экономное использование
товарного бетона
жесткие бетонные смеси по срав-
нению с пластичными обладают луч-
шей стабильностью при перевозке,
могут транспортироваться в течение
большего времени и с помощью про-
стых средств Пластичные же смеси
при транспортировании должны по-
стоянно перемешиваться,
ограничения времени транспор-
тирования устанавливаются в зави-
симости от вида цемента, состава
бетона, температуры смеси, средств
доставки, состояния дорог и условий
укладки,
' при неблагоприятных погодных
I условиях путем нагрева смеси или
\использования добавок-замедлите-
|лей, как правило, можно поддержи-
/вать обычное время транспортиро-
вания
Формование
4
В строительстве транспортиров-
ка, укладка, распределение и уплот-
нение бетонной смеси составляют
единый технологический процесс,
так как эти работы должны следо-
вать друг за другом быстро и не-
прерывно. Описание формования
дается авторами в друюм разделе
в связи с особенностями поведения
материала на этой стадии производ-
ства Термин «формование» не имеет
еще повсеместного распространения
в строительной практике, хотя
именно входящие в него рабочие
процессы существенно влияют на ка-
чество бетонных изделий. Об этом,
в частности, свидетельствует тот
факт, что около 70% всех дефектов
и погрешностей связано с этим тех-
нологическим переделом (рис. 32).
4.1.	Влияние формы
и конструкции
Условия получения бетонных из
делий высокого качества закладыва-
ются уже в конструкции, которая
должна обеспечивать возможности
хорошей укладки, распределения и
уплотнения бетонной смеси
Прежде всего, элементы не долж-
ны быть мелкоразмерными Углы и
ребра должны быть закруглены. Сле-
дует избегать труднодоступных для
смеси мест Детали необходимо кон-
струировать так, чтобы уже при ук-
ладке смесь заполняла всю форму
без необходимости применения до-
полнительного внутреннего вибрато-
ра Это особенно касается форм с пу-
стотообразователями, вблизи которых
часто наблюдаются дефекты и рако-
вины (рис. 33) Если расстояние меж-
ду арматурными стержнями ие пре-
вышает максимальной крупности зер-
на заполнителя, то при укладке и уп-
лотнении арматура действует как
сито Аналогичное действие проявля-
ется при недостаточном количестве
прокладок между стержнями арма-
туры, а также между арматурным
каркасом и опалубкой (рис 34). При
использовании внутреннего вибратора
размеры элементов и просветы в ар-
матуре через каждые 40—50 см
должны быть такими, чтобы диапа-
Рис. 32. Изготовление труб как пример
эффективного формования При над-
лежащем составе бетона и особенно
жесткой консистенции смеси благода-
ря вибропрессованию можно изготов-
лять элементы значительных размеров
с немедленной распалубкой
52
зон колебаний наконечника вибрато-
ра составлял 2—3 см с обей.-, сторон.
Трение между бетонной смесью
и стенкой опалубки препятствует ук-
ладке и уплотнению (см. п. 4.3.2).
Поэтому при изготовлении деталей
большой высоты и площади хорошая
распалубка достигается лишь при
шлифованной поверхности опалубки и
отсутствии сцепления между нею и
бетоном. Распалубка значительно
улучшается при использовании смаз-
ки (большей частью восковой эмуль-
сии, наносимой тонким слоем). Одна-
ко при избытке смазки образуются
пятна на поверхности изделий и сни-
жается прочность бетона.
Качество работ обусловливается
также правильным установлением
размеров бетонируемой секции и рас-
пределением рабочих швов, так как
возможности опалубки (давление на
опалубку) и рабочий процесс редко
позволяют забетонировать крупную
конструкцию за один прием. Необхо-
димо иметь в виду, что давление на
опалубку зависит не только от кон-
систенции смеси, но и от ее темпера-
туры и скорости бетонирования
(рис. 35). При небольших перерывах
в работе (до 12 ч) можно путем до-
бавления замедлителя схватывания
продолжать работы без устройства
швов. При более длительных пере-
рывах швы необходимо располагать
в мало напряженных зонах, при этом
Рис. 33. Дефект стропильной фермы
для обеспечения монолитности их
выполняют в виде штрабы. Перед
дальнейшим бетонированием стыкам
придают шероховатость и очищают
их. Стыки умеренно увлажняют
с целью предотвращения фильтрации
воды из свежеуложенной смеси, при-
водящей к ухудшению сцепления
в результате частичного схватывания
бетонной смеси.
Из сказанного можно сделать сле-
дующие выводы:
путем надлежащего конструиро-
вания форм, арматуры и опалубки
можно избежать затруднений при
бетонировании;
размеры бетонируемых секций, а
также расположение и вид рабочих
швов необходимо устанавливать до
начала строительства при учете кон-
струкции и режима бетонирования.
4.2.	Укладка и распределение
Укладка и распределение смеси
следуют за ее транспортировкой и
предшествуют уплотнению. Очень
важно при этом сохранить однород-
ность бетонной смеси, а по возмож-
ности ликвидировать ее расслоение,
возникшее при транспортировании.
Смесь должна заполнять всю опалуб-
ку, ее равномерное распределение
является условием хорошего уплот-
нения.
Из многих простых вспомогатель-
ных средств наиболее надежны U-об-
разные трубы, при использовании ко-
торых предотвращается расслоение
смеси в связи с падением с высоты
свыше 1 м. Если смесь подается
транспортером, то применяются за-
грузочные воронки, так как металли-
ческие экраны или спускные желоба
в большинстве случаев недостаточ-
ны (рис. 36). Для возведения высо-
ких опор или стен опалубка снабжа-
ется боковыми загрузочными люками,
чтобы не превышались допустимая
высота падения и расстояние между
местами загрузки. При подаче сжа-
тым воздухом в конце трубопровода
устанавливают промежуточный бун-
кер, в который при необходимости
можно вмонтировать мешалку. Места
укладки и загрузки должны нахо-
диться как можно ближе друг к дру-
гу во избежание образования слиш-
ком высоких конусов, а также для
сохранения толщины распределенного
53

Рис. 34. При правильном конструировании бетона принимают во внимание за-
щитный слой бетона и расстояние между арматурой
вверху — прокладки из бетона и пластмассы; внизу — арматура, расположенная слиш-
ком густо, препятствует равномерному распределению и уплотнению бетонной смеси
64
Рис. 35, Соотношение между скоро-
стью подъема, температурой и давле-
нием бетона на стенки опалубки при
консистенции смеси V3 [11] Незна
чительное давление бетона на опалуб-
ку при повышенных температурах по
зволяет экономить материал опалубки
или повысить скорость бетонирования
слоя в определенных пределах в за
висимости от метода уплотнения
В случае мелкоразмерных деталей или
тонкостенных конструкций макси
мальное расстояние допускается 2 м,
в случае крупных элементов — 3—
4 м
Рекомендуемая толщина слоя
0,3—0,5 м в зависимости от метода
уплотнения
На бетонных заводах при изго
товлении плоских деталей часто
применяют специальные распредели
тельные устройства (рис 37) Здесь
из за большой высоты подачи смеси
происходит ее разрыхление, обуслов
ленное консистенцией, вследствие че
го после уплотнения достигается
окончательная толщина элемента
без дополнительных работ
Чтобы исключить нагрев бетона
при твердении и тем самым опас-
ность трещинообразования, темпера
гура смеси при укладке не должна
превышать 30° С (отклонения при
теплой смеси см 5 4 3) С другой сто
роны, бетон должен быть устойчи
вым к раннему замораживанию, по-
этому температура смеси не должна
быть ниже определенной в зависимо-
сти от температуры воздуха (см
551)
4.3.	Уплотнение
Затвердевший бетон приобретает
требуемые свойства высокую проч-
ность при сжатии, водонепроницае
мость, антикоррозионную защиту ар
матуры, морозостойкость и стойкость
к действию агрессивной среды только
при соответствующем уплотнении
Бетонная смесь с консистенцией
от сильно пластичной до пластичной
либо не требует уплотнения, либо же
работы эти незначительны Достаточ-
но штыкования или легкого трамбова
ния, чтобы уложенная смесь заполни-
ла опалубку, закрыла арматуру и вы-
теснила на поверхность оставшиеся
пузырьки воздуха
Наоборот, жесткая смесь с не
большим количеством воды образует
Рис 36 Транспортирование смеси ленточным транспортером. Расслоения в ре
зультате действия центробежной силы можно избежать с помощью воронки
Рис. 37. Распределение бетонной смеси на современном заводе ЖБК. Тран
спортирование смеси производится кюбель краном
при укладке рыхлый слой с высокой
пустотностью (рис 38) Для его уп
лотнения требуются значительно
большие затраты труда которые од-
нако, окупаются повышением качест
ва (уменьшение величины В/Ц при
равном расходе цемента) или умень
шением расхода цемента (при равной
прочности)
4 3 1. Факторы, влияющие на уп-
лотнение Бетонную смесь уплотняют
для того, чтобы снизить до минимума
ее пористость, тем самым повысив
качество бетона (рис 39) В практи
ке достаточным считается уплотнение
до пористости 1—3% (в среднем
1,5%) Основное противодействие про
цессу уплотнения оказывают вязкость
цементного теста, капиллярные силы
в смеси и трение между зернами за
полнителя Трение между смесью и
арматурой, а также стенками формы
имеет второстепенное значение
На уплотняемость смеси влияют
следующие факторы
при более высоком содержании
воды смесь лучше уплотняется, мел
кие частицы заполнителя быстрее и
компактнее заполняют пустоты в ма-
териале Слишком высокое содержа-
ние воды приводит к расслаиванию
В экстремальном случае (литая
бетонная смесь) нет необходимости
в уплотнении однако высокое содер-
жание воды отрицательно сказывает-
ся на таких важных характеристиках,
как усадка и морозостойкость,
оптимальный зерновой состав за-
полнителя и цемента способствует
быстрому и хорошему взаимному
размещению частиц при уплотнении
Слишком высокое содержание круп-
ных фракций в заполнителе вьдет
к расслаиванию, а высокое содержа-
ние мелких зерен требует повышенно-
го содержания воды и тем самым
цементного теста для безупречного
уплотнения,
круглые и гладкие зерна из за
меньшего трения обеспечивают луч-
56
Пластичная бетонная
смесь
Жесткая бетонная
смесь
Консистенция //
I/ = 1,35
Структура,
с высоким, равномерно
р а с пр сведенным
объемом пор
Консистенция i/j
V~1}18
Структура с понижен-
ным объемом пор, как
при У^в нижних зонах
благодаря нагрузке
уплотненных слоев
Литая бетонная
смесь
Объем структурной пористости
Рис. 38 Структура и пористость неуплотненных бетонных смесей различной
консистенции Фото слева направо жесткая бетонная смесь, пластичная бетон-
ная смесь, литая бетонная смесь
Шую уплотняемосгь, чем угловатые,
лещадочные или с шероховатой по-
верхностью,
Рис. 39. Влияние пористости на проч
ность бетона на сжатие
пластифицирующие добавки сии
жают поверхностное натяжение воды
и уменьшают капиллярные силы в
смеси Поэтому для хорошей уплот-
няемости требуется меньшее содержа
ние воды и соответственно снижается
расход цемента при постоянном В/Ц,
образуемые воздухововлекающи
ми добавками круглые воздушные
поры, действуя как шарикоподшипни
ки, благоприятствуют уплотнению бе
тона
Инженера строителя интересует
прежде всего комплексное влияние
этих факторов, которое (хотя теоре
тики часто возражают против этого)
можно просто и достаточно точно
установить путем измерения конси-
стенции и классификации бетопньг.
смесей по показателям консистенции
V,-Vs
57
4.3 2 Способы уплотнения, кон-
систенция бетонной смеси На
рис 40—43 показаны различные спо
собы уплотнения бетонной смеси,
применяемые в зависимости от коней
стенции смеси Если консистенция от-
клоняется от предусмотренной в сто
рону повышения жесткости (в на-
правлении У,), то требуемая степень
уплотнения не достигается В бетоне
остается слишком много раковин, от
рицательно влияющих на его качест-
во При отклонении в сторону повы-
шения пластичности (в направлении
1%) происходит расслаивание смеси
Некоторые способы уплотнения
допускают (см рис 41) различные
диапазоны консистенции Так, внут
ренние вибраторы и вибростолы мож
но применять при сравнительно широ
ком диапазоне пластичности, в то
время как торкретирование, центри
фугирование и вакуумирование мож-
но производить только в сравнитель
но узком интервале консистенции
Расчет количества переработанной
бетонной смеси показывает, что прей
мущество отдается виброуплотнению
(80%) При изготовлении сборного
бетона применяют прессование и про-
кат в сочетании с виброуплотнением
Литой и вакуумированный бетоны
находятся еще в стадии развития, а
центрифугированный бетон несколько
отошел на задний план Поэтому
здесь будет рассмотрено только виб
роуплотнение
4.3 3. Виброуплотнение Во введе
нии было кратко описано развитие
технологии уплотнения бетонной сме-
си— от трамбования и литья до виб
роуплотнения Последний способ при
менялся в отдельных случаях уже
с 1911 г при строительстве бетонных
дорожных покрытий, однако решаю
щий толчок был получен с 1926 г
после того, как его примени м в стро-
ительстве из железобетона Основа-
нием послужили выводы Деньо о том,
что подвижность бетонной смеси
можно улучшить путем погружения
в нее возбудителя колебаний Этот
способ позволяет перерабатывать же
сткие и крупнозернистые смеси и
обеспечивает высокую прочность бе-
тона На основании многочисленных
исследований были разработаны виб
раторы и методы виброуплотнения,
хотя теоретические аспекты состояния
свежеуложенной бетонной смеси и
виброуплотнения до сих пор недо
статочно ясны В последнее время
все чаще вместо термина «вибрацион
ное уплотнение» применяют термин
«виброуплотнение»
Общие основы процесса вибриро-
вания Прежде всего возникает воп-
рос, что происходит со смесью при
вибрировании’
При включении вибратора и воз-
буждении колебаний смесь приходит
в движение Трение и сцепление меж-
ду покрытыми цементным тестом ча-
стицами заполнителя уменьшаются, и
ощутимо снижается вязкость цемент-
ного вяжущего Смесь сначала быст-
ро оседает в связи с уплотнением
рыхлоуложенного материала и вы-
теснением воздуха В конце первой
фазы бетонная смесь ведет себя как
вязкая жидкость, устанавливается
определенный уровень ее поверхности
н достигается значительная степень
уплотнения При дальнейшем вибри-
ровании частицы заполнителя расчо
лагаются еще плотнее и продолжают
вытесняться небольшие пузырьки воз-
духа При выключении вибратора
(продолжительность вибрирования,
как правило, составляет 20—180 с)
эта дополнительная подвижность те
ряется
В экстремальных случаях, при
очень жестких смесях и специально
подобранном составе свежеприготов
ленный бетон может быть настолько
устойчив, что допускает распалубку
без значительной деформации С дру-
гой стороны, бесполезное длительное
вибрирование пластичных смесей при-
водит к расслоению смеси из за
всплывания более легкого цементно-
го раствора и оседания крупного за-
полнителя (см 3 1) Опытный рабо-
чий судит о достаточном уплотнении
по постепенному обогащению поверх-
ности цементным тестом и уменьше-
нию выделения воздушных пузырьков
Требуемые для вибрирования ме
ханические колебания возбуждаются
большей частью вращающимся деба-
лансом Реже применяются электро
магнитные или пневматические воз-
будители Принцип действия вращаю
щегося дебаланса показан на рис 44
Возникающая при его вращении цент
робежная сила Ро, называемая также
возмущающей силой вибратора, тем
выше, чем больше масса дебаланса
т0 или ее расстояние г0 от точки вра-
58
щения (радиус вращения) и чем вы-
ше число оборотов «о вибратора
(табл. 13). Отсюда следует, что при
небольшом диаметре булавы (напри-
мер, 38 мм) достигаются незначитель-
ные силы возбуждения, так как в них
можно поместить лишь небольшие де-
балансы с незначительными радиуса-
ми вращения.
Для оценки процесса вибрирова-
ния необходимо знать величину ам-
плитуды колебания у и частоты коле-
ТоркретЗетон S стро-
ительстве из металла
Центрифуга на роликах
Рис. 40. Способы уплотнения бетонных смесей. На фото слева направо: тор
изготовлении труб, подготовка магистрального
ЙО
бания f. Последняя, как правило, со-
ответствует числу оборотов вибрато-
ра. Эти характеристики по-разному
влияют на эффективность виброколе-
баний, т. е. на интенсивность вибри-
рования (см. табл. 13).
Частота колебаний влияет на
смесь гораздо сильнее, чем амплитуда.
Отсюда следует, что производитель-
ность вибратора необходимо в основ-
ном повышать за счет увеличения ча-
стоты, тем более что слишком высо-
воздействие через усилие
Статика,
Видропрессование
при изготовлении труб
Подготовка магистрального^
коллектора с вакуумопалубкой
крет-бетон в строительстве, центрифуга
коллектора с вакуумной опалубкой
на роликах, вибропрессование при
60
кая амплитуда вызывает повреждение
форм и расслоение смеси.
Что касается собственной частоты
колебаний зерен, то теоретические ис-
следования показали, что крупные
частицы входят в резонанс при низ-
кой частоте колебаний, а мелкие —
при высокой. Поэтому с точки зрения
техники уплотнения было бы целесо-
образно применять поличастотные
Уплотнение снижением внутреннего трения
Статика,
Динамика
Заливка
В конструкциях, где
не возможны другие
способы уплотнения
или не экономичны.
Благодаря очень вы-
сокому содержанию
водь/ или введению
пластификаторов
смесь течет и уп-
лотняется
См 45
Встряска (шок-бетон)
Способ применим для
высокосортных эле-
ментов с высоким
качеством поверх-
ности.
Неподвижные срормы
подвергают сильно-
му удару.
Применяется редко
Вибрация
Применяется как пре-
обладающий вид уп-
лотнения.
Благодаря возбужде-
нию механическими
колебаниями дости-
гают текучести при
использовании жест-
ких смесей
Уплотнение
Внутренними вибраторами
Рис. 41. Способы уплотнения бетонных'смесей. На фото справа — уплотнение
внутренними вибраторами
61
вид уплотнения	Применяется консистенция				
	Ur	Иг	Уз	V4	Иг
	Ж есткая	Жестко - пластичная	Пластичная	Пластично текучая	Текучая
механи- Тр амоование. чеспое вручную Торкретирование Центрифугирование Прессование, вальцовка, удар Вакуумирование Шуровка Литье вибрирование: внутренний вибратор площадочный вибратор наружный вибратор вибростол вибропресс вибровальцы виброштамп	L— —				_j ///А йЛ/Лбщ!./.			TZZZZZZ
	L2// CZZZZZ			 	1 '//б/,	'///\ V/ л _ _ — Т]	
	1 X 1 Т—ГТ гг	 \	11	11	11 Ч	\	\	\ 1 1	\	\	X 1 1	\	\	\	Zz		 —1 — —1		
Испытание консистенции	Степень уплотнения				
	1,50-1,32	1,31-1,24	1,23- 3,32	1,11 - 1,06	1,05-3,00
	Осадка, мм				
	</	1-4	5-14	15-60	>60
Рис. 42. Связь между консистенцией смеси и способами ее уплотнения
вибраторы, однако на практике ис-
пользуют вибраторы высокой часгО1Ы
В результате многочисленных попыток
свести обе характеристики колеба-
ний к единому параметру интенсивно-
сти вибрирования были выведены рав-
нозначные величины — «относительное
ускорение» и «интенсивность» (см
табл. 13).
При вибрации колебания затуха-
ют как при передаче через опалубку
и части формы, так и в самой смеси
(рис. 45, 46), и тем сильнее, чем мяг-
че материал опалубки и формы и чем
больше рыхлость и пористость смеси
По окончании уплотнения можно оце-
нить влияние затухания и тем самым
радиус действия вибратора исходя из
величины осадки поверхности Если
интенсивность вибрирования (при по-
стоянной частоте и амплитуде) ниже
требуемой для уплотнения, то смесь
будет недостаточно уплотняться. Эта
минимальная величина интенсивности
зависит от состава и консистенции
смесн. Для пластичных и хорошо уп-
лотняемых смесей она меньше, чем
для жестких. Равномерного уплотне-

62
П/ЛПЛГО и» i! 
Консистенция
ния бетонной смеси целесообразнее
всего добиваться путем равномерного
распределения интенсивности вибра-
ции, даже если при этом неполностью
используется радиус действия вибра-
тора. Чрезмерное увеличение продол-
жительности вибрации опасно, так
Рис. 43. Схематическое изображение
взаимосвязи между значениями В/Д
(консистенция, содержание воды) и
прочностью на сжатие при постоян-
ном содержании цемента. Если для
соответствующего способа уплотнения
допустимая консистенция занижена в
направлении Vi (становясь жесткой),
тогда, несмотря на пониженное значе-
ние ВЩ, прочность снова падает, так
как бетонная смесь не может быть
полностью уплотнена
как при этом происходит расслоение
бетона вблизи вибратора и уплотне-
ние в более удаленных местах Дости-
гаемое при этом увеличение радиуса
действия незначительно. Так как с по-
мощью измерительной техники очень
трудно определять амплитуду колеба-
ний бетонной смеси, то приведенные
зависимости и характеристики нашли
применение в основном при техноло-
гической подготовке производствен-
ных линий и в теоретических исследо-
ваниях. Для оценки качества уплот-
нения детали или конструкции инже-
неру необходимо иметь простые, по
возможности визуальные критерии,
Таблица 13. Характеристики вибраторов [2]
Наименование характеристик	Формулы и обозначения	Ориентировочные значения
Возмущающая сила	тагап% °	2,52	5 кН — легкий вибратор 5—10 кН — средний вибратор 10 кН — тяжелый вибратор
Частота	f	Общие пределы — 25—250 Гц Оптимальные пределы — 50— 150 Гц
Амплитуда	У	Максимальные значения — 1,5 мм Минимальные значения: при /=50 Гц—#=0,1 мм при /=150 Гц—#=0,04 мм
Интенсивность вибрации: относительное ускорение интенсивность	yf2 25 1=У2Р	Общие пределы—1,5—12 см/с2 Оптимальные пределы — 3— 5 см/с2 Общие	пределы — 80— 300 см2/с3
63
Радиус действия
Рис. 44. Схематическое изображение распространения и затухания колебании
на примере наружного вибратора. Ниже требуемой минимальной интенсивно-
сти или амплитуды более полного уплотнения добиться нельзя, так как достиг-
нуты границы радиуса действия вибратора. Вибратор обеспечивает равную
интенсивность вибрации и радиус действия вследствие повышенной частоты с
небольшим дебалансом и соответствующей низкой амплитудой. Поверхность
до уплотнения /, после уплотнения 2
разработанные отдельно для каждо-
го способа уплотнения.
Из сказанного можно сделать
следующие выводы:
при вибрировании—-воздействии
механических колебаний на бетонную
смесь —• значительно улучшается ее
подвижность, что дает возможность
уплотнять также жесткие бетонные
смеси;
производительность вибратора
Оценивается по энергии возбуждения
колебаний Амплитуда и частота воз-
действующих на бетон колебаний оп-
ределяют интенсивность вибрирования;
предельный радиус действия виб-
ратора достигается тогда, когда
вследствие затухания интенсивность
вибрации становится минимальной,
требуемой для уплотнения данной
бетонной смеси;
для равномерного уплотнения бе-
тонной смеси необходима равномер-
ная интенсивность вибрации. Это до-
64
Рис. 45. При наружном вибрировании передача и распространение виброколе-
баний зависят, главным образом, от жесткости форм или опалубки
стигается при оптимальных продолжи-
тельности вибрации и расположении
вибратора.
Требования к материалам. Было
бы ошибочным считать, что смесь мо-
жет быть достаточно уплотнена неза-
висимо от ее состава. Из табл. 13 и
изложенного в предыдущем разделе
материала видно, что эффективность
виброуплотнения (например, радиус
действия и производительность, зату-
хание, расслоение) в большой степе-
ни зависит от состава и консистенции
смеси. Поэтому виброуплотнение
предъявляет к уплотняемости смеси
(см. 4.3.1) дополнительные требова-
ния.
Пределы консистенции зависят от
энергии возбуждения вибратора —
между Vi (очень высокая энергия
возбуждения) и У3 (низкая энергия
возбуждения). Крайне важно опти-
мально согласовывать мощность виб-
ратора и консистенцию смеси, так
как даже очень мощный вибратор мо-
жет эффективно уплотнять только
смеси с показателями пластичности
17=до 1,15. При еще более жестких
смесях необходим дополнительный
пригруз. С другой стороны, в связи
с возрастающей опасностью расслаи-
вания уплотняемая вибраторами
смесь должна иметь показатель пла-
стичности не ниже 1,18 (консистен-
ция К3). Оптимальные значения V
находятся в пределах 1,25—1,35.
Содержание цемента и воды в
смеси должно быть таким, чтобы об-
разовывался минеральный клей, хо-
рошо обволакивающий крупные зер-
на и прилипающий к ним. Клейкость
помогает передаче колебаний, а об-
волакивающая способность необходи-
ма для разжижения смеси при вибри-
ровании. Если цементное тесто слиш-
ком сухое (В//(<0,23), то смесь не-
связная, рыхлая и плохо уплотняется
даже при максимальной энергии виб-
рации или дополнительном пригрузе.
Если гранулометрический состав
заполнителя находится между пре-
дельными кривыми А и С, то это соз-
дает благоприятные условия для
вибрирования. Отклонения в пределах
крупной фракции (с 8 мм) при соб-
людении максимальной крупности не
имеют значения. Если гранулометри-
ческий состав находится у нижнего
предела, то смеси с низким содержа-
нием цемента становятся малопла-
стичными и склонны к расслаиванию.
Такая же опасность возникает в слу-
чае прерывистого гранулометрическо-
го состава. Заполнитель с высоким
содержанием мелкого песка и щебе-
ночный заполнитель требуют при
прочих равных условиях большей про-
должительности вибрации.
Смесь с очень высоким содержа-
нием мелкого песка и каменной муки
обладает упругими свойствами и,
будучи резиноподобной, плохо прово-
дит колебания, в то время как при
достаточном содержании крупных ча-
стиц в результате тесного контакта
между ними обеспечивается хорошая
передача колебаний. Необходимые
для эффективного виброуплотнецця
65
смеси клейкость, влажность и обвола-
кивающая способность раствора обус-
ловливаются оптимальным содержа
нием каменной муки и мелкого за-
полнителя.
Часть каменной муки или мелко-
го заполнителя можно заменить ис-
кусственными воздушными порами
без изменения уплотняемости. Повы-
шающие морозостойкость воздушные
поры диаметром менее 0,3 мм, как
правило, не ликвидируются при виб-
рации. Особенно благоприятное дей-
ствие при виброуплотнении оказыва-
ет применение пластифицирующих
добавок, заметно снижающих внут-
реннее трение в смеси.
Из сказанного следует:
для виброуплотнения пригодны
смеси с консистенцией Vi—Уг; вибро-
уплотняемость можно улучшить пу-
тем оптимизации состава смеси, что
уменьшает затраты труда по уплот-
нению;
консистенция, состав смеси и мощ-
ность вибратора должны быть согла-
сованы;
при значениях В/Д<0,23 вибро-
уплотнение невозможно; воздухо-
вовлекающие и пластифицирующие
добавки улучшают виброуплотняе-
мость.	\
Наряду с этими общими положе-
ниями зависимости между виброуп-
лотняемостыо и составом смеси необ-
ходимо иметь в виду, что при неко-
торых методах виброуплотнения
к смеси предъявляются дополнитель-
ные требования в зависимости от фор-
мы изделия, способа воздействия, ин-
тенсивности вибрации и способа пере-
дачи колебаний. Эти вопросы будут
рассмотрены в следующих разделах.
Уплотнение внутренними вибрато-
рами. Внутренние вибраторы, как
правило, погружают в смесь вручную,
в результате непосредственного кон-
такта достигается хорошая передача
колебаний. Возможность наблюдения
за процессом уплотнения, позволяю-
щая согласовывать количество мест
погружения вибратора и расстояние
между ними с консистенцией смеси,
привела к применению на строитель-
ных объектах в основном внутренних
вибраторов. Как видно из рис. 47,
обычно радиус действия внутреннего
вибратора больше зависит от конст-
рукции, чем от продолжительности
вибрации. Исходя из этого рекомен-
3 Зак. 283
дуется назначать небольшие расстоя-
ния между местами погружения. Свя-
занное с этим уменьшение продолжи-
тельности вибрации позволяет избе-
жать расслаивания.
Равномерное уплотнение смеси
достигается тогда, когда толщина уп-
лотняемого слоя и расстояние между
местами погружения вибратора нахо-
дятся в пределах, указанных на
рис. 48. Эти исходные значения рас-
пространяются на вибраторы со сред-
ней энергией возбуждения. При очень
малых диаметрах булав необходимо
выбирать меньшие расстояния (на-
пример, вибратор IVA 3000 с диа-
метром булавы 38 мм требует рас-
стояния между местами погружения
0,25 м). Только в исключительных
случаях (при неблагоприятной форме
или сложной арматуре) допускается
некоторое увеличение этих расстоя-
ний, что влечет за собой увеличение
продолжительности вибрации. Одна-
ко при этом состав смеси должен
обеспечивать высокую устойчивость
против расслаивания.
Наилучший результат достигается
при общей продолжительности вибра-
ции 20—30 с, когда булава вибратора
быстро погружается в смесь и после
кратковременного действия медленно
извлекается. По характеру заплыва-
ния отверстия при извлечении булавы
можно судить о возможности уплот-
нения смеси данным вибратором (см.
рис. 46). Не допускается распределе-
ние смеси булавой, так как при этом
вытекает цементное вяжущее и обра-
зуются пустоты. При наклонных изде-
лиях или опалубках необходимо на-
чинать вибрирование с самых глубо-
ких мест, чтобы избежать дополни-
тельной осадки уже уплотненных
слоев.
Уплотнение с помощью поверх-
ностного вибратора. При плоских эле-
ментах (бетонные покрытия, полы,
плиты) не слишком большой толщины
применяют поверхностные вибраторы.
Для хорошего уплотнения очень важ-
но, чтобы вибробрус прилипал к сме-
си для их совместного колебания. Си-
ла сцепления увеличивается с увели-
чением поверхности соприкосновения,
частоты колебаний и снижается
с уменьшением В/Ц (цементное те-
сто становится более клейким). Обыч-
но оно эффективно только тогда,
когда брус прижимается к поверхно-
66
Площадочный
вибратор
При. уплотнении знутренним дидра
тором образуется отверстие, сно
За закрывающееся гр а протягивании
наконечника
Жесткий ина крупнозернистый бетон
также дает себя знать, гк отвер-
с-те при протягивании наконечни
‘ ка не за нт вается
Наружный
Вибратор
Рис. 46. Разновидности вибраторов и принцип их действия
1 — при уплотнении внутренним вибратором образуется отверстие, снова заплывающее
при протягивании наконечника не закрывается; 3 — при устройстве дорожных покрытий
чехол ставят также при высокой интенсивности вибрации и шумовых нагрузках в недо-
блок, 6 — наружные вибраторы для кассетных форм
сти уплотняемого слоя пригрузом от
3000 до 8000 Па. При этом более
жесткий бе гон требует и более высо-
ких пригрузов. Ширина бруса долж-
на быть в два раза больше толщины
слоя смеси, рабочая скорость — 0,5—
2 м/мин. Но так как рабочая ско-
рость бетоноукладчиков обычно уста-
навливается постоянной и поэтому не
позволяет реагировать на изменение
консистенции, то необходимы предва-
рительные лабораторные исследова-
ния по выбору оптимальных конси-
стенций и рабочей скорости.
Как показывает практика, хоро-
шо уплотняются слои толщиной 20 см,
при толщине 30 см нижние зоны уп-
лотняются недостаточно. Арматура
67
рСгррСи. ct-
срытий площадочные вибраторы
применяют ^ппстнери:* и
от?в'^и
Формы геееыещрют над ви-
бросглолом устонавлиёают
на Ь^дро^нон
при протягивании наконечника; 2 — при жестком или крупнозернистом бетоне отверстие
площадочные вибраторы применяют для уплотнения н отделки; 4 — звукоизоляционный
пустимых пределах, 5 — формы перемещают над вибратором и устанавливают на вибро-
ухудшает уплотняемость. Конечно,
глубину уплотнения можно увеличить
путем снижения жесткости смеси и
скорости бетоноукладчика, однако
при этом возникает опасность обоб-
щения поверхности слоя раствором
или цементным тестом. В связи с воз-
можностью расслаивания рекоменду-
ется применение только жестких сме-
3*
сей Содержание растворной части бе-
тонной смеси необходимо ограничить
до предела, так как в противном слу-
чае будет происходить погружение
виброплиты или обогащение раство-
ром поверхности и в результате сни-
зится износо- и морозостойкость. От-
сюда следует, что вибробрус можно
устанавливать непосредственно на по-
68
Продолжите/’ьность вибрации,с
Рис. 47. Радиус действия внутреннего
вибратора в зависимости от конси-
стенции и продолжительности вибра-
ции [2]
верхность слоя лишь при жесткой
консистенции смеси (V>1,26), а при
пластичных смесях он должен переме-
щаться по рельсам или опалубке
Крупнозернистый заполнитель непре-
рывного состава (кривая грануломет-
рического состава А) способствует
передаче колебаний. Необходимо пом-
нить, что при слишком большом уп-
лотнении часть искусственно введен-
ных в поверхностную зону дорожного
покрытия воздушных пор снова уда-
ляется, в результате чего снижается
морозостойкость и устойчивость бето-
на к действию солей.
Опалубка.
Рис. 48. Уплотнение внутренним ви-
братором [9]. Вибратор погружают
примерно на 150 мм в предыдущий,
уже уплотненный слой с тем, чтобы
создать хорошее сцепление слоев
Уплотнение наружным вибрато-
ром. В случае сложных, мелкораз-
мерных и высоких конструкций, а так-
же при большой плотности арматуры,
когда нельзя ввести внутренний виб-
ратор, применяют наружные вибрато
ры. Поскольку вибратор, форма и ое-
тонная смесь должны колебаться
совместно, то необходимы прочные
крепления. Для форм и опалубок
опасно критическое число оборотов
в области резонанса частот при пуске
и выключении вибраторов, так как
оно может привести к повреждению
форм и расслаиванию смеси. Недав-
но вибраторы были реконструированы
таким образом, что вибрация начина-
ется лишь после прекращения крити-
ческого числа оборотов.
Тип вибраторов, их количество и
расстояние между ними следует уста-
навливать (для данного изделия)
исходя из радиуса их действия, при-
чем наряду с консистенцией смеси
играют роль вид и жесткость опалуб-
ки (см. рис. 45). Как правило, выб-
ранное расстояние соответствует
1,5—2,5 м. Рекомендуемая глубина
действия одностороннего вибратора
20—30 см, двухстороннего — 70 см.
Так как передаваемая энергия
вибрации не очень высока, то в отли-
чие от поверхностных вибраторов
здесь рекомендуются бетонные смеси
более пластичной консистенции (от
V2 Д° V3). На опалубке должна об-
разовываться смазывающая пленка.
Отсюда вытекает необходимость при-
менения смеси с большим содержани-
ем растворной части (как в бетонной
смеси, подаваемой насосом) и с не
очень крупным заполнителем (кривая
В). Так как при использовании на-
ружных вибраторов уплотняющее
действие нельзя оценить визуально,
то в строительстве часто в качестве
дополнительной меры предосторожно-
сти используют смесь с пластич-
ностью выше требуемой. В результа-
те увеличивается опасность расслаи-
вания. Необходимость применения
смесей пластичной консистенции и с
высоким содержанием растворной ча-
сти при уплотнении наружными виб-
раторами ведет к повышенному рас-
ходу цемента.
Уплотнение на вибростолах.
В промышленности сборного бетона
чаще всего применяют вибростолы.
Они отличаются от наружных вибра-
69
торов тем, что комплекты форм по-
мещают на виброагрегат и укрепляют
только для уплотнения (в основном
с помощью электромагнитов). С точки
зрения общей продолжительности
вибрации и достигаемого уплотнения
вибростолы наиболее эффективны
в связи с возможностью получения
высокой энергии возбуждения. Это
позволяет уплотнять очень жесткие,
а также крупнозернистые смеси с не
значительным содержанием каменной
муки и растворной части, что даег
значительное снижение расхода це-
мента.
Рекомендуемая продолжитель-
ность вибрации для консистенции
V] — от 60 до 120 с, для более пла-
стичной смеси — до 20 с. Высокая
энергия возбуждения вызывает зату-
хание колебаний, износ форм, шум.
Если продолжительность колебаний
не согласована оптимально с соста-
вом смеси, то возможно ее расслое-
ние.
Если энергия уплотнения вибро-
стола при очень жестких смесях недо-
статочна, например для распалубки
свежеизготовленного бетона, то эф-
фект уплотнения можно усилить с по-
мощью дополнительного пригруза.
Хорошие результаты достигаются пу-
тем приложения пневматического дав-
ления или механических нагрузок по-
рядка 300—1000 Па. К сожалению,
это связано с высокими техническими
затратами, которые могут быть оправ-
даны лишь экономическим эффектом
(например, снижением расхода цемен-
та).
Виброуплотнение в комбинации
с другими методами уплотнения. Как
уже отмечалось, вибрация с пригру-
зом повышает эффект виброуплотне-
ния и особенно успешно применяется
при изготовлении мелких изделий
(бортового камня, труб, тротуарных
плит и т. д). Этот метод позволяет
уплотнять очень сухую смесь
(V<1,45), причем даже при неболь-
шом содержании цемента возможна
распалубка свежеизготовленного бе-
тона. По этой причине вибропрессо-
вание вытесняет уплотнение центри-
фугированием и при изготовлении
труб. Такой же эффект достигается
при вибропрокате, применяемом толь-
ко при уплотнении ровных и плос-
ких элементов. Оба метода требуют
сложных форм и уплотняющих агре-
гатов, поэтому их применение целе-
сообразно лишь для высокосортных
изделий и бетона высоких марок.
Иначе обстоит дело при сочшапии
вибрации с вакуумированием. Ваку-
умирование здесь применяется для
отсасывания лишней воды, добавляе-
мой для облегчения транспортировки
(подача смеси насосом) или укладки,
в результате чего благодаря умень-
шению В/Ц при уплотнении повыша-
ются прочность и плотность бетона.
Но так как это касается только пла-
стичных смесей, то применение метода
ограничивается особыми случаями
(см. 4.5).
Эффект дополнительного уплот-
нения используется также при вибро-
уплотнении. После первоначального
уплотнения учитывают удаление из-
быточной воды и начальную гидрата-
цию цемента, затем смесь уплотняют
вторично. Увеличение прочности при
дополнительном уплотнении достига-
ется лишь в том случае, если, с одной
стороны, смеси еще можно придать
пластичность и, с другой, может быть
разрушена крупнозернистая началь-
ная структура, препятствующая даль-
нейшему структурообразованию ^см.
ч. 1, разд. 3.1). Однако в практиче-
ски важных случаях трудно путем:
лабораторных исследований устано-
вить оптимальный интервал времени
до повторного уплотнения смеси и
соблюсти его. Это время может коле-
баться от 0,5 до 3 ч* Слишком позд-
няя дополнительная вибрация может
привести к остаточным нарушениям
структуры и тем самым к снижению
прочности.
Описанные методы виброуплотне-
ния весьма различны с точки зрения
типа применяемых вибраторов, ради-
уса их действия и интенсивности виб-
рации, поэтому они имеют различные
области применения:
внутренние вибраторы обеспечи-
вают хорошую передачу колебаний,
способны проработать смесь в доволь-
но широком диапазоне ее консистен-
ций и поэтому особенно широко ис-
* В СССР имеется опыт применения много-
кратного повторного вибрирования (проф.
С. В Шестоперов) при строительстве це-
ментобетонных дорожных покрытий, желе-
зобетонных конструкций заводского изго-
товления и др. При этом бетонная смесь
вибрировалась в течение би 10 ч. (При-
меч. науч. ред.) —
70
пользуются в строительстве из моно-
литного бетона;
поверхностные вибраторы приме-
няют для плоских изделий не слиш-
ком большой толщины. Они требуют
жесткой смеси однородной конси-
стенции, так как при их использова-
нии невозможно изменять интенсив-
ность уплотнения, особенно при рабо-
те с бетоноукладчиками;
при небольшой толщине изделия
или высоком коэффициенте армиро-
вания пригодны наружные вибраторы.
При передаче колебаний через опа-
лубку происходит их сильное затуха-
ние, что ограничивает радиус дейст-
вия вибратора, поэтому требуются
пластичные бетонные смеси с более
высоким содержанием цемента;
в случае применения вибростолов,
позволяющих получить высокую энер-
гию возбуждения, можно использо-
вать очень жесткие смеси. Большое
снижение расхода цемента оправды-
вает технические затраты и необходи-
мые дополнительные мероприятия по
«гашению» колебаний и защите от
шума;
в особых случаях можно повы-
сить эффективность уплотнения смеси
путем дополнительного пригруза или
комбинации различных методов уп-
лотнения, если это позволяет умень-
шить расход цемента или производить
распалубку свежеизготовленного бе-
тона.
4.4. Дополнительная
обработка
Если по окончании уплотнения
смеси поверхность бетона еще не от-
вечает эксплуатационным требовани-
ям, то необходима ее дополнительная
обработка. Наиболее просто осуще-
ствляется выглаживание бетонной по-
верхности кельмами или брусом для
получения ровной и однородной по-
верхности. В строительстве бетонных
дорожных покрытий для этого при-
меняют отделочные машины, осна-
щенные легкими вибраторами. Одна-
ко этот метод можно применять при
обогащенной раствором поверхности,
в противном случае крупный заполни-
тель будет вырываться или разрых-
лять бетон, и образующиеся трещины
будут способствовать выветриванию
последнего. В промышленности сбор-
ного бетона используются также вра-
щающиеся выглаживающие диски и
вальцы.
Широко распространен бетон
с обнаженным скелетом, т. е. бетон,
на поверхности которого в результате
промывки и обработки щетками тон-
кого слоя мелкозернистого раствора
частицы крупного заполнителя высту-
пают на Уз своего диаметра. Тот
же эффект достигается при изготов-
лении бетона с декоративной поверх-
ностью (стеновые панели, тротуарные
плиты) путем распределения по све-
жеуплотненной поверхности бетона
гравия или каменной мело ш с после-
дующим втапливанием их вибрирова-
нием. При этом достигается также
значительная экономия материала.
Таким образом, дополнительная
обработка бетона требует больших
материальных затрат и времени и мо-
жет быть оправдана лишь в том слу-
чае, если она приводит к значительно-
му улучшению качества поверхности.
4.5. Специальные методы
Наряду с общепринятыми мето-
дами смешивания, транспортировки,
укладки и уплотнения, достаточными
для обычных строительных участков
и бетонных заводов, разработаны спе-
циальные методы бетонирования для
определенных видов изделий и не-
обычных технологических условий.
Они могут незначительно (центрифу-
гированный бетон) или полностью
(колькрет-бетон) отличаться от обыч-
ной технологии.
Эти методы рассматриваются
здесь лишь для того, чтобы инженер
мог проанализировать их экономиче-
скую целесообразность.
Литая и сильно пластичная бе-
тонные смеси. После того как с
1930 г. виброуплотнение стало веду-
щим методом уплотнения, литые сме-
си (консистенция Vs) использовались
лишь в особых случаях. В настоящее
время их применяют для заполнения
труднодоступных для бетонирования
мест, когда требования к прочности
бетона незначительно превышают
20 МПа. При этом текучая смесь по-
дается по бетоноводам с уклоном
20—35° к месту укладки, где она
самоуплотняется. Как и при подаче
насосом, смесь должна содержать
большое количество растворной части
71
и образовывать в бетоноводе тонкий
слой смазки; кроме того, консистен-
ция должна быть такой, чтобы про-
исходило самораспределение и само-
уплотнение. Это, как правило, дости-
гается только при содержании в 1 м3
смеси свыше 230 л воды и 375 кг
цемента. Высокое содержание камен-
ной мелочи (450—550 кг/м3) обеспе-
чивает стабильность растворной ча-
сти, т. е. исключает ее расслаивание.
Высокое содержание воды и це-
мента отрицательно влияет на свойст-
ва бетона (низкая плотность, боль-
шая склонность к усадке). Эти недо-
статки исключаются при использова-
нии пластичной бетонной смеси со
специальными добавками. При введе-
нии в смесь с консистенцией от же-
сткой до пластичной (V2) высокоэф-
фективных пластифицирующих
средств можно изменить консистен-
цию от пластичной до текучей (V4—
Vs), так что смесь заполнит опалубку
и уплотнится без расслаивания само-
произвольно или при незначительной
затрате энергии на уплотнение. Хотя
введение добавки пластификатора в
связи с органиченным сроком его
действия возможно лишь на месте
укладки и поэтому в случае товарно-
го бетона требует передвижных сме-
сителей, преимущества метода несом-
ненны.
Метод скользящих форм. При из-
готовлении конструкций большой
площади (дорожные покрытия, эле-
менты перекрытий, силосные соору-
жения, дымовые трубы) можно до-
стигнуть значительной экономии, если
вместо стационарной опалубки приме-
нять перемещающуюся вместе с ук-
ладчиком подвижную опалубку.
Укладчик со скользящими форма-
ми для изготовления элементов пере-
крытий или дорожного покрытия тре-
бует жесткой бетонной смеси (l-'i—
V2), для уплотнения которой до со-
стояния, обеспечивающего высокую
устойчивость свежеизготовленного бе-
тона (возможность его распалубки),
требуются большие затраты труда.
Как правило, при этом нельзя
обойтись без комбинированного уп-
лотнения (например, вибрация с
пригрузом, внутренние и поверхност-
ные вибраторы). Возможность рас-
палубки свежеизготовленного бетона
гарантируется при большой его одно-
родности, когда кривая грануломет-
рического состава находится между
кривыми А и В и в смеси содержится
достаточно большое количество ка-
менной мелочи и цемента (рис. 49).
Совершенно другие требования
к бетону предъявляются при изготов-
лении этим методом силосов, башен и
дымовых труб. В этом случае требу-
ются пластичные смеси (консистен-
ция У3—К4) с относительно высоким
содержанием растворной части, что-
бы, как и при подаче насосом, вдоль
опалубки образовывался слой смаз-
ки. Для уменьшения трения о стенки
опалубки рекомендуется мелкозерни-
стая смесь (кривая В!6) по возможно-
сти без добавки щебня. В пределах
опалубки смесь должна сохранять
пластичность, кроме того, она не
должна сцепляться с опалубкой. При
слишком быстром наборе прочности
смесь так сильно сцепляется с опа-
лубкой, что при ее скольжении бетон
вырывается или образуются трещины
и повреждаются швы. Смесь, находя-
щаяся ниже опалубки, должна иметь
на начальной стадии твердения проч-
ность при сжатии не менее 0,1—
0,2 МПа и достаточную устойчивость
против деформации, чтобы нагрузка
от свежей порции смеси, а также от
воздействия направляющих стержней
и труб не приводила к образованию
трещин и повреждению швов.
Особое влияние на продолжи-
тельность сохранения способности
скользить и набор начальной прочно-
сти имеет температура воздуха. Так,
при температуре воздуха 30° С сле-
дует применять замедлители схваты-
вания или медленно твердеющие це-
менты, при среднесуточной темпера-
туре ниже +5° С необходим предва-
рительный нагрев смеси, а при еще
более низких температурах — подо-
грев опалубки.
Центрифугированный бетон. При
производстве изделий большой дли-
ны с круглым поперечным сечением,
например труб, свай и мачт, с начала
столетия успешно применяется метод
центрифугирования, при котором вер-
тикальная или горизонтальная ци-
линдрическая опалубка приводится
во вращение. Благодаря центробеж-
ной силе уже при небольшом числе
оборотов поданная смесь перемещает-
ся к стенкам формы. На втором эта-
пе при более высоком числе оборотов
происходит собственно уплотнение
72
Рис, 49. Укладчик со скользящей опалубкой для строительства бетонных до-
рожных покрытий
смеси, при этом более тяжелые ломпо
ненты перемещаются к внешней сто
роне формы (рис 50, 51) Поэтому
Рис. 50. Схематическое изображение
процесса центрифугирования Общее
время центрифугирования существен-
но зависит от размера элемента и со-
ставляет почти 20—50 мин
внутренняя поверхность обогащена
раствором и иногда вытесняется из-
быточная вода
Для центрифугированного бетона
используются смеси с консистенцией
У2 и Vs, состав которых должен быть
таким же, как и в случае применения
наружных вибраторов Чем пластич-
нее смесь, тем меньше продолжитель-
ность центрифугирования, но тем
сильнее ее расслаивание
Торкрет-бетон Для облицовки
например, полостей в скале применя-
ется преимущественно торкрет бетон
Смесь подается сжатым воздухом к
соплу по шлангу, а вода затворения
подается большей частью непосредст-
венно к соплу Высокое давление, под
которым подается смесь, приводит к
тому, что сравнительно сухая смесь
при набрасывании на облицовыва-
емую поверхность самоуплотняется и
прилипает Однако крупные частицы
заполнителя отскакивают, в резуль-
тате чего теряется около 10—25%
смеси
Торкрет-бетон должен иметь В Ц
около 0,4 и содержать 400 кг/м3 це-
Рис. 51. Поперечное сечение центрифугированной бетонной трубы Внешняя
зона обогащается крупным заполнителем в результате уплотнения центробеж-
ной силой
мента, кривая гранулометрического
состава должна находиться вблизи
кривой В16, чтобы при незначительном
отскоке достигалось хорошее сцепле
ние. При большой толщине стоя,
например для торкретирования потол
ков, а также для ускорения работ,
часто добавляют ускорители твердо
ния
Ни одна другая технология пере-
работки не требует такого практиче
ского опыта, как технология торкрет
бетона Особенно опасна неправиль-
ная дозировка воды и пневматическая
транспортировка сухой смеси, что мо-
жет привести к неисправимым дефск
там бетона (недостаточная годопе
проницаемость)
Вакуум бетон Часто с целью
улучшения подачи и уклачки смеси
желательно вводить в нее большее
количество воды, чем эго требуется
для получения качественного бетона
Если после укладки и предваритель
кого уплотнения удается отсосать эту
избыточную воду и одновременно пу
тем вакуумирования или допольитель
ного уплотнения избежать возникно
вения пустот, то уменьшение В/Ц бу-
дет способствовать увеличению плот
ности и прочности при сжатии
При вакуумировании бетона на
поверхность слоя смеси укладывают
фильтрующие сетки и вакуум-коври-
ки При включении вакуум-установ-
ки на смесь действует давление до
0,09 МПа Часть избыточной воды вы-
тесняется на поверхность и отсасыва-
ется, а компоненты смеси располага-
ются более плотно Основные обла-
сти применения метода — устройство
монолитных полов, а также строи-
тельство гидротехнических и подзем-
ных сооружений небольшой толщины
и с высокими требованиями к плот-
ности
Основное условие экономичного
применения метода — наличие долго-
вечных фильтрующих тканей
По другому принципу осуществ-
ляется вакуумирование при имплозив-
ном уплотнении — методе, находя-
щемся в стадии развития При этом
осуществляются одновременная ук-
ладка и уплотнение (деаэрация)
сравнительно пластичной смеси путем
всасывания воздуха в плотную вакуу-
мированную форму
74
Метод колькрет-бетона и раздель-
ной укладки. Сущность этого специ-
ального метода заключается в много-
фазном смешении (см. 2.4), причем
сначала цемент и вода, заключенные
в специальные смесители, выдавлива-
ются через узкую щель при высокой
скорости перемешивания, что ведет
к почти полной дезагрегации частиц
цемента и тем самым к получению
коллоидного цементного раствора
Во второй барабан добавляется песок
и после тщательного перемешивания
образуется колькрет-раствор, обла-
дающий большой однородностью и
стабильностью Он не поглощает до-
полнительно воду и поэтому не рас-
слаивается под водой.
Полученный раствор можно даль-
ше переработать в бетон разными
способами:
путем добавления в него крупно-
го заполнителя;
путем заливки им каменного ма-
териала;
путем его нагнетания под давле-
нием в заполнитель.
По последнему способу получают
раздельно уложенный бетон, причем
для получения стабильного раствора
необходимо использовать добавки.
Экономично применять колькрет-
бетоны в массивных сооружениях, на-
пример в гидротехническом строи-
тельстве
5
Твердение бетона
и уход за ним
Время, необходимое для дости-
жения бетоном после укладки и уп-
лотнения определенной прочности и
других качественных характеристик
(плотности, устойчивости), зависит
от ряда факторов, таких, как состав
бетона и температура. Твердение
может быть ускорено или замедлено
с помощью добавок. Технология бето-
на позволяет регулировать время
твердения в зависимости от применя-
емого метода.
Бетон в опалубке и определенное
время после распалубки должен быть
защищен от вредных влияний — мо-
роза, дождя или других воздействий
Кроме того, нужно следить за тем,
чтобы из него не испарялась вода,
необходимая для твердения.
5.1.	Строительные
и технологические требования,
процесс твердения
Бетон, обладая многими достоин-
ствами, имеет также большой недо-
статок —• он твердеет не так быстро,
как это необходимо для некоторых
технологических процессов и интен-
сивного строительства Если при стро-
ительстве из монолитного бетона, как
правило, вынуждены мириться с про-
должительными сроками нахождения
бетона в опалубке, то для бетонных
заводов это неприемлемо, так как
требует огромного количества форм
и больших производственных площа-
дей.
В некоторых промышленно раз-
витых странах цементная промышлен-
ность выпускает так называемый бы-
стротвердеющий цемент, который в
начальной фазе твердеет значительно
быстрее обычного портландцемента и
поэтому требует незамедлительной пе-
реработки бетонной смеси. Из-за это-
го недостатка применение такого це-
мента ограничивается особыми случа-
ями.
В связи с этим при изготовлении
сборного бетона и еще в большей ме-
ре монолитного, когда применяется
дорогая опалубка, необходимо искус-
ственно ускорять твердение бетона
на портландцементе К самому эффек-
тивному и поэтому наиболее распро-
страненному методу ускорения твер-
дения относится тепловая обработка
бетона.
При зимнем строительстве нор-
мальное или даже ускоренное твер-
дение обеспечивается путем примене-
ния добавок, а также нагрева бетона
или окружающей его среды (камеры).
5.1.1.	Параметры монолитного
бетона. До распалубки прочность
бетона должна быть такой, чтобы
после удаления опалубки и кружал
бетон мог выдержать возникающие
напряжения.
Уже при достижении бетоном не-
значительной прочности можно отка-
заться от боковой опалубки, так как
его деформация от собственной мас-
сы становится невозможной В проти-
воположность этому поддоны или
кружала можно удалить лишь после
достижения бетоном прочности, обес-
печивающей несущую способность из-
делия (нагрузку от собственной мас-
сы).
Поэтому основной параметр при
изготовлении монолитного бетона —
его распалубочная прочность, реко-
мендуемые значения которой приве-
дены в табл. 14
Если невозможно в связи с боль-
шими затратами в каждом отдельном
случае определить распалубочную
76
Таблица 14. Распалубочная прочность RE,
°/о от кубиковой прочности Rn [11]
Строительные детали и конструкции	Pt R . % от R при b =	 100. % Е	N	q		
	100	75	50
Плиты перекрытий и балконные пли- ты, балки, фермы, ригели (днища опа- лубки) с пролетом:			
>6 м	100	80	70
>4,5 м	70	70	60
Плиты перекрытий с пролетом <4,5 м	70	60	50
Стеновые панели, колонны, балконные ограждения	60	50	40
Арочные конструкции с пролетом до 8 м Арочные конструкции с пролетом 1	70	——•	
свыше 8 м	1 Пространственные тонкостенные кон- I струкции	'	После статистических наблюдении		
Конструкции с преднапряженной ар- матурой	90	80	80
b — отношение Pt к q\ Pt — срок нагружения строительными нагрузка-
/•»*' - ми, равный собственной массе конструкции + транспортные нагрузки до или
' сразу nocjfe распалубки; q — рассчитанная общая нагрузка при эксплуатации
в соответствии с проектом; Re — наименьшее единичное значение из серии
трех контрольных кубиков.
прочность бетона путем испытаний,
то инженеру-строителю надлежит
ориентироваться на установленные
минимальные сроки твердения, гаран-
тирующие эту прочность (табл. 15).
Для необычных технологических схем
или конструкций рекомендуется уста-
навливать эту величину особо.
Другим параметром служит тре-
буемая для данной марки бетона
прочность в возрасте 28 дней (Ris),
свидетельствующая о способности
выдерживать полную нагрузку, а для
напряженного бетона—прочность при
передаче на него напряжения Ru и
прочность при предварительном на-
пряжении Rv.
При зимнем строительстве све-
жий бетон должен набрать до ранне-
го замораживания минимальную
прочность (прочность к моменту за-
мораживания Rg) во избежание по-
вреждений (см. 5 5). Если к бетону
предъявляются высокие требования
в отношении морозостойкости или
устойчивости в агрессивной среде, то
независимо от его марки устанавли-
вают верхнюю границу В/Ц, чтобы
избежать проникания в бетон воды
или агрессивного раствора (см. ч. 1,
разд. 5.2).
При особых условиях может по-
требоваться ускорение или замедление
схватывания и твердения монолитно-
го бетона. В случае массивных конст-
рукций необходимо ограничивать вы-
деление бетоном собственного тепла,
чтобы избежать образования трещин.
5.1.2.	Параметры сборного бето-
на. При промышленном изготовле-
нии бетона основной параметр — оп-
ределенная минимальная прочность,
обеспечиваемая принятым технологи-
ческим процессом. Непосредственно
после тепловой обработки бетон дол-
жен иметь прочность, гарантирующую
возможность распалубки изделий, их
подъема и транспортирования в пре-
делах предприятия на склад. Эта рас-
палубочная прочность должна быть,
77
Таблица 15. Сроки распалубки при температуре бетонной смеси
свыше 5° С после укладки [11]
Марка применяемого цемента	Сроки распалубки, сут, для		
	боковой опалубки балконов, стен	опалубки для плит с пролетом <4,5 м	опалубки для балко- нов н плит с пролетом >4,5 м
275	4	8	21
325	3	4	10
375	3	4	10
425	2	3	6
475	1	3	6
Примечание. Сроки распалубки при известных условиях значительно увели-
чатся, если средняя температура бетонной смеси находится между +5 и 0° С.
с одной стороны, как можно ниже
для обеспечения небольшой продол-
жительности тепловой обработки и,
с другой — достаточно высокой, что-
бы гарантировать безопасность работ,
а также долговечность изделия и
устойчивость его формы.
В случае подъема изделий на
монтажных петлях прочность, напри-
мер, при марке бетона, равной или
ниже В160, должна быть не менее
65% заданной (например, 10,4 МПа
для В160), а при марках от В225 до
В600 не менее 15 МПа [12]. В послед-
нем случае при возможности допол-
нительной установки поперечных ар-
матурных стержней, привариваемых
к монтажным петлям, минимальная
прочность бетона снижается до
10 МПа. Дополнительный расход ме-
талла окупается, если экономия в ре-
зультате сокращения времени тепло-
вой обработки превышает дополни-
тельную стоимость металла. При дру-
гих способах подъема и средств креп-
ления распалубочная прочность сог-
ласовывается проектантом с изгото-
вителем.
В случае производства изделий
из предварительно напряженного бе-
тона сразу же после тепловой обра-
ботки должна достигаться прочность,
обеспечивающая передачу напряже-
ний от арматуры на бетон (7?и),—
передаточная прочность. Она, как
правило, составляет 80% прочности
бетона в возрасте 28 дней [13]. На
бетонных заводах при хранении под
открытым небом изделия должны до-
полнительно твердеть до достижения
требуемой отпускной прочности (око-
ло 70% от прочности в возрасте
28 дней). Эта прочность определяется
транспортными и монтажными на-
грузками.
Если изделия монтируются без
промежуточного хранения на скла-
дах, то их отпускная прочность дол-
жна соответствовать монтажной проч-
ности, требуемой для данного строи-
тельства.
Наряду с этими показателями
прочности, вытекающими из техноло-
гического процесса, на бетонном за-
воде путем статистической обработки
результатов испытаний по ASMW-
VW968 устанавливают, достиг ли бе-
тон требуемой для данной марки кон-
трольной прочности хк (см. ч. 1,
разд. 4.5.2). Экономическая целесооб-
разность применения статистическо-
го метода заключается в том, что при
незначительном разбросе значений
прочности (наименьшее стандартное
отклонение) можно сократить расход
цемента.
При изготовлении определенных
бетонных изделий, например дорож-
ных, трамвайных и тротуарных плит,
основным параметром служит моро-
зе- и солестойкость. В этом случае к
тепловой обработке предъявляют-
ся особые требования (см.
5.4 7).
5.2.	Факторы, влияющие
на нарастание прочности
На нарастание прочности бетона
в значительной степени влияют вид и
марка цемента, состав бетонной сме-
78
си и температура. Кроме того, тверде-
ние бетона на начальной стадии мож-
но замедлить или ускорить добавка-
ми. Технолога должны интересовать
не только значения прочности, дости-
гаемые к определенному моменту, но
и факторы, влияющие на ход тверде-
ния бетона во времени.
5.2.1.	Состав бетоиа, цемент. При
твердении бетона образуется цемент-
ный гель. Этот процесс протекает тем
быстрее, чем меньше воды, т. е. чем
большую долю объема занимает це-
Времяf суткц
Рис. 52. Нарастание прочности бетона
при нормальном твердении с различ-
ными значениями В/Д и PZ 375. Ис-
ходная величина: R?s при В/Д = 0,4
принята за 100%
Рис. 53. Нарастание прочности бетоиа
различных марок
рее реагирует цемент (см. ч. 1,
разд. 3.3). Из этой основной зависи-
мости вытекают следующие законо-
мерности:
при небольших значениях ВЩ
цемент, а значит и бетон твердеют
быстрее;
при прочих равных условиях
(одинаковые значения В/Ц и тот же
цемент) жесткая смесь с небольшим
содержанием воды твердеет быстрее,
чем смесь с высоким содержанием во-
ды затворения;
при использовании цемента вы-
сокой марки, как правило, с высокой
тонкостью помола и высоким содер-
жанием реакционно-способных ком-
понентов прочность бетона возрастает
быстрее.
Первая закономерность представ-
лена на рис. 52. Она лежит также
в основе рис. 53, так как для более
высоких марок бетона требуется
меньшее значение ВЩ.
Представленные зависимости мо-
гут, разумеется, служить только в ка-
честве ориентировочных. В каждом
конкретном случае возможны боль-
шие или меньшие отклонения от них
в зависимости от других факторов
(марки цемента, консистенции и
т. д.).
На скорость твердения косвенно
влияет также гранулометрический со-
став заполнителя (его водопотреб-
ность). Так, бетонная смесь с мелко-
зернистым заполнителем при равной
консистенции и значении В/Ц (т. е.
при равных марках бетона) твердеет
медленнее, чем смесь с крупнозернис-
тым заполнителем, из-за более высо-
кого содержания воды.
Влияние цемента на набор бето-
ном прочности можно количественно
установить независимо от марки бето-
на (рис. 54). Бетон на портландце-
менте быстро набирает начальную
прочность. Однако его способность к
затвердеванию к моменту контроль-
ных испытаний (28 дней) уже исчер-
пывается на Vs- Наоборот, нараста-
ние прочности медленно твердеющего
бетона на шлакопортландцеменге зна-
чительно и после 28 дней. Эти резер-
вы твердения имеют особое значение,
когда бетон до 28 дней не набрал
требуемой прочности. Такие бетонные
смеси могут быть использованы (при
небольшом расходе цемента) в том
случае, когда вследствие особых ус-
79
ловий время контрольных испытаний
сдвинуто на более поздний срок (на-
пример, в гидротехнике).
Таким образом, способность це-
мента к твердению проявляется быст-
рее в смеси с небольшим значением
В/Ц (высокая марка бетона) и ма-
лым содержанием воды Бетон на
портландцементе твердеет быстрее,
чем на шлакопортландцементе.
5.2.2.	Температура, время, степень
зрелости. Гидратация цемента пред-
ставляет собой химический процесс.
Поэтому твердение бетона ускоряет-
ся при повышении температуры и за-
медляется при ее снижении. Ниже
минус 10 — минус 20° С твердение не
происходит.
Сильное ускорение твердения бе-
тона при высоких температурах
(рис. 55) используется при тепловой
обработке бетона (см. 5.4).
При изготовлении монолитного
бетона для установления кинетики
твердения нужно знать зависимость
нарастания прочности от сезонных ко-
лебаний температуры (рис. 56).
При температурах ниже 0° С
твердение возможно, если вода нахо-
дится еще в жидком состоянии. Это
достигается с помощью добавок, по-
нижающих температуру замерзания.
При низких температурах гидрата-
ция замедляется. Однако цемент еще
гидратируется при температуре —
—10° С*, но лишь в том случае,
если бетон частично затвердевает до
наступления сильных холодов и в
результате содержит достаточное ко-
личество цементного камня. В его
мельчайших порах вода не замерза-
ет даже при —20° С, благодаря чему
возможен процесс гидратации. Обра-
зующийся в небольшом количестве
при низких температурах гель запол-
няет поры частично затвердевшего
бетона, заметно повышая его проч-
ность. Поэтому, как видно из
рис. 57, бетон, затвердевший после
предварительной тепловой обработки,
способен к дополнительному тверде-
нию и при низких температурах.
Как видно из рис. 58, в случае
применения портландцемента низкие
положительные температуры не ока-
зывают отрицательного влияния на
бетон, который, как правило, приобре-
Рис. 54. Относительные значения на-
растания прочности при сжатии бето-
на на портландцементе и шлакопорт-
ландцементе. В зависимости от вида
цемента возможны отклонения до
15%
1 — бетон с PZ 375 до PZ 425; 2 — шлако-
портландцемент ZZ 275
Рис. 55. Пример нарастания прочно-
сти бетона марки В300 на портланд-
цементе в зависимости от температу-
ры
1 — 5° С; 2 —20° С; 3 — 30° С; 4 — 50° С, 5 —
60° С; 6 — 70° С; 7 — 80° С
Рис. 56. Нарастание прочности бето-
на марки 300 на портландцементе в
зависимости от температуры бетона
по [141
* По данным С. А. Миронова, с большей
точностью эту температуру нужно оценить
в —5° С. (Примеч. науч, ред.)
80
Рис. 57. Нарастание прочности бето-
на ВЗОО на PZ 425 после тепловой
обработки в зависимости от темпера-
туры хранения [151	+ (л + to +
-Нк=о+14-4,5 + 2; /в = 7,5 ч; Тц =
= 90° С; смесь Ц : Гр : В = 1 : 4,38 •
г 0,55; 7?28 = 36,4 МПа
Рис. 58. Влияние различных темпера-
тур хранения на прочность бетона с
В/Д = 0,41 на портландцементе [161.
По сравнению с хранением при темпе-
ратуре 22,8° С водное хранение с са-
мого начала до 28 сут при 12,8° С и
—3,9° С ведет к повышению прочно-
сти бетона в дальние сроки и, наобо-
рот, при 32,2 и 48,9° С — к незначи-
тельному ее изменению
тает высокую прочность в поздние
сроки, если он твердеет в состоянии
«покоя». Аналогично влияют на про-
цессы твердения бетона и добавки-
замедлители. Наоборот, при высоких
температурах твердения, в результа-
те укрупнения структуры цементного
камня, конечная прочность бетона мо-
жет быть ниже, чем при нормальном
твердении.
Закономерности процесса тверде-
ния всегда относятся к нормальному
твердению (выдерживание при 20° С).
Так как на практике обычно темпе-
ратуры другие, то возникает необхо-
димость пересчета прочностей. Боль-
шое значение в связи с этим имеет
предложенное Заулем понятие «зре-
лость», представляющее собой произ-
ведение температуры на время твер-
дения бетона и вывод о том, что бе-
тоны одного и того же состава при
равной степени зрелости (выражен-
ной в °С'Ч) имеют равную проч-
ность. В основе вычисления зрелости,
по Заулю, лежит предположение, что
при температуре ниже —10° С бетон
практически не твердеет:
М= (Т + 10) t,
где М — степень зрелости, °C • ч; Т — тем-
пература бетона, °C; i — время тверде-
ния, ч.
При графическом изображении
степень зрелости выражается поверх-
ностью между температурной кривой
и абсциссой, соответствующей темпе-
ратуре —10° С (рис. 59). При не-
равномерном изменении температуры
ее можно вычислить на миллиметро-
вой бумаге.
Если известна прочность, дости-
гаемая при определенных времени
твердения и температуре (4, Л), то,
пользуясь правилом Зауля, можно
вычислить время твердения необ-
ходимое для достижения той же
прочности бетона при других темпе-
ратурах твердения Тх:
t -t 10
7\ + Ю
Правило Зауля применимо с до-
статочной точностью при температу-
рах до 40° С. Поэтому при изготовле-
нии монолитного бетона как летом,
так и зимой его можно прежде всего
применять для определения сроков
распалубки. В случае ускоренного

81
твердения при высоких температурах
предлагаются другие формулы [17]
Зависимос1ь между степенью
зрелости М и прочностью R опреде-
ляется по формуле
где Л и В - постоянные, устанавливаемые
для определенного состава бетонной смеси.
Для практического использова-
ния эта зависимость представлена
па рис. 60 в логарифмическом мас-
штабе. По нескольким значениям сте-
пени зрелости и соответствующим им
прочностям строится кривая регрес-
сии, позволяющая определять для
данной степени зрелости соответству-
ющее значение прочности.
Из сказанного можно сделать
следующие выводы:
при высоких температурах про-
цесс твердения бетона значительно
ускоряется, но это может привести
к снижению конечной прочности из-
делий;
при низких температурах процесс
твердения бетона замедляется, одна-
ко это может привести к росту ко-
нечной прочности изделий;
при температуре ниже —10° С бе-
тон не твердеет ;
по зависимости между проч-
ностью и степенью зрелости бетона
удается оценивать нарастание его
прочности при различных температу-
рах.
5.2.3.	Влажностные условия. С не-
защищенной поверхности бетона мо-
жет испариться значительное количе-
ство воды. Оно колеблется в зависи-
мости от температуры и влажности
воздуха, температуры бетона, сол-
нечного излучения и скорости ветра
от 100 до 1000 г с 1 м1 2 в 1 ч.
Уже в первые дни после бетони-
рования па гидратацию цемента рас-
ходуется большое количество воды
(рис. 61). Преждевременное обезво-
живание нарушает или прерывает
твердение и поэтому особенно опасно
для молодого бетона. Испарение во-
ды не только влияет на набор проч-
ности, но и ведет к высокой водопро-
ницаемости бетона, которая, в свою
очередь, понижает его устойчивость
к действию агрессивных сред, моро-
зостойкость и способность защищать
от коррозии арматуру. Кроме того,
1 См. примет, науч, ред па с. 97.
4 Зак. 283
Рис. 59. Пример одинаковой степени
созревания бетона. Если при перемен-
ной температуре необходимая степень
созревания бетона достигается через
60 ч (/г) и 1020 град-ч, то при повы-
шенной постоянной температуре —
уже после 34 ч (Л). В обоих случаях
бетон одинакового состава показыва-
ет равную прочность на сжатие
твердение нарушается, прежде всего,
в поверхностной зоне, непосредствен-
но подвергающейся выветриванию,
а в некоторых сооружениях также
механическому или динамическому
воздействию.
На недостаточную влажность
указывает отделение песка от по-
верхности бетона. Кроме того, в ре-
зультате быстрого испарения воды на
поверхности могут возникнуть уса-
Рис. 60. Пример соотношения между
прочностью на сжатие и степенью
созревания бетона различных марок
для температуры до 40° С [27]
82
Рис. 61. Пример связывания воды
портландцементом при В/Д = 0,32
и 0,4
ность и долговечность бетона. По
сравнению с выдерживанием в воде
такие бетоны уже после 90 дней от-
личаются от бетонов нормально-влаж-
ного хранения значительным недобо-
ром прочности, тем большим, чем
раньше бетон начали хранить в воз-
душно-сухой среде (рис. 62).
Рис. 62. Влияние условий хранения
на нарастание прочности бетона с
В/Д=0,5 на портландцементе [18)
1 — постоянное водное хранение; 2 — посто-
янное воздушное хранение; воздушное хра-
нение после начального водного хранения:
3 — 3 сут; 4 — 7 сут; 5 — 14 сут; 6 —
28 сут. Кривая 4 показывает, что дейст-
вительные стандартные условия (7 сут в
воде, а затем в сухих условиях до 28 сут)
выбраны тщательно, так как они со-
ответствуют средней величине нарастания
прочности. Прирост прочности с самого на-
чала при переходе к воздушному тверде-
нию объясняется повышением внутреннего
трення вследствие высыхания
Поэтому бетон необходимо хра-
нить во влажном состоянии при нор-
мальных температурных условиях не
менее 7 дней после бетонирования, а
при высоких температурах тверде-
ния— до достижения прочности, со-
ставляющей 50—70% прочности в
возрасте 28 дней. Требуемые для это-
го мероприятия рассматриваются в
разд. 5.3.
Итак, только при достаточно
длительном выдерживании бетона во
влажном состоянии можно полностью
использовать его способность к твер-
дению и приобретению коррозионной
стойкости; недостаточный уход дол-
жен компенсироваться более высо-
ким расходом цемента.
5.2.4.	Добавки. Схватывание и
твердение бетона можно замедлить
или ускорить с помощью добавок.
При нормальном твердении большое
значение для технологии имеют до-
бавки-замедлители. Чаще всего с
этой целью применяют фосфорную
кислоту или фосфаты, действующие
уже в небольшой дозе (например,
0,03—0,06% фосфата натрия от мас-
сы цемента).
Так как более высокие дозы мож-
но измерить точнее, то такие высо-
коактивные добавки растворяют в
воде или гомогенизируют с цементом
или инертными материалами так,
чтобы их содержание составляло
около 1 % от массы цемента. В товар-
ном продукте Родозал VZ замедли-
тель уже гомогенизирован с цемен-
том.
Замедлители дают следующие
преимущества:
время переработки бетонной сме-
си (обычно 1—2 ч) удлиняется в не-
сколько раз, в исключительных слу-
чаях до 24 ч и более;
при многочасовом перерыве мож-
но продолжать бетонирование без
выполнения дополнительных рабочих
швов;
воздействие на кружала и опа-
лубку прекращается до начала твер-
дения и поэтому не вызывает опасных
напряжений;
можно противодействовать неже-
лательному ускорению твердения при
высоких температурах бетона. В слу-
чае массивного бетона предотвраща-
ется опасный перегрев теплом, выде-
ляющимся при гидратации цемента;
§3
возможно выравнивание бетон-
ной поверхности по истечении дли-
тельного времени.
При нормальном твердении уско-
рители применяются только для осо-
бых целей (например, при торкрети-
ровании). Необходимое в производст-
ве сборного бетона ускорение тверде-
ния не может быть достигнуто только
применением ускорителей твердения.
Чаще они применяются в качестве
морозозащитного средства (см. 5.5.6).
Эффективный ускоритель схва-
тывания и твердения — хлористый
кальций (СаС12); при введении его
в количестве 0,5—2% от массы цемен-
та через сутки вызывает ускорение
твердения на 100%. Часто через
7 дней достигается требуемая проч-
ность. Однако в связи с опасностью
коррозии арматуры применение хло-
ридов в железобетоне и предваритель-
но напряженном бетоне запрещается.
Оно возможно лишь в неармирован-
ном бетоне. Нежелательное побочное
явление—выцветы на бетоне. Не-
смотря на многочисленные исследова-
ния неагрессивных в отношении арма-
туры ускорителей твердения, они
имеются в продаже лишь в некоторых
странах.
Из сказанного следует, что уско-
рители твердения применяются пре-
имущественно при зимнем строитель-
стве. Хлорид кальция в качестве ус-
корителя не пригоден для железобе-
тона и предварительно напряженного
бетона.
5.3.	Уход за бетоном
В результате тщательного ухода
за еще молодым бетоном создаются
условия для его оптимального твер-
дения без нарушений текстуры; лишь
тогда он приобретает не только проч-
ность, но и плотность, а значит, и мо-
розостойкость, и устойчивость в аг-
рессивной среде.
Для достижения этой цели моло-
дой бетон нужно защищать от быст-
рого высыхания и тепловыделения,
сотрясений, вымывания дождевой во-
дой и действия температур ниже 0° С.
В этой главе рассматривается
уход лишь при нормальном тверде-
нии бетона в теплое время года при
температурах от 5 до 30° С. Уход при
ускоренном твердении или бетониро-
вании при температуре воздуха ниже
0° С излагается дополнительно в под-
разделах 5.4.5 и 5.5.7.
5.3.1.	Общие требования; факто-
ры, влияющие на уход за бетоном.
Последствия слишком быстрого высы-
хания бетона под действием солнечно-
го излучения, высоких температур
воздуха и ветра уже рассматривались
в подразд. 5.2.3. Но и потеря воды
в раннем возрасте может вызвать на-
пряжения на поверхности бетона, ко-
торые лишь по истечении длительно-
го времени приведут к образованию
трещин.
Принятие мер против слишком
быстрого охлаждения необходимо
тогда, когда бетонирование произво-
дится в очень теплые дни, сменяющи-
еся сильным понижением температу-
ры в ночное время. Между еще теп-
лым ядром и быстро охлаждающейся
поверхностью молодого бетона возни-
кают высокие температурные напря-
жения, ведущие к образованию тре-
щин, если они превышают его проч-
ность при растяжении.
При сильном дожде из свежеуп-
лотненного бетона вымывается це-
ментное вяжущее и нарушается ров-
ность поверхности. Для многих кон-
струкций, особенно для дорожных
покрытий, это означает значительное
снижение качества, которое не в каж-
дом случае может быть устранено до-
полнительным выравниванием. Поэто-
му целесообразно бетонные поверх-
ности при высоких требованиях к их
качеству защищать от дождя.
На ранней стадии твердения бетон
необходимо защищать также от сот-
рясений, так как в противном случае
может нарушиться его структура и
снизиться прочность. Эти нежелатель-
ные сотрясения нельзя, однако, сме-
шивать с дополнительной вибрацией
еще способного к виброуплотнению
бетона (см. 4.3.3).
Особенно чувствителен молодой
бетон к действию температур ниже
0° С (см. 5.5.1). При этом речь идет
не только о выветривании, но и о мо-
розном пучении, разрыхляющем
структуру бетона на большую глуби-
ну. Поэтому при ожидании отрица-
тельных температур необходимо пре-
дохранять бетон от их действия.
5.3.2.	Мероприятия по уходу за
бетоном. Эффективной защитой от
дождя, охлаждения и высыхания
оказываются тенты (рис. 63), кото-
84
Рис. 63. Тен г для защиты изделий и поверхности бетона
рые должны быть низкими и закры-
тыми. Открытые сбоку тенты дейст-
вуют как ветровые каналы, приводя
к быстрому высыханию поверхности
бетона.
Влажностный уход ранее осуще-
ствляли, закрывая поверхности бето-
на тканью, соломенными и тростни-
ковыми матами пли посыпая опилка-
ми и песком. Это укрытие необходи-
мо было непрерывно увлажнять в те-
чение 7 дней. Затем его снимали, и
поверхность бетона еще несколько
раз поливали.
Большие затраты ручного труда
и технологические издержки привели
к разработке более эффективных
иленкообразующих средств для ухода
за бетоном--эмульсий или растворов
полимеров, парафина и других мате-
риалов, разливаемых по поверхности
бетона через 20—40 мин после бето-
нирования (рис. 64). Образуемая
плотная пленка предотвращает преж-
девременную водоотдачу и изолирует
поверхность бетона в течение 3--4 пе-
дель.
Хотя сравнительные исследования
показали, что при использовании
пленкообразующих материалов дости-
гается несколько меньшая прочность
бетона, чем при выдерживании его
Рис. 64. Нанесение средств по уходу за бетоном
Рис. 65. Маты - средство защиты против высыхания и быстрого охлаждения
86
под водой, в практических условиях
первый метод целесообразен как наи-
более надежный для предохранения
бетона от влажности. Однако пленка
не защищает бетон от сильного дождя
и града. В этом случае необходимо
применять тенты, фольгу, брезент или
другие покрытия.
Для защиты бетона от слишком
ранней теплоотдачи и действия низ-
ких температур через несколько часов
после розлива пленкообразующего
материала дополнительно укладыва-
ют сухие теплозащитные материалы,
например соломенные маты, пено-
пласт (рис. 65).
Из сказанного следует:
розлив пленкообразующего мате-
риала относится к надежным мето-
дам длительного удержания в бетоне
воды, необходимой для его твердения;
в первые часы после изготовления
бетона необходимо защищать его
поверхность от вымывания раствора
при сильном дожде;
необходимы дополнительные за-
щитные меры против преждевремен-
ного охлаждения и отрицательных
температур.
5.4.	Ускоренное твердение
с помощью тепловой
обработки
При тепловой обработке в ре-
зультате повышения температуры
бетона ускоряется физико-химический
процесс его твердения, что способст-
вует быстрому достижению отпуск-
ной и распалубочной прочности, и
тем самым обеспечиваются сокращен-
ные циклы изготовления сборного бе-
тона и короткие сроки выдерживания
монолитного бетона в опалубке.
Самый распространенный метод
производства сборного бетона — про-
паривание, горячая обработка и пред-
варительный нагрев компонентов сме-
си и самой смеси (теплая бетонная
смесь). В качестве теплоносителя
используют, главным образом, насы-
щенный водяной пар или паровоздуш-
ную смесь. В особых случаях в каче-
стве источника тепла находит приме-
нение электроэнергия. Чтобы исклю-
чить затраты на устройство дорого-
стоящих камер напорного типа, эти
технологические процессы осущест-
вляют в теплообрабатывающих уст-
ройствах при допускаемом незначи-
тельном избыточном давлении или
без избыточного давления. Поэтому
максимальная температура обработки
ограничивается 100° С. При использо-
вании в качестве теплоносителя ор-
ганических жидкостей, которые мож-
но при нормальном давлении дово-
дить до более высоких температур,
температура бетона также не должна
превышать 100° С, иначе вода в нем
закипит.
В производстве монолитного бе-
тона ускоренное твердение применя-
ют лишь при дорогой системе опа-
лубки (например, метод туннельной
опалубки). В этом случае целесооб-
разнее всего использовать теплую бе-
тонную смесь, иногда в комбинации
с горячей обработкой.
5.4.1.	Требования к бетону. Хотя
при повышении температуры физико-
химические процессы твердения зна-
чительно ускоряются по сравнению с
нормальным твердением (см. рис. 55,
5.2.2), время тепловой обработки, не-
обходимое для достижения распалу-
бочной прочности, в производстве
сборного бетона составляет в среднем
8—12 ч, т. е. 80% от всего процесса
изготовления изделий. Сокращение
времени тепловой обработки на 2 ч
означало бы при поточно-скоростном
методе с туннельной пропаркой с так-
том в 12 мин экономию 10 форм
на каждой технологической линии.
Кроме того, в связи с укорочением
туннеля сократились бы денежные
расходы. Следовательно, в технологии
тепловой обработки имеются еще
большие резервы сокращения цикла
изготовления продукции.
К сожалению, при наиболее часто
применяемом методе пропарки в ре-
зультате слишком короткого времени
предварительного выдерживания или
слишком быстрого нагрева изделий
нарушается структура бетона и сни-
жается его конечная прочность, что
приходится компенсировать повышен-
ным расходом цемента.
При производстве изделий из бе-
тона на портландцементе температу-
ра обработки выше 80° С хотя и при-
водит к ускорению набора их ранней
прочности, но из-за образования хруп-
кой структуры цементного геля вызы-
вает и большие потери их конечной
прочности.
87
Рис. 66. Режим тепловой обработки при пропаривании с изображением камеры
пропаривания туннельного типа
1 — температура теплоносителя; 2— средняя температура бетона; Tv — температура вы-
держки; Td — температура прогрева; tv —время выдержки; /а — время подогрева; to —
время прогрева; /к — время охлаждения; t-в — время тепловой обработки
При горячей обработке, обеспечи-
вающей быстрый нагрев без наруше-
ния структуры бетона, требуется
сравнительно много времени для рав-
номерного нагрева изделия до желае-
мой температуры. Теплая бетонная
смесь в этом отношении имеет пре-
имущество, так как до укладки в
форму уже имеет высокую темпера-
туру.
В каждом случае необходимо ис-
пользовать все возможности для мак-
симального сокращения времени теп-
ловой обработки в пределах, обеспе-
чивающих достижение минимально
допускаемой отпускной прочности бе-
тона.
Таким образом, возможности со-
кращения времени тепловой обработ-
ки изделий имеются, но, как правило,
они связаны с увеличением стоимо-
сти материала (например, повышени-
ем расхода цемента) или с дополни-
тельными техническими издержками
(например, при комбинации предва-
рительного нагрева с горячей обра-
боткой или пропаркой). При этом
очень важно знать, какую обработку
может выдержать бетон без слиш-
ком больших повреждений.
Увеличение выхода продукции в
результате сильного сокращения вре-
мени тепловой обработки ведет также
к снижению стоимости 1 м3 бетона.
Отсюда вытекает, что время тепло-
вой обработки следует максимально
сокращать, но в пределах, допускаю-
щих минимальную потерю конечной
прочности, некоторые технические из-
держки и небольшой перерасход це-
мента.
5.4.2.	Режим тепловой обработки.
Режим тепловой обработки определя-
ется изменением температуры во вре-
мени. При этом следует различать
температуру теплоносителя и бетона.
На рис. 66, 67 показан типичный
режим пропарки с отдельными этапа-
ми: предварительного выдерживания
при нормальной температуре от сме-
шения до начала повышения темпе-
ратуры; нагрева до максимальной
температуры; прогрева (изотермиче-
ская фаза) и охлаждения в камере.
После извлечения изделия из ка-
меры оно продолжает охлаждаться
с различной скоростью в зависимости
от климатических условий среды (в
закрытом помещении или на откры-
том воздухе).
По времени тепловой обработки
/в различают режимы: короткий—•
менее 6 ч; нормальный — от 6 до 12 ч
и удлиненный — свыше 12 ч.
5.4.3.	Методы тепловой обработ-
ки. Пропарку осуществляют в закры-
тых камерах паровоздушной смесью
или водяным паром. Ее применяют
почти исключительно в производстве
сборного бетона. Для монолитного
бетона этот метод пригоден лишь
условно в связи с затрудненным под-
88
Рис. 67. Режим тепловой обработки для получения примерно одинаковой проч-
ности 7?wi=70% /?и>28 при различных способах обработки для бетона марки
В300 tv, (a, to, (к, tn — как на рис 66
водом пара Камеры загружаются
периодически (ямного типа, колпаки)
или непрерывно (туннельного и ба
шейного типа)
В промышленности сборного бе
тона этот метод наиболее распростра
ней На рис 68 показаны типичные
пропарочные устройства — камера
туннельного типа и камера пропари
вания
Пропарочные устройства Потреб
ность в паре зависит от объема каме-
ры и составляет от 200 кг (камера
башенного типа) до 500 кг (колпак)
на 1 м3 бетона Бетонные изделия, из-
готовляемые большей частью в гори-
зонтальном положении, обрабатыва
ются в заданном режиме при откры-
той поверхности (с боковой опалуб-
кой) или без боковой опалубки (на
поддоне) При этом большая часть
открытой поверхности вступает в
контакт с теплоносителем При нагре-
ве тепло от теплоносителя передается
поверхности бетона или частям фор
мы в основном путем конденсации
водяного пара, а во время изотерми
ческого прогрева — путем конвекции
При нагреве бетона может проис
ходить его вертикальное (при боковой
опалубке) или дополнительное гори
зонтальное (без боковой опалубки)
расширение (рис 69)
При нагреве свободную поверх
ность бетона защищают от высыха-
ния конденсационной водой Однако
т же в период завершения прогрева и
особенно при охлаждении изделий,
как правило, происходит потеря воды
с их поверхности, так как температу-
ра бетона при этом выше темпера гу
ры окружающей среды (см рис 66)
В последнее время пар все боль
ше заменяют влажным горячим воз
духом Такую обработку изделии осу-
ществляют в тех же устройствах, что
и пропарку паром, например в каме-
ре туннельного типа, и в связи с ана-
логичными физике химическими уело
виями твердения бетона по тем же
режимам Горячая обработка отлича
ется от пропарки тем, что тепло пере
дается от теплоносителя не непосред
ственно поверхности бетона, а через
обогреваемые формы или части опа-
лубки, полностью или частично за
крывающие изделие Теплоносителем
в основном служит водяной пар
В отдельных случаях применяют го
рячую воду, органические жидкости
или электроэнергию
При изготовлении в кассетных
установках (см рис 68) — типичном
для бетонного завода методе прогре
ва — осуществляется двухсторонний
нагрев изделия через горячие отсеки
Так как при этом бетон почти пол
ностыо заключен в форму, то ею
обьем может увеличиться лишь в той
мере, в какой это позволяет жест
кость формы В следующем раздете
будет показано, что благодаря этому
исключается необходимость предва
рительного выдерживания изделий
Если изделие, находящееся в го
ризонтальном положении, нагревается
только снизу через выполненное в ви
де нагревающего регистра дно формы,

89
Камера
пропаривании
Я
Туннельная
камера
горючего воздуха

Рис 68. Пропарочные устройства
90
Рис. 69. Расширение бетона при тепловой обработке
а — горизонтальное изделие с боковой опалубкой; б — горизонтальное изделие без боко-
вой опалубки, в — вертикальное изделие с открытым верхом, / — бетон; 2— форма
то бетон может расширяться, как
при пропарке. Поэтому режим обра-
ботки выбирается по тем же крите-
риям, что и при пропарке Кроме то-
го, бетон начинает высыхать уже при
прогреве, если его поверхность не
защищать от испарения воды.
При изготовлении монолитного
бетона горячую обработку, в основ-
ном, осуществляют с помощью обо-
греваемых электричеством элементов
опалубки (например, при методе со
скользящими формами).
В то время как при пропарке и
горячей обработке бетон нагревается
лишь после укладки и уплотнения,
при методе предварительного нагрева
Смесь до укладки нагревают до тем-
пературы 60° С (теплая бетонная
Рис. 70. Схема кюбеля с пластинчаты-
ми электродами для электроразогрева
бетонной смеси [191
1 — электроды; 2 — вырез
смесь). Предварительный нагрев до
40° С можно осуществить путем на-
грева компонентов смеси (заполните-
ля и воды) до смешения, а для дости-
жения более высоких температур све-
жеуложенного бетона —• путем пода-
чи в смеситель насыщенного водяно-
го пара во время процесса смешения
(паросмешение) или, в исключитель-
ных случаях, путем электропрогрева.
Так как электроэнергии недостаточ-
но, для приготовления теплой бетон-
ной смеси с высокой температурой
применяют, как правило, паросмеше-
ние (см. рис. 68). Непосредственная
подача пара в смесь приводит к бы-
строму ее нагреву на 1°С/с в резуль-
тате конденсации пара. Поэтому
обычного времени смешения доста-
точно для нагрева.
При предварительном нагреве
электрическим током (рис. 70) смесь
включается как сопротивление между
двумя электродами и прогревается
в течение нескольких минут.
Хотя нагрев до более высоких
температур (60° С) и возможен, он
требует немедленной переработки сме-
си, так как она быстро становится
жесткой и не поддается безупречному
уплотнению. Избежать этого можно,
применяя смесь с более пластичной
начальной консистенцией (больше
воды). В табл. 16 указано время пе-
реработки свежеуложенной бетонной
смеси в зависимости от ее консистен-
ции и температуры. При слишком
сильном увеличении жесткости она
плохо уплотняется и снижается проч-
ность бетона.
91
Таблица 16. Ориентировочные значения времени переработки
разогретой бетонной смеси [20]
Удобообрабатываемость	Температура бетон- ной смеси, °C	Время переработки, МНЕ
V] жесткая	30	30
	45	25
	60	20
V2 жесткопластичная	30	40
	45	30
Уз пластичная	60	25
У4 пластично-литая	30	70
	45	50
	60	30
Преимущество теплой бетонной
смеси — экономия времени, так как
отпадает необходимость в выдержи-
вании и нагреве (плавном подъеме
температуры). Отрицательная сторо-
на метода—-ограничение температу-
ры нагрева смеси 60° С, так как даже
теплоизоляция формы со всех сторон
(метод термоса) и дальнейшее повы-
шение температуры в результате теп-
ловыделения цемента исключают воз-
можность применения короткого или
даже нормального режима. Поэтому
в производстве сборного бетона пред-
варительный нагрев комбинируют с
последующей пропаркой или горячей
обработкой. При этом становится воз-
можным использовать короткий ре-
жим, хотя с высокими техническими
издержками (см. рис. 68).
При изготовлении монолитного
бетона не происходит быстрого
твердения, поэтому можно сократить
сроки нахождения изделия в опалуб-
ке, применяя только предварительный
подогрев. Поэтому метод имеет осо-
бые преимущества при зимнем строи-
тельстве.
Пар еще долгое время будет до-
минировать при тепловой обработке
изделий, так как наряду с рядом тех-
нологических преимуществ он гаран-
тирует хорошую передачу тепла пу-
тем конденсации и, кроме того, пред-
отвращает схватывание бетона во
время нагрева В последнее время
начали применять горячий воздух
высокой влажности (не менее 85%).
В отдельных случаях применяют
электроэнергию в виде: электропро-
грева, пропуска тока через арматуру
и металлическую форму, нагрева ин-
фракрасными излучателями, термоак-
тивной опалубки.
В связи с необходимостью особо
экономного расходования энергетиче-
ских ресурсов метод в очень ограни-
ченном объеме применяют даже в
странах, являющихся пионерами в
этой области
5.4.4.	Взаимосвязь между техно-
логией тепловой обработки и расши-
рением бетона. При тепловой обра-
ботке бетон подвергается различным
воздействиям, определяющим выбор
того или иного режима Особое зна-
чение имеют деформации и напряже-
ния, возникающие при нагреве и ох-
лаждении
Нагрев (кроме теплой бетонной
смеси) осуществляют в форме после
уплотнения уложенной смеси
В результате температурного рас-
ширения компонентов смеси обьем
бетона увеличивается Особое значе-
ние имеет при этом содержание
в смеси воды и воздуха, так как
коэффициенты тепловою расширения
твердых компонентов (цементный ка-
мень и заполнитель), воды и воздуха
соотносятся, как 1 • 10 • 100 (рис 71).
При пропарке и обработке горя-
чим воздухом бетон, как уже говори-
лось, может более или менее беспре-
92
Рис. 71. Свободное тепловое расши-
рение воздуха, насыщенного водой,
сухого воздуха, воды и составляющих
бетон прочных материалов [21]
1 — насыщенный водой воздух; 2 — сухой
воздух; 3— вода; 4 — заполнитель и це-
ментный камень
пятственно расширяться как в верти-
кальном, так и дополнительно в го-
ризонтальном направлении. Преиму-
щество горячей обработки в верти-
кальных кассетных установках заклю-
чается в том, что расширение ограни-
чивается формой (см. рис. 69), при
обработке же горизонтальных изде-
лий с открытой поверхностью имеют-
ся условия для свободного расшире-
ния. Структурные повреждения воз-
никают лишь при температурном рас-
ширении компонентов смеси и прежде
всего воздуха и воды. Это тот случай,
когда бетон в связи с низкой собст-
венной прочностью и возможностью
свободного расширения подвергается
пластической деформации, в результа-
те чего после его охлаждения сохра-
няются остаточные деформации
(рис. 72). Это приводит к потере
прочности бетона по сравнению с бе-
тоном нормального твердения, тем
более значительной, чем сильнее на-
рушена текстура бетона. Потери проч-
ности могут составлять до 20%, но,
как правило, колеблются от 5 до
15%. Их приходится компенсировать
увеличением расхода цемента.
Однако, если при пропарке и 1 о-
рячей обработке горизонтальных из-
делий (возможность расширения)
можно добиться довольно быстрого
набора прочности путем достаточно-
го предварительного выдерживания и
длительного нагрева, так, чтобы она
была к каждому моменту времени
больше напряжений сцепления, воз-
никающих в результате температур-
ного расширения, то повреждение бе-
тона, как и при ограничении расши-
рения формой, может быть значитель-
но уменьшено или полностью предот-
вращено.
В табл. 17 приведены минималь-
ные значения прочности бетона к на-
чалу нагрева, выведенные на основе
опытных данных. При быстром на-
греве прочность бетона в связи с воз-
никающими высокими термическими
напряжениями, как правило, ниже,
чем при медленном повышении тем-
пературы. На практике эти минималь-
ные значения прочности часто не до-
стигаются до нагрева, так как для
этого потребовалось бы длительное
выдерживание смеси (до 12 ч), что
экономически не оправдывается. По-
этому необходимо компромиссное ре-
шение, позволяющее, с одной сторо-
ны, путем соблюдения заданного вре-
мени предварительного выдержива-
ния и нагрева (табл. 18) предельно
ограничить повреждение бетона и, с
другой — ограничить дополнительный
расход цемента
Целесообразны стадийный нагрев
или повышение температуры теплоно-
сителя в арифметической прогрессии
без предварительного выдерживания
(рис. 73), так как при этом по срав-
нению с классической программой
тепловой обработки, при кото'рой тем-
пература повышается линейно, сум-
марное время предварительного вы-
держивания и нагрева можно сокра-
тить без значительных нарушений
текстуры бетона. При этом увеличе-
ние прочности лучше согласуется с
увеличением напряжений, чем при ли-
нейном повышении температуры
Существует также способ огра-
ничения нарушений текстуры горизон-
тальных элементов, заключающийся
в приложении к свободной поверхно-
сти механических (металлическая
плита) или пневматических нагрузок
(несколько повышенное давление па-
ра или воздуха). При этом для быст-
93
Рис. 72. Расширение бетона при пропаривании по режиму +4+2(80° С) +
+ 2[221.
Время выдержки 1„:
1 — 15 мин; 2 — 1ч, 3 — 2 ч, 4 — 4 ч, 5 — 6ч, 6—1 сут
Вследствие пластических деформаций бетона после охлаждения появляются остаточ-
ные деформации. Сокращение времени выдержки приводит к незначительной прочности
к началу нагрева и к увеличенным деформациям при нагреве. Вследствие этого наблю-
даются повышенные остаточные деформации и значительные потери прочности
Рис. 73. Возможности сокращения выдержки и нагрева за счет различных ус-
ловий нагрева
а — режим с предварительной выдержкой и линейным подъемом 'температуры, б — сту-
пенчатый подъем температуры (ступенчатый режим), в — протрессивная кривая подъема
температуры
94
Таблица 17. Допустимая
скорость подъема температуры
теплоносителя в камерах
в зависимости от прочности
на сжатие к началу подогрева [23]
Прочность на ежа	Скорость подъема
тие к началу	температуры
нагрева, МПа	°С/ч
0,1—0,2	10—15
0,2—0,4	15—25
0,4—0,5	25—35
0,5—0,6	35—45
>0,6	45—60
рого нагрева горизонтальных изде
лий (пропарка, горячая обработка
без предварительного выдерживания)
достаточно давление 0,003—0,005 Па
Так как температура обработки
ограничена плюс 80 — плюс 85° С, то
необходимо, в отличие от обработки
в автоклавах, получать избыточное
давление от компрессоров Выбирать
избыточное давление следует в зави
симости от размеров камеры таким,
чтобы не было необходимости обору
довать ее как камеру напорного типа
На рис 74 показано влияние ме
ханического пригруза на растяжи
мость бетона с повышенным содержа
нием воздуха
Таблица 18. Ориентировочные
режимы тепловой обработки бетона
при его пропаривании, ч [23]
'в		гл		
5	0,5	2	2	0,5
7	1	2	3,5	0,5
9	1	3	4	1
11	2	3	5	1
13	2	3	6	2
16	2	3	9	2
/в — общее время обработки, tv —
время выдержки, tA — время подъе
ма температуры, tD — время изотер
мического прогрева при 80—85° С,
(к— время охлая-депия в каперс об
работки
При горячей обработке в кассет-
ных установках невозможна пласти-
ческая деформация бетона между го-
рячими отсеками, поэтому нег необ
ходимости в предварительном выдер-
живании Кроме того, бетон нагрева-
ется так быстро, как это допускают
законы теплопроводности
Преимущество теплой бетонной
смеси заключается в том, что в слу
чае ее применения для изготовления
горизонтальных изделий не происхо-
дят нарушающие бетон пластические
деформации, так как смесь укладыва
ют в теплом и уже расширенном со-
стоянии При комбинации предвари-
тельного нагрева с дальнейшим на-
гревом пропаркой пластические де
формации в бетоне также не возни-
кают, так как температура повышает-
ся незначительно и материал уже об-
ладает определенной минимальной
прочностью
Во время фазы прогрева темпе
ратура бетона остается почти посто
янной и поэтому не происходят нару
шающие текстуру бетона процессы
расширения
При охлаждении возникают ра-
стягивающие напряжения на поверх-
ности бетона, так как еще теплая и
поэтому растянутая внутренняя зона
бетонного элемента противодействует
температурному сжатию ее остывшей
зоны Если растягивающие напряже-
ния, которые могут увеличиваться
при усадке (в результате высыхания),
при очень сильном охлаждении пре-
вышают прочность бетона на растя-
жение, то возникают трещины и на
рушается текстура, вследствие чего
происходят значительные потери проч-
ности бетона Поэтому скорость cl и
жения температуры изделии должна
быть менее 40° С/ч При температуре
воздуха ниже 5° С еще теплые бе-
тонные изделия рекомендуется до их
распалубки и складирования под от-
крытым небом выдерживать в течение
12 ч при температуре выше 10" С
в закрытом помещении Если это не
возможно, то их нужно как можно
плотнее штабелировать и закрывать
теплозащитными покрытиями, чтобы
избежать быстрого охлаждения
По вопросу взаимодействия меж
ду условиями тепловой обработки бе-
тона, режимом и технологией можно
сделать следующие выводы
95
Рис. 74. Уменьшение расширения бе-
тона с пористостью до 3 5% при раз
личных величинах пригруза
Марка бетона В450 режим тепловой обра
ботки с прогрессивной кривой нагрева и
максимальной температурой 65° С Пунк
тирная кривая 5 расширения бетона едина
кового состава с содержанием воздуха до
1 5% без пригруза Относительные дефор
нации бетона с пористостью до 3 5% при
различных величинах пригруза при тепло
вой обработке по режиму с плавной кривой
нагрева и температурой изотермического
прогрева 65° С Признаки деформаций рас
ширеиия верхней кромки кубика (слева)
бездефектный бетонный кубик (справа)
фаза нагрева, с одной стороны,
характеризуется значительным повы-
шением прочности бетона, а с дру-
гой — во время этой фазы при воз
можности свободного расширения мо
гут возникнуть опасные нарушения,
снижающие конечную прочность бето
на,
при пропарке, горячей обработке
(изготовление в кассетных установ
ках) и комбинации одного из этих
методов с применением теплой бетон-
ной смеси сокращается общее время
обработки (в случае благоприятных
ее условий), необходимое для полу-
чения той же прочности (см рис 67),
чтобы избежать трещинообразо-
вания и потерь прочности, бетон
внутри и вне камеры не должен
слишком быстро охлаждаться
Потери прочности при тепловой
обработке бетона объясняются тремя
причинами
нарушениями текстуры при на-
греве в результате пластических де-
формаций,
нарушениями текстуры в резуль-
тате слишком быстрого охлаждения,
укрупнением структуры цемент-
ного камня вследствие высокой экзо-
гермии бетона на портландцементе
(см. 5 2 2 и 5 4 6)
tf6
Таким образом, при горячей обра-
ботке в кассетных установках, а так-
же при использовании теплой смеси
происходят потери прочности, кото-
рые, однако, меньше, чем при пропар-
ке, так как первая причина снижения
прочности полностью пли в значи-
тельной мере отпадает.
5.4.5.	Влажностные условия и
уход за бетоном. Ьетон опюсится к
числу капиллярно-пористых тел. Во-
да перемещается в бетоне всегда в
направлении oi теплой зоны к холод-
ной. Поэтому при нагреве возникав!
направленный внутрь поток влаги,
усиливающийся конденсационной во-
дой. В результате могут возникнуть,
особенно при пластичной консистен-
ции смеси и быстром повышении тем-
пературы, направленные капилляры,
повышающие водопроницаемость бе-
тона и ухудшающие его долговеч-
ность.
Образование конденсата, кроме
того, часто приводит к повреждениям
поверхности.
Уже во второй половине фазы
прогрева и во время охлаждения по-
ток влаги изменяет направление,
и бетон начинает высыхать. При
этом происходит усадка иоверхнощи,
повышающая опасность трещинооб-
разования.
К сожалению, на практике редко
учитывают, что обезвоживание при-
водит к изменению условий гидрата-
ции цемента и тем самым влияв! на
дальнейший набор прочности бетона.
Поэтому после тепловой обработки
необходимо защищать бетон от испа-
рения воды и, по крайней мере, один
раз основательно увлажнить. Еще
лучше выдерживать бетон под водой
или увлажнять в течение неско шких
дней. 1ог, кто бои!ся этих затрат, не
использует полностью способноеж це-
мента к твердению и поэтому для по-
лучения той же прочности бетона
должен расходовать больше цемента.
Кроме того, при сильном обезвожива-
нии происходит необратимое укрупне-
ние пористости, отрицательно влияю-
щее не только на прочность, но и на
морозостойкость и другие свойства
бетона. Отсюда следует, что наилуч-
шие качества бетон приобретает,
если уже во время тепловой обра-
ботки предотвращается его высыха-
ние. Это достигается, например, пу-
тем обрызгивания его теплой водой
во второй половине фазы naiрева или
при охлаждении после пропарки. При
горячей обработке изделия с открытой
поверхностью незащищенный бетон
начинает высыхать уже во время на-
грева. В СССР «Руководство по теп-
ловой обработке» [23] рекомендует
в этом случае перекрывать поверх-
ность бетона слоем воды до достиже-
ния прочности 0,3—0,5 МПа. Количе-
cibo воды должно быть таким, чтобы
она испарилась к концу тепловой об-
рабо!ки. Этот способ защиты требует
соответствующей конструкции форм и
поэтому на практике не всегда может
быть реализован Однако следует
проверить, нельзя ли для новых кон-
струкций предусмотреть с самого на-
чала этот несомненно эффективный
метод защиты от испарения. Упомя-
нутое в разд. 5.4 4 применение пнев-
матического избыточного давления
создает благоприятные условия для
ухода за бетоном, гак как давление
противодействует испарению воды.
Последние исследования [24] по-
казали, что уменьшение относитель-
ной влажности теплоносителя во вре-
мя патрева до 40 -60% приводит к по-
вышению прочности, если во время по-
следующего прогрева обеспечивается
его относительная влажность 90—
95%. В основном это объясняется
тем, что из-за отсутствия процесса
конденсации влаги и начинающегося
испарения воды в бетоне по аналогии
с усадкой создается капиллярное дав-
ление порядка 0,1 МПа. Этого давле
ния, действующего как наружный
пригруз, достаточно для значительно-
го ограничения разрушения бетона
Однако во время прогрева следует
обеспечить высокую относительную
влажность, чтобы избежать обезво-
живания бетона
Из сказанного можно сделать вы-
вод, что сохранение влаги в бетоне
во время и после тепловой обработки
хотя и требует повышенных затрат,
по одновременно улучшает свойства
бетона и позволяет уменьшить расход
цемента
5.4.6.	Влияние цемента. Обычный
портландцемент часто «реагирует» на
высокие температуры твердения сни-
жением конечной прочности, объясня-
ющимся, в первую очередь, укрупне-
нием структуры образующегося це-
ментного камня. Чтобы исключи 1ь эго
снижение прочности, необходим по-
97
вишенный расход цемента, поэтому
максимальная температура не долж-
на превышать плюс 80 — плюс 85° С
В случае применения шлакснор!
ландцемента благоприятными могут
быть температуры от 90 до 95° С, при
которых сильно повышаема способ-
ность шлака к твердению. Достигае-
мый при этом выигрыш в прочности
часто перевешивает отрицательные
влияния (укрупнение геля и наруше-
ние текстуры бетона, см. 5.4 4), так
что по сравнению с его нормальным
твердением достигается даже более
высокая конечная прочность изделий
Недостаток заключается в том, что
в связи с медленным набором прочно-
сти бетона на шлакопоргландцементе
требуется его более длительное пред-
варительное выдерживание и болто
медленное повышение температуры,
чтобы ограничить возникновение на-
рушающих текстуру деформаций
Кроме того, при равной относитель-
ной прочности требуется более дли-
тельный режим обработки бетона, чем
при его изютовлении на портландце-
менте (рис. 75). Поэтому, как прави-
ло, применяют портландцемент, так
как он, несмотря на возможные поте-
ри конечной прочности, обеспечивает
после тепловой обработки высокую
относительную и абсолютную проч-
nocib (распалубочную и конечную
прочность). Для бетона высокого
класса, из которого в основном изго-
товляют сборные элементы, шлаковый
цемент с его низкой маркой (ZZ 275)
не пригоден.
Сравнение различных портланд-
цементов показало, что с некоторы-
ми из них бетон не теряет конечной
прочности при тепловой обработке.
Особенно благоприятны цементы с не-
большим содержанием алюминатов.
Так как почти 60% бетона подверг а-
егся тепловой обработке, в цемент-
ной промышленности взята установ-
ка на производство специального це-
мента, позволяющего при быстром
наборе прочности во время тепловой
обработки получить ту же конечную
прочность, что и при нормальном
твердении или даже выше (напри-
мер, PZ 4/450).
Целью исследовательских работ
была разработка цемента, который
обеспечивал бы быстрое твердение
бетона без тепловой обработки В не-
которых странах уже имеются бысг
Рис. 75. Изменение прочности бетонов
на шлакопортландцементе (ZZ) и
портландцементе (PZ) при пропари-
вании во время периода нагрева и
изотермического прогрева
В/Д = 0,5, 1 — ZZ 275; 2 — PZ 425
Ьетон на PZ 425 достигает 70% от 28 сут
прочности (Да?28) уже после примерно
8,5 ч. Для бетона на шлакопоргландцемен-
те для этою требуется 14 ч
ротвердеющие цементы, однако ши-
рокое их применение невозможно
из-за слишком быстрого схватывания
Если этот недостаток будет ликвиди-
рован, то технология бетона сделает
большой шаг вперед.
Таким образом, при ускоренном
твердении бетона применяют почти
исключительно портландцемент высо-
кой марки, так как он гарантирует
более значительную относительную и
абсолютную прочность и более корот-
кое время тепловой обработки изде-
лий, чем шлакопортландцемен г. Пред-
почтение следует отдава гь портланд-
цементам, не приводящим при пропа-
ривании к потере прочное!и бетона
по сравнению с его нормальным твер-
дением *.
1 Эффективны при пропаривании тонкомо-
лотые малоклинкерные шлакопортландце-
менты с содержанием доменного гранули-
рованного шлака 70%, разработанные в
МАДИ (Примеч. науч оед.)
98
Таблица 19. Ориентировочные значения экономически выгодного режима
пропаривания бетона на портландцементе для достижения относительной
прочности на сжатие в зависимости от значений ВЩ
Водоцементное отношение ВЩ	Прочность, % от /?28	
	RW24	
>0,6 0,4—0,6	60-65	85—95
	65—70	95—105
<0,4	70—85	100—110
6.4.7. Влияние состава бетонной
смеси. Закономерности, рассмотрен-
ные в разд. 5 2.1, сохраняются и при
тепловой обработке бетона. При не-
больших значениях В/Ц, высокой
марке бетона и небольшом содержа-
нии воды (жесткая консистенция)
набор прочности во время предвари-
тельного выдерживания и последую-
щей тепловой обработки ускоряется,
в результате чего сокращается про-
должительность тепловой обработки
при достижении той же прочности за
счет сокращения трех фаз обработки,
предварительного выдерживания, на-
грева и прогрева.
Возможно дополнительное уско-
рение процесса при прочих равных
условиях путем добавки ускорителей
твердения бетона. При этом в случае
производства армированного бетона
допускается применение лишь тех до-
бавок, которые не вызывают корро-
зию металла (см. 5 2.4). Ускорители
твердения особенно эффективны при
коротком режиме тепловой обработ-
ки, низкой марке бетона и цемента и
низкой температуре прогрева. Тепло-
вая обработка должна длиться толь-
ко до достижения приведенных в
табл. 19 значений относительной
прочности, так как дальнейшая обра-
ботка не дает существенного увели-
чения прочности и поэтому не эконо-
мичная. Из таблицы видно также,
что большие потери прочности по
сравнению с нормальным твердением
происходят прежде всего в том слу-
чае, если бетонная смесь имела высо-
кое значение В/Ц-, при низких же их
значениях можно даже получить
выигрыш в прочности
Особую роль играет содержание
воды и воздуха в связи с их большим
температурным расширением (см.
5.4.4). Как уже упоминалось, высо-
кое содержание воды и воздуха прн
возможности свободного расширения
бетона приводит к сильным наруше-
ниям его текстуры, влекущим за со-
бой снижение прочности. Поэтому
жесткие и хорошо уплотненные сме-
си ведут себя лучше, например при
пропарке. Однако это не означает не-
возможность использования положи-
тельного действия воздухововлекаю-
щих добавок на морозо- и солестой-
кость бетона, например при тепло-
вой обработке сборных железобетон-
ных плит для дорожных покрытий.
Последние исследования показали,
что при содержании воздуха до 4%
можно ограничить потери прочности
путем достаточно длительного пред-
варительного выдерживания (не ме-
нее 3 ч) и медленного нагрева (менее
15°С/ч). Этих требований следует
придерживаться и в тех случаях, ког-
да к бетону без искусственного вовле-
чения воздуха предъявляются повы-
шенные требования в отношении мо-
розо- и солестойкости
Таким образом, можно сказать,
что все факторы, ускоряющие тверде-
ние бетона при нормальных услови-
ях, ведут к ускорению набора прочно-
сти и при тепловой обработке и по-
зволяют сократить время этой обра-
ботки. Высокое содержание воздуха
и воды неблагоприятно, но при дли-
тельном пропаривании можно повы-
сить морозо- и солестойкость бетона
путем применения воздухововлекаю-
щих добавок.
5.4.8.	Зависимость между проч-
ностью бетона в возрасте 28 дней,
отпускной прочностью бетона, време-
нем его обработки и расходом цемен-
та. Как видно из рис. 76, при данном
времени тепловой обработки бетона
99
Рис. 76. Прочность бетона через 0,5 ч (7?wo,s) и 24 ч (Rws^) после окончания
тепловой обработки в зависимости от 28-сут прочности бетона 7?м>2з, подвергну-
того тепловой обработке, и от времени tB
Ориентировочные значения для бетона на портландцементе PZ 375 и PZ 425 по [25]
D — пропаривание, Н — горячая обработка при горизонтальном изготовлении изделий;
Н'— горячая обработка, w + D — сочетание теплового бетона с пропариванием (режим
пропаривания по табл. 18)
достигается только определенная от-
носительная прочность (по отноше-
нию к его прочности в возрасте
28 дней — Rw^s) Если же требуется
более высокая относительная проч-
ность бетона, то следует применять
смесь с пониженным значением В/Ц
Однако это означает повышение со-
держания цемента, так как консистен-
ция смеси для данной марки бетона
не должна изменяться В результате
не полностью используется способ-
ность цемента к твердению, так как
коненчая прочность в возрасте 28 дней
должна быть выше требуемой для
данной марки проектной прочности.
Это поясняется на рис 77, кото-
рый составляет часть рис 76, а. Если
требуется бетон марки ВЗОО, конеч-
ная прочность которого в возрасте
28 дней Rzis в связи с относительно
небольшим стандартным отклонением
5 = 3,25 МПа должна составлять
лишь (см ч 1, разд 4 5 2), Rz2S =
= 24,5+2-3,25 = 31 МПа, то отпуск-
ная прочность должна быть равна
15 МПа (см 5 1 2)
Как видно из рисунка, соотноше-
ния при продолжительности обработ-
ки 7 ч таковы, что при требуемой
проектной прочности 31 МПа дости-
гается отпускная прочность 15 МПа.
При продолжительности обработки
5 ч прочность бетона после тепловой
обработки Rw23 должна быть увели-
чена до 34,8 МПа. Это означает, на-
пример, при консистенции V3 (пла-
стичная смесь) с цементом PZ 375
увеличение содержания цемента с
295 до 340 кг/м3. Таким образом, со-
кращение времени обработки бетона
приводит к увеличению расхода це-
мента на 45 кг/м3.
С другой стороны, если статисти-
чески доказана достаточность отпуск-
ной прочности бетона R^ =12 МПа,
то гарантируется его марка с
Rzi3~31 МПа также при обработке
в течение 5 ч и содержании цемента
295 кг/м3, т е без его дополнитель-
ного расхода. Способность цемента
к твердению, таким образом, пол-
ностью используется
Из этих важных положений вы-
текает следующий вывод достигае-
мая после тепловой обработки отпу-
скная прочность бетона должна быть
как можно ниже для обеспечения ко-
роткого времени обработки без избы-
точного расхода цемента Поэтому
100
не нужно бояться никаких расходов
на расчеты и исследования по уста-
новлению максимально низкой для
данного изделия и конкретных усло-
вий отпускной прочности.
5.4.9.	Возможности сокращения
времени тепловой обработки бетона.
После рассмотрения в предыдущих
разделах основных аспектов поведе-
ния бетона при тепловой обработке
необходимо в заключение еще раз
обсудить сформулированные в 5.4.1
положения.
Возникают вопросы, при каком
минимальном времени тепловой обра-
ботки бетон может все еще отвечать
предъявляемым к нему требованиям?
Какими мерами и методами можно
уменьшить время обработки и нахож-
дения бетона в формах?
На рис. 76 показано, какие отно-
Рис. 77. Взаимосвязь между отпуск-
ной прочностью временем обра-
ботки и требуемой 28-сут прочно-
стью при пропаривании
Z — необходимый расход цемента в соот
ветствии с предельными кривыми рассева
А/В32; консистенции V3', PZ 375; режим об-
работки по табл. 18
Таблица 20. Время прогрева
при тепловой обработке бетона
в зависимости от толщины изделия
при двухсторонней подаче тепла
Толщина	Время
изделия, мм	прогрева, ч
<100	0,5—1
100-200	1
>200	>1
мами, указанными в табл. 18. Это от-
носится также к горячей обработке
горизонтальных элементов с откры-
той поверхностью, так как условия
их расширения сохраняются теми же.
На рис. 68 уже было показано, что
при горячей обработке смеси с огра-
ниченным расширением (например,
в случае вертикальных изделий)
вследствие отсутствия необходимости
в предварительном выдерживании и
быстром нагреве достигается больший
выигрыш во времени, чем при про-
парке.
В табл. 20 показано реализуемое
по законам теплопроводности время
нагрева при горячей обработке бетона
в кассетных установках. Оно на 1—
1,5 ч короче, чем при пропарке. В ре-
зультате того, что не затрачивается
время (от 0,5 до 2 ч) па предвари-
тельное выдерживание, при равной
относительной прочности время обра-
ботки укорачивается на 1,5—3 ч по
сравнению с пропаркой. Выигрыш во
времени одновременно означает и
экономию пара.
Комбинация теплой бетонной
смеси с горячей обработкой малоэф-
фективна, так как в связи с повыше-
нием температуры (и без того быст-
рым) максимальный выигрыш во вре-
мени составляет всего 1 ч (рис 68).
При комбинации теплой бетонной сме-
си с пропаркой выигрывается время
до 4 ч, т. е более '/з обшего времени
пропарки. На рис. 76 приведены
ориентировочные значения времени
обработки, требуемого при разных
технологических схемах для получе-
ния определенной относительной
прочности бетона.
Из сказанного можно сделать
следующий вывод: при горячем ме-
101
Рис. 78. Требуемая отпускная прочность в зависимости от прочности при
транспортировании и условий последующего твердения (схематично)
а — повышение от Ras до Raw из-за медленного последующего твердения зимой; б —
повышение от Ras до R'as вследствие повышения от Rl до R'l, дальнейшее повышение
до R'aw в зимних условиях: 1 — конец тепловой обработки; 2 — транспортировка и не-
медленный монтаж; S — лето; W— зима; Ra — отпускная прочность; Rl— прочность при
транспортировке, R'a и R’l повышенные значения отпускной и транспортной прочности
бетона. Медленное последующее твердение зимой и повышенные прочности бетона при
транспортировании илн монтаже требуют повышения отпускной прочности и при этом
увеличения либо продолжительности тепловой обработки, либо расхода цемента
тоде или его комбинации с теплой
бетонной смесью, а также с пропаркой
одна и та же относительная проч-
ность достигается за более короткое
время обработки, чем при пропарке.
Однако, несмотря на это, основ-
ным методом тепловой обработки ос-
тается пропарка. Это объясняется
тем, что в кассетной установке мож-
но изготовлять только определенные
изделия (например, стеновые элемен-
ты).
Теплые бетонные смеси пока
применяются мало, но, так как они
обладают большими преимуществами
перед холодными, их следует внед-
рять быстрее.
Интересный способ сокращения
времени обработки путем применения
пневматического избыточного давле-
ния, обеспечивающего и при пропар-
ке быстрый нагрев без предваритель-
ного выдерживания, уже рассмотрен
в разд. 5 4.4. Наряду с возможностя-
ми сокращения времени обработки
путем выбора или модификации ме-
юда имеется ряд других мероприя-
тий, эффективных при всех методах.
Простейшее из них и поэтому наи-
более широко применяемое — сниже-
ние значения В/Ц и тем самым увели-
чение содержания цемента Эги воп-
росы уже были рассмотрены в разд
5 4.8. В связи с потерей прочности
при тепловой обработке, и без того
требующей повышенного расхода це-
мента, его дополнительный расход
в целях сокращения времени обработ-
ки с экономической точки зрения не-
целесообразен.
Применение жестких смесей обес-
печивает сокращение времени предва-
рительного выдерживания бетона и
его быстрый нагрев при пропарке и
горячей обработке в условиях воз-
можного свободного расширения.
Еще недостаточно используется
возможность сокращения времени
обработки путем установления мини-
мально допускаемых значений рас-
палубочной, отпускной и монтажной
прочности. При этом в связи с суще-
ствующей обратной зависимостью
между приростом двух последних
значений и распалубочной прочностью
(рис. 78) полнее используется эффект
твердения и при более низких темпе-
ратурах выдерживания бетона. Про-
ектировщики, работники бетонного
завода и строители в целях сокраще-
ния расхода цемента и времени обра-
ботки бетона должны совместно уста-
навливать требуемую прочность из-
делия после его изготовления в зави-
симости от конструкции элемента,
условий распалубки, транспортировки
и монтажных работ на строительном
участке, а также от времени года.
Таблица 21. Возможности сокращения времени тепловой обработки бетона
Ко п. п	Мероприятия	Экономия времени, ч	Расход цемента	Технологические затоаты
1	Теплообработка с помощью пропаривания	1,5—3,5*	При пластичной смеси тре- буется больше цемента	Опалубочная форма с высо- кими стальными стенками, но незначительной занима- емой площади
2	Сочетание теплого бетона с пропариванием	1,5—3,5*	Расход повышен, если вследствие сильного загу- стения невозможно доста- точно полное уплотнение	Оборудование паросмесите- ля соответствующей автома- тизацией, повышенные за- траты по обслуживанию смесителя
3	Сочетание 'теплого бетона с нагревом	0,5—1**	Как при 2	Как при 2
4	Снижение отпускной проч- ности	Экономия времени зависит каждый раз от снижения прочности	Увеличения нет	Большие затраты на сред- ства закаливания и транс- портировку для подъема и транспортирования готовых изделий
5	Жесткие смеси при подхо- дящих значениях ВЩ	Едва лишь более 0,5 ч	Экономия	Более строгий подход к на- значению параметров вибра- торов или увеличение про- должительности вибрирова- ния
6	Получение марки бетона в возрасте свыше 28 сут	Экономия времени зависит от роста прочности	Увеличение почти до 25 кг/м3 на каждый час эко- номии времени	Увеличения нет
Продолжение табл. 21
№ п.п.	Мероприятия	Экономия времени, ч	Расход цемента	Технологизеские затраты
7	Двухстадийная обработка	По мере увеличения про- должительности прогрева сокращается время обора- чиваемости форм	Увеличения нет	Как при 4; дополнительные камеры для дозревания; по- вышенные транспортные расходы
8	Пропаривание с пневмопри- грузом	1,5—3,5*	То же	Большие затраты на формы или камеры; дополнительные устройства для передачи давления
9	Учет последующего тверде- ния	В каждом конкретном зна- чении < 1	Увеличения нет	Как при 4; в случае повы- шенных затрат на испыта- ния
10	Добавки, ускоряющие твер- дение	1	Нет увеличения, но повы- шение стоимости вследствие добавок	Дополнительные дозирую- щие устройства
* По сравнению с пропариванием
** По сравнению с прогревом
104
Недопустимо хранить элементы
непосредственно после тепловой обра-
ботки под открытым небом (особен-
но зимой) из-за возможных наруше-
ний текстуры и потери прочности бе-
тона в результате быстрого охлажде-
ния На некоторых заводах, где нет
возможности промежуточного хране-
ния изделий, чтобы избежать дест-
рукции и усилить эффект твердения,
бетон марки ВЗОО заменяют зимой
бетоном марки В450 (с более высо-
ким содержанием цемента). Поэтому
проектировщик бетонных заводов, не
предусматривающий закрытого поме-
щения для дозревания бетона, стано-
вится на путь ложной экономии.
При обеспечении соответствую-
щих технических, технологических ус-
ловий безопасности для подъема го-
тового изделия при более низкой от-
носительной прочности его дополни-
тельную тепловую обработку можно
производить после распалубки. На
эту мысль наводит так называемая
двухстадийная обработка, при кото-
рой распалубленные и плотно штабе-
лированные элементы дозревают в
специальных теплоизолированных или
дополнительно обогреваемых каме-
рах
Тот же эффект достигается при
использовании ускорителей твердения.
В заключение можно констатиро-
вать: ряд технологических мероприя-
тий и резервы, заложенные в строи-
тельных материалах, позволяют со-
кратить время тепловой обработки
бетона В табл. 21 дается обзор этих
мероприятий, причем эффективность
каждого из них нельзя принимать за
догму. Зависимости настолько слож-
ны, что только прн конкретных усло-
виях технологии изготовления можно
решить, насколько то или иное меро-
приятие плп их комбинация наряду
с повышением производительности
обеспечивает также экономическую
выгоду.
5.5. Условия твердения бетона
при низких температурах
В последние годы в строительст-
ве из монолитного бетона все чаще
возникает необходимость перехода
от сезонных работ к круглогодичным.
Если производство бетонной продук-
ции на заводах мало зависит от се-
зонной температуры, то в строитель-
стве из монолитного бетона при тем-
пературах ниже 5° С в связи с замед-
лением твердения и опасностью раз-
рушения молодого бетона морозом
необходимо принятие специальных
мер.
5.5.1.	Требования. При зимнем
строительстве к твердению бетона
предъявляются два основных требо-
вания: бетон должен достигать рас-
палубочной прочности в оптимальные
сроки и подвергаться первым воз-
действиям отрицательных температур
лишь после достижения устойчивости
к замораживанию.
При превращении воды в лед ее
объем увеличивается на 9%. Если в
бетоне с очень низкой прочностью
вода замерзает в порах, то в резуль-
тате возникающего гидравлического
давления происходит частичное раз-
рушение цементного камня и наруше-
ние его сцепления с заполнителем, что
приводит к потере прочности бетона.
Поэтому молодой бетон будет устой-
чивым к замораживанию в том слу-
чае, если он имеет достаточную проч-
ность, позволяющую ему выдержи-
вать раннее замораживание и попере-
менное замораживание и оттаивание
без повреждений текстуры. О величи-
не этой минимальной прочности, на-
зываемой прочностью к моменту ран-
него замораживания Ra, существуют
различные мнения. В то время как
в Указаниях Международного объе--
динения учреждений по испытаниям
материалов при зимних работах [26]
для всех марок бетона предусматри-
вается минимальная прочность 5 МПа,
в литературе [27, 28] указывается па
необходимость установления этой ве-
личины отдельно для каждой марки
бетона. Необходимость такой града-
ции вытекает из того, что для исклю-
чения разрушения поры и капилляры
цементного камня должны иметь оп-
ределенные размеры. При более высо-
ких марках бетона с небольшим зна-
чением ВЩ для этого достаточна
более низкая степень гидратации и
тем самым меньший процент конеч-
ной прочности, чем при более низких
марках, несмотря на повышение тре-
буемых абсолютных значений
(табл. 22).
Следует четко различать стой-
кость к одноразовому заморажива-
нию, стойкость к раннему заморажи-
105
Таблица 22. Прочность бетона
к моменту замораживания Ra по [27]
Марка бетона	Процент от марки бетона	Rq, МПа
В 160	44	7
В 225	38	8,5
В 300	35	10,5
В 450	28	12,5
ванию, попеременному заморажива-
нию и оттаиванию молодого бетона и
морозостойкость. Бетон лишь тогда
морозостоек, когда оп выдерживает
большое число циклов попеременного
замораживания и оттаивания без зна-
чительного снижения прочности. Это
требует достижения им заданной
прочности Поэтому для конструкций,
подвергающихся сразу после распа-
лубки большому числу циклов за-
мораживания-оттаивания, бетон уже
при распалубке должен иметь проч-
ность, соответствующую его марке
Для этого требуются либо более дли-
тельные сроки нахождения в опалуб-
ке более высокая температура бетона,
либо же избыточный расход цемента
В случае использования кон-
струкций, подвергающихся особенно
сильным напряжениям (например,
конструкции из предварительно на-
пряженного бетона для несущих эле-
ментов мостов), относительная проч-
ность бетона к моменту наступления
первых морозов должна составлять
70% от прочности бетона данной
марки [28], что превышает прочность
при раннем замораживании Эта до-
полнительная прочность необходима
для того, чтобы поверхностный слой
бетона, особенно подверженный по-
вреждению, мог противостоять моро-
зу, обеспечивая защиту арматуры от
коррозии
Если бетон подвергается действию
температур ниже 0° С непосредствен-
но после распалубки, то он должен
к этому моменту быть устойчивым
к замораживанию. Как показывает
сравнение требуемых распалубочных
прочностей бетона с его прочностями
при ранием замораживании (см.
табл. 14; 5 1), последние, как прави-
ло, ниже, так что при распалубке
обеспечивается устойчивость к замо-
раживанию
Особенно большое значение она
имеет для поверхностей, не заключен-
ных в опалубку. На строительстве
часто забывают, что именно эти по-
верхности, подвергающиеся в даль-
нейшем сильному износу, необходимо
особенно тщательно защищать о г мо-
роза теплозащитными материалами
(например, соломенными матами или
пенопластом), пока не будет достиг-
нута требуемая прочность при замо-
раживании.
О благоприятном действии на
морозостойкость дополнительного бу-
ферного пространства в виде хорошо
распределенных круглых воздушных
пор здесь говорится кратко. Эти обра-
зованные воздухововлекающими до-
бавками поры снижают возникающее
при замораживании гидравлическое
давление (подробно см ч 1).
В заключение можно сказать сле-
дующее:
распалубочная прочность бетона
должна, как правило, обеспечивать
его стойкость к раннему заморажива-
нию Благодаря этому к моменту рас-
палубки бетон устойчив к действию
попеременного замораживания и от-
таивания;
поверхности, не заключенные в
опалубку, необходимо защищать от
мороза, пока не будет достигнута
требуемая прочность бетона;
для конструкций, подвергающих-
ся особенно высоким нагрузкам, отно-
сительная прочность должна быть
еще выше для обеспечения антикор-
розионной защиты арматуры:
бетон может противостоять боль-
шому числу циклов замораживания-
оттаивания без сильных повреждений
лишь при достижении им полной
прочности (100% прочности для дан-
ной марки бетона).
5.5.2.	Общие принципы зимнего
бетонирования. Зимнее строительство
должно планироваться долгосрочно
и готовиться к нему надо заблаговре-
менно Оно, как правило, связано с
дополнительными расходами Требуе-
мой распалубочпой прочности и проч-
ности при раннем замораживании бе-
тона можно достигнуть следующими
путями' изменением состава смеси,
использованием метода «термоса»
106
Таблица 23. Теплота гидратации цемента по TGL 10 573
Вид и марка цемента	Пределы колебаний теплоты гидратации, Дж/г, после	
	7 сут	28 сут
PZ 475	«345	«405
PZ425	325—375	385—430
PZ375	265—320	325—375
ZZ275	165—205	195—240
(метода теплого хранения), примене-
нием прогрева, применением добавок
В основном дополнительные ме-
роприятия необходимы при темпера-
туре воздуха ниже +5° С, чтобы бе-
тонная смесь при схватывании и твер-
дении имела достаточно высокую тем-
пературу и чтобы не были неоправ-
данно длинными сроки ее нахожде-
ния в опалубке При использовании
добавок бетонная смесь во время пе-
реработки должна иметь температуру
не ниже —5° С При низких положи-
тельных температурах воздуха целе-
сообразно применять цементы и сме-
си с повышенным выделением собст-
венного тепла Если преобладает тем-
пература до —3° С, то может потре-
боваться нагрев компонентов смеси
(воды и заполнителя или одного из
них) При более низких температурах
в каждом случае требуются особые
мероприятия, гарантирующие темпе-
ратуру, необходимую для твердения
бетона (метод термоса, прогрев).
Возможны также безобогревные ме-
тоды твердения бетона в зимнее
время за счет применения противомо-
розных добавок
В каждом отдельном случае не-
обходимо выбирать метод, наиболее
целесообразный с точки зрения техно-
логии и стоимости Прежде чем при-
нимать решение о применении того
или иного типа довольно дорогих ка-
мер, необходимо проверить, нс дома
точна ли обработка методом «термо-
са» Преимущество применения доба-
вок заключается в том, что отпадает
необходимость в нагреве бетона, с
другой стороны, удлиняются сроки
нахождения смеси в опалубке
Если не проводятся испытания па
затвердение, инженер строитель мо-
жет ориентироваться только на сроки
нахождения бетона в опалубке.
В этом случае во избежание риска
он должен удлинить указанные в
табл 15 (см. 5 11) сроки не менее
чем на число морозных дней Это во
многих случаях нецелесообразно и
подчеркивает особое значение допол-
нительных испытаний.
5.5.3.	Изменение состава бетона.
При температуре воздуха выше тем-
пературы замерзания бетон может
приобретать высокие температуры
твердения за счет интенсивного вы-
деления собственного тепла
Проще всего это достигается при
использовании цементов с высокой
температурой гидратации (табл 23).
Если нет таких цементов или их дей-
ствие недостаточно, то увеличивают
их расход В зависимости от темпера-
туры воздуха нормируются следую-
щие минимальные количества цемен-
та (29]: от +5 до —5° С — 270 кг/м3,
ниже —5° С — 300 кг/м3.
Наряду с усиленным выделением
тепла более высокое содержание це-
мента при той же консистенции сме-
си приводит, как известно, благодаря
более низкому значению ВЩ (более
высокая прочность бетона) к быстро-
му набору прочности (см. 5 2 1,
рис 52 и 53) Эта закономерность
действительна также при низких тем-
пературах бетона На рис 79 пока-
зано, например, что требуемая рас-
па лубочная прочность 15 МПа дости-
гается при марке бетона В300 и сред-
ней его температуре 5° С через 8 дней,
а при марке В450 — уже через 3 дня
При необходимости распалубки
бетона марки В300 через 3 дня плот-
ность смеси должна быть не меньше
плотности смеси для бе гона В450
В этом случае короткие сроки нахож-
дения в опалубке обусловливают до
полнительный расход цемента — око-
ло 100 кг/м3. Поэтому инженер-
10?
строитель должен произвести тща-
тельный анализ, прежде чем уста-
навливать слишком короткие сроки
нахождения в опалубке данпоп мар
ки бетона
5.5.4.	Метод термоса. При этом
методе холодную или подогретую
смесь укладывают и защищают от
слишком быстрого охлаждения с по
мощью утепленной опалубки и допол-
нительного укрытия
Этот метод, как правило, приме-
няют при коротких морозных перио-
дах с легким (от 0 до —5° С) и уме-
ренным морозом (от —5 до —10“ С)
при температуре смеси до 35° С При
более низких температурах воздуха
применение метода проблематично
в связи с невозможностью получения
температуры смеси выше 35° С
Температуру свежеуложенного
бетона и способ теплозащиты — укры-
тие или утепленная опалубка — необ-
ходимо выбирать так, чтобы во время
охлаждения (при нахождении смеси
в опалубке) достигалась требуемая
максимальная прочность бетона (рас-
палубочная прочность или прочность
к моменту раннего замораживания)
Так как при температуре бетона ниже
0° С его прочность нарастает очень
медленно, то, как правило, ориенти-
руются на достижение распалубочнои
прочности, когда вода в бетоне начи-
нает замерзать при температуре от
—2 до - ,3° С
При этом температура бетона
должна быть тем выше (или соот-
ветственно тем лучше должна быть
теплозащита опалубки), чем выше
требуемая прочность, ниже темпера-
тура воздуха, меньше содержание це-
мента в каждом 1 м3 бетона, ниже
теплота гидратации цемента, выше
модуль поверхности (отношение пло-
щади поверхности к объему) изделия
и короче требуемые сроки его нахож-
дения в опалубке
Соответствующие методы расче-
та [27] здесь не будут рассматривать-
ся В случае установления темпера-
турного режима в бетоне можно оце-
нить нарастание прочности по степени
зрелости бетона (см 5 2 2). На
рис 80 и 81 показаны соответствую-
щие зависимости
Так как в связи с влиянием ряда
факторов нарастание прочности мож-
но оценить лишь приблизительно, то
при зимнем строительстве желатель-
Рис. 79. Ориентировочные изменения
роста прочности бетона на портланд-
цементе при его средней температуре
до 5° С [14] При повышенных мар-
ках бетона распалубочная прочность
до 15 МПа достигается в кратчайшее
время
но устанавливать сроки нахождения
смеси в опалубке путем испытаний
образцов с определением их прочно
сги
Нагрев смеси перед укладкой
можно осуществлять путем нагрева
компонентов (воды и заполнителя),
паросмешения (см 2 4 3) или элект-
ропрогрева в опрокидывающихся кю-
белях (см 5 4 3) В связи с увеличе-
Рис. 80. Продолжительность охлажде-
ния до достижения границы замора-
живания в зависимости от теплоот-
дачи поверхности Ц, температуры до-
ставленной бетонной смеси Тв и ок-
ружающего воздуха Т-а [27]. Тепло-
потери сооружения », кДж/(м3-К-ч),
усиливаются по мере повышения мо-
дуля поверхности (соотношение по-
верхности к объему) и недостаточ-
ной изоляции материала опалубки
или укрытия бетона
108
Рис. 81 Ориентировочные значения
относительной прочности бетона на
портландцементе Г19] после охлаж
цения до точки замерзания в зависи
мости от продолжительности охлаж
дения и начальной температуры
Начальная температура бетона 1 — 10° С
2 — 20° С 3 — 30° С 4 — 50° С 5 — 70° С
нисм жесткости теплой смеси во вре-
мя транспортировки допускается ее
максимальный нагрев только до
+ 35° С Более высокие температуры
допустимы при нагреве смеси непо-
средственно перед укладкой или тог-
да, когда при транспортировке в
смесь добавляют замедлители твер-
дения В этом случае и зимой воз-
можно ускоренное твердение при от-
носительно коротких сроках нахожде-
ния смеси в опалубке
555 Методы прогрева Требсе
мая температура твердения бетона
достигается при его выдерживании
в камерах или путем непосредственно
го нагревания в опалубке
При сильных морозах (ниже
—10° С) и длительном периоде холо
дов эти методы — единственно воз
можные Однако в связи с высокои
стоимостью их применение требует
тщательного анализа, иногда с эко
комическими расчетами Камеры
(рис 82) можно отапливать жидким
топливом, газом, теплым воздухом
или паром, а также инфракрасными
лучами (коксовые коробы, инфра
красные излучатели) Э юктропротрев
бетона можно производить с помощью
электродов, нагревательной проволо
ки, обогреваемой опалубки или горя
чих матов Нагревательные агрегаты
следу ет располагать гак, чтобы избе
жать перегрева отдельных конструк-
тивных элементов в целях ограпиче
ния температурных напряжений и по
терь воды
При обогреве коксовыми короба
ми воздух не должен быть насыщен
СО2 в связи с опасностью карбониза
ции поверхности бетона
Применение более высоких тем
ператур при прогреве делает возмож
ным ускоренное твердение бетона и
в зимних условиях
5 5 6. Добавки Действие добавок
при зимнем строительстве основано
на снижении температуры замерзания
воды в бетоне и одновременном уско
рении твердения
Таблица 24 Количество добавок в зависимости от средней температуры
бетона и значения В/Ц по [28]
Добавка	Количество добавки безводной соли отнесенной к массе цемента %			
	Средняя температура бегона °C			
	от 0 до -5		от —5 до —10	
	<0 5	>0 5	^0 5	>0 5
NaNO2 NaCl+ CaCh NaNO2 + СаС12 Ca(NO3)2 + CO(NH2)2 K2CO3	4 3 + 0 1 5+1,5 2 ~Ь2 5	6 3 + 2 2,5 + 2,5 З-ЬЗ 6	6 35+15 3 + 3 3 + 3 6	8 4 + 2,5 4,5 + 4,5 5 + 5 8
109
Рис. 82 Зимний «тепляк» на перемещающиеся (инвентарных) кружа чах Вну-
треннее помещение при омоно шчивапии стыка
110
Рис. 83. Относительная прочность бе-
тона по [28], достигаемая с ускори-
телями твердения при отрицательных
температурах
Средняя температура бетона 1 — —5° С;
2----10° С
Благодаря понижению темпера-
туры замерзания при температурах
ниже 0° С в смеси сохраняется жид-
кая вода для гидратации цемента. Ус-
корение добавками процесса тверде-
ния обеспечивает значительный при-
рост прочности при температуре до
—10° С (рис. 83).
Добавки можно применять само-
стоятельно или в сочетании с мето-
дом «термоса».
В разделе 5.2 4 уже указывалось,
что хлориды — очень эффективные
ускорители твердения — можно при-
менять только для неармированного
бетона в связи с опасностью корро-
зии арматуры. Другие ускорители,
такие, как нитрит натрия, поташ или
комбинированные добавки (например,
нитрат кальция с мочевиной), кото-
рые с небольшим ограничением мож-
но использовать и в железобетоне
[28], не всегда дают хорошие резуль-
таты и поэтому применяются лишь
в отдельных случаях'. Из табл. 24
видно, что при температуре бетониро-
вания до —5° С требуется значитель-
ное количество добавок — от 3 до
6% от массы цемента 1 2.
Будущее в зимнем строительстве
принадлежит разрабатываемым в на-
стоящее время добавкам, которые
при приемлемом понижении темпера-
туры замерзания и ускорении тверде-
ния не вызывают коррозии арматуры.
Так как действие добавок раз-
лично для разных видов цемента, не-
обходимы их предварительные лабо-
раторные исследования.
1 В настоящее время в СССР разработаны
новые высокоэффективные противомороз-
ные добавки в бетон и железобетон. {При-
меч. науч ред.)
2 Последние исследования, выполненные в
СССР, показали, что дозировка противомо-
Розных добавок для ряда конструкций мо-
жет быть снижена (Примеч. науч, ред.)
Список литервтуры
1.	Мчедлов-Петросян О. П. Тео-
ретические основы технологии
бетона. VIII Всесоюзная конфе-
ренция по бетону и железобетону
Харьков, 1977, тезисы докла-
дов, с. 7—8.
2.	Kaysser, D.: Technologie der
industriellen Betonproduktion.
Band I bis IV. Berlin: VEB Ver-
lag fiir Bauwesen 1970, 1971 und
1972.
3.	Blaut, H.: Uber den Zusammen-
hang zwischen Qualitat und Si-
cherheit im Betonbau. Berlin,
Munchen, Dtisseldorf: Deutscher
AusschufS fur Stahlbeton, Heft 149,
1962.
4.	Mangel, S.; Seeling, R.; Beton-
herstellung und Betonverarbei-
tund. Bauverlag GmbH-Wiesba-
den—Berlin 1973. Informations-
dienst Zement, Anwendungstech-
nische Eigenschaften, Institut
fiir Zement Dessau.
6.	Weber, R.: Rohrforderung von
Beton. Dtisseldorf: Betonverlag
GmbH 1963.
7.	Weber, R.: Betonpumpen. Be-
richt fiber Neuheiten und Weit-
erentw icklungen. Beton (1976) 9,
S. 326—329.
8.	TGL 33 411, 33 412, Entwurf
1977.
9.	Walz, K-: Riittelbeton. 3. Aufla-
ge. Berlin: Verlag Wilhem Ernst
u. Sohn 1960.
10.	Daniloy, N.N.: Technologie der
industriellen Vorfertigung von
Beton — und Stahlbetonelemen-
ten. Berlin: VEB Verlag fiir Bau-
wesen 1976.
11.	TGL — Entwurt 33 42/01, Okt.
1977: Betonbau. j Schalungsver-
fahren, Standschalungen,
12,	TGL 24 777/Okt. 1970: Tragosen
fiir Fertigteile aus bewehrtem und
unbewehrtem Beton.
13.	TGL 0—4227/Jan. 1964: Span-
nbeton. Berechnung und Ausffih-
rung.
14.	Миронов С. А. Теория и методы
зимнего бетонирования., Строй-
издат, 1975.
15.	Konig, Р.; Staude,, J. : Heiz-
behandlung und Nacherhartung
von in Batterieformen gefertigten
Schwerbetonelementen unter be-
sonderer Beriicksichtigung spe-
zieller Belastungsbedingungen und
niedriger Aupenlufttemperaturer?.
Leipzig:	Dissertation. Hoch,
schule fur Bauwesen 1975.
16.	Klieger, P.: Effect of mixing
and curing temperature on con-
crete strength (Einflup der Mis-
chungs — und Behandlungstem-
peratur auf die Betonfestigkeit).
J. Amer. Concr. Inst. 54 (1958) 6,
S. 1063—81.
17.	Altner, W.; Reichel, W.: Betons-
chnellerhartung. 2. Aufl. Berlin:
VEB Verlag fiir Bauwesen 1971.
18.	Price, W. H.: Factors influencing
concrete strength (Einllupfakto-
ren auf die Betonfestigkeit). J.
Amer. Concr. Inst. 47 (1951) 2,
S. 417—432.
19.	Арбеньев А. С. Зимнее бетони-
рование с электропрогревом сме-
си. М., Стройиздат, 1970.
20.	TGL 33 413(02, Entwurf Juli
1976: Warmebehandlung von Be-
ton. Vorwarmen des Frischbetons.
21.	Венюа M. Влияние повышенных
температур на гидратацию и
твердение цемента. М., Строй»
издат, 1976.
112
22.	Миронов С. А., Малинина Л. А.
Ускорение твердения бетона. М.,
Госстройиздат, 1964.
23.	Руководство по тепловой обра-
ботке бетонных и железобетон-
ных изделий. М., Стройиздат,
1974.
24.	Малинина Л. А. Тепловлажпост-
ная обработка тяжелого бетона.
М. Стройиздат, 1977.
25.	Технические указания по учету
прироста прочности бетона из-
делий после тепловой обработки.
ВСН 67-44-74. Миитяжстрой
СССР, М., 1974.
26.	RILEM-Richtlinien fur das Ве-
tonieren im Winter. Dusseldorf,
beton 14 (1964) 10, S 411—427.
27.	Rohling, S. : Einschatzung der
Festigkeitsentwicklung in mono-
lithischen Bauteilen bei der Aus-
ftihrung im Winter. Berlin: Baup-
lanung — Bautcchnik 30 (1976)
2, S. 81—84.
28.	Руководство по производству бе-
тонных работ. М., Стройиздат,
1975.
29.	Richtlinic 8 2, Blatt 2: «Beton
im Winters. Halle: BMR Chemie
1974.
30.	Hoffmann, H: Einfluf} der Lang-
zeitlagerung von Zement auf die
Gebrauchswerteigenscbaften. Ba-
ustoffindustrie, Berlin 21 (1978)
Al, S. 9—11.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр
Предисловие к русскому изда-
нию ........................... 5
От авторов..................... 6
Принятые обозначения ...	7
1.	Предисловие................. 8
2.	Хранение, дозировка, смеши-
вание ..........................14
2.1.	Хранение заполнителя .	.	14
2	2	Хранение цемента .	.	.	19
2.3.	Дозирование ....	23
2 4.	Смешивание ....	31
3.	Транспортирование бетонной
смеси..........................36
3	1. Общие технические условия 36
3.2.	Транспортирование с помо-
щью ленточных конвейеров .	38
3.3.	Транспортирование по тру-
бопроводам ....................38
3.4.	Транспортирование с помо-
мощыо кюбсля ....	43
3	5. Транспортирование в авто-
бетоносмесителях ...	43
4	. Формование..............
4.1.	Влияние формы и конст-
рукции ..................
4 2. Укладка и распределен!-,
4.3. Уплотнение .	.	.	
4 4. Дополнительная обрабогк.
4 5 Специальные методы .
5. Твердение бетоиа и уход за
ним.......................•	•
5 1. Строительные и технологи-
ческие требования, процесс
твердения	.
5 2 Факторы, влияющие на на-
растание прочности .
5 3. Уход за бетоном .	83
5.4. Ускоренное твердение с по-
мощью тепловой обработки .	86
5 5 Условия твердения бетона
при низких температуРах •	104
Список литературы .	 •	• Ш
3
I
Чена 45 ноп.
Москва
^ТройизДат
I