Цемент для строительства метро
Вяжущие материалы — это минеральные и органические вещества, применяемые для изготовления бетонов и строительных растворов, скрепления (омоноличивания) отдельных элементов строительных конструкций, гидроизоляции (создания водонепроницаемых покрытий).
К минеральным вяжущим материалам относятся порошкообразные вещества, образующие при смешивании с водой пластичную массу, которая постепенно затвердевает, образуя прочное камне-видное тело. Различают гидравлические вяжущие — материалы, которые после смешивания с водой и предварительного затвердевания на воздухе сохраняют свою твердость и продолжают упрочняться («набирать» прочность) в воде — это разновидности цементов, гидравлическая известь. Воздушные вяжущие — это вещества, которые способны твердеть и сохранять прочность только на воздухе (гипс, воздушная известь, жидкое стекло).
В метростроении в основном применяют гидравлические вяжущие, чаще всего — цементы. Основой цементов является тонко раз-молотый цементный клинкер — обожженная до спекания смесь известняка или мергеля и глины. Добавка строительного гипса (получаемого обжигом природного гипса) позволяет получать цементы с уменьшенными сроками схватывания — портландцементы, добавкой шлаков получают шлакопортландцементы. Добавление к этим разновидностям цемента специальных минеральных добавок дает быстротвердеющие портландцемент и шлакопортландцемент, отличающиеся повышенной прочностью через трое суток твердения.
Показателем прочности цемента является его марка (чем выше марка, тем больше прочность). Выпускают портландцементы пяти марок: 300, 400, 500, 550 и 600.
На основе глиноземистого клинкера получают глиноземистый и гипсоглиноземистый цементы. Эти цементы используют для получения быстротбердеющих строительных растворов и бетонов. Глиноземистый цемент является продуктом тонкого помола клинкера, получаемого путем обжига до оглавления смеси бокситов и известняков. Его марки: 400, 500 и 600. Применяют этот цемент в случае, когда портландцемент не обеспечивает требуемой долговечности конструкций или необходим их быстрый ввод в эксплуатацию.
На основе глиноземистого цемента созданы быстротвердеющие гидравлические вяжущие вещества — расширяющиеся и безусадочные цементы (марки БУС), применяемые при чеканке швов сборной тоннельной обделки.
В метростроении для первичного нагнетания за тоннельную обделку используют цементно-песчаные (строительные) растворы — смеси цемента, песка и воды. Составы таких растворов (соотношение по массе количества цемента и песка, например, 1 : 2 или 1 : 4) принимают в зависимости от необходимой прочности и назначения раствора. Растворы, в которых имеются несколько различных вяжущих и введены добавки для улучшения технологических свойств,, называют смешанными (например, известково-цементно-песчаный).
Бетоном называют искусственный строительный материал, получаемый в результате твердения смеси из вяжущего, воды, заполнителей (песка, гравия или щебня) и в необходимых случаях — специальных добавок. Активными веществами в бетоне являются цемент и вода. Состав бетона условно можно обозначить соотношением: 1 : х : у. Это значит, что в состав бетона входят одна часть (по массе) цемента, к частей песка и у частей щебня или гравия. Прочность бетона зависит от прочности заполнителей, активности цемента и водоцементного отношения. Излишняя вода снижает качество бетона, так как при ее испарении образуются поры.
Прочность бетона определяют испытанием кубиков размерами 15×15 × 15 см через 28 сут твердения. Предел кубиковой прочности бетона определяет марку бетона. Бетон марок М50, М75 и М100 применяют для конструкций и сооружений с низкими напряжениями (фундаменты, внутренние массивы и т. д.). Для железобетонных конструкций в промышленном и гражданском строительстве используют бетоны более высоких марок: М200, М250 и МЗОО. В тоннельных конструкциях применяют бетоны марок от М200 до М400, в отдельных конструкциях — до М600. Так, для изготовления железобетонных шпал применяют бетон М500, а тюбингов обделки тоннеля — М600.
Железобетоном называют сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединенных и работающих в конструкции как единое целое. Совместная работа материалов в железобетоне обеспечивается прочным сцеплением бетона с арматурой и близостью значений температурных коэффициентов линейного расширения обоих материалов. В этом материале бетон воспринимает сжимающие усилия, а арматура — растягивающие. Достоинства железобетона — высокая прочность, долговечность, простота формообразования. Термин «железобетон» иногда употребляют как собирательное название железобетонных конструкций и изделий.
В метростроении большинство сборных конструкций изготавливают из железобетона (это блоки и тюбинги тоннельной обделки, элементы цельносекционной обделки тоннелей мелкого заложения, колонны, плиты перекрытия и другие элементы станций, строящихся открытым способом).
К органическим вяжущим материалам относятся вещества органического происхождения, обладающие способностью под влиянием физических или химических процессов переходить из пластич-ного состояния в твердое или малопластичное (битум, асфальт и др.). Эти вещества в метростроении используются обычно для гидроизоляции конструкций.
Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях
Выбор цемента для обделки тоннелей метро
Опыт применения при строительстве Московского метрополитена разновидности быстротвердеющего портландцемента—особо быстротвердеющего портландцемента (ОБТЦ) показал, что он имеет преимущество в темпах набора прочности по сравнению с обычным портландцементом (ПЦ), а также по сравнению с быстротвердеющим портландцементом (БТЦ).
ОБТЦ как высокомарочный цемент целесообразно также применять для приготовления бетонов высокой прочности.
К блокам тоннельной обделки метрополитена предъявляются высокие требования по прочности и водонепроницаемости. Марка бетона блоков назначается от М 400 и выше. Обеспечение этой прочности при наличии высококачественных заполнителей и ОБТЦ не представляет трудности.
За счет быстрого набора прочности таких бетонов удается ускорить оборачиваемость форм. На Черкизовском заводе ЖБК Московского Метростроя в производственных смесителях для блоков тоннельной обделки был приготовлен бетон марки М 700 следующего состава: цемент — 600 кг/м3, песок — 600 кг/м3, щебень гранитный — 1200 кг/м3, вода— 150 л/м3. Блоки изготавливались по бес- пропарочной технологии. Результаты испытаний образцов размером 15Х15Х Х15 см приведены ниже.
Образцы, выпиленные на заводе из блоков при помощи оборудования, применяемого для резки природного камня,показали прочность на сжатие У50 кгс/см2. Что же касается водонепроницаемости бетонов на ОБТЦ, здесь положение оказалось иным. Эксперименты по определению интегральной пористости показывают более низкие значения для бетонов на ОБТЦ. Некоторые специалисты сделали заключение, что водонепроницаемость образцов-кубов и блоков из бетона на ОБТЦ должна быть выше. В действительности же лишь отдельные испытания лабораторных образцов показали такие результаты, для реальных блоков тоннельной обделки подобные данные отсутствуют. При испытании образцов из бетонных цилиндров по ГОСТ 4800—59 и образцов из раствора и цементного камня с внутренним подводом воды получено более низкое значение водонепроницаемости для ОБТЦ.
По-видимому, это объясняется не только строением порового пространства цементного камня в бетоне, но и наличием дефектов, связанных с понижением трещиностойкости бетона на ОБТЦ. Именно низкая трещиностойкость структуры цементного камня на ОБТЦ является причиной того, что при более низком значении интегральной и дифференциальной пористости водонепроницаемость также имеет более низкое значение. По данным ЦНИИС, средняя предельная сжимаемость бетонов на ОБТЦ для блоков тоннельной обделки равна 1,35- 10_3, что ниже значений бетонов па ПЦ той же прочности. Таким образом, бетон на ОБТЦ менее деформативен. Приведенные в таблице результаты испытаний отдельных блоков на водонепроницаемость на стенде Черкизовского завода ЖБК показывают более низкое значение водонепроницаемости блоков, изготовленных на ОБТЦ.
Таким образом, из двух главных показателей прочности и водонепроницаемости ОБТЦ имеет преимущество по прочности, но уступает по водонепроницаемости обычному портландцементу. В настоящее время узким местом в технологии изготовления блоков тоннельной обделки является водонепроницаемость, а не прочность, и целесообразнее применять обычный портландцемент для блоков тоннельной обделки. Это утверждение не относится к другим видам тоннельных конструкций.
Одним из путей повышения водонепроницаемости блоков тоннельной обделки является использование специальных цементов, приготовленных на основе портландцементного клинкера с введением малых количеств молотых глиноземистых шлаков (глиноземистой добавки). Структура бетона на портландцементе с малым количеством тоикомолотой глиноземистой добавки отличается от структуры бетона на обычном портландцементе значительно более равномерным заполнением кристаллогидратами зоны капиллярного пространства. Она является более тонкопористой. При введении глиноземистой добавки значение интегральной пористости несколько увеличивается. Вместе с тем одновременно снижаются средние размеры пор и увеличивается их однородность по размерам.
При наличии глиноземистой добавки R процессе твердения бетонов увеличивается объем системы цемент — вода (сначала суспензии, а затем цементного камня), что позволяет относить такой цемент к расширяющимся. Одновременно происходит увеличение трещиностойкости. Определение этой характеристики по предложенной методике показало, что время появления трещин на образцах из цементного камня на портландцементе с 5%-ной глиноземистой добавкой составляет 83 ч, в то время как для обычного портландцемента оно составляет 70 ч.
Испытания на водонепроницаемость блоков на цементе с глиноземистой добавкой проводились на специальном стенде. Железобетонный блок, представляющий собой сегмент толщиной 0,2 м, шириной 1 м и длиной по дуге около 2,5 м, помещали в резервуар с герметизацией блока-сегмента по контуру за счет резинового уплотнения. Со стороны выпуклой поверхности подавалась вода. Водонепроницаемость оценивалась по появлению капель воды на противоположной, т. е. вогнутой, поверхности блока. Большинство испытанных блоков выдержали давление воды в 3 атм. Испытанию на стенде подвергались блоки двух типов: сплошного и ребристого сечений.
Характеристики бетона для мостов
Одной из недавно созданных марок бетона является мостовой бетон. Он используется при строительстве сложных конструкций, которые постоянно подвержены сильному механическому или климатическому воздействию. В состав этого материала входят композиционные смеси. В зависимости от цели применения компонентами раствора являются цемент, песок, гранитный щебень и химические добавки. А теперь рассмотрим особенности мостового бетона.
Понятие
Данный материал отличается прочностью и высоким сроком эксплуатации. Качества мостового бетона не ухудшаются под действием агрессивной окружающей среды. Влага и перепады температур не приводят к появлению трещин в бетоне.
На рынке представлено несколько вариантов этого бетонного раствора. Их пути применения отличаются пропорциональным соотношением компонентов, свойств относительно плотности, прочности, гидроизоляции, стойкости к низким температурам и других.
В строительстве часто применяют материал с высокими прочностными качествами. Он применяется для возведения гидротехнических и мостовых сооружений, хранилищ и других сооружений, которые нуждаются в надежности здания.
Основные характеристики
На практике бетону характерны следующие свойства:
Качественный результат строительства достигается при полном контроле производства.
Марки раствора
Выделяют такие марки мостового материала:
В инженерии используются все вышеупомянутые мостовые материалы. Каждая из них применяется как при укладке тротуаров и дорог, так и при стяжке напольного покрытия.
Области применения
Высокая прочность материала обеспечивает его применение при возведении:
Все эти объекты подвержены постоянным нагрузкам на целостную конструкцию или его части.
Заключение
Мостовой бетон обладает высокой прочностью и незаменим на строительстве объектов специального предназначения, таких как мосты, хранилища и другие объекты. Все виды этого материала превосходят по качествам, стойкости к нагрузкам все классы и марки других бетонных растворов.