Механические свойства.

Прочность – важнейшее свойство материала, в большинстве случаев определяет возможность его использования в строительной конструкции. В настоящее время принято, что прочность материалов измеряется мегапаскалями (МПа).

Наиболее прочными являются металлы, например, сталь (150-500 МПа), прочность гранитов при сжатии 120-150 МПа, при растяжении менее 10 МПа, прочность бетонов при сжатии изменяется от 1 до 100 МПа, а при растяжении их прочность в 10-15 раз меньше.

Наряду со статической прочностью в необходимых случаях определяют динамическую прочность (при однократной динамической нагрузке) и усталостную (при повторных нагрузках).

Упругость – свойство материала обратимо поглощать энергию, передаваемую внешними воздействиями, что выражается в восстановлении первоначальной формы и объема образца после прекращения действия внешних сил, под влиянием которых форма материала в той или иной мере изменилась.

Вязкость – свойство твердых тел под воздействием внешних сил необратимо поглощать механическую энергию при пластической деформации.

С вязкостью и упругостью материалов в известной мере связаны пластичность и хрупкость.

Пластичность – способность материала необратимо деформироваться под влиянием действующих на него усилий без разрыва сплошности (образования трещин).

Хрупкость – свойство материалов под влиянием внешних сил разрушаться, не давая остаточных пластических деформаций. Хрупкость противоположна пластичности. Хрупкость и пластичность материалов изменяются от температуры и режима нагружения. Например, битумы хрупки при пониженной температуре и быстро нарастающей нагрузке и пластичны при медленно действующей нагрузке и повышенной температуре. Глины хрупкие в сухом состоянии и пластичны во влажном. Хрупкие материалы плохо сопротивляются растяжению, динамическим и повторным нагрузкам.

Ползучесть – способность материалов длительно деформироваться под действием постоянной нагрузки. Ползучесть материалов возрастает с уменьшением их вязкости, поэтому большей ползучестью обладают вязкие, пластичные материалы (например, асфальтобетон) и меньшей – хрупкие, упругие материалы (например, цементобетон). Ползучесть учитывают, если ее деформации влияют на прочность или эксплуатационные свойства материалов в сооружении.

Химические свойства учитывают при оценке пригодности материала для тех или иных целей в строительстве.

Растворимость – способность образовывать истинные растворы в результате взаимодействия материала с водой или другими растворителями. Строительные материалы в большинстве случаев должны быть нерастворимыми в условиях их эксплуатации.

Коррозионная стойкость – свойство материала не разрушаться в агрессивных средах (щелочная, кислотная среда, проточная вода и др.). Наиболее стойкими по отношению к агрессивным средам (воздействию кислот и щелочей) являются керамические материалы, а также изделия из пластмасс. Неустойчивы в кислой среде известняки, доломиты, древесина, портландцементы, в щелочной среде – древесина, битумы.

Атмосферостойкость – свойство материала не разрушаться под воздействием климатических условий (температура воздуха, осадки, солнечная радиация и др.). С атосферостойкостью материала часто связана его склонность к старению вследствие протекания в нем физико-химических процессов и ухудшения свойств. Старение характерно для полимеров, битумов, асфальтобетонов.

Твердение – свойство материала затвердевать (переходить из пластичного состояния в твердое) в результате химических и физико-химических процессов и приобретать ряд новых свойств – сопротивляемость различным по виду и характеру нагрузкам, агрессивным воздействиям внешней среды. Твердение обычно оценивают показателями прочности и их изменением во времени.

Адгезия – свойство одного материала прилипать к поверхности другого. Измеряют адгезию прочностью сцепления при отрыве одного из них от другого. Адгезия имеет важное значение в технологии изготовления материалов и конструкций.

Горючесть – свойство материалов принимать участие в быстропротекающей химической реакции, сопровождающейся выделением тепла и света. Материалы могут быть негорючими, горючими, трудно и легко сгораемыми, что учитывают в противопожарных нормах при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений.

Токсичность – свойство некоторых материалов вызывать отравление и заболевание у людей. В работе с такими материалами (дегти, клеи и др.) необходимо строго соблюдать правила охраны труда. Перечисленные свойства не исчерпывают многообразие свойств строительных материалов ни по их перечню, ни по их классификации.

В соответствии с функциональным назначением выделим такие строительно-технические свойства материалов, как конструкционные, изоляционные, технологические, эксплуатационные, декоративные.

Конструкционные свойства обусловливают возможность создания из материала конструкции с заданными механическими свойствами. Поэтому наряду с механическими свойствами к этой группе относят твердость, истираемость, износ материалов, их коэффициент конструктивного качества и др.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого материала. От твердости зависит, в частности, истираемость поверхности слоев дорожных покрытий. Для металлов твердость определяют методом вдавливания шарика (метод Бринеля), величиной отскока падающего груза (метод Шора).

Истираемость – способность материала уменьшаться в массе и объеме под действием истирающих усилий. Истираемость определяют на стандартных машинах, вычисляя массу истертого образца к его площади (г/см2). Истираемость имеет большое значение для строительных материалов, используемых в дорожных покрытиях.

Износ – свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов.

Изоляционные свойства включают: тепло-, электро-, свето-, звукопроводность, газо-, водо-, паропроницаемость и др. Эти свойства способствуют созданию оптимальных условий в помещениях для работы, жизни человека, эксплуатации машин, оборудования за счет изоляции помещения от окружающей среды. В последнее время все большее значение приобретают свойства материала, обуславливающие радиационную защиту (радиационная проницаемость материала).

Технологические свойства характеризуют поведение материала при технологических процессах, его обработке и переработке (например, буримость, дробимость скальных горных пород, формуемость, слеживаемость, нерасслаиваемость бетонных смесей, вязкость жидкообразных материалов и смесей, твердение, адгезия и др.). По технологическим свойствам судят о возможности переработки и получения доброкачественной продукции из исходных материалов при принятой технологии и имеющемся технологическом оборудовании.

Названные и многие другие свойства оцениваются количественно условными показателями, не согласующимися с принятой международной системой единиц. Поэтому эти показатели в разных странах неодинаковы, в большинстве случаев они нормированы в пределах одной страны, а иногда – в пределах отрасли.

Эксплуатационные свойства. Долговечность материала характеризует продолжительность его работы (срок службы) в конструктивных элементах сооружений и в условиях эксплуатации до предельно допустимого изменения свойств. Долговечность обусловлена способностью материала сопротивляться комплексному воздействию механических нагрузок, изменению температуры и влажности, действию растворов солей, газов, совместному воздействию воды, мороза, солнечных лучей. Критерии долговечности материала комплексны, они зависят от его физических, механических и химических свойств.

С долговечностью материалов связывают выносливость – способность сопротивляться многократно прилагаемым механическим воздействиям, которые ускоряют разрушение строительных материалов, вследствие чего ухудшается их долговечность. Выносливость обычно измеряется количеством нагрузок, которые выдержал материал до разрушения.

Часто долговечность материала характеризуют морозостойкостью – его способностью при попеременном замораживании и оттаивании не проявлять заметных признаков разрушения. При воздействии знакопеременных температур вследствие изменения объемов составляющих материал компонентов (кристаллы, зерна и др.) постепенно нарушаются микросвязи между ними, что приводит к снижению физико-механических свойств. Более интенсивно проявляется воздействие переменных температур на водонасыщенные каменные материалы (строительный кирпич, пористые горные породы, тяжелый цементобетон). В этом случае вода, находящаяся в порах и микротрещинах, замерзая при понижении температуры, переходит в твердое состояние и увеличивается в объеме примерно на 10%. Возникающее давление льда при многократном повторении замораживания–оттаивания постепенно разрушает материал.

Морозостойкость каменных материалов зависит от крупности составляющих, объемной массы и пористости.

Чем мельче кристаллы, больше плотность и меньше открытых пор, тем выше морозостойкость. Чем меньше диаметр пор, тем ниже температура замерзания воды, заключенной в них. Так, при диаметре капилляра 1, 5 мм температура замерзания воды 6, 4°С, при 0, 24 мм – 13, 3, при 0, 16 мм – 14, 6, при 0, 06 – 18, 4°С.

В зависимости от климатических условий, в которых будет работать материал, к нему предъявляются различные требования по показателю морозостойкости, определяемой количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания до разрушения материала. Часто коэффициент морозостойкости определяют как отношение показателя прочности материала в водонасыщенном состоянии после испытания на морозостойкость к показателю прочности до испытания.

Декоративные свойства обеспечивают эстетические требования к сооружению. К ним относят цвет, яркость, рисунок и особенности поверхности материалов (шероховатость и др.). Этим свойствам все больше и больше уделяют внимания.

Исследованиями установлено, что производительность труда работающих в значительной мере определяется эстетическим оформлением помещений и оборудования.

10.2. Производство цемента и его разновидности

Строительными вяжущими минеральными веществами называют порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичную удобнобрабатываемую массу, способную затвердевать в прочное камневидное тело. Они известны людям несколько тысячелетий. К ним относятся: глина, гипс, известь, цемент.

К воздушным вяжущим веществам, которые после смешивания с водой твердеют на воздухе, относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, кислотоупорные цементы, жидкое стекло; к гидравлическим – портландцемент, глиноземистый цемент, шлаковые цементы.

Из всех вяжущих веществ наибольшее применение получают цементы, которые классифицируют по виду клинкера и вещественному составу, прочности при твердении, скорости твердения, срокам схватывания, специальным свойствам.

Цементы на основе портландцементного клинкера подразделяют на цементы без активных минеральных добавок (различные виды портландцемента и шлакопортландцемента).

По прочности цементного камня различают высокопрочные цементы марок 550, 600 и выше; повышенной прочности 500; рядовые марок 300 и 400; низкопрочные марок ниже 300.

По скорости твердения цементы различают: особо быстро твердеющие (1 сутки), быстротвердеющие (от 3 до 28 суток), обычные (свыше 28 суток).

По срокам схватывания различают быстросхватывающиеся цементы (менее 45 мин), нормальносхватывающиеся (от 45 до 90 мин), и медленносхватывающиеся (более 1, 5 часа).

Портландцемент представляет собой продукт тонкого измельчения цементного клинкера, получаемого в результате обжига до спекания сырьевой массы известняка и глины, обеспечивающий преобладание в цементе силикатов кальция. Этот важнейший строительный материал по производству и применению занимает основное место среди других
вяжущих.

Качество клинкера зависит от его химического и минералогического состава. Для получения портландцемента высокого качества клинкер должен содержать 75-78% известняка и 22-25% глины. Таким природным сырьем являются известковые мергели, но в природе их мало, поэтому цементные заводы используют искусственные смеси.

Технологический процесс производства цемента состоит из подготовки сырьевых материалов, приготовления смеси, обжига сырьевой массы и получения цементного клинкера, измельчения клинкера в тонкий порошок и смешения его с добавками.

Исходный материал измельчают в щековых или валковых дробилках; мел, глину добавляют в железобетонные резервуары, из которых глиняный шлам перекачивается в трубную мельницу. Последняя представляет собой стальной цилиндр диаметром 3 м и высотой до 15 м, вращающийся вокруг горизонтальной оси.

Внутри мельница разделена перегородками на 3-4 камеры. Материал, подаваемый с одного конца мельницы, постоянно перемещается к другому и измельчается перекатывающимися стальными шарами. Тонко измельченный материал подается насосом в шламбассейны (железобетонные или стальные резервуары), в которых корректируется химический состав шлама.

Обжиг сырьевой смеси производится во вращающихся печах из листовой стали, футерованных внутри огнеупорным материалом. Вращающиеся печи работают по принципу противотока, т.е. сырье и топливно-воздушная смесь движутся навстречу другу другу. Поток раскаленных газов разогревает массу до требуемой температуры, происходит выгорание органических веществ, спекание массы. Затем раскаленный клинкер охлаждается в колосниковых холодильниках до 50-200°С и в виде малых гранул направляется на склад, где вылеживается две недели.

Помол (измельчение клинкера) осуществляется в трубных лентокамерных мельницах. Готовый цемент транспортируется пневматически в шлосы для охлаждения, затем его расфасовывают по 50 кг в многослойные бумажные мешки или загружают в специально оборудованные автомобили (цементовозы), в железнодорожные или водные транспортные средства. Хранить цемент следует в закрытых складах с плотной крышей, стенами и деревянным полом с целью защиты от воздействия влаги. Следует учесть, что активность цемента снижается при хранении: через 3 месяца – на 20%, 6 месяцев – 30% и через год на 40%.

Цементная промышленность Украины выпускает различные марки цементов и портландцементов. Быстротвердеющий портландцемент БТЦ марок 400, 500 обеспечивает повышенную прочность и используется в немассивных железобетонных конструкциях. Особобыстротвердеющий (ОБТЦ) и сверхбыстротвердеющий (СБТЦ) цементы марок 500, 600 обеспечивают высокую прочность и применяются в основном для аварийно-восстановительных работ и в тех условиях, когда предъявляются высокие требования по темпам начального твердения.

Шлакопортландцемент получают измельчением клинкера, гранулированного шлака и гипса. Марки цемента 300, 400, 500 применяются для изготовления железобетонных сборных изделий, при устройстве монолитных надземных, подземных и подводных конструкций, подвергающихся действию грунтовых вод.

Сульфатостойкий портландцемент марок 300, 400, 500 применяют для подземных и подводных конструкций, подвергающихся сульфатной коррозии, а также для бетонов повышенной морозостойкости. Его получают измельчением портландцементного клинкера с добавлением гипса.

Белый и цветной портландцементы получают из чистых известняков и белых глин (белый) и с добавлением минеральных и органических красителей и гипса (цветной). Они предназначены для архитектурно-отделочных работ. По цвету портландцементы подразделяют на красный, желтый, зеленый, голубой, розовый, коричневый и черный, по механической прочности – на марки 300, 400, 500.

10.3. Производство гипса и извести

Гипсовые вяжущие вещества (гипс) получают в результате тепловой обработки сырья и его помола, в основном состоящего из полуводного гипса или ангидрида. Сырьем для производства гипса служит природный гипсовый камень CaSO4·2H2O и природный ангидрид CaSO4, а также отходы химической промышленности, содержащие соединения кальция.

Как и цемент, гипс обжигается в печах, затем размалывается в мельницах. Различают гипс: строительный, формовочный, высокопрочный. Гипс – быстросхватывающее и быстротвердеющее вяжущее вещество. Сроки схватывания – до 15 мин (марка А), до 30 мин (марки Б) и свыше 30 мин (марки В).

Строительный гипс применяют для производства гипсовых и гипсобетонных строительных изделий и материалов для внутренних элементов зданий и сооружений (панелей и плит для перегородок, сухой штукатурки, для декоративных и отделочных материалов).

Строительной известью называется вяжущее вещество, получаемое в результате умеренного обжига (не до спекания) и последующего помола кальциево-магниевых карбонатных горных пород – известняка, мела, доломита.

Технологический процесс производства строительной извести состоит из подготовки сырья (дробления, сортировки), обжига, помола или гашения комовой извести.

Обжиг извести ведут во вращающихся шахтных печах диаметром до 4 и высотой до 20 м. Средняя зона – зона обжига, куда подается топливо (газ) и где развивается температура 1000-1200°С. В результате обжига получают негашеную комовую известь, которая поступает на помол или гашение. Молотая негашеная известь получается путем тонкого измельчения комовой извести на мельницах, куда и вводят минеральные добавки. Наиболее важные показатели качества извести: активность (зависящая от процентного содержания отходов магния, способных гаситься), продолжительность гашения.

Гидратная (гашеная известь) представляет собой тонкодисперсный порошок белого цвета и получается путем добавления в негашеную известь воды 70-100% от массы извести. При взаимодействии оксидов кальция и магния с водой образуются их гидрооксиды, процесс сопровождается выделением большого количества тепла.

Твердение извести может происходить только в воздушно-сухой среде в результате испарения воды и кристаллизации гидрооксидов кальция и магния. Твердеет гашеная известь медленно, и прочность ее камня невысока.

Строительная известь применяется для изготовления искусственных каменных материалов – силикатных бетонов и кирпичей, приготовления строительных растворов, в производстве гидравлических вяжущих – известково-шлаковых цементов, в качестве покрасочных составов.

10.4. Производство безобжиговых каменных материалов

Искусственные безобжиговые каменные строительные материалы и изделия получают из растворных или бетонных смесей путем их формования с последующим твердением. В качестве вяжущих применяют цемент, известь, гипс, магнезит. Заполнителями служат кварцевый песок, шлак, пемза, древесные опилки и др. Для повышения прочности при изгибе изделия армируют волокнистыми материалами (асбестом, древесиной, стальной арматурой и др.).

В зависимости от вида вяжущего вещества искусственные безобжиговые материалы и изделия разделяют на 4 группы:

1. Силикатные материалы и изделия, получаемые на основе извести: силикатный кирпич, известково-шлаковые, известково-зольные блоки внутренних несущих стен зданий, панели перекрытий и несущих перегородок, лестничные ступени, плиты, балки и др.

2. Гипсовые и гипсобетонные изделия, получаемые на основе строительного гипса: панели и плиты перегородочные, листы обшивочные, плиты теплоизоляционные, камни для кладки наружных стен, изделия для перекрытий, облицовочные плиты, вентиляционные блоки, огнезащитные изделия и др.

3. Материалы и изделия на основе магнезиальных вяжущих: теплоизоляционный фибронит для утепления стен, полов и перекрытий и конструктивный для заполнения стен, перегородок и перекрытий каркасных зданий, фибролитовая фанера, используемая в качестве штукатурки, ксилолит для устройства сплошных бесшовных и плиточных полов и др.

4. Асбоцементные изделия, получаемые на основе портландцемента с добавлением асбеста: кровельные панели и плиты, покрытия и подвесные потолки, стеновые панели и плиты, перегородки, электротехнические дугостойкие панели и др.

При автоклавной обработке известково-песчаных смесей при давлении пара 0, 8 МПа и температуре 170°С и выше могут быть получены очень прочные, водостойкие и долговечные материалы. Это объясняется тем, что в среде насыщенного пара при указанной температуре кремнезем химически взаимодействует с известью, образуя гидросиликаты кальция – прочное и водостойкое вещество. Этим способом изготавливают силикатный кирпич, камни для кладки стен, крупноразмерные сборные железобетонные изделия.

10.5. Производство бетона, железобетона и изделий из них

Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей. Затворенное водой вяжущее вещество (цемент, портландцемент и др.) образует клеющее тесто, которое обволакивает тонким слоем зерна песка и щебня, а затем со временем затвердевает, связывая при этом заполнитель в монолитный прочный камень – бетон.

Строительные бетоны классифицируют:

а) по виду вяжущего вещества – цементные, силикатные, гипсобетоны, асфальтобетоны, полуцементные бетоны;

б) по плотности в сухом состоянии – особо тяжелые (плотность более 2500 кг/м3), тяжелые (1800-2500 кг/м3), легкие (500-1800 кг/м3) и особо легкие (до 500 кг/м3);

в) по назначению тяжелые бетоны разделяют на обычный тяжелый для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий, гидротехнический, дорожный, декоративный; специального назначения – кислотоупорный, жаростойкий, химически стойкий, для защиты от радиации и др.

Легкие бетоны по назначению делят на конструктивные, воспринимающие внешние нагрузки; конструктивно-теплоизоляционные для ограждающих конструкций; теплоизоляционные. Заполнителем для легких бетонов служат природные и искусственные сыпучие пористые материалы (например, щебень и песок из пемзы и вулканического туфа, пористых известняков и др.), шлаковая пемза (из металлургических шлаков), керамзит и др.

Заполнителем для цементных бетонов служит песок с крупностью зерен 0, 14-5 мм, гравий или щебень (5-70 мм). Выбор соответствующей фракции заполнителя зависит от назначения бетона и вида конструкции, в которую ее укладывают.

Железобетон представляет собой строительный материал, в котором соединены в монолитное целое затвердевший бетон и стальная арматура. Бетон воспринимает сжимающие усилия, а арматура – растягивающие. Оба материала работают совместно, так как, имеют близкие коэффициенты температурного расширения в интервале температур до 100°С. Железобетон как строительный материал, обладает высокой прочностью, огнестойкостью и долговечностью. Железобетонным конструкциям при изготовлении могут быть приданы любые конструктивные и архитектурные формы. К недостаткам железобетона относят большую массу конструкций, повышенные тепло- и звукопроводность, низкую трещиностойкость. Железобетонные конструкции в зависимости от методов возведения сооружений и назначения бывают трех видов: монолитные, сборные и сборно-монолитные.

Монолитные конструкции получают непосредственно на строительной площадке с выполнением операций по установке опалубки, монтажу арматурных каркасов и укладке бетонной смеси. После приобретения бетоном достаточной прочности (обычно через 7 суток) опалубку разбирают или в случае необходимости наращивают. Из монолитного железобетона обычно выполняют массивные фундаменты и возводят специальные сооружения (плотины, дымовые трубы и др.).

Сборные железобетонные конструкции изготовляют на заводах, а на строительной площадке готовые конструкции монтируют. Сборный железобетон широко применяется практически во всех видах промышленного и гражданского строительства.

Сборно-монолитные конструкции – сочетание сборных конструкций, выполняющих в процессе возведения роль опалубки, и монолитного бетона, укладываемого на месте строительства для придания конструкциям проектных размеров. Применяют обычно при возведении массивных конструкций, изготовление которых на заводах невозможно.

По назначению сборные бетонные и железобетонные изделия условно разделяют на 4 группы:

1) для жилых и гражданских зданий – изделия для фундаментов и подземных частей зданий, конструкции для каркасов зданий, стеновые блоки и панели, плиты и панели для перекрытий и покрытий, сборные лестничные марши, балконы и др.;

2) для промышленных зданий – изделия для фундаментов и подземных частей зданий, для каркасов, плиты и панели перекрытий и покрытий, стеновые панели, конструкции специального назначения и др.;

3) для инженерных сооружений – опорные конструкции мостов, опоры контактных сетей, трубы, дорожные и аэродромные плиты, шпалы, оболочки для резервуаров и др.;

4) изделия общего назначения.

Сборные бетонные и железобетонные изделия выпускают механизированные заводы железобетонных изделий, цехи крупнопанельного домостроения.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Строительные материалы

Плотность

Пористость

Водопоглощение

Водонасыщение

Теплопроводность

Прочность

Пластичность

Хрупкость

Коррозийная стойкость

Декоративные свойства

Вяжущие минеральные вещества

Клинкер

Портландцемент

Мергель

Марка цемента

Гипс

Известь гидратная

Безобжиговые каменные материалы

Бетон

Железобетон

ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

1. Какими свойствами определяют пригодность материалов для конкретных условий?

2. Раскройте суть физических свойств строительных материалов.

3. Раскройте суть механических свойств строительных материалов.

4. Химические свойства строительных материалов.

5. Конструкционные и изоляционные свойства материалов.

6. Технологические и эксплуатационные свойства материалов.

7. Перечислите воздушные и гидравлические вяжущие материалы.

8. Классификация цементов.

9. Перечислите сырье для производства цемента.

10. Технологический процесс для производства цемента.

11. Производство гипса и извести: сырье, технологический процесс, использование.

12. Производство безобжиговых каменных материалов: сырье группы, технология.

13. Производство бетона, железобетона и изделий из них: сырье, классификация, технология.

ГЛАВА 11. СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

11.1. Классификация зданий и сооружений и их элементов

Здания – различные наземные строения, предназначенные для жилья, производственных, культурно-бытовых и других целей.

По назначению здания делят на следующие группы: жилые и общественные (жилые дома, театры, клубы, учебные заведения и т.п.); промышленные (здания теплоэлектростанций, цехов, заводских, насосных станций и др.); сельскохозяйственные (животноводческие постройки, хранилища и др.).

По количеству этажей здания делятся на одно- и многоэтажные, в том числе высотные.

Сооружения – строения специального назначения (мосты, плотины, шахты и др.). Все сооружения в зависимости от объемно-планировочного решения разделяют на линейные (трубопроводы, линии электропередач, дороги), площадочные (спортзалы, стадионы, аэродромы), подземные и глубинные сооружения (метрополитены, хранилища, скважины, колодцы и др.).

Здания и сооружения резделяют на каменные (из кирпича, камней), бетонные и железобетонные, деревянные и смешанные.

Всякое здание и сооружение должно быть спроектировано и построено рационально, с учетом достижений строительной науки и техники, быть долговечным и экономичным, удовлетворять эстетическим требованиям.

По долговечности (сроку службы) различают строительные конструкции трех степеней: первой – срок службы более 100 лет, второй – более 50 лет, третьей – более 20 лет.

Огнестойкость зданий определяется группой возгораемости и пределом огнестойкости основных его конструкций. В этом отношении конструкции делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Здания состоят из конструктивных элементов: фундаментов, колонн, стен, перегородок, перекрытий, покрытий, кровли, лестниц и лифтов, окон, дверей и ворот. Все элементы зданий делятся на две группы: несущие, воспринимающие нагрузки от веса других элементов здания, оборудования, людей и внешних нагрузок (ветер, снег и др.), и ограждающие, которые служат для ограждения (изоляции) помещений одного от другого и защиты от атмосферных воздействий.

Несущие элементы: фундаменты, колонны или столбы, стены и перекрытия зданий; ограждающие – наружные и внутренние стены; перегородки и перекрытия и полы, покрытия, оконные и дверные заполнения и фонари.

Прочность и устойчивость зданий и сооружений зависят от правильности выбора оснований и конструктивного решения фундаментов. Для проектирования оснований и фундаментов необходимо знать несущую способность грунта, принятого в качестве основания, глубину его промерзания и режим грунтовых вод. Основания могут быть как естественные, так и искусственно улучшенными (песок, супеси, суглинки, глины, скальные породы).

Естественные основания должны иметь необходимую прочность, небольшую и равномерную сжимаемость, не вымываться грунтовыми водами, не подвергаться пучению при промерзании. Слой несущего грунта должен быть достаточной мощности и неподвижен.

Искусственные основания устраивают в том случае, когда грунт имеет недостаточную несущую способность. Такие основания создают путем уплотнения, закрепления грунта различными связующими материалами, замены слабого грунта грунтом с большей несущей способностью или путем передачи нагрузки на заглубленные слои грунта при помощи специальных инженерных устройств (свай, спускных колодцев и др.). Поверхностное уплотнение грунта осуществляется катками, пневматическими трамбовками или трамбовочными плитами. Глубинное уплотнение слабых грунтов выполняют при помощи грунтовых или песчаных свай.

Несущая способность основания определяется нагрузкой, при которой осадка под сооружением соответствует нормам. Осадка основания зависит не только от нагрузки и степени его сжимаемости, но и от формы и размеров подошвы фундамента.

Фундаменты – подземные конструкции, предназначенные для передачи нагрузок от зданий на основание – грунт. На них опираются стены и колонны зданий (см. поз.5 рис. 11.1).

Фундаменты должны удовлетворять требованиям прочности, устойчивости, морозостойкости, сопротивления воздействию грунтовых и агрессивных вод, по долговечности отвечать сроку службы здания или сооружения, быть индустриальными и экономичными.

Различают фундаменты бетонные, железобетонные, бутовые. По способу производства работ их разделяют на монолитные и сборные. В зависимости от конструктивной схемы и способа передачи нагрузок на основание фундаменты разделяют на ленточные, на которые опираются несущие стены здания, как правило, сплошные; столбчатые – в виде отдельных столбов под колонны каркасных зданий и под несущие стены при небольших нагрузках; сплошные– в виде плиты под всем зданием, когда на фундамент действует значительная нагрузка, а грунты основания очень слабые; свайные – в виде отдельных свай, связанных между собой с помощью ростверка – балки или плиты, обеспечивающей равномерную передачу нагрузки от сооружения на группу (куст) свай.

Сваи и свайные фундаменты в современном строительстве получили широкое распространение, так как их применение позволяет значительно уменьшить объем землянных работ и расход материалов.

Рис. 7.1. Будівельний майданчик:

1 – бетонні кільця підземних споруд; 2 – ізоляційний прошарок;

3 – бульдозер; 4 – гусеничний трактор; 5 – плити фундаментів;

6 – блоки стіни; 7 – плити перекриття підвалу; 8 – монтажна кондук-торна установка; 9 – колона; 10 – ригель; 11 – плити міжетажного пере-криття; 12 – стінова панель; 13 – віконний блок; 14 – перегородка; 15 – баштовий кран; 16 – рейкові підкранові колії; 17 – панель стінки; 18 – перегородка; 19 – перекриття; 20 – санітарно-технічна кабіна; 21 – штанга-фіксатор; 22 – вантажівка-панелевоз; 23 – складська зона; 24 – шахтний підіймач для доставки матеріалів; 25, 26 – пересувні будиночки управління будівництвом.

Стены – вертикальные ограждающие конструкции зданий, расположенные над фундаментом. Они разделяются на наружные и внутренние. Различают стены из кирпича, керамических, бетонных и естественных камней, блочные, панельные, а также монолитные железобетонные. Кроме того, стены могут деревянными, из асбестоцементных или стальных листов. В зависимости от конструктивной схемы здания стены могут быть несущими, которые воспринимают нагрузки от перекрытий, кровли и др.; самонесущими, воспринимающими нагрузку от собственного веса вышележащих стен здания; несущими (навесными), которые воспринимают нагрузку только от собственного веса (в пределах одного этажа). Наружные стены должны удовлетворять требованиям прочности, теплозащиты, звукоизоляции, морозостойкости, атмосфероустойчивости и архитектурной выразительности и индустриальности, а внутренние – требованиям прочности и звукоизоляции. Конструкции и материалы стен должны отвечать определенной степени огнестойкости, как самих стен, так и здания или сооружения в целом.

Стены из кирпича и камней являются одной из наиболее распространенных конструкций стен зданий различного назначения (1/2; 1; 11/2; 2; 2 1/2 и 3 кирпича). Кладка стен бывает сплошной и облегченной.

Сплошную кладку выполняют из кирпича всех видов, керамических, бетонных и природных камней. Швы кладки заполняют раствором. Для обеспечения монолитности стен кладку ведут с перевязкой вертикальных швов. Сплошная кладка из кирпича целесообразна в нижних этажах многоэтажных зданий, керамические камни с щелевидными пустотами – в верхних.

Облегченной кладкой выполняют стены зданий высотой до 5 этажей, самонесущие – высотой до 9 этажей, несущие – любой высоты. В облегченной кладке часть конструкций из основного материала заменяют теплоизоляционные плиты, легкие бетоны, воздушные прослойки или минеральные засыпки.

Камни природные и из тяжелого бетона применяют главным образом в цоколях, стенах подвалов, влажных и мокрых помещений, а также неотапливаемых зданий. В помещениях с нормальной влажностью воздуха стены выполняют из легкобетонных камней.

Для повышения долговечности и архитектурной выразительности зданий широко применяют наружную облицовку стен.

В строительстве зданий различного назначения используют конструкции стен из крупных блоков заводского изготовления. Толщина стен из крупных блоков – 200, 300, 400, 500 и 600 мм. Крупные стеновые блоки бывают из природных камней (ракушечник, туф), цементных и силикатных тяжелых и легких бетонов, кирпича и керамических камней сплошной и облегченной кладки. Стены из крупных блоков выполняют с перевязкой вертикальных швов между блоками перемычечными или поясными армированными блоками, которые скрепляют между собой стальными связками. Вертикальные стыки между блоками тщательно заполняют бетоном или раствором для обеспечения монолитности стен и их непродуваемости.

Трудоемкость возведения стен из крупных блоков в 2...2, 5 раза ниже, чем стен из кирпича.

В настоящее время в большинстве случаев жилые дома собирают из крупных панелей заводского изготовления. Широко применяют стеновые панели также в гражданском и промышленном строительстве. В типовых проектах используется стеновые панели трех типов: сплошные (однослойные) из бетона на легких заполнителях – легкобетонные; трехслойные – из двух тонких железобетонных оболочек с утеплителем между ними; однослойные железобетонные для неотапливаемых зданий. В промышленном строительстве применяются легкие трехслойные панели с двумя облицовочными слоями из алюминиевого листа и эффективного пенопластового утеплителя плотностью 30...60 кг/м3, в сельскохозяйственном строительстве – трехслойные стеновые панели из двух асбестовых листов с эффективным утеплителем между ними.

Легкобетонные панели для жилых домов имеют размеры на одну или две комнаты. Из них возводят бескаркасные и каркасные здания. Панели устанавливают на слой раствора или опорные столики, приваренные к колоннам каркаса, и скрепляют между собой путем приварки накладок к стальным закладкам – деталям в панелях. Швы между панелями заполняют герметиками и раствором. Легкие навесные панели крепят болтами к конструкциям каркаса зданий.

Здания возводят и из объемных элементов заводского изготовления. На строительную площадку поступают с заводов блок - комнаты и блок - квартиры, в которых выполнена отделка, установлены и остеклены оконные блоки, навешены двери, смонтирована встроенная мебель и санитарно-технические устройства, электрические, газовые и другие приборы. Возведение зданий из объемных элементов позволяет в десятки раз сократить трудозатраты на строительной площадке и продолжительность строительства

Элементы каркаса выполняются в виде отдельно стоящих опор-столбов или колонн (см. поз.9 рис. 11.1), на которые непосредственно опираются элементы перекрытий. Нагрузки от вышележащих конструкций передаются на опоры через специальные балки, называемые прогонами или ригелями. Опоры и прогоны жестко соединяются между собой.

Полный каркас обычно монтируется из сборных железобетонных элементов. Монолитный железобетон применяется только при строительстве уникальных зданий, а стальной каркас – при строительстве высотных зданий при значительных нагрузках на перекрытия (более
2, 5х 104Н/м2).

В большинстве случаев каркасы зданий выполняют из сборных унифицированных железобетонных элементов заводского изготовления. По высоте колонны изготовляют на один или два этажа. Ригели сопрягаются со стоками путем опирания их на консоли последних. По ригелям каркасных зданий укладывают сборные железобетонные плиты перекрытий и покрытий. При неполном каркасе панели перекрытий с одной стороны опираются на стены, двумя противоположными углами – на колонны.

Перекрытия – горизонтальные ограждающие конструкции, разделяющие здания по высоте на этажи. Они воспринимают вертикальные нагрузки от людей, оборудования и материалов, находящихся на них (см. поз. 11 рис. 11.1).

По расположению в здании перекрытия разделяют на междуэтажные, чердачные и перекрытия над подвалами. Перекрытия могут быть железобетонными, деревянными и комбинированными.

По конструктивным схемам различают перекрытия балочные ребристые и панельные.

Основными элементами перекрытий являются: несущие конструкции (балки, ригели, плиты); настилы; звуко-, тепло- и гидроизоляционные прослойки; конструктивные элементы полов. Перекрытия, в зависимости от назначения, должны удовлетворять, кроме обязательных требований к прочности, жесткости, индустриальности и экономичности, еще и дополнительным требованиям по тепло- и звукоизоляции, огнестойкости, газо-, паро-, и водонепроницаемости.

В гражданских и промышленных зданиях в настоящее время применяются в основном железобетонные перекрытия, которые разделяют на балочные и безбалочные (по конструктивной схеме); сборные, монолитные и сборно-монолитные (по способу возведения).

В строительстве гражданских и промышленных зданий широкое распространение получили сборные и сборно-монолитные безбалочные перекрытия. Они представляют собой плоскую сплошную плиту, которая опирается непосредственно на колону или на несущие стены.

Одним из основных конструктивных элементов здания являются полы. К ним предъявляются следующие требования: они должны быть прочными, не деформироваться под воздействием механических нагрузок, не выделять пыли, не искрить при ударах, быть бесшумными и обеспечивать необходимую звукоизоляцию всего перекрытия, легко очищаться от загрязнения. Полы должны быть экономичными и индустриальными в изготовлении.

Конструкции полов включают в себя следующие основные элементы: покрытия – верхний элемент пола; прослойки – промежуточный слой, связывающий покрытие пола с нижележащим элементом или же служащий основанием для покрытия; стяжка – слой, образующий жесткую и плотную корку на нежестких или пористых элементах перекрытия; подготовка (жесткий подстилающий слой) – элемент пола на грунте, распределяющий нагрузку на основание; гидроизоляционные и теплоизоляционные слои, препятствующие проникновению в помещение влаги и уменьшающие потери тепла в них. Различают полы сплошные (цементные, бетонные, асфальтные, мастичные, мозаичные), из рулонных материалов (линолеума и синтетических ковров), из искуственных материалов (плиточные полы); деревянные (дощатые и паркетные).

В промышленных зданиях в основном устраивают сплошные полы. В жилых и общественных зданиях получили наибольшее распространение полы дощатые, паркетные, из древесностружечных плит, синтетических материалов (линолеума, поливинилхлоридных плит), керамических и шлакоситалловых плит.

Вертикальные тонкостенные конструктивные элементы зданий, разделяющие пространство на одном этаже зданий на отдельные помещения, называют перегородками.

Перегородки гражданских зданий (см. поз.14 рис. 11.1) в зависимости от назначения делят на межкомнатные, межквартирные и перегородки, ограждающие санитарные узлы и кухни; по виду материалов – на деревянные, кирпичные, из гипсобетонных, керамзитобетонных и шлакобетонных панелей, из фибролитовых плит, стекляных изделий.

В настоящее время широкое применение получили перегородки из гипсобетонных, керамзитобетонных и шлакобетонных панелей заводского изготовления размером на комнату.

Перегородки гражданских зданий должны иметь хорошие звукоизоляционные свойства, малую массу, быть огнестойкими. Поверхность перегородок должна быть гладкой, не иметь трещин и щелей. Как и другие элементы зданий, перегородки должны быть индустриальны и экономичны.

Перегородки промышленных зданий по назначению разделяются на межкомнатные; межцеховые; ограждающие санитарные узлы, душевые; для вентиляционных камер и помещений специального назначения. В промышленных зданиях могут устанавливаться перегородки из тех же материалов, что и в гражданских зданиях, и, кроме того, перегородки из листового металла, асбестоцементных листов и пр.

К перегородкам промышленных зданий предъявляют дополнительные требования по прочности, газонепроницаемости и коррозионной стойкости.

Верхнее ограждение здания, предназначенное для защиты его от атмосферных воздействий, называют крышей, а водонепроницаемую оболочку крыши – кровлей.

По конструктивным решениям крыши разделяют на чердачные и бесчердачные (совмещенные). Чердачные крыши, в свою очередь, можно разделить на одно-, двух- и четырехскатные, бесчердачные – на утепленные и неутепленные (холодные).

Крыши всех видов должны удовлетворять требованиям прочности и устойчивости, огнестойкости, атмосферостойкости и долговечности, экономичности и индустриальности.

В современных гражданских зданиях часто устраивают чердачные крыши. Поверхность крыши должна иметь определенный уклон для обеспечения стока воды с кровли. Чердачное перекрытие для предупреждения оседания конденсата на чердачных конструкциях утепляют теплоизоляционными материалами со слоем пароизоляции.Несущие конструкции чердачных крыш делают в виде стропил, ферм (деревянных, стальных, железобетонных) или железобетонных панелей по прогонам. По деревянным стропилам и фермам устраивают обрешетку из деревянных брусков или настил из досок, а по ним настилают кровлю. На железобетонные панели наносят пароизоляционный слой, при необходимости укладывают утеплитель и наклеивают рулонное кровельное покрытие.

В тех случаях, когда устройство чердака не вызывается технологическими требованиями и условиями эксплуатации, крыши зданий могут быть бесчердачными– совмещенными. Это наиболее индустриальный вид покрытий, состоящих из сборных крупноразмерных железобетонных несущих панелей и кровли из рулонных материалов.

В многоэтажных промышленных зданиях крыши и их конструктивные решения аналогичны совмещенным крышам гражданских зданий. Такие крыши принято называть покрытиями.

Кровли выполняют из рулонных материалов, асбестоцементных и металлических листов, черепицы.

Кровли из рулонных материалов (рубероида, толя в 2....4 слоя) имеют небольшую массу, нетрудоемки и просты в выполнении, водонепроницаемы, но неогнестойки и их содержание связано со значительными эксплуатационными расходами.

Большой долговечностью, огнестойкостью, малой массой отличаются асбестоцемнтные кровли из волокнистых листов. Металлические кровли применяются только в исключительных случаях. Черепичные кровли также не имеют широкого распространения, так как неиндустриальны и имеют большую массу, хотя и экономичны в эксплуатации, долговечны и огнестойки.

В последние годы получают широкое распространение безрулонные плоские мастичные кровли. Их выполняют по подготовленному основанию из холодных кровельных мастик с асбестовым или стекловолокнистым наполнителем. Их устройство может быть полностью механизировано.

Основные требования предъявляются к водонепроницаемости, долговечности, огнестойкости, экономичности кровель.

Лестницы служат для сообщения между этажами зданий. Для тех же целей устраиваются лифты, эскалаторы (подвижные лестницы), пандусы (наклонные плоскости без ступеней). Лестницы в основном размещают в специальных помещениях, огражденных стенами и называемых лестничными клетками. Лифты монтируют в специальных лифтовых шахтах.

Лестницы делят на основные, предназначенные для постоянного сообщения между этажами, вспомогательные, аварийные, чердачные, подвальные, пожарные.

Лестницы должны обеспечивать необходимую (расчетную) пропускную способность для своевременной эвакуации людей со все х этажей, отвечать требованиям пожарной безопасности, иметь естественное освещение через окна в наружных стенах и удобные выходы; быть достаточно прочными при перемещении толпы людей и грузов; конструктивные элементы лестниц должны быть индустриальными и экономичными.

Лестница состоит из наклонных элементов (маршей) и горизонтальных (лестничных площадок). Лестничные марши в свою очередь состоят из несущих балок, ступеней и перильных ограждений с поручнями.

Различают лестничные площадки этажные, расположенные на уровне пола каждого этажа, и междуэтажные. Площадки опираются на стены лестничных клеток или на колонны.

Лифты устраивают в жилых домах высотой более 5 этажей, в многоэтажных гражданских и промышленных зданиях для подъема людей и грузов. Их делят по назначению на пассажирские, грузовые и грузопассажирские. Лифты размещают в лестничных клетках зданий или в специальных пристройках к зданиям – шахтах. Над шахтами размещают помещения машинного отделения – приводов лифтов.

Окна служат для освещения помещений естественным светом и их проветривания. Они относятся к ограждающим конструкциям зданий и должны иметь определенные теплотехнические и звукоизоляционные качества. Окна могут иметь одинарное, двойное, а иногда и тройное остекление, стыки элементов оконных заполнений тщательно герметизируются. Размеры окон определяются из расчета необходимого естественного освещения помещений. Например, в жилых помещениях световая площадь окон должна составлять 1/8...1/5 от площади пола в зависимости от географической широты и ориентации зданий по сторонам света.

Заполнение оконного проема состоит из оконной коробки, оконных переплетов и подоконной доски. В практике индустриального строительства широко используют оконные блоки, состоящие из оконных коробок и переплетов с прирезанными оконными приборами (навесами, ручками и шпингалетами). Сборку оконных блоков, первичную окраску их и остекление осуществляют на заводах, их устанавливают одновременно с кладкой стен.

Двери как конструктивные элементы относятся к ограждающим конструкциям помещений. Их по назначению делят на наружные, внутренние и балконные; по способу открывания – на распашные, раздвижные, вращающиеся и с качающимися полотнами; по числу дверных полотен – на однопольные, двупольные и полуторные. Двери должны обеспечивать необходимую звукоизоляцию помещений, а наружные и балконные – и теплозащиту. Размеры дверей рассчитывают по требуемой их пропускной способности при эвакуации людей из зданий, а также с учетом габаритов мебели и оборудования. Двери состоят из дверной коробки и открывающегося дверного полотна.

Несущие элементы здания образуют пространственную систему, называемую его несущим остовом. Несущий остов должен иметь достаточную прочность и обеспечивать пространственную жесткость и устойчивость здания.

В зависимости от вида несущего остова различают здания двух основных конструктивных схем – бескаркасные с несущими стенами и каркасные.

11.2. Общие принципы организации строительства

Строительство зданий и сооружений любого назначения осуществляется только по соответствующим проектам. Проект – это технический документ, состоящий их двух частей: графической и расчетно-текстовой (чертежей, расчетных и пояснительных записок и смет).

Технология строительного производства – это совокупность методов и последовательность выполнения работ на строящемся объекте. Под строительной продукцией понимают готовые здания и сооружения. При их возведении выполняются общестроительные, специализированные и монтажные работы.

Строительство – это производственный процесс на строительной площадке, в результате которого получают готовую продукцию – здания и сооружения. В зависимости от характера работ строительные процессы подразделяют на подготовительные, транспортные, основные, вспомогательные и заключительные. По степени механизации разделяют процессы механизированные, полумеханизированные и ручные.

Организация труда в строительстве должна обеспечивать рациональное использование трудовых ресурсов, разделение и кооперацию труда, его нормирование и стимулирование, правильную организацию рабочих мест и их обслуживание, техническое обеспечение безопасных условий труда.

Для рабочих каждой профессии и квалификации устанавливаются технически обоснованные производственные нормы времени и выработки. Оплата труда рабочих основана на принципах материальной заинтересованности работающего в результатах своего труда. Широкое распространение в строительстве получил бригадный подряд, при котором бригада заключает с администрацией договор на выполнение определенного объема работ или на строительство всего объекта.

Организация строительного производства предусматривает, прежде всего, рациональное обеспечение рабочих мест. Рабочее место – это пространство, в пределах которого находятся и перемещаются рабочие, строительные машины и материалы в процессе строительства. Рабочее место для звена работающих называют делянкой, для всей бригады – захваткой, а часть объекта, отводимую для их работы – фронтом работ.

В процессе строительства рабочие места перемещаются не только по горизонтали вдоль фронта работ, но и по вертикали – по ярусам при возведении многоэтажных зданий.

Поточный метод организации строительства обеспечивает непрерывность и ритмичность выполнения работ, равномерность потребления ресурсов и выпуска готовой продукции в виде готовых зданий и сооружений. Если, например, строится несколько корпусов, то бригада, выполнившая земляные работы на одном корпусе, передает фронт работ бригаде по устройству фундаментов, а сама переходит на второй корпус. Бригада бетонщиков после устройства фундаментов передает фронт работ бригаде по возведению стен, а сама переходит на корпус, где закончены земляные работы и т.д.

При поточном методе строительства величину захватки называют шагом потока, а промежуток времени, через который бригады меняются на данной захватке, ритмом потока. Темп потока в целом характеризуется количеством готовой продукции.

11.3. Современные методы производства основных строительных работ

К основным строительным работам относятся: земляные, каменные, бетонные и монтажные.

Земляные работы связаны с разработкой, перемещением и укладкой грунтов. Разработку грунта ведут механическим, гидромеханическим, взрывным или комбинированным способами. При механическом способе грунты разрабатывают экскаваторами (одно- или многоковшовыми) и землеройно-транспортными машинами (скреперами, бульдозерами, грейдерами). Более 80% объема земельных работ выполняются этим способом.

Гидромеханический способ разработки заключается в разрушении земляного массива струей воды из гидромониторной установки, а образующаяся пульпа отсасывается землесосным снарядом и по напорным трубопроводам транспортируется в отвал. Этот способ целесообразен при легкоразмывающихся грунтах и наличии источников воды.

Взрывной способ разработки заключается в разрушении земляного массива и перемещении разрушенной породы за счет энергии взрыва. Этот способ применяется при устройстве котлованов и траншей в скальных и мерзлых грунтах, при разрушении старых зданий и сооружений.

Каменные работы ведут при устройстве фундаментов, стен и т.п. В зависимости от материалов каменные кладки разделяют на бутовую (из природных камней неправильной формы), тесовую (из природных обтесанных или пиленых камней), кирпичную (из глиняного или силикатного кирпича), мелкоблочную (из мелких керамических и бетонных блоков), крупноблочную (из крупных керамических и бетонных блоков).

Кладку ведут рядами, связывая камни раствором. Зазоры между смежными камнями, заполненные раствором, называют швами.

Процесс кладки состоит из основных операций (подача, раскладка камней, разравнивание раствора, укладка камней) и вспомогательных (установка порядовок – реек с различными по высоте рядами кладки, причалок – шнура между двумя порядовками, перелопачивание раствора, проверка правильности кладки по уровню и отвесу). Каменную кладку выполняет звено каменщиков (2-6 чел.) или бригада (при большом фронте работ).

Бетонные работы производятся при устройстве бетонных и железобетонных (сборных и монолитных) конструкций. Процесс возведения зданий и сооружений из монолитного железобетона состоит из взаимосвязанных заготовительных (изготовление опалубки, арматурных каркасов, приготовление бетонной смеси) и построечных процессов (установка опалубки, монтаж арматуры, транспортировка, укладка и уплотнение бетонной смеси, уход за бетоном, разборка опалубки).

Опалубка (форма) должна соответствовать проектным очертаниям бетонируемого элемента. Она бывает деревянной, металлической, деревометаллической, железобетонной и др. По конструктивно-функциональным признакам опалубку разделяют на разборно-переставную, скользящую, подъемно-переставную, блок-формы, неизвлекаемую.

Арматурные изделия (сетки, плоские и пространственные каркасы) изготавливают на специализированных заводах или в арматурных цехах заводов сборного железобетона и собирают в каркасы непосредственно на стройплощадке, а затем с помощью кранов устанавливают в конструкцию. Бетонную смесь изготавливают на бетонных заводах, транспортируют к месту укладки автосамосвалами или автобетоновозами и выгружают непосредственно на место укладки или в особые приспособления (бадьи), которые подаются кранами к месту укладки. В настоящее время для подачи бетона к месту укладки применяют бетононасосы.

Уплотнение бетонной смеси выполняется послойно глубинными шланговыми вибраторами в течение 30-40 с. до появления на поверхности цементного молока.

Забетонированную конструкцию необходимо некоторое время предохранять от воздействия ветра и прямых солнечных лучей, укрывать мешковиной, опилками, систематически поливать, поддерживая поверхности влажными.

Монтажные работы – это индустриальный механизированный комплексный процесс возведения зданий и сооружений из готовых бетонных, железобетонных, асбестоцементных, деревянных, металлических конструкций, блоков или объемных элементов. Совершенствование монтажных процессов связано с применением новых прогрессивных конструкций (трехслойных стеновых и кровельных, стальных и алюминиевых панелей с эффективными утеплителями, трубчатых конструкций покрытий, новых синтетических герметиков для заделки стыков), а также с повышением уровня их технологичности.

Технологический процесс монтажа зданий и сооружений состоит из транспортных (доставка и загрузка, складирование конструкций), подготовительных (проверка качества конструкций, такелажных средств и приспособлений, укрупнительная сборка конструкций и подготовка их к монтажу) и собственно монтажных процессов (строповка, подъем, установка, закрепление конструкций и заделка стыков).

Способы монтажа зависят от проектных решений, типа и грузоподъемности монтажных машин и степени технологичности строительных конструкций.

Различают следующие способы: мелкоэлементный (конструкцию собирают из отдельных элементов); поэлементный (сборку ведут из конструктивных элементов); блочный (сборку ведут из плоских и пространственных блоков). Широкое применение получили способы блочного и поэлементного монтажа.

Оборудование для монтажных работ подразделяют на такелажное (канаты, стропы, траверсы и другие захватные приспособления, тали, домкраты, лебедки) и крановое (башенные, козловые, стреловые, самоходные краны и т.п.).

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Здания

Сооружения

Строительные конструкции

Конструктивные элементы

Элементы каркаса зданий

Проект строительства

Опалубка

Арматурные изделия

Шланговые вибраторы

Такелажное оборудование

ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

1. Дайте определение терминам: “здание” и “сооружение”.

2. Назовите степени строительных конструкций по сроку службы.

3. Чем определяется огнестойкость зданий?

4. Назовите несущие и ограждающие конструкции зданий.

5. От чего зависит стойкость и прочность зданий и сооружений?

6. Назовите требования, предъявленные к основаниям и фундаментам зданий.

7. Стены зданий и их разновидности и предъявляемые к ним требования.

8. Типы основных панелей, их особенности.

9. Элементы каркаса зданий, их назначение.

10. Перекрытия и полы, требования к ним, конструктивные особенности.

11. Перегородки гражданских зданий, их классификация и конструкции.

12. Крыши и кровли зданий, их типы и конструктивные особенности, требования к ним.

13. Лестницы и окна зданий, предъявляемые к ним требования.

14. Изложите сущность принципов организаций строительства.

15. Изложите современные методы основных строительных работ.

ГЛАВА 12. СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЙ ВАЖНЕЙШИХ

ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

12.1. Технология производства сахара

Сахар – пищевой продукт, получаемый главным образом из сахарной свеклы и сахарного тростника. Выпускается в виде сахара-песка и сахара-рафинада. Калорийность 100 г сахара – около 400 ккал. Важнейшим показателем качества сахара является его цветность, которая в единицах Штаммера не должна превышать 1.0.

Независимо от сырья ощущение сладости сахара определяется исключительно величиной поверхности кристаллов и, следовательно, быстротой таяния во рту. Медленнотающие крупные кристаллы кажутся недостаточно сладкими, тогда как мелкие и особенно сахарная пудра имеют приторно сладкий вкус.

Сахарная свекла – двухлетнее растение из семейства маревых. В первый год ее развития из первоначально высеянных семян образуются сочные богатые сахаром корнеплоды с широко разросшимся хвостовиком, боковыми корешками и мощной прикорневой розеткой листьев – ботвой, но без цветков и семян. Именно эти корни после обрезки ботвы (вместе с верхней частью корневой головки), а также удаления хвостовика и части корешков и служат сырьем для свеклосахарного производства. Средняя урожайность корнеплодов 25...40 т/га, на поливных землях Украины – свыше 60 т/га.

Содержание сахара в свекле 16...18% к массе корня, иногда при благоприятных условиях – 20%. Продолжительность вегетационного периода колеблется от 150 до 180 суток. Сумма среднесуточных температур за период вегетации – 2400...2800°С, требуется достаточное увлажнение.

Образование сахара в свекле происходит путем первоначального синтеза под действием солнечного света простейших углеводов (глюкозы и фруктозы) из углекислого газа и воды в содержащих хлорофилл листьях растений.

Массовую копку корнеплодов проводят со второй половины сентября. Доставленная транспортными средствами свекла до переработки хранится в кагатах (буртах). Для предупреждения гнилостных процессов свекла в кагатах опрыскивается известковым молоком, а в жаркую погоду орошается водой.

Корнеплоды в кагатах продолжают жить, потребляя из воздуха кислород и выделяя углекислый газ, а также пары воды.

Тростниковый сахар-сырец, вырабатываемый в Индии, Бразилии и на Кубе, является продуктом переработки сока, отжимаемого из стеблей сахарного тростника. Содержание сахарозы в соке – 97...98%, а в стеблях тростника – 12...15%, урожай 40...60 т/га.

Отжатый тростниковый сок подвергается химической очистке небольшим количеством извести, фосфорной кислоты и сернистым газом. В отфильтрованном виде поступает на выпарную установку. После сгущения сироп из выпарки уваривают до выделения кристаллов сахара, которые и отделяют на центрифугах в виде сахара-сырца.

Заводы, на которых вырабатывается сахар, представляют собой крупные, оснащенные высокопроизводительной техникой производства. Мощность отдельных свеклосахарных заводов по переработке свеклы достигает 6...9 тыс. т в сутки, а в среднем – 2, 5 тыс. т в сутки. Свеклосахарное производство – массовое, поточное. В нем в едином производственном потоке осуществляются основные технологические процессы и промежуточные операции по переработке свеклы с получением одного вида массовой товарной продукции – белого сахара-песка. Побочными видами товарной продукции являются жом и патока-меласса.

Чтобы предохранить сахарозу от разложения, все технологические процессы ведутся при температуре, не превышающей 90...100°С (только в первых корпусах выпарки до 120...125°С), и в щелочной среде (за исключением слабокислой реакции диффузного сока).

Длительность производственного цикла от поступления свеклы до получения белого сахара-сырца не более 12...16 часов, а с учетом переработки всех паток и желтых сахаров в продуктовом отделении – 36...42 часа.

Важнейшими стадиями технологии производства сахара из свеклы являются следующие:

· приемка, хранение и подача свеклы на завод;

· очистка корней свеклы от земли и посторонних примесей;

· измельчение (резание) свеклы в стружку и получение из нее сока диффузным способом; очистка сока; выпаривание воды из сока с получением сиропа; уваривание сиропа в кристаллическую массу – утфель I и последующее разделение этой массы путем центрифугирования на белый кристаллический сахар и патоку; уваривание патоки в утфель II, дополнительная кристаллизация его и центрифугирование с получением желтого сахара и конечной патоки-мелассы – отхода производства при работе по схеме с двумя утфелями.

В случае работы по схеме с тремя утфелями патока от утфеля II не является конечной. Она еще раз уваривается на утфель III, из которого после кристаллизации и центрифугирования получается еще один желтый сахар и уже как отход производства – меласса.

Очистка (аффинация) последнего желтого сахара, растворение желтых сахаров в соке (клерование) с возвращением получаемого при этом раствора – клеровки по очистке сиропа.

Кроме этих технологических операций осуществляются вспомогательные процессы: получение необходимых для очистки сока извести и сатурационного (углекислого) газа путем сжигания серы сульфитационного (сернистого) газа для очистки сока и сиропа.

На некоторых завод