СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ И КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И АРМАТУРА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1995 года по МПК E04B1/35 E04G23/00 B28B23/02 E04C5/00 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении, восстановлении или реконструкции зданий, при изготовлении строительных изделий и конструкций из композиционных материалов, а также для армирования строительных изделий, конструкций или частей зданий, сооружений.

Известен способ возведения зданий, сооружений путем отрывки котлованов и/или траншей, подготовки основания, возведения фундаментов, и/или надземных конструкций, узлов и/или конструктивных систем с изготовлением и применением сборных и/или монолитных конструкций из бетона, и/или железобетона (Ганичев И. А. Технология строительного производства. М. Стройиздат, 1972, с.292-294, 266, 344-352).

Известен способ изготовления конструкций из бетона и железобетона путем приготовления бетонной смеси с предварительным подбором компонентов, определением их исходных свойств: насыпной и истинной плотности мелкого и крупного заполнителей, истинной плотности вянущего и определения расхода компонентов, дозирования, смешивания вяжущего, мелкого заполнителя, воды затворения и крупного заполнителя, подачи приготовленной смеси в форму или опалубку, в которой предварительно размещают формообразующие вкладыши и/или арматуру с последующим уплотнением смеси и ее отверждением (Гергиберг Д.А. Технология бетонных и железобетонных изделий. М. Стройиздат, 1965, с.134-146, 161, 198-259).

Известна арматура для изготовления строительных изделий, включающая протяженные силовые элементы, совместно работающие с композиционным материалом, в частности с бетоном, из которого изготовлено изделие. При этом силовые элементы арматуры выполнены из материалов с разной прочностью. Известная арматура выполнена в виде прядей из высокопрочной проволоки, объединенных с центральным проволочным элементом из менее прочного, но более жесткого материала (Леви С.С, и др. Арматурные работы, М, Высшая школа, 1968, с. 194, рис.100).

Недостатками известных технических решений являются невысокая несущая способность железобетонных конструкций, используемых при возведении зданий и сооружений, и высокая стоимость изготавливаемых конструкций и возводимых строительных объектов из-за недоиспользования в ненапрягаемых строительных конструкциях несущей способности сталей низких марок, например, класса А-3, А-4.

Целью изобретения является повышение при возведении зданий и сооружений несущей способности и надежности железобетонных конструкций при восприятии или в различных сочетаниях статических и динамических нагрузок за счет более полного использования в армированных композициях, например, железобетонных конструкциях, несущей способности низкомарочных сталей и возможности применения низкомарочных сталей в ненапрягаемых строительных конструкциях в сочетании с элементами из стали более высоких марок, находящихся в зоне неисчерпанных упругих деформаций и выполняющих функцию страховочной гарантии надежной работы арматуры, и в сочетании с бетонными смесями определенных составов позволяет обеспечить экономию арматуры и понизить стоимость изготавливаемых конструкций и возводимых строительных объектов.

Это достигается за счет того, что в способе возведения, восстановления или реконструкции зданий, сооружений, включающем отрывку котлованов и/или траншей, подготовку основания, возведение фундаментов и/или надземных армированных конструкций, выполненных сборными и/или монолитными из бетона и железобетона, перед бетонированием осуществляют армирование железобетонных конструкций или их соединений и узлов арматурой, имеющей совместно работающие протяженные силовые элементы разной прочности, из которых по крайней мере один элемент выполнен из материала с более высоким пределом текучести, чем у других силовых элементов той же направленности. При этом по крайней мере в части монолитных и/или сборно-монолитных бетонных и/или железобетонных конструкций и/или элементов зданий, бетонирование производят бетонной смесью, подбор состава которой осуществляют путем определения насыпной и истинной плотности мелкого и крупного заполнителей, истинной плотности вяжущего, затем, по крайней мере, для части конструкций устанавливают отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя в бетонной смеси по формуле:
r_к= 1+ 1 где ρ_мз истинная плотность мелкого заполнителя, кг/м³;
λ_мз насыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м³;
ρ_кз истинная плотность крупного заполнителя, кг/м³;
λ_кз насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м³ и минимальный объем цементного теста в л, необходимый для приготовления бетонной смеси, по формуле
V_м.т.в= 1- 1- 1000 где V_мтв минимальный объем теста из вяжущего, л, после чего определяют фактическое количество воды в л/м³ поглощаемой мелким заполнителем, по формуле
B_ф.м.з= + 1- r_к· где W_м.3 стандартное водопоглощение мелкого заполнителя, и определяют фактическое количество воды в л/м³, поглощаемой крупным заполнителем по формуле
B_ф.к.з= + 1- (1-r_к)· где W_к.з. стандартное водопоглощение крупного заполнителя, затем определяют расходы воды л/м³, необходимой для гидратации вяжущего по формуле
B_п.в. Ц_м˙ К_н.г. где Ц_м расход вяжущего на 1 м³ бетонной смеси, к,
К_н.г. коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего, при этом расход вяжущего определяют по формуле
Ц где ρ_вж истинная плотность вяжущего, кг/м³, после чего определяют минимальный расход воды л/м³ затворения по формуле
B_м.з В_ф.мз + В_ф.кз + В_пв и определяют расход мелкого (МЗ) и крупного (КЗ) заполнителя на 1 м³бетонной смеси по формулам:
МЗ (1000 V_мтв) ˙ r_к ˙ ρ_мз
КЗ (1000 V_мтв) (1-r_к) ρ_к.з
Кроме того, при изготовлении по крайней мере части конструкций бетонирование осуществляется по крайней мере частично в несъемной опалубке и/или в формообразующих элементах, которые частично или полностью выполняют из железобетонных и/или бетонных или комбинированных с другими материалами элементов, изготовление из бетонной смеси следующего состава, мас.ч. Цемент или цементно-из- вестковое вяжущее 1,0 Фракционный крупный заполнитель 2,4-4,0 Мелкий заполнитель 1,25-2,5 Вода 0,4-0,6 причем фракционированный крупный заполнитель содержит щебень фракции 10-20 мм или 10-40 мм и гравий фракции 5-10 мм в соотношении со щебнем 1:(3-7), а цементноизвестковое вяжущее содержит цемент и известь в соотношении (1:5):((5-1).

В бетонную смесь или по крайней мере в приповерхностный слой бетона могут быть введены пигменты.

Решение поставленной задачи решается также за счет того, что в способе изготовления строительных изделий и конструкций из композиционных материалов, преимущественно бетонов, для возведения, восстановления или реконструкции зданий, сооружений, включающем приготовление бетонной смеси с предварительным подбором ее состава, смешивание вяжущего, мелкого заполнителя, воды затворения и крупного заполнителя, армирование изделий совместно работающими протяженными силовыми элементами разной прочности, укладку ее в форму или опалубку, подачу и уплотнение бетонной смеси и ее отверждение, армирование бетонной смеси осуществляют силовыми элементами, по крайней мере один из которых выполнен из материала с более высоким пределом текучести, чем у других силовых элементов той же направленности, а первичное нагружение арматуры и бетона производят одновременно при подъеме или ином перемещении распалубливаемых изделий или при извлечении их из формы за счет преодоления гравитационных сил и/или сил сцепления изделия с элементами опалубки или формы. При этом площадь поперечного сечения элемента или суммарная площадь однонаправленных элементов из материала с более высоким пределом текучести может быть меньше площади поперечного сечения другого элемента или суммарной площади остальных элементов той же направленности из материалов с более низким пределом текучести и может составлять не менее 5% и не более 35% причем элементы с большей суммарной площадью могут быть выполнены из материалов, имеющих дифференцированный предел текучести, а по крайней мере два элемента из материала с различными пределами текучести могут быть скреплены между собой по длине не менее, чем в двух точках. Протяженные силовые элементы арматуры могут быть связаны распределительной арматурой с образованием каркаса, при этом элементы из материала с более высоким пределом текучести могут быть соединены по длине по крайней мере с частью элементов из материала с более низким пределом текучести и/или расположением между ними. Протяженные силовые элементы могут быть объединены в прядь или пряди, каждая из которых содержит не менее одного элемента из материала с более высоким пределом текучести. Причем по крайней мере один силовой элемент из материала с более низким пределом текучести может быть выполнен профилированным и иметь L-образное или -образное, или I-образное или [-образное, или Z-образное, или Y-образное поперечное сечение, а силовой элемент или элементы из материала с более высоким пределом текучести могут быть выполнены с переменной площадью поперечного сечения по длине и/или составными по длине и/или меньшей длины относительно других однонаправленных силовых элементов из материала с более низким пределом текучести, а силовой элемент из материала с более низким пределом текучести и может быть выполнен с плавно или ступенчато изменяющейся по длине площадью поперечного сечения и/или составными по длине. При этом по крайней мере часть силовых элементов может иметь по длине не менее одного участка с пониженным или выключенным сцеплениями с армируемым материалом изготовляемого изделия, а в качестве материала для силового элемента или элементов с более низким пределом текучести могут быть использованы стали класса А-3 или А-4.

Решение поставленной задачи наиболее эффективно при армировании строительных изделий арматурой, содержащей силовой элемент, включающий стержень или пониженный профиль, выполненный составным по длине или из последовательно состыкованных участков из материала с различной прочностью и/или различным пределом текучести, при этом по крайней мере два состыкованных участка могут иметь различную площадь поперечного сечения или различный периметр, и по крайней мере один из состыкованных участков может быть выполнен в виде объединенных в силовую группу не менее двух стержневых элементов и/или погонажных профилей. При этом часть длины силового элемента может иметь пониженное или выключенное сцепление с армируемым материалом изготавливаемого изделия.

Кроме того, при приготовлении бетонной смеси отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя, по крайней мере, в качестве последнего из которых используют фракционированный щебень или сочетание щебня и гравия, устанавливают по формуле:
r_к= 1+ 1 где r_к отношение объема мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя;
ρ_мз истинная плотность мелкого заполнителя, кг/м³;
λ_м.з насыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м³;
ρ_к.з истинная плотность крупного заполнителя, кг/м³;
λ_к.з насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м³; и минимальный объем теста из вяжущего, необходимый для приготовления бетонной смеси, по формуле:
V_мтв= 1- 1- V_const где V_мтв минимальный объем теста из вяжущего, л;
V_const объемная постоянная, равная 1000 л, после чего определяют фактическое количество воды, поглощаемой мелким заполнителем, по формуле:
B_ф.м.з= + 1- r_к· где В_ф.м.з поглощаемая мелким заполнителем вода, л/м³;
W_м.з водопоглощение мелкого заполнителя, и определяют фактическое количество воды, поглощаемой крупным заполнителем по формуле
B_ф.к.з= + 1- (1-r_к)· где В_ф.к.з поглощаемая крупным заполнителем вода, л/м³;
W_к.з водопоглощение крупного заполнителя, затем определяют расход воды, необходимой для гидратации вяжущего, по формуле
В_г.в Ц_м ˙ К_н.г где В_г.в расход воды на гидратацию вяжущего, л/м³;
Ц_м расход вяжущего на 1 м³ бетонной смеси, кг;
К_н.г коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего, при этом расход вяжущего определяют по формуле
Ц_м= где ρ_вж истинная плотность вяжущего, кг/м³ после чего определяют минимальный расход воды затворения по формуле
В_м.з В_ф.м.з + В_ф.к.з + В_г.в где В_м.з минимальный расход воды затворения, л/м³, затем определяют расход мелкого и крупного заполнителя на м³ бетонной смеси по формуле:
МЗ (1000 V_м.т.в) r_к ˙ ρ_м.з
КЗ (1000 V_м.т.в) (1-r_к) ρ_к.з где МЗ расход мелкого заполнителя, кг;
КЗ расход крупного заполнителя, кг.

В способе изготовления строительных изделий и конструкций в качестве вяжущего можно использовать цемент и его модификации: пуццолановый цемент, или портландцемент, или шлакопортландцемент, или быстротвердеющий цемент, или цементно-известковое вяжущее или их сочетания.

В качестве мелкого заполнителя можно использовать песок, или керамзитовый песок, или их сочетания с насыпной плотностью λ_м.з λ_п и истинной плотностью ρ_м.зρ_п. Кроме того, в качестве мелкого заполнителя можно использовать стальные и/или чугунные опилки, или дробленный барит, и/или металлосодержащие руды или их сочетания с кварцевым песком с модулем крупности частиц Мк 1,7-3.

В качестве крупного заполнителя можно использовать щебень фракции 10-20 мм или фракции 10-40 мм с насыпной плотностью λ_к.з λ_щ и истинной плотностью ρ_к.з ρ_щ. В качестве крупного заполнителя можно также использовать щебень из изверженных или метаморфических, или осадочных пород, или их сочетаний. Кроме того, в качестве крупного заполнителя можно использовать щебень из изверженных или метаморфических, или осадочных пород или из их сочетаний можно также использовать щебень с дробимостью 8-12.

При этом строительные изделия и конструкции изготавливают монолитными, и/или сборно-монолитными, и/или сборными, а уплотнение бетонной смеси осуществляют путем вибрирования либо вибровакуумирования, а отверждение осуществляют путем выдержки конструкций в нормальных условиях до набора распалубочной или марочной прочности, либо отверждение, по крайней мере частично, осуществляют при тепловой и/или тепловлажностной обработке, либо отверждение осуществляют при тепловой обработке за счет использования солнечной энергии.

Кроме того, возможно использование бетона, изготавливаемого из бетонной смеси следующего состава, мас.ч. Цемент или цементно-из- вестковое вяжущее 1,0 Фракционированный крупный заполнитель 2,14-4,0 Мелкий заполнитель 1,24-2,5 Вода 0,30-0,60 причем фракционированный крупный заполнитель содержит щебень фракции 10-20 мм или 10-40 мм и гравий фракции 5-10 мм в соотношении со щебнем 1: (3-7), а цементно-известковое вяжущее содержит цемент и известь в соотношении (1-5):(5-1).

В состав бетонной смеси могут быть дополнительно введены добавки, регулирующие технологические и/или эксплуатационные свойства пластичность, скорость схватывания, водонепроницаемость, морозостойкость, прочность в количестве 0,0001-0,04 мас.ч. от веса цемента.

При изготовлении по крайней мере части конструкций, возможно использование, по крайней мере частично, формообразующих элементов, которые частично или полностью выполняют из железобетонных и/или бетонных или комбинированных с другими материалами элементов, причем они могут быть изготовлены из бетонной смеси следующего состава, мас.ч. Цемент или цементо-из- вестковое вяжущее 1,0 Фракционированный крупный заполнитель 2,4-4,0 Песок 1,25-2,5
Вода 0,4-0,6, причем фракционированный крупный заполнитель содержит щебень фракции 10-20 мм или 10-40 мм и гравия фракции 5-10 мм в соотношении со щебнем 1: (3-7), а цементно-известковое вяжущее содержит цемент и известь в соотношении (1-5):(5-1). В качестве мягкого заполнителя может быть использован песок с модулем крупности мк от 1,7 до 3, или дробленый керамзит с модулем крупности МК 3, или сочетания песка и дробленного керамзита в соотношении (1-5): (5-1) или в качестве мелкого наполнителя может быть применена горелая земля отход металлургического производства или сочетания ее с песком в соотношении (1-5):(5-1).

Кроме того, мелкий и/или крупный заполнитель могут каждый в отдельности или суммарно на 10-80% состоять из измельченных металлических отходов, в том числе стальных и/или чугунных опилок, и/или измельченной струкции, и/или образцов арматуры, и/или измельченных металлосодержащих руд. Кроме того, в бетонную смесь или по крайней мере в приповерхностный слой бетона могут быть введены пигменты. они могут быть изготовлены из бетонной смеси следующего состава, мас. ч. Цемент или цементо-из- вестковое вяжущее 1,0 Фракционированный крупный заполнитель 2,4-4,0 Песок 1,25-2,5 Вода 0,4-0,6, причем фракционированный крупный заполнитель содержит щебень фракции 10-20 мм или 10-40 мм и гравия фракции 5-10 мм в соотношении со щебнем 1:(3-7), а цементно-известковое вяжущее содержит цемент и известь в соотношении (1-5):(5-1). В качестве мягкого заполнителя может быть использован песок с модулем крупности мк от 1,7 до 3, или дробленый керамзит с модулем крупности МК 3, или сочетания песка и дробленного керамзита в соотношении (1-5):(5-1) или в качестве мелкого наполнителя может быть применена горелая земля отход металлургического производства или сочетания ее с песком в соотношении (1-5):(5-1).

Кроме того, мелкий и/или крупный заполнитель могут каждый в отдельности или суммарно на 10-80% состоять из измельченных металлических отходов, в том числе стальных и/или чугунных опилок, и/или измельченной струкции, и/или образцов арматуры, и/или измельченных металлосодержащих руд. Кроме того, в бетонную смесь или по крайней мере в приповерхностный слой бетона могут быть введены пигменты.

Кроме того, от 5 до 100% воды, применяемой для затворения вяжущего бетонной смеси, предварительно подвергают омагничиванию.

Решение поставленной задачи достигается также за счет того, что в арматуре для изготовления строительных изделий из композиционных материалов, преимущественно бетонов, включающей совместно работающие протяженные силовые элементы, в которой не менее, чем один протяженный силовой элемент выполнен из материала с более высоким пределом текучести, чем у материала других элементов той же направленности, при этом площадь поперечного сечения элемента или суммарная площадь однонаправленных элементов из материала с более высоким пределом текучести может быть меньше площади поперечного сечения другого элемента или суммарной площади остальных элементов той же направленности из материалов с более низким пределом текучести и может составлять не менее 5% и не более 35% причем элементы с большей суммарной площадью могут быть выполнены из материалов, имеющих дифференцированный предел текучести, а по крайней мере два элемента из материала с различными пределами текучести могут быть скреплены между собой по длине не менее, чем в других точках. Протяженные силовые элементы арматуры могут быть связаны распределительной арматурой с образованием каркаса, при этом элементы из материала с более высоким пределом текучести могут быть соединены по длине по крайней мере с частью элементов из материала с более низким пределом текучести и/или расположением между ними. Протяженные силовые элементы могут быть объединены в прядь или пряди, каждая из которых содержит не менее одного элемента из материала с более высоким пределом текучести. Причем по крайней мере один силовой элемент из материала с более низким пределом текучести может быть выполнен профилированным и иметь L-образное, или -образное, или I-образное, или [-образное, или Z-образное, или Y-образное поперечное сечение, а силовой элемент или элементы из материала с более высоким пределом текучести могут быть выполнены с переменной площадью поперечного сечения по длине и/или составными по длине и/или меньшей длины относительно других однонаправленных силовых элементов из материала с более низким пределом текучести, а силовой элемент из материала с более низким пределом текучести может быть выполнен с плавно или ступенчато изменяющейся по длине площадью поперечного сечения и/или составными по длине. При этом по крайней мере часть силовых элементов может иметь по длине не менее одного участка с пониженным или выключенным сцеплениями с армируемым материалом изготовляемого изделия, и в качестве материала для силового элемента или элементов с более низким пределом текучести могут быть использованы стали класса А-3 или А-4.

Решение поставленной задачи наиболее эффективно при использовании в арматуре силового элемента, включающего стержень или пониженный профиль, выполненный составным по длине или из последовательно состыкованных участков из материала с различной прочностью и/или различным пределом текучести, при этом по крайней мере два состыкованных участка могут иметь различную площадь поперечного сечения или различный периметр, а по крайней мере один из состыкованных участков может быть выполнен в виде объединенных в силовую группу не менее двух стержневых элементов и/или погонажных профилей. При этом часть длины силового элемента может иметь пониженное или выключенное сцепление с армируемым материалом изготавливаемого изделия, причем на этом участке силовой элемент может быть снабжен антифрикционной защитой в виде пленочного чехла или обмазки из эластичного паготообразного или разрушаемого материала. При этом участок или участки силового элемента, имеющие больший периметр поперечного сечения могут быть расположены в концевых зонах элемента и образованы могут быть несколькими стержнями с диаметром меньшим приведенного диаметра предыдущего участка и/или образованы клиновидно расположенным концевым участком силового элемента, и/или пристыковкой клиновидного пластинчатого или не менее, чем одного петлевого элемента.

За счет указанных признаков при решении поставленной задачи обеспечивается технический эффект, который заключается в возможности более полного использования несущей способности материалов с более низким пределом текучести в арматурных силовых элементах вплоть до их предела текучести при страховочной гарантии обеспечения их надежной работы, включая упругопластическую и пластическую стадии, объединенными с ними или включенными в каркас силовыми элементами из материалов с большей прочностью и/или с более высоким пределом текучести. В предложенной арматуре низкопрочная сталь продолжает нести нагрузку, не создавая разрушительных деформаций в том числе в стадии, близкой к упругопластическим или пластическим деформациям, за счет того, что объединенные и совместно работающие с низкомарочными силовыми элементами, элементы из стали более высоких марок находятся при тех же нагрузках в зоне неисчерпанных упругих деформаций и выполняют функцию страховочной гарантии надежной работы арматуры. В результате этого повышается несущая способность и надежность изготавливаемых с применением данной арматуры указанных составов бетонной смеси конструкций и возводимых строительных объектов.

Пример реализации способа возведения, восстановления или реконструкции зданий, сооружений. Отрывают котлован под фундамент, жилого здания. Выполняют щебеночную подготовку. Бетонируют основание, устанавливают опалубку для монолитного фундамента. Укладывают арматуру, содержащую совместно работающие протяженные силовые элементы разной прочности, в составе которых по крайней мере один элемент выполнен из материала с более высоким пределом текучести, чем у других силовых элементов той же направленности, затем бетонируют фундамент. Монтируют перекрытие над фундаментом из сборных железобетонных плит и возводят надземные конструкции из монолитного и сборного железобетона. При этом монолитные и сборные бетонные и железобетонные конструкции выполняют непосредственно на строящемся объекте или на заводе железобетонных конструкций из бетонной смеси при следующем соотношении компонентов: для приготовления бетонной смеси используют:
портландцемент ПЦ400 Д20 по ГОСТ 10178;
щебень фракций 5-20 мм, 5-40 мм, 10-20 мм, 10-40 мм по ГОСТ 26633;
песок М_к 2,3 по ГОСТ 26633;
гравий фракции 5-10 мм по ГОСТ 26633.

Бетонную смесь готовят в бетономешалке принудительного действия. Порядок загрузки компонентов принимают следующий: сначала загружают в работающий смеситель крупный заполнитель, затем мелкий заполнитель песок, цемент, воду. Причем крупный заполнитель получают смешением щебня фр.10-20 мм или 10-40 мм и гравия фр. 5-10 мм.

Для контроля качества бетона приготовленную бетонную смесь укладывают в зависимости от максимальной крупности заполнителя в контрольные формы 2ФК-10 и 2ФК-15. Для ускоренного набора прочности бетон подвергают тепловой обработке в режиме: 2 ч выдержки, 3 ч подъем температуры до 80^оС, 6 ч изотермический прогрев при температуре 80-5^оС, спуск температуры 2 ч.

Бетон испытывают через 4 ч после тепловой обработки или через 28 сут нормального твердения (в естественных условиях). Составы бетонной смеси и результаты испытаний приведены в таблице.

Способ изготовления строительных изделий и конструкций из композиционных материалов, преимущественно бетонов для возведения, восстановления или реконструкции зданий, сооружений, осуществляется следующим образом. Приготовляют бетонную смесь с предварительным подбором ее состава, при этом определяют стандартными методами свойства исходных компонентов: насыпную плотность λ и истинную плотность ρ мелкого и крупного заполнителей (λ _м.з λ_п и ρ_м.з ρ_п) и соответственно щебня (λ_к.з λ_щ и ρ_к.з ρ_щ).

Результаты определения свойств компонентов бетонной смеси:
λ _п 1450 кг/м^3,
λ _щ 1380 кг/м³,
ρ _ц 3100 кг/м³
ρ _п 2620 кг/м³,
ρ _щ 2730 кг/м^3.
В бетонной смеси используют щебень фракции 5-20 мм, песок с модулем крупности 2,55 портландцемент марки 400.

Определяют водопоглощение песка W_п и щебня W_щ по стандартной методике. Водопоглощение песка W_п 11% щебня W_щ3,5% Коэффициент нормальной густоты цементного теста К_нг 0,275.

Затем определяют отношение песка к общему объему заполнителей (песок+щебень) в бетонной смеси:
r_к= 1+ -1= 0,351
После чего определяют минимальный объем цементного теста V_м.т.ц., необходимый для приготовления бетонной смеси по формуле:
V_м.т.ц.= 1- 1- 1000= 220,5 л
Устанавливают минимальное количество воды затворения
B_м.з.= 1380· + 14501- 0,351·0,11+1450· +
+ 1380 1- 1-0,3510,035+ 171 л/м³
Затем определяют расход песка
П (1000 л 220,5 л) 0,35 ˙ ρп )= 717 определяют расход щебня
Щ (1000 л 220,5 л) (1 0,351) ˙ ρ_щ 1380 кг, и расход цемента
Ц = 154 кг на 1 м³ бетонной смеси
При расчете на конкретную марку бетона корректируют расход компонентов.

Затем смешивают вяжущее, мелкий заполнитель, воду затворения и крупный заполнитель. В форму (или опалубку) укладывают арматуру, содержащую совместно работающие протяженные силовые элементы разной прочности, в составе которых по крайней мере один элемент выполнен из материала с более высоким пределом текучести, чем у других силовых элементов той же направленности, после чего подают бетонную смесь, которую уплотняют путем вибрирования или вибровакуумирования, а отверждение осуществляют путем выдержки конструкций в нормальных условиях до набора распалубочной или марочной прочности. В отдельных случаях возможно отверждение, по крайней мере частично, осуществляют путем тепловой или тепловлажностной обработки, при которой, в отдельных случаях, используют солнечную энергию.

После набора конструкциями распалубочной или марочной прочности производят распалубливание изделий или извлечение из формы, во время которого происходит первичное совместное нагружение бетона и арматуры за счет преодоления возникающих при подъеме или ином перемещении изделий гравитационых сил и/или сил сцепления изделия с элементами опалубки или формы.

Сущность изобретения, касающегося арматуры для изготовления изделий из композиционных материалов, преимущественно бетонов, поясняется чертежами, где на фиг.1-8 изображены варианты выполнения арматуры с различным количеством и разной площадью и конфигурацией силовых элементов; на фиг.9 соединение по длине силовых элементов из материалов с различными пределами текучести; на фиг.10 арматурный каркас с передающимися силовыми элементами из материалов с различными пределами текучести, объединенных распределительной арматурой; на фиг.11 поперечное сечение пряди, образованной периферийными элементами из материала с меньшим пределом текучести, объединенных центральным элементом из материала с большим пределом текучести; на фиг.12-15 варианты выполнения профилированного силового элемента, поперечное сечение; на фиг.16 сочетание силового элемента из материала с низким пределом текучести с составным по длине силовым элементом из материала с более высоким пределом текучести; на фиг.17 арматура в виде каркаса, часть силовых элементов которого выполнена составными по длине и сечению; на фиг.18 силовой элемент арматуры, включающий стержень составной по длине, состоящий из участков с различной площадью и периметром поперечного сечения; на фиг.19 силовой элемент арматуры, содержащий участок с пониженным или выключенным сечением; на фиг.20 силовой элемент арматуры, включающий участок из материалов с различным пределом текучести; на фиг. 21 то же с концевыми участками в виде группы или пучка стержней меньшего диаметра; на фиг. 22 то же с центральным участком в виде профилированного элемента и концевым участком в виде петлеобразно изогнутых стержней; на фиг.23 то же с концевыми участками клиновидно расположенными или в виде пристыкованных клиновидных пластин.

Арматура для изготовления строительных изделий из композиционного материала, например, бетона, включает протяженные силовые элементы 1 и 2, выполненные из материалов с разными пределами текучести. Силовые элементы 1 выполнены из материалов с более низким пределом текучести, чем предел текучести материала, из которого выполнены силовые элементы 2. Например, силовые элементы 1 выполнены из низкопрочной стали класса А-3, а силовые элементы 2 из имеющих более высокий предел текучести сталей класса А-4 и А-5.

Силовые элементы 1 и 2 работают совместно с одинаковыми деформациями под нагрузкой. Число силовых элементов 1 и 2 может быть различным, включая сочетания: "один + один", "два + один", "n + один" или "один + два", "один + m" или "n+m".

Соотношение площадей поперечных сечений силовых элементов 1 и 2 их суммарных площадей в объединенных арматурных элементах или арматурных каркасах может быть различным.

Предпочтительны сочетания, в которых площадь поперечного сечения силовых элементов 1 превышает площадь поперечного сечения силовых элементов 2. Для обеспечения страховочной функции, надежности работы силовых элементов 1, площадь поперечного сечения силовых элементов 2 может составлять не менее 5% и не более 35% от суммарной площади поперечного сечения однонаправленных с ними силовых элементов 1.

Изобретением предусмотрено также выполнение арматуры, включающей силовые элементы из трех или более марок сталей с различными пределами текучести. При этом силовые элементы 2 из наиболее прочной стали наряду с несущей функцией обеспечивают функцию страховочной гарантии повышенной надежности работы силовых элементов 1 из менее прочных сталей.

Конструктивно не менее двух силовых элементов 1 и 2 могут быть скреплены между собой по длине не менее, чем в двух точках 3 (фиг.9). Кроме того, силовые элементы 1 и 2 могут быть объединены в каркас посредством распределительной арматуры 4. В каркасе однонаправленные силовые элементы 1 и 2 могут быть расположены с чередованием (фиг.10) и/или по крайней мере часть из них может быть выполнена объединенными (фиг.1 и 4). Изобретением предусмотрена возможность выполнения силовых элементов 1 профилированными с конфигурацией поперечного сечения L-образным или -образным или I-образным, или [-образным, или Z-образным, Y-образным, или других конфигураций в сочетании с круглыми, пластинчатыми или профилированными (условно не показано) силовыми элементами 2.

Для армирования балочных, опорных или сводчатых конструкций предлагаемая арматура может быть выполнена в виде прядей (фиг.11), включающей периферийно расположенные элементы 1 и центральный силовой элемент 2. Последний может быть выполнен сплошным или трубчатым.

Силовые элементы 1 и/или 2 могут быть выполнены с переменной по длине площадью поперечного сечения. При этом изменение площади поперечного сечения может быть ступенчатым (фиг. 16, 17 и 18) в виде участков 5, 6, 7 и 8 или плавным (условно не показано). Силовые элементы 2 могут быть выполнены меньшей длины, чем силовые элементы 1.

Изобретением предусмотрена возможность выполнения части силовых элементов 1 и/или 2 с участками, содержащими контурную антифрикционную защиту 9, которую выполняют в виде пленочного чехла или обмазки из эластичного пастообразного материала (резинобитумная мастика) или разрушаемого материала (низкомарочный цементный раствор) (фиг.19).

Изобретением предусмотрено также выполнение силовых элементов 1 и 2 составными по длине из последовательно состыкованных участков 10 и 11, выполненных из материалов с различными пределами текучести и/или различной прочностью (фиг.20).

Состыкованные участки силового элемента могут иметь разную площадь поперечного сечения или отличаться периметром сечения (фиг.18).

При этом по крайней мере один из состыкованных участков может быть выполнен из группы стержней 12 или содержать петлеобразные элементы 13, или погонажные профили 14. Группы стержней 12, элементов 13 и 14 наиболее эффективны для анкеровки арматуры в монолитных и сборно-монолитных конструкциях. Для этой цели профили 14 могут быть выполнены в виде клиновидно расширяющихся пластин.

Арматура и силовой элемент работают следующим образом.

При воздействии предельных нагрузок или при достижении предельного напряженного состояния в отдельных зонах армированной конструкции силовые элементы 1 исчерпывают свою несущую способность и, например, в растянутой зоне могут частично достигать упругопластичной фазы деформации, либо приближаться к пределу текучести. В это же время объединенные с ними силовые элементы 2 из материала с более высоким пределом текучести работают в упругой стадии, не исчерпав рабочего диапазона упругих деформаций и своей расчетной несущей способности. В результате чего арматура в целом обеспечивает надежное восприятие нагрузок при сочетании сохраняемой несущей способности силовыми элементами 1 без перехода в зону недопустимых деформаций, гарантом чего является упругая работа той части арматуры, которая состоит из более прочных силовых элементов 2.

Выполнение отдельных силовых элементов 1 и 2 составными по длине, различной длине и/или переменного сечения, и/или периметра обеспечивает дополнительно повышение эффективности и экономичности арматуры.

Использование: строительство при возведении, востановлении или реконструкций зданий, при изготовлении строительных изделий и конструкций из композиционных материалов, а также для армирования строительных изделий, конструкций или частей зданий, сооружений. Сущность изобретения: в способе возведения, восстановления или реконструкции зданий и способе изготовления строительных изделий и конструкций из композиционных материалов, преимущественно бетонов, для возведения, восстановления или реконструкции зданий и сооружений, осуществляют армирование железобетонных конструкций или их соединений и узлов арматурой, содержащей совместно работающие протяженные силовые элементы разной прочности, в составе которых по крайней мере один элемент выполнен из материала с более высоким пределом текучести, чем у других силовых элементов той же направленности. При этом первичное нагружение арматуры и бетона производят одновременно при подъеме или ином перемещении распалубливаемых изделий или при извлечении их из формы за счет преодоления гравитационных сил и/или сил сцепления изделия с элементами опалубки или формы. 3 с. и 49 з. п. ф-лы, 1 табл. 23 ил.

1. Способ возведения, восстановления или реконструкции зданий, сооружений, включающий отрывку котлованов и/или траншей, подготовку основания, возведение фундаментов и/или надземных армированных конструкций, выполненных сборными и/или монолитными из бетона и железобетона, отличающийся тем, что перед бетонированием осуществляют армирование железобетонных конструкций или их соединений и узлов арматурой, имеющей совместно работающие протяжные силовые элементы разной прочности, из которых по крайне мере один элемент выполнен из материала с более высоким пределом текучести, чем у других силовых элементов той же направленности. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере в части монолитных, и/или сборно-монолитных бетонных, и/или железобетонных конструкций и/или элементов зданий бетонирование производят бетонной смесью, подбор состава которой осуществляют путем определения насыпной и истинной плотности мелкого и крупного заполнителей, истинной плотности вяжущего, затем по крайней мере для части конструкций устанавливают отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя в бетонной смеси по формуле

где ρ_мз истинная плотность мелкого заполнителя, кг/м³
λ_мз насыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м³
ρ_кз истинная плотность крупного заполнителя, кг/м³
λ_кз насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м³
и минимальный объем цементного теста в л, необходимый для приготовления бетонной смеси, по формуле

после чего определяют фактическое количество воды в л/м³, поглощаемой мелким заполнителем по формуле

где W_кз стандартное водопоглощение мелкого заполнителя, и определяют фактическое количество воды в л/м³, поглощаемой крупным заполнителем по формуле

где W_кз стандартное водопоглощение крупного заполнителя, затем определяют расход воды, л/м³, необходимый для гидратации вяжущего по формуле
В_гв Ц_м · К_нг;
где Ц_м расход вяжущего на 1 м³ бетонной смеси, кг;
К_нг коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего, при этом расход вяжущего определяют по формуле

где ρ_вж истинная плотность вяжущего, кг/м³
после чего определяют минимальный расход воды затворения, л/м³, по формуле:
В_мз В_фмз + В_фкз + В_гв
и определяют расход мелкого МЗ и крупного КЗ заполнителя, кг на 1 м³ бетонной смеси, по формулам
МЗ=(1000-V_мтв)·r_к·ρ_мз;
KЗ=(1000-V_мтв)·(1-r_к)·ρ_кз
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при изготовлении по крайней мере части конструкций бетонирование осуществляют по крайней мере частично в несъемной опалубке и/или в формообразующих элементах, которые частично или полностью выполняют из железобетонных, и/или бетонных, или комбинированных с другими материалами элементов, причем они изготовлены из бетонной смеси следующего состава, мас. ч.

Цемент или цементно-известковое вяжущее 1
Фракционированный крупный заполнитель 2,4 4,0
Песок 1,25 2,5
Вода 0,4 0,6
причем фракционированный крупный заполнитель содержит щебень фракции 10
20 или 10 40 мм и гравий фракции 5 10 мм в соотношении со щебнем 1 (3 - 7), а цементно-известковое вяжущее содержит цемент и известь в соотношении (1 5) (5 1).

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что профилированные силовые элементы выполнены с поперечным сечением L-образного, и/или - образного, и/или I-образного, и/или образного, и/или Z-образного, и/или Y-образного профиля.

22. Способ по пп. 1 21, отличающийся тем, что при приготовлении бетонной смеси отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя, по крайней мере в качестве последнего из которых используют фракционированный щебень или сочетание щебня и гравия, устанавливают по формуле

где ρ_мз истинная плотность мелкого заполнителя, кг/м³;
λ_мз насыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м³;
ρ_кз истинная плотность крупного заполнителя, кг/м³;
λ_кз насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м³;
и минимальный объем цементного теста в л, необходимый для приготовления бетонной смеси, по формуле

где V_мтв минимальный объем теста из вяжущего, л
после чего определяют фактическое количество воды в л/м³, поглощаемой мелкими заполнителем, по формуле

где W_мз стандартное водопоглощение мелкого заполнителя, и определяют фактическое количество воды в л/м³, поглощаемой крупным заполнителем по формуле

где W_кз стандартное водопоглощение крупного заполнителя, затем определяют расход воды л/м³, необходимой для гидратации вяжущего по формуле
В_гв Ц_м · К_нг,
где Ц_м расход вяжущего на 1 м³ бетонной смеси, кг
К_нг коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего, при этом расход вяжущего определяют по формуле

где ρ_{вж =} истинная плотность вяжущего кг/м³, после чего определяют минимальный расход воды л/м³ затворения по формуле
В_м3 В_фмз + В_фкз + В_гв
затем определяют расход мелкого (МЗ) и крупного (КЗ) заполнителя на 1 м³бетонной смеси по формулам
МЗ=(1000-V_мтв)·r_к·ρ_мз;
KЗ=(1000-V_мтв)·(1-r_к)·ρ_кз
23. Способ по пп. 1 22, отличающийся тем, что для приготовления бетонной смеси используют пуццолановый цемент, или портландцемент, или шлакопортландцемент, или быстротвердеющий цемент, или цементно-известковое вяжущее или их сочетания.

Цемент или цементно-известковое вяжущее 1,0
Фракционированный крупный заполнитель 2,14 4,0
Мелкий заполнитель 1,24 2,5
Вода 0,30 0,60
причем фракционированный крупный заполнитель содержит щебень фракции 10
20 мм или 10 40 мм и гравий фракции 5 10 мм в соотношении со щебнем 1 (3 7), а цементно-известковое вяжущее содержит цемент и известь в соотношении (1 5) (5 1).

Цемент или цементно-известковое вяжущее 1,0
Фракционированный крупный заполнитель 2,4 4,0
Песок 1,25 2,5
Вода 0,4 0,6
причем фракционированный крупный заполнитель содержит щебень фракции 10
20 мм или 10 40 мм и гравий фракции 5 10 мм в соотношении со щебнем 1 (3 7), а цементно-известковое вяжущее содержит цемент и известь в соотношении (1 5) (5 1).

48. Арматура по п. 47, отличающаяся тем, что профилированный силовой элемент выполнен в поперечном сечении -образным или -образным, или -образным, или -образным, или -образным, или -образным.