Техника - молодёжи 1952-11, страница 7

ГЕОМЕТРИЯ ЗАПОЛНИТЕЛЯ

Осуществилась мечта многих поколений русских людей — по воле народа создан Волго-Донской судоходный канал имени В. И. Ленина. Кипит работа на других великих стройках коммунизма. По всей советской земле на тысячах больших и малых строительных площадок созидаются новые кварталы и города, заводы и фабрики, каналы и моря. Наша страна — вся в лесах новостроек.

В решениях XIX съезда партии перед работниками строительной индустрии поставлены задачи: широко внедрить индустриальные методы строительства, а также на основе ■внедрения во все отрасли народного хозяйства передовой техники повысить за пятилетие производительность труда в строительстве на 55 процентов.

В связи с этими задачами мне хочется высказать несколько мыслей о бетоне.

Бетон — важнейший строительный материал нашего времени и ближайшего будущего. Из него создают гигантские плотины гидростанций, перегораживающие могучие реки, из него делают устои мостов, испытывающие давление огромных масс воды и сильные удары льдин. Бетон требуется в высотных зданиях, в тоннелях метро, во всех сооружениях, которые должны обладать особой прочностью, долговечностью и способностью противостоять разрушительному действию стихийных сил.

Но успех бетона объясняется не только его высокой прочностью. Чрезвычайно важно и другое его достоинство: им можно быстро заливать большие массивы.

В способе бетонирования заключены огромные возможности, особенно ценные для нашей страны с ее гигантским строительством и постоянным стремлением облегчить труд человека, переложить его на железные плечи машин.

Обычный бетон, хорошо знакомый каждому строителю, состоит из двух основных частей — цементного раствора и так называемого заполнителя. В качестве заполнителя берут природный гравий, речной песок, камень, щебень, шлак. Можно делать бетон и из других природных материалов и промышленных отходов высокой прочности.

Заполнители перемешиваются с цементным тестом, пока не образуется достаточно однородная масса. В зависимости от количества воды в цементном растворе эта смесь может быть более или менее густой. В таком виде ее укладывают в заготовленную форму и уплотняют вибраторами или трамбовками. После затвердения она превращается в искусственный камень — бетон.

Заполнитель дешевле цемента и прочнее его. Поэтому, приготовляя бетон, всегда стараются, чтобы в состав его вошло как можно больше заполнителя и как можно меньше цементного теста. Избыток цемента, говорят строители, портит бетон.

Наиболее 'общеупотребительными заполнителями для бетона являются

Лауреат Сталинской премии И. В. СМИРНОВ

Рис. Н. СМОЛЬЯНИНОВА

природный гравий и речной песок. В пригодности их сомневаться не приходится. Это со всей убедительностью подтверждают многочисленные бетонные сооружения, оправдавшие себя на долголетней службе человеку. К тому же эти виды заполнителя обладают двумя важными преимуществами — дешевизной и почти повсеместной распространенностью. Они, как говорится, всегда «под рукой». Но вместе с этими неоспоримыми достоинствами они имеют один существенный недостаток — неподходящую геометрическую форму.

Песчинка или кусок природного гравия в результате многовекового шлифования потоками воды приобрели гладкую, окатанную поверхность и форму, близкую к яйцу. Эти свойства гравийного и песчаного заполнителя неизбежно удорожают бетон и вместе с тем снижают его прочность.

Какая же связь между геометрической формой заполнителя и качеством бетона?

Поясним эту связь на примерах, далеких от строительного дела.

Всякий мельник знает, что мешок с горохом, сколько бы его ни встряхивали, не будет уплотняться. Попробуйте трамбовать его — и все-таки вы ничего не добьетесь. От давления зерна будут перемещаться, но общий объем всех зазоров, пустот, сохраняющихся между прилегающими друг к другу зернами, останется неизменным, а следовательно, и горох в мешке будет стоять на том же уровне. Почему же он не уплотняется? Потому, что его круглые зерна способны соприкасаться лишь в одной точке. i '

Совсем иная картина наблюдается при встряхивании мешка с зернами гречихи. С каждым разом уровень зерна в мешке заметно понижается. Причина этой «усадки» ясна: греча имеет остроугольную форму, и зерна ее входят своими острыми углами в зазоры. Это уплотнение может быть продолжено до тех пор, пока все зерна не

будут прилегать друг к другу широкими плоскостями и общий объем пустот между зернами не приблизится к минимально возможной величине.

Теперь вернемся к бетонной массе. С каким бы усердием вы ни трамбовали погруженные в цементное тесто круглые или овальные куски гравия и песчинки, они в лучшем случае будут соприкасаться между собой только в отдельных точках. Это предел возможного уплотнения. Дальнейшие попытки приведут лишь к общему перемещению заполнителя. В том месте, где трамбуют, бетонная масса будет опускаться, но зато в другом месте она поднимется. Большие пустоты, неизбежно остающиеся между соприкасающимися кусками гравия, могут быть заполнены только цементным тестом. Понятно, что это повышает расход цемента и снижает прочность бетона.

Вывод напрашивается сам собою: мы должны стремиться к тому, чтобы геометрическая форма заполнителя была остроугольной.

Такой заполнитель при каждом ударе трамбовок или вибраторов будет двигаться вперед своими острыми углами и. входя ими в 'зазоры, выжимать из них цементное тесто. Все более уплотняясь, он в конечном счете уляжется так, что отдельные куски его будут тесно примыкать друг к другу своими широкими плоскостями, а излишек цемента поднимется кверху.

В природе нельзя найти материал для заполнителя, сочетающий все нужные качества с остроугольно-плоскостной формой. Но изготовить его можно. Нужно создать специальные дрюбилки раскалывающего действия, способные мельчить глыбы естественного камня на куски определенной величины и формы. В условиях непрерывно расширяющегося строительства, требующего развития существующих и организации новых районных карьеров с комплексной механизацией добычи и обработки камня, щебня, гравия и песка это предложение может принести известную пользу.

Искусственно добываемый щебень, кроме своей формы, обладает еще одним важным для бетонирования свойством. Шероховатая поверхность его обеспечивает лучшее сцепление с цементом, чем гладкая, обкатанная поверхность природного гравия. Площадь прилегания щебня к цементной массе увеличивается за счет многочисленных мелких углублений и невысоких выступов, имеющихся на каждом куске щебня. С природой этого явления знаком всякий, кому приходилось что-либо склеивать, хотя бы бумагу. Шероховатая бумага всегда склеивается прочнее, чем глянцевая.

Преимущества остроугольного щебеночного заполнителя очевидны: расход цемента значительно уменьшается, структура бетона приобретает высокую степень однородности, а сила сцепления заполнителя с цементом увеличивается. Прочность бетона поэтому приближается к прочности естественного камня, из которого состоит заполнитель. Конечно, замена природного материа

б