Бетон - это искусственный камень, получаемый в результате затвердения бетонной массы. Масса состоит из смеси цемента и заполнителей, т. е. песка, гравия или щебня и воды. Густота бетона регулируется водой. Если в бетон уложить стальную арматуру или каркас, то получается железобетон, который прочнее бетона. Поэтому мы будем рассматривать устройство колодца из железобетона.

Песок, гравий и щебень, используемые в бетоне, должны быть чистыми, так как загрязнения снижают прочность бетона или железобетона. Загрязненные материалы необходимо хорошо промыть, чтобы они были совершенно чистыми. Цемент применяют той марки, которая позволяет получить бетон нужной прочности, - не ниже 300.

Бетонная масса должна быть одинаковой консистенции. Консистенция бетона зависит от количества внесенной в него воды. Жесткая масса (как бы влажная земля) при укладке требует сильного уплотнения; пластичная (относительно густая и более подвижная) нуждается в меньшем уплотнении; литая - подвижная масса, которая почти самотеком заполняет форму, но ее также следует уплотнять. При избытке воды бетонная масса расслаивается, а прочность бетона снижается. Если одновременно добавлять воду и цемент, не меняя соотношения между ними, то прочность бетона остается без изменения. Чем гуще масса бетона и чем лучше она уплотняется (трамбуется), тем выше прочность бетона и наоборот.

Желательно готовить и укладывать более густую массу с осадкой конуса 2-б см. Однако уложить и тщательно уплотнить такую массу можно только в крупных конструкциях с редко расположенной арматурой. Чем тоньше конструкция и чем чаще расположена в ней арматура, тем пластичнее должна быть бетонная масса. Таким образом, для каждой конкретной конструкции подбирают соответствующую ей консистенцию бетонной массы. Консистенция массы зависит еще и от того, как расположена арматура в конструкции: часто или редко.

В нашем случае арматура расположена не очень часто, но толщина стенок 10-15 см. Поэтому мы можем применять пластичный или полулитой бетон. Консистенцию, или подвижность бетонной массы, измеряют стандартным специальным металлическим конусом с очень гладкой внутренней поверхностью (без швов). Высота конуса 30 см, ширина в нижнем основании 20 см, в верхнем 10 см. Сбоку конуса имеются две ручки, а внизу к нему прикреплены два упора в виде лапок или скоб, на которые становятся ногами, прижимая тем самым конус к горизонтальной площадке (широкой доске, фанере, листу стали или пластмассы) (рис. 22). Для проверки бетонной массы выполняют следующее. Площадку смачивают водой, ставят на нее конус, прижимают ногами и наполняют его тремя слоями (по 10 см каждый) бетонной массы, причем каждый слой протыкают 15 раз стержнем-штыком из круглой стали диаметром 1,5 см. Такое уплотнение называется штыкованием. Наполнив конус бетонной массой, излишки срезают вровень с краями конуса. После этого конус берут за ручки и медленно поднимают вертикально. Освобожденная от него бетонная масса начинает медленно оседать, меняя свою форму. Как только бетонная масса перестанет оседать, рядом с ней ставят конус, кладут на его верхнее основание рейку и измеряют линейкой расстояние от рейки до осевшей массы. Линейку применяют с сантиметровыми делениями. Чем жиже бетонная масса, тем больше она оседает, и наоборот. Пластичная бетонная масса оседает от 6 до 14 см, полулитая - от 15 до 16, литая - от 17 до 22 см. При этом бетонная масса не должна выделять воду и расслаиваться.

Весьма желательно при изготовлении бетонных деталей для устройства колодца бетонную массу приготовлять одинаковых пластичности и состава.

Рис. 22

При подборе заполнителей для приготовления бетонной массы надо стремиться к тому, чтобы гравий, щебень и песок имели зерна различного размера. В этом случае между зернами заполнителя почти не будет пустот, которые снижают прочность бетона. Принято считать, что объем пустот в песке не должен превышать 37 %, в гравии 45 %, а в щебне 50 %. Чем меньше пустот в крупном заполнителе (гравии или щебне), тем меньше потребуется песка и цемента.

Пустотность в заполнителе можно проверить довольно простым способом. Подобранную смесь или отдельно гравий, щебень, песок насыпают в 10-литровое ведро. Не уплотняя их сравнивают с краями и наливают в ведро до краев тонкой струей воду. По объему налитой воды определяют пустот-ность. Если, например, в ведро вошло 4,5 л воды, значит пус-тотность 45 % и т. д.

Состав заполнителя подбирают с помощью стандартных сит. Гравий и щебень просеивают через сито с ячейками диаметром 80, 40, 20, 10 и 5 мм; песок - 5; 2,5; 0,5; 0,3 и 0,15 мм. Зерна, остающиеся на каждом сите, называют фракцией заполнителя.

Рассмотрим два способа подбора заполнителя.

1. Наибольшая величина заполнителя 40 мм. Просеивают гравий или щебень через сито с ячейками диаметром 40 мм. Остаток заполнителя на сите называют верхним остатком. Затем то, что прошло через сито 40 мм, просеивают через сито 20 см. Остаток заполнителя на этом сите называется первой фракцией с зернами размером 21-40 мм. То, что прошло через сито 20 мм и осталось на сите 10 мм, является второй фракцией с зернами размером 11-20 мм. То, что прошло через сито 10 мм, просеивают через сито 5 мм. Остаток дает третью фракцию с зернами размером 6-10 мм. То, что прошло сквозь сито 5 мм, называется нижним остатком.

Для приготовления крупнозернистой смеси часто берут по 5 % верхнего и нижнего остатка и по 30 % первой, второй и третьей фракций. Верхний остаток можно заменить первой фракцией в количестве 5 %.

Крупнозернистую смесь такого состава можно приготовить из двух фракций: 50-65 % первой, 35-50 % третьей или из трех фракций: 40-45 % первой, 20-30 % второй и 25-30 % третьей.

2. Наибольшая величина заполнителя 20 мм. Просеивая заполнитель через сито с ячейками диаметром 20 мм, а то, что прошло через него, - через сито 10 мм, получают первую фракцию с размером зерен 11-20 мм. Затем то, что прошло через сито 10 мм, просеивают через сито 5 мм и получают вторую фракцию с зернами размером 6-10 мм. Наконец то, что прошло через сито 5 мм, просеивают через сито 3 мм и получают третью фракцию с зернами 4-5 мм. Песок сначала просеивают через с,ито с размером ячеек 2,5 мм, а то, что прошло через него, - через сито 1,2 мм, затем через сито 0,3 мм и получают вторую фракцию. Для приготовления песчаной смеси берут 20-50 % первой фракции, 50-80 % второй.

Таким образом подбирают зерновой состав гравия или щебня и песка. Отмерив нужное количество заполнителя разных фракций, их тщательно перемешивают, чтобы зерна равномерно распределились по всей массе.

Необходимо помнить, что размеры крупного заполнителя должны быть не более 1/4-1/5 наименьшего размера конструкции детали. Для тонких изделий наибольшая величина заполнителя может достигать 1/3 и 1/2 толщины плиты.

Цемент надо применять такой марки, которая превышала бы заданную марку бетона в 2-3 раза, портландцемента - в 2 раза, других цементов - в 3 раза. Например, для бетона марки 150 кгс/см2 следует применять цемент марки не ниже 400 кгс/см2. Марка бетона в нашем случае должна быть 100 кгс/см2.

Следует знать, что избыток цемента в бетоне приводит к перерасходу последнего, а недостаток уменьшает его плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, приводит к ржавлению уложенной арматуры.

Необходимо знать, что при приготовлении бетонной массы смесь заметно уменьшается в объеме. Из 1 кубического метра сухой смеси получается 0,59-0,71 кубического метра бетонной массы. Поэтому для приготовления 1 кубического метра бетонной массы следует брать гораздо больше сухих материалов. Например, для одного состава бетона требуется 0,445 кубического метра песка, 0,870 кубического метра гравия, 0,193 кубического метра цемента (250 кг), 178 л воды; для другого -

0,395 кубического метра песка, 0,880 кубического метра гравия, 0,198 кубического метра цемента (260 кг), 185 л воды; для третьего - 0,445 кубического метра песка, 0,880 кубического метра гравия, 0,204 кубического метра цемента (265 кг), 189 л воды.

Таким образом, умелый подбор состава заполнителя позволяет получить бетон одной и той же марки, но с разным содержанием цемента.

Подобрав крупные заполнители, их отмеривают объемными частями и перемешивают. Песок также отмеривают в нужном количестве и насыпают на боек (деревянный щит) ровным слоем в виде грядки. На грядку насыпают цемент и все тщательно перемешивают (гарцуют) до получения однородной смеси. Далее цементно-песчаную смесь гарцуют с гравием или щебнем до полной однородности сперва в сухом виде, затем постепенно поливают из лейки отмеренным объемом воды и мно гократно перелопачивают до получения совершенно однородной бетонной массы, которую тут же используют в дело (не позднее 1 часа, считая с момента затворения водой).

Колодцы из железобетонных или бетонных колец (рис. 23) монтировать легче, чем кирпичные, каменные или из силикатных элементов. В зависимости от условий можно устраивать и монолитные колодцы, но при их выполнении приходится делать длительные перерывы в работе, необходимые для затвердения бетонной массы.

Бетонные колодцы могут быть самые простые, без так называемого замка. Чтобы при монтаже они не сдвинулись с места, их скрепляют между собой в 4-б местах стальными скобами. Для этого в кольцах оставляют отверстия, а концы выступающих скоб загибают или закрепляют гайками с шайбами.

В зависимости от глубины колодца кольца делают высотой 70-100 см, диаметром 80-100 см. Толщина стенок из бетона 9-12 см, из железобетона 5-9 см. Масса колец очень большая: железобетонные кольца диаметром 100 см и такой же высоты, толщиной 5 см весят 380 кг. Для удобства сборки шахты из таких колец делают высотой 30-50 см и соответственно меньшей массы.

Кольца армируют стальной арматурой разной толщины. Для вертикальных стержней, которых ставят 4-10 штук, берут арматуру диаметром 8-12 мм или более, а для горизонтальных стержней, которых ставят 12-15 штук, арматуру берут диаметром 6-8 мм, т. е. из нее делают проволочные кольца. Кольца располагают по окружности через 60-80 мм.

На вертикальных стержнях должны быть два ушка, за которые поднимают кольца. Поэтому эти стержни делают более длинными, чтобы их можно было согнуть в середине пополам, выполнить ушки и загнуть концы так называемой скобочкой. В месте пересечения колец с вертикальными стержнями их скрепляют между собой мягкой (вязальной) проволокой диаметром до 2 мм. Вместо вязки можно выполнять сварку.

5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОЛЕЦ (ТРУБ)

Рассмотрим процесс изготовления бетонных или железобетонных колец (труб).

Самое простейшее кольцо (труба) показано на рис. 23 а. Это кольцо с двумя ушками, за которые его поднимают и опускают. Пунктиром показаны вставленные арматурные стержни, концы которых загнуты скобочками. Скобочки более надежно удерживают стержни в толще бетонных стенок кольца. После постановки кольца на место ушки или спиливают, или срезают газосварочным аппаратом. Это делают для того, чтобы они не мешали плотно поставить на место следующее кольцо.

Чтобы выполненная из колец труба была монолитной, отдельные кольца скрепляют между собой в 4-6 местах стальными скобами. Для этого в кольцах устраивают соответствующие отверстия нужного диаметра, располагая их на расстоянии не менее 10 см от кромок. Скобы должны быть длиной до 20 см с такими концами, чтобы их можно было загнуть. Скобы ставят или с наружной стороны трубы с загибанием концов внутрь трубы, или наоборот. Последнее предпочтительнее. Скобы предварительно окрашивают масляной водостойкой краской и хорошо просушивают.

Рис. 23

Чтобы ушки не спиливать, в кольцах устраивают пазухи с отверстиями с наружной стороны, через которые затем эти пазухи заполняют цементным раствором, тщательно уплотняют его проволокой и замазывают открытое отверстие (рис. 23 б).

Кольца можно поднимать и опускать и без устройства ушек, а оставляя в верхней части колец отверстия диаметром 10-15 см, но так, чтобы эти отверстия перекрывались изогнутым вертикальным стержнем, образующим ушки. Эти отверстия должны быть расположены на 10 см ниже кромки кольца (рис. 23 в). На рис. 23 г показаны два кольца, соединенные скобами, а также форма и размеры скоб.

Между кольцами для уплотнения швов устраивают прокладку из просмоленного каната, пеньки или других волокнистых материалов, не подвергающихся гниению. Поэтому шов получается более широким, а из-за этого расстояние между отверстиями для скоб соответственно изменяется. Поэтому в одном кольце отверстия рекомендуется устраивать круглые, вставляя при отбивке колец из бетонной массы в форму круглые стальные стержни такого же диаметра, что и скобы. В другом кольце эти отверстия устраивают не круглыми, а в виде эллипса длиной, равной двум диаметрам скобы. Зазоры между скобами и стенками кольца заполняют цементным раствором состава 1:2 или 1:3, но чаще всего их расклинивают кусками арматуры и только затем замазывают раствором.

Отверстия для скоб просверливают электродрелью, применяя сверло с победитовым наконечником. Просверливание отверстий выполняют после постановки кольца на место с разметкой центров для сверления отверстий для каждой скобы в отдельности.

Иногда кольца скрепляют скобами с загнутыми скобочками концами. В одном кольце эти скобы ставят во время бетонирования, а в другом против этих скоб устраивают пазухи такой же формы, как и для ушек, применяя для этого вкладыш (рис. 23 д). Как уже было сказано, для придания прочности бетонным кольцам их армируют стальной арматурой, общий вид которой показан на рис. 23 е. Вкладыши могут быть круглыми, выполненными из древесины (досок), или прямоугольными. После снятия с колец формы или опалубки вкладыши легко удаляются- выбиваются молотком.

Вкладыши для ушек или скоб выбить невозможно, так как они открыты только с одной стороны, остальные стороны находятся, в толще бетона. Устраивают вкладыши из досок толщиной 3-4 см. Ширина их зависит от ширины ушек, но обязательно, между ушками и стенками пазухи должно быть свободное пространство не менее 1 см. Это необходимо для того, чтобы при за полнении пазухи раствором, последний со всех сторон плотно закрыл скобы и тем самым предохранил их от ржавления.

Конструкция вкладыша (рис. 23 ж) имеет форму косого шипа, т. е. вид «ласточкина хвоста», состоящего из трех частей. В первую очередь вынимают первую часть 1, затем вторые части 2 и 7. В первой части устроена вырезка с вбитой шпилькой (длинный, толстый гвоздь) 3. За эту шпильку зацепляют крючок из арматурной стали диаметром 5 мм и вынимают таким образом первую часть. Остальные две части вынимают вслед за первой, зацепляя их крючком за устроенные в них отверстия 4. Вкладыш крепится к деревянному щиту 5 с помощью гвоздей 6. При разборке формы, т. е. снятии ее с кольца, форму перевертывают нижней стороной вверх, вынимают гвозди, снимают щит и удаляют вкладыш. Удалить из пазухи ушки или скобы, залитые цементным раствором, - весьма трудоемкий процесс.

На рис. 23 з показана форма пазухи с отверстием 1 для заполнения ее раствором и его уплотнения. Ушко, или скоба 2 отстоит от стенок кольца не менее чем на 1 см. Положенный раствор тщательно уплотняют через отверстие. Отверстие полностью замазывают раствором, который разравнивают и заглаживают.

Как уже было сказано, между кольцами укладывают просмоленную прокладку, необходимую для уплотнения шва, чтобы через него в колодец не проникали поверхностная вода, грунт и т. д., загрязняющие воду. Прокладка несколько поднимает кольца, оставляя между ними зазор. Поэтому получается более широкий шов, который затем заполняют цементным раствором состава от 1:1 до 1:2. Раствором надо не только заполнить полностью шов, но и зачеканить его. Шов предварительно очищают от пыли и загрязнений, промывают водой, дают ей возможность впитаться в бетон и этот влажный бетонный шов заполняют раствором и уплотняют. Однако от небольшого перекоса колец при их опускании в колодец раствор может выпасть. Чтобы этого не случилось, в шве, а проще по краям кольца, с двух сторон рекомендуется устроить замки, выбрав углубления, показанные на рис. 23 и. С внутренней стороны швы заполняют после устройства колодца.

В свежем бетоне выбирают этот замок с помощью любого инструмента, но это возможно только сверху кольца, а снизу надо изготовить из 3-4 мм проволоки кольцо, уложить и за крепить его к щиту. От наружных сторон бетонных колец замок должен находиться на расстоянии 0,5-1 см. Глубина замка 0,5-0,7 см.