Берг - Высокопрочный бетон

ПРЕДИСЛОВИЕ

В современном строительстве наблюдается тенденция к применению высокопрочных бетонов в сочетании с высокопрочной арматурой. Рационально комбинируя эти материалы, можно более полно использовать их свойства, особенно в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

В настоящее время сборные конструкции из предварительно напряженного железобетона изготовляют преимущественно из тяжелых бетонов марок 400—500. Использование бетонов более высоких марок позволит снизить собственный вес конструкций, уменьшить их сечения, создать более рациональные конструктивные формы элементов.

Высокопрочные бетоны, обладающие повышенной скоростью твердения, набирают прочность в сравнительно короткие сроки. По этой причине можно сократить продолжительность пропаривания изделий из таких бетонов при заводском изготовлении, а в некоторых случаях отказаться от тепловлажностной обработки. Применение высокопрочных бетонов с пониженной деформативностью под кратковременной и длительной нагрузками благоприятно отразится на жесткости элементов, позволит уменьшить потери предварительного натяжения от ползучести бетона. Усадка высокопрочного бетона, как правило, не превышает в сопоставимых условиях аналогичных деформаций бетона обычной прочности.

Применению в отечественной практике строительства бетонов высоких марок способствует все более широкое использование высокоактивных цементов, совершенствование технологических процессов изготовления бетона. Освоение методов получения таких бетонов на заводах железобетонных конструкций должно осуществляться в тесной связи с повышением общей культуры производства.

Вместе с тем физико-технические свойства высокопрочных бетонов изучены в настоящее время еще недостаточно. Необходимые для проектирования элементов конструкций расчетные характеристики не имеют достаточно полного обоснования.

В настоящей монографии обобщаются результаты проведенных в течение последних лет в СССР и за рубежом исследований важнейших физико-механических свойств высокопрочных бетонов марок 700—1000. Проанализированы процессы деформирования и разрушения тяжелых бетонов с учетом свойств компонентов этих материалов. Выявленные новые закономерности позволят обосновать прочностные и деформативные характеристики высокопрочных бетонов, используемых для проектирования и расчета элементов конструкций.

Глава I

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ

Существуют в основном две точки зрения об определении границы между обычными и высокопрочными бетонами. Согласно первой, высокопрочными следует называть бетоны, предел прочности которых больше, чем у применяемого в нем цемента, а согласно второй — бетоны, прочности которых превышают принятые в действующих нормативных документах. По-видимому, устанавливать четкую границу не имеет смысла, поскольку любое разделение бетонов по такому признаку является в значительной мере условным. Везде в дальнейшем авторы подразумевают под высокопрочными тяжелые бетоны с марочной прочностью 700 и выше.

Проведенные в Советском Союзе [4, 23, 66, 67, 70„ 86, 87, 103] и за рубежом [52, 121, 141, 147, 184, 188, 195, 203, 204] экспериментальные исследования показали, что можно изготовлять бетоны с пределом прочности 600—1200 кГ/см2 на обычно применяемых материалах. К. Вальц [204] отмечает, что приготовить бетоны марок 600—800 в производственных условиях не трудно. Он получил бетоны с прочностью до 1400 кГ/см2у применив фракционированный заполнитель в виде базальта и высокоактивный цемент с последующим хранением бетона при температурах от 5 до 20° С.

1. МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА

К материалам, используемым для приготовления высокопрочного бетона, предъявляются повышенные требования, обеспечивающие получение бетона нужной прочности при максимально возможной экономии цемента.

Цемент. В качестве вяжущего, применяют пластифицированный, гидрофобный или обычный портландцемента, которые должны иметь наибольшую возможную активность и наименьшую нормальную густоту. Рекомендуются цементы, у которых нормальная густота цементного теста не более 25—26 % и активность не ниже 500—600.

Высокопрочные бетоны наиболее целесообразно приготовлять на высокоактивных портландцементах (ВПЦ), которые выпускаются в настоящее время отечественной цементной промышленностью. Достаточно быстрое нарастание прочности в раннем возрасте позволяет сократить до минимума использование различного рода ускорителей твердения бетона.

Песок. Для приготовления высокопрочного бетона используются природные, искусственные (или их смеси) фракционированные кварцевополевошпатовые пески, поставляемые в виде двух фракций — крупной (размерами зерен от 1,25 до 5 мм) и мелкой (размерами зерен от 1,4 до 0,63 мм). Зерновой состав крупного и мелкого заполнителей после фракционирования должен отвечать требованиям гост.

В крупной фракции наличие зерен более 5 мм, а в мелкой менее 0,14 мм не допускается, при этом содержание отмучиваемых примесей в песке не должно превышать 1 % по весу.

Исходя из условий получения бетонной смеси с наилучшей удобоукладываемостью соотношение крупной и мелкой фракций песка выбирают в пределах: крупной — 20—50% и мелкой — 80—50% по весу.

Для приготовления высокопрочных бетонов марок до 800 включительно можно применять чистые крупно- или среднезернистые пески природной гранулометрии (без фракционирования) при условии, если кривая просеивания находится в пределах области, рекомендуемой ГОСТ. В случаях, когда вязкость применяемого цементного теста велика, т. е. нормальная густота /Кн.г>26%, а В/Ц< < 0,33), кривая просеивания должна находиться у верхней границы области, рекомендуемой ГОСТ. Такой песок следует фракционировать, отделяя частицы мельче 0,3 мм. Применять пески, зерновой состав которых не отвечает указанным требованиям, допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Крупный заполнитель. В качестве крупного заполнителя в высокопрочных бетонах применяют щебень, получаемый дроблением прочных плотных горных пород. Прочность щебня при сжатии в насыщенном водой состоянии, согласно ГОСТу, должна превышать прочность бетона не менее чем в полтора раза.

Допускается применять щебень пониженной прочности, но не ниже прочности бетона. В этом случае его следует испытывать в бетоне и использовать после соответствующего технико-экономического обоснования.

Щебень необходимо применять- чистым (не содержащим отмучиваемых частиц) и фракционированным. Размеры фракций принимаются 5—10, 10—20 и 20—40 мм.

Наибольшую крупность щебня обычно выбирают в зависимости от размеров поперечного сечения элемента и особенностей армирования конструкции. Для изготовления слабоармированных, толстостенных конструкций можно применять щебень с максимальной крупностью до 70 мм.

Заполнители, используемые для приготовления высокопрочного бетона, должны быть сухими. В остальном крупный заполнитель должен отвечать требованиям ГОСТа.