WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |

А.И.ЗВЕЗДОВ, др техн. наук, М.Ю.ТИТОВ, инж. (НИИЖБ)

Бетон с компенсированной усадкой для возведения трещиностойких конструкций большой протяженности

Одним из направлений развития и совершенствования бетона и железобетона является разработка новых подходов и их реализация в промышленности при получении вяжущих и бетонов нового поколения, обеспечивающих надежность и долговечность конструкций и сооружений, в частности ликвидацию усадки бетона.

Проблеме усадки и ее влиянию на свойства бетона посвящено много исследований в нашей стране и за рубежом, поскольку усадочные деформации в сочетании с низкой прочностью бетона на растяжение приводят к появлению трещин в железобетонных конструкциях, особенно в поверхностном слое, повышают их деформативность, снижают долговечность.

Одним из способов устранения отрицательных последствий усадки является применение в качестве вяжущего напрягающего цемента (НЦ), состоящего из портландцемента, алюмосодержащего компонента и гипса [1].

Напрягающий цемент, имеющий в своей основе портландцемент, обладает всеми его свойствами, но вместе с тем характеризуется рядом отличительных особенностей, а именно, расширением, нормированием величины самонапряжения, высокой водо и газонепроницаемостью и экранирующей способностью против радионуклидов, сульфатостойкостью, прочностью на растяжение (осевое и при изгибе), быстрым набором прочности как в нормальных условиях при положительных и отрицательных температурах, так и при тепловлажностной обработке.

Бетоны на напрягающих цементах подразделяются на напрягающие (с расчетной величиной самонапряжения) и бетоны с компенсированной усадкой (требования по самонапряжению не предъявляются).

Для повышения эксплуатационных характеристик бетонов в настоящее время широко используются минеральные добавки, среди которых особое место занимают расширяющие, при введении которых в портландцементе при твердении происходит увеличение линейных размеров. Введение таких добавок в бетон на портландцементе позволяет так же, как и при использовании НЦ, обеспечить высокую водонепроницаемость, трещиностойкость и долговечность конструкции. При этом новый бетон с использованием расширяющей добавки не только обладает всеми положительными свойствами бетона на портландцементе, но и нивелирует негативные его стороны: низкие показатели проницаемости, растяжения при изгибе, большие усадочные деформации.

В настоящее время в НИИЖБе разработано несколько видов расширяющих добавок [2], особенностью которых является возможность их производства как по обжиговой, так и по безобжиговой технологиям. В качестве сырья для получения таких добавок могут быть использованы природные материалы и промышленные отходы. Особый интерес представляет утилизация крупнотоннажных отходов, которая позволяет решать проблемы ресурсосбережения в строительстве, охраны окружающей среды и экологические задачи.

Добавки эти вводят или в мельницу при производстве цементов, или в бетоносмеситель непосредственно при приготовлении бетонной смеси.

Введение расширяющей добавки непосредственно в процессе приготовления бетонной смеси регулирует энергию расширения вяжущего, что позволяет получать бетоны для сборного и монолитного строительства как с компенсированной усадкой, так и напрягающие с различной энергией самонапряжения, обеспечивая при этом высокое качество изделий.

Анализ зарубежной и российской информации позволяет условно подразделить расширяющие добавки на следующие группы:

1 — алюминатносульфатные;

2 — алюминатнооксидные;

3 — оксидные.

Расширение цементов, содержащих алюминатносульфатные добавки, происходит в результате взаимодействия алюмо и сульфосодержащих фаз с образованием эттрингита (3CaO·Al2O3·3CaSO4·31Н2О).

В добавках второй группы наряду с компонентами, несущими оксиды алюминатов и сульфатов, обязательно присутствие свободного оксида кальция, т.е. расширение цементов с расширяющей добавкой этой группы происходит как изза образования эттрингита, так и в результате гидратации СаОсв.

В цементах с добавками третьей группы расширение происходит в результате гидратации оксидов кальция, магния и др. (СаО, MgOсв).

Введение расширяющих добавок в бетонную смесь на портландцементе вызывает расширение цементного камня, увеличение объема твердой фазы, образующейся при гидратации цемента. При ограничении деформаций расширения развивается самонапряжение, т.е. усилие, отнесенное к единице площади поперечного сечения. Изучение процесса гидратации цементов на расширяющих добавках и бетонов на их основе показало, что скорость образования продуктов гидратации, вызывающих расширение в системе и рост прочности, во многом зависит от вида, активности и количества расширяющей добавки. Таким образом, свойства бетона можно регулировать путем изменения количества последней.

Для оценки возможности получения бетонов с различными свойствами были проведены исследования при введении расширяющих добавок разных типов. В качестве контрольного был выбран бетон класса В25 (М350), при приготовлении которого в бетонную смесь на портландцементе вводили различные расширяющие добавки с варьируемым количественным и качественным составом. Результаты испытаний приведены в табл.1.

Таблица №№ п/п Группы РД Кво РД, % Характеристики бетона е (%) у (МПа) W (атм) Rсж / Rизг (МПа) I 0, 35,2/7, II 0, 0, 38,4/8, III 0, 0, 37,6/9, IV 0, 1, 38,4/9, V 1, 1, 38,0/9, VI 0, 0, 38,4/9, VII 2, 0, 36,4/8, VIII Разрушение IX 0, 0, 38,4/9, X 0, 0, 38,7/8, XI 1, 1, 36,2/8, XII Разрушение Примечания: е — расширение (ТУ 57430234685409098); W — водонепроницаемость (ГОСТ 12730584); у — самонапряжение (ТУ 573407246854090); Rсж — прочность на сжатие (ГОСТ 310.4); Rизг — прочность на растяжение при изгибе (ГОСТ 310.4).

Анализ данных табл.1 показывает, что, изменяя количество добавки даже в пределах одной группы, можно получить бетоны с различными характеристиками. Величина расширения и самонапряжения прямо пропорциональна количеству вводимой добавки. В то же время чрезмерное увеличение ее содержания может привести к снижению показателей прочности бетона на сжатие и растяжение при изгибе и даже кего разрушению (при отсутствии ограничений деформации).

Оценка результатов испытания показала, что с использованием добавок 1й группы (добавок сульфоалюминатного типа) можно получать бетоны с прогнозируемыми свойствами. Эти свойства бетонов были успешно использованы при возведении ряда сооружений в Москве.

При устройстве бетонных покрытий в конструкции большой протяженности в большинстве случаев необходимо выполнять деформационные температурноусадочные швы, что обусловлено невысокой предельной растяжимостью бетона. В то же время наличие швов снижает такие эксплуатационные качества покрытий, как ровность, в спортивных сооружениях и водонепроницаемость и долговечность — в покрытиях полов.

С использованием расширяющих добавок были разработаны бетоны с прогнозируемыми свойствами для конструкций большой протяженности, в частности, для устройства технологической плиты на Малой спортивной арене спорткомплекса "Лужники". Уместно отметить, что в 2000 г. была проведена реконструкция покрытия ледового поля, которое ранее (в 1979 г.) [3] было забетонировано именно бетоном на напрягающем цементе, при этом эксплуатация показала удовлетворительное его качество. При возведении железобетонной охлаждающей плиты перед проектировщиками и строителями опять возникла проблема обеспечения ее трещиностойкости, поэтому при реконструкции приняли решение вновь использовать напрягающий бетон.

В этой конструкции было использовано сочетание таких свойств бетонов, как повышенная прочность на растяжение, самонапряжение, повышенная деформативность, что позволило с использованием пластичных бетонов при насыщенности арматурой и трубопроводами системы охлаждения избежать усадочных трещин и отказаться от деформационных швов. Особую сложность при возведении спортивных сооружений составили высокие требования к ровности поверхности (±1,5 мм), положению труб системы замораживания в плите и к ее трещиностойкости. Большое насыщение плиты металлом (трубы и арматура составляют около 5% площади сечения плиты) при использовании обычного бетона неизбежно привело бы к образованию трещин и поставило под вопрос долговечность даже толстостенных труб системы замораживания, не говоря уже о резком снижении морозостойкости самой плиты. Поэтому наиболее эффективным средством повышения трещиностойкости является предварительное напряжение плиты. Однако напряжение относительно тонкой (14 см) пластинки большой площади (1800 м2) обычными способами весьма сложно и не всегда возможно.

Для создания такой технологической плиты с размещенными в ней трубами системы замораживания наиболее целесообразным является применение бетона с регулируемой величиной расширения. Только за счет происходящих химических реакций при твердении бетона возможно устройство данной конструкции. Разработка последней в качестве охлаждающей плиты при применении бетона с компенсированной усадкой дало возможность исключить температурные швы на всей площади. Одновременно благодаря высокой плотности цементного камня с РД и бетона на его основе была достигнута непроницаемость плиты, что обеспечило сохранность и работоспособность нижележащих скользящих и теплоизоляционных слоев.

Охлаждающая плита стадиона в Лужниках опирается на сохраненную часть "пирога" ледового поля. Такая несущая конструкция позволила, помимо исключения опалубки под плитой, значительно уменьшить температурные напряжения в охлаждающй плите. Благодаря этому резко упростилось устройство скользящих слоев, состоящих из пластиковых пленок толщиной 200 мкр, пластифицированного поливинилхлорида и слоя порошка (талька). Для снижения хладопотерь применен второй слой плит"Пеноплекс" толщиной 100 мм. Защитой от механических повреждений и проникания воды являются слои из асбестоцементного листа и изопласта ЭПП4 (разрез охлаждающей плиты представлен на рисунке).

Охлаждающая плита (разрез) ледового поля стадиона в Лужниках В связи с тем, что к бетону покрытия предъявлялись повышенные требования по прочности, водонепроницаемости, морозостойкости и трещиностойкости, бетонная смесь требовалась марки БСГ В30П3F300W12 (ГОСТ 747394).

Прочность бетона по контрольным образцам в соответствии с ГОСТ 1018060 представлена в табл.2.

Таблица Прочность бетона на сжатие, МПа, в возрасте, сут Водонепроницаемость, атм 26, 45, 54, 56, 31, 46, 52, 54, 30, 45, 50, 53, 28, 36, 50, 52, Испытания показали, что величина самонапряжения бетона колеблется от 0,6 до 0,9 МПа, а прочность превышает 50 МПа. Как видно из анализа результатов испытаний, марка по водонепроницаемости бетона покрытия ледового поля Малой спортивной арены в Лужниках, определяемая в соответствии с ГОСТ 132730.584, колебалось от W12 до W16. Морозостойкость бетона была более F600 (ГОСТ 1006095). Таким образом, все показатели бетона оказались выше проектных требований.

Другая наиболее интересная область применения бетонов с компенсированной усадкой — покрытия полов производственных зданий, в частности, полов предприятий мясомолочной промышленности [4]. В процессе эксплуатации бетонные и железобетонные конструкции подобных зданий постоянно подвергаются воздействию производственных агрессивных сред в виде жирных кислот, водных растворов различных солей, а также температурновлажностных факторов, вызывающих интенсивную коррозию материалов. Повышение долговечности таких конструкций достигается за счет увеличения плотности бетонов, их прочности, морозостойкости, непроницаемости и коррозионной стойкости, а также путем введения в бетон добавок, обладающих бактерицидными и ингибирующими свойствами.

Анализ различных конструктивных решений полов на таких предприятиях, обзор литературных источников и результаты натурных наблюдений показали недолговечность бетонов под воздействием жидких агрессивных сред в переменных температурновлажностных условиях.

Конструкции пола обычно выполняют многослойными, в некоторых помещениях предусматривают покрытия из керамической мелкоштучной кислотоупорной плитки при разделке швов полимерными материалами. При этом используется недолговечная, трудоемкая в работе гидроизоляция, срок службы которой при воздействии жиросодержащих сред не превышает трех лет.

Монолитные покрытия полов в основном возводят с использованием гидроизоляционных мастик, малопроницаемых бетонов с уплотняющими добавками на основе жидкого стекла. Эти покрытия выполняют бесшовными, однако они не рассчитаны на механические воздействия от транспортных средств и динамические нагрузки.

Pages:     || 2 |




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.