ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕСТКИХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Эффективность применения жестких смесей может быть выяв­лена путем сопоставления расходов цемента, необходимых для получения заданной прочности бетонов, приготовленных на смесях различной жесткости. Для сопоставления следует построить гра­фики, выражающие количественную связь прочности бетона и рас-

ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕСТКИХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Рис. 77. Зависимость прочности бетона от расхода цемента для смесей различной жесткости (короткий режимы твердения)

Л — твердение один лень в нормальных условиях; б — пропаривание 2+2+0;

1 — жесткость 20 сек.; 2 — 120 сек.; 3 — 600 сек.

На рис. 77 и 78 приведены примеры таких зависимостей при ускоренных и обычных режимах твердения. Кривые на графиках относятся к бетонным смесям, приготовленным на гравии с пре­дельной крупностью 20 мм и цементе Белгородского завода марки 500.

Как видйо из графиков, бетон данной прочности может быть получен при тем меньших расходах цемента, чем больціе жест­кость смеси. При ускоренных режимах твердения применение сме­сей с жесткостью 100—120 сек. (нормально-жесткие смеси) позво­ляет сократить расход цемента на 25—30% по сравнению с мало-

Подвижными смесями с жесткостью 20—25 сек. Для смесей с жесткостью 250—300 и 600 сек. (особо жесткие смеси) экономия цемента может составить 40—60%.

При продолжительных сроках твердения эффективность жестких смесей несколько уменьшается. Однако и в этом случае экономия цемента по сравнению с малоподвижными смесями (20—25 сек.) составляет 15—20% для нормально жестких смесей (100—120 сек ) й 30—40% для особо жестких (400—600 сек.).

Приведенные графики показывают, что жесткие бетонные смеси особенно эффективны при их использовании для получения высо­копрочных бетонов. Расходы цемента в этом случае понижаются особенно значительно.

В табл. 37 показано возможное повышение прочности бетона при неизменяем расходе цемента, которое достигается в резуль­тате применения жестких бетонных смесей.

Как видно из таблицы, прочность бетонов из жестких бетонных смесей составляет при обычных режимах твердения по сравнению с малоподвижными смесями 120—150% для нормально жестких смесей и 130—180% для особо жестких и доходит до 200—300% при ускоренных режимах. ‘

ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕСТКИХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Т? оо зоо т sob Год Щ т Sod Жоо

Расход цемента, нг/м^

Рис. 78. Зависимость прочности бетона от расхода цемента для смесей различной жесткости (длительные сроки твердения)

А — цемент Н 3, 7 дней; б — цемент № 2,28 дней;- 1 — жесткость ЗОсек; 2— 250 сек;

3 — 25-30 сек.; 4 — 90—100сек.; 5 — 400—600сек.

Выше уже приводились данные, показывающие, что применение жестких бетонных смесе^позволяет сократить продолжительность твердения изделий. При неизменном расходе цемента нормально жесткие смеси (100—200 сек.) требуют для получения той же проч­ности примерно в 1,6 раза меньшей продолжительности пропари­вания и в 3 раза меньшего времени выдерживания в естественных — условиях, чем при использовании малоподвижных смесей {25— ЗОсек;). Для особо жестких смесей -(300—бООсек.) продолжитель-

Таблица 41

Повышение прочности бетона из жестких бетонных смесей по сравнению с малоподвижными смесями

(20—25 сек.)

Жесткость в сек.

Расход цемен­та в кг/м3

Относительная прочность в % по отношению к прочности ветона из малоподвижных смесей в возрасте

1 дня

3 дней

7 дней

28 дней

При пропаривании по режиму

2-2-0

.3-8-3

300

225

160

150

135

175

1 Л)

400

180

135

120

120

140

_

300

• —

160

180

400

_

130

150

300

325

_

145

220

400

220

—■

130

165

Ность твердения может быть сокращена в 2 раза при тепловой обработке и в 4 раза при естественном твердении.

Изделия’ из жестких бетонных смесей могут быть распалублены немедленно пойле уплотнения. Это значительно упрощает техноло­гический процесс производства пустотелых и ребристых изделий, уменьшает затраты рабочей силы на распалубку, сборку и смазку форм и уменьшает расход металла на бортосиастку, превращая ее в часть формующего агрегата.

Помимо перечисленных преимуществ, увеличение жесткости смеси улучшает физико-механические свойства бетона за счет меньшего содержания воды и цементного теста, а также меньшей пористости и большей плотности бетона.

Бетоны из жестких бетонных смесей обладают меньшей усад­кой, чем бетоны из малоподвижных смесей, благодаря уменьшен­ному количеству цементного камня в составе бетона. По данным А. Е. Десова [31], уменьшение водосодержания с 160 до І120 лім3, Т. е. на 25% при неизменном ВЩ, уменьшает усадку бетона, хра­нившегося 7 дней в условиях атмосферной влажности, а затем при температуре 21,5е и 50% относительной влажности воздуха, с 500 до 300 іт. е. почти в 2 раза. !

Повышение жесткости бетонной смеси и связанное с этим умень­шение содержания в. бетоне цементного камня и воды обуславли­вает уменьшение ползучести бетона, что особенно важно для •предварительно напряженных конструкций [97].

Бетоны из жестких смесей, отличающиеся большим количеством крупного заполнителя или меньшим водоцементным отношением по сравнению с малоподвижными смесями, обладают повышенным модулем упругости, прочностью при растяжении, изгибе и ударе [29]. Особенно большая разница наблюдается; так же как и при сравнении прочностных показателей* при коротких режимах твер­дения и высоких значениях ВЩ -(«^тещих составах). ■ — -". —

Бетоны из жестких смесей, отличающиеся пониженным содер­жанием цементно-песчаного раствора, показывают более высокое сопротивление истирающему воздействию. Бетоны из жестких смесей, имея повышенную плотность, характеризуются высокой •морозостойкостью, водонепроницаемостью и, следовательно, дол­говечностью. Это преимущество жестких бетонов было наглядно доказано исследованием Г. И. Горчакова [18]. Опыт изготовления водонепроницаемых железобетонных тюбингов из жестких бетон­ных смесей [12] также подтверждает их высокую эффективность.

Утвержденные Госстроем указания по применению жестких бетонных смесей (У 110-56) определяют, что основной целью ис­пользования таких смесей является экономия цемента по сравне­нию с малоподвижными смесями.

Высокопрочные бетоны марки 500’и выше из малоподвижной бетонной смеси могут быть получены при расходе цемента актив­ностью 500 кг/см2 более 500—600 кг/м3, т. е. таком расходе, при котором уже цемент используется с пониженной эффективностью.

Только использование жестких бетонных смесей для — получения высокопрочных бетонов может дать экономию цемента и эффектив­ное использование его прочностных свойств.

Экономия цемента может быть получена и при обычных бето­нах марки около 200, твердеющих при средней продолжительности пропаривания. В этом случае расход цемента может быть снижен с 300—350 кг/м3 до 200—220 кг/м3, т. е. на 30—35%.

Проведем технико-экономическое сравнение изготовления желе­зобетонных изделий из жестких и малоподвижных бетонных сме­сей.

В табл. 38 приведены показатели эффективности применения жестких бетонных смесей в среднем по сравнению с малоподвиж­ными смесями (жесткость 20—25 сек.).

Таблица 42

Показатели эффективности жестких бетонных смесей для равнопрочных бетонов

Жесткость

Экономия цемента при неизменной длительности пропаривания

Сокращение длительности пропаривания при неизменном расходе цемента

Бетонной. .смеси 6 сек.

Снижение расхо­да цемента в %

Увеличение расхода крупного заполнителя в°/о

Сокращение дли­тельности пропа­ривания в %

Увеличение расхода крупного заполнителя за счет соответствую­щего снижения расхода — • песка в %

50-60 100 400

10

20—25 30—40

10

‘ 15—20 20-25-

20 33 50

3—5

7: — — 12

Экономическая эффективность вышеприведенных показателей — подсчитана канд. техн. наук Е.~ И. Дунаевским на основании сле­дующих приближенных данных:

1) стоимость цемента франко^гтонный завод на 1 м3 бетона — 55 руб.; • . — ■■■

2) удельный расход цемента марки 500 яа 1 м3 бетона марки 200 при малоподвижных смесях — 350 кг;

3) стоимость 1 м3 крупного заполнителя франко-бетонный за­Вод—70 руб., а на 1 Лі3 бетона 70 X0,8 = 56 руб., соответствующая стоимость 1 м3 песка — 30 руб.;

4) трудовые затраты на распалубку и сборку форм составляют при распалубке уже готовых изделий для конвейерного произ­водства (типа’Люберецкого завода) 3—4 сменных ‘рабочих на конвейере с производительностью порядка 50 000 м3 бетона в год. При агрегатно-поточном производстве соответствующие трудовые затраты несколько ниже — оплата рабочего порядка 30 руб. в день или 10 000 в год (примерно 1,5чел.-дня в сутки на 10 000 м3 бе­тона в год).

При немедленной распалубке можно условно принять, что удельные затраты на разборку и сборку бортоснастки снижаются примерно вдвое;

5) вес бортоснастки составляет для широких вагонеток (типа Люберецкого завода) примерно 0,7 т на вагонетку. Стоимость этой бортоснастки порядка 2—3 тыс. руб. за 1 г (т. е. 2 тыс. руб. на ва­гонетку) ;

6) длительность пропаривания обычной бетонной смеси поряд­ка 16 час. Себестоимость пропаривания, по имеющимся расчетам, порядка 1 руб. на 1 м3 бетона за каждый час пропаривания..

При вышеуказанных условиях применение жестких смесей даст (по сравнению с малоподвижными) следующую экономию.

Таблица 43

Экономия на 1 м3 бетона

Жесткость бетонной смеси в сек.

Экономия стоимости цемента при неизмен, ной длительности про­паривания в руб.

Экономия на стоимости пропарива-*-1 чия за счет сокращения его продолжи­тельности при неизменном расходе цемента в руб.

50—60 100 400

2

4,3 8,5

3.2

4.3 5,7

Если учесть, что при применении жестких бетонных смесей по­является потребность в некоторых дополнительных формующих приспособлениях, удлиняется время перемешивания бетонной смеси и увеличивается расход электроэнергии при формовании, то дейст­вительная экономия будет меньше, чем это следует из приведенно­го расчета.

При громадных масштабах производства сборного железобетона в СССР экономия может составить несколько десятков миллионов рублей в год. Тем не менее приведенные данные показывают, что) использование жестких бетонных смесей отнюдь не обеспечивает, значительное снижение себестоимости железобетонных изделий,,’

При жесткости бетонной смеси 100 сек, и соответствующей жесткости снижении расхода цемента по. сравнению-с ГраСІр^ОМ цемента для малоподвижных смесей на 20—25% имеет место, как

———————————————————— 197

Показано выше, денежная экономия всего в 4 руб. на 1 м3 бетона.

Столь незначительная денежная экономия объясняется увели­чением доли крупного заполнителя в жестких бетонных смесях и сопутствующим этому увеличению удорожанием заполнителей, а также повышением амортизационных расходов из-за усложнен­ного оборудования для формования жестких смесей.

Необходимо однако подчеркнуть, что экономия цемента в сред­нем 0,08 г на 1 ж3 бетона важна не только в денежном отношении, но и как источник дополнительных ресурсов цемента. Каждый мил­лион кубических метров бетона, изготовленного из жестких бетон­ных смесей, означает экономию около 80 000 т цемента.

Для более успешного внедрения жестких смесей необходимо установить, в каких изделиях эти смеси должны использоваться в первую очередь. Жесткие смеси наиболее эффективно могут быть использованы для изделий, у которых технология упрощается при их применении. К ним относятся в первую очередь пустотелые эле­менты перекрытий и покрытий и ребристые конструкции покрытий, а также пустотелые блоки фундаментов и стеновые блоки.

Как известно, многопустотные элементы перекрытий составляют около 70% от объема изделий для жилищного строительства и их несомненные преимущества (большая пустотность порядка 50% и готовые пол и потолок) явились основанием для рекомендации Госстроем многопустотных панелей со сводчатыми пустотами в ка­честве основного типа перекрытий.

Эти элементы должны изготовляться из жестких бетонных сме­сей, так как только при этом удается сохранить форму изделия после извлечения пустотообразователей.

Повышение жесткости бетонных смесей, увеличивающее струк­турную прочность свежеотформованного бетона, способствует лик­видации отдельных случаев брака (трещины в сводах или провалы свода), имеющих иногда место при формовании таких изделий.

Ребристые и часторебристые панели, а также пустотелые блоки фундаментов и стеновые блоки, в которых пустотообразователи или вкладыши также извлекаются немедленно по окончании фор­мования, по той же причине требуют для своего качественного изго­товления жестких бетонных смесей.

В большинстве упомянутых случаев формование производится таким образом, что одновременно с извлечением пустотообразова­телей или вкладышей производится отодвигание бортов формы (борта составляют часть машины), что во много раз уменьшает металлоемкость бортоснастки.

В итоге можно сказать, что жесткие бетонные смеси, обеспечи­вающие существенную экономию цемента в промышленности желе­зобетонных изделий, должны в первую очередь внедряться при из­готовлении пустотелых и ребристых элементов, формование которых производится с извлечением пщготообразователей (вкладышей) и со снятием в большинстве случаев бортов формы немедленно по окончании формования, а также методом вибропроката.

[1] Опыты Кьюзенса [126], а также наши исследования, показали, что коэф­фициент уплотняемости не дает однозначной оценки удобоукладываёмости. жестких ретонных смесей, для которых его величина при неизменной степени — жесткости уменьшается по мере повышения жирности смеси.

[2] в этих и во всех последующих опытах использовалась лабораторная виб­роплощадка ЦНИПСа с частотой 2 800 кол/мии.

[3] Предельная крупность гравия (щебня) —20 мм, песок тучковский с моду­лем крупности порядка 2,8.

Ми ГГПг~г1ептасЬСЯ меткой рекомендуется при работе с малоподвижными смеся — и U иіл 6901-54). Однако не имелось конкретных указаний о том, как нано­сить эту метку, а вискозиметры часто выпускались без нее.

[5] Принятая методика устранила возможность лолучення неоднородной смеси в результате перемешивания большого объема смеся ручным способом.

[6] Почти аналогичные требования выдвигаются С. А. Мироновым и Г. А. Аробелидзе [48], которые дают следующую классификацию бетонов по проч — Lhocth: обычные — до 200 кг/см2, повышенной прочности — от 200 до 400 кг/см1 (высокопрочные — от 400 до 700 кг/см2).

[7] Почти аналогичные требования выдвигаются С. А. Мироновым и Г. А. Аробелидзе [48], которые дают следующую классификацию бетонов по проч — Lhocth: обычиые —до 200 кг/см2, повышенной прочности — от 200 до 400 кг]см1 (высокопрочные — от 400 до 700 кг/см2).

[8]‘Здесь’имеется в виду использование пригрузки для полного уплотнения бе­тонной сМейН, так как для получения гладкой поверхности применение пригрузки желательно и при формовании изделий из нормально жестких смесей. .

[9] При отсутствии соответствующей аппаратуры удельный вес обычного порт­ландцемента может быть принят равным 3,1 кг/л. Для — песка и щебня (гравия) имеется в виду кажущийся удельный вес без учета внутренних пустот в зёрнах песка и щебня (гравия), заполняемых водой при обычном испытании на водо­поглощение. ‘

[10] В опытах принимала участие инж. Е. С. Белавина.

[11] В опытах принимала участие инж. Е. С. Белавина.

[12] G — ускорение силы тяжести — 9,81 м/сек2.

[13] «Строительные материалы», 1956, № 10.

[14] Для жестких смесей с расходом цемента более 500 кг/л3 минимальный Кизб равен 1,2, для смесей жесткостью 30—50 секунд— 1,2—1,4.

[15] При нахождении значений Ц/В по табл. 31 нет необходимости произво­дить графическую или математическую интерполяцию, так как искомое значение является ориентировочным и используется лишь для опытных затворений.

Первый этап проводится при пуске завода; он состоит в уста­новлении основных свойств используемых на заводе заполнителей

[17] Способ пневматической пригрузки предложен инж. Е. В. Гуцковым и Pea— лиэован им совместно с заводом «Баррикада». .. .

[18] Материалы к IV сессии АСиА СССР «Изготовление кругшораэтфвы* гипсобетониых и железобетонных изделий методом проката», чл. кОрУ. ЛСяЯ* СССР В. Ф. Промыслов, инженеры Н. Я. Козлов и Б. Б. Львовский.. ^иО

[19] Опыты проводились НИИЖелезобетоном (Я. Л. Капланский, С. Д. Крон — гауз, 3. Д. Колобова, В. И. Сурков), Карачаровским механическим заводов (JI. А. Дубровский, И. П. Красноперов) н СКІЗ Главмосстроя (С. М. Розегі — фельд, О. К. Антонов). ……..

[20] Д-р техн. наук Н. В. Михайлов, Физико-химическая теория бетона и ос­новные положения новой технологии бетона и железобетона, материалы к IV сессии АСиА СССР, Москва, 1958. .

[21] Б. Г. Скрамтаев и А. А. Сусников, Дальнейшее совершенствование тех­нологии и оборудования в производстве сборного железобетона, доклад на IV сессии АСиА СССР, Москва, 1958.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *