СОКОПРОЧНЫЕ И БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИЕ БЕТОНЫ из ЖЕСТКИХ СМЕСЕЙ

Идея получения высокопрочного бетона всегда привлекала вни­мание специалистов. Применение автоклавной обработки, добав­ление к цементу молотого кварца и вибропрессование смеси с дав­лением 18®—4D® Кг]см2 дали ввзмфжность немецким исследовате­лям получить бетоны прочностью до 1 800 кг/см2 {ІТя. Существенной особенностью технологии таких высокопрочных Жетонов явилось использование очень жирных жестких смесей с минимально воз­можным значением і/f. Д^л

Чрезвычайно высокую прочность и одновременно высокую- стойкость против химических воздействий дает «ократирование> бетона — обработка его газообразным четырехфтористым кремни­ем (SiF4) под давлением в 4 атм. Этот способ, по данным Гумме — ля [103], позволяет использовать для получения бетонов с проч­ностью 800—1 200 кг/см2 более тощие и пластичные смеси. Имеются описания и других способов получения бетонов высокой прочности. Однако в большинстве своем эти способы выходят за пределы обычной технологии бетона и не могут быть применены на современ­ных заводах железобетонных изделий без коренного изменения существующей технологии.

Для объективного рассмотрения вопроса о высокопрочном бе­тоне необходимо прежде всего дать определение такого бетона.

Некоторые авторы [20, 29, 84, 87] считают высокопрочным такой бетон, прочность которого превышает активность входящего в его состав цемента. Подобное определение неприемлемо, так как, со­гласно ему, бетон с прочностью 350 кг/сж2 на цементе марки 300 будет считаться высокопрочным, а бетон с прочностью 700 кг/сж2 на цементе марки 800 будет отнесен к категории обычных бетонов. Очевидно, определяющий признак высокопрочного бетона должен ■соответствовать минимальному’ значению абсолютной прочности ■бетона, т. е. надо установить, с какой марки бетон должен имено­ваться высокопрочным.

Как известно, большинство выпускаемых и намеченных к вы­пуску железобетонных конструкций изготовляется из бетона с проч­ностью 200 кг/см2. В предварительно напряженных конструкциях, .армированных профилированной высокопрочной проволокой, от­пускная прочность бетона не превышает 300 кг/см2, что примерно соответствует марке бетона 500. Только в части колонн каркасов, многоэтажных зданий отпускная прочность бетона равна 400 кг]см2, Что соответствует марке бетона несколько более 600. Приведенные примеры позволяют считать нижним пределом высокопрочных бе­тонов 500 кг/см2[6].

Целесообразность использования высокопрочных бетонов под­тверждается тем общеизвестным фактом, что удельная стоимость •бетона на единицу прочности существенно снижается по мере по­вышения прочности.

Важнейшими условиями получения высокопрочных бетонов яв­ляется применение при их изготовлении высокоактивного цемента и качественных заполнителей. Дли высокопрочного бетона (мар­ки 500) следует использовать цемент с активностью не ниже ‘600 кг]см2.. Для перехода к более высоким маркам бетона должна соответственно расти и активность цемента, которая должна со­ставлять не менее 120% от марки бетона. Должна быть повышена не только активность цемента, но и скорость его твердения. Быстро — твердеющий цемент должен характеризоваться активностью в су­точном возрасте не менее 300 кг/см2.

Наряду с использованием высокоактивного цемента для уско­рения твердения бетона необходимо использовать вибродомол цемента и добавление хлористого кальция. Вибродомол следует использовать так же, как средство восстановления способности •быстро твердеть для цемента, пролежавшего некоторое время до использования.

Прочность «заполнителей для высокопрочных бетонов должна не менее чем в два раза превышать требуемую марку бетона. За­полнители должны быть свободны от глинистых и пылевидных примесей.

Применение качественных материалов еще не может гаранти­ровать получение высокой прочности бетона. Существенным яв­ляется подбор состава бетонной смеси с минимально низким значением В! Ц и минимальным расходом цемента. Выполнение последних требований возможно путем применения жестких смесей, поэтому на них следует остановиться подробнее.

Приготовить бетон с низким значением ВЩ и, следовательно, с ■высокой прочностью при сравнительно малой жесткости смеси

Можно за счет большого расхода цемента в бетоне. Однако для бетонной смеси заданной жесткости на данных материалах суще­ствует предельное значение ВІЦ, ниже которого не наблюдается рост прочности бетона. Этому значению ВЩ соответствует и пре­дельный расход цемента. Определенный расход цемента, когда дальнейшее его увеличение уже не вызывает роста прочности бето­на, составляет для смесей с удобоукладываемостью 30—65 сек. около 600 кг/м3 [74]. При подобной удобоукладываемости мини­мальные значения В/Ц составили 0,3—0,35.

СОКОПРОЧНЫЕ И БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИЕ БЕТОНЫ из ЖЕСТКИХ СМЕСЕЙ

Рис. 27. Зависимость прочности бетона от жир­ности и удобообрабатываемости смеси (Эрнтрой н Шэклок). У кривых указана жесткость смеси выраженная в коэффициентах уплотняемости

1 — коэффициент уплотняемости 0,68; 2 — 0,78;. 3 — 0,86 4 — 0,92

По данным С. А. Миронова и Г. А. Аро — белидзе [47], минималь­ные значения В/Ц ока­зались равными 0,25 при удобоукладывае­мости 30 сек и 0,3 при осадке конуса 10 см. В этом случае мини­мальным значениям В/Ц соответствовал громадный расход це­мента—800 кг/м. Мак­симальная прочность бетонов при активности цементов 500 кг/см2 и в том, и в другом слу­чаях не превышала 500 кг/см2. Для получе­ния более экономично­го высокопрочного бе­тона необходимо повы­шение жесткости бетон­ной смеси. Это хорошо видно из графика (рис. 27), приведенного в работе Эрнтроя и Шэ — клока [98]. График показывает также, что по мере возрастания жесткости смеси (снижения коэффициента уплотняемости по Глан- виллю) увеличение жирности смеси оказывает все "меньшее влияние на повышение прочности бетона. По данным Г. Д. Копе — ленского [15, 38], А. Н. Ульяновой [84], К. Э. Горяйнова и А. В. Ми­хайлова [20, 56] в особо жестких и сверхжестких бетйнных смесях предельный расход цемента, обеспечивающий существенное по­вышение прочности, составляет 400—425 кг/м3. При таком расходе цемента и надлежащем уплотнении были получены бетоны с проч­ностью более 500 кг! см2 (на 10—50% выше активности использо­ванных цементов). При нормально жестких смесях на качественных заполнителях (например, гранитном щебне) высокопрочные бетоны могут быть получены при расходе 400—500 кг/м3 цемента марок. 500—600, т. е. при достаточно эффективном использовании вяжу­щего.

■соответствовать минимальному’ значению абсолютной прочности бетона, т. е. надо установить, с какой марки бетон должен имено­ваться высокопрочным.

Как известно, большинство выпускаемых и намеченных к вы­пуску железобетонных конструкций изготовляется из бетона с проч­ностью 200 кг/см2. В предварительно напряженных конструкциях, .армированных профилированной высокопрочной проволокой, от­пускная прочность бетона не превышает 300 кг/см2, что примерно соответствует марке бетона 500. Только в части колонн каркасов, многоэтажных зданий отпускная прочность бетона равна 400 кг]см2, Что соответствует марке бетона несколько более 600. Приведенные примеры позволяют считать нижним пределом высокопрочных бе­тонов 500 кг/см2[7].

Целесообразность использования высокопрочных бетонов под­тверждается тем общеизвестным фактом, что удельная стоимость •бетона на единицу прочности существенно снижается по мере по­вышения прочности.

Важнейшими условиями получения высокопрочных бетонов яв­ляется применение при их изготовлении высокоактивного цемента и качественных заполнителей. Для высокопрочного бетона (мар­ки 500) следует использовать цемент с активностью не ниже ‘600 кг]см2.. Для перехода к более высоким маркам бетона должна соответственно расти и активность цемента, которая должна со­ставлять не менее 120% от марки бетона. Должна быть повышена не только активность цемента, но и скорость его твердения. Быстро — твердеющий цемент должен характеризоваться активностью в су­точном возрасте не менее 300 кг/см2.

Наряду с использованием высокоактивного цемента для уско-. рения твердения бетона необходимо использовать вибродомол цемента и добавление хлористого кальция. Вибродомол следует использовать так же, как средство восстановления способности •быстро твердеть для цемента, пролежавшего некоторое время до использования.

Прочность «заполнителей для высокопрочных бетонов должна не менее чем в два раза превышать требуемую марку бетона. За­полнители должны быть свободны от глинистых и пылевидных примесей.

Применение качественных материалов еще не может гаранти­ровать получение высокой прочности бетона. Существенным яв­ляется подбор состава бетонной смеси с минимально низким значением ВІЦ и минимальным расходом цемента. Выполнение последних требований возможно путем применения жестких смесей, поэтому на них следует остановиться подробнее.

Приготовить бетон с низким значением ВЩ и, следовательно, с ■высокой прочностью при сравнительно малой жесткости смеси
можно за счет большого расхода цемента в бетоне. Однако для бетонной смеси заданной жесткости на данных материалах суще­ствует предельное значение ВІЦ, ниже которого не наблюдается рост прочности бетона. Этому значению ВЩ соответствует и пре­дельный расход цемента. Определенный расход цемента, когда дальнейшее его увеличение уже не вызывает роста прочности бето­на, составляет для смесей с удобоукладываемостью 30—65 сек. около 600 кг/м3 [74]. При подобной удобоукладываемости мини­мальные значения В/Ц составили 0,3—0,35.

СОКОПРОЧНЫЕ И БЫСТРОТВЕРДЕЮЩИЕ БЕТОНЫ из ЖЕСТКИХ СМЕСЕЙ

Рис. 27. Зависимость прочности бетона от жир­ности и удобообрабатываемости смеси (Эрнтрой н Шэклок). У кривых указана жесткость смеси выраженная в коэффициентах уплотняемости

1 — коэффициент уплотняемости 0,68; 2 — 0,78;. 3 — 0,86 4 — 0,92

По данным С. А. Миронова и Г. А. Аро — белидзе [47], минималь­ные значения В/Ц ока­зались равными 0,25 при удобоукладывае­мости 30 сек и 0,3 при осадке конуса 10 см. В этом случае мини­мальным значениям В/Ц соответствовал громадный расход це­мента—800 кг/м. Мак­симальная прочность бетонов при активности цементов 500 кг/см2 и в том, и в другом слу­чаях не превышала 500 кг/см2. Для получе­ния более экономично­го высокопрочного бе­тона необходимо повы­шение жесткости бетон­ной смеси. Это хорошо видно из графика (рис. 27), приведенного в работе Эрнтроя и Шэ — клока [98]. График показывает также, что по мере возрастания жесткости смеси (снижения коэффициента уплотняемости по Глан- виллю) увеличение жирности смеси оказывает все "меньшее влияние на повышение прочности бетона. По данным Г. Д. Копе — ленского [15, 38], А. Н. Ульяновой [84], К. Э. Горяйнова и А. В. Ми­хайлова [20, 56] в особо жестких и сверхжестких бетйнных смесях предельный расход цемента, обеспечивающий существенное по­вышение прочности, составляет 400—425 кг/м3. При таком расходе цемента и надлежащем уплотнении были получены бетоны с проч­ностью более 500 кг! см2 (на 10—50% выше активности использо­ванных цементов). При нормально жестких смесях на качественных заполнителях (например, гранитном щебне) высокопрочные бетоны могут быть получены при расходе 400—500 кг/м3 цемента марок. 500—600, т. е. при достаточно эффективном использовании вяжу­щего.

Таким образом, применение-жестких бетонных смесей являє ся обязательным условием получения экономичного высокопро ного бетона из цементов обычных марок.

При приготовлении высокопрочных бетонов из жестких бето, ных смесей необходимо учитывать некоторые их особенности. Кг правило, жирные жесткие смеси дают некоторое завышение пок зателя жесткости при определении его в техническом вискозиметр так как они из-за своей большой вязкости плохо расплываются пр вибрации. Однако не следует увлекаться измерением лишь одної времени уплотнения бетонной смеси, так как при сложной конфиг рации изделия и высокой степени насыщения его арматурой нед< учет этой особенности жирных жестких бетонных смесей мож( Привести к недоуплотнению отдельных частей изделия при его фо] мовании.

В жирных жестких смесях с низкими значениями ВЩ больше значение приобретают водопоглощение крупного заполнителя и в< допотребность цемента. Применение высокоалюминатных тони молотых цементов при низких значениях ВЩ и заполнителях с значительным водопоглощением может вызвать слишком быстро загустевание бетонной смеси, значительно повышающее ее жест кость, что затрудняет уплотнение.

ІВ жирных жестких бетонных смесях не проявляется различи в удобоукладываёмости смесей на щебне и гравии; зерновой сс став заполнителя также незначительно влияет на прочность бетон и водопотребность бетонной смеси [47, 98}. Однако эти выводы, учи тывая зарубежный опыт применения жирных жестких смесей [Зі

63], нуждаются в дополнительной проверке.

♦ ♦ ♦

В последние годы широко освещались методы получения быст ротвердеющего бетона. Применение быстротвердеющих Цємєнтое Добавки гипса и СаС12, домол цемента и, наконец, использован» жестких бетонных смесей позволяют значительно ускорить тверде ниє бетона. Наибольший эффект дает совокупность перечислении: мероприятий и в первую очередь использование жестких смесеі в сочетании с добавками СаС12 и гипса, а также применение быстро твердеющих или вибродомолотых цементов. Так, по данныь Г. Д. Копелянского [15], при применении особо жестких смесеі с расходом цемента марки 500—222 кг/м3 и добавки СаС12 возможн< получить после суточного твердения при 15—20° бетон прочностьк 140 Кгісм2. Примерно такие же данные приводят К. Э. Горяйної и А. В. Михайлов [20, 56], отмечающие значительный эффект от введения добавок хлористого кальция, а также хлоралюмокальция выражающийся в повышении прочности бетонов из жестких смесей в раннем возрасте. Вместе с тем эти авторы, а также А. Н. Ульяно­ва [84], указывают, что при низких ВЩ (около 0,3) в жестких сме­сях эффект действия СаС12 исчезает. Высокие прочности в раннеы возрасте при использовании жестких смесей были получены

Г. И. Горчаковым [18]. При расходе быстротвердеющего цемент 400 кг/м3 и ВІЦ, равном 0,3, после однодневного нормального хрг нения был получен бетон прочностью 160—210 кг/см2. Высоки прочностные показатели были получены этими авторами и при 5- 6-часовом пропаривании бетонов из жестких смесей.

Наряду с использованием жестких бетонных смесей некоторым авторами рекомендуется использование и других эффективны средств повышения скорости твердения бетона. А. Е. Десовым [3( были проведены опыты по получению быстротвердеющих бетоно на. высокоалюминатных цементах с повышенной добавкой гипс (5—7% от веса цемента). При удобоукладываемости 30—50 се* и расходе цемента около 300 кг/м3 прочность бетона в суточної возрасте составляла 100—150 Кгісм2.

По другим рекомендациям [13], б. ыстротвердеющий бетон, дс стигающий через 15 час. нормального твердения 50—55% мароч ной 28-дневной прочности, был получен использованием дс бавки СаС12, гипса (3—7%) и жидкого стекла, применением низ ких (0,37—0,4) В/Ц и относительно высоких расходов цемент (400—450 Кгім3). Через 2 часа после затворения бетон достига. прочности 14—25 кг/см2 и поддавался распалубке. Через 15 час прочность бетона повышалась до 160—220 Кгісм2. Применяема: бетонная смесь имела осадку конуса 3—4 см. Так же, как в цемен тах с повышенной добавкой гипса, бетонная смесь отличалас: быстрым загустеванием и уже через 40—45 мин. ее подвижност: снижалась до 1—2 см.

Как следует из приведенных примеров, использование пластич ных и малоподвижных смесей не позволяет достичь столь высоки: раниих прочностей бетона, какие получаются при применении же стких смесей. Поэтому жесткие бетонные смеси должны использо ваться для получения высоких ранних прочностей бетона,

Большинство авторов предлагает использовать быстротвердею шие бетоны главным образом с целью замены в технологическої процессе тепловлажностной обработки твердением при нормальны условиях. При применении жестких смесей на быстротвердеюще] или вибродомолотом цементах в сочетании с добавкой хлористог кальция становится возможным получить бетон прочносты 200 кг/см2 уже после однодневного твердения в нормальных услс виях. При этом расход цемента по сравнению с малоподвижным смесями не увеличивается (табл. 21).

Бетонные смеси, результаты испытаний которых представлен табл. 21, приготовлялись на обычном (№ 3) и быстротвердеюще (№ 4) цементах Белгородского завода марки 500. Вибродомс (сухим способом) осуществлялся в лабораторной вибромельнш Ml0-3 (емкостью 10 л) с добавлением 3% гипса от веса цемент Удельная поверхность цемента после домола была 4 500- 5000 г! см2. Образцы твердели при температуре 15—20° и относ тельной влажности воздуха 90—100%’. Как известно [30], на про ность бетона в раннем возрасте большое влияние оказывает те пература твердения. Так, снижение температуры с 20 до 10° умен

Таблица 21

Результаты испытаний бетона из жестких смесей в ранием возрасте

Асхол це­

Жесткость ‘в сек.

Количество

ГІ очность п и сжатии в кг см’

№ цемента по таол. 8

Мента в Кг/м3

ВЩ

Г

• ‘.аС12 в «/,. от веса цемента

Нормальное хранение в течение од­ного дня

Пропарива- ние 2-3-0

3

240

0,5

0,28

600

____

92

3

240

0,5

0,28

600

1,5

122

3

303

0,4

0,25

600

132

3

303

0,4 •

0,25

600

1,5

187

3

310

0,385

0,35

310

105

266

3

410

0,32

0,35

250

141

269

3

410

0,305

0,35

260

1.5

295

3

455

0,3

0,2

600

168

3

455

0,3

0,2

600

1,5

. 253

4

310

0,405

0,35

320

160

295

4

310

0,395

0,35

300

1,5

225

314

4

410

0,335

0,35

200

174

4

410

0,325

0,35

200

1,5

234

313

3*

296

0,465

0,35

300

1

216

269

4 s

296

0,475

0,3

360

1

225

288

* Внброюмол в течение 15 мин.

Шает однодневную прочность бетона более чем в 2 раза. Поэтому применение режима твердения в течение одного дня может дать эффект лишь при достаточно высокой температуре твердения (не" менее 15—20°), что ограничивает использование такого способа производства железобетонных изделий или вынуждает устраивать специальные каТдеры твердения.

Значительно больший эффект может быть достигнут при крат­косрочной тепловой обработке. Данные табл. 21 показывают, что всего лишь при 5-часовом пропаривании легко достигается проч­ность бетона 250—300 кг! см2 — в 1,5—2 раза выше прочности бето­на, твердевшего в естественных условиях один день. Учитывая время предварительной выдержки (около 2 час.) и время, необхо­димое для выгрузки изделий из камер (около одного часа), общая продолжительность цикла составит 8 час., т. е. в 3 раза меньше, чем при однодневном твердении. Поэтому на заводах железобетонных изделий, там, где имеются пропарочные камеры, применение же­стких бетонных смесей позволяет значительно сократить продол­жительность пропаривания изделий, увеличив почти в 2 раза обо­рачиваемость форм и соответственно пропускную способность камер. На полигонах и при стендовой организации производ­ства применение жестких бетонных смесей позволяет получи in требуемые прочности через 24—48. час., что особенно важно при производстве предварительно напряженных железобетонных изде­лий. j

Добавить комментарий

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