проверка по группам предельных состояний должна проводить­ ся для всех периодов существования элементов или заданий и со­ оружений - изготовление, транспортировка, монтаж и эксплуатация.

1.2.Основные положения по расчету железобетонных элементов

При расчете железобетонных элементов по предельным состоя­ ниям в первую очередь вычисляются усилия от внешней нагрузки (изгибающие и крутящие моменты, продольные и поперечные силы), действующие в сечениях элемента. Далее определяются внутренние предельные силы, которые может воспринять элемент в рассматри­ ваемых сечениях, исходя из его прочности и трещиностойкости, ко­ торые сравниваются с соответствующими усилиями от внешней на­ грузки. кроме того, по усилиям от внешней нагрузки находятся ши­ рина раскрытия трещин и деформации железобетонного элемента, которые также сравниваются с их предельно допустимыми значе­ ниями.

Первая часть задачи - определение усилий в сечениях элемен­ тов - решается на основе статического расчета конструкции в целом. Для статически определимых железобетонных конструкций нахож­ дение усилий в сечениях от внешней нагрузки не вызывает затруд­ нений, они вычисляются из равновесия всех сил, действующих по одну сторону от рассматриваемого сечения.

Вычисление усилий в статически неопределимых конструкциях (рамах, неразрезных балках и др.) необходимо производить, как пра­ вило, с учетом действительных жесткостей, т.е. влияния трещин и неупругих деформаций бетона и арматуры, а также с учетом влияния искривления геометрических осей сжатых элементов на усилия в них (расчет по деформированной схеме).

В отдельных случаях для конструкций, методика расчета кото­ рых с учетом неупругих свойств железобетона еще недостаточно разработана, допускается вьгаисление усилий производить как для сплошного упругого тела.

Расчеты статически неопределимых конструктивных систем ре­ комендуется производить на компьютерах с использованием совре­ менных программных комплексов, основанных на математических методах расчета, например, методом конечных элементов. Для уп­ рощения расчетов могут использоваться достаточно обоснованные приближенные методы.

15

при определении усилий в сечениях железобетонных элементов инженер должен также считаться с возможными отклонениями этих усилий от значений, полученных из статического расчета. Наиболее реальными и существенными являются отклонения эксцентриситета продольной силы, вызванные случайными причинами, которые не могут быть оценены расчетом. К ним относятся: неоднородность свойств бетона по сечению; начальное искривление сжатого элемен­ та или его отклонение от вертикали; неучтенные горизонтальные силы, дефекты монтажа и др.

Для учета этих отююнений в расчет вводится величина так назывемого случайного эксцентриситета, которая принимается боль­ шей из двух величин - 1/600 длины сжатого элемента или расстоя­ ния между сечениями, заьфепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения элемента. Кроме того, для конструкций, образуемых из сборных элементов, следует учитывать возможное взаимное смеще­ ние элементов при возведении здания, зависящее от вида конструк­ ций, способа монтажа и т.п. При отсутствии соответствующих дан­ ных в СП и пособиях, рекомендуется случайный эксцентриситет принимать не менее 1 см. Для статически определимых конструкций случайный эксцентриситет суммируется с эксцентриситетом, полу­ ченным из статического расчета. Что же касается элементов статиче­ ски неопределимых конструкций, то здесь расчетный эксцентриси­ тет принимается как наибольшее значение эксцентриситета из ста­ тического расчета и случайного. Менее жесткое отношение к слу­ чайному эксцентриситету в статически неопределимых конструкци­ ях объясняется тем, что наличие связей сжатых элементов с другими элементами конструкции смягчает влияние случайного эксцентриси­ тета.

Наиболее существенное влияние случайный эксцентриситет ока­ зывает в том случае, когда эксцентриситет, получаемый из статиче­ ского расчета, мал или равен нулю. В результате введения случайно­ го эксцентриситета все сжатые элементы, по существу, рассматри­ ваются как внецентренно сжатые, и такое понятие, как центрально сжатые элементы, исключается.

Наряду с внешними усилиями при расчете конструкций необхо­ димо учитывать усилия от вынужденных деформаций, например от температурных воздействий. С этим вопросом связано определение длин температурных блоков, при которых можно не учитывать уси­ лия от температурных воздействий.

В пособии к СНиП 2.03.01-84 были приведены расстояния меж­ ду температурно-усадочными швами. Опыт эксплуатации зданий и

16

сооружений свидетельствует, что длины блоков по этому пособию были назначены правильно. В то же время расчеты, в которых уси­ лия в колоннах определялись в предположении их упругой работы, не подтверждали принятые в пособии расстояния между темпера- турно-усадочными швами. Как показал анализ, основные причины этого несоответствия следующ;ие:

1)в связи с неупругой работой железобетона, особенно в стадии, близкой к разрушению, жесткости колонн сущ;ественно ниже вычис­ ленных как для сплошного упругого тела; соответственно и ниже усилия, возникающие в колоннах при их перемещениях от темпера­ турных деформаций перекрытий (покрытий);

2)при длительных температурных воздействиях (длительных смещениях) усилия в колоннах снижаются, релаксируют;

3)вследствие податливости узлов сопряжения сборных элемен­ тов общие удлинения (укорочения) дисков перекрытия (покрытия) меньше обычно принимаемых в расчете.

Учет этих факторов и позволил обосновать расчетом приемле­ мость рекомендаций по длинам температурных блоков для колонн с

гибкостью J/h < 9 при расчетном температурном перепаде А/ = = 40 °С. Для более гибких колонн {l/h > 9) и при меньшем темпера­ турном перепаде (А? < 40 °С) длины температурных блоков были увеличены и приведены соответствующие поправочные коэффици­ енты. Если длина температурно-усадочного блока не превышает до­ пустимого пособием значения, то усилия в колоннах и элементах перекрытия (покрытия) допускается определять без учета темпера- турно-усадочных воздействий. Но при необходимости длины блоков могут быть еще больше увеличены; при этом потребуется расчет указанных конструкций на совместное действие внешних нагрузок и вынужденных деформаций с учетом приведенных выше факторов.

1.3. Нагрузки и воздействия

Расчетные значения нагрузок, используемые для первой и вто­ рой групп предельных состояний, определяются по их нормативным значениям с учетом коэффициентов надежности по нагрузкам и ко­ эффициентов сочетаний нагрузок. При расчете на прочность и ус­ тойчивость коэффициент надежности по нагрузке у/ принимается большим единицы в соответствии с указаниями СНиП 2.01.07-85*; при расчете при 2-й группе предельных состояний, как правило, при­ нимается у/= 1,0.

уровни ответственности зданий и сооружений (I, II или III), ха­ рактеризуемые экономическими, социальными и экологическими последствиями их отказов, следует зачитывать при выполнении рас­ четов по 1-й и 2-й группам предельных состояний, а также при оп­ ределении требований к долговечности зданий и сооружений, но­ менклатуры и объема инженерных изысканий для строительства, установлении правил приемки, испытаний, эксплуатации и техниче­ ской диагностики строительных объектов.

Отнесение объекта к конкретному уровню ответственности и выбор значений коэффициента производится генеральным проек­ тировщиком по согласованию с заказчиком на основе рекомендаций СНиП 2.01.07-85* (приложение 7).

При расчете элементов сборных конструкций на воздействия усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании, монтаже, нагрузку от веса элемента следует вводить в расчет с коэффициен­ том динамичности. Коэффициент динамичности, определенный на основании исследований и опыта строительства, принимается; при транспортировании - 1,6, при подъеме и монтаже - 1,4. При этом одновременно учитывается и коэффициент надежности по нагрузке. Допускается применять и более низкие значения коэффициентов ди­ намичности, если они подтверждены специальными исследованиями и практикой применения, но не менее 1,25.

При расчете предварительно напряженных элементов следует принимать во внимание величину обжимающего усилия с учетом потерь предварительного напряжения, соответствующих рассматри­ ваемой стадии работы, и неблагоприятного значения коэффициента точности предварительного напряжения.

Самонапряженные железобетонные конструкции следует рас­ считывать с учетом предварительного напряжения, создаваемого расширением бетона и в результате этого натяжением находящейся в конструкции арматуры, а также при иных видах стеснения деформа­ ций бетона.

Сборно-монолитные конструкции рассчитываются дважды: до приобретения монолитным (дополнительно уложенным) бетоном заданной прочности - на нагрузки, действующие на данном этапе возведения здания (сооружения) (в том числе на нагрузку от веса монолитного бетона), и после приобретения монолитным бетоном заданной прочности - на нагрузки, действующие на этом этапе воз­ ведения и при эксплуатации конструкции.

При расчете бетонных и железобетонных конструкций должно учитываться влияние характера нагружения - длительного (по вре-

18

мени приложения нагрузки), повторного, динамического. Бетонные и железобетонные конструкции, находящиеся под действием дли­ тельной нагрузки, рассчитываются с учетом снижения прочности бетона в результате накопления повреждений в бетоне (микро- и макроразрушений), а также с учетом повышения его деформативности в результате ползучести бетона в процессе длительного нагру­ жения.

Повторные нагружения разделяются на две группы: немного­ кратно повторяющиеся (малоцикловые) при повторении нагруже­ ний, измеряемых десятками циклов; многократно повторяющиеся при повторении нагружений, измеряемых миллионами циклов. В первом случае расчет производится с учетом снижения несущей способности железобетонных элементов в результате накопления в них повреждений (развитие трещин и т.д.) при повторных нагруже­ ниях. Особенно это проявляется при знакопеременном действии по­ вторных нагружений. Влияние немногократно повторных нагруже­ ний учитывается при расчете на сейсмические воздействия. Во вто­ ром случае расчет выполняется с учетом усталостной прочности бе­ тона и арматуры и характеризуется как расчет на выносливость. Влияние повторных нагружений учитывается также и при расчете во второй группе предельных состояний, поскольку повторные нагру­ жения увеличивают раскрытие трещин и деформативность конст­ рукций.

Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для восприятия кратковременных интенсивных динамических нагрузок, рассчитываются с учетом динамического упрочнения бетона и арма­ туры.

При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует также учитывать неблагоприятное воздействие окружающей среды. К ним относятся воздействия: технологических повышенных темпе­ ратур от 50 до 200 “С, технологических высоких температур выше 200 “С, технологических отрицательных температур от минус 40 “С и ниже, сухого и жаркого климата, холодного климата, пожара, агрес­ сивных сред (газовых, при высокой влажности, жидких и твердых) и т.д. В общем случае расчет производится на совместное действие внешней нагрузки и внешней среды, при этом учитывается измене­ ние физико-механических и упругопластических свойств бетона и арматуры и зависимость от характера внешнего воздействия.

19

г л а в а 2 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

2.1. Бетон

Бетон - сложный многокомпонентный композиционный искус­ ственный материал.

В настоящее время для железобетонных конструкций применя­ ется множество различных видов бетона, отличающихся своим со­ ставом и свойствами, поэтому для их упорядочения потребовалась классификация, согласно которой бетоны разделяются по структуре, назначению, виду вяжущих, виду заполнителей, зерновому составу заполнителей, условиям твердения.

По структуре бетоны разделяются на бетоны плотные, крупно­ пористые, поризованные и ячеистые. В плотных бетонах до 94% пространства между зернами заполнителей занято затвердевшим вя­ жущим, остальное пространство занято порами воздуха. В крупнопо­ ристом малопесчаном или беспесчаном бетоне пространство между зернами крупного заполнителя не полностью занято мелким запол­ нителем и затвердевшим вяжущим. В поризованном бетоне про­ странство между зернами крупного заполнителя занято поризованными специальными добавками и затвердевшим вяжущим. Ячеи­ стый бетон весь состоит из затвердевшего вяжущего, кремнеземи­ стого компонента и искусственных пор в форме ячеек.

По виду вяжущих бетоны разделяются на цементные, силикат­ ные (на известковом вяжущем), на шлаковом вяжущем, на гипсовом вяжущем, на смешанных вяжущих, например, известково­ цементных, на специальных вяжущих. Бетоны могут быть на плот­ ных заполнителях, на пористых и специальных заполнителях. По зерновому составу заполнителей бетоны разделяются на крупнозер­ нистые (с крупным и мелким заполнителем) и мелкозернистые (только с мелким заполнителем, т.е. песком), в зависимости от усло­ вий твердения бетоны могут быть естественного твердения, под­ вергнутые тепловой обработке при атмосферном давлении, подверг­ нутые тепловбй обработке при повышенном давлении (автоклавная обработка).

В связи с таким большим количеством признаков в классифика­ ции бетона встает вопрос о наименовании видов бетона. Очевидно, что наименование бетонов в точном соответствии с классификацией,

20

хотя и наиболее правильно по форме, тем не менее громоздко и не­ удобно в использовании. Например, обычный бетон потребовалось бы называть; бетон плотной структуры, на цементном вяжущем, на плотных крупных и мелких заполнителях.

Поэтому для основных видов применяемых бетонов приняты краткие наименования по наиболее характерным признакам. Так, обычный бетон, имеющий сумму указанных выше признаков, назы­ вается тяжелым бетоном. Бетоны, отличающиеся пористым заполни­ телем, называются легкими бетонами, а бетоны ячеистой структуры с искусственно созданными порами - ячеистыми бетонами. Если по­ являются еще какие-нибудь признаки, то к основному наименова­ нию добавляется дополнительное - по названию этого признака. На­ пример, при наличии только мелкого заполнителя - мелкозернистый бетон.

В СНиП 52-01-2003, развивающих его СП 52-101-2003, СП 52- 102-2004 и пособиях к ним рассматривается только тяжелый бетон, следовательно, и книга посвящена расчету конструкций из тяжелого бетона.

Основной характеристикой бетона является его прочность на сжатие, определяемая термином «класс бетона». Понятие «класс бетона» пояснено в разд. 2.5. Для изготовления бетонных и железо­ бетонных конструкций в практике используются бетоны следующих классов: В10; В15; В20; В25; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60.

Следует отметить, что слишком мелкое дробление ряда классов бетона может привести только к кажущемуся эффекту, поскольку большая номенклатура классов бетона создает трудности на бетон­ ных заводах при изготовлении железобетонных конструкций и, кро­ ме того, отклонения величины прочности в силу естественной из­ менчивости начинают превышать разницу между классами.

Бетоны в зависимости от их составляющей и технологии изго­ товления позволяют получить различные классы по прочности на сжатие. Для мелкозернистых бетонов групп: А (естественного твер­ дения или тепловой обработки на песке с модулем крупности 2,1 и более) В10-В40; Б (то же, но с модулем ьфупности менее 2,1) В10ВЗО; В (автоклавной обработки на песке с модулем крупности не ме­ нее 1,0)В15-В60.

Класс бетона по прочности на сжатие назначается в возрасте бе­ тона, как правило, 28 дней. Известно, однако, что прочность бетона со временем увеличивается, поэтому в тех случаях, когда выяснены достаточно точно сроки загружения конструкции, превышающие 28 дней от момента изготовления, целесообразно учитывать повы­

21

шение прочности бетона к этому сроку. Следует иметь в виду, что повышение прочности бетона зависит не только от времени тверде­ ния, но и от условий твердения бетона (влажности, температуры), сорта применяемого цемента и т.д., поэтому при назначении более высокой прочности необходимо учитывать все указанные факторы и прибегать к этому только тогда, когда последние хорошо известны. Методов оценки изменения прочности бетона в течение времени достаточно много, так как на них влияют ряд факторов, таких как влажность, температура среды, состав материалов. Для нормальных условий твердения бетона на портландцементе можно пользоваться предложенной Б.Г. Скрамтаевым логарифмической зависимостью ^т(і) - 0,7і?;;,(28)1В/ (і?т ~ кубиковая прочность бетона, і - возраст бето­ на в днях). Формула дает приемлемые результаты, начиная с 7 дней твердения.

Для сборных железобетонньис конструкций, помимо іаіасса бе­ тона, устанавливается также максимальная и минимальная отпуск­ ная прочность бетона, т.е. прочность бетона в момент отпуска кон­ струкции с завода, контролируемая по той же методике, что и класс бетона (см. разд. 2.5). Правильное определение этого параметра весьма важно, так как его завышение потребует либо значительного увеличения территорий заводских складов, либо удорожания конст­ рукций вследствие воздействия одного или нескольких следующих факторов: возрастания расхода цемента, времени пропаривания или изменения его режима и т.д., а занижение может привести к повреж­ дению конструкции во время транспортировки, монтажа или на­ чальной стадии эксплуатации. Особенно опасно занижение отпуск­ ной прочности в зимний период из-за замедления набора прочности при естественном твердении.

Для точного определения отпускной прочности необходимо знать состав бетона, режим термовлажностной обработки, условия перевозки и монтажа, характер загружения. В большинстве случаев не представляется возможным определить заранее на стадии проек­ тирования все указанные параметры, и поэтому ниже приводятся максимальные и минимальные значения отпускной прочности наи­ более часто применяемых изделий в процентах от класса бетона. Различие этих процентов определяется особенностями конструкций. Так, например, этот процент относительно высок для колонн, кото­ рые испытывают большие нагрузки в доэксплуатационной стадии при перевозке, и мал для санитарно-технических кабин, вентилируе­ мых блоков, шахт лифтов, в которых прочность бетона относительно слабо влияет на несущую способность конструкции. Минимальное

22

значение нормируемой отпускной прочности бетона на сжатие сле­ дует принимать (в процентах от класса бетона по прочности на сжа­ тие) не менее:

50 - для конструкций из бетона класса В15 и выше; 70 - для конструкций из бетона класса В 10.

Для предварительно напряженных конструкций значение нор­ мируемой отпускной прочности бетона должно приниматься не ни­ же нормируемой передаточной прочности бетона (прочность в мо­ мент обжатия его арматурой).

Значения минимально необходимой отпускной прочности для наиболее часто встречающихся конструкций приведены в табл. 2.1.

При соответствующем технико-экономическом обосновании, по согласованию с изготовителем, допускается повышение отпускной прочности бетона до 90% класса бетона по прочности на сжатие. Для

23

сваи, шпунта, конструкций мостов, а также для других конструкций, для которых определяющим является расчет на усилия, возникаю­ щие в доэксплуатационной стадии, при обосновании допускается устанавливать значение отпускной прочности бетона, равное 100% класса бетона.

При назначении отпускной прочности бетона, различной для хо­ лодного (зимнего) и теплого периодов года, за холодный период го­ да принимается период, начиная и кончая месяцем, хараістеризующимся среднемесячной температурой наружного воздуха О °С и ни­ же; за теплый период - остальное время года. Климатическое рай­ онирование территории РФ приведено в СНиП 23-01-99* «Строи­ тельная климатология».

Для предварительно напряженных элементов устанавливается минимально допустимая величина класса бетона, а также передаточ­ ная прочность бетона Кьр, контролируемая по той же методике, что и класс бетона (см. разд. 2.5). Эти параметры нормируются для обес­ печения надежной передачи предварительного напряжения армату­ ры на бетон, отсутствия ее проскальзывания и улучшения сцепления с бетоном в момент отпуска предварительного напряжения. Мини­ мальный класс бетона назначается в зависимости от вида и класса, а также диаметра арматуры, причем чем выше класс арматуры, а от­ сюда и допустимое предварительное напряжение, а также чем боль­ ше диаметр арматзфы, уменьшающий относительную поверхность сцепления, тем выше должен быть класс бетона.

Для элементов с напрягаемой арматурой устанавливаются сле­ дующие минимально допустимые классы бетона:

Передаточная прочность Кьр должна быть не менее 15 МПа. Кроме того, передаточная прочность бетона принимается не менее 50% принятого класса бетона.

Если проектный класс бетона принят выше минимально допус­ тимого, передаточная прочность может остаться на указанном уров­ не, но быть не менее 0,5 принятого класса бетона. Однако при воз­

24

действии многократно повторяющейся нагрузки на предварительно напряженные конструкции, армированные проволочной или стерж­ невой арматурой классов А600 (A-IV) и А800 (A-V), вышеприведен­ ные минимальные значения класса бетона и передаточной прочно­ сти должны быть увеличены на одну ступень, т.е. на 5 МПа. В же­ лезобетонных конструкциях, форма которых обеспечивает простран­ ственную работу элемента, например в монолитных круглых, пред­ варительно напряженных резервуарах или трубах, армированных только спиральной или кольцевой арматурой, допускается приме­ нять бетон класса В 15 и передаточную прочность не менее 10 МПа.

Класс бетона на заводе оценивается по кубиковой прочности бе­ тона при размере грани кубика 15 см, что связано с удобством про­ изводства. Однако при определении кубиковой прочности бетона значительное влияние на форму разрушения оказывают силы трения, возникающие между поверхностью куба и подушками пресса. Эти силы препятствуют поперечным деформациям бетона. Поэтому в расчетах для оценки прочности бетона на сжатие используется «призменная прочность» бетона, т.е. прочность на сжатие призм размером 15x15x60 см, поскольку при отношении высоты призмы к ребру основания, равном или более 4, трение, о котором сказано ра­ нее, практически не сказывается и призменная прочность ближе со­ ответствует прочности бетона на сжатие в сжатой зоне реальных конструкций. Зависимость призменной прочности Rb от кубиковой установлена многочисленными испытаниями и вьфажается для тя­ желого и легкого бетона формулой

но не менее ^,12Rm, где - кубиковзя прочность бетона, МПа. Таким образом, коэффициент призменной прочности для наибо­

лее слабых бетонов получается 0,77, уменьшаясь с ростом класса бетона до 0,72 и оставаясь далее постоянным. Формула эта несколь­ ко условна и дает заниженные данные, учитывающие крайне боль­ шой разброс значений этого коэффициента при экспериментах.

Прочность растянутого бетона оценивается сопротивлением бе­ тона осевому растяжению Его величина, отвечающая стандарт» ным испытаниям бетонных образцов на изгиб, в зависимости от кубиковой прочности бетона может выражаться эмпирической форму­ лой

25

Обычно на производстве контролируется только кубиковая прочность бетона на сжатие а призменная прочность Кь и проч­ ность бетона на растяжение Rbt определяется по указанным выше зависимостям. Однако в некоторых случаях, когда прочность на рас­ тяжение имеет важное значение (например, в бетонных плитах, где прочность элемента на действие изгибающих моментов или растяги­ вающих сил зависит от прочности бетона на растяжение), устанав­ ливаются спещіальньїе классы бетона на растяжение Д, которые контролируются непосредственно на производстве. Для тяжелых бетонов принята следующая номенклатура классов бетона на рас­ тяжение: В, 0,8; В /1,2; ВЛ,6; В, 2,0; В, 2,4; В, 2,8; В, 3,2.

В нормах большое внимание уделяется маркам бетона по моро­ зостойкости и водонепроницаемости с тем, чтобы повысить эксплуа­ тационную надежность конструкций, работающих в водонасыщен­ ном, в эпизодически водонасыщаемом и воздушно-влажностном со­ стоянии при различных расчетных зимних температурах воздуха. Для всех этих случаев, включая предварительно напряженные кон­ струкции и их стыковые соединения, рекомендуются конкретные марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости. Марка бетона по морозостойкости характеризует число выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии и колеблется для тяжелых и мелкозернистых бето­ нов в пределах Р50-Р500. Марка бетона по водонепроницаемости зависит от коэффициента фильтрации, определенного по ГОСТ

127305-84, и меняется от до \¥12.

2.2. Перспективы совершенствования бетона

Применение при изготовлении бетона современных модифика­ торов для вяжущих, различных химических добавок, различных ми­ неральных наполнителей обеспечивает получение материала с уни­ кальными, наперед заданными свойствами.

Так, для получения высокопрочного бетона используются гид­ равлически активные вяжущие, предусматривается создание опти­ мальной структуры цементного камня, упрочнение контактных зон заполнителем с применением химических модификаторов, расши­ ряющих добавок и соблюдение специально разработанных техноло­ гических режимов.

Среди перечисленных компонентов, кроме вяжуцщх, определяю­ щим является применение суперпластификаторов, ползгчаемых в ре-

26

зультате синтеза органических соединении и высокоактивной мине­ ральной добавки - микр01фемнезема, являющегося пылевидным ультрадисперсным отходом металлургического производства.

В НИИЖБ разработали модификаторы марки МБ, содержащие, кроме микрокремнезема, золу уноса, получаемую при сгорании ка­ менного и бурого угля, а также необходимые суперпластификаторы.

Эти модификаторы получаются в виде плотного порошкообраз­ ного материала, что делает его более транспортабельным и техноло­ гичным, позволяя одновременно утилизировать часть крупнотон­ нажных отходов промышленного производства.

Другим весьма эффективным направлением является использо­ вание бетонов с компенсированной усадкой и напрягающего, полу­ ченного путем применения расширяющих добавок (РД), используе­ мых при изготовлении бетона или специальных напрягающих це­ ментов.

Эти бетоны, расширяясь, компенсируют обычно проявляющую­ ся усадку и даже позволяют напрягать (растягивать) арматуру в же­ лезобетоне - осуществлять самообжатие, что существенно упрощает и удешевляет изготовление железобетона, а также повышает его трещиностойкость и водонепроницаемость.

В России были также разработаны бетоны на цементах низкой водопотребности - ЦВВ и ВНВ, позволяющие на основе обычных цементов, используя технологические приемы, получать высокока­ чественные материалы.

Типичным и одним из наиболее прогрессивных представителей концепции получения высококачественных бетонов (High Herformance Concrete) является полимербетон. В семействе полимербето­ нов роль вяжущих выполняют эпоксидные, уретановые, полиэфир­ ные и другие смолы.

Свойства полимербетона весьма разнообразны и в значительной мере зависят не только от смол, но и от наполнителей, отвердителей, модификаторов и заполнителей.

Количество минеральных заполнителей может составлять 90-95% от общего объема, что резко снижает стоимость полимербе­ тона.

Высокий объем заполнения значительно снижает усадку и по­ вышает модуль упругости.

Варьируя композиционным составом, кроме конструкционных бетонов с высокой прочностью можно получать материалы, обла­ дающие такими свойствами, как химическая стойкость к большинст­

27

ву агрессивных сред, защита от различного рода излучений, вакуум­ ная плотность, диэлектрические и токопроводящие характеристики.

Особо следует отметить разработанную в НИИЖБ технологию

пропитки конструкций из обыЧНЬЕХ бетонов на цементном вяжущем. Поверхность покрывается композицией на основе метилметакрилата, которая быстро проникает в поры бетона и поврежденные зоны, полимеризуется и повышает прочность бетона в 2 раза и более. Та­ кие бетоны назьшаются бетонополимерами.

Так, после обследования железобетонного купола Московского планетария, возведенного в 1929 г., авторами книги была предложена и под контролем НИИЖБ, осуществлена двухсторонняя пропитка по­ верхности полимербетоном, что позволило избежать весьма трудоем­ ких и дорогостоящих работ по усилению металлоконструкциями.

Эти композиции с успехом использовались на таких объектах, как храм Христа Спасителя, Останкинская телебашня, филиал Большого театра, здания нескольких АЭС и др.

Следует также ожидать значительного расширения использова­ ния архитектурного бетона, который позволяет получить декоратив­ ные фасадные элементы, скульптурные горельефы с заданными по­ казателями физико-механических свойств и долговечности.

Высококачественная поверхность объемных изделий со слож­ ным рельефом получается при использовании композиционных механоактивированных вяжущих и комплексных химических модифи­ каторов различного назначения, в том числе компенсаторов усадоч­ ных деформаций.

Переходя в вязкотекучее состояние при механическом или виб­ рационном воздействии, бетон заполняет мельчайшие формы опа­ лубки. Причем объемное водопоглощение не превышает 6-10%, что позволяет получить материал, по своим свойствам не уступающий натуральному камню.

Стоимость изделий из такого бетона многократно ниже изделий из природного резного камня.

Все перечисленные вьщіе бетоны были внедрены в строительство, кроме высотных зданий к наиболее заметным объектам, постро­ енным из современного железобетона за рубежом, можно отнести тоннель под проливом Ла-Манш, платформу для добычи нефти в

Северном море высотой 470 м, здания в Чикаго, мост в Канаде и др,

ВРоссии строится комплекс «Москва-Сити», построены Гости­ ный Двор, Московский планетарий и многие другие.

Вперспективе можно ожидать использование нанотехнологий

для изготовления компонентов бетонов. Они появятся в производст­

28