книги из ГПНТБ / Митрофанов, Е. Н. Армоцемент

уменьшает влияние как общих так и специфических для армоце­ мента факторов, вызывающих расслоение смеси.

Большие исследования по изучению свойств мелкозернистых бетонов различных составов были выполнены Ю. М. Баженовым [9]. Весьма важными представляются осуществленные им работы в области технологии высокопрочного мелкозернистого бетона и изучения физико-механических свойств. Учитывая данное обстоя­ тельство, в настоящей работе рассматриваются лишь те вопросы, которые имеют непосредственное отношение к выбору оптималь­ ного состава бетона для армоцементных конструкций преимуще­ ственно сеточного армирования.

§ 3. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Бетон

Исследования свойств мелкозернистых бетонов в лаборатор­ ных условиях, а также натурные испытания армоцементных кон­ струкций позволили установить определенные закономерности под­ бора и обработки бетонной смеси.

бетонные смеси. Наиболее распространенными при ручном спо­ собе укладки в матрицы следует считать смеси с расходом 700— 800 кг цемента на 1 м3 бетона при В : Ц=0,4-=-0,5.

Не говоря уже о сравнительно большом расходе цемента, вы­ сокая пластичность смеси и неравномерность обработки ее вибра­ торами не позволяют получить экономичные конструкции и ста­

струкций: виброформование, вибролитье, виброгнутье, метод по­ слойного формования. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки, однако практика изготовления армоце­ ментных конструкций выявила определенные технико-экономиче­ ские преимущества их перед другими способами, особенно в от­

П

Частота колебаний вибратора определяется в зависимости от гранулометрического состава заполнителей, причем за расчетный параметр принимается максимальное процентное содержание от­ дельных фракций.

Целесообразно придерживаться следующих параметров обра­ ботки смеси в зависимости от крупности заполнителей:

50%-ном содержании фракции 0,6—1,2 мм интенсивность колеба­

сятиминутной вибрационной обработке цементного теста или бе­ тона жесткой консистенции. Специальные исследования показали, что вибрирование свежезатворенного цементного теста или бетон­ ной смеси интенсифицирует процессы диспергирования и пепти-

Однако эффект виброактивации этим не ограничивается. За­ мечено, что цементное тесто и бетонные смеси после виброобра­ ботки имеют значительно более четко выраженную тиксотропию, чем до вибрирования; это связано с увеличением количества кол­ лоидных новообразований. Благодаря повышенной тиксотропии песчано-бетонная масса, жесткая в статическом состоянии, стано­ вится весьма подвижной при вибрировании. Такая бетонная смесь при укладке хорошо уплотняется, вследствие чего возрас­ тают прочность и стойкость бетона.

Третьей особенностью метода виброактивации является спе­ цифическое воздействие вибрирования на структурообразование цементного камня.

В соответствии с воззрениями П. А. Ребиндера и Н. В. Михай­ лова вибрирование цементного теста задерживает образование рыхлой алюминатной структуры, благодаря чему после прекра­ щения вибрирования выкристаллизовывается мелкозернистая структура.

после чего бетонная масса укладывалась в формы и уплотнялась на вибростоле с частотой 3000 кол/мин. Установлено, что влияние

12

виброактивации на прочность бетонов различного состава и кон­ систенции сказывается неодинаково (табл. 1).

кГ/см*

и

Из табл. 1 видно, что виброактивация цементно-песчаной смеси значительно повышает прочность бетона, особенно в раннем воз­ расте, по сравнению с обычным способом ее приготовления.

Установлено, что активированные бетоны по своему составу более однородны, а коэффициент изменчивости их прочности на сжатие не превышает 12%.

Экономические подсчеты показали, что в результате виброак­ тивации при одинаковой прочности обычного и активированного бетонов может быть достигнута экономия цемента, составляющая 100—150 кг на 1 м3 бетона. Дополнительные расходы на вибро­ активацию равны в среднем 3—5% от стоимости расходуемого цемента.

Положительным фактором виброактивации цементно-песчаной смеси является также и то, что обработку ее можно осуществить в любой точке технологической линии между бетономешалкой и формующим агрегатом.

Опыт проектирования и эксплуатации армоцементных кон­ струкций определил оптимальные параметры бетона, которые мо­

1) покрытия зданий и сооружений — «300»; «400»; «500»;

2)емкости, сосуды, находящиеся под давлением,— «400»; «500»;

«600»;

3)баржи, катера, суда — «500»; «600».

Прочность бетона при сжатии в основном зависит от активно­ сти цемента Rn и цементно-водного отношения [9]:

13

где /?2s — прочность бетона при сжатии в возрасте 28 суток,. полученная при испытании образцов-кубов с длиной ребер 7X7X7 см;

/?ц — активность цемента, определенная в результате ис­ пытаний жесткого раствора;

А и В— коэффициенты, учитывающие структуру материала,.

качество заполнителя, особенности технологии. Математическая обработка результатов исследований прочно­

сти бетона различного состава позволила установить значения ко­ эффициентов А и В [9]:

ного песка с оптимальным зерновым составом и хорошей адгезией

кцементу);

А=0,6 — при использовании материалов среднего качества (це­ ментов марок «400»—«500», в том числе смешанных цементов и песка средней крупности);

А =0,5 — при применении цементов низких марок и мелкого песка;

£ 0 = 0,8 — во всех случаях.

Следует иметь в виду, что для изготовления армоцементных конструкций необходимо применять мелкозернистые бетоны по­ вышенной однородности, плотности, трещиностойкости и долго­ вечности при минимальном расходе цемента. Последнее требуется не только с экономической точки зрения, но и главным образом потому, что избыток вяжущего ухудшает технические свойства материала (увеличиваются усадка и ползучесть, снижается трещиностойкость и др.).

Исследования В. А. Вознесенского показали, что зерновой со­ став песка существенно влияет на механические свойства и дол­ говечность мелкозернистого бетона. Правильно выбирая зерновой состав заполнителя, можно не только сократить расход цемента на 100—120 кг/м3, но и улучшить большинство технических харак­ теристик мелкозернистого бетона на 20—60%. Рассмотрим этот вопрос более подробно.

Для опытных работ были взяты смеси с различными пропор­ циями мелкого и крупного песков (табл. 2).

Бетонные смеси приготовлялись на разных песках с различным расходом цемента и водоцементным отношением. Испытания опыт­ ных стандартных образцов позволили вывести определенную зако­ номерность изменения механических и технических свойств бе­ тона от зернового состава.

Зависимость основных физико-механических свойств мелкозер­ нистого бетона для'армоцемента от зернового состава песка при расходе цемента 500 и 600 кг/м3 представлена в табл. 3. Из нее видно, что переход от мелких песков к оптимальному составу (для

14

л е — 600 кг/м:1.

на 10—20%,. При этом расход цемента в бетоне оставался посто­ янным. При одновременном переходе от мелких песков 0 к к пес­ кам 45 к и снижении расхода цемента с 600 до 500 кг/м3 модуль упругости возрастал на 10%, прочность при сжатии — на 12%

15

и лишь прочность на растяжение при изгибе несколько умень­ шилась.

Установлено также, что при постоянном расходе цемента под­ бор зернового состава песка повышает плотность бетона в среднем на 0,05, что значительно уменьшает его водопоглощение (на 18— 20%) и скорость карбонизации поверхностного слоя (на 35—55%). Все это особенно важно для защиты остальных сеток от коррозии. При переходе от мелких песков к оптимальным снижается усадка и повышается морозостойкость бетона.

Таким образом, правильно выбранный состав песка дает зна­ чительный технико-экономический эффект при производстве армо­ цементных конструкций.

Проблема снижения расхода цемента при приготовлении мелко­ зернистых бетонов до сих пор остается актуальной. Возможны различные пути ее разрешения. Так, не исключается применение бетонов автоклавного твердения для изготовления элементов сбор­

частичный помол песка, обычно в пределах 20—30% от общего объема заполнителей.

по проблеме «Мелкозернистые бетоны», на котором были обсуж­ дены вопросы, касающиеся расширения области применения та­ ких бетонов, намечены дальнейшие пути исследований. Отмечено также, что поризация мелкозернистых бетонов — перспективное направление, обеспечивающее решение задачи по снижению рас­ хода цемента и уменьшению веса конструкций.

Арматура

Тканые стальные сетки (ГОСТ 3826—47), выпускавшиеся ра­ нее промышленностью, предназначались отнюдь не для армирова­ ния конструкций, что и нашло отражение в регламентируемых ГОСТ допусках прочностных и геометрических параметров. В ра­ ботах [69, 50, 52, 85 и др.] достаточно убедительно выявлены пре­ имущества и недостатки тканых сеток, внесены предложения о целесообразности выпуска сварных сеток и об улучшении ка­ чества тканых.

Ниже рассматриваются общие вопросы, касающиеся сорта­ мента арматуры, выбора расчетных и нормативных сопротивле­ ний для тканых и сварных сеток, а также их деформативности

ивлияния ее на работу армоцемента.

Вкачестве арматуры для армоцементных конструкций приме­ няется стальная сетка с ячейками размером от 5 до 12 мм из про­ волоки диаметром до 1,2 мм, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 12184—66..

16

Специальные сетки выбираются по Техническим условиям на сетки тканые гладкие из низкоуглеродистой проволоки для арми-

СТУ-62

рования армоцементных конструкций ——— 167—63 и по Тех­ ническим условиям на сварные проволочные сетки для армиро­

вания армоцементных конструкций ВТУ 6—63.

Проект новых Технических условий ЧМТУ-4-49—67 разработан СибЗНИИЭП (Г. С. Родовым и В. М. Савойским) совместно с Сол­ нечногорским заводом стальной проволоки и металлических сит имени И. И. Лепсе (К. В. Черновским, И. А. Леоновым и А. И. Бассом). Они согласованы с Научно-исследовательским институ­ том метизной промышленности (НИИ метиз) и утверждены Мини­ стерством черной металлургии СССР. Эти технические условия распространяются на металлические проволочные сварные сетки с прямоугольными и квадратными ячейками, предназначенные для армирования армоцементных конструкций.

Сетка изготавливается из низкоуглеродистой термически обра­ ботанной проволоки (ГОСТ 3282—46) диаметром 0,7 мм с допус­ каемым отклонением —0,05 мм. Предел прочности при растяже­

Данные Технические условия распространяются на направлен­ ные и равнопрочные проволочные тканые гладкие сетки, представ­ ляющие собой проволочную ткань простого переплетения с ква­ дратными и прямоугольными ячейками. Необходимость подобной дифференциации сеток вполне оправдана, так как большое коли­ чество армоцементных конструкций работает в условиях плоского напряженного состояния с преобладающим значением одного из двух главных напряжений, и, очевидно, более экономично для их

Т А Б Л И Ц А 4

Рекомендуемый СН 366—67 сортамент стальных сеток по ГОСТ 12184—66 проверен на практике и получил положительную оценку. При исследовании физико-механических свойств армоцемента ис­ пользовались также тканые сетки с ячейками 3,2—5 мм, но из-за трудности укладки бетонной смеси в матрицы с большим количе­ ством сеток с ячейками указанных размеров широкого распростра­ нения они не получили. Стержневая арматура, сетки и каркасы принимаются, как для обычных и • предварительно напряженных железобетонных конструкций, по СНиП II-B.4—62 и СНиП П-В. 1—62, а закладные детали — по СНиП П-В. 12—62. Стержневую арматуру рекомендуется принимать в основном для комбиниро­ ванных конструкций, диаметром не более 8 мм.

Сортамент стальных тканых сеток согласно проекту новых Тех­ нических условий ЧМТУ-4-297—69 включает четыре разновидности сеток: две с ячейками 6X6 и 6X12 мм при диаметре проволоки 0,7 мм и две с ячейками 10X10 и 10X20 мм при диаметре про­ волоки 1 мм. Указанный сортамент устанавливается для всех трех групп стальных тканых сеток независимо от вида термической об­ работки пизкоуглеродистой проволоки.

18

Условное обозначение сетки с номинальными размерами сто­

сортамент сварных сеток надо расширить по аналогии с ЧМТУ-4-

297—69.

ляется явным несоответствием, сдерживающим массовое приме­ нение армоцементных конструкций.

Прочностные и деформативные характеристики стальных сеток

Стальная сетка является достаточно сложным конструктивным элементом, а потому при расчете к ней должны предъявляться особые требования. Действительно, до начала изготовления сетки проволока обычно имеет ярко выраженную площадку текучести, которая не обнаруживается в дальнейшем, величина относитель­ ного удлинения уменьшается, проволока упрочняется на 5—7%. Модуль упругости ее значительно выше модуля упругости тка­ ной сетки.

Прочность сетки всегда меньше суммарной прочности прово­

в сетке, а также изменчивость механических свойств стали, яв­

характеристиках стальных тканых и сварных сеток, изготовлен­ ных по новым Техническим условиям. Стальные сетки, специ­ ально разработанные для армирования конструкций, имеют луч­ шие показатели по прочности и стабильности их работы, что позво­ лило повысить расчетное сопротивление тканых сеток на растяже­ ние до Яс = 2800 кГ/см2, а сварных — д о 3200 кГ/см2.

Оценить преимущества и недостатки новых типов стальных се­ ток лишь по прочностным и деформативным их характеристикам невозможно, ибо в этом отношении технологический фактор иг­ рает исключительно важную.роль. Очевидно, тканые сетки; изго­ товленные-из термически не обработанной проволоки, а также