книги из ГПНТБ / Леви С.С. Бетонные и железобетонные работы

шивания. Недостаточное перемешивание сильно снижает

прочность бетона.

5. Очень важны также порядок укладки бетонной* смеси в конструкцию (непрерывно или с перерывами)

6.Бетон, уложенный и уплотненный вибраторами, имеет на 10—30% большую прочность, чем бетон, уплот­ ненный вручную.

7.Прочность бетона растет вместе с его возрастом.

Особенно быстро растет прочность в начальном возрас­ те (до 28 дней). Прочность продолжает нарастать более медленно в течение ряда лет.

8.Наибольшую прочность бетон получает при твер­ дении в сырой или влажной среде. Наоборот, твердение

всухом и жарком воздухе может привести к получению низкокачественного бетона. Пониженная температура замедляет нарастание прочности, а при температурах ни­ же нуля твердение бетона прекращается.

9.Замерзание бетона приостанавливает процесс твер­ дения, но по оттаивании бетон продолжает твердеть. Бе­ тон не теряет прочности, если он замерз после достиже­ ния им «критической прочности» (см. главу V); более же раннее замерзание ведет к понижению конечной проч­ ности бетона. Еще более вредными, чем преждевремен­ ное замораживание, являются попеременные замерза­ ние и оттаивание свежего бетона, в результате которых бетон в некоторых случаях может даже потерять способ­ ность твердеть.

3)Плотность бетона. Под плотностью бетона понима­ ется степень заполнения всего объема бетона твердым веществом (отвердевшим цементным тестом и заполни­ телями). Часть объема бетона обычно состоит из запол­ ненных воздухом пор, образовавшихся главным образом вследствие испарения находившейся в бетоне воды. Плотность бетона 0,85 означает, что 85% объема состав­ ляют входящие в него материалы, а 15%— поры.

Плотность бетона является одним из важнейших свойств его. От плотности бетона зависят его прочность, водонепроницаемость, морозостойкость (т. е. способность не разрушаться под действием замерзания и оттаива­

ло

ния), а следовательно, и долговечность. Степень плот­ ности бетона имеет особенно важное значение для пло­ тин, мостовых опор, дорожных покрытий, железобетон­ ных резервуаров, труб и т. п. Известны многочисленные случаи быстрого разрушения таких сооружений в тех местах, где бетон не обладал достаточной плотностью.

4) Водонепроницаемость бетона. Плотная бетонная смесь будет в то же время водонепроницаемой. Требования водонепроницаемости предъявляются к бетонам, применя­ емым при строительстве резервуаров и гидротехнических сооружений. Для испытания на водонепроницаемость об­ разцы определенной формы и размеров подвергают дав­ лению воды и устанавливают то наибольшее давление, при котором еще не наблюдается просачивания воды че­ рез образцы. В гидротехническом строительстве приме­ няются водонепроницаемые бетоны, не пропускающие воду через образцы толщиной 150 мм при давлении 2, 4, 6 и 8 кгс./см2.

5) Морозостойкость бетонов проверяется специаль­ ными испытаниями стандартных образцов на многократ­ ное замораживание и оттаивание. Количество испытаний в зависимости от марки бетона по морозостойкости со­ ставляет:

для тяжелых бетонов — 50, 100, 150, 200 и 300; легких — 10, 15, 25, 35, 50, 100 и 200.

При этом прочность бетона не должна снизиться бо­ лее чем на 25%, а потеря веса образца не должна пре­ вышать 5%.

6) Усадка бетона. Твердение бетона всегда сопро­ вождается изменением его объема: при твердении на воздухе бетон высыхает и дает усадку, при твердении же

вводе он немного разбухает. Так как усыхание бетона снаружи происходит быстрее, чем внутри, то получается неравномерная усадка, вызывающая появление мелких трещин (от неравномерности усадки бетон предохраня­ ется регулярной поливкой и укрытием). Усадка бетона тем больше, чем жирнее бетон, т. е. чем больше в нем цемента и чем бетонная смесь пластичнее, т. е. больше в ней воды. Наибольшую усадку дают бетоны, твердеющие

ввоздушно-сухих условиях при недостатке влаги.

7)Выделение тепла. При твердении бетона выделяет­ ся тепло, вследствие чего в массивных конструкциях (на­ пример, в плотинах, больших фундаментах и т. п.) на­

блюдается длительное повышение температуры бетона

171

тоже предварительно смоченную. Наполнение формы бе­ тонной смесью производится в три слоя по 10 см каж­ дый. Каждый слой протыкается (без удара) 25 раз стер­ жнем диаметром 15 мм.

После наполнения формы излишек бетонной смеси срезается вровень с краями, затем форму медленно снимают, поднимая ее вверх за кольцо и сохраняя при этом строго" вертикальное положе­ ние формы. Отформованный бетонный конус после снятия формы дает осадку, которую легко измерить, положив ли­ нейку на поставленную рядом с бетоном форму конуса (рис.

83). Чем больше осадка кону­ са, тем больше степень по­

2—3 см, — пластичной.

Рекомендуемые значения подвижности бетонной сме­ си при укладке ее с применением вибраторов приведены в табл. 17.

Независимо от подвижности бетонная смесь должна быть удобообрабатываемой. Это, в частности, значит, что при заполнении формы и уплотнении смесь должна сохранять однородность, не расслаиваться. Удобообрабатываемая бетонная смесь должна легко штыковаться при укладке в конус; из-под конуса при набивке не дол­ жна вытекать вода; после снятия конуса бетонная смесь должна оседать, не разваливаясь и не осыпаясь.

Проверкой удобообрабатываемости бетонной смеси может служить, например, проба «на лопату»; ударяя плашмя лопатой по бетонной смеси, смотрят, какой след оставляет лопата; если пустоты между щебенками не за­ полнились раствором, то это означает, что в бетоне недо­ статочно раствора и смесь неудобообрабатываема; при хорошей смеси пустоты быстро заполняются раствором. Если при ударах лопата погружается в массу бетона, ос­ тавляя впадину, то это показывает, что имеется избыток

173

раствора и что такой бетон может быть сильно порис­ тым.

Если к бетонной смеси добавить одновременно цемент и воду, то подвижность бетонной массы увеличится. Ес­ ли при этом не изменится водоцементное отношение (т. е. отношение массы воды к массе цемента), то и прочность бетона не изменится. Таким образом можно добиться нужной подвижности бетонной смеси при заданной проч­ ности бетона.

Для легких бетонов требуется получение бетона за­ данной прочности и объемной массы при нужной под­ вижности бетонной смеси.

Состав бетона задается: а) в виде соотношения по массе количества цемента, песка и щебня (гравия), при­ чем количество цемента принимается за единицу; коли­ чество воды указывается отдельно в виде водоцементно­ го отношения ВЩ (например, состав 1 :2,5 : 4,5 по массе; В /Ц = 0,6); б) в виде количества материалов на 1 мг бе- тона (например, 260 кг цемента, 170 л (кг) воды, 700 кг песка, 1280 кг щебня).

174

3. Цементы, их разновидности и основные свойства

В качестве вяжущих для бетона основное применение находят портландцемент с его разновидностями (пласти­ фицированный и гидрофобный портландцементы, быстротвердеющий и тампонажный портландцементы, суль­ фатостойкий и магнезиальный портландцементы), шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент.

По прочности (активности) портландцемент делится на четыре марки: 300, 400, 500 и 600. Портландцемент применяют для бетонных и железобетонных надземных, подземных и подводных конструкций, в том числе и для конструкций, подвергающихся попеременному замора­ живанию и оттаиванию. Нельзя применять портландце­ мент для конструкций, подвергающихся воздействию аг­ рессивных вод, без специальных мер защиты. ■

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) пред­

ставляет собой разновидность портландцемента, отлича­ ющуюся быстрым нарастанием прочности в ранние сро­ ки (1—3 дня). Предел прочности при сжатии стандарт­ ных образцов через 3 суток должен быть не ниже

250 кгс/см2.

Пластифицированный портландцемент — разновид­

ность портландцемента. Его получают добавлением в процессе помола клинкера пластифицирующей поверхно­ стно-активной добавки (сульфитно-дрожжевой бражки) в количестве 0,15—0,25%, которая придает растворам и бетонам на этом цементе повышенную подвижность и удобоукладываемость. Применение пластифицированно­ го портландцемента повышает прочность и морозостой­ кость растворов и бетонов, дает возможность сократить на 5—8% “расход цемента в бетоне, сохранить заданную подвижность бетонной смеси при меньшем водоцемент­ ном отношении.

Гидрофобный (не смачиваемый водой) портландце­ мент является продуктом совместного помола цементно­ го клинкера и поверхностно-активного вещества в коли­ честве 0,1—0,2% (мылонафт, олеиновая кислота), при­ дающего цементу гидрофобные и пластифицирующие свойства. Гидрофобный портландцемент применяют вместо обыкновенного цемента во избежание потери це­ ментом его активности при длительном хранении и даль­ них перевозках.

175

Сульфатостойкий портландцемент отличается повы­ шенной стойкостью к сульфатной агрессии, т. е. при воз­ ведении бетонных и железобетонных конструкций, под­ вергающихся воздействию сульфатных вод, содержащих растворы сернокислых солей, вредно действующих на обычный портландцемент.

Магнезиальный портландцемент содержит повышен­ ное количество (до 10%) окиси магния. По своим свой­ ствам этот цемент соответствует обычному портландце­ менту. Применяется при возведении бетонных и железо­ бетонных надземных и подземных конструкций, защи­ щенных от воздействия грунтовых вод. Магнезиальный портландцемент нельзя использовать: для конструкций, подвергающихся воздействию грунтовых вод, для под­ водных конструкций и при производстве бетонных работ с пропариванием.

Тампонажный цемент является разновидностью порт­ ландцемента, обладающего высокой прочностью в на­ чальные сроки твердения, необходимой при тампониро­ вании нефтяных и газовых скважин; применяется в виде цементного теста (без заполнителей) с В Щ = 0,4-ь0,5.

Шлакопортландцемент представляет собой способное затвердевать в воде и на воздухе вяжущее вещество, по­ лучаемое в результате совместного помола цементного клинкера, доменного гранулированного шлака и гипса или тщательного смешивания тех же материалов, из­ мельченных раздельно.

Шлакопортландцемент характеризуется следующими свойствами:

а) замедленным по сравнению с портландцементом твердением, особенно при низких положительных темпе­ ратурах;

б) при твердении выделяет меньше тепла, чем порт­ ландцемент;

в) уступает портландцементу в отношении морозо­ стойкости.

По прочности шлакопортландцемент делится на че­ тыре марки: 200, 300, 400 и 500.

Пуццолановый портландцемент отличается от обыч­ ного портландцемента повышенным содержанием актив­ ных минеральных добавок (трепела, диатомита, пемзы, туфа и др.), вводимых при помоле портландцементного клинкера. Пуццолановый портландцемент характеризу­ ется следующими свойствами:

176

а) лучше всего твердеет в воде и во влажных усло­ виях;

б) при твердении на воздухе дает большую усадку и меньший рост прочности по сравнению с обычным порт­ ландцементом;

в) при твердении выделяет меньше тепла, чем обыч­ ный портландцемент.

Бетоны на пуццолановом портландцементе отличают­ ся высокой водостойкостью, повышенной водонепроница­ емостью, пониженной морозостойкостью. По прочности пуццолановый портландцемент делится на четыре марки: 200, 300, 400 и 500. Его применяют при возведении бе­ тонных и железобетонных подземных и подводных конст­ рукций, подвергающихся воздействию пресных вод, а также для бетонных и железобетонных надземных кон­ струкций, находящихся в условиях повышенной влажно­ сти. Нельзя применять пуццолановый портландцемент для возведения конструкций, подвергающихся быстрому высыханию и переменному влажностному и температур­ ному режимам.

Глиноземистый цемент представляет собой высоко­ прочное вяжущее, получаемое обжигом до спекания сме­ си материалов, богатых глиноземом с известью (или из­ вестняком), и последующим тонким помолом.

Глиноземистый цемент обладает следующими свойст­

затворения водой; в) в первые сутки твердения выделяет большое коли­

чество тепла; в) придает бетонам более высокую (по сравнению с

портландцементом) плотность и водонепроницаемость, а также высокую стойкость в минерализованных во­ дах.

В отличие от бетона на портландцементе, быстро на­ бирающего прочность при высоких температурах, бетон на глиноземистом цементе значительно понижает свою прочность при повышенной температуре (свыше 25° С) и особенно при температуре свыше 40° С (даже при твер­ дении в условиях влажной среды). Глиноземистый це­ мент по прочности делится на три марки: 400, 500 и 600. Глиноземистый цемент применяется по преимуществу для бетонов высоких марок, когда требуется быстрое введение конструкций в эксплуатацию; для конструкций, подвергающихся воздействию углекислых вод или же

попеременному воздействию воды и мороза; при аварий­ ных работах, а также в зимних условиях.

Добавление к глиноземистому цементу других вяжу­ щих веществ не допускается.

Контроль качества цементов заключается:

во внешнем осмотре (на глаз, на ощупь), устанавли­ вающем, что цемент не отсырел и не содержит заметных на глаз посторонних примесей;

в проверке сроков схватывания цементного теста; в проверке на равномерность изменения объема; в проверке прочности (активности) цемента.

Приведенные выше проверки производятся в строи­ тельных и полевых лабораториях в соответствии с указа­ ниями соответствующих стандартов.

При проверке сроков схватывания сначала определя­ ют нормальную густоту цементного теста на специаль­ ном приборе (рис. 84), в котором пестик диаметром 10 мм и длиной 50 мм, будучи погружен в цементное тесто, заполняющее кольцо высотой 40 мм и имеющее форму усеченного конуса со средним диаметром 70 мм, не достигает дна на 5—7 мм. Густота цементного теста определяется количеством воды в процентах от массы цемента. Обычные портландцемента требуют 23—26% воды, пуццолановые — 27—32%.

Чем нормальная густота цементного теста больше, тем больше (при прочих равных условиях) потребуется воды для получения бетонной смеси заданной подвиж­ ности.

Заменяя пестик в стандартном приборе иглой диа­ метром 1,1 мм, определяют сроки схватывания. Началом схватывания цементного теста считается время, прошед­ шее с момента приготовления до момента, когда игла не дойдет до дна на 0,5—1 мм. Время от момента затворения теста до момента, когда игла проникает в тесто не более чем на 1 мм, считается концом схватывания цемен­ та. По стандарту требуется, чтобы начало схватывания цементного теста наступало не ранее 45 мин, а конец — не позднее 12 ч после затворения.

Равномерность изменения объема проверяется кипя­ чением в течение 4 ч лепешек из цементного теста после суточного их хранения во влажном воздухе. Наличие на лепешках трещин, идущих от краев к середине, вспу­ чиваний и отслоений и глухой звук этих лепешек при по­ стукивании свидетельствуют о непригодности цемента.

178

Марка цемента определяется изготовлением и испы­ танием до разрушения стандартных образцов-балочек размером 40X40X160 мм на изгиб и полученных после этого половинок балочек испытанием на сжатие. Образ­ цы изготовляются из раствора 1 :3 (по весу) с «нор­ мальным» (Вольским) песком пластичной консистенции,

определяемой в соответствии с требованиями ГОСТ 310— 60. Прочность цементного раствора на сжатие определя­ ет активность цемента, по которой он относится к той или иной марке. Так, например, активность 330 кгс/см2 позволяет отнести цемент к марке 300, активность 415 кгс/см2— к марке 400 и,т. п. Кроме того, прочность балочек на изгиб должна быть не ниже 35, 45, 55, 60 и