книги из ГПНТБ / Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции

2.8. НАПРЯГАЮЩИЙ ЦЕМЕНТ КЛЕЙНА (США)

Как было сказано выше, расширяющийся цемент Клейна [105], помимо компенсации усадки при увеличе­ нии содержания напрягающего компонента, может про­ являть значительное расширение, приводящее к ослабле­ нию структуры и ее разрушению. Однако ослабления структуры и разрушения не будет, если для железобетон­ ных изделий на активизированном К-дементе создать условия одно-, двух-и трехосного упругого сопротивле­

этом случае будет расходоваться на расширение системы железобетона конструкции и преодоление упругого со­ противления ее арматуры; в результате деформации ос­ танутся в допустимых пределах, структура цементного камня предельно уплотнится и ее ослабления не произой­ дет. Нужно так располагать напрягаемую арматуру, что­ бы она в необходимых случаях осуществляла одноосное, двухосное и объемное упругое сопротивление.

Активными или напрягающими К-цементами являют­ ся такие расширяющиеся цементы, в которых количест­ во расширяющего компонента составляет около 30% ве­ са цемента, а полный состав цемента имеет весовое соот­ ношение nH,:C4 A3 S:CS:C=70:9:16:5; химический состав

расширяющего компонента в этом случае C 4 A 3 S + 6 C S + + 8 С .

Подобные составы проверялись, как это принято в США для напрягающих цементов, в бетонах с расходом вяжущего примерно 450 кг/м3. Для проверки энергии са­ монапряжения использовали К-цементы, подвергаемые тепловлажностной обработке в различных режимах. Ис­ следовали цементы с низкой (серия I ) , средней (серия I I )

тивлением, 8 ч выдерживали в форме на воздухе при

130

132

Рис. 2.62. Развитие саыопапряження во времени бетонных образцов на К-цемеите состава 7 0 : 9 : 1 6 : 5 при различных ТВО и упругом сопротивлении (|i = 0,67)

затем хранившиеся попеременно в воде, на воздухе и в воде, показали наибольшее самонапряжение 32 кгскм2 и сохранили, независимо от режимов ТВО, самонапряжеине в 21 кгс1см2.

Динамика роста прочности образцов всех серий (рис. 2.63) примерно одинакова и в двухмесячном возрасте составляет 500 кгс/см2.

Показатели самонапряжения и прочности выпиленных из плит образцов приведены в табл. 2.10. Обращает на себя внимание высокая прочность при изгибе бетона на напрягающем цементе, что в сочетании с достигнутым са­ монапряжением может обеспечить высокую трещиностойкость железобетона.

Приведенные данные показывают, что в США имеют­ ся значительные успехи при получении самонапряженно­ го железобетона, пригодного для применения в сборном железобетоне, который начинает все шире применяться в строительных конструкциях и сооружениях.

К-цементе при различных ТВО и упругом сопротивлении, ц = 0 , 6 7

133

Г л а в а 3

БЕТОНЫ И РАСТВОРЫ НА Н А П Р Я Г А Ю Щ И Х Ц Е М Е Н Т А Х

3.1. ВОДО- И ГАЗОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ

Особенностью всех расширяющихся и напрягающих цементов является их большая водопотребность, необхо­ димая для обеспечения полного и быстрого образования всех гидратных соединений цементного камня. При пра­ вильном управлении процессом самонапряжения бетон­ ная смесь должна быть затворена на минимально допу­ стимом количестве воды с тем, чтобы после набора бето­

тацию силикатных материалов цемента. Весьма харак­ терно, что размеры водопоглощення почти одинаковы для свободного и связанного расширения, хотя в первом случае свободное расширение в 10—30 раз меньше свя­ занного. Это указывает на достижение чрезвычайно большой плотности структуры бетона и при свободном, и особенно при связанном расширении. Об этом же го­ ворят и величины свободной водоотдачи и водопогло­ щення при переменном режиме высушивания и увлаж­ нения, характеризующие достигнутую плотность струк­ туры.

Водоотдача при последовательных циклах высушива­ ния при свободном расширении составляет 4,4; 3,3 и 2%, а при связанном расширении — 2,7; 1,6 и 1,2%.

Поскольку НЦ предназначен для использования исг ключительно в железобетонных конструкциях, в которых самонапряжение происходит в связанном состоянии, ус­ тановившаяся пористость структуры бетона по объему будет равна примерно 3—4%. Пологий характер кривой

134

отдачи воды при высушивании (на рис. 2.53) и более крутой при водопоглощении указывает на то, что движе­ ние влаги в системе крайне затруднено. Это и определяет высокую водонепроницаемость растворов и бетонов на НЦ. В соответствии с техническими свойствами НЦ (см. табл. 2.8) бетон должен быть непроницаем в 1-е сут­ ки при 5 атм и на 28-е сутки при 20 атм.

Исследования, проведенные В. А. Поповой [155] по установленной методике, предусматривали использова­ ние образцов в чугунных дисках с коническими отвер­ стиями или с прорезями. Образцы растворов и бетонов в возрасте 20 ч подвергали ТВО (100° С, 2 ч) и затем хра­ нили в воде. Водонепроницаемость образцов проверяли на 1,3, 5, 10, 14 и 28-е сутки и через 2 и 6 месяцев. Дав­ ление поднимали ступенями по 1 атм1ч до 5, а затем до 10 атм и при последнем давлении делали выдержку в те­ чение 6 ч. Затем давление поднималось до 20—24 атм и

30 мм и испытывали их при давлении 20 атм и более. Ха­

= 700-М 000 мм и толщина стенок 5,8—7,3 см), в которых вместо обычного портландцемента был применен напря­ гающий цемент. Испытания показали, что стенки трубы на напрягающем цементе при давлении 30—40 атм обла­ дают на 15—60% большей водонепроницаемостью, чем трубы на обычном цементе.

Большая плотность бетона на НЦ обеспечивает по­ вышенную сопротивляемость прохождению через бетон бензина и газов. Исследования ВНИИСТ образцов рас­ твора напрягающего цемента на бензо- и газопроница­

135

влажностных условиях, так как в большинстве случаев трубы укладываются и эксплуатируются во влажных грунтах.

Исследования проводили по методике для оценки не­ проницаемости труб для прохождения газов через стен­ ки асбестоцементных труб. По этой методике отрезок трубы длиной 430 мм заключают в металлический ко­ жух диаметром на 10—12 мм больше диаметра трубы. Трубы герметически зажимают подушками пресса при помощи резиновой прокладки. Газ подают внутрь трубы через штуцер на подушке. Давление газа регулируют газовым редуктором. Профильтровавший через стенку трубы газ собирается в пространстве между трубой и кожухом, и количество его измеряется газовым счетчи­

ЗОлшм. Количество прошедшего газа (в л/м2-ч) фикси­ ровали каждую минуту. Продолжительность испытаний каждой трубы составляла от 3 до 12 ч.

В табл. 3.1 приведены результаты испытания отрез­ ков самонапряженных труб, выдержанных перед испы­ танием в различных влажностных условиях, начиная от

с увеличением давления увеличивается. Образцы водно­ го хранения совершенно газонепроницаемы. При влаж­ ном хранении образцы до 8—10 атм сохраняют высокую газонепроницаемость, и только при 13 атм в 1 ч через 1 м2 площади проходит 23,5—33,2 л газа, т. е. примерно в 4—8 раз больше, чем при давлении 8 атм. Проницае­

136

Т а б л и ц а 3.1. Газовоздухопроницаемость самонапряженных труб

конструкций в различных условиях эксплуатации уста­ навливали влияние влажности грунта на газопроницае­ мость напорных труб. Испытания проводили в песчаных и глинистых грунтах. Образцы труб с торцами, заклеен­ ными пластмассовыми накладками, закладывали в ис­

увлажнения образцов труб, высушенных предваритель­

137

Т а б л и ц а 3.2. Газовоздухопроницаемость самонапряженных труб

Проницаемость образцов в л/м'-ч Условия хранения труб к мо­ при давлении в пт.м

менту испытании

при давлении газа 10 и 20 атм. В табл. 3.3 даны резуль­ таты этих испытаний в естественно-воздушных условиях

Время S сутках

Рис. 3.1. Водонасыщение самонапряженных труб во влажных грунтах

песчаный грунт; — глинистый грунт

138

и после хранения труб в грунте. Очень четко видно раз­ личие в поведении труб на напрягающем цементе и порт­

бы на напрягающем цементе она составляла всего 0,2—0,5 л/м2-ч. После хранения во влажном грунте га­ зопроницаемость уменьшилась соответственно до 1,25 и 0,01 л1м2-ч.

Сказанное доказывает, что бетон на напрягающем цементе "обладает высокой газонепроницаемостью при эксплуатации во влажной среде. Следовательно, в раз­ личных подземных сооружениях самонапр'яженные же­ лезобетонные конструкции (трубы, резервуары, фунда­ менты, убежища, сооружения метро и т. д.) можно при­ менять без какой-либо изоляции для хранения и транс­ порта бензина и газа при давлениях до 20 атм. Что касается водонепроницаемости, то напрягающие бетоны могут быть рекомендованы во всех случаях как обеспе­ чивающие наиболее экономически выгодное решение.

С^зТг. СОСТАВЫ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ

|[_Как было сказано выше, напрягающие цементы, бу­ дучи смешаны с песком и крупным заполнителем, спо­ собны образовывать прочные напрягающие растворы и

139