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

К-цемента вдвое (с 250 до 490 кг]мг) на 7-е сутки влаж­ ного хранения расширение увеличивается почти в 3 ра­ за. Оптимальными условиями выдерживания бетона для

после его трехсуточного водного выдерживания и твер­ деющего под полиэтиленовой пленкой. В первом случае наибольшее расширение примерно в 1,5 раза больше, чем во втором. В условиях последующего сухого хране­ ния уменьшение величины расширения практически оди­ наково для обоих условий выдерживания.

С повышением температуры выдерживания образцов бетона на К-цементе размеры полного свободного рас­ ширения существенно увеличиваются: при повышении температуры с 5 до 37° С его расширение увеличивается вдвое. Однако при самом незначительном ограничении расширения при р,=0,01 обнаруживается не рост, а не­ которое уменьшение расширения. Было установлено, что с увеличением размеров конструкций, и особенно их се­ чений, степень расширения бетона несколько понижает­ ся, как предполагается, вследствие неравномерности гидратации цемента по глубине изделия.

Как правило, основные качества расширяющихся це­ ментов нормируются по связанному расширению, так как прочность в связанном состоянии получается более ста­ бильной. Это соответствует условиям применения рас-

80

железобетонов с компенсированной усадкой в пределах 0,1—0,7% и для бетонов, предназначенных для самона­ пряженного железобетона, 3—5%.

На графике (рис. 2.26) дано максимальное расшире­ ние в 7-суточном возрасте легкого бетона на К-цементе, выдерживаемого в воде и в полиэтиленовой изоляции. Для бетона водного хранения увеличение одноосного армирования от р,=0 до р,=0,8% показывает уменьше­ ние расширения с 0,95 до 0,29%. В полиэтиленовой изо­ ляции к 7-суточному возрасту расширение изменялось только с 0,3 до 0,2%- На рис. 2.27 графически представ­ лены результаты исследования расширения бетонных призм на К-цементе размером 15X15X50 см, связанных арматурой в количестве от 0,1 до 6%. В этом случае на 18-е сутки водного выдерживания связанное расширение изменяется с 0,4 до 0,04%.

Изучение степени достигаемого самонапряжения же­

напряжение уменьшается вследствие большого попереч­ ного расширения образцов и их пластического раздав­ ливания силами самонапряжения. |Возникает необходи­ мость осуществления поперечного армирования.

На степень самонапряжения, конечно, большое влия­ ние оказывает количество взятого цемента. Это нагляд­ но видно на графике (рис. 2.29), построенном для бето­ на, компенсирующего усадку, при изменении количества К-цемента с 285 до 385 кг/ж3 : увеличенный расход це­ мента существенно повысил расширение.

Прочность бетонных образцов на К-цементе зависит от степени стеснения деформаций только при малых ог­ раничениях расширения в пределах до 1 % армирования (рис. 2.30). При дальнейшем увеличении ограничений (до 3—4%) прочность остается неизменной, а выше 4% наблюдается тенденция к ее спаду. Это обстоятельство показывает, что при большом продольном армировании конструкцию необходимо снабжать поперечной армату­ рой для предупреждения слишком большого поперечно-

го расширения в результате проявления ползучести бе­ тона.

Процессы образования гндросульфоалюминатов кальция начинаются в бетоне на К-цементе с первого момента его затворения. Поэтому не рекомендуется его перемешивать в бетономешалке больше установленного срока. При увеличении времени перемешивания бетона

вбетоне на расширяющемся ного выдерживания на проч­

Возраст бсуткп

на К-цементе до 30 мин на 7-е сутки влажного выдер­ живания свободное расширение уменьшается более чем в 3 раза. При этом жесткость бетонной смеси увеличи­ вается и возникает необходимость добавления воды.

Вид и природа крупного заполнителя бетона не ока­ зывают существенного влияния на размеры связанного расширения бетона на К-цементе. Это хорошо иллюстри­ руется результатами испытаний бетонов на К-цементе, изготовленных на гранитном щебне, речном гравии и ке­ рамзите. На рис. 2.31 даны величины объемно-ограни­ ченного расширения этих бетонов при 50% влажности.

82

В процессе самонапряжения различия в расширении бетонов замечено не было, в процессе высыхания наи­ меньшую потерю расширения показал керамзитобетои.

Наблюдения за изменением расширяющихся свойств цементов показали, что только свободное расширение уменьшается на 2—3 мес. на определенную величину, а затем на 12 мес. остается стабильным. Связанное расши­

в первую очередь для существенного уменьшения тем- пературно-усадочных трещин. Содержание расширяю­ щего компонента в К-цементе составляет 10—15%, по­ этому его свойства очень мало отличаются от техничес­ ких свойств исходного портландцемента.

цемента, глиноземистого цемента и гипса или портландского и алюминатного клинкеров и гипса.

Началу производства М-цемента предшествовали

и самонапряжение дозировки компонентов, тепловлажностной обработки, условий выдерживания и степени связывания деформаций. В отличие от технологических правил, разработанных в СССР, по которым глинозе­ мистый цемент и гипс с портландцементом смешивают совместным помолом в мельнице, в американских иссле­ дованиях их смешивали в растворомешалке непосредст­ венно перед добавкой заполнителей и воды. Испытывали

расширения во времени при изменении содержания гли­ ноземистого цемента от 4 до 10%. Расширение заканчи­ валось за 7 суток для состава с содержанием глинозе-

1)%

характеризует увеличение расширения с повышением со­

при 50% цемента.

84

Исследователи сделали предположение, что при со­ держании глиноземистого цемента выше 25% расшире­ ние происходит в форме и замерами не обнаруживается. При 25%-ном содержании глиноземистого цемента полу­ чается наибольшее свободное расширение (2,5%) вслед­ ствие полноты реакции образования гидросульфоалюмината кальция в процессе тепловлажностной обработки.

величину свободного расширения раствора 1:1 на М-це­ менте. Состав цемента (в % ) : портландцемент 80, гли­ ноземистый цемент 15, гипс от 5 до 20, что дает соотно­ шение компонентов 0,55 : 1 : [1,25-^-3,5]. Расширение су­

при 71,1° С в течение 24 ч С : А : CS=0,55 : 1 :2,9. К концу

85

обработки самонапряжение достигло 20 кгс/см2, а к 28 суткам — 25 кгс/см2. Последующее двухсуточное сухое хранение (t=2l,5°С, ср=50%) показало существенное уменьшение самонапряже­ ния до 11 кгс/см2. Для более жирных составов цемента самонапряжение достигало 37 кгс/см2.

Полученные данные позволили фирме «Юниверсал Атлас цемент Ко» выбрать наиболее устойчивый состав расширяющего компонента и организовать в 1970 г. мас­ совый выпуск М-цемента. Расширяющийся М-цемент этой фирмы, содержащий от 10 до 15% расширяющего компонента, является цементом, компенсирующим усад­ ку бетона, и по всем остальным физико-техническим свойствам равноценен обычному портландцементу. Ни­ каких специальных условий, отличных от рекомендаций по изготовлению бетонов на портландцементе, при ис­ пользовании М-цемента не предъявляется, кроме одно­ г о — его можно применять только в железобетоне с про­ центом армирования не ниже и.=0,15%.

Величины расширения и усадки бетона с содержани­ ем цемента 330 кг/м? бетона показаны на рис. 2.37. Очень четко видно, что 7-суточное влажное хранение

86

— — - — 1

1!

1

Возраст S сутках

/7т

1

Рис. 2.39. Сопоставление прочностей бетонов на М-цементе (/) и портландцементе (2) типа I

а — при сжатии; б — при растяжении

87

увеличивает начальное расширение бетона почти на

0,05%.

На рис. 2.38 даны результаты исследования в течение 5 лет бетона на М-цементе и на обычном портландцемен­ те. Положительное расширение бетона на М-цементе со­ храняется на весь срок наблюдений.

На рис. 2.39 показано, что прочность бетона на М-це­ менте при расходе цемента 310 кг]м3 и на сжатие и рас­ тяжение аналогична прочности бетона на портландце­ менте и быстро увеличивается, достигая максимума в 14суточном возрасте. М-цемент находит все большее

С : А и CS : А обеспечивают получение расширяющегося цемента наибольшей расширяемости и без усадки только при определенном гранулометрическом составе расширя­

88

Рис. 2.41. Влияние грануломет­ рического состава расширяю­ щего компонента цемента М. Мики на расширение и усадку

В какой мере справедливо сделанное заявление, вид­ но из данных табл. 2.7 и из графика (рис. 2.41). Из пяти испытанных гранулометрических составов два состава —

дали меньшее расширение и обнаружили после 2—4 су­ ток четко выраженную усадку. Состав е, наиболее дис­ персный, показал очень малое расширение и затем усадку, создающую растяжение бетона. Автор не дает объяснений причин, почему составы а и В являются оп­ тимальными и по величине расширения и по отсутствию усадки.

89