книги из ГПНТБ / Миронов С.А. Бетоны, твердеющие на морозе
.pdfТеперь хорошо известно, что в условиях большой и осо бенно переменной влажности, так же как и в агрессивной
грунтовой или воздушной среде, процесс коррозии |
арма |
||
туры при недостаточной плотности бетона и толщине |
за |
||
щитного слоя протекает весьма быстро. Коррозия |
арма |
||
туры сопровождается увеличением объема окислов |
желе |
||
за. Это в свою очередь вызывает большие напряжения |
в |
||
бетоне и появление в нем трещин. Последнее |
ускоряет |
||
коррозию, так как открывается более свободный |
|
доступ |
|
кислорода и влаги воздуха к арматуре. |
|
|
|
Происходит своеобразная "цепная реакция" - количество продуктов реакции быстро возрастает, трещины раскры ваются все больше и больше. В результате железобетон
ные конструкции, которые могли бы выполнять свое |
на |
значение в течение десятков и сотен лет, быстро |
раз |
рушаются.
В конце декабря 1 9 5 2 г. на Павельцовской нефтебазе (под Москвой) был забетонирован опытный резервуар с введением в бетон добавок хлористых солей в количестве
22,5% от веса воды (18% хлористого кальция и |
4,5% |
хлористого натрия). Бетон укладывали при температуре около - 2 0 С, которая к моменту завершения работ упала до -30°С .
Резервуар возведен из монолитного железобетона с по
следующим применением преднапряженного слоя из |
про |
|
волоки, натянутой по периметру резервуара и |
|
защи |
щенной торкретбетоном. Днище и кровля резервуара |
бы |
|
ли выполнены, так же как и его стенки, из |
монолитного |
|
железобетона с добавкой хлористых солей. |
Резервуар |
|
этот в летний период испытывали, заполняя его водой, а затем и бензином.
Спустя шесть лет комиссия (Б. Г. Скрамтаев, С. А. Ми ронов, В. Н. Сизов, В. Э. Лейрих, М. А. Курнаев, И.Г .Совалов, М. И. Субботкин и др.) обследовала качество бе
тона и состояние арматуры резервуара. При этом |
оказа |
|
лась полностью корродированной струнная |
напряженная |
|
арматура, навитая по периметру резервуара. |
Арматура |
|
вместе с мелкозернистым торкретбетоном легко |
отделя |
|
лась от стен монолитного резервуара. Бетон |
основных |
|
2 3 0
элементов монолитного резервуара имел высокую проч ность и плотность,при бльших усилиях (с помощью отбой
ных молотков) дробился. При обнажении арматуры, |
как |
стержневой, так и проволочной, коррозии не обнаружено. |
|
По внешнему виду никаких трещин ни снаружи, ни |
внутри |
резервуара также не обнаружено. Комиссия пришла к вы
воду, что при наличии плотного бетона, достаточного |
за |
щитного слоя его и при отсутствии доступа кислорода |
к |
стальной арматуре железобетонные конструкции с добав кой большого количества хлористых солей длительное время могут сохраняться в удовлетворительном состоя нии.
Таким образом, опыт показал, что при сочетании ряда благоприятных факторов железобетонные конструкции под
воздействием коррозионных процессов могут |
длительное |
|
время не разрушаться благодаря содержащимся в |
них |
|
хлористым солям. В данном случае стенки |
резервуара |
|
снаружи были защищены слоем торкрета, а внутри |
жид |
|
костью, имели сверху железобетонную кровлю. |
|
|
При устройстве оснований и проходке шахтных стволов в вечномерзлых грунтах в Воркуте около 10 лет назад в бетон в качестве противоморозной добавки и ускорителя твердения вводился хлористый кальций в количестве 5 -7 , а в ряде случаев и 10% веса цемента
Шахтные стволы представляют собой цилиндры, толщи на стенок которых составляет 3 0 -4 0 см. Хотя сами бе тонные цилиндры и неармированы, но в них закладывает ся большое количество металлических деталей, к кото рым крепятся направляющие стволов, трубы, лестничные марши и др.
За истекший период эксплуатации шахт никаких замеча
ний по качеству бетона не возникало. Бетон имеет |
высо |
|
кую прочность. Благодаря постоянному |
температурно |
|
влажностному режиму и наличию отрицательных |
темпе |
|
ратур коррозионные процессы существенно не развивают ся.
2 3 1
Монолитные железобетонные конструкции и сооружения из бетона с добавками поташа
Фундаменты и другие подземные конструкции. |
Зимой |
|
1 9 6 4 /6 5 г. при температурах |
воздуха от -1 5 |
до - 2 0 С |
в Мончегорске около 6 0 0 0 м |
бетона с добавкой поташа |
|
было уложено в железобетонные фундаменты стаканного |
|
типа каркаса главного корпуса завода по ремонту горно |
|
го оборудования [40] . |
|
Бетонную смесь с добавкой поташа и ССБ готовили |
в |
заводских условиях. При температурах воздуха до - 1 0 С поташа брали 7%; от -1 2 до -2 0 °С - 10%, а ниже - 2 0 С -15% веса цемента.Сульфитно-спиртовую барду вводили в количестве 0 ,1 5%. Период загустевания бетонной сме
си 1 ,5 -2 ч. Через 2 -3 суток после укладки |
опалубку |
|
снимали. |
|
|
Зимой 1 9 6 2 /6 3 г. в подпорную стену галереи |
|
склада |
кокса 2-го чугунолитейного цеха Минского МТЗ |
|
было |
уложено около 1 0 0 м3 бетона марки 20 0 с добавкой по |
||
таша [131] . Бетонная смесь, приготовляемая на |
заводе |
|
товарного бетона, находящемся в ЗОО м от места |
уклад |
|
ки, подавалась автосамосвалами, выгружалась в бункера,
башенным краном развозилась и выгружалась в |
опалуб |
|
ку. Уплотнение смеси осуществлялось глубинными |
виб |
|
раторами. Однако из-за быстрого схватывания |
|
смеси |
работы продолжали с бетоном без добавок с |
последую |
|
щим электропрогревом. |
|
|
В октябре 196 9 г. комиссией (И. А. Токмакова, |
А. В. |
|
Лагойда, А. Я. Фельдман, С. И. Опенгейм, В. А. Смолен ская) было произведено обследование железобетонной стенки галереи, выполненной из бетона с добавкой пота ша. При этом было установлено, что стенки эксплуати
руются в достаточно неблагоприятных условиях, |
подвер |
|
гаясь динамическим нагрузкам от подвижного состава |
и |
|
статич еским вследствие давления грунта. Наружные |
по |
|
верхности стен увлажняются атмосферными |
осадками. |
|
Через стену происходит постоянная фильтрация верховод
ки, слабоагрессивной к железобетону (отметка пола - |
4, |
уровень верховодки - 3 ,9 ). Стенки эксплуатируются |
в |
2 3 2
условиях агрессивного воздуха, характерного для чугу нолитейного производства с плавкой вагранками.
Несмотря на это, результаты обследования показали,что железобетонные конструкции галереи склада кокса МТЗв целом находятся в хорошем состоянийТрещин, высолов, выкрашиваний и осыпаний на поверхности бетона не об наружено. Арматура, находящаяся под слоем бетона, име ет серый матовый цвет. Очаги коррозии отсутствуют.
Наземные покрытия. Осенью 195 9 г. при температурах воздуха от -5 до -8°С было уложено около 10 0 м3 бето на с добавкой поташа 7% веса цемента при устройстве мостовой на территории, примыкающей к памятнику А. С. Грибоедову, установленному в Ленинграде на Загородном проспекте. Бетонная смесь готовилась централизованно
на заводе и доставлялась на место укладки |
автомаши |
|
нами [40] . |
|
|
В августе 1 9 6 9 г. комиссия (И. А. Токмакова, |
Е. Н. |
|
Ухов, А. Я. Фельдман, Ю. А. Пузырев) обследовала |
бетон |
|
и не установила каких-либо дефектов. |
|
|
Несущие железобетонные конструкции. В |
феврале-марте |
|
1960 г. при температурах от - 2 0 до -2 5 |
С из |
бетона |
марки 200 с добавкой поташа в количестве до 15% веса |
||
цемента был возведен железобетонный каркас четверто |
||
го этажа (левое крыло) здания НИИ полимеризационных пластмасс [40] .
Бетонный завод Полюстровского ДСК доставлял |
на |
объект жесткую бетонную смесь, так как не имел |
воз |
можности готовить ее с добавкой . На площадке в |
нее |
добавляли концентрированный раствор поташа, чтобы |
по |
лучить бетон с заданным В/Ц и плотностью раствора |
за- |
творения 1,17 . |
|
Прочность контрольных образцов, испытанных через 7,
14 и 2 8 суток, составила соответственно 30, *18'и |
65% |
марки бетона..После 28-суточного пребывания при |
по |
стоянных температурах бетон приобрел марочную |
проч |
ность. |
|
В январе 1962 г. сотрудниками ЛИСИ (Ю. А. Пузырев) и УНР-40 (Г. Н. Кулик) была проверена прочность бето на конструкций с помощью неразрушающих методов испы-
2 3 3
16 №76?
тания. К этому времени средняя прочность бетона со ставила 3 1 0 кгс/см ^, т. е. на 55% превзошла марочную,
причем ни в одном из испытанных участков она не |
была |
менее 3 00 кгс/см ^. Трещин, высолов или пятен на |
по |
верхности бетона обнаружено не было. При повторном об следовании (август 196 9 г.) дефектов установлено не было.
В зиму 1 9 6 8 /6 9 г. при строительстве элеватора на ст. Баган Новосибирской обл. было уложено 1 8 0 м3 бетона с 10-12% -ной добавкой поташа в железобетонные колонны размером 6 0 0 x 6 0 0 мм и высотой 4,75 м и перекрытие
толщиной |
18 см при температурах до -3 0 С. |
Вместо |
|
марки 2 0 |
0 |
был взят бетон марки 2 5 0 состава |
1: 1,5: |
:3 ,55:0,5 |
с расходом цемента 3 6 0 кг/м . |
|
|
Испытания контрольных образцов показали, что |
проч |
||
ность бетона через 28 суток выдерживания на морозе со ставила 9 0 -1 2 0 , через 90 суток - 1 4 0 -1 8 5 , через 120 суток - 21 0 -2 5 0 кгс/см^.
Инженерные сооружения. Зимой 195 8 /5 9 г. при строи тельстве трехпролетного автодорожного моста через р. Клязьму (Московская обл.) при температурах от -2 5
до -28°С в верхние элементы устьевых опор с |
сильно |
армированными консолями был уложен бетон с |
добавкой |
поташа [131] . |
|
Бетон (тело опоры - марки 150, консольной ее части - 250) приготовляли на заводе товарного бетона с приме нением пуццоланов ого портландцемента на 10%-ном вод ном растворе поташа. К месту производства работ смесь подвозили автомашинами, разгружали в бункер, подавали по транспортеру в деревянную опалубку и уплотняли виб раторами И -116.
Время с момента |
приготовления смеси до ее укладки не |
|
превышало 3 5 -4 0 |
мин, причем больше половины |
его |
(2 0 -2 5 мин) уходило на транспортирование. При более
длительном пребывании бетона на морозе до укладки |
его |
в дело имело место замораживание смеси вследствие |
не |
большой концентрации раствора поташа. |
|
2 3 4
Поверхность опор и консолей после сдачи моста в |
эк |
||||
сплуатацию была оштукатурена в летнее время |
(толщина |
||||
штукатурки 5 -1 0 мм). |
|
|
|
|
|
В июле 1 9 6 9 г. комиссией (С. Н. Алексеев, О. Е. |
Ко |
||||
ролева, Н.К. Розенталь, И. А. Токмакова, А. Я. |
Фельд |
||||
ман, Р. Э. Степанян) было произведено |
обследование |
||||
устьевых опор. В результате визуального |
обследования |
||||
было установлено, что бетон и арматура опор моста |
на |
||||
ходятся в хорошем состоянии. Коррозионные |
|
поврежде |
|||
ния практически отсутствуют, несмотря на то, что |
бетон |
||||
эксплуатируется в переменных температурно- |
влажност |
||||
ных условиях. На штукатурке нижней поверхности |
риге |
||||
лей в нескольких местах были обнаружены пятна |
ржав |
||||
чины размером до 1 0 мм. Вскрытие этих мест |
показало, |
||||
что ржавчина образовалась у выхода хомутов на |
поверх |
||||
ность конструкции, т. е. из-за отсутствия |
|
защитного |
|||
слоя. В бетоне на глубине 7 мм арматура не |
корродиро |
||||
вана. |
|
|
|
|
|
В январе-марте 1961 |
г. при температуре воздуха, |
ко |
|||
лебавшейся от-1 до -2 2 |
С, на строительстве |
асфальтобе |
|||
тонного завода № 2 на Охте трестом № 19 |
Главленин- |
||||
градстроя из бетона марки 15 0 были возведены закрома |
|||||
для хранения щебня. В стенки закромов высотой 6 м |
и |
||||
толщиной 36 см сверху и 5 0 см у основания за этот |
пе |
||||
риод было уложено 4 2 0 |
м3 бетона с добавкой поташа |
в |
|||
количестве до 10% от веса цемента [40] . |
|
|
|
|
|
Бетонная смесь готовилась на местном бетонном узле в
бетономешалке емкостью 2 5 0 л. Состав бетона был |
по |
добран лабораторией треста (рук. лаб. Г. Н. Кулик), |
Рас |
ход портландцемента марки 4 0 0 Волховского завода |
со |
ставил 2 6 8 кг/м 3 при В/Ц = 0,7 2 . В качестве заполни |
|
телей применялась обогащенная щебнем песчано-гравий ная смесь с содержанием 25-30% гравия. Плотность раствора поташа принималась в зависимости от темпера
туры наружного воздуха: 1 ,0 9 - |
при температуре |
до |
|
-5°С ; 1,13 - до - 10°С и 1,15 |
- до -15°С . |
|
|
В бетономешалку сначала заливали воду и |
концентри |
||
рованный раствор поташа, а затем загружали |
неподогре- |
||
тые, но без наледей заполнители. После их |
тщательного |
||
2 3 5
перемешивания загружали цемент и перемешивали |
смесь |
||
еще в течение 3 |
мин. Доставка бетонной смеси произво |
||
дилась автомашинами в специальных бадьях, |
которые |
||
краном подавались к месту укладки. Укладка |
бетонной |
||
смеси производилась слоями по 5 0 -6 0 см в |
деревянную |
||
опалубку. После укладки указанного слоя бетона он |
на |
||
крывался толем или пергамином. Распалубка |
производи |
||
лась после достижения бетоном прочности не менее |
50% |
||
от его проектной |
марки. |
|
|
Измерения температуры уложенного бетона |
показали, |
||
что внутри конструкции она через 2 0 -2 4 ч |
снижалась |
||
до температуры воздуха. Несмотря на это, прочность бе тона контрольных образцов, испытанных после 28-суточ
ного хранения на морозе, колебалась в пределах |
|
6 0 - |
|
100% его марки. |
|
|
|
В июне 1961 г., т. е. примерно через три месяца |
твер |
||
дения при устойчивых положительных |
температурах, |
||
строительной лабораторией и ЛИСИ (Ю. А. |
|
Пузырев) |
|
было произведено определение прочности бетона с |
по |
||
мощью пружинной пушки ЛИСИ. Прочность бетона, |
опре |
||
деленная в 7 0 местах, в большинстве случаев |
составила |
||
1 7 0 -1 8 0 кг/см ^, в 12 местах - 1 4 3 -1 6 5 кг/см^ |
и в |
||
9 - 196 к г/см2. |
|
|
|
В августе 196 9 г. железобетонные стенки |
закромов |
||
обследовались вторично. При осмотре конструкций |
уста |
||
новлено, что в ряде случаев по рабочим швам, |
образо |
||
вавшимся при бетонировании, имеет место |
поверхностное |
||
разрушение стенок независимо от того, выполнены |
ли |
||
они из бетона с добавкой поташа или из обычного |
бетона, |
|
HD бетон в блоках между этими швами прочный. |
|
|
Осмотр образцов арматуры показал, что на |
защищен |
|
ном бетоном участке арматура покрыта легким |
налетом |
|
ржавчины, видимо, бывшей на ней к началу |
бетонирова |
|
ния. На оголенном ранее участке арматуры слой |
ржав |
|
чины толще, имеет характерный чешуйчатый вид. |
|
|
2 3 6
М онрлитные желез обетонные сооружения и конструкции из бетона с добавками
нитрита натрия
\
Начиная с зимы 1 9 6 6 /6 7 г. на объектах Главмосстроя при возведении различных монолитных железоботонных
конструкций, в которых расчетом допускается |
относи |
||
тельно медленный набор прочности, применяется |
|
бетон |
|
с добавкой нитрита натрия. Количество добавки |
назна |
||
чается в зависимости от среднесуточной |
температуры |
||
'наружного воздуха [163, 172] . |
|
|
|
Бетонная смесь, обязательно с положительной |
. темпе |
||
ратурой, укладывается в предварительно очищенную |
от |
||
снега и наледи опалубку, причем понижение |
температуры |
||
смеси после укладки и уплотнения ниже -1 5 |
С |
допус |
|
кается только в конструкциях, требования к |
|
морозо |
|
стойкости которых не более Мрз 25. В остальных случа ях понижение температуры смеси ниже указанной допус
кается после достижения бетоном прочности не |
менее |
5 0 кгс/см р . |
|
Для приготовления бетонной смеси применяются |
порт |
ландце менты марок не ниже ЗОО (по ГОСТ 1 0 1 7 8 -6 2 ).и кристаллический нитрит натрия. Смесь готовится на за воде товарного бетона, вследствие чего для контроля наличие нитрита натрия проверяется в бетонной смеси,до ставляемой на объект каждым автосамосвалом [12] .
"Перекрытия и стены жесткости. Исходя из |
указанных |
|
выше основных положений в зиму 1 9 6 6 /6 7 |
г. |
около |
1,5 тыс. м3 бетона с добавкой нитрита натрия было |
уло |
|
жено в горизонтальные диски жесткости |
администра |
|
тивных корпусов на проспекте Калинина в М оскве |
[12]. |
|
Административные 26-этажные корпуса имеют сборные
перекрытия. Для обеспечения достаточной |
жесткости |
|
зданий предусмотрены горизонтальные диски |
жесткости. |
|
На десяти этажах они идут по всему перекрытию, а |
на |
|
остальных - в двух пролетах, примыкающих к ядру и тор цовым диафрагмам жесткости.
Диски жесткости толщиной 6 0 мм необходимо было вы полнить из бетона марки 250, армированного сеткой из
2 3 7
стержней диаметром 12 мм с ячейками ЗООхЗОО |
мм. |
Проектом разрешалось отставание в бетонировании |
дис |
ков от монтажа сборного каркаса не более чем |
на |
шесть этажей и по расчету требовалось, чтобы к |
этому |
моменту прочность бетона была в них не менее |
35% |
проектной. |
|
Учитывая, что монтаж каркаса шести этажей |
длился |
около двух месяцев, а прочность бетона с добавкой |
нит |
рита натрия через 28 суток твердения при температуре |
|
-1 5 С составляет около 35% марки, было решено |
гори |
зонтальные диски жесткости выполнить из бетона с до |
|
бавкой этой соли. |
|
НИИМосстроем (Я. Р. Бессер) был подобран состав бе
тона (1 :1 ,7 4 :3 ,2 3 :0 ,6 4 ) марки 250, |
|
подвижностью |
||
7 -9 см на портландцементе марки 6 0 0 |
Брянского |
заво |
||
да с расходом его 345 кг/м 3, который и применялся |
на |
|||
строительстве. |
|
|
|
|
В июне 1967 г. было произведено обследование |
бетона |
|||
горизонтальных дисков жесткости. При этом было |
уста |
|||
новлено, что качество бетона вполне |
удовлетворитель |
|||
ное, а его средняя прочность, определенная |
эталонным |
|||
молотком НИИМосстроя, к этому времени составила |
бо |
|||
лее 90% проектной марки. |
|
|
|
|
В январе-марте 1 9 6 8 г. бетоном марки ЗОО с |
добав |
|||
кой нитрита натрия бетонировались стенки |
жесткости |
|||
четырех этажей‘25-этажного трехсекционного дома |
из |
|||
вибропрокатных панелей на проспекте Мира в Москве [12].
На каждом этаже бетонировались четыре |
железобе |
тонные стенки жесткости толщиной 2 0 0 мм по |
торцам |
здания и 4 0 0 мм между секциями дома. Опалубкой стен |
|
служили поперечные |
вибропрокатные панели, имеющие по |
шесть отверстий 5 0 |
0 x 2 5 0 и 450x175 мм. Бетон при за |
полнении отверстий образует шпонки, надежно |
объеди |
|
няющие в одну конструкцию монолитную и сборную |
части |
|
стенок жесткости. |
|
|
Прочность бетона в конструкции контролировалась |
по |
|
кубам, выдержанным на открытом воздухе, а также опре делялась после наступления тепла непосредственно в кон струкции с помощью эталонного молотка НИИМосстроя.
2 3 8
Статистическая обработка этих определений |
показала, |
что средняя прочность бетона конструкций к |
этому вре |
мени составила 317 кгс/см^ с показателем |
изменчи |
вости 20,3% и коэффициентом однородности 0,5 . Несущие железобетонные к о н с т р у к ц и и ,,R феврале-марте
1 9 6 9 г. около 2 0 0 0 м3 бетона с добавкой нитрита |
на |
||
трия было уложено в колонны конференц-зала |
админист |
||
ративного корпуса № 4 на проспекте Калинина в |
рост |
||
верки холодоцентра и камеры кондиционирования |
Дома |
||
Советов РСФСР [12] . |
|
|
|
Круглые колонны конференц-зала бетонировались в |
же |
||
лезобетонной опалубке-тр>бах внешним |
диаметром |
||
1 4 0 0 мм и толщиной стенки 1 0 0 мм, которые |
заполня |
||
лись бетоном марки 2 0 0 . На колонны высотой 6 м |
|
опи |
|
раются стальные балки подвального перекрытия и |
сталь |
||
ные колонны каркаса надземной части. |
|
|
|
Температура воздуха при укладке бетона в |
колонны |
||
конференц-зала доходила в первые дни выдерживания |
до |
||
-26°С . Несмотря на это, прочность бетона после 5 8 |
су |
||
ток выдерживания на морозе и 15 суток твердения |
|
при |
|
положительной температуре достигла марочной. |
Бетон |
||
ростверков, выдержанный 46 суток при средней темпера туре воздуха около - 1 0 С, а затем 15 суток при поло
жительной температуре, оказался также отличного |
ка |
чества. |
|
Технико-экономическими расчетами, выполненными |
в |
НИИМосстрое, установлено, что применение бетона с до бавкой нитрита натрия при возведенииі монолитных же лезобетонных конструкций в зимнее время позволило эко номить в среднем по 4,5 руб. на 1 м3 бетона по сравне нию с электропрогревом стержневыми электродами.
Инженерные сооружения. В марте -апреле 1 9 6 9 г. при строительстве семипролетного автодорожного моста че рез р. Москва в районе г. Тучкове (Московская обл.) бе реговые и устьевые опоры его были выполнены из бетона с добавкой нитрита натрия (рис. 70).
Опоры моста представляют собой железобетонные ко лонны с оболочкой из стальных труб наружным диаметром 1 0 2 0 мм для береговых опор и 8 2 0 мм - для устьевых.
2 3 9