"Рекомендации по назначению отпускной прочности сборных железобетонных изделий из тяжелого бетона с учетом кинетики его твердения в различных условиях"
(утв. Госстроем СССР 17.06.1988)

Печатаются по решению секции по технологии бетонов НТС НИИЖБ Госстроя СССР от 24 сентября 1987 г.

Рекомендации содержат основные положения, порядок назначения и согласования нормируемой отпускной прочности бетона. Приведена методика определения минимальных значений отпускной и обеспечения нормируемой проектной прочности к заданным срокам загружения конструкции в зависимости от технологии изготовления и температурных условий твердения после тепловой обработки. Приведены коэффициенты прироста прочности (К_пр) в зависимости от марки (класса) по прочности при сжатии бетона, группы цемента, режимов тепловой обработки и температурных условий последующего твердения. Представлена методика прогнозирования прочности бетона после тепловой обработки для конкретных условий производства.

Предназначены для инженерно-технических работников заводов, проектных и научно-исследовательских организаций строительной индустрии.

Характерной особенностью производства сборного железобетона является отгрузка изделий потребителю с неполной проектной прочностью. Прочность бетона, с которой конструкция может быть выдана потребителю, является нормированной отпускной прочностью; она устанавливается стандартом или техническими условиями на конструкцию и выражается в процентах от проектной прочности (класса или марки).

Технико-экономическая эффективность сборного бетона и железобетона во многом зависит от назначенной отпускной прочности. Увеличение выше некоторой величины ее приводит к повышению расхода цемента и стоимости бетона. Связано это с тем, что бетоны после пропаривания по режимам средней продолжительности набирают лишь определенную долю проектной прочности (относительная прочность), величина которой зависит от многих факторов, но в ряде случаев она меньше значения нормируемой отпускной прочности.

Поэтому всегда следует стремиться к назначению минимально возможной величины отпускной прочности бетона при обеспечении требуемой надежности конструкции на всех стадиях ее изготовления и эксплуатации. Отпускная прочность бетона определяет надежность конструкции при транспортировании, монтаже и в начальной стадии ее эксплуатации, когда величина нагрузок не достигла проектных значений. Назначаемая нормируемая отпускная прочность в зависимости от условий последующего твердения бетона должна гарантировать достижение бетоном конструкции проектной прочности в заданные сроки. Поэтому величина нормируемой отпускной прочности бетона должна назначаться с учетом технологии изготовления конструкций, их транспортирования и монтажа, а также температурно-влажностных условий последующего твердения бетона конструкции и сроков передач на них нагрузок. В связи с этим величина отпускной прочности бетона должна устанавливаться по согласованию проектировщиков, изготовителей (заводы ЖБИ) и потребителей (строителей).

В настоящих Рекомендациях рассматривается методика назначения, согласования и обеспечения отпускной прочности бетона с учетом технологии изготовления конструкций и температурных условий их последующего твердения.

Рекомендации разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. Л.А. Малинина, кандидаты техн. наук Н.Н. Куприянов, М.И. Бруссер, С.А. Подмазова, инженеры М.В. Работина, Т.Б. Мишина) к ГОСТ 13015.0-83.

При внедрении новых разработок НИИЖБ оказывает научно-техническую помощь на основе хозяйственных договоров и консультативную помощь с оплатой работ по гарантийным письмам.

Адрес института: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д. 6.

1.1. Целью настоящих Рекомендаций является установление минимально возможной отпускной прочности бетона сборных конструкций, обеспечивающей надежную работу их при изготовлении, транспортировании и монтаже.

1.2. Рекомендации распространяются на изготовление сборных бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (ГОСТ 26633-85) на цементах общестроительного назначения, отвечающих требованиям ГОСТ 10178-85 и ГОСТ 22266-78, и заполнителях (ГОСТ 10268-80), подвергаемых различным видам тепловой обработки при температурах до 100 °C.

1.3. Отпускная прочность бетона преднапряженных железобетонных конструкций должна быть не ниже передаточной прочности.

1.4. Передаточная прочность бетона принимается в соответствии с "Рекомендациями по назначению передаточной прочности бетона преднапряженных железобетонных конструкций" (М., НИИЖБ, 1986).

1.5. Производство сборных железобетонных конструкций и изделий должно осуществляться согласно СНиП 3.09.01-85 "Производство сборных железобетонных конструкций и изделий".

1.6. Порядок назначения состава бетона производят по ГОСТ 27006-86 и указаниям "Руководства по подбору состава тяжелого бетона" (М., Стройиздат, 1979).

1.7. Режимы тепловой обработки назначаются в соответствии с "Рекомендациями по тепловой обработке бетонных и железобетонных изделий" (М., Стройиздат, 1974) и "Рекомендаций по тепловой обработке тяжелого бетона с учетом активности цемента при пропаривании" (М., НИИЖБ, 1984).

1.8. Определение среднемесячной температуры наружного воздуха для различных климатических районов страны устанавливают по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика".

1.9. Снижение отпускной прочности позволяет экономить цемент от 15 до 50 кг на 1 м³ бетона (по сравнению с нормами СНиП 5.01.23-83 "Типовые нормы расхода цемента для приготовления бетонов железобетонных изделий и конструкций"), использовать в некоторых случаях цементы низкой активности, сократить время тепловой обработки изделий.

1.10. Наибольший эффект дает снижение отпускной прочности бетона на предприятиях, работающих в едином комплексе со строительными организациями (например, ДСК), а также при применении укороченных режимов тепловой обработки (с общим циклом менее 13 ч).

2.1. Величина нормируемой отпускной прочности бетона устанавливается проектной организацией-разработчиком конструкции и согласовывается с изготовителем и потребителем конструкций по ГОСТ 130150.0-83.

2.2. Функции между этими организациями распределяются следующим образом:

А. Проектные организации, осуществляющие проектирование конструкции и привязку здания или сооружения:

определяют минимально допустимую отпускную прочность бетона в соответствии с п. 7.5.2 ГОСТ 13015.0-83;

назначают путем расчета по методике СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" необходимую отпускную прочность бетона конструкций, исходя из условий их транспортирования и монтажа;

устанавливают по согласованию с потребителем сроки и условия загружения конструкции и проектный возраст бетона, исходя из плана организации работ по строительству зданий и сооружений;

устанавливают необходимость различной величины отпускной прочности бетона в зимний и летний периоды в зависимости от условий последующего твердения бетона и сроков загружения конструкций;

устанавливают и согласовывают с изготовителем и потребителем нормируемую отпускную прочность с учетом ограничения ее минимальной и максимальной величины.

Б. Изготовитель сборных бетонных и железобетонных конструкций:

подбирает состав бетона в соответствии с ГОСТ 27006-86, с учетом требуемой отпускной прочности бетона в производственных условиях и требуемой прочности бетона в проектном возрасте, а при отсутствии указаний о проектном возрасте - в возрасте 28 сут при его твердении после тепловой обработки в камере нормального твердения;

согласовывает с проектной организацией и потребителем нормируемую отпускную прочность.

При необходимости решения вопросов о снижении нормируемой отпускной прочности изготовитель дополнительно выполняет следующие работы:

определяет кинетику роста прочности, которая зависит от класса (марки) по прочности на сжатие, группы цемента по активности при пропаривании по ГОСТ 22236-85 и продолжительности тепловлажностной обработки;

определяет экспериментально минимальную прочность бетона, позволяющую изготовить и транспортировать конструкцию по принятой технологии и с учетом этой величины согласовывает нормируемую отпускную прочность;

информирует проектировщика и потребителя о кинетике роста прочности бетона, изготовленного по принятой технологии при последующем твердении (после достижения отпускной прочности) в нормальных условиях.

В. Потребитель:

согласовывает величину нормируемой отпускной прочности, обеспечивающую нормальную работу конструкции с учетом реальных условий строительства;

обеспечивает соблюдение условий твердения бетона в конструкциях и условий передачи нагрузок, принятых при согласовывании величины нормируемой отпускной прочности, и при необходимости дополнительно информирует об условиях транспортирования и монтажа конструкций;

согласовывает проект организации работ, привязанный к конкретным условиям возведения здания или сооружения.

2.3. Минимальное значение нормируемой отпускной прочности тяжелого бетона на сжатие следует принимать (в процентах от класса или марки бетона) по ГОСТ 13015.0-83 (п. 7.5.2) не менее:

50% - для конструкций из бетона класса B12,5 (М150) и выше;

70% - для конструкций из бетона класса B10 (М100) и ниже.

2.4. Максимальное значение нормируемой отпускной прочности различных видов конструкций следует принимать в соответствии с обязательным приложением N 1 к ГОСТ 13015.0-83.

3.1. В зависимости от климатического района строительства нормируемое значение отпускной прочности может быть установлено различным для теплого (летнего) и холодного (зимнего) времени года. Эти значения указывают в заказе на изготовление конструкции.

3.2. За холодный период года принимают период, начиная и кончая месяцем, характеризующимся среднемесячной температурой наружного воздуха 0 °C и ниже, а за теплый период - остальное время года.

3.3. В районах со среднемесячной температурой наружного воздуха наиболее холодного месяца ниже минус 12 °C за холодный период года следует считать период, начинающийся на один месяц раньше месяца, характеризующегося среднемесячной температурой наружного воздуха 0 °C и ниже.

3.4. В районах со среднемесячной температурой наружного воздуха наиболее теплого месяца ниже плюс 10 °C за холодный период допускается принимать весь год.

3.5. С целью экономии цемента организациям, осуществляющим весь комплекс строительно-монтажных работ, включая изготовление конструкций (например, ДСК), целесообразно устанавливать для своего региона собственные значения отпускной прочности в пределах минимальных значений, предусмотренных ГОСТ 13015.0-83, и с использованием основных положений, изложенных в настоящих Рекомендациях. Определение величины отпускной прочности должно осуществляться на основе экспериментальной проверки кинетики роста прочности бетона применительно к конкретным условиям производства изделий, их транспортирования и монтажа.

4.1. Минимальный расход цемента при изготовлении сборных железобетонных конструкций с проектным возрастом 28 сут соответствует составу бетона, который после тепловой обработки имеет фактическую относительную прочность , равную или более высокую, чем требуемая отпускная прочность , и в проектном возрасте имеет фактическую прочность , равную или более высокую, чем прочность в проектном возрасте, т.е.

1) после тепловой обработки ;

2) в проектном возрасте при твердении в нормальных условиях после тепловой обработки .

(R_пр.в - прочность бетона в проектном возрасте, МПа; - фактическая средняя прочность бетона после тепловой обработки, % от средней прочности бетона в проектном возрасте; - требуемая средняя отпускная прочность бетона, % от средней нормируемой прочности в проектном возрасте; - фактическая средняя прочность бетона в проектном возрасте, МПа; - нормируемая средняя прочность бетона в проектном возрасте, МПа).

4.2. В табл. 1 даны усредненные значения достигаемой относительной прочности бетонов разных классов (марок) по прочности на сжатие в зависимости от длительности тепловой обработки при температуре 80 °C и группы цемента <*>, а также значения фактической прочности бетона в возрасте 28 сут нормального твердения после тепловой обработки в зависимости от величины требуемой отпускной прочности .

--------------------------------

<*> См. "Рекомендации по тепловой обработке тяжелого бетона с учетом активности цемента при пропаривании" (М., НИИЖБ, 1984).

Прогнозирование прочности бетона после тепловой обработки по другим режимам, а также для конкретных составов бетона, может осуществляться расчетно-экспериментальным путем в соответствии с рекомендациями приложения 4.

Как видно из табл. 1, для обеспечения 70%-ной отпускной прочности (наиболее распространенное ее значение для теплого времени года) после тепловой обработки и испытаний контрольных образцов через 4 ч после ее окончания в большинстве случаев наблюдается завышение фактической прочности в 28-суточном возрасте по отношению к нормируемой (проектной), так как состав бетона подбирается из условия обеспечения требуемой отпускной прочности.

Величина завышения фактической прочности бетона по отношению к проектной при требуемой отпускной прочности, равной 70%, зависит от класса (марки) бетона, группы цемента и режима тепловой обработки и составляет для бетона

4.3. Величина завышения фактической прочности по отношению к нормируемой проектной возрастает при укорочении режимов тепловой обработки, применении цементов низкой эффективности при пропаривании, уменьшении класса (проектной марки) бетона и при производстве предварительно напряженных железобетонных изделий с отпуском натяжения арматуры на горячий бетон.

4.4. Ориентировочная величина фактической средней прочности бетона в возрасте 28 сут, которая получается при условии подбора состава бетона, обеспечивающего требуемую отпускную прочность в условиях конкретного производства, определяется по формуле (1):

4.5. Прогнозирование прочности пропаренного бетона в возрасте 28 сут может осуществляться по коэффициенту прироста прочности бетона (К_пр):

где К_пр - отношение прочности пропаренного бетона в проектном возрасте (, МПа) при хранении контрольных образцов в естественных климатических условиях к фактической прочности бетона после тепловой обработки (в сроки определения отпускной прочности (, МПа); К_пр определяется экспериментально заводской лабораторией для конкретных условий производства.

Коэффициент прироста прочности бетона зависит от величины относительной прочности бетона после тепловой обработки и температурно-влажностных условий последующего твердения.

4.6. Усредненные значения коэффициента прироста прочности бетона за 28 сут последующего твердения в естественных условиях при различной температуре наружного воздуха и относительной прочности бетона после тепловой обработки приведены в табл. 2.

4.7. Минимальное значение отпускной прочности бетона , МПа, обеспечивающее достижение средней нормируемой прочности в различных климатических условиях определяется по формуле (2):

4.8. Если требуемое значение превышает относительную прочность бетона, достигаемую после пропаривания, величина фактической прочности ( или ), которая будет получена при последующем его твердении в различных температурно-влажностных условиях, определяемых в соответствии со СНиП 2.01.01-82 для конкретного района и времени года, может быть определена по формулам (3):

4.9. Ориентировочные значения минимальной отпускной прочности и фактической прочности бетона в зависимости от температуры и относительной прочности при твердении приведены в приложениях 1 и 2.

5.1. В зависимости от темпов строительства зданий и сооружений конструкции могут быть нагружены полной нагрузкой, соответствующей классу (марке) бетона по прочности на сжатие в возрасте, превышающем 28 сут.

5.2. При проектном возрасте более 28 сут следует учитывать последующий прирост прочности бетона с целью экономии цемента. Это может быть достигнуто для бетонов всех марок и классов при значениях нормируемой отпускной прочности до 70%. В этом случае при подборе состава бетона расход цемента определяется, исходя из обеспечения нормируемой прочности бетона в проектном возрасте.

5.3. Усредненные коэффициенты прироста прочности бетона в возрасте до 6 мес по отношению к прочности бетона, полученной после пропаривания по стандартному режиму (2 + 3 + 6 + 2 = 13 ч) для теплого и холодного периода года, приведены в табл. 3.

Примечание. К_пр - рассчитан по отношению к прочности бетона, определенной через 4 ч после окончания тепловой обработки.

5.4. При подборе состава бетона за проектный возраст принимается 28 сут с последующим твердением контрольных образцов согласно ГОСТ 18105-86. Используя последующий прирост прочности после 28-суточного возраста, принимаем проектную марку бетона в возрасте 3 или 6 мес. При этом прочность бетона в возрасте 28 сут соответственно уменьшается на величину коэффициента К_м, представляющего собой отношение прочности бетона в 28-суточном возрасте к прочности в возрасте 3 или 6 мес. Ориентировочное значение коэффициента К_м представлено в табл. 4. В каждом конкретном случае значение этого коэффициента должно быть уточнено.

5.5. Минимальные значения отпускной прочности , рассчитанные в соответствии с п. 4.9 и обеспечивающие достижение требуемой прочности в проектные сроки, превышающие 28 сут, приведены в приложении 3.

--------------------------------

<*> Перед чертой - значения в МПа, после черты - в %.

1. Методика позволяет оперативно расчетно-экспериментальным путем получать широкую информацию о значениях прочности бетона после различных режимов ТВО, а также выбирать оптимальные режимы по расходу тепловой энергии, оборачиваемости форм и камер для конкретного производства при обеспечении требуемого уровня отпускной прочности бетона.

2. Методика распространяется на тяжелые и мелкозернистые бетоны, изготовленные на портландцементах по ГОСТ 10178-85 и прошедшие ТВО при температурах 40 - 85 °C.

3. Исходными данными для расчетов служат значения прочности исследуемого бетона R₁ и R₂, полученные экспериментально после ТВО по двум режимам, например: режим 1 - с длительностью изотермического выдерживания 6 ч при температуре 50 °C и режим 2 - с длительностью изотермического выдерживания 12 ч при температуре 80 °C.

Длительность предварительного выдерживания, скорость подъема и снижения температуры должны назначаться в соответствии с указаниями СНиП 3.09.01-85.

4. Расчетная прочность бетона (R) после любого произвольно заданного режима определяется по формуле

где F - текущее значение температурной функции, °C²·ч [см. формулу (2)];

N - текущее значение регулирующего коэффициента [см. формулу (3)];

F₁, F₂ - значения температурной функции для экспериментальных режимов 1 и 2.

где T - температура среды, °C; - время твердения, ч.

где T_и - температура изотермического выдерживания, °C;

К_п - коэффициент эффективности цемента при пропаривании;

- эквивалентное время твердения бетона при температуре Т_и, ч.

Формула (1) справедлива для всех режимов ТВО, отвечающих условию:

5. Пример:

Требуется установить зависимость прочности после ТВО бетона класса B20 (М250) на цементе Воскресенского завода (К_п = 0,7) от температурно-временных параметров процесса ТВО. Для этого:

а) экспериментально определяем значения прочности данного бетона после режима 1 (2 + 1,5 + 6 + 1 ч при t = 50 °C) и режима 2 (2 + 3 + 12 + 2 ч при t = 80 °C): R₁ = 9,3 МПа; R₂ = 17,8 МПа;

б) рассчитываем значения температурных функций F₁ и F₂, эквивалентного времени твердения и , регулирующих коэффициентов N₁ и N₂ для экспериментальных режимов 1 и 2

в) составляем формулу для расчета прочности данного бетона после различных режимов ТВО:

Полученное уравнение позволит определить прочность бетона после любого произвольно заданного режима ТВО.

Например, необходимо рассчитать значение прочности данного бетона R_x после режима

Для этого определяем значения F_x, и N_x для требуемого режима

Рассчитываем значение искомой прочности:

Экспериментальная проверка данного режима показала, что прочность бетона составила 17,7 МПа.