ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ
В БАЛКАХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ И АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

Москва 1973

Содержание

ПРЕДИСЛОВИЕ

Рекомендации предназначены для проектирования и изготовления опытных предварительно напряженных железобетонных пролетных строений автодорожных и железнодорожных мостов из высокопрочных бетонов марок 550-800.

Основой получения высокопрочных бетонов в балках пролетных строений является использование высокоактивных цементов марок 500 и 600, чистого фракционированного щебня из прочных пород, чистого крупного или среднезернистого песка и технологической оснастки, позволяющей качественно уплотнять бетонные смеси с удобоукладываемостъю не более 6 см осадки стандартного конуса.

Применение высокопрочных бетонов позволяет повысить эффективность использования арматуры, снизить вес и общую стоимость, улучшить эксплуатационные свойства и надежность конструкций транспортных сооружений. Применение высокопрочных бетонов в крупногабаритных балках пролетных строений автодорожных и железнодорожных мостов дает возможность повысить их транспортабельность и получить в конструкциях проектную прочность (марку) бетона после тепловлажностной обработки, что имеет решающее, значение для конструкций северного исполнения.

Рекомендации составлены на основании экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, и изготовления из высокопрочных бетонов опытных балок железнодорожных пролетных строений длиной 34,2 м на Саратовском полигоне ЖБК Мостостроя № 3. Физико-механические характеристики получены на основании исследований ЦНИИСа и анализа результатов исследований ряда других институтов (НИИЖБ и НИИСК Госстроя СССР и др.).

В части требований к расчету и конструированию, не оговоренных в Рекомендациях, следует руководствоваться Указаниями по проектированию железобетонных и бетонных конструкций железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб" (СН 365-67).

Рекомендации разработаны в лабораториях технологии бетона и прочности бетона и железобетона отделения строительных материалов, прочности и долговечности железобетонных конструкций ЦНИИСа. В составлении их принимали участие: руководитель отделения - д-р техн. наук, проф. О.Я. Берг, руководители лабораторий инж. Е.А. Антонов и канд. техн. наук Г.Н. Писанко. ст. научные сотрудники, кандидаты техн. наук Е.Н. Щербаков, Н.В. Смирнов и Е.И. Гамаюнов.

Зам. директора института

Г. ХАСХАЧИХ

Руководитель отделения СМ

О. БЕРГ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации предназначены для проектирования и изготовления из высокопрочного бетона марок 500-800 опытных предварительно напряженных железобетонных пролетных строений мостов.

1.2. Получение высокопрочных бетонов в производственных условиях заводов железобетонных конструкций требует четкой организации всего технологического цикла производства работ и соблюдения определенных условий в части качества используемых материалов, технологических приемов изготовления бетонной смеси и изготовления конструкций.

Такими условиями являются:

а) использование высококачественных цементов марок 500 и 600;

б) использование чистого фракционированного щебня и чистого песка, полученных в результате дополнительного обогащения заполнителей на обогатительной установке - непосредственно перед подачей их в бетоносмеситель;

в) применение пластифицирующей добавки концентрата СДБ или комплексной добавки СДБ+СНВ (для конструкций, эксплуатируемых в суровых климатических условиях);

г) тщательное весовое дозирование составляющих бетонной смеси;

д) применение эффективных методов уплотнения, позволяющих качественно укладывать и уплотнять бетонные смеси - до коэффициента не ниже 0,98;

е) мягкие температурные режимы твердения бетона в конструкциях.

2. ТРЕБОВАНИЯ К БЕТОНУ И БЕТОННОЙ СМЕСИ

2.1. В зависимости от заданных нагрузок и предполагаемых условий эксплуатации конструкции или сооружения во взаимодействии с окружающей средой, техническим проектом могут быть установлены; проектные марки бетона по прочности на сжатие 600, 700 и 800.

2.2. Техническим проектом также устанавливаются требования к прочности бетона в конструкции на различных технологических этапах изготовления:

- на момент распалубки конструкции;

- на момент передачи усилия предварительного напряжения арматуры на бетон (обжатия);

- ко времени отгрузки конструкций с завода-изготовителя или в зимних условиях и для конструкций северного исполнения, к моменту выдачи из цеха. Требуемая прочность бетона на различных технологических этапах изготовления может быть установлена в пределах от 100 кгс/см² до 100 % от проектной (марочной) прочности бетона в конструкции,

2.3. После тепловлажностной обработки при длительности изотермического прогрева до 24° на портландцементах можно получить не более 75-85 % от прочности бетона на 28 сутки нормального твердения, обусловленной качеством и расходом материалов.

Чтобы обеспечить требуемую проектом прочность бетона на ведущем технологическом этапе в том случае, когда она превышает 75-85 % от проектной прочности (марки), необходимо установить расчетную прочность бетона (на 28 сутки нормального твердения), гарантирующую получение проектных марок в конкретных условиях производства.

Расчетная прочность бетона служит основанием для последующих подборов состава бетона и уточнения технологических режимов производства. Методика и пример определения расчетной прочности даны в приложении 1.

2.4. Расход цемента на 1 м³ бетона при проектной марке или расчетной прочности бетона 550-600 кгс/см² не должен превышать 500 кГ, а при проектной марке или расчетной прочности 650 - 800 кгс/см² -550 кГ.

2.5. Для уменьшения водопотребности бетонной смеси и расхода цемента и улучшения основных технических свойств бетона в бетонную смесь необходимо вводить добавку СДБ (сульфитно-дрожжевой бражки) в количестве 0,075-0,1 % от веса цемента (в расчете на сухое вещество).

Изготовление конструкций, предназначенных для эксплуатации в суровых климатических условиях, должно производиться с обязательным введением в бетонную смесь воздухововлекающей комплексной добавки СДБ+СНВ (концентрата сульфитно-дрожжевой бражки в сочетании со смолой нейтрализованной, воздухововлекающей). Количество СДБ в комплексной добавке берут в интервале от 0,07 до 0,10 %, а СНВ - в количестве от 0,005 до 0,02 % от веса цемента (в расчете на сухое вещество).

Так как эффект пластификации зависит от минералогического состава цемента, дозировку добавки СДБ необходимо экспериментально уточнять для каждого используемого цемента. Дозировку СНВ выбирают по величине воздухововлечения бетонной смеси, которое рекомендуется принимать в пределах 2-4 %.

2.6. Удобоукладываемость бетонной смеси должна соответствовать технологическим факторам укладки бетона и особенностям бетонируемой конструкции. При соблюдении этого условия через 1,0-1,5 мин после начала уплотнения уложенного слоя бетонной смеси продолжается выделение воздушных пузырьков и не возникает расслоения бетона со скоплением цементного раствора на поверхности. Появление через 1,0-1,5 мин избытка раствора свидетельствует об излишней, а прекращение выделения воздушных пузырьков с избытком щебня на поверхности - о недостаточной удобоукладываемости бетонной смеси.

2.7. Для пролетных строений удобоукладываемость бетонной смеси, измеренная на месте укладки по осадке стандартного конуса (O.K.), должна быть не более:

- при уплотнении бетона в комбинированной опалубке, оборудованной виброподдоном и навесными бортовыми вибраторами - 5 см;

- при уплотнении бетона в металлической опалубке, оборудованной виброподдоном и навесными бортовыми вибраторами - 6 см;

- при уплотнении бетона в резонансной опалубке или в опалубке, установленной на виброплощадку или виброблоки - 2 см.

Требуемую удобоукладываемость бетонной смеси для данной технологической оснастки и изготавливаемой конструкции уточняют путем опытного бетонирования.

3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ БЕТОНА

3.1. Для предварительно напряженных железобетонных пролетных строений из высокопрочного бетона должен применяться портландцемент, имеющий нормальную густоту цементного теста не более 25 %, в клинкере которого содержится не более 8 % трехкальциевого алюмината (Са₃А). Целесообразно применять обычный портландцемент, не содержащий минеральных добавок (чистоклинкерный) или портландцемент для производства асбоцементных изделий (для бетонов марок 550-600). При введении в бетонную смесь комплексной добавки (СДБ+СНВ) для изготовления пролетных строений могут применяться портландцементы с содержанием Са₃А до 10 %.

3.2. Марку цемента по ГОСТ 10178-62^х (испытания по ГОСТ 310-60) следует выбирать в зависимости от проектной или расчетной прочности бетона. При проектной марке или расчетной прочности бетона 550-800 кгс/см² марка цемента должна быть не ниже 500, а при проектной марке или расчетной прочности бетона 650 кгс/см² и выше - не менее 600.

3.3. Содержание щелочных соединений в портландцементе не должно превышать 0,6 % в пересчете на Na₂O. В остальном портландцемент должен отвечать требованиям ГОСТ 10178-62^x и 9835-66. Испытания цемента производят по ГОСТ 310-60 и 5382-65.

3.4. В качестве мелкого заполнителя могут быть применены природные (с естественной гранулометрией) и природные обогащенные кварцевые или кварцево-полевошпатовые пески, имеющие модуль крупности М_кр от 2,0 до 3,25.

Фракционирование природных песков целесообразно производить только в том случае, если их гранулометрический состав не отвечает требованиям ГОСТ 10268-62.

3.5. Содержание загрязняющих примесей в песке не должно быть более (в % по весу):

- глины, ила и мелких пылевидных фракций, определяемых отмучиванием, в сумме - 1,0;

- в том числе глины - 0,5;

- сернокислых и сернистых соединений в пересчете на SО₂ - 0,5.

3.6. В качестве крупного заполнителя для бетонов должен применяться фракционированный щебень из естественного камня, полученный дроблением прочных горных пород.

Марка щебня по прочности исходной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии (по ГОСТ 8267-64) должна быть выше проектной марки бетона не менее, чем в два раза.

3.7. Щебень должен применяться в виде фракций от 5 до 10 мм и от 10 до 20 мм, раздельно дозируемых при приготовлении бетонной смеси. Щебень должен быть чистым и не содержать примесей глины, ила и мелких фракций, определяемых отмучиванием.

Для бетона, к которому предъявляются требования по морозостойкости (в том числе и для конструкций северного исполнения), морозостойкость щебня, определяемая непосредственно замораживанием в соответствии с п. 23 ГОСТ 8269-64, должна быть не ниже морозостойкости бетона.

3.8. Заполнители (песок и щебень) не должны обладать реакционной способностью по отношению к щелочам цемента, вызывающей опасное расширение бетона и появление трещин. Содержание в заполнителях растворимого кремнезема не должно превышать 50 ммолей/литр, а линейная деформация расширения бетонных образцов, приготовленных из испытываемых заполнителей и цемента, не должна составлять более 0,05 % через 6 мес. и 0,1 % - через один год влажного хранения.

В остальном заполнители должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10268-62, 8736-67, 8267-64 и 10260-62. Испытания песка производят по ГОСТ 8735-68 и 4788-57, испытания щебня - по ГОСТ 8269-64.

Определение реакционной способности заполнителей производят в соответствии с "Методическими указаниями по определению способности заполнителей бетона к коррозионному взаимодействию со щелочами цемента" (Оргтрансстрой, М., 1964).

3.9. Для обеспечения однородности и качества заполнителей и, тем самым, снижения расхода цемента, повышения качества и однородности бетона в конструкциях необходимо производить дополнительное обогащение крупного и мелкого заполнителей непосредственно перед подачей их в бетоносмеситель без промежуточных, складских, и транспортных операций. Дополнительное обогащение - промывку и рассев на фракции щебня, промывку с отсевом гравелистых частиц песка следует производить на обогатительной установке, включенной в технологическую линию подачи заполнителей со склада в расходные бункера бетоносмесителя¹.

3.10. Для промывки заполнителей, затворения бетонной смеси и ухода за бетоном допускается любая природная вода, имеющая водородный показатель рН не менее 4 и содержащая сульфатов в расчете на SO^н₄, не более 0,27 % от веса воды,

3.11. Материалы, используемые в качестве поверхностно-активных добавок, вводимых в бетонную смесь при ее приготовлении, должны удовлетворять требованиям;

концентраты сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ)

и ее производные                                                                                              МРТУ 13-04-35-66;

смола нейтрализованная

воздухововлекающая (СНВ)                                                                  ТУ-81-05-75-69.

4. ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

4.1. Основная цель подбора состава бетона состоит в том, чтобы, используя материалы, удовлетворяющие требованиям пп. 3.1 - 3.11, и соблюдая требования по содержанию цемента и добавок - в соответствии с пп. 2.4 - 2.5, найти такое соотношение составляющих бетона, при котором:

- обеспечена удобоукладываемость смеси, соответствующая технологическим факторам укладки и особенностям конструкции;

- гарантирована возможность приобретения бетоном конструкции требуемой проектом прочности на каждом технологическом этапе изготовления;

¹ Рабочие чертежи универсальной обогатительной установки разработаны ПКБ Главстроймеханизации по техническому заданию ЦНИИСа.

- обеспечена возможность получения однородного бетона по высоте и сечениям;

- получен состав бетона с минимальным из возможного для данных материалов расходом цемента и воды.

4.2. Подбор состава бетона производят на основании:

а) проектной марки бетона на сжатие  или требуемой расчетной прочности бетона ;

б) гарантированной марки (активности) цемента R_ц;

в) требуемой удобоукладываемости бетонной смеси;

г) удельных весов песка и щебня, определенных при испытаниях материалов.

Методика и пример подбора состава бетона даны в приложении 2.

5. ПРИГОТОВЛЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ

5.1. Бетоносмесительный узел должен иметь необходимое количество расходных бункеров, емкостей и дозаторов, обеспечивающих раздельное дозирование цемента, песка, не менее двух фракций щебня, воды и концентрированного раствора пластифицирующей добавки (или растворов комплексной добавки). Весовые дозаторы для заполнителей могут быть индивидуальные или суммирующие; управление дозаторов - автоматическое,

5.2, Дозирование цемента и заполнителей производится только по весу; допускается дозирование воды и раствора добавки по объему. Точность дозирования составляющих материалов для бетонной смеси на один замес бетоносмесителя должна быть не ниже:

цемента, воды и растворов добавок                             ±1 %;

каждой фракции заполнителей                                     ±2 %.

Для обеспечения точности дозирования и бесперебойной работы необходимо ежедневно производить профилактические осмотры дозаторов с устранением возникших неполадок, контролировать степень наполнения и опорожнения дозаторов, работу дозаторов и другие технологические факторы, которые могут оказывать влияние на величину дозы материала, поступающего в бетоносмеситель.

5.3. Приготовление бетонной смеси следует производить в смесителях принудительного перемешивания; допускается приготовление бетонных смесей в гравитационных смесителях (свободного падения).

Порядок загружения материалов в бетоносмеситель: после отвешивания всех составляющих материалов, необходимых на замес, в смеситель заливают 10-15 % воды; не прерывая подачи воды, загружают цемент и все заполнители.

Концентрированные растворы добавок вводят в смеситель одновременно с подачей воды. Для этого следует иметь автоматическое устройство, позволяющее подавать раствор добавки равномерно в течение всего периода заливки воды.

5.4. Продолжительность перемешивания составляющих бетонной смеси (считая от момента загрузки всех составляющих до начала выгрузки смеси) должна быть не менее 3 мин при паспортной емкости смесителя до 1000 л и не менее 4 мин - при большей емкости.

5.5. Удобоукладываемость бетонной смеси на месте приготовления должна проверяться не реже, чем через каждые два часа и может отличаться от заданной не более чем на ±1,0 см O.K. В процессе приготовления бетонной смеси необходимо регулярно проводить корректировку производственного состава бетона (расхода заполнителей и воды на замес) в зависимости от фактической влажности заполнителей с тем, чтобы обеспечить требуемую удобоукладываемость и постоянство В/Ц.

При отклонении удобоукладываемости более чем на ±1 см O.K. должны быть немедленно взяты пробы на определение влажности заполнителей, и, после получения лабораторных данных, произведена корректировка производственного состава бетона. До получения результатов требуемая удобоукладываемость смеси должна быть обеспечена за счет изменения расхода воды на замес.

5.6. Работа бетоносмесительного узла по приготовлению бетонной смеси должна быть тесно увязана с темпом укладки и уплотнения бетона в конструкции. Удобоукладываемость бетонной смеси на месте приготовления назначают в соответствии с пп. 2.6-2.7, конкретными особенностями смеси и условиями транспортирования ее к месту укладки. Снижение удобоукладываемости за период времени от момента приготовления бетонной смеси до ее уплотнения в опалубке не должно превышать 1,5 см O.K - по сравнению с удобоукладываемостью смеси на месте приготовления.

5.7. Бетонную смесь к месту укладки следует транспортировать в бункерах-раздатчиках или бадьях, оборудованных затворами и вибраторами. Тара должна обеспечивать удобную разгрузку, исключать зависание смеси и потери цементного раствора, позволять очистку и промывку. Конструкция и геометрическая форма бункеров или бадей должна обеспечивать разгрузку смеси без включения вибратора, необходимого только для облегчения очистки поверхностей от налипших частиц.

При перевозках в условиях открытой площадки (полигон ЖБК, строительные объекты и т.п.) бетонная смесь должна быть защищена от атмосферных осадков.

6. УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ

6.1. На заводах и полигонах изготовление конструкций пролетных строений может производиться в металлической или комбинированной опалубке, оборудованной виброподдонами достаточной мощности и навесными бортовыми вибраторами.¹

¹ Проект комбинированной опалубки с гибким виброподдоном и сборным стеклопластиковым покрытием формующих поверхностей разработан Саратовским отделом СКБ Главмостостроя совместно с ЦНИИСом на основании корректировки и экспериментальной проверки деревометаллической опалубки, выполненной Ленгнпротрансмостом по техническому заданию ЦНИИСа для опытных балок железнодорожного пролетного строения длиной 34,2 м. Технология изготовления элементов стеклопластикового покрытия формующих поверхностей опалубки разработана ЦНИИСом.

6.2. При длине конструкции более 6 м виброподдон разделяют на отдельные секции. Вибраторы секций поддона и бортовые вибраторы соответствующих участков группируют и подключают таким образом, чтобы имелась возможность раздельного включения любой из групп.

6.3. Перед укладкой бетонной смеси должны быть тщательно проверены:

- правильность сборки опалубки и герметичность сопряжений всех ее элементов;

- надежность закрепления вибраторов и узлов технологической оснастки, подверженных динамическим воздействиям;

- соответствие расположения арматурного каркаса, закладных деталей, каналообразователей и фиксаторов положения арматуры требованиям проекта;

- надежность закрепления арматурного каркаса и его элементов;

- работоспособность вибрационного оборудования, готовность всех механизмов, приспособлений и инструмента.

6.4. Формующие поверхности опалубки и поддона после очистки стыковых соединений должны быть продуты сжатым воздухом для удаления остатков бетона и мусора.

Перед бетонированием металлические формующие поверхности опалубки покрывают смазкой, проверенной в производственных условиях. Формующие поверхности из пластмассы после очистки стыковых соединений, удаления остатков бетона и мусора промывают водой и протирают сухой мешковиной или полусухой мешковиной с солидолом. При хорошем состоянии пластмассового покрытия можно ограничиться промывкой водой или протиркой обильно увлажненной мешковиной,

6.5. Укладку и уплотнение бетонной смеси производят послойно сразу на всю длину или разделив фронт производства работ на две-три одновременно бетонируемые захватки в зависимости от наличия рабочей силы, геометрических размеров конструкции и принятого темпа укладки. Толщина каждого слоя бетона 25-40 см,

6.6. Укладку бетонной смеси в нижний пояс и стенку производят одним или двумя бетоноукладчиками, оборудованными лотками и фартуками для направления бетонной смеси по линии стенки бетонируемой конструкции. Загрузку бетонной смеси производят небольшими порциями при непрерывно движущемся бетоноукладчике, избегая зависания смеси на арматуре. В случае зависания разрушение образовавшегося свода и пропуск бетонной смеси производят с помощью шуровок, изготовленных из древесины твердых пород. Во избежание образования бетонных пробок запрещается пропускать зависшую бетонную смесь при помощи вибратора с гибким валом.

6.7. Следует соблюдать следующий порядок работы вибромеханизмов при укладке и уплотнении бетонной смеси в опалубке с виброподдоном:

- во время загрузки бетонной смеси в нижний пояс и стенку балки включают только соответствующую группу бортовых вибраторов; после укладки очередного слоя включают секцию или весь виброподдон - до уплотнения уложенного слоя бетона, после чего виброподдон выключают;

- при укладке смеси в сопряжение стенки с верхней плитой и в плиту все вибромеханизмы опалубки выключают; после укладки необходимого количества смеси уплотнение ее производят площадочными вибраторами;

- в диафрагмах, по концам балок и в местах густого армирования и расположения вертикальных закладных частей, в местах сопряжения стенки с верхней плитой и в бортиках плиты уплотнение бетонной смеси производят глубинными вибраторами с гибким валом.

6.8. Уплотнение производят только после укладки необходимого количества бетонной смеси на заданную толщину слоя по всей длине балки.

Укладку бетонной смеси возобновляют лишь после окончания уплотнения предыдущего слоя бетона. Признаком окончания уплотнения является прекращение оседания бетонной смеси и выделения пузырьков воздуха с появлением на поверхности характерного блеска цементного теста.

Перерывы в укладке бетонной смеси длительностью более 30 мин не допускаются.

6.9. Темп бетонирования должен быть таким, чтобы за период укладки бетона в нижний пояс и стенку балки при многократном повторном вибрировании с постоянной интенсивностью бетонная смесь в результате схватывания не потеряла своей способности разжижаться, а повторное вибрирование не вызвало необратимого разрушения структуры бетона в ранее уложенных слоях.

Время, в течение которого свежеуложенный бетон в конструкции можно подвергать повторному вибрированию на данной вибросистеме определяют при подборах состава бетона. Для этого бетонную смесь укладывают в форму размером 15×15×15 или 20×20×20 см, установленную на виброплощадке (или виброподдоне) и с интервалом в 20-30 мин производят повторное вибрирование до разжижения пленки цементного теста на поверхности бетона. Образование видимой сетки трещин в пленке цементного теста, заполняющихся отделившейся водой, и потеря сплошности, не восстанавливающейся при вибрации, указывают на то, что в результате схватывания цемента уложенный бетон не может быть разжижен при данной интенсивности вибровоздействия,

В зависимости от особенностей примененного цемента и температуры бетонной смеси этот период может составить от 2 до 6 ч и более,

6.10. При обнаружении в процессе бетонирования расслоения бетона, отделения на поверхности цементного раствора или скопления щебня состав бетона в части соотношения между песком и щебнем и уточнения требуемой удобоукладываемости бетонной смеси должен быть срочно откорректирован.

6.11. Во избежание расслоения бетона при укладке и неоднородности его уплотнения в различных местах конструкции запрещается бетонировать балки пролетных строений с укладкой и уплотнением бетонной смеси наклонными слоями.

6.12. Для предохранения свежеуложенного бетона от потерь воды и создания оптимального влажностного режима после окончания бетонирования и исчезновения блеска воды открытую поверхность бетона необходимо укрывать. С этой целью рекомендуется иметь необходимый запас инвентарных полотнищ из полимерной (полиэтиленовой или полиамидной) пленки и прижимных брусьев для укрепления пленки на открытых поверхностях забетонированной конструкции.

7. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНАЯ ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ В МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОПАЛУБКЕ

7.1. При изготовлении конструкций из высокопрочных бетонов с использованием цементов высокой активности следует стремиться к минимально возможному форсированию процесса твердения бетона за счет прогрева. При наличии достаточных производственных площадей и необходимого количества форм-опалубок должна быть проверена возможность замены пропаривания длительным (от 20 ч до 2-3 суток) выдерживанием изделий при температуре 35-40 °С. Пропаривание конструкций следует вести по предельно мягкому режиму с длительным подъемом температуры.

7.2. Режим тепловлажностной обработки устанавливают из условий получения заданной прочности бетона (в соответствии с пп. 2.2-2.3), обеспечения возможности последующего роста прочности бетона в конструкции и требуемой производительности технологической линии.

7.3. Для восприятия теплового воздействия без нарушения структуры свежеуложенного бетона конструкции перед подъемом температуры должны быть выдержаны для набора начальной прочности бетона не менее 5 кгс/см². Начальную прочность бетона определяют испытанием образцов - кубов с ребром не менее 10 см на прессе мощностью не более 5 т.

7.4. При оборудовании пропарочных камер автоматическими устройствами, гарантирующими соблюдение заданного режима прогрева, предварительная выдержка может быть заменена медленным нагревом конструкции в камере с подъемом температуры среды до 30-35 °С со скоростью не более 5 °С в час до набора бетоном прочности не менее 5 кгс/см².

7.5. После предварительной выдержки скорость подъема температуры среды в камере не должна превышать 10 °С в час, а для конструкций северного исполнения - 50 °С в час.

Температура среды в камере при изотермическом прогреве конструкций не должна быть более 70 °C, для конструкций северного исполнения - не более 60 °С.

Скорость снижения температуры в камере по окончании изотермического прогрева должна быть не более 10 °С в час, для конструкций северного исполнения - 5 °С в час.

Пропаривание должно производиться насыщенным паром низкого давления (до 0,5 атм.) при относительной влажности паровоздушной среды во время изотермического прогрева и охлаждения не ниже 98 %.

7.6. Режим работы пропарочных камер необходимо корректировать в зависимости от особенностей, применяемого цемента, поверхностно-активных добавок и требуемой прочности бетона - путем изменения длительности изотермического прогрева.

Общая продолжительность цикла тепловлажностной обработки конструкций, включая подъем температуры, изотермический прогрев и охлаждение, должна быть, как правило, не более 36 ч. Увеличение длительности изотермического прогрева более 24 ч нецелесообразно. При возможности следует предельно сократить длительность изотермического прогрева, увеличив за этот счет время естественного остывания изделий в закрытой камере (без подачи пара).

7.7. Чтобы исключить возможность высушивания бетона при пропаривании и охлаждении конструкций, следует:

- перед подачей в камеру увлажнять пар, пропуская его через воду;

- обеспечить надежную герметичность всех затворов камеры;

- сделать водонепроницаемые полы с созданием постоянного открытого зеркала воды по всей площади пола камеры;

- оборудовать регулируемую систему принудительного охлаждения орошением стенок камеры водой.

7.8. Выгрузка изделий из камеры пропаривания после остывания допускается, если температура бетона не превышает температуру воздуха в цехе больше; чем на 20 °С, а для конструкций северного исполнения - на 10 °С.

7.9. При двухстадийной тепловлажностной обработке, обусловленной технологической схемой производства работ (например, при изготовлении блоков члененных балок автодорожных пролетных строений), время от распалубки до передачи изделия в пропарочную камеру с пуском в нее пара не должно превышать 1,5 ч. Температура бетона в конструкции при распалубке не должна превышать температуру окружающего воздуха более, чем не 20 °С,

Двухстадийное пропаривание связано с возникновением температурных напряжений в бетоне раннего возраста, потерей влаги и усадочными напряжениями. Следует по возможности заменять двухстадийное пропаривание (соответственно откорректировав технологический процесс) одностадийным.

7.10. Прочность бетона на сжатие при отработке режимов пропаривания и в процессе изготовления конструкций на разных технологических этапах устанавливают путем испытания контрольных образцов, которые подвергались тепловлажностной обработке вместе с конструкциями.

Контрольные образцы в металлических формах размером не менее 15×15×15 см на период выдержки бетона помещают в цехе на уровне нижнего пояса балки и укрывают полимерной пленкой. При подаче стенда с забетонированной конструкцией в пропарочную камеру образцы в формах также размещают на уровне нижнего пояса балки пролетного строения и надежно укрывают пленкой. Контрольные образцы рекомендуется помещать в инвентарные чехлы из пленки. Если по условиям технологического процесса образцы до подачи в пропарочную камеру подлежат распалубке, то до распалубки и сразу после нее образцы должны также находиться под пленкой или в чехле.

Изготовление и испытание контрольных образцов производят в соответствии с ГОСТ 10180-67. Разрешение на выгрузку конструкций из камер пропаривания и распалубку дает лаборатория завода.

8. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНАЯ ОБРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ В КОМБИНИРОВАННОЙ ОПАЛУБКЕ

8.1. При изготовлении конструкций в комбинированной опалубке, защищающей твердеющий бетон от рассеивания тепла в окружающую среду, ускорение твердения обеспечивается путем саморазогрева бетона за счет экзотермического тепла, выделяющегося в результате химической реакции цемента с водой, а необходимые влажностные условия - за счет герметизации улаженного бетона.

В результате экзотермического разогрева температура бетона в конструкции возрастает до 50-65 °С - в зависимости от расхода и активности цемента, температуры воздуха и бетонной смеси во время укладки и теплозащитных свойств опалубки.

8.2. В целях сохранения тепла и влаги в изготавливаемой конструкции должны быть приняты эффективные меры по надежной защите бетона от охлаждения через поддон, открытые поверхности, торцевые шиты и от потерь влаги через открытые поверхности бетона.

Открытые поверхности бетона сразу после отделки и укрытия полимерной пленкой должны быть утеплены. Для утепления могут быть использованы инвентарные маты из теплоизоляционных материалов (стекловойлока, шлаковаты и др.). Утепляющие маты должны укладываться на полиэтиленовую пленку.

8.3. Температура воздуха во время укладки бетона, опалубки, арматурного каркаса и бетонной смеси должна быть не ниже +15 °С. При необходимости сократить длительность цикла тепловлажностной обработки и для форсирования скорости прохождения реакции цемента с водой и повышения уровня максимального разогрева бетона допускается укладка бетонной смеси, имеющей температуру 25-30 °С.

Получение бетонной смеси с повышенной температурой должно осуществляться в бетономешалке за счет подогрева заполнителей и применения горячей воды.

8.4. Для уменьшения теплопотерь через ограждающие устройства (опалубку, поддон, торцевые щиты и верхнее укрытие) целесообразно в течение первых одних-двух суток поддерживать температуру окружающей среды на уровне 30-35 °С.

Такая температура может быть создана за счет источников тепла необходимой мощности (радиаторов парового отопления, электрокалориферов, источников инфракрасного излучения и др.).

8.5. При установившемся технологическом процессе в условиях заводского изготовления конструкций регулирование режима на этапах тепловлажностной обработки может быть осуществлено следующим образом:

- скорость и уровень саморазогрева - путем изменения температур укладываемой бетонной смеси и окружающей среды;

- длительность термообработки - за счет теплозащитных свойств опалубки и температуры окружающей среды;

- скорость охлаждения после достижения бетоном требуемой прочности - за счет температуры окружающей среды и принудительной вентиляции.

8.6. Увлажнение конструкции, опалубки или воздушной среды в процессе термообработки не производится.

8.7. При достижении бетоном прочности, достаточной для передачи усилия предварительного напряжения арматуры, отводят бортовые щиты опалубки и производят снятие натяжения, после чего происходит плавное охлаждение конструкции.

Для предохранения бетона конструкции от интенсивного высыхания бортовые щиты следует отводить только на минимальную величину, необходимую для обеспечения сокращения балки при обжатии; особое внимание при этом должно быть уделено надежному перекрытию пленкой образовавшихся зазоров между бетоном и верхними ребрами отведенных щитов опалубки, исключая, тем самым движение нагретого воздуха снизу вверх над поверхностью бетона.

8.8. Прочность бетона в процессе изготовления на разных технологических этапах устанавливают испытанием контрольных образцов, помещенных на поверхность плиты забетонированной балки под полимерную пленку.

9. РАСПАЛУБКА КОНСТРУКЦИЙ И УХОД ЗА НИМИ

9.1. Распалубку конструкции допускается производить при прочности бетона не менее 100 кгс/см².

Опалубку следует отделять от бетона поворотом с постепенным отрывом щитов, исключая возможность повреждения бетона, облома кромок, углов и появления других дефектов в изготовленной конструкции и в элементах самой опалубки.

9.2. Во избежание возникновения - температурных трещин при охлаждении распалубку и обжатие (передачу усилия натяжения арматуры на бетон) конструкций, изготавливаемых на стационарных стендах, необходимо производить сразу после достижения бетоном необходимой прочности, не допуская охлаждения бетона в конструкции ниже 35 °С. Последующее охлаждение должно происходить в естественных условиях при свободных температурных деформациях конструкции.

При изготовлении конструкций на передвижных (катучих) стендах передачу усилия натяжения арматуры на бетон производят после охлаждения конструкции до температуры цеха; в этом случае требуемая прочность бетона должна быть гарантирована не в конце изотермического прогрева, а на момент обжатия.

9.3. После распалубки производят тщательный осмотр изготовленной конструкции с участием представителя заказчика (мостовой инспекции).

При обнаружении дефектов - трещин, раковин, сколов и др. анализируют возможные причины их возникновения и принимают немедленные меры по устранению возникших неисправностей, корректированию технологического процесса или недостатков технологической оснастки.

9.4. Обнаруженные мелкие дефекты - трещины длиной до 100 мм, отдельные сколы, раковины диаметром менее 30 мм и глубиной до 10 мм и др. устраняют заделкой цементным раствором.

Раствор изготавливают из цемента марки 600, сухого промытого песка, отсеянного через сито 2,5 мм, и водной поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ).

Состав раствора (вес. ч.):

цемента                                                                           10

песка                                                                                от 5 до 20;

ПВАЭ                                                                               (50 %) от 2 до 3.

Количество песка и воды в растворе уточняют опытным путем в зависимости от характера и размеров дефекта и условий его устранения.

9.5. Возможность устранения более крупных технологических дефектов должна быть согласована с заказчиком и, при необходимости, подтверждена расчетом.

Работы по ремонту крупных повреждений следует проводить, как правило, до обжатия балки. К моменту передачи усилия натяжения арматуры бетон заделки должен иметь не менее 75 % проектной прочности.

Если раскрытие обнаруженных трещин при передаче усилия натяжения на бетон увеличивается, то возможность использования таких балок должна решаться совместно с представителями проектной организации заказчика.

9.6. На заключительной стадии изготовления выполняют следующие отделочные работы:

- по торцам балки обрезают заподлицо с поверхностью бетона концы арматурных пучков, заделывают цементно-песчаным раствором с ПВАЭ или защищают антикоррозийным покрытием;

- удаляют наплывы бетона;

- после прочистки проволочными щетками, промывки водой и продувки сжатым воздухом места с рябоватой или щебенистой фактурой поверхности затирают цементным раствором с ПВАЭ.

9.7. Для улучшения физико-механических свойств бетона, повышения долговечности и эксплуатационной надежности конструкций и снижения усадочных напряжений рекомендуется открытые поверхности балок пролетных строений после проведения отделочных работ покрывать пленкообразующими материалами, окрашивать лаками, эмалями, полимерцементными красками, водными растворами кремнийорганических жидкостей или другими материалами (в соответствии с требованиями проекта). Работы по нанесению защитных покрытий на поверхности балок пролетных строений выполняют по указаниям специальных инструкций.

9.8. Для выдачи балок пролетных строений из цеха на склад или для погрузки на транспорт в зимнее время должны быть предусмотрены специальные помещения - шлюзы, которые обеспечивают естественное равномерное охлаждение конструкций со скоростью не более 10 °C в час при разности температур бетона и среды в шлюзе не более 20 °С, а для конструкций северного исполнения - соответственно не более 5 °С в час при разности не более 10 °С.

9.9. Благоприятные влажностные условия для твердения бетона при хранении балок без защитных покрытий на открытых складах обеспечивают путем систематической поливки конструкций водой в течение 14 суток или укрытием их инвентарными чехлами из полимерной пленки. При температуре воздуха ниже +5 °С поливку бетона не производят.

Конструкции, на поверхности которых нанесены защитные покрытия, в дополнительном увлажнении при хранении их на складах не нуждаются,

9.10. Срок выдержки конструкции на складе, зависящий от требуемой проектом прочности бетона на момент отгрузки и температуры воздуха, определяют на основании испытания контрольных образцов, хранившихся вместе с конструкциями.

10. УСТРОЙСТВО ГИДРОИЗОЛЯЦИИ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ БАЛОК ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

10.1. Гидроизоляционные работы следует выполнять в цехе, оборудованном системой вентиляции в соответствии с санитарными нормами. Производство работ на открытом воздухе допускается в сухую погоду при температуре не ниже +5 °С. Место работы должно быть защищено от возможных осадков.

Конструкция гидроизоляции предусматривается проектом.

10.2. Водопропускные и строповочные трубки должны быть установлены в проектное положение до бетонирования конструкции и, во избежание попадания в них бетонной смеси, закрыты деревянными пробками; внутренние поверхности трубок следует покрывать битумным лаком, разжиженным битумом или тиоколовой грунтовкой.

10.3. Изолируемая поверхность проезжей части должна быть выполнена с соблюдением проектных уклонов и выравнена подготовительным слоем. Для подготовительного слоя следует применять мелкозернистый бетон, приготовленный на щебне фракций 5-10 мм с тем же расходом цемента, воды и добавок, что и бетон изолируемой конструкции. Удобоукладываемость бетонной смеси на месте укладки не должна превышать 3 см O.K.

10.4. Для обеспечения однородности бетона в плите балки качества подготовительного слоя и сокращения обшей длительности технологического процесса изготовления конструкции рекомендуется подготовительный слой укладывать одновременно с бетонированием конструкции - после укладки бетона в плиту и бортики. Подготовительный слой укладывают "под правило"; просветы между поверхностью подготовительного слоя и 2-х метровой рейкой не должны превышать 3 мм; затирка и железнение поверхностного слоя не допускаются. В местах пересечения изолируемых поверхностей (в том числе в штрабах или пазах после снятия опалубочных щитов с бортиков) углы также должны быть заполнены мелкозернистым бетоном или цементно-песчаным раствором 1:8 в виде выкружки радиусом 10-15 см. Выступающие углы должны быть срублены и закруглены бетоном или раствором с тем же радиусом.

10.5. Цементно-песчаный раствор допускается применять лишь в отдельных случаях при устранении мелких дефектов поверхности.

Прочность и морозостойкость мелкозернистого бетона или цементно-песчаного раствора должна быть не ниже соответствующих марок бетона изолируемой конструкции.

10.6. До устройства гидроизоляции поверхность проезжей части должна быть очищена от мусора, промыта (или продута сжатым воздухом) и высушена.

10.7. Для обеспечения надежного сцепления изоляционного слоя с бетоном конструкции изолируемые поверхности покрывают грунтовкой. При устройстве оклеенной гидроизоляции на горячих мастиках для грунтовки используют гидроизоляционный битум "Пластбит" или строительный битум БН-IV, разжиженный керосином или соляровым маслом до получения рабочей вязкости грунтовки 10-15 сек. Применение малолетучих растворителей обеспечивает лучшее проникание грунтовки в поверхностный слой бетона и повышает сцепление изоляционного слоя с бетоном.

При устройстве самовулканизирующейся гидроизоляции из тиоколовых мастик для грунтовки используют водную дисперсию тиокола или тиоколовую мастику, разжиженную растворителем.

10.8. Грунтовку наносят на изолируемые поверхности пневмофорсунками, краскораспылителями или другими механизированными средствами, равномерно распределяя ее по поверхности бетона слоем толщиной 0,2-0,8 мм. Работы по грунтовке производят не ранее, чем за 4 ч и не позже, чем за сутки до укладки гидроизоляционных слоев,

10.9. При укладке подготовительного слоя одновременно с бетонированием конструкции для улучшения влажностных условий твердения бетона плиты и повышения прочности поверхностного слоя рекомендуется наносить грунтовку после снятия опалубки бортиков и устранения дефектов поверхности - до тепловлажностной обработку конструкции.

10.10. Работы по укладке гидроизоляционных слоев разрешается проводить только при достижении бетоном подготовительного слоя прочности не менее 50 кгс/см².

10.11. После приемки мостовой инспекцией гидроизоляция должна быть покрыта защитным слоем в соответствии с требованиями проекта. Для устройства защитного слоя необходимо применять мелкозернистый бетон того же состава, что и бетон подготовительного слоя.

10.12. Укладку бетона в защитный слой производят в два приема - слоями по 1,5-2 см с армирующей рулонной металлической сеткой между ними. Общая толщина защитного слоя должна составлять 3-4 см.

10.13. После схватывания бетона защитного слоя и исчезновения блеска воды поверхность свежеуложенного бетона покрывают грунтовкой из битумов "Пластбит" или БН-IV, разжиженных бензином.

10.14. При изготовлении балок пролетных строений в комбинированной опалубке гидроизоляционные работы следует производить в период охлаждения конструкции непосредственно после передачи усилия натяжения на бетон.

11. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ

11.1. Прочностные характеристики бетона марки 600 даны по СН 365-67, марок 700-800 - по экспериментальным данным.

11.2. Нормативные сопротивления высокопрочных бетонов приведены в табл. 1.

Таблица 1

11.3. Расчетные сопротивления определяются как произведение нормативных сопротивлений на коэффициенты однородности к_δ и условий работы т₁.

Коэффициент однородности бетонов марок 700-800 при осевом сжатии и изгибе принимается равным 0,7; при растяжении - 0,5.

Коэффициент условий работы т₁ = 0,9.

11.4. Расчетные сопротивления бетона для расчетов на прочность и трещиностойкость приведены в табл. 2.

Таблица 2

Примечания: При расчете элементов на воздействие строительных нагрузок в стадии предварительного напряжения, хранения, транспортирования, монтажа и др. расчетные сопротивления R_np и R_u повышают на 10 %.

2. При расчете только на длительно действующие нагрузки расчетные сопротивления бетона понижают на 20 %.

3. Расчетные сопротивления  и  используют только при расчете на стойкость против образования продольных трещин в бетоне в процессе создания предварительного напряжения, транспортирования и монтажа. Определение величин  и  следует производить с учетом примечания 1 к п. 4.30 и указаний п. 4.31 СН 368-87.

4. Расчетные сопротивления R_pп и R_грп используют только при расчете трещиностойкости сечений нормальных и наклонных к оси элемента.

11.5. Расчетные сопротивления бетона при расчете на выносливость следует принимать по табл. 3, если амплитуда цикла напряжений . Здесь σ_max и σ_min - наибольшее и наименьшее значения напряжений в бетоне за цикл нагружения.

Таблица 3

11.8. При амплитуде цикла напряжений ρ > 0,1 величины расчетных сопротивлений в расчетах на выносливость следует принимать по табл. 3 с умножением их на коэффициент н_р, (табл. 4) независимо от марки бетона. Величину н_р для промежуточных значений определяют по интерполяции.

Таблица 4

Расчетные сопротивления бетона на выносливость с учетом коэффициента н_р не должны превышать соответствующих расчетных сопротивлений бетона на прочность по табл. 2.

12. ДЕФОРМАТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ

12.1. Значения модулей упругости бетона при сжатии и растяжении E_δ принимают по табл. 5.

Таблица 5

Примечание. За начальный модуль упругости бетона при сжатии (и растяжении) принимают отношение нормального напряжения в бетоне σ к его относительной деформации ε при величине напряжений .

12.2. Предельные (к моменту затухания деформаций) значения меры ползучести C_τ и деформации усадки ε_у высокопрочных бетонов вычисляют по формулам:

С_τ = С_нξ_τξ₁ξ₂                                                                                                                            (1)

ε_у = ε_унξ₁ξ₂                                                                                                                                 (2)

где С_н - мера ползучести бетона, загружаемого в момент достижения им проектной прочности (марки), см²/кгс;

ε_ун - относительная величина деформации усадки бетона, развивающейся с момента окончания влажного хранения (тепловлажностной обработки);

ξ_τ - поправочный коэффициент, учитывающий влияние прочности бетона в момент загружения R_τ по отношению к его проектной марке R на меру ползучести;

ξ₁ и ξ₂ - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние на меру ползучести и на величину усадки соответственно открытой удельной поверхности элемента и относительной влажности окружающей среды.

12.3. Значения С_н и ε_ун соответствующие величине открытой удельной поверхности элемента .см и относительной влажности среды θ = 70 %, определяют по эмпирическим формулам:

                                                                                               (3)

                                                                                          (4)

где R - проектная марка бетона на сжатие;

В - расход воды на 1 м³ бетона, л;

к_п= 16×10^-6 и к_у = 0,125×10^-6 - постоянные коэффициенты.

Примечание. Для бетонов, подвергнутых тепловлажностной обработке, значения С_н и ε_ун, определенные по формулам (3) и (4), снижают на 10 %.

12.4. Величины поправочных коэффициентов ξ_τ, ξ₁ и ξ₂ принимают по табл. 6.

12.3. Характеристику ползучести бетона вычисляют по формуле

φ_τ = С_τЕ_dτ,                                                                                                 (5)

где С_τ - значение меры ползучести бетона;

Е_dτ - модуль упругости бетона, определяемый по табл. 5 в зависимости от прочности бетона в момент загружения.

Пример определения величин деформаций ползучести к усадки бетона дан в приложении 3.

Таблица 6

Примечания: 1. При загружении бетона в возрасте τ > 28 суток относительная прочность бетона в момент загружения R_τ/R для бетонов марок 600-800 может быть принята:

при τ = 90 сут. R_τ/R = 1,07;

при τ = 90 сут. R_τ/R = 1,10;

при τ = 180 сут. и более R_τ/R = 1,15.

2. Открытая удельная поверхность пролетных строений мостов может быть вычислена как отношение периметра поперечного сечения элемента к его площади. Участки поверхности элемента (периметра сечения), покрытые гидроизоляцией, при подсчете величины открытой поверхности не учитываются за исключением тех случаев, когда гидроизоляция наносится более чем через 90 суток твердения бетона.

3. Относительная влажность воздуха в районе эксплуатации сооружения устанавливается по данным метеорологических наблюдений как средняя летняя за многолетний период.

При отсутствии таких данных допускается принимать ξ₂ = 1,0.

Приложение 1

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Расчетную прочность бетона  (на 28 сутки нормального твердения), гарантирующую получение требуемой проектом прочности бетона на ведущем технологическом этапе (например, на момент обжатия бетона) определяют по формуле

где  - проектная прочность (марка) бетона;

к₁ - требуемая проектом прочность бетона на ведущем технологическом этапе - в % от марочной прочности ;

к₂ - технологически возможная прочность бетона на ведущем технологическом этапе - в % от расчетной прочности

Технологически возможная прочность бетона к₂ зависит от минералогического состава и расхода цемента, качества и прочности заполнителей, удобоукладываемости бетонной смеси, прочности бетона к началу тепловлажностной обработки, скорости подъема температуры, уровня и длительности изотермического прогрева, скорости охлаждения и влажности паровоздушной среды в пропарочной камере в период изотермического прогрева и охлаждения. Заводы ЖБК, изготавливающие балки пролетных строений, как правило, работают на цементах и каменных материалах определенных заводов-поставщиков и карьеров. Технологические особенности оборудования и пропарочных камер также известны. Поэтому наиболее достоверно назначать величину коэффициента к₂ на основании накопленного опыта.

В случае, когда проектируют состав бетона на новых материалах или для нового технологического цикла, коэффициент к₂ для подбора состава бетона следует принять равным не более 85 (т.е. 85 % от 28-дневной прочности бетона нормального твердения). При испытаниях контрольных образцов бетона этот коэффициент уточняют.

ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Требуется подобрать состав бетонной смеси для изготовления балок железнодорожного пролетного строения северного исполнения с предварительно напряженной арматурой. Проектная марка бетона 500 должна быть обеспечена к моменту выдачи балки на склад готовой продукции (работа в зимнее время). В соответствии с проектом прочность бетона на момент передачи на бетон усилия предварительного напряжения арматуры - не менее 90 % от марки, т.е. не ниже 450 кгс/см².

Так как определяющим условием является обеспечение 100 %-ной проектной прочности бетона на момент выдачи балки из цеха, т.е. практически после тепловлажностной обработки, прочность бетона на момент обжатия будет безусловно обеспечена.

Расчетная прочность бетона, гарантирующая получение требуемой прочности бетона после пропаривания,

По полученной расчетной прочности при подборе состава бетона рассчитывают ориентировочную величину В/Ц.

Приложение 2

ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Экономичность бетона определяется выбором такого соотношения между песком и щебнем, при котором требуемая удобоукладываемость бетонной смеси и прочность бетона достигаются при наименьшем расходе цемента и воды. При недостаточном количестве песка в бетонной смеси зерна щебня будут иметь значительное количество взаимных контактов, вследствие чего удобоукладываемость смеси ухудшается; при избытке песка удобоукладываемость также уменьшается из-за увеличения удельной поверхности заполнителей за счет замены части щебня песком и расходования цементного теста на обволакивание этой дополнительной поверхности. При выборе наилучшего соотношения между песком и щебнем необходимо в пробных замесах проверять составы, дающие не только увеличение, но и снижение удобоукладываемости в меньшую и большую сторону от оптимального соотношения.

1. Ориентировочную величину требуемого В/Ц определяют по формуле

где R_δ - проектная марка бетона на сжатие  или требуемая расчетная прочность бетона ;

R_ц - марка или активность цемента;

В - расход воды на 1 м³ бетона, л;

Ц - расход цемента на 1 м³ бетона, кг.

Вне зависимости от полученного при расчете результата для подборов состава бетона не следует принимать В/Ц ниже 0,34.

2. Ориентировочный расход воды в л/м³ бетонной смеси (плотно уложенной) принимают по табл. 1.

3. Необходимый расход цемента в кг/м³ подсчитывают по формуле

Таблица 1

4. Соотношение крупной и мелкой фракций щебня при наличии различных фракций в необходимом количестве выбирают экспериментальным путем (составлением смесей) по наибольшей плотности или объемному весу смеси. При дефиците какой-либо из фракций (например, при дополнительном обогащении заполнителей перед подачей в бетоносмеситель) принимают имеющееся фактически в используемом заполнителе соотношение фракций в смеси, уделяя в последующем особое внимание выбору оптимального соотношения между песком и щебнем в бетоне.

5. Дальнейший расчет ведут, исходя из положения, что сумма абсолютных объемов составляющих материалов равна 1000 л (1 м³) плотно уложенной бетонной смеси. Рассчитывают абсолютные объемы цементного теста и смеси заполнителей, по которым определяют общее весовое содержание песка и щебня.

Абсолютный объем цементного теста

Абсолютный объем смеси заполнителей (песок + щебень)

V_п+щ = 1000 - V_т, л

Общий весовой расход песка и щебня

П + Щ = V_п+щγ_п+щ, кг,

где γ_ц - удельный вес цемента;

γ_п+щ - приведенный удельный вес смеси песка и щебня;

γ_п и γ_щ - удельный вес песка и щебня.

Приведенный удельный вес смеси песка и щебня

где  - соотношение по весу между песком и щебнем.

Весовой расход щебня и песка определяют по формулам:

6. Определяют оптимальное соотношение τ из условия, что для конкретных заполнителей существует лишь единственное соотношение между песком и щебнем τ, которое дает лучшую удобоукладываемость бетонной смеси при наименьшем расходе цемента и воды. Это соотношение наиболее достоверно можно получить, оценивая свойства заполнителей непосредственно в бетоне, т.е. определяя τ в пробных лабораторных замесах и уточняя его по технологическому признаку - в процессе изготовления конструкции в производственных условиях.

7. Наилучшее соотношение между песком и щебнем в лабораторных условиях определяют по наибольшей удобоукладываемости бетонной смеси при одном и том же расходе цемента и воды. Для этого рассчитывают составы с τ в пределах от 0,4 до 0,9; для крупнозернистых песков τ, как правило, колеблется от 0,8 до 0,9, для среднезернистых - от 0,4 до 0,7. Составы рассчитывают для τ через интервалы в 0,1, т.е. принимая τ  0,3; 0,4 и т.д.

Если при наилучшем τ удобоукладываемость бетонной смеси не соответствует заданной, то состав корректируют, уменьшая или увеличивая расход цемента и воды (цементного теста) при неизменных В/Ц и τ.

8. В том случае, когда подбирают состав бетона на новых материалах (цементе, заполнителях и добавках), для которых фактическая зависимость прочности бетона от водоцементного отношения не была заранее установлена, после выбора наилучшего τ в лабораторных условиях производят изготовление контрольных образцов из бетонных смесей с требуемым по расчету В/Ц и с В/Ц, уменьшенным и увеличенным на 0,02-0,05 от расчетного. Контрольные образцы изготавливают в достаточном количестве, чтобы получить прочностные показатели бетона не только нормального хранения (эталон), но и на каждом технологическом этапе - перед пропариванием, после пропаривания (на момент передачи на бетон усилия предварительного напряжения арматуры), на момент отгрузки и в другие сроки, обусловленные проектом или технологическим циклом, а также после тепловлажностной обработки и последующего хранения образцов в аналогичных с изготавливаемыми конструкциями условиях на 28 сутки и другие сроки.

Для оценки эффективности и целесообразности принятого режима выдержки и тепловлажностной обработки все полученные результаты следует сопоставлять с результатами испытаний образцов нормального хранения.

На основании испытаний контрольных образцов выбирают состав с минимальным В/Ц, которое обеспечивает расчетную или марочную прочность бетона или требуемую прочность бетона на ведущем технологическом этапе (например, на момент обжатия).

9. Приготовление бетонной смеси лабораторных составов с воздухововлекающей комплексной добавкой для изготовления контрольных образцов необходимо производить в производственном бетоносмесителе при строгом контроле длительности перемешивания.

При приготовлении бетонной смеси каждую добавку вводят отдельно в виде концентрированного раствора - по указаниям приложения 7 ВСН 118-65, или в виде совместного раствора с добавлением стабилизатора - альгината натрия - по указаниям приложения 7 ВСН-150-68. Количество добавки СНВ в комплексной добавке уточняют путем определения воздухововлечения при строго регламентированном времени перемешивания бетонной смеси в бетономешалке БСУ.

10. Производят опытное изготовление пролетного строения из бетонной смеси подобранного в лаборатории состава с наилучшим τ и в процессе бетонирования определяют оптимальное соотношение между песком и щебнем. При удобоукладываемости бетонной смеси, выбранной с соблюдением требований Рекомендаций, за технологический признак оптимального соотношения между песком и щебнем принимают вид поверхности свежеуложенного слоя бетона или конструкции - после окончания уплотнения бетона должны быть видны равномерно распределенные по всей площади зерна крупного заполнителя, выступающие над поверхностью примерно на 1/3 своего размера. Скопление на поверхности во время уплотнении зерен щебня и отделение их от уплотняемой массы свидетельствует о недостатке, а образование на поверхности слоя цементного раствора - об избытке песка в бетоне.

11. При выборе соотношения между песком и щебнем по технологическому признаку разница между наилучшим τ, подобранным в лабораторных условиях, и оптимальным % может составить от ±0,05 до ±0,15 - в зависимости от конкретных технологических особенностей изготавливаемой конструкции и способов производства работ.

12. В связи с тем, что изменение τ до ±0,15 при прочих равных условиях практически не отражается на прочностных показателях бетона, зависимость R_б от В/Ц на составе с оптимальным τ не уточняют. После выбора оптимального соотношения между песком и щебнем и корректировки состава в лаборатории состав бетона выдают на производство.

ПРИМЕР РАСЧЕТА И ПОДБОРА СОСТАВА ВЫСОКОПРОЧНОГО БЕТОНА

Требуется подобрать состав бетонной смеси для изготовления балок железобетонного пролетного строения с предварительно напряженной арматурой. Балки будут изготовлены в комбинированной опалубке с виброподдоном, требуемая удобоукладываемость смеси - 5 см O.K. В соответствии с конструктивной схемой армирования для бетонирования балок может быть применен щебень с максимальной крупностью 20 мм. Проектная марка бетона 700; прочность бетона на момент передачи на бетон усилия предварительного напряжения арматуры - не менее 80 % от марочной.

Характеристика материалов

Цемент: портландцемент марки 600 Здолбуновского завода; фактическая активность при испытании и лаборатории завода ЖСК - 590 кгс/см²; нормальная густота цементного теста н.г, = 25,5 %; удельный вес γ_ц = 3,10.

Щебень: гранитный в виде смеси фракция 5-20 мм;

дробимость Д_р = 8; удельный вес γ_щ = 2,70.

Песок: речной, кварцево-полевошпатовый ; М_кр = 2,90;

удельный вес γ_п - 2,62.

Щебень и песок непосредственно перед подачей в бетоносмеситель подвергнуты дополнительному обогащению: щебень промыт и разделен на две фракции - 5-10 мм и 10-20 мм, дозируемые отдельно; песок промыт и от него отсеяны гравелистые частицы крупнее 5 мм. После обогащения соотношение крупной и мелкой фракций в щебне составило в среднем 65/35; во избежание дефицита одной из фракций это соотношение принято в дальнейших подборах, Бетонную смесь подбирают с пластифицирующей добавкой СДБ.

Ориентировочная величина

Согласно п. 1 настоящего приложения для дальнейших расчетов принимают В/Ц = 0,34.

Ориентировочный расход воды в соответствии с табл. 1 приложения составит 175 л/м³ бетона.

Расход цемента

что удовлетворяет требованиям п. 2.4 Рекомендаций.

Абсолютный объем цементного теста

Абсолютный объем смеси заполнителей

V_п+щ = 1000 - 341 = 659 л.

Общий весовой расход щебня и песка

П + Щ = V_п+щγ_п+щ = 659×2,67 = 1760 кг,

где

 (для среднего τ = 0,5)

Тогда, расход щебня  кг;

расход песка П = (1760 - Щ) кг на 1 м³ бетона.

Для, выбора наилучшего соотношения  в лабораторных условиях рассчитывают составы с τ в пределах от 0,4 до 0,9 (для песка с М_кр = 2,90). Подборы состава бетона производят с добавкой СДБ. Количество добавки СДБ выбирают путем пробных замесов - по эффекту пластификации и снижению прочности обычным методом (по СН 406-70). Для цемента Здолбуновского завода принимают добавку СДБ в количестве 0,1 % от веса цемента. Готовят 7-10-ти литровые замесы вручную, или в лабораторной бетономешалке и определяют удобоукладываемость бетонной смеси стандартным конусом. Результаты расчетов и определение удобоукладываемости сводят в табл. 2.

Таблица 2

Наилучшее соотношение τ = 0,6; удобоукладываемость бетонной смеси соответствует заданной.

Для упрощения расчетов и получения более достоверных результатов при отыскании наилучшего τ и удобоукладываемости смеси лабораторные замесы следует производить на воздушно-сухих, т.е. предварительно высушенных на открытом воздухе заполнителях, но без дополнительного нагрева.

Чтобы установить фактическую зависимость прочности бетона от В/Ц для конкретного цемента и заполнителей, подбирают бетонные смеси с В/Ц, уменьшенным к увеличенным от расчетного. Так как расчетное В/Ц в данном случае оказалось наименьшим, для установления фактической зависимости прочности бетона от В/Ц для конкретного цемента подбирают бетонные смеси с В/Ц = 0,36 и В/Ц = 0,38. Для этого при наилучшем τ = 0,6, соответственно уменьшая расход цемента, подбирают бетонные смеси с ОК в пределах 5-6 см.

Приготовление бетонной смеси для контрольных образцов производят также вручную или в лабораторной бетономешалке на воздушно-сухих материалах. Образцы каждой партии хранят в нормальных условиях. Формы для изготовления контрольных образцов должны быть размером не менее 15×15×15 см. Испытания образцов на сжатие в возрасте 28 суток показали следующие результаты:

С учетом запаса на возможную потерю прочности при термообработке принимают В/Ц = 0,35. Тогда для опытного бетонирования состав бетона на 1000 л будет:

П + Щ = 664×2,67 = 1775 кг; τ = 0,60

СДБ (сухое) = 0,5 кг;

О.К. смеси - 6,2 см.

Состав выдают на производство, производят опытное изготовление балки пролетного строения из смеси подобранного в лаборатории состава с наилучшим τ и в процессе бетонирования определяют оптимальное соотношение между песком и щебнем.

В процессе изготовления балки пролетного строения на поверхности бетона в местах наиболее густого армирования (в примыканиях диафрагм к стенке и переходах стенки в концевые уширения балки) было выявлено скопление небольших количеств щебня, что объясняется ухудшением упаковки щебеночного скелета бетона при наличии армирования. Для дальнейших работ на данных заполнителях (вне зависимости от В/Ц и расхода цемента) принято оптимальное τ -0,65, как удовлетворяющее технологическому признаку оптимального соотношения между песком и щебнем.

В связи с тем, что оптимальное τ отличается от подобранного в лаборатории на 0,05, что практически не отражается на прочности, после получении результатов испытаний образцов от опытной балки (при отыскании оптимального τ) на прочность при сжатии после экзотермического прогрева (на момент обжатия), подобранный состав бетона может быть выдан на производство.

Приложение 3

ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОЖИДАЕМЫХ ВЕЛИЧИН ДЕФОРМАЦИЙ ПОЛЗУЧЕСТИ И УСАДКИ

Определение величин ожидаемых деформаций ползучести и усадки высокопрочных бетонов производится в соответствии с Рекомендациями пп. 12.2-12.3 в зависимости от проектной марки бетона, состава используемой бетонной смеси, а также условий работы бетона под нагрузкой (размеров элемента, влажности среды, возраста бетона в момент загружения). Нормативные значения меры ползучести С_н и деформаций усадки ε_ун находят по выражениям (3) и (4). Входящие в эти выражения значения расхода воды в зависимости от принятой удобоукладываемости смеси и максимальной крупности заполнителя принимают по табл. 1 приложения 2.

Пример. Требуется найти значения меры (характеристики) ползучести и деформаций усадки бетона, оптимальный состав которого подобран в примере приложения 2 (проектная марка бетона R = 700, расход воды 175 л/м³ бетонной смеси O.K. ≈ 36 см).

Бетон предназначен для изготовления пролетного строения моста пролетом 22,9 м, сооружаемого в районе г. Горький. Передача на бетон усилия предварительно напряженной арматуры производится после тепловлажностной обработки при достижении бетоном прочности R_τ - 0,8R. Возраст бетона в момент приложения части постоянной внешней нагрузки (вес балласта с частями пути) - 90 суток. Гидроизоляция проезжей части производится через 90 суток после изготовления конструкций.

Среднелетняя относительная влажность воздуха в районе строительства по данным метеорологических наблюдений за многолетний период составляет θ = 70 %. Открытая удельная поверхность пролетного строения (исключая поверхность, покрытую гидроизоляцией)  = 0,1 см^-1.

Нормативные значения меры ползучести С_R и деформаций усадки ε_ун по формулам (3) и (4) определяют с учетом влияния тепловлажностной обработки (коэффициент 0,9):

Для указанных выше конкретных условий значения меры ползучести C_τ и деформаций усадки ε_у находят по формулам (1) и (2).

Коэффициент ξ_τ по табл. 6 настоящих Рекомендаций:

для момента предварительного обжатия при R_τ/R = 0,8;

ξ_τ – 1,25;

для момента приложения внешней нагрузки при R_τ/R = 1,10;

ξ_τ = 0,85 (см. примечание 1 к табл. 6).

Коэффициент ξ₁ для открытой удельной поверхности элемента.

 - 0,1 см^-1; ξ₁ = 0,72

Коэффициент ξ₂ для относительной влажности воздуха

θ = 70 %;

ξ₂ = 1,0

Значения меры ползучести бетона C_τ:

с момента предварительного обжатия

с момента приложения внешней нагрузки

Значение деформаций усадки ε_у

ε_у = 260×0,72×1,0×10^-6 = 187×10.

Величина характеристики φ_τ вычисляется по формуле (5). Модуль упругости бетона, соответствующей его прочности в момент загружения:

при R_τ = 0,8R = 0,8×700 = 560 кГ/см²; Е_бτ = 3,79×10⁵ кг/см²;

при R_τ = 1,1R = 1,1×700 = 770 кг/см²; Е_бτ = 4,02×l0⁵ кг/см. (по табл. 6)

Характеристика ползучести бетона - φ_τ;

с момента предварительного обжатия

 = 3,2×10^-6×379000 = 1,21;

с момента приложения внешней нагрузки

 = 2,2×10^-6×402000 = 0,88;