книги из ГПНТБ / Кудрявцев, А. А. Предварительно-напряженный керамзитобетон

А. А. Кудрявцев

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО­ НАПРЯЖЕННЫЙ КЕРАМЗИТОБЕТОН

МОСКВА

С Т Р О И И З Д А Т 1974

У Д К 624.012.46+691.328.2:666.973.2:666.64-492.3

публичная

I '~‘ KJ

уЦ -Зэь'УУ'

Научный редактор инж. И. Б. СТОМАХИН

Кудрявцев А. А. Предварительно-напряженный керамзитобетон. М., Стройиздат, 1974. 93 с.

В брошюре излагаются результаты исследований работы керамзитобетона в предварительно-напряженных конструкциях, армированных различными сортами арма­ турной стали. Приводятся сведения о потерях напряже­ ния в арматуре, по анкеровке и сцеплению арматуры с керамзитобетоном, усадке и ползучести легких бетонов. Значительное внимание уделено прочности, трещиностойкости и деформативности предварительно-напряженных конструкций из конструктивного керамзитобетона. Рас­ сматривается работа конструкций при кратковременных и длительно действующих нагрузках. Содержатся дан­ ные по бетонам, изготовленным с применением разно­ видностей керамзитобетона: зольного гравия, зольного аглопоритового гравия и трепельного гравия.

Брошюра предназначена для работников проектных, научно-исследовательских организаций, а также для инженерно-технического персонала заводов железобе­ тонных изделий.

Табл. 6, ил. 40., список лит.: 50 назв.

©Стройиздат, 1974.

„30205—375

84-74

047(01)—74

П р е д и с л о в и е

В Решениях XXIV съезда КПСС указано на необхо­ димость широкого применения в строительстве новых эффективных материалов и облегченных конструкций, на использование местных строительных материалов. В этой связи расширение производства и внедрение лег­ ких бетонов в строительстве имеет важное народнохо­ зяйственное значение.

Применение легких бетонов позволяет значительно снизить собственный вес конструкций, улучшить тепло­ технические показатели зданий, способствует успешному решению проблемы объемного и высотного строительст­ ва, а также строительства в сейсмических районах.

Объем применения предварительно-напряженного легкого бетона в СССР и некоторых зарубежных стра­ нах резко возрос в последние годы. Этому способствует накопленный опыт по использованию этого материала, а также большой рост объема производства пористых заполнителей, особенно керамзита для конструктивных легких бетонов.

Несмотря на имеющийся опыт применения в строи­ тельстве несущих предварительно-напряженных керам­ зитобетонных конструкций, их расчет еще слабо осве­ щен в технической литературе. В нормативных докумен­ тах многих стран данные по расчету конструкций из легких бетонов или отсутствуют, или излагаются не­ полно.

3

Г Л А В А П Е Р В А Я

КЕРАМЗИТОБЕТОН ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО­ НАПРЯЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1. Конструктивный керамзитобетон

Наибольшее распространение в СССР в качестве пористого заполнителя для конструктивных легких бето­ нов получил керамзит. Это объясняется широким рас­ пространением сырья для его производства, а также хорошими физико-механическими свойствами керамзи­ тового заполнителя.

Зерна керамзита, как правило, имеют шаровую фор­ му с плотной шероховатой оболочкой. В изломе зерна имеют ячеистую структуру с равномерно распределенны­ ми мелкими порами. На некоторых заводах при исполь­ зовании сланцевых глин производят керамзит в виде щебня, но и эти зерна имеют прочную внешнюю оболоч­ ку и ячеистую внутреннюю структуру. Для получения конструктивного керамзитобетона используется керам­ зит двух фракций: 5—10 и 10—20 мм, удовлетворяющих ГОСТ 9759—71 «Гравий керамзитовый». В некоторых случаях применяется одна фракция 5—20 мм. Мелким заполнителем чаще всего служит кварцевый песок.

Насыпная объемная масса керамзита, используемого для конструктивного легкого бетона, находится в преде­ лах 400—800 кг/м3. Прочность керамзита, определенная сдавливанием зерен в стандартном цилиндре диаметром 150 мм по ГОСТ 9758—68 «Заполнители пористые неор­ ганические для легкого бетона. Методы испытаний», составляет 25—75 кгс/см2.

В последние годы в СССР промышленностью строи­ тельных материалов осваивается производство других разновидностей пористых заполнителей типа керамзита: трепельного гравия, зольного аглопоритового' гравия, зольного гравия, керамзита на основе глин и золы и др.

5

Трепельный гравий — продукт переработки и обжига во вращающихся печах трепельных пород. Зерна трепельного гравия по размеру и структуре мало отлича­ ются от керамзитового гравия. Однако оболочка зерен трепельного гравия прочнее, а размеры воздушных пор в нем мельче. Благодаря этому прочность трепельного гравия в стандартном цилиндре более высокая по срав­ нению с керамзитом такой же объемной массы. Напри­ мер, трепельный гравий, выпускаемый заводом в Орле, имеет при объемной насыпной массе 800—900 кг/м3 прочность в цилиндре 50—100 кгс/см2. На таком трепельном гравии получается легкий конструктивный бетон марки до 500 с объемной массой 1800—1900 кг/м3.

В СССР большое внимание уделяется освоению про­ мышленного производства зольного аглопоритового гра­ вия, являющегося продуктом переработки и обжига зол тепловых электростанций, работающих на пылевидном топливе.

В отличие от керамзитового гравия, зольный аглопоритовый гравий обжигают на спекательных решетках, что удешевляет производство такого заполнителя.

По своей структуре зерна зольного аглопорита отли­ чаются от аналогичных зерен керамзита тем, что у первых внешняя оболочка более толстая и рыхлая, а внутренние поры мельче.

По прочности в бетоне и насыпной объемной массе зольный аглопорит имеет показатели, близкие к керам­ зиту. На зольном аглопоритовом гравии без перерасхода цемента (по сравнению с тяжелым бетоном) получены легкие конструктивные бетоны марок 200—400.

Другая разновидность пористых заполнителей типа керамзита, получаемых из зол тепловых электростан­ ций, — зольный гравий. Зольный гравий, в отличие от зольного аглопоритового гравия, получается во вращаю­ щихся печах. По структуре и прочностным показателям зольный гравий почти не отличается от керамзита при одинаковой их объемной массе.

В настоящее время в связи с тем, что промышленное производство искусственных мелких пористых заполни­ телей (песка) налажено в небольшом объеме, целесооб­ разно для конструктивных легких бетонов использовать в качестве мелкого заполнителя кварцевый песок. При­ менение кварцевого песка улучшает удобоукладываемость легкобетонной смеси, кроме того, легкий бетон на

6

кварцевом песке имеет повышенный модуль упругости,

атакже пониженную ползучесть и усадку по сравнению

слегким бетоном на пористом песке.

Однако у легкого бетона на пористом песке пони­ женная объемная масса (на 10—20%). В ряде случаев имеет смысл при наличии обожженного пористого песка применять в бетоне смесь пористого и кварцевого песка.

Прочность конструктивного керамзитобетона при сжатии определяется на кубах с размерами ребра 15 см по ГОСТ 11054—64 «Бетон легкий на пористых заполни­ телях. Методы определения прочности и объемного веса».

Многочисленными испытаниями образцов установле­ но, что прочность конструктивного керамзитобетона зависит от прочности крупного пористого заполнителя и содержания в бетоне цемента.

По нашим данным, максимальная прочность керам­ зитобетона, которая может быть получена на керамзите и кварцевом песке при оптимальных составах бетона без перерасхода цемента, может быть выражена эмпириче­ ской зависимостью

зависит от насыпной объемной массы крупного пористо­ го заполнителя, вида применяемого песка и состава бетона. В зависимости от несвязанной воды в бетоне различают объемную массу легких бетонов в сухом состоянии и при установившейся влажности (в эксплуа­ тационном состоянйи). При оценке легких бетонов по весовым показателям удобнее исходить из объемной массы в сухом состоянии. Объемная масса рассматри­ ваемых разновидностей конструктивного керамзйтобетона в сухом состоянии приведена на,рис. 1.

Для определения собственного веса конструкций в эксплуатационном состоянии, а также при теплотехниче­ ских расчетах исходят из объемной массы керамзитобе­ тона при установившейся влажности.

7

При расчете конструкций зданий с сухим и нормаль­ ным влажностным режимом внутренних помещений установившаяся влажность (по весу) конструктивных легкихбетонов принимается равной 5%.

Рис. 1. Зависимость объемной массы легкого бетона от его прочности при сжатии

товом гравии; 4 — то же, на ке­ рамзитовом гравии по данным [471 США

Объемная масса конструктивных легких бетонов, применяемых в некоторых зарубежных странах (США, Канада, Австралия и др.), несколько ниже получаемых в СССР, особенно для высоких марок. По данным Аме­ риканского института вспученных сланцев и глин [47], в США широко используется для предварительно-напря­ женных конструкций легкий бетон типа керамзитобетона с прочностью на сжатие 200—400 кгс/см2 при объем­ ной массе 1550—1700 кг/м3. Это объясняется, главным образом, тем, что за рубежом для приготовления бето­ на применяют фракционированные пористые заполните­ ли. Кроме того, прочность при сжатии пористых запол­ нителей принимается более высокая.

2. Конструктивно-теплоизоляционный керамзитобетон

Для уменьшения расхода арматурной стали и созда­ ния комплексных конструкций в последние годы прове­ дены исследования и на некоторых заводах освоено производство предварительно-напряженных однослой­ ных конструкций стен и покрытий из конструктивно-теп­ лоизоляционного керамзитобетона [27].

К конструктивно-теплоизоляционному керамзитобетону, пригодному для создания предварительно-напря­ женных конструкций, относится керамзитобетон марок 75—150 с объемной массой в пределах 1000—1300 кг/м3.

8

Заполнителем такого бетона служит керамзит или его разновидности с размером фракций 5—30 мм и насып­ ной объемной массой 300—500 кг/м3*16.Мелким заполните­ лем для конструктивно-теплоизоляционного керамзитобетона является керамзитовый песок, получаемый обжигом глины или дроблением крупных фракций керамзита. Целесообразно также применять в качестве мелкого заполнителя для конструктивно-теплоизоляционного ке­ рамзитобетона вспученный перлитовый песок с насыпной объемной массой в пределах 180—300 кг/м3. В этом слу­ чае объемная масса керамзитобетона снижается на 15— 20%. Иногда для конструктивно-теплоизоляционного керамзитобетона может использоваться кварцевый песок или смесь кварцевого и керамзитового песка.

Г Л л В А В Т О Р А Я

АНКЕРОВКА АРМАТУРЫ

ВКЕРАМЗИТОБЕТОНЕ

1.Арматура для предварительно­ напряженных конструкций

Для армирования предварительно-напряженных конструкций из конструктивного керамзитобетона при-- меняются те же виды арматурной стали, что и для кон­ струкций из тяжелого бетона. К такой арматуре отно­ сится стержневая горячекатаная сталь периодического профиля классов A-III, A-IV, A-V; стержневая горячека­ таная термически упрочненная сталь периодического профиля классов Ат-IV, Ат-V и At-VI, диаметром до 25 мм. Для армирования конструктивного керамзитобе­ тона марки 250 и выше применяются высокопрочная проволока периодического профиля диаметром 3—8 мм (ГОСТ 8480—63) и семипроволочные пряди диаметром 6, 9, 12 и 15 мм (технические условия ЧМТУ/ЦНИИЧМ

426-61).

Из условия совместной работы арматуры и конст­ руктивного керамзитобетона для всех этих видов стали допускается принимать контролируемое предваритель­ ное напряжение в тех же пределах, что и для тяжелого бетона.

9