книги из ГПНТБ / Руководство по проектированию состава гидротехнических бетонов. П 21-74 ВНИИГ

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

ГЛАВНИИПРОЕКТ

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ имени Б. Е. ВЕДЕНЕЕВА

РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СОСТАВА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ БЕТОНОВ

П 21-74

ВНИИГ

«ЭНЕРГИЯ» Ленинградское отделение

1 9 7 4

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА j

Ж

5054%

«Руководство по проектированию состава гидротехнических бетонов» является исправленным и существенно дополненным переизданием аналогичных «Указаний» (1962 и 1964 гг.), раз­ работанных в Лаборатории гидротехнического бетона ВНИИГа им. Б. Е. Веденеева проф., доктором техн. наук В. В. Столб­ няковым и ст. научн. сотр., канд. техн. наук Ц. Г. Гинзбургом.

С выходом в свет настоящего «Руководства» утрачивают силу «Указания по проектированию состава гидротехнических бетонов», переведенные решением № 67 от 16/Ш-72 г. Главннипроекта Минэнерго СССР в разряд пособий.

В В Е Д Е Н И Е

Настоящее «Руководство по проектированию состава гидро­ технических бетонов» предназначается для работников лабора­ торий и проектно-исследовательских институтов, находящихся в системе Министерства энергетики и электрификации СССР.

Руководство имеет целью содействовать правильному установ­ лению технических требований к бетонам гидротехнических со­ оружений и назначению марок, исходя из комплекса воздейст­ вующих на бетон факторов в строительный и эксплуатационный периоды. В равной мере Руководство должно содействовать ра­ циональному выбору вида цемента, золы и минеральных напол­ нителей, поверхностно-активных веществ и заполнителей, а так­ же рациональному подбору составов бетона, обеспечивающих заданные его технические свойства в проектном возрасте при минимальном расходе вяжущего.

Руководство содержит: изложение комплекса основных дей­ ствующих на бетон факторов и принципов отнесения бетона к той или иной зоне гидросооружения; соображения, которыми следует руководствоваться при назначении технических показателей бе­ тона; рекомендации по выбору цемента, тонкодисперсных доба­ вок и поверхностно-активных органических веществ и заполните­ лей; метод подбора состава бетонов с учетом предельных допу­ стимых величин водоцемеитного отношения и оптимальных норм расхода цемента в различных зонах гидротехнических сооруже­ ний и ряд приложений.

В настоящем третьем издании наряду с внесением необходи­ мых изменений в текст приведены следующие основные методиче­ ские рекомендации:

а) по технологии изготовления бетона для частей сооруже­ ния, подверженных воздействию высокоскоростных потоков воды и возможной кавитации;

б) по определению деформативиости бетона; в) по оценке однородности бетона;

г) по использованию золы и др. в качестве заменителя части цемента и т. п.

3

1. О Б Щ И Е У К А З А Н И Я

1.1. Настоящее Руководство предназначено для применения при проектировании состава гидротехнических бетонов различ­ ного назначения в зависимости от конструкций гидросооружений и условий их эксплуатации, а также в зависимости от климати­ ческих условий в районе строительства.

1.2. Проектирование гидротехнических бетонов включает: а) установление требований и назначение технических показате­ лей (марок) бетона, б) выбор вяжущего, добавок к нему и запол­ нителей, в) подбор составов бетона, обеспечивающих при мини­ мальном расходе вяжущего комплекс заданных технических свойств затвердевшего бетона в проектном возрасте.

1.3. Основой для проектирования составов бетона являются требования и условия, предусмотренные проектом сооружения гидроузла, а именно: конструкции и значение сооружений (раз­ меры, очертание, степень армироваиности, напряженное состоя­ ние и т. п.), характер их эксплуатации (режим регулирования и др.), местная климатическая и гидрологическая обстановка, сроки производства бетонных работ и ввода сооружений в экс­ плуатацию, предполагаемые методы ведения бетонных работ и др.

1.4. Установление требований, выбор вяжущего, заполнителей и назначение технических показателей бетона должны произво­ диться проектной организацией с обязательным участием спе­ циализированного научно-исследовательского института; на этом же этапе проектирования должны быть ориентировочно установ­ лены перечень и возможные расходы материалов, знание кото­ рых необходимо для проектирования бетонного хозяйства строи­ тельства, складов цемента и заполнителей, обогатительных и дробильных установок и др.

1.5. Подбор составов бетона для строительства должен, как правило, производиться в лабораториях, на местах строительств с участием специализированных научно-исследовательских инсти­ тутов.

4

Подбор составов бетона для крупных строительств илй в слу­ чаях использования материалов, не предусмотренных действую­ щими стандартами и техническими условиями и т. п., произво­ дится специализированными научно-исследовательскими инсти­ тутами.

1.6. Организация бетонных лабораторий на строительств должна осуществляться за 1,5—2 года до начала бетонных работ с тем, чтобы своевременно уточнить предполагаемые составы бе­ тона и карьеры заполнителей, назначенные в процессе изыска­ ний, и обеспечить составление обоснованного технического проекта.

2.УСТАНОВЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К БЕТОНУ

ИНАЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

Установление требований

2.1. Установление требований к бетонам гидротехнических сооружений производится на основе анализа условий службы со­ оружения в соответствии с п. 1.3 настоящего Руководства и ука­ заниями ГОСТа 4795—68 «Бетон гидротехнический. Общие тре­ бования».

2.2. Основным при установлении требований к бетону яв­ ляется правильное определение комплекса внешних факторов, воздействующих на бетон гидротехнических сооружений в пе­ риод строительства и в период последующей эксплуатации. В за­ висимости от комплекса воздействующих факторов и их интен­ сивности, устанавливаются требования к бетону и назначаются технические показатели (марки) бетона. Особо следует иметь в виду, что бетон, подверженный растягивающим усилиям, в за­ висимости от их интенсивности имеет пониженную морозостой­ кость, коррозионную стойкость и водонепроницаемость.

Для таких элементов конструкций требования к бетону сле­ дует назначать на основе соответствующих экспериментов.

П р и м е ч а н и е . Большое значение правильного определения комплекса воздействующих факторов в ранние, периоды следует, например, из того, что при установлении требований к бетону подводных или внутренних зон, не под­ верженных действию мороза в период эксплуатации сооружений, в случае, если сроки строительства достаточно длительные, необходимо предъявлять и некоторые умеренные требования по морозостойкости, так как в противном случае бетон может оказаться поврежденным морозом в период строительст­ ва (до заполнения водохранилища) и т. п.

2.3. К числу основных внешних факторов, воздействующих на бетон гидротехнических сооружений, относятся: а) агрессив­ ное воздействие мягких вод и вод, содержащих растворенные ми­ неральные соли или углекислоту, а также попеременное увлаж­ нение и высыхание и удары волн; б) напорное воздействие воды; в) воздействие увлажнения в соединении с попеременным замо­ раживанием и оттаиванием; г) воздействие сжимающих нагрузок и растягивающих усилий; д) механическое действие воды, в том

5

Для обеспечения водонепроницаемости бетона необходимо следующее:

1)оптимальное количество воздухововлекающих или пласти­ фицирующих поверхностно-активных добавок, низкое водоце­ ментное отношение при низком содержании воды, хороший гра­ нулометрический состав и форма заполнителей, оптимальное со­ держание песка, надлежащая тонкость помола цемента, мало­ подвижная бетонная смесь, тщательное уплотнение бетона;

2)использование однородного бетона — удобоукладываемая смесь, тщательное дозирование цемента, добавок к нему, воды, заполнителей с автоматическим учетом их влажности, тщатель­ ное перемешивание, укладка и уплотнение бетонной смеси с при­ менением вибраторов соответствующих типов;

3)правильный уход (благоприятная температура, минималь­ ные потери влажности и др.);

4)доброкачественные заполнители (фракционированные, не­ проницаемые, прочной структуры, обеспечивающие хорошее сцепление с растворной составляющей, оптимальная предельная крупность).

2.10.Сопротивляемость вредным химическим реакциям обе­ спечивается: 1) низким водоцементным отношением при низком общем содержании воды; 2) использованием однородного бетона;

3)соответствующим уходом за бетоном; 4) применением хими­ чески не активных заполнителей, устойчивых в бетоне, включая

грунтовой и в потоке и т. д.); 6) применением пуццоланических добавок; 7) применением воздухововлекающих или пластифици­ рующих поверхностно-активных добавок.

2.11. Сопротивляемость бетона воздействию потока воды обеспечивается: 1) низким водоцементным отношением при об­ щем низком содержании воды; 2) минимальным содержанием мелких частиц в песке; 3) стойкими, хорошо фракционирован­ ными заполнителями, преимущественно прочным щебнем уме­ ренной предельной крупности; 4) специальным подбором состава бетона с учетом соответствующих рекомендаций; 5) хорошей удобоукладываемостью бетонной смеси; 6) высокой прочностью бетона; 7) надлежащим уходом за бетоном; 8) повышенной плот­ ностью и однородностью бетона; 9) тщательной обработкой по­ верхности бетона и приданием ей безвакуумного профиля.

2.12. Прочность бетона обеспечивается: 1) хорошим качест­ вом цементного теста (низкое водоцементное отношение, приме­ нение соответствующего цемента); 2) хорошим качеством запол­ нителей (структурная плотность, правильная градация зерен, а также благоприятная форма и текстура поверхности); 3) плот­ ностью бетона (низкое содержание воды, хорошая удобообраба-

7

тываемостъ бетонной смеси, эффективное перемешиванйе, приме­ нение высокочастотной вибрации).

2.13. Трещиностойкость бетона гидротехнических сооруже­ ний в основном обеспечивается применением:

1)однородного бетона;

2)псртландцементов с умеренным тепловыделением и повышенным содержанием четырехкальциевого алюмоферрита,

атакже шлакопортландцементов с доменными гранулированны­ ми шлаками;

3)поверхностно-активных добавок к цементу и добавок раз­ бавителей (зола-унос и др.);

4)щебня из пород, обеспечивающих надежное сцепление с цементным камнем;

5)надлежащих мер по уходу за бетоном;

6)соответствующих мер по охлаждению составляющих бе­ тонной смеси и бетонной кладки;

7)бетонов с повышенным отношением прочности при растя­ жении к прочности при сжатии, а также бетонов с повышенной предельной растяжимостью;

8)бетонов с минимально необходимым расходом цемента;

9)методов укладки и ухода, способствующих обеспечению влажного режима твердения и понижению температуры бетона

впервые, сроки твердения.

2.14.Экономичность обеспечивается:

1)эффективным использованием материалов (большая пре­ дельная крупность заполнителей, тщательное их фракциониро­

минимальная осадка конуса бетонной смеси, минимальный рас­ ход цемента);

2) эффективной и своевременной организацией производства бетонных работ (надлежащее оборудование, эффективные методы и установки, исключающие нарушение удобоукладываемости и однородности бетонной смеси, организация автоматического контроля, применение ускоренных методов оперативного контроля качества бетона и др.);

3) качественной укладкой бетонной смеси (удобообрабатываемая смесь, однородный бетон, применение вибрации, поверх­ ностно-активных добавок, золы-уноса и др.).

2.15.При установлении требований к бетону должны быть приняты в расчет конструктивные и эксплуатационные особен­ ности сооружения (с учетом п. 2.2), в том числе и расположе­ ние сооружений с учетом воздействия на них солнечной ра­ диации. Бетон должен быть правильно отнесен к соответствую­ щей зоне сооружения.

2.16.Отнесение бетона к той или иной зоне сооружения (бе­ тон подводной наружной зоны, бетон зоны переменного горизон­

8

та воды, бетон надводной зоны, бетон внутренней зоны) следует производить по сумме признаков в зависимости от расположения по отношению к горизонту воды и от характера воздействия на бетон (систематическое или эпизодическое).

П р и м е ч а н и я : 1. Бетон водосливной грани бетонной плотины должен быть отнесен к бетону, подверженному систематическому попеременному воз­ действию воды, хотя этот бетон и не находится в зоне переменного горизонта воды, а также возможному кавитационному воздействию и истиранию нано­ сами. Бетон облицовок каналов выше уреза воды в районах, характеризуемых частыми атмосферными осадками и высокими дневными температурами, также должен быть отнесен к бетону зоны переменного горизонта воды, так как этот бетон подвержен систематическому увлажнению и высыханию, сильно разру­ шающим бетон.

2. Бетон частей сооружений, которые подвергаются действию солнечной радиации при одновременном их увлажнении, должен быть по морозостойкости также отнесен к бетону, подверженному систематическому попеременному воз­ действию воды.

2.17. Весьма существенным является правильное отнесение бетона к массивному или немассивному, в зависимости от разме­ ров и конструкции сооружения. В том случае, когда размеры со­ оружения или его конструкция не позволяют разграничить на­ ружную и внутреннюю зоны, бетон должен быть отнесен к кате­ гории наружной зоны.

П р и м е ч а н и е . Вопрос о толщине наружной зоны не может решаться однозначно для всех сооружений. Так, например, в массивной высокой грави­ тационной бетонной плотине с поперечным сечением в несколько десятков мет­ ров толщина наружной зоны может меняться по высоте и достигать несколь­ ких метров у основания. Большое значение в установлении толщины наруж­ ной зоны имеет глубина промерзания бетона в зимнее время.

2.18. При назначении требований к бетону внутренней зоны следует предусматривать требования по прочности, водонепрони­ цаемости и, если необходимо, по трещиностойкости. В отношении бетона подводных наружных зон следует предусматривать требо­ вания по прочности, водонепроницаемости, водостойкости и, если необходимо, требования по стойкости против истирания водой и наносами и трещиностойкости; в отношении бетона наружных зон, расположенных в пределах колебаний уровня воды, следует предусматривать требования по прочности, водонепроницаемо­ сти, морозостойкости, стойкости против истирания водой и нано­ сами, трещиностойкости. Требования к бетону надводной части не отличаются от требований к обычным бетонам промышленных сооружений, расположенных во влажном климате. Требование коррозионной стойкости к бетонам различных зон предъявляется в зависимости от конкретных возможных коррозионных воз­ действий. Следует также учитывать в каждом отдельном случае возможность комбинированного воздействия внешних факторов, а также возможного влияния напряженного состояния и преду­ сматривать соответствующее испытание бетона при его подборе.

9