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

Назначение технических показателей

2.19.После установления комплекса основных действующих на бетон факторов и принадлежности бетона к той или иной зоне гидросооружения следует переходить к назначению технических показателей бетона.

2.20.При назначении технических показателей гидротехниче­ ских бетонов необходимо учитывать, что всякое завышение их влечет за собой излишнее расходование цемента, вызывает опас­ ность термического и усадочного трещинообразования и, в конеч­ ном счете, снижение монолитности и долговечности сооружения. Нельзя допускать избыток цемента в гидротехническом бетоне.

2.21.Назначение технических показателей бетона и их ис­ пользование в проекте сооружений производится в два этапа.

На первом этапе в проекте используются показатели, назна­ чаемые на основании накопленного опыта строительства и имею­ щихся данных из практики подборов составов гидротехниче­ ских бетонов.

На втором этапе, после того, как в лабораторных условиях будет произведен подбор составов бетонов с использованием ма­ териалов (цемент, песок, гравий, щебень), которые будут приме­ няться на строительстве, назначаемые на первом этапе показа­ тели бетона подлежат корректированию в условиях строитель­ ства с учетом применяемых материалов, механизмов для приго­ товления и укладки бетона и др. с внесением при разработке рабочих чертежей соответствующих изменений размеров соору­ жений и других данных.

2.22. Основным принципом назначения технических показате­ лей бетона и распределения бетона в различных зонах сооруже­ ния является максимально полное использование комплекса его основных технических свойств (прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, трещиностойкость и др.). Невыполнение ука­ занного приводит к недоиспользованию отдельных свойств, сни­ жает экономичность бетона как материала и приводит к нерацио­ нальному использованию технических свойств цементов различ­ ных видов.

П р и м е ч а н и е : С целью повышения монолитности гидротехнических со­ оружений в тех случаях, когда это не противоречит технико-экономическим условиям, рекомендуется материалы для бетона выбирать так, чтобы повы­ сить прочность бетона при растяжении и увеличить его предельную растяжи­ мость, а также, чтобы термические и другие константы бетона благоприятст­ вовали уменьшению термоусадочных напряжений в массивных сооружениях.

2.23. При назначении технических показателей бетона на первоначальном этапе можно пользоваться табл. 1 и 2 с учетом указаний п. 2.22.

В табл. 1 даны ориентировочные технические характеристики бетона, приготовленного на портландцементе марки «400» сред­ ней алюминатности.

10

В табл. 2 приведены ориентировочные технические характери­ стики бетона, приготовленного на шлакопортландцементе или

тии бетон разделяется на следующие марки: «100», «150», «200», «250», «300», «350», «400» и «500». Показатели бетона по прочно­

90 сут. Более ранние, чем 180 сут., сроки назначения показателей бетона устанавливаются также в случае сокращения сроков строительства и раннего ввода сооружений в эксплуатацию.

2.27. Подбор составов бетона должен производиться с ис­ пытанием образцов в принятом проектном возрасте с учетом предполагаемых условий твердения.

В тех случаях, когда имеются установленные заранее экспери­ ментальные коэффициенты перехода от прочности в возрасте

11

180 сут к прочности в возрасте 28 сут для данного конкретного цемента и данного состава бетона, твердевшего в определенных температурных и влажностных условиях, разрешается пользо­ ваться этими коэффициентами для ускорения работы в процессе подбора состава бетона или при контроле его прочности.

2.28. Изменение предела прочности бетона при сжатии в висимости от возраста бетона ориентировочно может быть уста­ новлено по табл. 3 (для различных видов цемента марки «300»).

Таблица 3

2.29. При проектировании сооружений, в которых предусмат­ ривается работа бетона на осевое растяжение, проектные показа­ тели бетона следует назначать с учетом результатов фактиче­ ского испытания бетона в проектном возрасте на осевое растя­ жение.

2.30. Использование нормативных соотношений прочности при осевом растяжении к прочности при сжатии, установленных «Рекомендациями по учету влияния возраста бетона на его ос­ новные технические свойства» (ВСН 05—64), разрешается толь­ ко на первом этапе предварительной разработки проекта.

Рекомендуется это соотношение определять эксперименталь­ но, учитывая, что оно в большой степени зависит от вида заполни­ телей, цемента, времени и условий твердения и др. Определение следует производить в возрасте 90 сут, так как к этому времени соотношение стабилизируется.

2.31. Требования, которым должны удовлетворять бетонные смеси, независимо от зоны, для которой они предназначены, со­ стоят в обеспечении надлежащей жесткости, однородности, под­ вижности, а также связности (нерасслаиваемости), соответст­ вующих принятому методу уплотнения бетонной смеси, а также размерам конструкции и степени насыщенности ее арматурой. При выборе подвижности и жесткости бетонной смеси следует руководствоваться табл. 7, приведенной в ГОСТе 4795—68.

2.32. При назначении показателей водонепроницаемости сле­ дует руководствоваться указаниями ГОСТа 4795—68. Показатель бетона по водонепроницаемости, как и показатель бетона по

12

прочности при сжатии назначается, как правило, в возрасте 180 сут. Как показывает опыт, к этому возрасту водонепроницае­ мость бетона по сравнению с возрастом 28 сут возрастает в опти­ мальных температурно-влажностных условиях примерно в два раза, а иногда и более. Характер возрастания водонепроницае­ мости бетона, предусмотренного проектом, применительно к сро­ кам и условиям укладки бетона в сооружение следует предвари­ тельно проверить экспериментально.

2.33.Так же, как и в отношении показателя бетона по прочно­ сти, в особых случаях (сокращенные сроки строительства, возве­ дение сооружений при пониженных температурах воздуха и т. п.) разрешается устанавливать проектные требования в отношении водонепроницаемости в возрасте 28 и 90 сут с соответствующим обоснованием в проекте.

2.34.Технические показатели в отношении морозостойкости назначаются, как указано в п. 2.18 настоящего Руководства, только в отношении бетона наружных зон, подверженных попере­ менному воздействию низких температур и воды (с учетом приме­ чания к п. 2.2). Показатель бетона по морозостойкости назна­ чается в соответствии с ГОСТом 4795—68 в возрасте 28 сут.

2.35.Кроме условий, предусмотренных в ГОСТе 4795—68, при назначении показателя по морозостойкости следует учиты­ вать режим регулирования и число перемен горизонта воды в те­ чение суток в зимний период, а также для учета влияния нагрева солнцем ориентацию сооружения (плотины) по странам света.

2.36.Допустимый температурный градиент в бетоне сооруже­ ний должен быть обоснован соответствующим теплотехническим расчетом с учетом экзотермических характеристик цемента, тер­ мических характеристик бетона, размеров и конфигурации бло­ ков, темпов укладки, средних температур наружного воздуха во время укладки и в последующий период, а также соответствовать расходу цемента в бетоне, установленному при подборе. При этом следует учесть, что наиболее радикальным мероприятием в отно­ шении регулирования тепловыделения является уменьшение рас­ хода цемента в бетоне наряду со снижением его экзотермии, а

также охлаждение бетонной смеси (в летнее время) и бетона

всооружении.

2.37.Требования в отношении технологических свойств бетон­ ной смеси следует назначать согласно ГОСТу 4795—68. При вы­ боре жесткости и подвижности следует стремиться к применению малоподвижных бетонных смесей. При этом должны быть уч­

тены: а) влияние на изменение подвижности бетонной смеси спо­ соба и длительности перемещения смеси от места ее приготовле­ ния к месту укладки; б) влияние пластифицирующих и воздуховлекающих добавок в отношении сохранения свойств бетонной смеси, удлинения срока сохранения ее подвижности и др.

2.38. При назначении наименьшей необходимой осадки ко­ нуса требуется учитывать (ГОСТ 4795—68), что измеряемое в се­

13

кундах время при вибрации бетонных смесей (ГОСТ 10181—62, п. 11) с поверхностно-активными добавками (воздухововлекаю­ щими и пластифицирующими) значительно меньше, чем время при вибрации аналогичных бетонных смесей, имеющих ту же осадку конуса (подвижность), но без добавок.

2.39. Для улучшения связности и уменьшения жесткости бе­ тонной смеси и повышения водонепроницаемости бетона внутрен­ них зон гидросооружений, а также для повышения водонепрони­ цаемости и морозостойкости гидротехнического бетона наружных зон, следует предусматривать использование воздухововлекаю­ щих добавок типа нейтрализованных смол, с доведением в завимости от наибольшей крупности заполнителей содержания воз­ духа до 3—5% к объему бетона (нейтрализованная смола — СНВ, нейтрализованный древесный пек и др.), улучшающих указанные свойства бетона.

2.40. Следует предусматривать в проектах широкое приме­ нение пластифицирующих добавок типа сульфитно-дрожжевой бражки (СДБ), в особенности в жирных бетонах, для сокраще­ ния водопотребности, расхода цемента, а также улучшения тех­ нических свойств бетона.

2.41. Для уменьшения расхода цемента в бетоне ядра мас­ сивных плотин следует, как правило, применять малоцементные бетонные смеси с низким содержанием песка и воды в бетоне и с воздухововлекающими добавками. Содержание вовлеченного воздуха в таких смесях должно находиться в пределах 3—5%.

3. ВЫБОР ЦЕМЕНТА, ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ

Выбор цемента

3.1. Выбор цементов должен производиться, в соответств с указаниями действующих ГОСТов 4797—69* и 10178—62* на основе анализа условий работы бетона в различных зонах со­ оружений с учетом их массивности, а также с учетом степени агрессивности воды-среды согласно «Инструкции по проекти­ рованию. Признаки и нормы агрессивности воды-среды для же­ лезобетонных и бетонных конструкций», СН 249—63 К

Для внутренней зоны гидротехнических сооружений следует применять шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы, цементы с тонкомолотыми минеральными добавками, це­ менты с добавкой золы-уноса от сжигания пылевидного топлива

1 В настоящее время подготовлен Государственный Стандарт на признаки и нормы агрессивности воды по отношению к бетону, которым и нужно будет руководствоваться после его введения.

14

на тепловых электростанциях. При применении золы-уноса сле­ дует руководствоваться техническими условиями ТУ 34 4014—73 «Зола-унос тепловых электростанций как добавка в бе­ тоны». Для наружных подводных зон гидротехнических сооруже­ ний должны преимущественно применяться шлакопортлапдцементы и пуццолановые портландцементы, а также портландцементы и шлакопортлапдцемеиты с добавкой золы-уноса. При бе­ тонировании в зимних условиях с применением этих цементов, учитывая отрицательное действие на них' низких температур, сле­ дует обращать особое внимание на обеспечение надлежащих тем­ пературно-влажностных условий твердения бетона.

3.2. Для бетонанаружных частей сооружений, расположен­ ных в зоне переменного горизонта воды, следует применять порт­ ландцемент с умеренным тепловыделением (ГОСТ 10178—62*). В суровых климатических условиях, а также при частой смене горизонта воды в результате суточного регулирования в зимнее время необходимо применять чистоклинкерный портландцемент с пониженным содержанием С3А. Число циклов при испытании бетона на морозостойкость должно устанавливаться в зависимо­ сти от климатических и эксплуатационных условий в соответст­ вии с ГОСТом 4795—68. Окончательный выбор цемента должен быть подтвержден опытами по испытанию полученных составов бетона на морозостойкость.

При наличии сульфатной агрессивности воды-среды в указан­ ном случае необходимо применять сульфатостойкий портландце­ мент с содержанием трехкальциевого алюмината (С3А) не более 5%. В этом случае введение поверхностно-активных добавок, воздухововлекающих или пластифицирующих, при помоле клин­ кера или при изготовлении бетонной смеси на строительстве, является совершенно обязательным.

П р и м е ч а н и я : 1. Для сборных железобетонных конструкций, не под­ вергающихся сульфатной агрессии и не находящихся в зоне переменного гори­ зонта воды, должен применяться быстротвердеющий портландцемент.

2. Применение цементов других видов (глиноземистый и др.) допускает­ ся при условии соответствующих технико-экономических обоснований с уче­ том особенностей строительного периода и условий эксплуатации и разрешения соответствующих инстанций.

3.3. При использовании для гидротехнического бетона запол­ нителей (песок, гравий, щебень), содержащих потенциально ре­ акционноспособные минералы и горные породы (опал, халцедон, кремнистые сланцы, опоку, среднекислое вулканическое стекло, вулканические туфы и др.), цементы, применяемые при изготов­ лении гидротехнического бетона, должны содержать щелочей не более 0,6% в пересчете на Na20; необходимость применения та­ ких заполнителей должна быть подтверждена соответствующим технико-экономическим обоснованием. Наряду с этим, возмож­ ность применения таких цементов с реакционноспособными за­ полнителями должна быть подтверждена в каждом отдельном

15

случае специальными экспериментальными исследованиями сог­ ласно «Рекомендациям по определению реакционной способности заполнителей бетона со щелочами цемента», Москва, 1972 г. НИИЖБ Госстроя СССР.

П р и м е ч а н и е : На стадии изыскания карьеров заполнителей для бетона необходимо тщательно исследовать заполнители петрографическим, хими­ ческим или другими методами на содержание в них аморфного кремнезема и других его видоизменений, способных вступать в реакцию со щелочами це­ мента.

3.4. Теплота гидратации цементов при определении термос­ ным методом по ГОСТу 4798—69*, предназначенных для массив­ ных конструкций (с поперечными размерами более 1,0 ж), дол­ жна быть не более 50 кал)г через 3 сут и 60 кал/г — через 7 сут

смомента укладки.

3.5.Цементы для гидротехнического бетона должны иметь гарантированный минералогический состав клинкера и гаранти­ рованные свойства в зависимости от зоны сооружений и условий их эксплуатации.

3.6.При применении цемента для сооружений с объемом бе­ тонных работ более 250 000 ж3 или для ответственных сооруже­ ний меньшего объема, работающих в суровых и особо суровых

климатических условиях, или когда комплекс предъявляемых к бетону технических требований является весьма сложным, сле­

б) наиболее рациональный вид добавки (активной, минеральной наполняющей, поверхностно-активной); в) наивыгоднейшее (с точки зрения достижения требуемого комплекса свойств) соот­ ношение между клинкерной частью цемента и добавкой, а так­ же тонкость его помола.

Выбор поверхностно-активных органических веществ

3.7. Для уменьшения водопотребности бетонной смеси и рас­ хода цемента, а также улучшения основных свойств гидротехни­ ческого бетона следует вводить в бетонную смесь при ее приго­ товлении следующие поверхностно-активные органические

жевой бражки (по МРТУ 13—04—35—66) и ее производные; б) воздухововлекающие (гидрофобизирующие) добавки; к до­ бавкам этого типа относятся различные технические мыла: абиетаты (СНВ, винсоловые мыла по ВСН 120—63), омыленный древесный пек, нафтенаты (мылонафт по ГОСТу 13302—67), хлопковое мыло и др.

3.8. Выбор пластифицирующей и воздухововлекающей по- Ъерхнбстно-'акТИ%ных добавок должен производиться согласно

16 "

«Указаниям по применению бетона с добавкой концентратов сульфитно-дрожжевой бражки» СН 406—70 и «Техническим ука­ заниям по применению воздухововлекающих добавок в гидротех­ ническом бетоне ВСН 120—63.

3.9.Применение добавки сульфитно-дрожжевой бражки эф­ фективно в более жирных бетонных смесях с целью экономии цемента и улучшения важнейших свойств гидротехнического бетона. В бетонах малоцементных для получения пониженной жесткости бетонной смеси и повышения качества бетона более целесообразно применение воздухововлекающих добавок (омы­ ленная абиетиновая смола СНВ, древесный пек и т. п.). В этих случаях возможно также применение комбинированных добавок СДБ и воздухововлекающих.

3.10.Заполнители для бетонов должны удовлетворять требо­ ваниям действующего ГОСТа 4797—69* «Бетон гидротехниче­ ский. Технические требования к материалам для его приготовле­ ния». Заполнители должны применяться фракционированные и промытые.

3.11. Для бетона применяются пески с крупностью зерен до 5 мм, представляющие собой природные, обогащенные смеси зе­ рен твердых и плотных каменных пород, или искусственные пески, полученные дроблением твердых и плотных каменных пород.

П р и м е ч а н и я : 1. Применение песков, состоящих из зерен осадочных пород (плотных известняков, доломитов и т. п.), а также рыхлых изверженных пород (туфа, пемзы и лавы) допускается после проведения соответствующих лабораторных исследований и при наличии технико-экономического обосно­ вания.

2. Песок, предназначаемый для приготовления гидротехнических бетонов зоны переменного горизонта воды с маркой по морозостойкости Мрз 300 и бо­ лее, следует испытывать в насыщенном растворе сернокислого натрия. При этом потери в весе не должны быть более 10% после проведения 5 циклов ис­ пытания. При отрицательном результате этого испытания решающим является испытание на замораживание в бетоне.

3.12. Содержание в песке примесей не должно превышать ве­ личин, указанных в табл. 4.

Из песков разного гранулометрического состава в пределах требований ГОСТа 4797—69* «Бетон гидротехнический. Техниче­ ские требования к материалам для его приготовления» рекомен­ дуется выбирать такие, которые в смеси с крупным заполнителем обеспечивают получение заданных свойств бетона с наименьшим расходом цемента.

3.14. При неоднородности зернового состава песка по карьеру для обеспечения постоянства зернового состава песка в бетонной смеси должен применяться рассеянный на фракции песок.

Гос» публичная

2 Научно-техничен библиотека ССС

Пр и м е ч а ни я: 1. Наличие в песке глины в виде отдельных комьев не допускается.

2.При содержании в песке глины, ила и пылевидных фракций, превышаю­ щем приведенные в табл. 4 величины, песок следует промывать.

3.Для бетона тонкостенных конструкций (толщиной< 1,0 м) зоны, пере­ менного горизонта воды загрязненность песка глиной, илом и мелкими пыле­ видными фракциями, определяемыми отмучиванием, допускается не более 1%.

Таблица 5

(в зависимости от требуемой марки) должно быть экспериментально установ­ лено допустимое содержание частиц менее 0,08 мм или необходимость их пол­ ного удаления.

2. Применение мелкого песка для бетонов вызывает повышенный расход цемента, поэтому .его использование допускается лишь цри отсутствии местно­ го среднего или крупного песков и при наличии технико-экономического обо­ снования целесообразности применения одного мелкого песка. '

3. При применении мелкого песка обязательна добавка1в бетонную смесь поверхностно-активных органических веществ (воздухововлекающих и пласти­ фицирующих).

4. При применении в бетоне мелких песков следует учитывать уменьшение жесткости бетонной смеси при вибрации и определять наряду с подвижностью бетонной смеси по осадке конуса жесткость согласно ГОСТу 10181—62, п. 11.

5. В случае применения крупного песка следует добавить мелкий песок для-уменьшени» жесткости бетонной смеси и экономии цемента. Количество до­ бавляемого песка определяется экспериментально.

18

При фракционировании песка содержание, в каждой из его фракций зерен песка другой фракции не дрлжно превышать 5%

по. весу. . ... .

3.15.В качестве крупного заполнителя для гидротехническо­ го бетона применяется гравий или щебень или смесь гравия и щебня, фракции которых предусмотрены действующими стандар­ тами.

3.16.При приготовлении бетонной смеси в бетономешалке

размер зерен крупного заполнителя не должен превышать

120мм.

Пр и м е ч а н и я : 1. Заполнители с крупностью зерен выше 120 мм могут применяться при соответствующем технико-экономическом обосновании.

2.Заполнители с крупностью зерен свыше 120 мм могут вводиться непо­

средственно в блок при укладке бетонной смеси.

3.17. Содержание примесей в крупном заполнителе в зависи­ мости от его назначения не должно превышать величин, указан­ ных в табл. 6.

П р и м е ч а н и я : 1. Для бетона тонкостенных и преднапряженных конст­ рукций содержание глины, ила и мелких пылевидных фракций, определяемых' отмучиванием, допускается не более 0,5% по весу. ' ‘ ; ■‘ J"

2. Наличие глины в виде отдельных комьев или обволакивающей зерна заполнителей пленки не допускается.

3.18.Механические и физические свойства крупного запол­ нителя в зависимости от его назначения должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 7.

3.19.При испытании пригодности крупного заполнителя по прочности в бетоне приготавливают бетонную смесь с осадкой конуса 2—3 см на вяжущем активностью не менее 300 кгс/см2. Водоцементное отношение для бетонной смеси устанавливается по одной из применяемых формул зависимости прочности бетона от водоцементного отношения при данной активности це­