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

2.В табл. 13—2 приведены изменения расхода цемента, песка

иводы в зависимости от увеличения диаметра крупного заполни­ теля применительно к бетонной смеси с осадкой конуса 3— 4 см.

На рис. 4 приведена зависимость расхода цемента при разных водоцементных отноше­ ниях от размера круп­ ного заполнителя.

Все приведенное указывает на целесооб­ разность увеличения наибольшего размера зерен крупного запол­ нителя в бетоне, по­ скольку это мероприя­ тие дает возможность:

а) уменьшить со­ держание цемента и во­ ды в бетоне;

б) ослабить опас­ ность трещинообразования при твердении бетона (снижение теп­ ловыделения, умень­ шение объемных дефор­ маций от усадки) и

в) увеличить объем­ ный вес бетона.

Однако здесь необходимо установить технически целесооб­ разный предел. Установление технически целесообразной пре­ дельной крупности заполнителя зависит от типа конструкции и размера бетоносмесительных устройств, от метода транспортиро­ вания бетонной смеси, подачи ее в блок, марок бетона и от типа применяемых вибраторов для уплотнения бетонной смеси в блоке.

70

Приложение 14

МЕРОПРИЯТИЯ ПО СОКРАЩЕНИЮ РАСХОДА ЦЕМЕНТА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

В проектировании и строительстве гидротехнических бетон­ ных и железобетонных сооружений, входящих в состав гидроуз­ лов, имеется ряд крупных недостатков, приводящих к завыше­ нию стоимости сооружений, образованию неиспользуемых излиш­ них запасов прочности, к перерасходу цемента и арматуры. Во многих случаях эти излишества обусловлены практикой проекти­ рования с запасами на случай плохого качества производства строительных работ. Имеет место, кроме того, значительный перерасход цемента на строительствах против проектных нор­ мативов. Приводимые указания о мероприятиях по сокраще­ нию расхода цемента имеют целью устранение этих недостатков и дальнейшее снижение расхода цемента и уменьшение стои­ мости строительства.

Для обеспечения минимально необходимого расхода цемента (табл. 11 —13 Руководства) должны выполняться следующие основные мероприятия.

1. При проектировании гидротехнических бетонных и железо­ бетонных сооружений назначение технических требований и уста­ новление полных проектных марок бетона в отношении водоне­ проницаемости и прочности при сжатии и при растяжении дол­ жно производиться для возраста бетона 180 сут. При сокращен­ ных сроках строительства и ввода сооружения в эксплуатацию, применении сборного бетона и железобетона, возведении соору­ жений при пониженной температуре воздуха, небольших объемах работ и т. п. разрешается устанавливать проектные марки бетона по водонепроницаемости и прочности при сжатии и растяжении в возрасте 90, 60 и 28 сут с соответствующим обоснованием

впроекте.

2.Морозостойкие бетоны следует применять лишь для кон­ струкций и их частей, находящихся в зоне переменного горизонта или непосредственно к ней примыкающей, а также для конструк­ ций, незащищенных от атмосферных воздействий и подвергаю­ щихся периодическому осушению и смачиванию.

Не требуется специальной проверки морозостойкости бетона, предназначенного для подводных частей и внутренних зон мас­ сивных конструкций.

3. При проектировании сооружений, в которых предусматри­ вается работа бетона на растяжение, технические требования и проектную марку бетона следует назначать по результатам фак­ тического лабораторного подбора состава бетона по прочности при растяжении.

Следует принимать также во внимание деформативные харак­ теристики бетона по данным фактических испытаний.

71

4.Использование нормативных соотношений прочности при сжатии и прочности при растяжении, возможно только на стадии разработки проектного задания.

5.Назначение марки бетона по водонепроницаемости должно производиться только для напорных конструкций. Не требуется специальной проверки водонепроницаемости (и водостойкости) для бетона внутренних зон безнапорных массивных конструкций.

Марка бетона внутренних зон напорных сооружений по водо­ непроницаемости принимается В-4 в возрасте 180 сут, если к этой зоне не предъявляется особых требований.

При назначении марок по водонепроницаемости в проектном возрасте, в зависимости от характера конструкций и действую­ щего на бетон в отдельных частях сооружения напора воды, сле­ дует руководствоваться табл. 14—1.

ную разрезку. Бетон наружной зоны про­ ектируется с учетом обеспечения необходимой долговечности в ус­ ловиях воздействия внешних факторов (переменная влажность и знакопеременная нагрузка, истирающее действие потока и т. п.). Бетон внутренней зоны проектируется с учетом необходимости обеспечения устойчивости, прочности и других свойств соору­ жения.

8. Прочностные и другие требования к бетону, а также допу­ стимый подъем температуры бетона реального состава в блоке и начальная температура бетонной смеси должны устанавливаться проектом с учетом принятой разрезки сооружений на блоки и намеченной последовательности их укладки и обеспечиваться как выбором надлежащего состава цемента и установлением его расхода, так и другими возможными мероприятиями (охлажде­ ние бетонной кладки и др.).

9. При разработке проектов гидротехнических сооружений

устанавливаются одновременно технические требования в отно­ шении цементов (состав клинкера, вид и количество гидравличе­ ских или тонкомолотых инертных добавок, добавок шлака, золыуноса тепловых электростанций и др.).

72

10.Назначение требований к цементам для гидротехниче­ ского строительства должно производиться на основе учета тре­ бований, предъявляемых к бетону гидротехнических сооруже­ ний, причем особое внимание должно быть уделено требованиям

вотношении тепловыделения в бетоне с целью предупреждения опасности термического трещинообразования.

11.Выбор цементов, вида и количества добавок для гидро­ технического бетона должен производиться на основе результа­ тов испытаний прочностных и других технических свойств бетона реального состава, а по условиям тепловыделения выбор должен основываться на испытании подъема температуры образцов бето­ на реального состава.

димо создание в исследовательских лабораториях бетона соот­ ветствующих адиабатических камер с автоматической аппарату­ рой.

12. При проектировании составов бетона следует предусматри­ вать использование цементов гарантированных марок в соответ­ ствии с их фактической активностью и требуемой маркой бетона по прочности. Портландцементы для гидротехнического строи­ тельства должны выпускаться установленного минералогиче­ ского состава. Выпуск цементов должен быть организован в районах, тяготеющих к строящимся и намечаемым к строитель­ ству гидроузлам.

13. Для гидротехнического строительства из числа портландцементов наиболее пригодны два портландцемента.

Портландцемент типа Г — 1 — средний минералогический со­ став, (%): C3S—45, C2S—30, С3А—6, C4AF—14, СаО свобод­ ная — 0,5, MgO<4.

Портландцемент такого состава обладает умеренным тепло­ выделением, и его клинкер может быть применен в качестве ос­ новного компонента для приготовления смешанных цементов для внутренних и наружных подводных зон массивных сооружений

морозостойких зон гидросооружений с введением воздухововле­ кающих добавок.

Портландцемент типа Г — II — средний минералогический состав, (%): C3S — 54, C2S — 25, С3А — 9, C4AF — 9, СаО свобод­ ная— 0,5, MgO<4.

Портландцемент такого состава может назначаться, в основ­ ном, для тонкостенных сборных и предварительно напряженных гидротехнических конструкций с введением, в случае наличия требований по морозостойкости, соответствующих поверхностно­ активных добавок. Прочие требования к портландцементам ти­ пов Г—I и Г—II (прочность при растяжении и др.) назнача­ ются в соответствии с проектом. Пониженное содержание щело­

73

чей (0,6%) должно назначаться в случае наличия в заполнителях аморфного кремнезема с проведением экспериментальной про­ верки в бетоне. Допустимые колебания минералогического со­ става должны устанавливаться в каждом отдельном случае с уче­ том состава сырья и производственных возможностей цементных заводов в специальных Технических Условиях для конкретного строительства. Такой портландцемент может применяться также

сдобавками золы-уноса и т. п.

14.Шлакопортландцементы для гидротехнического строи­ тельства должны применяться с обеспечением постоянства со­ става гранулированных шлаков и портландцемента и надлежа­ щей тонкости помола шлака. Особого внимания заслуживает постановка производства шлакопортландцемента с особо тонким помолом шлака.

Требования к клинкерной части шлакопортландцемента долж­

ны отвечать требованиям к гюртландцементам Г—I или Г—II,

взависимости от требований по тепловыделению и др.

15.Содержание гранулированного шлака в шлакопортландцементах для гидротехнического строительства может не огра­ ничиваться при условии обеспечения заданной марки цемента по прочности и умеренной усадке бетона.

16.Требования к пуццолановым цементам и цементам с до­ бавкой золы тепловых электростанций не отличаются, в основ­ ном, от требований к шлакопортландцементам при условии обе­ спечения марки цемента и умеренной усадки.

17.Прочностные требования к вяжущим для гидротехниче­ ского строительства устанавливаются в каждом отдельном слу­ чае в соответствии с проектом. Оптимальной является марка «400», а для портландцемента Г—II — марка «500». Для шлако­ портландцемента оптимальные марки «300»—«400». В определен­ ных условиях возможно рациональное использование и цементов более высокой активности («500» и выше).

18.В строительстве тонкостенных сооружений и арочных пло­ тин при применении сборного железобетона активность портланд­ цемента типа Г—I и Г—II может достигать марки «500» и шла­ копортландцемента — марки «400» с соответствующим технико­ экономическим обоснованием их использования.

19.Для улучшения связности и понижения жесткости бетон­ ной смеси для внутренних зон гидросооружений, а также для повышения водонепроницаемости и морозостойкости гидротехни­ ческого бетона наружных зон предусматривается использование воздухововлекающих добавок типа нейтрализованных смол с до­ ведением содержания воздуха до 3—5% к объему бетона (ней­ трализованная смола СНВ, нейтрализованный древесный пек и др.), улучшающих свойства бетона в указанных отношениях, поз­ воляющих привести в лучшее соответствие различные техниче­ ские свойства бетона с количеством затраченного цемента, а так­ же более рационально использовать в гидротехническом строи­

74

тельстве цементы высоких марок. Следует предусматривать ши­ рокое применение пластифицирующих добавок типа сульфитно­ дрожжевой бражки, в особенности в жирных бетонах, для сокра­ щения расхода цемента и улучшения технических свойств бетона. Возможно также применение комбинированных добавок, обладающих и воздухововлекающим и пластифицирующим дей­ ствием.

кающих, пластифицирующих), а также при применении мелко­ зернистых песков, подбор составов бетонных смесей с целью мак­ симального сокращения расхода цемента производится с учетом жесткости при вибрации. При подборе по жесткости умень­ шается осадка конуса бетонной смеси на 30—50% по сравнению со смесью без поверхностно-активных добавок и на обычном строительном песке при условии, чтобы бетонная смесь сохра­ няла ту же жесткость при вибрации. При уменьшении осадки ко­ нуса следует учитывать способы и средства уплотнения бетонной смеси.

21.Существенная экономия клинкерного цемента может быть достигнута за счет добавки золы-уноса в бетонную смесь при ее изготовлении. Размер добавки золы-уноса взамен части цемента определяется расчетом состава бетона и проверкой его свойств на конкретных материалах. При использовании золы-уноса сле­ дует руководствоваться техническими условиями, разрабатывае­ мыми в каждом конкретном случае.

22.Проектирование составов бетона для отдельных строи­ тельств в научно-исследовательских институтах производится только при необходимости использования материалов, не преду­ смотренных действующими стандартами и техническими усло­ виями или при особых условиях строительства.

Обычные подборы составов бетона для строительств произ­ водятся, как правило, в лабораториях строительств с участием на месте, в случае необходимости, сотрудников научно-исследо­ вательских институтов, что позволит учесть все особенности ме­ стных карьеров заполнителей и условий подготовки заполните­ лей. Организовывать лаборатории на строительствах следует за 1,5—2 года до начала бетонных работ с тем, чтобы своевременно уточнять составы бетона, назначенные в процессе изысканий и

впервый период проектирования.

23.При возведении гидросооружений следует широко приме­ нять малоподвижные бетонные смеси. Для укладки во внутренние зоны массивных сооружений должны применяться малоцемент­ ные, малоподвижные бетонные смеси. Для укладки в наружные

зоны следует применять малоподвижные смеси, обеспечивающие

75

получение водонепроницаемого и морозостойкого бетона, в зави­ симости от поставленных требований, руководствуясь «Указа­ ниями по изготовлению и укладке малопластичных бетонных сме­ сей на гидротехнических строительствах», ВСН—31—70.

24.Подвижность и жесткость бетонных смесей должна наз­ начаться в соответствии с табл. 14 настоящего Руководства.

25.Для сокращения расхода цемента в проектах предусмат­ ривается применение только тщательно фракционированных заполнителей с наибольшей крупностью до 120 мм с удалением путем промывки из заполнителей пылевидных фракций, пони­

жающих морозостойкость бетона. Введение камней крупнее 120 мм должно производиться с учетом указаний приложения 3.

26.Применяемые для приготовления, транспорта, распреде­ ления в блоках и уплотнения бетонной смеси механические уст­ ройства и приспособления должны обеспечивать получение каче­ ственного бетона при наибольшей крупности заполнителей до

120 мм.

27.Следует устранить запаздывание проектирования и со­ оружения дробильных и обогатительных устройств для щебня, гравия и песка, сообразуя окончание их оборудования со сро­ ками начала бетонных работ на строительствах. Проектирование этих устройств нужно производить обязательно с учетом данных предварительных опытных подборов составов бетонной смеси.

28.Наряду с определением рационального состава бетонной смеси решающее значение для качества бетона и экономии це­ мента имеет точность дозирования составляющих материалов на бетонных заводах. Последние должны быть оборудованы автома­ тическими средствами, для отвешивания порций материала в ко­ личествах, заданных рабочим составом бетонной смеси. В целях оперативого учета влажности заполнителей должны быть орга­ низованы постоянные посты контроля и корректирования состава бетона.

29.Бетоносмесительные установки должны быть оснащены автоматически действующими устройствами, обеспечивающими заданную продолжительность перемешивания материалов для получения равномерной бетонной смеси.

30.Для обеспечения качественного распределения и уплотне­ ния бетонных смесей в блоках и в особенности жестких бетонных смесей во внутренних зонах массивных сооружений должны при­ меняться для разравнивания специальные бульдозеры и для

уплотнения — самоходные устройства с навесными вибратора­ ми. Для качественного уплотнения жестких бетонных смесей применяются тяжелые вибраторы (частота колебаний 10—12 тыс.

вминуту).

31.После экспериментального определейия фактических прочностных, термических и других необходимых свойств бетона (водонепроницаемость в др.), а также экономичности возмож­ ных к применению составов бетона (с учетом реальных условий

76

получения цементов) должны быть внесены необходимые техни­ ческие коррективы в первоначальный проект, намеченную раз­ резку сооружений на блоки, последовательность их возведения

иокончательно установлены требования к опалубке, уходу за бе­ тоном, возможному охлаждению кладки и др. В результате та­ кой корректировки будет достигнуто наибольшее соответствие проектных предположений фактическим свойствам применяемых материалов и условиям возведения сооружений.

32.Дирекции строящихся гидроэлектростанций обязаны орг низовать систематическую проверку соблюдения установленных требований к качеству исходных материалов для приготовления

иукладки бетонной смеси и норм расходования вяжущего.

Приложение 15

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ДОБАВКИ, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА В БАКЕ

Необходимое количество (К) сухого вещества пластифици­ рующей добавки СДБ или воздухововлекающей СНВ для за­ правки одного бака с водой определяется по формуле:

=390X0,60—45=189 л.

Тогда

390 0,20

/С=Ю000 Тлл-"Tqq"= 41,3 к г .

Приложение 16

ОСНОВНЫЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА ДЛЯ ЧАСТЕЙ СООРУЖЕНИЙ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЮ КАВИТАЦИИ

При возведении высоконапорных гидроузлов, в отдельных ча­ стях которых возможна кавитационная эрозия, одной из важных задач является придание бетону этих частей сооружений повы­ шенной стойкости. Главной причиной кавитационной эрозии лю­ бого материала, в том числе и бетона, является в основном меха­ ническое воздействие упругих колебаний частиц жидкости

77

высокой частоты, возникающих в момент быстрого сокращения и исчезновения кавитационных пузырьков.

Кавитационная эрозия бетона развивается преимущественно путем разрушения его менее прочной составляющей—цементного камня. На поврежденной кавитацией поверхности бетона начи­ нают все более обнажаться зерна песка и крупного заполнителя. Сильно обнаженные зерна крупного заполнителя уносятся пото­

ком, и разрушение становится более ин­ тенсивным, распрост­ раняется на большую площадь и глубину.

Повышение проч­ ности и плотности цементного камня и его сцепления с за­ полнителями бетона способствует повы­ шению кавитацион­ ной стойкости бето­ на.

танных лабораторией бетона ВНИИГ соответствующих мето­ дических рекомендаций, П 58-72.

Цемент. При неагрессивной воде в качестве вяжущего для от­ носительно кавитационностойкого бетона должен применяться чистоклинкерный портландцемент марки «400» и выше по ГОСТу 10178—62*. Активность цемента, как правило, должна быть выше установленной марки бетона.

К минералогическому составу клинкера должны предъяв­ ляться следующие требования:

а) содержание трехкальциевого силиката (C3S) не менее 50% и не более 55%; б) содержание двухкальциевого силиката (C2S) в пределах 20—25%; в) содержание трехкальциевого алю­ мината (С3А) не более 7%; г) содержание четырехкальциевого алюмоферрита (C4AF) в пределах 12—15%; д) содержание ще­ лочей (в пересчете на Na20) не более 0,6%; е) содержание окиси магния (MgO) не более 4%; ж) содержание свободной извести (СаО) не более 1,0%.

78

К цементу для изготовления рассматриваемых бетонов дол­ жны предъявляться следующие требования:

а) содержание гипса по отношению к весу цемента в пере­ счете на S 03 должно быть не более 3,5%; б) содержание актив­ ной минеральной и наполняющей добавок в цементе не допу­

следует применять среднезернистые с модулем крупности поряд­ ка 2,5 (рис. 5). Щебень должен применяться из прочных горных пород диаметром не более 40 мм (рис. 6). Например, диабаз, гранит, базальт.

Пластифицирующая добавка. Для уменьшения водопотреб-

ности бетонной смеси и расхода цемента в бетонную смесь сле­ дует вводить пластифицирующую добавку СДБ, руководствуясь соответствующими техническими условиями и указаниями.

Проектирование состава бетона. При подборе состава гидро­ технического бетона относительно повышенной кавитационной стойкости, марка бетона по прочности и водонепроницаемости в зависимости от скорости потока устанавливается в соответст­ вии с табл. 16—1.

Определение водоцементного отношения производится на ос­ новании экспериментальной зависимости прочности, водонепро­ ницаемости и морозостойкости бетона от водоцементного отноше­ ния с учетом максимально допустимых величин В/Ц, приведен­ ных в табл, 16—1,

79