От каких факторов зависит долговечность железобетонных изделий при строительстве гидротехнических сооружений
При проектировании состава бетонной смеси должны учитываться всевозможные факторы, влияющие на конечное качество бетона с целью обеспечения надёжности и долговечности бетонной или железобетонной конструкции.
Долговечный высококачественный гидротехнический бетон может быть получен при наилучшей структуре бетонной смеси, которая образуется только при использовании доброкачественного цемента, минимального количества воды, оптимального гранулометрического состава качественных заполнителей, ввода пластифицирующих и воздухововлекающих (или комплексных) добавок.
В зависимости от размеров конструкции, густоты армирования, способа укладки и уплотнения назначается удобоукладываемость бетонной смеси и максимальная крупность (d наиб) гравия и щебня. Следует применять крупный заполнитель максимальной крупности из условий обеспечивающих минимальный расход цемента. Однако нужно иметь ввиду, что слишком большое большое уменьшения количества цемента может вызвать расслоение бетонной смеси и снижение прочности, водонепроницаемости и морозостойкости бетона.
Предельная крупность заполнителя не должна превышать 0,75 наименьшего расстояния (в свету) между стержнями арматуры и 1/3 наименьшего размера бетонируемой конструкции. При бетонировании плит максимальный размер крупного заполнителя допускается увеличивать до 0,5 толщины плиты.
Удобоукладываемость бетонной смеси при определённом виде и крупности заполнителей определяется количеством цементного теста (соотношением объёмов цементного теста и заполнителей) и его пластичностью.
Самым существенным фактором, определяющим плотность, прочность, водонепроницаемость, морозостойкость и долговечность бетона является водонепроницаемое соотношения (В/Ц). Поэтому при проектировании состава бетона на определение этого параметра следует обратить особое внимание.
Виды и марки цемента должны отвечать требования ГОСТ. Цементы, применяемые для приготовления бетонной смеси гидротехнического бетона, должны обеспечивать долговечность бетона в конструкции, заданную прочность в определённом возрасте, морозостойкость, водонепроницаемость, водостойкость, трещиностойкость при экзотермии и усадке.
Для затворения бетонной смеси применяется обычная питьевая вода, не содержащая вредных примесей (из водопровода, рек, естественных и искусственных водоёмов), препятствующих нормальной гидратации цемента, схватыванию и твердению бетонной смеси.
В качестве крупного заполнителя в гидротехническом бетоне используется естественный гравий или щебень из плотных горных пород, отвечающих требованиям ГОСТов.
Зерновой состав смеси крупных заполнителей рекомендуется подбирать экспериментально, он должен удовлетворять требованиям ГОСТов.
Использование крупного заполнителя, не отвечающего требованиям стандартов, увеличивает расход цемента, снижает прочность до 10%. Увеличение крупности заполнителей снижает водопотребность бетонной смеси в определённых пределах, что благоприятно сказывается на прочности бетона. При замене щебня гравием прочность бетона понижается до 20% за счёт гладкой поверхности гравия. В качестве мелкого заполнителя следует применять кварцевые пески, отвечающие требованиям ГОСТов. При возведении монолитных и железобетонных конструкций и сооружений гидромелиоративного назначения обязательно применяются химические добавки, т. к. к гидротехническому бетону предъявляются требования по водонепроницаемости марки В4 и выше, морозостойкости Мрз150 и выше. Кроме того, химические добавки в значительной степени улучшают технологические свойства бетонной смеси и физико-механические свойства бетона.
Требования к исходным материалам(вяжущие, заполнители)
Приготовление гидротехнических бетонов выполняется с применением различных сортов цемента:
· портландцемент;
· гидрофобный;
· пластифицированный;
· пуццолановый;
· шлакопортландцемент;
· сульфатостойкий или, как его еще называют, гидротехнический цемент.
1. Обычный портландцемент подходит для применения в надводной части гидротехнических сооружений в широтах с умеренным климатом. Для периодически погружаемых частей конструкции его используют в отсутствие агрессивного воздействия воды в сочетании с дисперсными наполнителями (золой уноса). Для применения в этом случае подходит портландцемент марки не более 300. 2. Пластифицированный и гидрофобный цементы применяют в зоне переменного уровня без агрессивного воздействия воды для достижения высоких значений морозостойкости. Эти цементы включают добавки на основе поверхностно-активных веществ, что уменьшает потребность во внесении воды. В результате плотность и однородность конечного продукта увеличиваются. 3. Пуццолановый цемент, который включает большое количество минеральных добавок мелкого помола, требует внесения повышенного количества воды и не позволяет добиться хорошей морозостойкости. Но применение этого связующего благотворно сказывается на стойкости против щелочной коррозии. Такие смеси хорошо подходят для применения в подводной части сооружений, где не происходит промерзание конструкций. 4. Шлакопортландцемент имеет промежуточные свойства между обычным портландцементом и пуццолановым. Его используют во внутренних зонах массивных сооружений и в затопленной части конструкций. 5. Сульфатостойкий цемент содержит специальные минералы C3S и С3А в строго выдержанной пропорции. Он подходит для зоны переменного уровня с промерзанием конструкций при одновременном агрессивном воздействии высокоминерализованной воды.
В качестве мелкого заполнителя следует применять кварцевые пески с истинной плотностью зёрен 2,5–2,7 кг/л, с насыпной плотностью 1,50-1,65 кг/л и межзерновой пустотностью 35-40%, отвечающие требованиям ГОСТ 8736-77 «Песок для строительных работ. Технические условия», ГОСТ 4797-69 «Бетон гидротехнический, материалы для его приготовления. Технические требования». ГОСТ 10268-76 «Заполнители для тяжёлого бетона. Технические требования». Модуль крупности песка при материалах высокого качества должен быть в пределах 3,5-2,5 (крупнозернистый песок), при материалах среднего качества – в пределах 2,5-2,0 и при материалах пониженного качества 2,0-1,5.
В качестве крупного заполнителя следует применять щебень и гравий из плотных горных первичных изверженных пород (гранит, диорит, базальт, диабаз и т. д.). Или метаморфических пород (кварциты, гнейсы и т. д.) с истинной плотностью в пределах 2,5-2,7 кг/л, а для осадочных пород (плотные известняки, доломиты и т. д.) – в пределах 2,3-2,6 кг/л. Насыпная плотность крупного заполнителя должна быть в пределах 1,15-1,35 кг/л, а межзерновая пустотность в пределах 40-55%. Прочность зёрен крупного заполнителя на сжатие должна быть не менее 80 Мпа для первичных изверженных и метаморфических пород, и не менее 60 Мпа для осадочных пород. Водостойкость (коэффициент размягчения) должен быть не менее 0,8 (т.е. снижение прочности при водонасыщении должно быть менее 20%). Загрязнённость заполнителей (песка, щебня, гравия) пылевидными частицами, илом и глиной должна быть не более величин указанных