| 3. ЗАРУБЕЖНАЯ ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕСТКИХ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Одной из первых стран, широко применивших вибрируемые жесткие бетонные смеси для получения высокопрочного бетона марки 600, была Германия. В подобных бетонах расход высококачественного цемента марки 425 (марка цемента 700—800 по нашему ГОСТу) составлял около 500 кг/м3. В зависимости от предельной крупности щебня водосодержание смесей изменялось от 135 л/м3 (при предельной крупности 30 мм) до 170 л/м3 (при предельной крупности 7 мм). Высокий расход цемента и низкое водосодержание (т. е. низкие значения В/Ц) определяли высокую прочность бетона (в большинстве случаев прочность бетона превышала требуемую марку и доходила до 700 кг/см2). Удобоукладываемость смесей и предельная крупность заполнителя принимались в зависимости от сечения и степени армирования изделий. Максимальный размер зерен щебня был в пределах 1/3—1/2 наименьшего расстояния между стержнями арматуры и максимального сечения изделия. Уплотнение подобных жирных жестких смесей с низкими (до 0,24) величинами В/Ц осуществлялось вибрацией с частотой 3000 кол/мин и амплитудой не менее 0,6 мм. Продолжительность вибрирования, как правило, не превышала 1—2 мин. и в редких случаях доходила до 10 мин. Состав бетона на высококачественных заполнителях подбирался с таким расчетом, чтобы количество раствора было минимально необходимым для заполнения пустот в щебне и для образования тонких прослоек раствора между отдельными зернами щебня и у стенок формы. Такой состав бетонной смеси позволял осуществлять немедленную распалубку. Надлежащий подбор состава бетона и применение герметичных форм исключали возможность засасывания воздуха при вибрировании.
В ГДР в послевоенные годы жесткие бетонные смеси применяются главным образом для нижнего слоя предварительно напряженных настилов, изготавливаемых бетонирующим комбайном.
Большое распространение получили жесткие бетонные смеси в Чехословакии. Здесь жесткие бетонные смеси с водосодержанием 140—150 л/м3 и расходом цемента 400—500 кг/м3 применяются для приготовления шестипустотных панелей настилов и предварительно напряженных двухшарнирных шпал. Предварительно напряженные балки и шпалы из жестких бетонных смесей приготовляются также в Польше и Венгрии.
Жесткие смеси в Чехословакии применяются с целью получения высокопрочных бетонов марок 350—500 и даже до 750. Для достижения высоких прочностей приготовляются жесткие смеси с низкими (0,3—0,35) водоцементными отношениями из высокопрочных цементов и, что особенно важно, высококачественных заполнителей [39, 49, 52, 63].
Щебень —преимущественно известняковый—имеет прочность свыше 1 000 кг/см2 и хорошую, приближающуюся к кубической, форму зерен. Как правило, в бетоне используется однофракционный щебень (фракции 7—15 или 15—30 мм). Максимальная крупность щебня может быть почти равной минимальному поперечному сечению изделия и должна быть в 1,5 раза меньше расстояния между стержнями арматуры. Песок отличается малым содержанием фракций менее 0,15 и 0,3 мм (10—15%).
Состав смеси проектируется с таким расчетом, чтобы в бетоне содержалось минимальное количество раствора. В соответствии с этим доля песка в смеси заполнителей принимается равной примерно 0,25—0,3 по весу. По крайней мере, она никогда не превышает 0,4.
Бетонная смесь приготовляется в мешалках с принудительным перемешиванием. Качественное уплотнение достигается интенсивной вибрацией, как правило, в течение не более 5 мин. При недостаточно эффективной вибрации продолжительность ее повышается до 10—15 мин.
Виброплощадки — главным образом механического действия с частотой 3 000 кол/мин—дают направленные колебания. Формы закрепляются гидравлическими приспособлениями. Для улучшения и ускорения уплотнения используется вибропригрузка. В ряде случаев вместо виброплощадок применяются наружные вибраторы, прикрепленные к бортам и днищам форм. При изготовлении пустотных изделий наряду с виброплощадками для уплотнения бетонной смеси используются вибровкладыши. Выпускаются также поличастотные вибраторы, более эффективно уплотняющие бетонные смеси.
В Чехословакии начал применяться чрезвычайно интересный способ формования изделий в неразъемных формах. Эти формы имеют очень жесткую конструкцию, так как борт формы заменяет раму нибронлощадки, которая состоит только из двух вибрирующих опор. На рис. 1 изображена схема изготовления изделий.
Первые 2—3 мин. смесь вибрируется в незакрепленной форме для лучшего распределения и первичного уплотнения. Затем форма закрепляется с помощью гидравлических устройств; окончательное вибрирование продолжается, как правило, также 2—3 мин. После окончания вибрирования форма с изделием переносится на специальный пост распалубки, состоящий из двух вибрирующих рам с установленным между ними неподвижным столом, на котором укладывается поддон для приема отформованного изделия.
Форма с изделием переворачивается на 180° и устанавливается на вибрирующих рамах на расстоянии примерно 5 мм от поддона. Вибрирующие рамы включаются и изделие выгружается за счет вибрации на поддон. Металлическая форма снимается с изделия краном и направляется на ноет формования. Таким образом, для каждого размера изделий требуется не более трех хорошо обработанных жестких металлических форм.
Отформованные изделия после краткосрочного пропаривания или даже без пропаривания в течение двух-трех дней хранятся в теплом помещении (в цехе). Потом их выносят на открытый склад и выдерживают не менее 15 дней.
В Англии, Франции и Голландии (в отличие от стран Средней и Восточной Европы) при изготовлении сборных железобетонных конструкций не применяют жестких бетонных смесей главным образом из-за того, что опасаются ухудшения внешнего вида изделий. Малопластичные смеси (с осадкой конуса 1—2 см) уплотняются, как правило, высокочастотной вибрацией, а в Голландии применяются встряхивающие низкочастотные виброплощадки. Высокая прочность бетона (марки 500—600) достигается благодаря использованию высокопрочного быстротвердеющего цемента, расход которого в бетоне достигает 500 кг/м3. Несмотря на применение пластичных и малоподвижных смесей, в этих странах, так же, как в Чехословакии и Германии, используются преимущественно мешалки принудительного действия.
Существующие в США практические рекомендации для подбора состава бетона допускают использование смесей с осадкой конуса 0,5—2,5 см только в массивных конструкциях и неармированных фундаментах, кессонах и фундаментных стенах. В таблице расходов воды для различных бетонных смесей наименьшее водосодержание при предельной крупности заполнителя 18—25 мм равно 180 л/м3. Такое водосодержание характерно для малоподвижных, а не для жестких смесей.
Эти практические рекомендации относятся, по-видимому, к монолитному железобетону и не распространяются на железобетонные изделия. На заводах зачастую также используются чрезвычайно пластичные смеси, не требующие никакого уплотнения.
Малоподвижные и жесткие смеси с нулевой осадкой конуса широко применяются в США при производстве бетонных и железобетонных труб. Здесь, помимо центрифугирования, применяются такие эффективные методы уплотнения бетона, как высокочастотное вибрирование (8000 кол/мин), прессование и машинное трамбование (500—600 ударов в 1 мин.). Последние два способа позволяют производить распалубку немедленно после окончания формования. Низкое водоцементное отношение и хорошее уплотнение обеспечивают высокую прочность бетона (не менее 350—400 кг/см2), повышение его плотности на 10—15% по сравнению с обычным бетоном, высокую водонепроницаемость и гладкую внутреннюю и наружную поверхность труб.
Представляет интерес способ производства труб с одновременным центрифугированием, вибрированием и прессованием (способ Cen—vi—Ro). В этом способе используется бетонная смесь с нулевой осадкой конуса, расходом цемента 335 кг/м3 и содержанием (по весу) крупного заполнителя 70% от смеси заполнителей. При этом достигается прочность бетона, равная 700 кг/см2. Приготовленная бетонная смесь подается транспортером в медленно вращающуюся форму, подвергающуюся вибрированию. После получения слоя необходимой толщины бетон уплотняется специальными валками. Затем форма вращается с высокой скоростью до появления цементного клея на внутренней поверхности. Эта операция совместно с конечной обработкой валками позволяет получить гладкую и прочную поверхность, что способствует высокой водонепроницаемости труб.
В США на одном из заводов выпускаются железобетонные каркасы — решетки размером 1,8X0,55X0,2 м. Изделия изготовляются в металлических формах, бетонная смесь (В/Ц— 0,45) уплотняется наружными вибраторами 5—7 мин. После окончания вибрирования сразу снимаются неразъемные борта с вкладышами. Распалубленные изделия на поддоне выдерживаются до конца смены в цехе и затем пропариваются 12 час. под брезентом. Трехдневная прочность бетона составляет 350 кг/см2.
Надо отметить, что в целом сведения о применении в США жестких бетонных смесей недостаточны.
Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона
д-р техн. наук В.И.Сорокер, инж. В.Г.Довжик
Москва 1958
|
