Строительство

Панельное и крупноблочное строительство промышленных и энергетических объектов

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Прочностные показатели легких бетонов и железобетонов на цементном вяжущем регламентируются СНиП и приведены в табл. 11-1 и приложениях 11-1—11-4. Минимальная проектная марка легкого бетона для преднапря-женных конструкций принимается равной 150.

Приведенные характеристики прочности относятся к обобщенным показателям для легких бетонов в целом. Применительно к конкретным видам легких бетонов (шлакобето-ны, керамзитобетоны и т. п.) показатели физико-механических свойств могут претерпевать значительные отклонения от таких обобщенных величин. Факторы, от которых зависят физико-механические свойства легких бетонов различного вида, рассматриваются в последующих параграфах книги.

Виды легких бетонов, применяемых за рубежом, а также зависимость прочностных показателей от объемного веса и расхода цемента иллюстрируются данными  11-1,а и б.

Утвержденными в 1964 г. Госстроем СССР «Указаниями по проектированию железобетонных конструкций из легких бетонов марки 100 и ниже» (GH 279-64) установлены следующие расчетные данные.

Нормативные и расчетные сопротивления легких  бетонов,   а  также начальные  модули упругости в зависимости от проектной марки бетона по прочности принимают по данным, приведенным в главах 'СНиП П-В. 1-62 и И-А. 10-62  с учетом  следующих дополнений:

а)         для легких бетонов, приготовленных на

крупном и мелком заполнителях из перлита,

значения нормативных и расчетных сопротив

лений бетона растяжению, приведенные в гла

вах  СНиП  П-А.10-62  и  П-В.1-62,  умножают

на коэффициент 0,6, а значения модулей упру

гости— на коэффициент 0,85;

б)         для легких бетонов, приготовленных на

естественных     заполнителях     вулканического

происхождения, значения модулей упругости,

приведенные   в    главах   СНиП   П-А.10-62    и

П-В. 1-62, умножают на коэффициент 1,4;

в)         для легких бетонов, приготовленных на

известняках-ракушечниках,   значения   норма

тивных  и  расчетных     сопротивлений   бетона

растяжению,         приведенные       в       главах

СНиП   П-А. 10-62  и   П-В. 1-62,   умножают  на

коэффициент 0,9, а значения модулей упруго

сти принимают такими же,  как для бетонов

на искусственном крупном и мелком заполни

телях при объемном   весе крупного заполни

теля более 700 кг/м$.

Примечание. Нормативные и расчетные сопротивления, а также начальные модули упругости легких бетонов следует принимать по опытным данным, если для приготовления бетонов в качестве мелкого заполнителя применены:

а)         пористые   пески    (кроме перлитового)

объемным   весом   (в   рыхло  насыпанном   со

стоянии) менее 600 и перлитовый песок объем

ным весом менее 400 кг/м3;

б)         пористый  песок,   отличный   по   своему

происхождению и группе (ом. ГОСТ 9757-61)

от  крупного  пористого  заполнителя.

б)  Прочностные показатели легких бетонов на природных пористых заполнителях

Возможность получения легких бетонов заданных марок в зависимости от расхода цемента и для разных видов природного пористого заполнителя (туф, пемза и др.) иллюстрируется данными табл. 11-3.

в)  Прочностные показатели легких бетонов на искусственных пористых заполнителях

Шлакозолобетоны. Марки легких бетонов на различных шлаках в зависимости от их состава, структуры, крупности, а также количества цемента, сочетаний между крупным шлаковым заполнителем и мелким отличаются в весьма широких пределах. В каждом отдельном случае использования шлаковых заполнителей должны быть приведены соответствующие лабораторные испытания на данных шлаках для нахождения оптимальных составов смесей.

Шлаки не нейтральны химически, и это свойство может оказывать существенное влияние на значения прочностных показателей легких бетонов, особенно при их автоклавной обработке. Следовательно, прочность легких шлакобетонов, так же как и вообще всех бетонов с химически активными заполнителями, во всех случаях требует тщательной экспериментальной проверки и контроля. При этом регламентированные СНиП прочностные показатели могут служить лишь сопоставительными критериями прочности. Прочностные и весовые характеристики некоторых шлаков приведены в табл. 11-4.

Прочность ери сжатии и объемные веса золобетонов и шлакозолобетонов неавтоклавного твердения по данным некоторых строительств СССР на Урале и в Сибири приведены в табл.  11-5.

При анализе изменения прочности золобетонов автоклавного приготовления на одном и том же виде золы и вяжущих можно наблюдать резкое снижение прочности с уменьшением   количества    вяжущего.   

Для золобетонов, помимо взаимосвязи между химическими свойствами золы и пределом прочности, существенной является и большая ползучесть при длительном загружении. Ориентировочно можно считать, что отношение модулей упругости, определенных при мгновенной нагрузке золобетона и модулей, определенных при длительной нагрузке, равно 3. Значения начальных модулей упругости золобетонов могут задаваться по приложению 11-5.

Термозитобетоны. Использование в легких бетонах в качестве крупного заполнителя вспученных шлаков — термозитов или шлаковой пемзы, несмотря на относительно низкие прочностные показатели таких заполнителей, дает возможность получить достаточно прочные легкие бетоны. Опыт исследований тер-мозитобетонов в Уральском политехническом институте [Л. 32] показал, что бетон на вспученном шлаке может иметь предел прочности на сжатие в 2 раза более высокий, нежели прочность самого термозита. Согласно тем же данным для легких бетонов на заполнителях из термозита можно получить значения прочностных показателей, приведенные в табл. П-6.

Зависимость значений прочности при сжатии для легких бетонов на шлаковой пемзе [Л. 45] от объемного веса крупного заполнителя показана на  11-4. Влияние технологии производства термозитобетона на его физико-механические свойства по опыту Магнитостроя можно наблюдать по данным табл.  11-7.

Керамзитобетоны. Основной характеристикой прочности керамзитобетона является его-предел прочности при сжатии, зависящий от степени плотности структуры. Более плотные структуры с большим относительным содержанием мелкозернистой части обладают большей прочностью при меньшем количестве вяжущего и при большем водоцементном отношении.

При прочих равных условиях, чем больше-объемный вес керамзита, тем больше объемный вес керамзитобетона и его прочность при сжатии.

Как показали исследования, повышение прочности растворной части керамзитобетона повышает прочность бетона лишь до определенного предела. Таким образом, если готовить керамзитобетон с заданным расходом керамзитового гравия или щебня, то на заданном крупном заполнителе можно достигнуть лишь определенной предельной марки бетона ( 11-5).

Наблюдается прямая зависимость между прочностью керамзитобетона и прочностью растворной его части до известного предела, который определяется прочностью керамзитового гравия. После указанного предела прочность керамзитобетона повышается с прочностью керамзита.

Опытами, проведенными Н. Я. Спиваком [Л. 54], подтверждается зависимость прочности керамзитобетона от прочности раствора и его  количества  в  составе  керамзитобетона.

Прочность самого керамзита влияет на прочность и деформативность керамзитобето-на незначительно.

Керамзитобетон высокой прочности можно получить на слабом керамзите за счет повышенной прочности раствора.

Установлена зависимость предельной максимальной сжимаемости керамзитобетона от объемного веса зерен керамзита согласно табл. 11-8.

Исследованиями установлено, что при замене около 200 л керамзитового песка обыкновенным модуль упругости керамзитобетона повышается на 25—ЗО%', хотя и остается на 40—45%' меньше модуля упругости тяжелого бетона.

Поэтому когда требуется повышение модуля упругости конструктивного керамзитобетона, в его состав можно вводить кварцевый песок в количестве около 200 л\м3, заменяя соответствующее количество керамзитового песка.

Ашрабов А. Б. и Добродеев А. Н. [Л. 3] применительно к конструктивным керамзитобетонам получили сопротивления, содержащиеся в табл. 11-9. Следует иметь в виду, что величины, приведенные в табл. 1-1-9, вычислены без учета коэффициентов условий работы бетона.

По опыту работы предприятий Главстроя теплоизоляционный керамзитобетон  с объемным весом 500—600 кг/ж3 имеет марку 10—20. а теплоизоляционно-конструктивный с объемным весом 700—1000 имеет марку в среднем 50.

В зависимости от структуры керамзитобетона его прочность в несколько раз может превышать прочность использованного заполнителя. Так, по опытам, проведенным в Московском автодорожном институте, керамзит со средней прочностью 28 кГ/см2 обеспечил изготовление бетона со средней прочностью 75 кГ/см2; по [Л. 3] на керамзитовом заполнителе прочностью 100—200 кГ/см2 были получены легкие бетоны марок 300—350; по данным американских ученых, прочность керамзита может быть в 2,5—3 раза меньше, чем заданная прочность керамзитобетона.

По типовому проекту Гипротиса, в трехслойных керамзитобетонных панелях длиной 6 м для производственных зданий (серия Ст-02-18) [Л. 58] предусмотрено применение для среднего слоя крупнопористого бетона марки 35 с объемным весом не более 700 кг/м3, а для внешних защитных слоев толщиной по 35 мм— бетона на керамзитовом песке марки 100 при объемном весе 1 600 кг/м3.

Аглопоритобетоны. Аглопориты, получаемые спеканием при высоких температурах на решетках агломерационных машин глинистых углесодержащих   пород,    топливных  шлаков, тонкодисперсных зол и т. п., имеют объемные веса, не превышающие 1300—1400 кг/м3. Соответственно объемные веса аглопоритобето-нов, как правило, колеблются от 900 до 1 600 кг/м3. Влияние расхода цемента на прочность легких бетонов, изготовленных на агло-порите и других видах пористого заполнителя, приводится по данным [Л. 5] в графической форме ( 11-7). По исследованиям Уральского политехнического института были получены   аглопоритобетоны,    характеризующиеся показателями табл. 11-10.

В Свердловском НИИ по строительству [Л. 18] на основе зол пылевидного сжигания каменных углей изготавливали аглопоритобетоны объемным весом от 1 120 до 1 170 кг/м3 и пределом прочности при сжатии 91— 167 кГ/см2, а при объемном весе от 1350 до 1530 —от 212 до 342 кГ/см2. Предел прочности при изгибе соответственно был равен от 19 до 31 кГ/см2 и от 39 до 51 кГ/см2. Динамический модуль упругости для аглопоритобето-нов марки 150 при объемном весе 1350—1 490 кг/м3 равнялся от 133 до 163 тыс. кГ/см\ а для аглопоритобетонов марки 250 с объемным весом до 1 530 кг/м3 он составлял от 130 до 182 тыс. кГ/см2.

По зарубежным данным [Л. 40], бетоны с объемным весом 1 100—1 600 кг/м3 на вспученных глинах имели предел прочности при сжатии от 100 до 325 кГ/см2, а на вспученных сланцах в зависимости от расхода цемента— от 180 до 350 кГ/см2; при расходе цемента 170 кГ/м* величина прочности составляет 80—100 кГ/см2.

По данным фирм США, легкий бетон на вспученном перлите при объемном весе 344—850 кг!см3 имел предел прочности при сжатии 8—105 кГ/см2.

Вермикулитобетоны. Как правило, вермику-литобетоны имеют низкие пределы прочности при сжатии и поэтому используются в качестве теплоизоляционных материалов стеновых ограждений. По данным [Л. 33], составы и прочностные показатели некоторых из вермисмеси для получения перлитобетонов заданного объемного веса и необходимой прочности.

Существенным для прочности перлитобето-на является и количество воды затворения. Так, для бетона одинакового гранулометрического состава с одинаковым расходом цемента введение недостаточного количества воды по сравнению с оптимальным приводит к снижению предела прочности при сжатии до 50%'• Поэтому подбор составов перлитобетонов в этом отношении должен быть особенно тщательным. На  11-10 и 11-11 представлены зависимости предела прочности перкулитобетонов  могут  характеризоваться  данными табл. 11-14 и 11-15.

Количество цемента на  1 м3 вермикулитобетона  в  значительной  мере определяет его прочность; так, например, для конструктивных вермикулитобетонов (марка не менее 50) расход цемента почти в 2 раза превышает таковой для теплоизоляционного (марка менее 35).

Графики зависимости пределов прочности при сжатии вермикулитобетонов от расхода цемента приведены на  11-1,6. [Л. 40]; в табл. 11-(16 приводятся сведения о вермикулитобетонах по [Л. 53].

Силикатобетоны. По данным исследований НИИ строительных материалов и изделий б. АСиА УССР [Л. 1], пределы прочности при сжатии силикатобетонов на пористых заполнителях имеют значения согласно табл. 11-17.

г) Прочностные показатели легких бетонов — крупнопористых

Физико-механические свойства крупнопористых бетонов определяются спецификой структурного строения таких материалов и регламентируются особо. Нормативные сопротивления крупнопористых бетонов и их начальные модули упругости принимаются по данным приложения  11-1—11-3.

Отечественной практикой отмечено непостоянство показателей прочности для крупнопористых бетонов на плотном гравии, используемых для изготовления крупных стеновых блоков; в большинстве случаев прочность изменяется в пределах 35—60 кГ/смг.

По данным [Л. 23], приводятся на  11-12, 11-14 данные, характеризующие связь прочностных показателей крупнопористого бетона с зерновым составом, видом крупного заполнителя и расходом цемента (см. также табл. 11-18 по [Л. 28]).

Крупнопористые как легкие, так и тяжелые бетоны находят широкое применение в зарубежной строительной практике; по данным Шотландской жилищной ассоциации, для их приготовления используются гравий и щебень с объемным весом около 1 520 кг/м3 и воздушно-охлажденный    доменный    шлак    с    объемным     весом 1270 кг/м3. На гравии и щебне получаются бетоны с объемным весом от 1816 до 2 055 кг/м3, имеющие при расходе цемента от 103 до 257 кг/м3 прочность от 36 до 160 кГ/см2; при использовании шлака бетон имеет объемный вес от 1 535 до 1 760 кГ/м3 и прочность от 25 до 124 кГ/см2 при примерно тех же расходах цемента.

д) Прочностные показатели легких поризованных бетонов

Поризованные бетоны, т. е. бетоны с пористыми крупными заполнителями и связывающим их раствором, по данным [Л. 27], в зависимости от вида заполнителя и способа тепловлажностной обработки имеют пределы прочности, приведенные в табл. 11-19.

По исследованиям НИИЖБ [Л. 35], на  11-15 и 11-16 для керамзитопенобетонов безавтоклавного изготовления представлены зависимости прочности от марки керамзитового гравия и расходов цемента.

На комбинате железобетонных конструкций № 2 Главмоспром-стройматериалов [Л. 5] изготавливались керамзитопенобетоны с объемным весом 800 и 1 200 кг/м3 и пределами, прочности при сжатии 50 и 90 кГ/см2.

Газозоло- и газошлакобетоны. Прочностные показатели для ряда газобетонов неавтоклавного изготовления, по данным И. Т. Кудряшо-ва и JB. П. Куприянова [Л. 39], приведены в табл. 11-20.