Канд. техн. наук С.Л. Подмазова

В последние годы в г. Москве и других регионах бурно развивается монолитное строительство, особенно при возведении жилых и общественных зданий и объектов транспортной инфраструктуры.

При монолитном способе ведения работ особое значение приобретает обеспечение необходимых строительных характеристик бетона, как на стадии приготовления бетонной смеси, так и в готовой конструкции.

Следует отметить, что при одинаковых требованиях к бетону по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости, а также удобоукладываемости в зависимости от вида конструкции следует разрабатывать разные составы бетона:

- для фундаментной плиты - бетон с низкой экзотермией (цемент с добавками, крупный заполнитель, предпочтительно известняковый плотных пород и замедлители схватывания и твердения);

- для колонн - в составе бетона следует изменить соотношение заполнителей в сторону увеличения доли песка и уменьшения доли щебня, сильные водоредуцирующие/пластифицирующие добавки, т.е. приблизиться по составу к самоуплотняющемуся бетону;

- для конструкций стен - при разработке состава следует обратить внимание на соотношение в щебне фракций 5-10 и 10-20 мм и количество щебня выше 20 мм. Так как, если щебень по фракционному составу и количеству щебня выше 20 мм не соответствует требованиям ГОСТ 26633 «ТУ Бетоны тяжелые и мелкозернистые», то бетонная смесь, уложенная в конструкцию в качестве защитного слоя поверхности вдоль горизонтальной арматуры, может иметь несплошности.

Перед изготовителем бетонной смеси и подрядчиком стоит задача обеспечения требуемых физико-механических характеристик бетона монолитных конструкций, указанных проектировщиком в технической документации на возведение объекта.

Обычно в проекте указываются требования к бетону по прочности - класс бетона, марки по морозостойкости и по водонепроницаемости. Морозостойкость и водонепроницаемость бетона необходимо обеспечить, если конструкция эксплуатируется в условиях переменного замораживания и оттаивания (водонасыщения) или в агрессивной среде.

Кроме того, в проекте производства работ, требования к бетону должны быть представлены более подробно, в т.ч. следует указывать:

- подвижность бетонной смеси, которая назначается в зависимости от технологии возведения (способа подачи и укладки бетона);

- сохраняемость подвижности во времени, которая зависит от местонахождения бетоносмесительного узла (БСУ) относительно стройплощадки и, следовательно, времени, необходимого для доставки бетонной смеси, которое должно быть указано в договоре между изготовителем бетонной смеси и подрядчиком;

- время снятия опалубки и величина распалубочной прочности для всех видов конструкций, которая может быть выражена как в процентах от средней прочности, так и абсолютной величиной в МПа.

При заключении договора на поставку смеси бетоносмесительный узел должен гарантировать выполнение следующих условий:

- обеспечить заданную подвижность бетонной смеси на месте укладки;

- определить лимит времени на доставку бетонной смеси;

- гарантировать набор заданной прочности в возрасте 1, 2 или 3 суток и проектной прочности в возрасте 28 сут.;

- обеспечить проектную морозостойкость и водонепроницаемость бетона.

Лаборатория БСУ, проектируя состав бетона с заданными характеристиками, может использовать два пути.

Первый предназначен для БСУ, имеющих опыт производства бетонной смеси с подобными характеристиками. В этом случае, путем изучения технической документации и производственных норм выбирается состав бетона, который на основе экспертной оценки может обеспечить все вышеперечисленные показатели. Эти показатели уточняются по данным производственного контроля за предыдущие 6 мес., включая характеристики по морозостойкости и водонепроницаемости.

При подтверждении необходимых характеристик возможны поставки бетонной смеси выбранного состава на объект.

Второй путь - для предприятий, никогда ранее не выпускавших бетон с характеристиками, определяемыми требованиями проекта производства работ. Он предусматривает проектирование состава бетона заново и прямой подбор составов.

Перед тем как начинать проектировать составы бетона, следует определить качество имеющихся цементов и оценить возможность их использования для производства бетона с заданными характеристиками. Это может быть выполнено по прочности производственных составов бетонов аналогичных классов за предыдущий период, если испытания цемента в бетоне проводятся систематически.

При оценке свойств цементов следует иметь в виду, что нередко поставщики предлагают цемент, который имеет высокий темп набора прочности в начальный период, что достигается на стадии производства варьированием его минералогического состава, повышением содержания трехкальциевого силиката (более 65 %), или введением водоредуцирующих добавок разного рода, или интенсификаторов помола, или иными способами. Такие цементы действительно могут показывать высокие начальные и промежуточные прочности, но не обеспечивать получение марочной прочности в возрасте 28 сут. Кроме того, бетоны на таких цементах обладают пониженной морозостойкостью.

Подобрав цемент, далее следует испытать песок, определив содержание пылевидных и глинистых частиц и модуль крупности Мк, а также щебень по показателям содержания пылевидных и глинистых частиц и соотношению фракций 5-10 мм и 10- 20 мм. Эти два параметра главным образом влияют на водопотребность бетонной смеси. Следует использовать песок и щебень, отвечающие требованиям соответствующих стандартов.

После оценки качества составляющих бетонной смеси следует выполнить начальные подборы составов бетона в диапазоне водо-цементного отношения на 0,3 (выше и ниже этого значения), которое ориентировочно должно обеспечить среднюю прочность для заданного класса бетона. На основании заданной промежуточной и проектной прочности, а также результатов, полученных при прямом подборе, следует окончательно выбрать производственный состав, который обеспечивает заданные строительные свойства бетона.

Если кроме прочности заданы требования по морозостойкости и водонепроницаемости бетона, следует испытать выбранный состав бетона на эти воздействия по методикам ГОСТ 10060 «Бетоны. Методы определения морозостойкости» и ГОСТ 12730 «Бетоны. Методы определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водонепроницаемости». В случае необходимости дополнительно откорректировать состав бетона для обеспечения всего комплекса нормируемых требований. Подборы производственных составов бетона следует производить после оценки необходимой подвижности и сохраняемости подвижности бетонной смеси во времени.

Бывают случаи, когда проектировщик указывает не сочетаемые друг с другом требования к бетону. Например, задается прочность класса В15, марка по морозостойкости F200 (1 базовый метод) и марка по водонепроницаемости W6. Для выполнения требований по прочности ее среднее значение должно быть 19,2 МПа. Если будущая конструкция будет эксплуатироваться в среде с определенной степенью агрессивности и в зимний период времени с частым переходом через 0 °С, то разработанный состав бетона по прочности 19,2 МПа не обеспечит указанную в проекте водонепроницаемость и морозостойкость. В этом случае состав бетона должен проектироваться по-другому. Например, при марке по водонепроницаемости W6 класс бетона по прочности должен быть не ниже В25 (среднее значение прочности 32,0 МПа при Vп = 13,5 %). Для получения марки по морозостойкости F200 (1 базовый метод) следует иметь класс бетона по прочности В25, при этом бетон должен быть изготовлен с водоредуцирующей, а еще лучше с водоредуцирующей и воздухововлекающей добавкой.

Таким образом, разработанный и испытанный состав бетона, на который при тщательном выполнении всех процедур может потребоваться несколько месяцев, может уверенно поставляться заказчику.

Таблица 1

Факторы, обеспечивающие водонепроницаемость бетона	Марка по водонепроницаемости, W
Прочность, МПа	25,0	30,0	35,0	40,0	45,0	55,0	60,0
Водоцементное отношение, В/Ц	0,65	0,55	0,50	0,43	0,40	0,38	0,35
Вид цемента*	Общестроительного назначения или нормируемый по С3А	Общестроительного назначения или нормируемый по С3А или сульфатостойкий	Нормируемый по С3А или сульфатостойкий
Добавки химические или минерально-химические	Водоредуцирующие	Водоредуцирующие или повышающие плотность бетона (снижающие проницаемость)

* Вид цемента назначается в зависимости от вида и уровня химической агрессии.

В таблице 1 приведены ориентировочные значения характеристик состава бетона для выполнения проектных требований по водонепроницаемости, а в таблице 2 - по морозостойкости.

Таблица 2

Факторы, обеспечивающие морозостойкость бетона	Морозостойкость, циклы*
75-100	200-300	400-600	700-1000
-
Прочность, МПа	≥25,0	≥30,0	≥35,0	≥40,0
Вид цемента ГОСТ 10178	общестроительного назначения	общестроительного назначения	общестроительного назначения или нормируемый по С3А	общестроительного назначения или нормируемый по С3А
Расход цемента, кг/м3	>300	>300	>320	>340
Количество воды, л/м3	≤180	≤180	≤180	<180
Водо-цементное отношение	<0,6	<0,55	<0,5	<0,45
Добавки по ГОСТ 24211	пластифицир./водо­редуцирующая	Воздухововлекающая и пластифицир./водо­редуцирующая	Воздухововлекающая и пластифицир./водо­редуцирующая	воздухововлекающая и пластифицир./водо­редуцирующая
Воздухововлечение, %	2-3	3-4	4-6	5-7

* Верхняя строчка - марка по морозостойкости по 1 базовому методу, нижняя - по II методу.

Для обеспечения качества бетона в конструкции при поступлении бетона на стройплощадку необходимо определять подвижность смеси практически из каждого автобетоносмесителя. После укладки, уплотнения и затвердевания бетона при надлежащем уходе перед снятием опалубки следует определять прочность бетона в конструкции по образцам-кубам, изготовленным из отобранной пробы бетонной смеси или непосредственно в конструкции путем применения неразрушающих методов - склерометром или ультразвуковым методом или отрывом со скалыванием.

Если распалубочная прочность оказывается ниже указанной в проекте производства работ для заданного возраста, следует выяснить причину этого отклонения (например, недостаточное уплотнение, отсутствие ухода за уложенным бетоном). Если никаких технологических нарушений нет, необходимо пересмотреть состав бетона.

Укрытие теплоизолирующим покрытием, а в холодное время года обогрев любыми указанными в проекте производства работ способами должны производиться в обязательном порядке. Невыполнение этих работ ведет к разбросу прочности бетона по зонам конструкции, к возможному замораживанию бетона конструкции, не обеспечиваются проектные характеристики бетона.

Существуют следующие варианты назначения в проекте качественных показателей бетона мостовых конструкций:

В25 F300 (II метод) W12;

В30 F300 (II метод) W12;

В35 F300 (II метод) W12;

В40 F300 (II метод) W12.

Известно, что с увеличением требований по водонепроницаемости необходимо увеличивать цементно-водное отношение (Ц/В). С увеличением Ц/В, увеличивается прочность бетона. Существует закономерность и прямая зависимость прочность-водонепроницаемость. И, если разрабатывать представленные составы с обеспечением заданной средней прочности класса, то в этом случае классы бетона В25, В30, В35 не обеспечат водонепроницаемость марки W12.

В настоящих стандартах на бетонные смеси и бетон, технологические параметры, влияющие на обеспечение долговечности, указаны не в полном объеме. В ГОСТ 26633-91* указано только воздухововлечение в зависимости от вида конструкции, что недостаточно при разработке составов бетона.

Вероятно, следует приступить к пересмотру ГОСТов и объединить следующие стандарты: ГОСТ 26633-91* «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия», ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия» и ГОСТ 18105-86* «Бетоны. Правила контроля прочности» с приложением технологических параметров, указанных в таблицах 1 и 2, и гармонизацией с европейским стандартом EN 206-1:200 «Бетон. Общие технические требования, производство и контроль качества».

Морозостойкость бетона мостовых конструкций обеспечивается определенной структурой бетона, содержащего не менее 3,5 % количества пор, с фактором расстояния не более 0,15 мм.

Строгое соблюдение технологии на стадии подбора состава бетона, его изготовления и производства работ при возведении монолитных конструкций, инспекция и осуществление процедур контроля являются гарантией обеспечения проектной долговечности здания или сооружения. И как предписывает европейский стандарт EN 206-1, при выполнении соответствующих правил эксплуатации здания или сооружения долговечность монолитных конструкций должна быть не менее 50 лет.

«НИИЖБ»

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: