Высокопрочный бетон

Приборы, использующие данный метод, отличаются небольшим весом  и компактностью, а определение  прочности бетона методом ударного импульса является достаточно простой  операцией. Результаты измерений выдаются в единицах измерения прочности на сжатие. Также с их помощью можно определять класс бетона, производить измерение прочности под различными углами к поверхности объекта, переносить накопленные данные на компьютер.

Метод упругого отскока  заключается в измерении величины обратного отскока ударника при соударении с поверхностью бетона. Типичным представителем приборов для испытаний по этому методу является склерометр Шмидта и его многочисленные аналоги. Метод упругого отскока, как и метод пластической деформации, основан на измерении поверхностной твердости бетона.

Метод упругого отскока  заимствован из практики определения  твердости металла. Для испытания  бетона применяют приборы, называемые склерометрами, представляющие собой  пружинные молотки со сферическими штампами. Молоток устроен так, что система пружин допускает свободный отскок ударника после удара по бетону или по стальной пластинке, прижатой к бетону. Прибор снабжен шкалой со стрелкой, фиксирующей путь ударника при его обратном отскоке. Энергия удара прибором должна быть не менее 0,75 Н-м; радиус сферической части на конце ударника – не менее 5 мм. Проверку (тарировку) приборов проводят после каждых 500 ударов.

При проведении испытаний  после каждого удара берут  отсчет по шкале прибора (с точностью до одного деления) и записывают в журнал. Требования к подготовке участков для испытаний, к расположению и количеству мест удара, а также к экспериментам для построения тарировочных кривых такие же, как в методе пластической деформации.

Метод пластической деформации основан на измерении размеров отпечатка, который остался на поверхности бетона после соударения с ней стального шарика. Метод устаревший, но до сих пор его используют из-за дешевизны оборудования. Наиболее широко для таких испытаний используют молоток Кашкарова. Принцип действия прост. В молоток вставляется металлический стержень определенной прочности, после чего прибором наносят удар по поверхности бетона. С помощью углового масштаба измеряют размеры отпечатков, получившихся на бетоне и стержне. Прочность бетона определяется из соотношения размеров отпечатков (прочность стержня известна).

Приборы, применяемые  для испытания методом пластических деформаций, основаны на вдавливании  штампа в поверхность бетона путем  удара или статического давления заданной силы. Устройства статического давления применяют ограниченно. Приборами ударного действия служат пружинные и ручные молотки со сферическим штампом (шариком) и приборы маятникового типа с дисковым или шариковым штампом. Твердость стали штампов приборов ударного действия должна быть не менееHRC60, шероховатость — Ra < 0,32 мкм с износом в процессе работы до Ra = 5 мкм диаметр шарика — не менее 10 мм, толщина диска — не менее 1 мм, энергия удара должна быть больше или равна 125 Н -см.

Ультразвуковой метод

Ультразвуковой метод заключается в регистрации скорости прохождения ультразвуковых волн. По технике проведения испытаний можно выделить сквозное ультразвуковых прозвучивание, когда датчики располагают с разных сторон тестируемого образца, и поверхностное прозвучивание, когда датчики расположены с одной стороны.

Метод сквозного ультразвукового  прозвучивания позволяет, в отличие  от всех остальных методов неразрушающего контроля прочности, контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.

У льтразвуковые приборы могут использоваться не только для контроля прочности бетона, но и для дефектоскопии, контроля качества бетонирования, определения глубины. Скорость распространения ультразвука в бетоне велика, до 4500 м/с.

Градуировочную зависимость  между скоростью распространения ультразвука и прочностью бетона на сжатие определяют предварительно для конкретного состава бетона. Это связано с тем, что применение 2-х градуировочных зависимостей для бетонов других или неизвестных составов может привести к ошибкам в определении прочности. На зависимость «прочность бетона - скорость ультразвука» влияют следующие факторы, колебания которых нужно учитывать при применении ультразвукового метода контроля :

– количество и зерновой состав заполнителя;

– изменение расхода  цемента более, чем на 30%;

– способ приготовления  бетонной смеси;

– степень уплотнения бетона;

– напряженное состояние  бетона.

Ультразвуковой метод  позволяет осуществлять массовые испытания  изделий любой формы многократно, вести непрерывный контроль нарастания или снижения прочности. Недостатком метода является погрешность при переходе от акустических характеристик к прочностным. Ультразвуковые приборы нельзя использовать для контроля качества высокопрочных бетонов, ультразвуковые приборы нельзя использовать для контроля качества высокопрочных бетонов, т.е. диапазон контролируемых прочностей ограничивается классами В7,5...В40 (в исключительных случаях В45) согласно ГОСТ 17624-87, СТО 36554501-009-2007. Метод сквозного ультразвукового прозвучивания позволяет контролировать прочность не только в приповерхностных слоях бетона, но и прочность тела бетона конструкции.

 

 

 

 

 

 

7  ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

Благодаря малому объему капиллярных пор скорость проникновения  жидких и газообразных веществ в  высокопрочный бетон значительно  ниже аналогичных показателей бетонов обычной прочности. Следовательно, от подобных бетонов мы можем ожидать как значительно более низких темпов проникновения агрессивных сред (что является преимуществом с точки зрения коррозионной защиты арматуры), так и более высокой устойчивости к химическому воздействию, среди прочего, антигололедных реагентов (технической соли), а также при износе.

При оценке долговечности  высокопрочных бетонов прогнозирование  образования трещин, возникающих  на поверхности бетона или в матрице  вследствие, например, аутогенной усадки, до сих пор представляется проблематичным. Судить о подобных трещинах мы можем, например, по измерениям проницаемости кромочных зон бетона. При определении глубины карбонизации высокопрочных бетонов максимальный уровень карбонизации также зафиксирован в зонах трещинообразования.

При пожаре высокопрочные  бетоны в отличие от бетонов обычной  прочности значительно теряют в  прочности уже при температуре  ниже 300 0C. Если конструкции из высокопрочного бетона усилены стальной арматурой, период огнестойкости определяется, в основном, началом откалывания бетонного слоя поверх арматуры.

С увеличением плотности  цементной матрицы затрудняется процесс выхода водяного пара, возникшего в результате нагревания. Из-за высокого внутреннего давления увеличивается опасность взрывоподобного скалывания бетонного слоя. Данную проблему можно решить путем добавления полипропиленовой фибры, которая при температурах около 150–170 ⁰C начинает плавиться, образуя каналы, благодаря которым давление пара понижается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8  ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ БЕТОНОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В гражданском строительстве  высокопрочный бетон применяется  в колоннах каркасов многоэтажных жилых  и общественных зданий. Эти каркасы  выполняются по связевой схеме, особенностью которой является близкое к шарнирному соединение ригелей с многоэтажными гибкими колоннами и передача всех усилий на специальные жесткие вертикальные элементы, например, на монолитные ядра жесткости или связевые диафрагмы. При этом колонны работают практически на осевое сжатие с небольшими случайными эксцентриситетами, и увеличение прочности бетона приводит к почти соответствующему повышению несущей способности.

В промышленном строительстве  высокопрочный бетон весьма эффективен в стропильных и подстропильных конструкциях (фермах, балках), особенно под тяжелые нагрузки и для больших пролетов. При этом удается существенно уменьшить объем бетона и, следовательно, массу конструкций. Также бетон повышенной прочности используется в колоннах многоэтажных производственных зданий рамно-связевой системы, устойчивость которых в поперечном направлении обеспечивается жестким соединением колонн с ригелями, а в продольном – металлическими связями.

Бетон высоких марок  применяется также в транспортном строительстве в железобетонных тюбингах для обделки тоннелей, в преднапряженных стойках контактной сети, в аэродромных покрытиях, в стропильных конструкциях здания ТЭЦ и тяжелонагруженных ригелях, при изготовлении напорных труб, шахтной крепи, шпалерных столбов других специальных конструкций.

В настоящее время в различных национальных и международных нормах и кодексах высокопрочный бетон представлен следующим образом:

• норвежские нормы NS3473: до класса В105 включительно, при- близительно эквивалентно маркам М1200-М1300;
• шведские нормы: до класса В75 включительно, приблизительно эквивалентно маркам М900-М1000;
• японские нормы: до класса В80 включительно, приблизительно эквивалентно марке М1000;
• западногерманские и французские нормы: до классов В60-В65 включительно, приблизительно эквивалентно маркам М800-М900;
• британские нормы BS8110: до класса С80 (В80) включительно;
• технические инструкции Румынии CR116-78: до марки М800 включительно;
• также румынские технические инструкции С137/1-89 и российские нормы СНиП 2.03.01 до класса В60 включительно, что приблизительно эквивалентно марке М800;
• американские нормы ACI-318 не содержат указаний по верхним границам прочности. Но именно американская практика дает наиболее многочисленные примеры применения высокопрочного бетона в реальных сооружениях.

Всего в США к настоящему времени поострено более 100 зданий от 20 до 80 этажей с применением высокопрочного бетона. На сегодняшний день мировой рекорд по прочности бетона, примененного в реальном объекте, принадлежит 58-этажному небоскребу «Ту Юнион Сквер» в Сиэтле – 133МПа. Причем сверхпрочные бетоны применяются в колоннах нижних этажей, т.е. там, где нагрузки наибольшие.

Высокопрочный бетон  широко применяется также при  изготовлении сборных предварительно напряженных пролетных строений мостов (Япония, США, Канада).

Впечатляющей областью применения бетонов высоких марок является строительство морских платформ для добычи нефти (например, в Северном море построена 21 морская платформа).

Морские сооружения из железобетона, построенные в последнее время  за рубежом, потребовали высокого инженерного искусства. Идея предварительного изготовления сооружения в котловане или доке в виде

блока   с   последующей его   буксировкой    к   месту эксплуатации получила

применение  для самых различных областей строительной практики. Сюда

можно отнести,   кроме нефтедобывающих   платформ,  швартовые палы,

массивные якоря, туннели, а также плавучие средства, используемые для

работ в океане.

Таким образом, успешная практика применения высокопрочных  бетонов в очень ответственных сооружениях (небоскребы, телебашни, внеклассные мосты, корпуса и защитные оболочки атомных редукторов, морские платформы для добычи нефти и газа и др.) подтверждает его исключительные строительно-технические возможности.

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение высокопрочного бетона дает возможность существенно

уменьшить объем бетона или сократить расход арматурной стали в железобетонных конструкциях. Помимо этого, благодаря уменьшению размеров сечения при повышении  прочности бетона, на заводах сборного становится возможным изготовлении конструкции под разные нагрузки

в формах одного типоразмера, что приводит к сокращению парка  форм.

Следует также отметить, что использование высокопрочного бетона позволяет сократить сроки  тепловлажностной обработки железобетонных конструкций, а в ряде случаев вообще исключить, например, в теплое время года. Это дает возможность существенно уменьшить энергозатраты на изготовление железобетона.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. В. Мещерин. Высокопрочные и сверхпрочные бетоны: технологии производства и сферы применения. – С-П.: СтройПРОФИль, 2008.
2. Н.А. Черемисина. Применение высокопрочных бетонов в строительстве. Труды Братского государственного университета. Серия: Естественные и инженерные науки. 2011. Т. 2. С. 193-196.
3. О.Я. Берг, Е.Н. Щербаков. Высокопрочный бетон. – М.:1971. – 208 с.
4. В.Г. Батраков. Модифицированные бетоны. – М.:1998 – 768 с.
5. ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
6. Рекомендации по применению высокопрочных бетонов в балках пролетных строений железнодорожных и автомобильных мостов. – М.:1973
7. И.Н. Зайцев. Высокопрочный бетон. – С-П.: СтройПРОФИль, 2007.
8. Житкевич Р.К, Лазопуло Л.Л., Шейнфельд А.В., Ферджулян А.Г., Пригоженко О.В. Опыт применения высокопрочных модифицированных бетонов на объектах ЗАО «Моспромстрой». Бетон и железобетон. – 2005.
9. Михайлов К.В., Беликов В.А. Перспективы применения конструкций из высокопрочных бетонов. Бетон и железобетон. – 1982.