С. ВОЛКОВ, канд. техн. наук (НИИЖБ), Некоторые аспекты технологии бетона за рубежом
Зарубежные и отечественные исселедования показывают, что проницаемость бетона и долговечность зависят от В/Ц. При увеличении В/Ц с 0,4 до 0,8 проницаемость бетона увеличивается в 1000 раз. Снижение содержания цемента на 15% может снизить долговечность бетона три действии солей на 90%. Для цементного раствора гари удвоении тонкости помола проницаемость уменьшается на 25%. Важным является уход за бетоном. При увеличении продолжительности влажного ухода с 7 сут до 1 г. проницаемость бетона снизилась в 1000 раз. На практике влажный уход едва превышает 1 сут, плохо налажен контроль реального В/Ц укладываемой смеси, т. е. пренебрегают важнейшими способами повышения долговечности бетона.
Не случайно в некоторых странах имеется тенденция к ограничению роста прочности цемента, с тем чтобы не снижать его содержание в объеме бетона. На сегодняшний день необходимый ремонт дефектов бетона из-за недостаточной долговечности только в проезжей части мостов и перекрытий автогаражей в США оценивается в 75 млрд. дол. Эти затраты являются ценой на мнимую экономию цемента, низкое качество работ и плохой уход за бетоном. Планируемым качественным показателем бетона обычно считается прочность. Видимо, настало время пересмотреть приоритеты параметров при оценке методов контроля качества конструкций. На первом месте должна быть долговечность, определяемая в первую очередь контролем В/Ц, расход цемента на единицу объема, уход за свежеуложенным бетоном, толщина защитного слоя и качество производства работ. Контроль прочности в этом перечне стоит после других показателей [3].
Можно констатировать, что экономия цемента за рубежом является предметом системного анализа. У нас же экономию цемента нередко определяют на уровне административных решений. В этих условиях нередко рекламируются методы экономии цемента, не прошедшие надежной проверки для обеспечения необходимой долговечности конструкций.
Тяжелый бетон в основном применяют для изделий и конструкций массового производства в гражданском, промышленном и других видах строительства.
Одним из важных направлений технического прогресса в развитии железобетонных конструкций является повышение прочности бетона. Прочность бетона, применяемого в СССР, в основных несущих конструкциях ниже, чем в аналогичных за рубежом. Использование высокопрочных тяжелых бетонов в несущих железобетонных элементах зданий позволяет снизить массу конструкций за счет уменьшения объема бетона и получить экономию цемента, а при равных размерах сечений можно сократить расходы арматурной стали. Снижаются также трудоемкость изготовления, транспортные расходы и приведенные затраты, а главное повышается долговечность конструкций. В 1982 г. бетон цилиндрической прочностью 97 МПа использовали в конструкции небоскреба «Мерчантайл Эксцейдж» в Чикаго. В 1987 г. имели место поставки бетона прочностью 117 МПа.
Разработаны многие приемы получения высокопрочных бетонов. Из методов уплотнения — это вибрация со статическим давлением; использование вибрационных воздействий, изменяющихся не по синусоиде, а по пилообразной или трапециевидной линии; применение суперпластнфикаторов, прочных заполнителей, обладающих гидравлическими свойствами, микрокремнезема в качестве добавки (что позволяет в лабораторных условиях получать бетон с прочностью более 200 МПа), цементов со специальной гранулометрией зернового состава. Однако применение высокопрочных бетонов имеет некоторые ограничения. Из условий размещения арматуры площадь сечения элемента может быть больше, чем нужно из условий прочности бетона, модуль упругости бетона растет непропорционально росту прочности, усложнение технологии получения высокопрочных бетонов может снизить экономичность конструкций.
Модифицирование свойств бетонов путем широкого использования химических добавок за рубежом является в последнее время доминирующим. Например, в США более 70% бетона применяется с химическими добавками (в СССР—40%). Из них следует отметить, в частности, введение в бетонную смесь конденсированного микрокремиезема —отходом производства ферросилиция, удельная поверхность которого достигает 18...22 тыс. м2/кг, т. е. примерно в 50 раз выше, чем у цемента. Бетон с такой добавкой в объеме 7... 10% массы цемента отличается повышенной морозостойкостью и прочностью. По зарубежным данным, введение этой добавки значительно снижает водопроницаемость бетона, повышает электрическое сопротивление, более чем в 20 раз снижает проницаемость для хлор-нонов [4]. Годовой выход конденсированного микрокремнезема , США оценивается в 0,3 мли. т, а всего в мире 1,1 млн. т [5].
Имеются примеры использования этой добавкн в бетоне для ответственных сооружений (платформы и искувственные острова на контннентальноц шельфе, в том числе в Арктике и др.).
В Норвегии и Великобритании разработаны химические добавки, повышаюшие связность и удобоукладываемость бетонной массы на обычном портландцементе. Бетонную смесь с такими до. бавками можно подавать через воду без расслоения. ,
За последние годы в СССР и за ру. бежом интенсивно развиваются нсследования и практическое использование суперпластификаторов. В производстве железобетона эти добавки применяют в США, Швейцарии, Бельгии, Англин и др. В США суперпластификаторы применяют для преднапряженного монолитного железобетона—90%, сборно, го — 60%, обычного монолитного — 5% (в основном подаваемого насосами).
Для приготовления тяжелого бетона за рубежом существует хорошо организованная промышленность по производству щебня, добыче и сортировке гравия, классификация песка. В СССР более половины общего перерасхода цемента связано с применением предприятиями загрязненных и мелких песков (Мк = 1,5 и менее), нефракционнрованного и немытого щебня, нерассеянной песчано-гравийной смеси.
Таким образом, в зарубежной практике технология железобетона получила в последние годы существенное развитие. Прежде всего сюда следует отнести широкое применение химических добавок, высокую культуру технологии приготовления бетонной смеси, которая для отдельных сооружений находится на уровне технологии тонких химических производств, повышение роли отрасли производства бетона как потребителя промышленных отходов. В связи с увеличением объемов ремонта ранее возведенных железобетонных сооружений широко изучается влияние технологических факторов на долговечность бетона как определяющего параметра его эксплуатационной пригодности.
Бетон и железобетон, 1988