Технологические и физико-механические свойства конструкционного бетона для высотного строительства
ВВЕДЕНИЕ
За последнее время высотные здания заметно «подросли». Высочайший небоскреб мира в Тайбее, построенный в 2004 году, вознесся на 508 м (101 этаж плюс шпиль). Своим ростом атланты последнего поколения обязаны железобетону. Высота подъема бетонной смеси достигла 455 м. Железобетон для строительства преодолел рубеж прочности в 100 МПа.
Развитие технологии бетона, направленное на повышение его прочностных характеристик, можно разделить на 3 основных этапа [1]. Первый этап продолжался до 60-х годов прошлого столетия. Этот этап связан с повышением активности цемента, качества заполнителя и развитием технологии уплотнения бетонной смеси. За счет этого прочность бетона была повышена до 30–40 МПа.
На втором этапе развития технологии бетона повышенной прочности в его состав вводилась высокоэффективная водоредуцирующая добавка – суперпластификатор. Это позволило снизить водоцеменное отношение до 0,5–0,35 и получить прочность бетона 60–70 МПа.
Третий этап обеспечил значительный
СОДЕРЖАНИЕ
Введение………………………………………………………………………………...4
1. Проблема обеспечение трещиностойкости бетона массивных конструкций……6
1.1 Причины образования трещин в массивных конструкциях……………………..6
1.1.1 Процесс твердения и усадочные деформации цементного камня и бетона…6
1.1.2 Экзотермия цемента и температурные деформации твердеющего бетона.....12
1.1.3 Градиенты температуры и деформации, вызванные влиянием внешних факторов – температуры, влажности среды, скорости ветра, свойств опалубки и укрытий, приемов ухода……………...14
1.2 Анализ опыта устройства массивных конструкций с позиции обеспечения трещиностойкости бетона…………………………………………………………….27
1.3 Цель и задачи исследования……………………………………………………...28
2. Обоснование и выбор материалов для бетона массивных конструкций. Методики исследования и испытаний……………………………………………….29
2.1 Особенности бетона и технологии работ с позиции его трещиностойкости бетона……………..……………………………………………………………………29
2.1.1 Бетон, перекачиваемый бетононасосом……………………………………….29
2.1.2 Самоуплотняющийся бетон…………………………………………………….32
2.2 Материалы для бетона……………………………………………………………36
2.2.1 Вяжущее…………………………………………………………………………36
2.2.2 Крупный и мелкий заполнитель………………………………………………..37
2.2.3 Минеральные наполнители…………………………………………………….37
2.2.4 Расширяющие добавки………………………………………………………….40
2.2.5 Химические добавки …………………………………………………………...41
2.2.6 Фибра…………………………………………………………………………….44
2.3 Методики исследований и испытаний…………………………………………...49
2.4 Выводы по главе 2………………………………………………………………...51
3. Подбор состава бетона с учетом особенностей конструкции массива. Свойства бетонных смесей………………………………………………………………………52
3.1 Особенности проектирования составов бетона…………………………………52
3.2 Технологические свойства бетонных смесей…………………………………...54
3.2.1 Удобоукладываемость…………………………………………………………..54
3.2.2 Вязкость бетонных смесей……………………………………………………...58
3.2.3 Самоуплотняющиеся бетонные смеси…………………………………………62
3.3 Физико-механические свойства бетона………………………………………….64
3.3.1 Твердение бетона и усадочные деформации………………………………….64
3.3.2 Прочность на сжатие и осевое растяжение……………………………………71
3.3.3 Водопоглощение, морозостойкость и водонепроницаемость………………..72
3.4 Выводы по главе 3………………………………………………………………...73
4. Особенности технологии ведения бетонных работ при устройстве массивных конструкций………..………………………………………………………………….75
4.1 Технологическая схема и процесс приготовления бетонной смеси…………...75
4.2 Транспортирование, прием на объекте, подача и укладка бетона в опалубку..78
4.3 Твердение и уход за бетоном……………………………………………………..98
4.4 Выводы по главе 4……………………………………………………………….100
5. Промышленная реализация результатов исследований………………………..101
5.1 Описание объекта «Многофункциональный центр Газпром»………………..101
5.2 Особенности технологии бетонирования фундаментной плиты Газпром-центр……………………….…………………………………………………………102
5.3 Результаты промышленная реализация результатов исследований………….111
5.4 Выводы по главе 5……………………………………………………………….112
Заключение…………..……………………………………………………………….114
Список использованной литературы……………………………………………….116
Приложения…………………………………………………………………………..117
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Аль-Факих, О.А.М. Экспериментально-теоретические исследования тер-мовлагостойкости бетона в терминах коэффициентов интенсивности напряжений при нормальном отрыве и поперечном сдвиге / О.А.М. Аль-Факих, С.Н. Ковшар, Н.Л. Полейко, С.Н. Леонович // Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров республики Беларусь. Могилев. 2000. –С.330-334.
2. Ашрабов, А.А. Элементы механики разрушения бетонов / А.А. Ашрабов, Ю.В. Зайцев // Ташкент: Укитувчи. – 1981. – 238 с.
3. Ахвердов, И.Н. Высокопрочный бетон. – М., 1961. – 163 с.
4. Ахвердов, И.Н. Теоретические основы бетоноведения. – Минск: Вышэйшая школа. – 1991. – 188 с.
5. Ахвердов, И.Н. Технология железобетонных изделий и конструкций специального назначения. – Минск: Навука i тэхнiка. – 1993. – 327 с.
6. Ахундов, М.Б., Кинетическая модель развития трещины в повреждающейся среде / М.Б. Ахундов, Л.В. Никитин, Ю.В. Суворова // Известия АН СССР.
7. Баженов, Ю.М. Прочность цементных бетонов с позиций механики разрушения / Ю.М. Баженов, Г.И. Горчаков, Л.А. Алимов, В.В. Воронин, Б.А. Ермилов, О.В. Кульков // Стр-во и арх. Узбекистана. – 1976. – No 2. –С.5-8.
8. Власов В.К. Простой метод определения адсорбционной влажности песка // Бетон и железобетон. – 1993. - No8. – С.25-26.
9. ГОСТ 8736 Песок для строительных работ. Технические условия. – 1985. – С.66 – 77.
10. ГОСТ 310.3 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объёма. – М.: Изд-во стандартов, 1982. –С. 5 - 12.
11. ГОСТ 310.4 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии. – М.: Изд-во стандартов, 1982. – С.13 – 22.
12. Дорофеев В.С., Выровой В.Н. и др. Композиционные строительные материалы и конструкции пониженной материалоёмкости. – К.: Будивэльник. - 1991. – 144 с.
13. Использование минеральных добавок в технологии монолитного бетона и производстве сборного железобетона/ И.В. Коваль, Н.Н. Калиновская, Аль –Мусави Кадим Салех // Технологии бетонов. – 2020. - №11-12. – С. 25-31 / Сухие строительные смеси. - 2020. - №6
14. Калашников В.И. Эволюция развития составов и изменение прочности бетонов. Бетоны настоящего и будущего. Часть 1. Изменение составов и прочности бетонов // Строительные материалы. – 2016. –№ 1-2. – С. 96-103.
15. Калашников В.И. Как превратить бетоны старого поколения в высокоэффективные бетоны нового поколения // Бетон и железобетон. 2012. – № 1. – С. 82.
16. Кадим Абдулвахид Аль-Мусави
Повышение прочности и ускорения процесса. Вокруг частичек наполнителя происходит кристаллизация новообразований, за счет чего быстро повышается показатель прочности. Кроме этого, активные МД реагируют с веществами, образующимися при гидратации цемента. Выделяющаяся при гидратации свободная известь связывается оксидами (например, SiO2), которые входят в состав активных наполнителей. Вещества, полученные в результате реакции, способствуют уплотнению и укреплению готового бетона.
Частичная замена цемента. Способность МД подменять цемент оценивается с помощью коэффициента цементирующей эффективности, показывающего, какое количество цемента соответствует 1 кг МД, вводимой в бетонную смесь. Метакаолин характеризуется показателем 1-2, микрокремнезем – 3-4, зола-унос – 0.25 – 0.4.
Увеличение стойкости бетона к коррозии и понижение проницаемости. Основной причиной коррозии бетона является присутствие в его составе свободной извести (CaO). МД связывают CaO, образ