Файл: Михайлов В.В. Расширяющийся и напрягающий цементы и самонапряженные железобетонные конструкции.pdf

заключенную в бетоне арматуру. Попытки увеличить до­ зировку расширяющего компонента приводили к бы­ строму саморазрушению бетона. Так, когда к портландцементной основе расширяющегося цемента В. В. Ми­ хайлова [12] прибавлялось более__Щ°(о_р.асшпряющего компонента (гпдроалюмпната кальция и гипса), проис­ ходило разрушение. Энергия расширения и темпы дей­ ствия такого цемента были столь энергичными, что в ре­ зультате образования гпдросульсроалюмнната кальция силикатная составляющая структуры цемента частично или полностью разрушалась. Это и заставляло авторов различных композиций цементов устанавливать безопас­ ные размеры добавки расширяющих компонентов.

Возникающие при использовании более энергичных расширяющихся цементов разрушения бетона были уст­ ранены применением разработанного В. В. Михайловым [24] особого способа изготовления преднапряженных железобетонных изделий, заключающегося в кратковре­ менном прогреве в воде пли во влажных условиях за­ твердевшего при нормальной температуре (до опреде­ ленной прочности) бетона. Этот прием обработки бетона позволяет отделить период накопления прочности бето­ на от периода его расширения, причем расширение дей­ ствует за пределами приобретения структурой цемента прочности, достаточной для того, чтобы бетон имел воз­ можность сопротивляться разрушительному расши­ рению.

Этот способ обработки бетона позволил создать раз­ личные композиции цементов с большой энергией само­ напряжения при неограниченном содержании расши­ ряющего компонента. На его основе В. В. Михайловым, С. Л. Литвером и А. Н. Поповым был разработан новый состав напрягающего цемента НЦ [49]: к портландце­ менту и гипсу прибавляются любые естественные или ис­ кусственные вещества, содержащие А, например, глино­ земистый цемент, горелые породы, вапы, глиежн, алунит и т. д. Напрягающие цементы указанных составов при содержании-расширяющего компонента до 40% совер­

условиях в течение 3 ч при 100° С, они не теряют проч­ ность, а при дальнейшем влажном хранении сильно ее увеличивают. В железобетонных конструкциях это обес-

18

печпвает значительное самонапряженпе, достигающее 40—60 кгс/см2.

Технические особенности напрягающего цемента бы­ ли доложены "на Мёж^дун"а'рЬдн"Ь"м конгрессе ФИП в Ам­ стердаме в Т955~г. [57], на Всемирной конференции по преднапряженному железобетону в Сан-Франциско

На ос^ц2ве_откдытнй..[.4.9] и [24] стало возможным из­ готовление преднапряжениых конструкций со значи­ тельным самонапряжением, и в том числе напорных са­ монапряженных труб. Соответствующие технологические правила производства таких труб были разработаны и опубликованы в печати [73] .

дого клинкера, содержащего излишки свободных сульфа­ тов и кальция. Эта композиция цемента подвергалась тщательному изучению.

1.4. ПЕРИОД С 1961 ДО 1970 г.

Шестидесятые годы характерны тем, что во всех странах мира идет интенсивная исследовательская рабо­ та по созданию и усовершенствованию расширяющихся и напрягающих цементов и они находят все большее применение в строительстве.

ВСССР наряду с продолжающимся применением

встроительстве расширяющихся цементов начинает

В США для обеспечения скорейшей разработки лучших рецептур расширяющихся цементов и их успешного при­ менения в строительстве железобетонных сооружений создается ассоциация химического преднапряжения ар­ матуры железобетона, которая объединяет ученых в ин­ ститутах и промышленников, производящих расширяю­ щийся цемент.

В течение первой половины десятилетия американ-

скпе исследователи этих цементов А. Клейн, В. Бертеро, М. Поливка, С. Л'ронп, П. Мета в своих работах [90, 97, 98, 104, 105, 115, 133] проводят всесторонние исследова­ ния технологии заводского приготовления расширяюще­ гося цемента. Она основана на совместном обжиге при температуре 1380° С южноамериканского боксита (или гндратнрованной окиси алюминия), гипса и карбоната кальция (мела) в примерном соотношении по весу 20 : 30 : 50. Получаемый сульфоалюмпнатный клинкер

содержит (в % ) : С — 55, А — 24 и S — 18,5. Наряду со связанным сульфоалюмпнатом кальция в клинкере име­ ется до 23% свободной извести и 2% гипса. Разработан­ ный авторами расширяющийся цемент составляют из портландцемента, к которому прибавляют расширяю­ щий компонент, составленный из C4A3S, свободного гип­ са и свободной извести. Количество расширяющего ком­ понента выбирается с таким расчетом, чтобы в бетоне на расширяющемся цементе усадка компенсировалась.

Во второй половине шестидесятых годов начинается широкое применение этого цемента в строительстве под маркой К-цемента (автор Клейн). Примерно с 1969 г. в США фирма «Юнпверсал Атлас Семент Ко» начинает производство другого расширяющегося цемента, анало­ гичного советскому напрягающему цементу, названному в США_JVlju£M.eiiTOM_по имени автора В. В. Михайлова. Этот цемент получают в результате добавки к портланд­ цементу расширяющего компонента в виде продукта помола клинкера глиноземистого цемента и гипса. Коли­ чество расширяющего компонента берется в расчете на получение компенсации усадки бетона. М-цемент произ­ водится для широкого применения по специальным тех­ ническим условиям.

В последние годы (1969 —1970 гг.) в США в опытном порядке начали изготовлять еще один расширяющийся портландцемент (S-цемент), получаемый непосредствен­ ным обжигом всех сырьевых материалов. Расширяющий компонент заключен в зернах клинкера, из которого после помола без каких-либо добавок получается рас­ ширяющийся цемент. Выпущены опытные партии це­ мента. Наибольшее расширение цемента полностью не компенсирует усадку, а только частично ее уменьшает.

Американская Ассоциация химического преднапряжения получила патент № 3,251,701. 1969 г. на анало­

ге)

гичный расширяющийся цемент, который также уже в клинкере содержит все вещества, необходимые для по­

В известных условиях этот цемент может быть применен и как напрягающий.

Производство в "США К-цемента, М-цемента и S-це- мента все возрастает. В 1970 г. было выпущено и исполь­ зовано более 200 тыс. т расширяющихся цементов.

В СССР над совершенствованием нескольких напря­ гающих и расширяющихся цементов продолжают рабо­ тать группы специалистов.

Под руководством В. В. Михайлова работают С. Л. Литвер, А. Н. Попов, Л. И. Будагянц, В. А. Попо­

са и извести. Соотношение компонентов принимали та­ ким, чтобы получить при естественном твердении в воде самонапряжение 20—30 кгс/см2 и при специальной тепловлажностной обработке — 40—60 кгс/см2. В первом случае состав цемента (в % ) : портландцемента или его клинкера 65—70, глиноземистых шлаков или глиноземи­ стого цемента 16—20, гипсового камня или полуводного гипса 8—12 и извести 0—5, во втором случае — порт­ ландцемента или его клинкера 60—65, глиноземистых шлаков или глиноземистого цемента 18—22, гипсового камня или полуводного гипса 10—14 и извести 0—5. Оба цемента в определенный срок затвердевания и при приобретении минимальной прочности 100 кгс/см2 подвер­ гаются увлажнению (первый цемент) и кратковременно­ му прогреву в воде (второй цемент), после чего изделие обязательно выдерживается во влажной среде в тече- 'ние заданного времени (от 3 до 12 суток). Для всех бе­ тонов на напрягающих цементах является обязательным

21

Под руководством I I . В. Кравченко работают Т. В. Куз­ нецова, А. С. Арапова, Ю. Ф. Соломатина и др. [88, 95]. Были усовершенствованы предложения авторов на рас­

вяжущим, компенсирующим усадку бетона. Разработа­ но заводское изготовление цемента; как расширяющийся

и БТРЦ. Расширяющийся портландцемент РПЦ являет­

высокоглнноземистых доменных шлаков (10—17%), гра­ нулированного доменного шлака (8 — 12%), гипса (7— 9%) и извести (0,5—2%). Расширение РПЦ в тесте в во­ де составляет 0,3—2%, и он должен быть отнесен к це­ менту, компенсирующему усадку бетона. РПЦ применен в строительстве при устройстве полов промышленных зданий.

Быстротвердеющий расширяющийся цемент БТРЦ является гидравлическим.вяжущим, твердеющим на воз­

Расширение БТРЦ в тесте в воде составляет 0,05—1,5%. Под руководством К. С. Кутателадзе исследования проводят Т. Г. КабададзеТНГТ. Нергадзе и др. [84, 96, 103, 134, 144, 150, 151, 152]. Был предложен ряд расши­ ряющихся и напрягающих цементов, основанных на при­ менении горной породы, содержащей алунит, обожжен­ ной при 600 и 700° С. Алунитовая порода является рас­

При 700° С сернокислый алюминий распадается и выде­ ляет свободное S. Водонепроницаемый расширяющийся портландцемент предложен авторами в составе клинке­ ра портландцемента, обожженного алунита и гипса, со-

22