Требования к бетону для железобетонных мостов.Мосты эксплуатируются в сложных условиях. Они находятся под воздействием тяжелых подвижных нагрузок, их несущие конструкции не принято защищать от разнообразного атмосферного воздействия: колебаний температуры, влажности, вредных газов; их опоры находятся под активным воздействием ледохода, карчехода и изменяющегося в течение года уровня воды в реке. Сложные условия работы мостов, а также условия производства работ при их строительстве определяют к материалам и изделиям для мостов ряд требований.
К бетону, применяемому в железобетонных мостах, предъявляются следующие требования: высокая прочность, водо- и газонепроницаемость, морозостойкость, химическая стойкость, необходимые сроки твердения, удобоукладываемость, умеренная усадка и ползучесть.
Показателем прочности бетона является класс бетона по прочности на осевое сжатие В — временное сопротивление сжатию в МПа бетонных кубов с размерами ребра 15 см, испытанных в возрасте 28 сут после хранения их во влажной среде при температуре t=20±2°С. Для конструкций мостов и труб применяют бетоны следующих классов прочности на сжатие В20, В25, ВЗО, В35, В40, В45, В50, В55 и В60. В зависимости от вида и назначения конструкций, способов их армирования и условий их работы применяют в них бетон различных классов (в соответствии с рекомендациями табл. 21 СНиП 2.05.03-84).
В несущих, особенно предварительно напряженных, конструкциях мостов рекомендуется применять бетон высоких классов прочности. Для их получения используются следующие пути:
· применение цементов высокой активности (активность применяемого цемента обычно в 1,3—1,8 раза более проектного класса бетона по прочности на сжатие);
· рациональное увеличение норм расхода цемента (на 1 м3 бетона не менее 250 кг и не более 450 кг цемента, большие расходы цемента увеличивают деформации усадки и ползучести бетона, что приводит к образованию в нем трещин);
· уменьшение водоцементного отношения;
· применение прочных заполнителей, промывка их с целью удаления глинистых и илистых частиц, ухудшающих сцепление цементного камня с заполнителем;
· подбор заполнителей по оптимальному гранулометрическому составу -песка и щебня, обеспечивающему возможно более полное заполнение объема минеральными и уменьшение содержания цементного камня, имеющего меньшую прочность, чем прочность минеральных.
Стойкость бетона против внешних воздействий, водо- и газонепроницаемость обеспечиваются созданием его плотности, измеряемой в кг/м3. Необходимая плотность бетона обеспечивается его вибрированием. В конструкциях мостов и труб предусматривается применение тяжелого бетона со средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м3. Применение бетона с меньшей плотностью допускается лишь в опытных конструкциях.
Морозостойкость бетона характеризуется маркой F — наибольшим числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдержать образцы 28-суточного возраста без снижения прочности более чем на 15%. Марки бетона по морозостойкости для мостов и труб в зависимости от климатических условий зоны строительства, расположения относительно воды и вида конструкции принимают в пределах от 100 до 400 по табл. 22 СНиП 2.05.03-84. Климатические условия характеризуются среднемесячной температурой наиболее холодного месяца (умеренные — при t>—10 °С, суровые — при t от —10 до — 20 °С, особо суровые — при t ниже — 20 °С). Морозстойкость бетона повышают введением в него воздухововлекающих добавок, которые создают мелкие поры, обеспечивающие свободное расширение воды при ее замерзании в теле бетона.
Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует давлению воды (в МПа), при котором еще не наблюдается ее просачивание через образец бетона высотой 15 см в возрасте 28 сут, испытанного по специальному режиму. Эта марка должна быть не ниже W4 в подводных и подземных частях и не ниже W6 в водопропускных трубах, элементах дорожной одежды проезжей части и пере-ходных плитах.
Химическая стойкость бетона во многом зависит от его плотности и вида применяемого цемента. В железобетонных мостах применяют бетон на портландцементе, сульфатостойком портландцементе и глиноземистом цементе. Портландцемент используют для наиболее ответственных сооружений. Сульфатостойкий портландцемент и глиноземистый цемент используют в конструкциях, которые могут подвергаться действию морской, минерализованной и болотной воды или другим агрессивным химическим воздействиям, вредно действующим на портландцемент.
Сроки и интенсивность твердения бетона и приобретение им необходимой прочности важны для ускорения производства работ. Цементы с обычной тонкостью помола обеспечивают в возрасте 3 сут около 50% прочности, тонкомолотые быстротвердеющие цементы позволяют получить в возрасте 1 сут 40—50% проектной прочности, однако при их использовании увеличивается усадка бетона и снижается его морозостойкость. Ускорение твердения и набора прочности цемента лучше обеспечивать равномерным пропариванием бетона в камерах с последующим постепенным его охлаждением.
Подвижность бетонной смеси очень важна для получения плотного бетона. Она увеличивается с увеличением В/Ц, но это снижает прочность бетона. Для мостов применяют бетонные смеси с 'водоцементным отношением не более 0,6. При уплотнении бетонной смеси длительным вибрированием могут применяться жесткие смеси с В/Ц=0,3. Увеличение подвижности бетонной смеси при укладке достигается также введением в нее различных пластификаторов. Имеются пластификаторы, которые превращают бетон с низким водоцементным отношением в весьма sподвижную смесь.
Усадка — свойство бетона уменьшать размеры в процессе твердения и последующего высыхания. Неравномерная усадка бетона приводит к появлению в нем трещин и дополнительных усилий в статически неопределимых железобетонных конструкциях. Уменьшения усадочных деформаций достигают сокращением содержания цемента и воды в бетоне, а также постановкой противоусадочной арматуры.
Ползучесть бетона — способность медленно деформироваться под постоянной нагрузкой. Она приводит к падению усилий в напряженной арматуре и перераспределению внутренних усилий в статически неопределимых конструкциях.
Наряду с обычным тяжелым бетоном в опытных конструкциях допускается применять легкий бетон с заполнителем из керамзита или других материалов. Средняя плотность таких бетонов составляет около 1800 кг/м3. Перспективен также бетон с полимерными добавками, позволяющими значительно повысить водонепроницаемость и сопротивление растяжению бетона. Представляет интерес также фибробетон, прочность на растяжение которого в 2—3 раза выше, чем обычного бетона.
Арматура для железобетонных мостов.Марки стали для арматуры железобетонных мостов и труб, устанавливаемой по расчету, принимаются по табл. 29 СНиП 2.05.03-84 в зависимости от условий работы элементов конструкций и средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе строительства. Нормами предусмотрено применение в железобетонных мостах следующих арматурных сталей:
· горячекатаных гладких круглых стержней класса A-I; горячекатаных стержней 'периодического профиля классов A-II, A-III, A-IV, A-V;
· термически упрочненных стержней периодического профиля классов Ат-IV, Ат-V, Ат-VI;
· высокопрочной холоднотянутой гладкой проволоки класса В-П;
· высокопрочной холоднотянутой проволоки периодического профиля класса Вр-П;
· арматурных канатов из высокопрочной проволоки класса К-7 в виде семипроволочных прядей;
· канатов спиральных, двойной свивки и закрытых.
Стержни классов от A-I до A-III применяют в конструкциях в качестве ненапрягаемой арматуры. Стержни классов A-IV, A-V, Ат-IV, Ат-V и Ат-VI, высокопрочную проволоку, пряди и канаты применяют в качестве напрягаемой арматуры в напряженных железобетонных конструкциях.
В качестве конструктивной арматуры в мостах допускается применение арматурной стали классов A-I и А-П. Для монтажных петель предусматривается применение стержней из арматурной стали класса A-I марки В СтЗсп.2 и класса А-П марки 10ГТ.
Запрещается производить сварные соединения стержневой термически упрочненной арматурной стали, высокопрочной арматурной проволоки, арматурных канатов класса К-7 и любых канатов в связи с тем, что в зоне сварки в этих элементах значительно снижается прочность.
