КОНСТРУКЦИИ СО СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРОЙ

Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 
Повышенная деформативность стеклопластиковой арматуры предопределяет некоторые особенности ее совместной работы с бетоном в конструкциях. Экспериментально-теоретические исследования работы стеклопластбетонных конструкций выполнялись в НИИЖБе, ИСиА Госстроя БССР и некоторых других научно-исследовательских организациях страны. В НИИЖБе изучалась несущая способность стеклопластбетонных балок по нормальным сечениям. В ИСиА Госстроя БССР исследовались изгибаемые элементы по наклонным сечениям, образованию, раскрытию трещин и деформативности, а также изучалась работа сжатых элементов**. В результате выполненных исследований представилось возможным разработать рекомендации по проектированию и расчету стеклопластбетонных конструкций.
Рис. 22. Испытание
балки
ностью подчинена закономерностям, используемым для расчета железобетонных предварительно напряженных конструкций. При этом характер образования трещин в стеклопластбетон-ных элементах такой же, как и в железобетонных (рис. 22). Однако после появления трещин повышенная деформативность арматуры сказывается на работе конструкций. В этом случае метод расчета железобетонных конструкций может быть использован для расчета стеклопластбетонных элементов с уточнениями и дополнениями, учитывающими специфические особенности арматуры. В связи с отсутствием поперечного армирования при расчете изгибаемых стеклопластбетонных элементов предлагается учитывать повышение несущей способности по наклонным сечениям за счет влияния предварительного обжатия бетона.
Исследования стеклопластбетонных сжатых элементов подтвердили снижение несущей способности жестких образцов за счет предварительного обжатия бетона (рис. 23) и увеличения несущей способности гибких элементов по причине повышения их устойчивости, которая обеспечивается предварительным напряжением. Причем чем больше эксцентриситет приложения внешней силы, тем эффективнее предварительно напряженное армирование (рис. 24).
Стеклопластбетонные конструкции, как правило, изготовляются из специальных бетонов — коррозионностойких и электроизолирующих. В условиях железобетонных заводов освоение процессов, изготовления стеклопластбетонных конструкций не вызывает .технологических осложнений.
Рис. 23. Испытание жесткой стсклопластбетонной колонны
нейных стержней и снабжается паспортом. Она должна храниться в закрытом сухом помещении. Срок хранения ее не более 1 года. При хранении арматуры более продолжительное время перед изготовлением конструкций она испытывается на разрыв (не менее шести образцов из партии) . Предел прочности арматуры при этом должен быть не менее 0,95/?
; указанного в паспорте на арматуру. При установлении контрольными испытаниями более низкой прочности арматуры потребитель с участием представителей и проектной организации решает вопрос о возможности ее использования.
рукциях ее специфических свойств, которыми не обладает стальная арматура, т.е. высокой коррозионной стойкости, диэлектрической сопротивляемости и др. Обычные цементные бетоны не обладают этими свойствами, и поэтому применение стеклопластиковой арматуры для их армирования, как правило, не позволяет создать долговечные конструкции для эксплуатации во влажных условиях при воздействии агрессивных сред, а также несущие электроизолирующие конструкции.
Для конструкций со стеклопластиковой арматурой могут быть рекомендованы различные составы бетонов. Каждый из них способен удовлетворить некоторые определенные требования, предъявляемые к конструкциям. Поэтому при выборе состава бетона следует руководствоваться специфическими свойствами бетонов и функциональным назначением конструкций, а также реальными условиями их эксплуатации. Например, бетон для конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, должен быть стойким к воздействию реагентов, а для конструкций, на которые возлагаются электроизолирующие функции, должен обладать требуемыми электротехническими характеристиками.
При назначении состава бетона для конструкций с высокой коррозионной стойкостью следует учитывать вид агрессивного воздействия, температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций, цикличность или непрерывность воздействия, концентрацию химического реагента в среде его носителя, т.е. в растворе, парах или воздушной среде, и другие факторы, которые способны влиять на прочностные и деформативные свойства конструкции.
Наиболее универсальными бетонами, обладающими высокой стойкостью к воздействиям различных агрессивных сред, являются бесцементные полимербетоны. Содержание дорогостоящего полимера в бетонах примерно равно 9 .. .12% по массе, поэтому стоимость таких бетонов высока. В этой связи экономически целесообразно в зависимости от вида агрессивной среды выбирать необходимый состав более дешевого бетона (не только полимербетона), химически стойкого по отношению к определенному виду среды, в которой должна эксплуатироваться конструкция. Такой принцип назначения составов специальных бетонов для конструкций со стеклопластиковой арматурой несомненно обеспечит необходимую их долговечность и снизит стоимость, однако при этом необходимо предварительное изучение коррозионной стойкости бетонов в условиях конкретного производства.
Для упрощения поставленной задачи представляется возможным произвести некоторую ориентировочную группировку агрессивных воздействий для предприятий различного профиля, принимая во внимание, что наиболее распространенными и агрессивными средами, активно сокращающими сроки эксплуатации железобетонных конструкций, являются различные кислые среды и в меньшей степени — растворы солей. Распространены также воздействия щелочей, однако, как правило, они не являются весьма агрессивными для традиционного цементного железобетона.
В связи с изложенным рекомендуются следующие составы специальных бетонов для конструкций со стеклопластиковой арматурой, эксплуатируемых при воздействии различных видов органических и минеральных кислот и стойких в условиях солевой коррозии:.
для воздушно-сухих условий эксплуатации и газовой агрессии в воздушно-сухих условиях — обычный бетон на портландцементе;.
для эксплуатации в условиях воздействия кислот — полимербетон и полимерсиликатный бетон;.
для эксплуатации в солевой агрессивной среде — ксилолитополимерная композиция, бетон на основе каустического магнезита и плотный аглопоритобетон.
Для полимербетонов в качестве связующих (вяжущих) используются наиболее дешевые фурановые, полиэфирные и другие смолы. Фурановые: смола ФА (ТУ 6-05—1618—73); смола ФАМ (ТУ 6—05 — 1618—73); фуриловая смола ФЛ-2 (СТУ 110-21-258—64); фуриловый спирт (СТУ 89—257—62). Полиэфирные: смола ПН-1 (МРТУ 6—05—1082—67); смола ПН-3 (МРТУ 6-05-1082-67).
В качестве отвердителей рекомендуются: для фурановых смол - бензосульфокислота (ТУ МХП 307—54) и серная кислота (ГОСТ 2184—77); для полиэфирных смол — гидроперекись изопропилбензола (РТУ 88—26—66) и перекись бензола (СТУ 12-10303-64).
Заполнители и наполнители для коррозионностойких бетонов должны быть химически стойкими. Для полимербетонов в качестве заполнителей следует использовать кварцевый песок (ГОСТ 8735—75), гранитный щебень (ГОСТ 8267—75), бой кислотоупорной керамики и другие кислотоупорные материалы. В виде наполнителей используется андезитовая (ВТУ МПСМ 26-511-54) и кварцевая мука (ГОСТ 9077—59). Полимербетоны должны содержать, как правило, не менее трех фрякцдй наполнителей и заполнителей: муку фракции не менее 0,15 мм. песок фракции до 5 мм и щебень фракции до 50 мм.
Полимерсиликатный бетон состоит из жидкого стекла, кремнефтористого натрия и уплотняющем полимерной добавки в виде фурилового спирта и заполнителей. В качестве вяжущего используется жидкое натриевое стекло (ГОСТ 13078-67) плотностью 1,38 . . .1,4 г/см и модулем 2,8 . . .3. В качестве отвердителя для полимерсиликата применяется технический кремиефтористый натоий ("ГОСТ 87—77) с допустимой влажностью не более 1%.
Рис. 25. Стойкость бетонов в 1 н растворе Н
50
1 — полимерсиликатный бетон (связующее—жидкое стекло с добавкой фурилового спирта); 2 - то же, с добавкой диэтиленгликоля; 3 - полимербетон на смоле ФАМ; 4 - обычный бетон на портландцементе; /?
- куби-ковая прочность черезгмес; R - исходная кубиковая прочность.
Уплотняющей добавкой является смесь фурилового спирта (ТУ 17-69) и фурфурола (ГОСТ 10437-71) в соотношении 1:1. В качестве гидрофобизирующих и замедляющих схватывание добавок применяются кремнийорганические жидкости ГЮК-10 или ГКЖ-11 (МРТУ 6-02-271-73).
Заполнителями и наполнителями полимерсиликатов служат природные и искусственные кислотоупорные материалы: анде-зитовый щебень, диабаз, кварц; и кварциты, бой кислотоупорной керамики, кварцевый песок, андезитовая мука, маршаллит, кислотоупорный цемент (ГОСТ 5050—69), кварцевая мука. Крупность фракции, мм: муки 0,05 . . .0,2, песка 0,5 . . .5, щебня 5 . . .40. Влажность наполнителей и заполнителей не должна превышать 0,5%.
Бетон на основе каустического магнезита включает также сернокислое железо, полимерную добавку и заполнители. По химическому составу каустический порошок (ГОСТ 1216—75) должен быть не выше П класса. В качестве полимерной добавки рекомендуются синтетический каучук СКС-65, полиэтиленовая эмульсия или фуриловый спирт с солянокислым анилином (10% массы спирта). В качестве заполнителя используются кварцевый песок и гранитный щебень.
На рис. 25 дано сравнение кинетики изменения прочности бетона на портландцементе, полимербетона на мономере ФАМ (фурфуролацетоновый мономер), бетона на жидком стекле, модифицированного фуриловым спиртом, и такого же бетона с добавкой диэтиленгликоля. Из рис. 25 видно, что наиболее стойким бетоном в 1 н растворе является полимерсиликатный бетон на жидком стекле, модифицированный фуриловым спиртом. Следует отметить, что стоимость этого бетона невысокая. Применять обычные цементные бетоны в этой среде невоз
Рис. 26. Температурные режимы сушки электроизоляционного бетона
Ксилолитополимерная композиция — это смесь каустического магнезита с древесными опилками, затворенная раствором хлористого магния и железного купороса, с полимерной добавкой в виде фурилового спирта с солянокислым анилином. Древесные опилки рекомендуется применять с влажностью не более 5%.
Электроизолирующий бетон разработан в СибНИИЭ. Он изготовляется из речного песка и низкоалюминатного цемента (ГОСТ 9835—77). Сухой бетон из этих компонентов обладает хорошими диэлектрическими свойствами, однако при увлажнении бетона электроизолирующие свойства исчезают, поэтому для стабилизации электроизолирующих свойств бетон сушат при температуре до 200°С, а затем пропитывают горячим расплавом петролатума.
Известно, что повышенная температура и щелочная среда цементных бетонов способны снижать прочностные характеристики стеклопластиковой арматуры. В связи с этим в СибНИИЭ разработали специальный технологический режим сушки стеклопластбетонных электроизолирующих конструкций (рис. 26, режим 1). Однако было установлено, что процесс сушки снижает прочность стеклопластиковой арматуры на 25%, что следует учитывать при расчете конструкций.
В ИСиА Госстроя БССР были выполнены исследования, в результате которых предлагается другой режим сушки (рис. 26, режим 2), практически не влияющий на физико-механические свойства стеклопластиковой арматуры. Режим 2 отличается большей продолжительностью процесса сушки (110 ч вместо 60),
Полимербетон
Полимер
ный
Ксилоли-.
тппппи-
Бетон на основе каустического магнезита
Легкий аг-лопорито-бетон
Электроизо.
лирующий.
бетон
Составляющие
тяжелый
легкий
бетон
мерная.
компо.
зиция
Щебень гранитный фракции, мм: 20-30
1100
730
10-20
88
-
70
1050
-
_
Щебень аглопоритовый фракции, мм:.
20-30
310
10-20
391
410
5-10
_
165
_
_
310
_
Песок кварцевый фракции, мм:.
0,15-3
506
600
70
620
3-5
_
-
920
Песок аглопоритовый фрак
_
445
_
_
__
380
_
ции 0,5-3 мм Древесные опилки
_
_
_
370
_
_
Мука андезитов ая фракции
264
410
-
0,15 мм.
Мука аглопоритовая фрак
-
412
-
-
-
-
-
ции 0,15 мм Смола ФАМ
198
190
_
_
_
_
_
Жидкое стекло
312
Бензосульфокислота
44
46,1
— •
-
-
Кремнефтористый натрий
61
_
Фуриловый спиот
-
-
9,1
-
-
-
-
Полимербетон
Полимер-.
силикат-.
ный.
бетон
Ксилоли.
тополи.
мерная.
компо.
зиция
Бетон на основе каустического магнезита
Легкий аг-лоиорито-бетон
Электроизо.
лирующий.
бетон
Составляющие
тяжелый
легкий
Гидрофобная кремнийорга-ническая жидкость ГКЖ-10
-
-
1 ? У—
-
-
-
-
Каустический магнезит
~
_
250
200
-
-
Раствор хлористого магния плотностью 1,26 г/см
-
-
-
200
240
-
-
Раствор железного купороса плотностью 1,26 г/см
-
-
-
30
70
-
-
Полимерная добавка
-
-
7,5
11
-
-
Бездобавочный цемент
-
-
-
-
-
500
550
Вода
-
_
-
-
-
220
200
В качестве вяжущего в легком аглопоритобетоне используется низкоалюминатный цемент (ГОСТ 9835—77). Заполнители - аглопоритовый щебень и аглопоритовый песок.
Составы и основные физико-механические характеристики специальных бетонов для стеклопластбетонных конструкций приведены в табл. 6.