Применение шунгизитобетона в несущих конструкциях
В результате исследований, выполненных в последние годы НИИЖБ, ЦНИИЗП жилища, НИИСФ и другими организациями, шунгизитовый гравий нашел широкое применение в производстве наружных стеновых панелей и блоков для зданий различного назначения. В последнее время объем выпуска шунгизитового гравия значительно опережает темпы роста производства ограждающих конструкций. Кроме того, некоторые районы европейской части СССР ощущают дефицит в тяжелом заполнителе, поэтому назрела необходимость в более широком внедрении шунгизитобетона в жилищно-гражданское, промышленное и сельское строительство.
Во время исследований, выполненных в 1974—1976 гг. НИИЖБ совместно со строительными организациями, было установлено, что физико-технические свойства конструкционного шунгизитобетона — кубиковая и призменная прочность при осевом сжатии, прочность при осевом растяжении, начальный модуль упругости при сжатии и растяжении, коэффициент Пуассона, водопоглощение и морозостойкость — практически находятся в пределах, рекомендуемых СНиП II-2I-75 для легких бетонов на пористых заполнителях. Выявленные закономерности позволили использовать шунгизнтобетон для изготовления несущих конструкций по рабочим чертежам, раз-
В качестве опытных образцов были выбраны многопустотные панели перекрытий жилых зданий и ребристые панели покрытий промзданий. При изготовлении этих конструкций применяли типовые чертежи для изделий из бетонов на пористых заполнителях. Типы опытных шунгизитобетонных конструкций и основные среднесерийные результаты испытаний при кратковременном действии нагрузки приведены в таблице. Каждую среднесерийную характеристику определяли как среднее арифметическое иэ результатов испытаний серии из 2—3 опытных конструкций. Всего на кратковременное действие нагрузки испытали 16 многопустотных преднапряженных панелей перекрытий и 4 преднапряженные плиты покрытий. При их изготовлении использовали шунгизитобетон марки М 200 и рабочую арматуру из стали классов A-1V и Ат-V. Многопустотные панели перекрытий имели пролет 5,8; 5,9 и 6j3; ширину 1 и 1,2 м; ребристые панели покрытий были изготовлены размером 1,5X6 м, толщиной 0,3 м. Панели перекрытий предназначены под расчетную нагрузку 800 кге/м2, панели покрытий — 500 кге/м2 (без учета собственной массы).
Панели перекрытий и покрытий, испытанные на кратковременное действие нагрузки, во всех случаях разрушились в зоне действия наибольшей нагрузки от текучести рабочей арматуры. Разрушение бетона сжатой зоны, в отличие от обычного бетона, имело плавный (не хрупкий) характер. Фактический разрушающий момент отличался от расчетного по СНиП 11-21-75 (для панелей перекрытий на 1—6%, для панелей покрытий на 8—12%). Удовлетворительная сходимость фактических и теоретических разрушающих нагрузок позволяет с достаточной надежностью рекомендовать рассчитывать прочность панелей по СНиП.
Появление первых трещин отмечалось при достижении нормативной нагрузки. Раскрытие трещин при этом не превышало 0,05—0,1 мм, что удовлетворяет требованиям норм. Опытный момент образования трещин для всех конструкций оказался больше расчетного. Анализ опытов показал достаточную трещиностойкость шунгизитобетонных изгибаемых элементов.
При изготовлении у всех образцов замеряли выгибы в момент отпуска натяжения арматуры. Величины их значительно отличались от расчетных значений. Фактические прогибы опытных конструкций при кратковременном действии нагрузки во всех случаях оказались меньше контрольных величин и хорошо согласовывались с расчетными (см. таблицу). При учете длительного действия полной нормативной нагрузки прогиб панелей изменялся в пределах прогиба, допускаемого нормами. Полный прогиб опытных конструкций, испытанных на кратковременное действие нагрузки, определяли с учетом увеличения деформаций от ползучести бетона при длительном действии нагрузки. Это увеличение приняли на основании результатов исследований шунгизитобетонных образцов. На длительное действие нагрузки в течение года в НИИЖБ испытали 12 балок-образцов (сечение 15X30 см, пролет 2,8 м) из шунгизитобетона марки М 2С9 с обычной пред- напряженной арматурой класса AT-V. На длительное действие нагрузки также испытали 3 многопустотные шунгизитобетонные панели перекрытий, изготовленные на Архангельском и Ярославском заводах ЖБИ. Анализ результатов опытов позволяет рекомендовать при длительном действии нормативной нагрузки выполнять расчет по деформации шунгизитобетонных изгибаемых элементов в соответствии со СНиП 11-21-75, с учетом особенностей легкого бетона.
При передаче предварительного напряжения с арматуры на бетон панелей перекрытий и балок-образцов установлено, что длина зоны передачи напряжения на шунгизитобетон хорошо согласуется с нормируемой величиной при плавном отпуске напряжения. Однако получены существенные расхождения при мгновенной передаче напряжения (35—40%), что необходимо учитывать при проектировании и изготовлении преднапряженных конструкций из шунгизитобетона.
Трестом Оргтехстрой Главархангельскстроя испытана опытная партия панелей перекрытий серий ИИ-04-4 и ИИ- 03-02, а также перемычек серии 1.139-02 и комплексных перемычек из шунгизитобетона марки М 200. Результаты подтвердили вывод о хорошей сходимости опытных данных по прочности, трещи- ностойкости и деформативности с расчетными.
Для более широкого использования шунгизитобетона в несущих конструкциях в настоящее время в НИИЖБ изучают сжатые элементы. Предварительные результаты показали возможность использования конструкционного шунгизитобетона для панелей внутренних стен жилых 5-этажных зданий. На основании исследований шунгизитобетонных конструкций предложена широкая номенклатура имеющихся рабочих чертежей легкобетонных конструкций с целью использования для них шунгизитобетона1. К ранее рекомендованным конструкциям могут быть добавлены многопустотные преднапряженные легкобетонные панели перекрытий серии 1-141-10 (вып. 1-7), армированные стержнями из стали класса A-IV и ненапряженные легкобетонные панели перекрытий серии 1-141-9 (вып. 1-9), армированные сталью класса A-1II и В-I для жилых зданий, преднапряженные плиты перекрытий серии ИИ-04-4 (вып. 5) для общественных зданий, а также преднапряженные плиты покрытий серии 1.465-7 (вып. 0 и 3) для промзданий.
На Ярославском заводе ЖБК панели перекрытий изготовляют в формовочном цехе на четырех специализированных линиях по поточно-агрегатной технологии. Использование шунгизитобетона вместо тяжелого бетона не внесло изменений в технологию, за исключением приготовления бетонной смеси. Шунгизитобетонную смесь готовят в смесителях свободного падения марки С-302 в течение 3 мин. Цемент, песок и воду дозируют по массе, а шунгизитовый гравий — по массе с контролем по объему. Рекомендуемый состав шунгизитобетона: портландцемент марки М 400—340...360 кг, шунгизитовый гравий фракции 5—10 мм (ун=600... 700 кг/м3), 18 кгс/см2 — 850 л, речной кварцевый песок (волжский) Мкр = = 1,8—700 кг, вода 145 л. В 1976 г. завод изготовил 32 тыс. м5 преднапряженных многопустотных плит перекрытий и получил экономический эффект в сумме более 100 тыс. р. Полученные конструкции были применены при строительстве жилых и общественно-бытовых -зданий (рис. 1,2).
Значительный опыт производства несущих конструкций из шунгизитобетона накоплен строителями Архангельской области. Так, в 1974—1975 гг. Кузнечев- ский завод ЖБИ № 1 и Первомайский завод ЖБИ № 2 Главархангельскстроя освоили технологию изготовления многопустотных плит перекрытий из шунгизитобетона марки М 200 серий ИИ-0302 (альбом 58), ИИ-04-4 и 1.241-2 (вып. 1). В настоящее время эти заводы при участии НИИЖБ наладили выпуск внутренних несущих стен серии I-464A, дымовентиляционных панелей серий I-464A и I-336AK, ребристых плит серии 758-66, комплексных перемычек, разработанных трестом Оргтехстрой Главархангельскстроя, а также других элементов из шунгизитобетона марок М 150--200. Такой подход расширил область применения шунгизитобетона как в несущих, так и в ограждающих конструкциях зданий и сооружений, а также позволил решить проблему полного использования мощностей завода шунгя- зитового гравия и частично покрыть дефицит в крупном заполнителе на предприятиях главка.
Выводы
Основные физико-технические свойства шунгизитобетона марок М 150—250 практически находятся в пределах, рекомендованных нормативными документами для легких бетонов на пористых заполнителях, что позволяет применять шунгизитобетон без переделки проектов.
Применение шунгизитобетона в несущих конструкциях позволяет расширить область применения этого прогрессивного материала в строительстве, снизить существующий в ряде районов дефицит в заполнителях для тяжелых бетонов и значительно повысить эффективность строительства.