автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Бетон для устройства монолитных беспокровных крыш

О '

)

На правах рукописи

ЧШЗШСИН Валерий Васильевич

БЗТОН ДТП УСТРОЙСТВА МОНОЛИТНЫХ ББСПОКРОВНЫХ: КРЫШ Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Азт|орефе рат диссертация на соискание ученой степенп кандидата технических наук

Ростов-на-Дону, IS92

Работа ды.олиииа на га¿Элрв технологии строительного производства Гостовог.ий-на-лону г у дарственной агдцемЕЦ строп-тздьства и в лаборатории глтзнси^пкацпп твердзакл ботонов 1Уоз-изнского нз^тяиого пистктута пи. акад. М.Д. Шшшонвдкова.

Научный руководитель : оаслу^еинш! деятель науш п техники

России, доктор технических наук, профессор Г.Л. АиРАШПЮБ

Орццналышз онпонектш доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук II.,Б. КПТЛИй.!

Бзду^ая организация : трест "Ростовст^ой"

Ьащита состоится "" '^-^А/л о'/УЗ 1ЬЬЗ г. в ^ часов на заседании спзднюшзировашюго Совета Д C63.64.0I Рос-товскои-на-дону государственной академии строительства (3440'«&, Ростов-на-^ону, ул. Социалистическая, 10^) в зала заседания Совета.

С диссертацией мо-л-ю ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " " х^ЬЗ г.

УЧЕНШ СЕКРЕТАРЬ специализированного Совета, кандидат технических наук 1и„А. ВЕСЗЛЕВ

ОБЩАЯ ХШ^ЕЖТГЩ. РАБОТЫ

Актуальность работе. Современное индустриальное домостроение характеризуется широким применением как сборных, так и монолитных конструкций, причем существует устойчивая тенденция к увеличению объема монолитного домостроения в общем объеме жилищного строительства. Возведение жилых зданий из монолитного железобетона позволяет сократить капитальные вложения в производственную базу до 40 %, расход стали до 25, а общую стоимость до 5 % в сравнении с крупнопанельным домостроением.

Разработка индустриальных конструкций покрытяя, органически завершающих технологический процесс возведения здании, является актуальной проблемой современного монолитного домостроения.

Перспективное направление индустриализации кровельных работ - устройство монолитных железобетонных беспокровных крыш,, совмещающих несущие, гидроизолируицие, а при необходимости | теплоизолирующие функции при сокращении трудозатрат, эксплуатационных расходов, ликвидации многопередельного процесса устройства рулонной илз мастичной гидроизоляции и сезонности ' производства кровельных работ. Беспокровные железобетонные крыши при условий их технологичности и долговечности обеспечивают увеличение межремонтного срока эксплуатации и в наибольшей степени соответствуют требованиям современного монолитного домостроения.

В практике отечественного домостроения длительное вреш применялись в основном сборные беспокровныв нелезобетонные крыши, многолетняя эксплуатация которых доказала их преимущества в сравнении с рулонными или ' мастичными кровлями. В связи с развитием монолитного домостроения и необходимостью решения проблемы транспортирования, складирования и монтака сборных

железобетонных кровельных элементов со сложными и трудоемкими в исполнении стоками появилась потребность в развитии технологии монолитных беспокровных крыш с нормированной надежностью и долговечностью.

Расширение области применения монолитных железобетонных беспо!фовных крыш обусловливает актуальность исследований в области технологии кровельных бетонов, включающих обоснование нормативных требований к бетону и материалам, оптимизацию состава и разработку эффективных способов ухода за бетоном в различных климатических условиях.

Целью тщосестпттионной таботн является обоснование предложений по нормированию свойств и разработка технологии монолитного кровельного бетона для железобетонных беспокровних крыш жилых зданий, совмещающих несущие, гядро- и теплоизолирующие функции.

Автор защищает:

- предложения по нормированию свойств кровельного бетона;

- результаты исследований по оценке свойств кровельного бетона с учетом совместного воздействия на покрытие силовых и климатических факторов;

- результаты исследований напряженно-деформированного состояния кровельных панелей беспокровной крыши;

- результаты экспериментальных исследований тзрмоморозо-стойкости бетонов, а также методику определения их термоморозостойкости;

- результаты изучения влияния минералогического состава портландцементного клинкера на долговечность напрягающего бетона;

- результаты экспериментальных исследований по формированию свойств бетонов на напрягающих цементах при производстве

работ з зимних условиях;

- способы ухода за свеиеулокенным беюном при производстве работ в условиях сухой жаркой погоды;

- рекомендации по устройству монолитных беспокровных крыш.

Научная новизна работы представлена:

- комплексом исследований, подтвердивших целесообразность монолитных беспокровных крыш, выполняющих несущие, гидро- и теплоизолирующие функции;

- предложениями по нормированию основных свойств кровельного бетона с учетом работы конструкций покрытия беспокровных крыш;

- установленными закономерностями влияния минералогического состава портлакдцементного клинкера, вида цемента и бетона на гермоморозо- и термостойкость,и другие основные свойства кровельного бетона;

I

- способами ухода за бетоном при устройстве монолитных Зеспокровных крыи в летних и зимних условиях;

методикой определения термоморозостойкости бетонов.

Практическое значение работы

- разработаны рекомендации по нормированию свойств кровельных бетонов с учетом работы конструкции покрытия, условий вычеркивания после укладки и в процессе последующей эксплуатации крыши;

- установлена критическая прочность бетонов на напрягаю-дем цементе, показано, что она на 10 % кипе нормативного значения;

- предложен способ ухода за бетоном в условиях сухой картой погоды, обеспечивающий снижение напряяений в твердеющем 5етоне и уменьшающий уровень напряженно-деформированного состояния покрытия;

- сформулированы требования к мпнералогпческо!.«/ состав'' клпнкеркоч части НЦ и сснсзнчм спопсттм НЦ для кровельного

бетона^

- предложено модуль упругости бетонов на напрягающем цементе с малом опершем сапонапряаекня (Щ-Ю) принимать по СНпП 2.03.01-34 как для равнопрочны;; бетонов на портландцементе.

Реализация -результатов паботн. Результаты выполненных нссле-дозашп; использованы:

- при устройстве монолитном беспохровнон крыши на туряс-тпческо;': базе а г.Грозном;

- пр:; устройстве монолитной беспокровнои крыши на 17-этажном, 24 1а. жилом доме в Ростове-на-Дону;

- в предложении по эзеденшо дополнений в СНиП 2.03.01-84 по нормированию начального модуля упругости бетонов на напрягайте м цементе (НЦ-10);

- при разработке технологического регламента на устройство монолитны;: беспокровных крыш с теплш чердаком в Росгове-на-Дсну;

- в учебном процессе при выполнен«!! дипломных и курсовых проектов студентами.

Алт)обаш!я таботн. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- УИ1 Интернациональной конгрессе по индустриальному строительству ЦК1В-88), ГДР-ЛеПпциг, 1938;

- между народном конференции "Эффективные строительные технологии", НРБ, г.Прпморско, 1989;

- Всесоюзной конференции "Ресурсосберегающие технологии железобетонных конструкции на основе напрягающих цементов", г. Грозны:':, 1989;

- научно-технической конференции "Структуросбразование,

технология и свойства композиционных материалов и конструкций", Саранск, 1930;

- научно-практической конференции "Быстрог,¡оптируемые здания и сооружения", Владивосток, 1990;

- Всесоюзной научно-практической конференции "Состояние и перспективы развития беспокровных крыш жилых, общественных и производственных зданий", Ростов-на-Доиу, 1991;

- ХХП Мездународной конференции молодых ученых и специалистов по бетону, Иркутск, 1991;

- Всесоюзном семинаре "Опыт и перспективы применения бетонов на напрягающем цементе", Москва, Центральный Российски]! Дом зданий, 1992;

- научно-технической конференции Ростовской-на-Дону государственной акадеши строительства, Ростов-на-Дону,. 1992,

Достоверность исследований обеспечена применением современных методов исследований, стандартных методик, приборов и оборудования, количеством контрольных образцов-близнецов, обеспечивающих доверительную вероятность 0,95 при погрешности измерений не более 10 %, проверкой результатов лабораторных исследований производственными испытаниями.

Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в II работах /1-П/.

Объем: Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы из 186 наименовании и приложений. Работа содернит 181 страницу, включая 112 страниц машинописного текста, 21 таблицу, 36 рисунков.

ссношои оодалшиз РАБОТЫ •

Ira основании анализа литературных данных, отечественного -л зарубежного опыта, установлено, что в многослойных рулонных и ;ластачных кровлях в результате процессов тепломассообмена и температурных деформации материалов происходит быстрое нарушение сцепления гидроизоляционных материалов с бетоном, поэтоцу традиционные виды гидроизоляционных покрытий недолговечны, а их восстановление требует больших затрат материалов п времени. В

9

стране ежегодно выполняется около 160 млнл.С крыш и около IS0 -лн.ьг ремонтируется. lia ремонт крыш расходуется до 15-25 % средств, предусмотренных на содержание всего жилищного фонда, и свыше 50 % валового выпуска рулонных материалов. После 5 лет эксплуатации ремонту подвергаются 50-70 % крыш с наиболее распространенными кровлями из рулонных материалов. Поэтому как в стране, так и за рубежом ведутся работы по созданию новых долговечных кровельных материалов, новых конструкций крки и прогрессивных технологий их устройства. Перспективны;.! в этем направлении является устройство железобетонных крыш без поверхностной гидроизоляции, совмещающих несущие, гидроизолирую!: з, а при' необходимости и теплоизолирующие функции.

Решению проблемы устройства беспокровных крыш посвящены исследования отечественных и зарубежных ученых. Практически во всех работах показано преимущество беспокровных крыш перед использующимися в нашей стране рулонными или безрулошшми гидроизоляционными покрытиями. Однако практически все опубликованные работы и исследования связаны с устройством сборных ;;;елезобе-тошшх беспокровных крыш.

Анализ многолетней эксплуатации сборных железобетонных крыш различной конструкции выявил недостатки и позволил опре-

де^ть направления совершенствования железобетонных покрытий.

Сборные кровельные элементы, имеющие высококачественную лицевую поверхность при изготовлении "лицом вниз", требуют сложного технологического оборудования при производстве и специальных мероприятий в процессе транспортирования, складирования я монтажа. Гидроизоляция стыков между кровельными элементами сложна и трудоемка, требует увеличения количества монтажных операций при использовании доборных элементов, что повышает материалоемкость конструкций и снижает производительность труда и стоимостные показатели. Применение тепловой обработки в процессе производства сборных железобетонных "ояструкцпй приводит к уху^вэниЕ,1 строительно-технических сбохстэ Озтона, особенно определяющих его долговечность.

Анализ литературных данных по эксплуатации железобетонных беспокровных крыш жилых зданий, влияния температурно-влаж-ностных условий на напряженно-дзформ1|рованное состояние железобетонных беспокровных-крыш, теоретических положений и экспериментальных исследований взаимосвязи Напряженного состояния конструкции и свойств бетона позволил скормулировать рабочую гипотезу: долговечность бетона для устройства железобетонных монолитных беспо1фовных крыш жилых зданий может быть достигнута комплексом конструкционно-технологических мероприятий, обеспечивающих снижение уровня растягивающих напряжений посредством оптимизации геометрических параметров, конструкции, уменьшения температурного градиента при твердении бетона и в процессе эксплуатации, применения бетона оптимального состава на основе низкоалюшнатных или напрягающих цементов, введения демпфирующих компонентов, эффективных методов ухода за твердеющим бетоном.

г-:"-: материалов, обоснован Е«бор йорм и размеров бегонии:-: образцов и фрагментов г.онструкции, описаны методики, как разработанные автсрс:.:, таг. :: стандартные, используемые в исследования:;, в частности для оценки величины термоморозостойкости применен метод, разработанный в НШЕЕе ц метод, разработанный в Грозненском нефтяном институте им. акад. И.Д.Шллионщикова с участием автора. Морозостойкость бетонов устанавливали как по ГОСТ 10060, так и при заморагдвашш бетона до -50°С. Определение основных строительно-технических свойств бетона проводили по стандартным методикам. При проведении исследований применяли методы математического планирования зке рнмеитов с обработкой результатов на ПКЕ.1.

Для изучения влияния температурно-влашюстных условий на работу покрытия железобетонных беспокровннх крыш и их напряяен-но-деформирозанпое состояние были проведены натурные испытания в г.Грозно:,! на ::;плых домах с теплом чердаком, находящихся в эксплуатации 1-5 лет и моделях в ^аборатории интенсификации твердения бетонов. Теоретическую оценку напряженно-деформированного состояния покрытия беспохроэнкх крыш проводили-с учетом формул СНиП 2.03.01-34, СНиП 2.03.04-84 и рекомендаций по устройству боспокровиых 1фШ из сборных элементов.

3 результате исследований установлено, что температурно-вла;:;носткые воздействия приводят к циклическим суточным деформациям покрытия п развитию в период наблюдений выгибов панели в сторону внешней среды, свидетельствующих о развитии деструктивны:: процессов з лицевом слое конструкции. При этом 'деформации беспокровннх крыш .связаны не прямолинейной зависимостью с температурным перепадом по сечению, и на 10-30 % превышают значения, определенные по СНпП 2.03.01-84. Зависимость деформаций плит покрытия от температурпо-влэшюстннх условий в течение су-

Сборные кровельные элементы, имеющие высококачественную лицевую поверхность при изготовлении "лицом вниз", требуют сложного технологического оборудования при производстве и специальных мероприятий в процессе транспортирования, складирования и монтажа. Гцдроизоляция стыков мекду кровельными элементами слояна и трудоемка, требует увеличения количества монтажных операций при использовании доборных элементов, что повышает материалоемкость конструкций и снижает производительность труда и стоимостные показатели. Применение тепловой обработки в процесса производстза сборных железобетонных конструкций приводит к ГхуАйЗШНи строительно-технических сзо::ств бзтона, осоОенко определяющих его долговечность.

Анализ литературных данных по эксплуатации железобетонных беспокровных крыш жилых зданий, влияния температурно-влая-ностных условий на напряженно-деформированное состояние железобетонных беспокровных-крыш, теоретических полокений и экспериментальных исследований взаимосвязи напряженного состояния конструкции й свойств бетона позволил сформулировать рабочую гипотезу: долговечность бетона для устройства железобетонных монолитных беспокровных крыш килых зданий монет быть достигнута . комплексом конструкционно-технологических мероприятий, обеспечивающих снижение уровня растягивающих напряжений посредством оптимизации геометрических параметров конструкции, уменьшения -температурного градиента при твердении бетона и в процессе эксплуатации, применения бетона оптимального состава на основе низкоалюминатных или напрягающих цементов, введения демпфирующих компонентов, эффективных методов ухода за твердеющим бетоном.

зых материалов, обоснован выбор Лоры и размеров бетонных образцов и фрагментов конструкций, описаны глегодики, как разработанные автором, так :: стандартные, используемые в исследования::, з частности для оценки величины термоморозостойкости применен метод, разработанный в НШЫЗе и метод, разработанный в Грозненском нефтяном институте шл. акад. И.Д.Шллионщпкова с участием автора. Морозостойкость бетонов устанавливали как по ГОСТ 10060, так и при замора-нвашш бетона до -50°С. Определение основных строительно-технических свойств бетона проводили по стандарт-нн:л методикам. При проведении исследований применяли методы математического планирования экспериментов с обработкой результатов на пйб;.1.

Для изучения влияния темлературно-вла;люстиых условии на работу покрытия железобетонных беспокровньк крыш и их напржшн-но-деформ!:розакпсе состояние были проведены натурные испытания э г.Грозном на милых домах с теплым чердаком, находящихся в эксплуатации 1-5 лет и моделях в ^аборатории интенсификации твердения бетонов. Теоретическую оценку напряженно-деформированного состояния покрытия беспокрсзкых крыш проводили с учетом формул СКиП 2.03.01-34, СКиП 2.03.04-84 и рекомендаций по устройству беспокровных крыш из сборных элементов.

3 результате исследований установлено, что гемпературно-вла;:;ностнне воздействия приводят к циклическим суточным деформациям покрытия и развитию в период наблюдений выгибов панели в сторону внешен среда, свидетедьствуодих о развитии деструктивных процессов в лицевом слое конструкции. При этом деформации беспокровных крыш .связаны из прямолинейной зависимостью1 с температурным перепадом по сечешю, и на 10-30 % превышают значения, определенные по СНиП 2.03.01-84. Зависимость деформаций плит покрытия от тсмперагурно-влаиюстпых условий в течение су-

ток имеет форму петли гистерезиса. Показано, что величина деформации конструкции покрытия от температурно-злажностных воздействий сопоставима с величиной деформаций от статической нагрузки. Результаты исследований позволили сформулировать обоснованные требования к бетону для устройства беспокровных крыш с учетом работы конструкции покрытия.

В решениях семинара "Современные тенденции развития индустриальных крыш жилых, общественных и производственных зданий" (¡Москва, 1988) в качестве основных показателей свойств бетона для беспокровных крыш приняты: прочность на сжатие, прочность на растяжение, водонепроницаемость, водопоглощенпе, термоморозостойкость и усадка, коррозионная стойкость в атмосфере. На Всесоюзной- конференции "Пелезобетонные беспокровные крыш жилых, общественных и производственных зданий" (Ростов-на-Дону, 1991) бетоны с такими свойствами было предложено выделить в отдельную группу - "кровельный бетон" и разработать технические условия на такой бетон. В настоящее время разработаны нормативные и рекомендательные документы, в которых в той или иной степени содержатся требования к свойствам бетона для железобетонных беспокровных крыш. Однако эти требования характеризуются широким диапазоном изменения основных свойств: прочность на сжатие от В3,5 до В50, водонепроницаемость W 4- W 16, морозостойкость Г 35 - F 500. Требования сформулированы не для всех основных свойств |фовельного бетона, а имеющиеся не всегда обоснованы. В частности^ проекте ГОСТа "Плиты покрытий железобетонные для жилых зданий. Общие технические условия"(Москва, 1990) рекомендуется применять для беспокровных крыш бетон класса по прочности на растяжение В-ь 2, а по прочности на сжатие ВЗО. Однако прочность бетона определяется геометрическими параметрами панели покрытия и величиной нагрузки. Нормирование морозостойкости

2 зависимости только от минимальной температуры не учитывает на прЕ::ешго-де формированное состояние конструкции. По норт-шро-вакго усадки и термостойкости требования к свойствам кровельного бетона не определены.

В диссертационной работе сформулированы предложения по нормированию основных свойств кровельного бетона, учитывающие тем-поратурнс-влажностпый режим эксплуатации, геометрически, пара-Iтатры и технологию устройства покрытия (см. таблицу). ,

Таблица

Требования к кровельному бетону

Свойства бетона Требования

существующие предлагаете

Прочность на сжатие 33,5-В50 6" й 0,4 Кбп

Прочность на растяжение \2 <о± < 0,2 Кт

Мор0з ос г ойкос г ь р35- р500 Го 5? р 400

Термоморозостойкость 6СН- Р(200-300) 60 + Г 400

Термостойкость - tF/ Г > 0,85

Водонепроницаемость W4 - V/б И 3 - М 10

Усадка Водопоглощгние: керамзит обе тон тяжелый бетон ¿10 % $4 % ^0,4 мм/м $10 % «4 %

Для обеспечения долговечности покрытия беспокровных крыш растягивающие напряжения не должны превшать прочности на растяжение 0,20 К^п , в сжимающие -'0,4 Квгп . Расчеты плиты покрытия необходимо производить с учетом первой категории трещиностойкости. морозостойкость бетонов следует нормировать не только с учетом климатических условий, но и напряженно-деформированного состояния конструкции покрытия, и назначать не менее Р 400.

13 л

В качестве характеристики одного не оонозных свойств кровельного бетона предлагается коэффициент термостойкости, определяющий стойкость бетонов к воздействию переменных положительных температур (нагреванию и остыванию). Коэффициент термостойкости - это отношение морозостойкости бетона после определенного числа циклов нагревания - остывания к начальной морозостойкости. Йредлагается нормировать коэффициент термостойкости на уровне 0,05. Значение термоморозостойкостп необходимо определять по методике НГЖБа! Тормоморозостойкость рекомендуется назначать на уровне 60 + Р 400,'где 60 - число циклов нагревания-остывания; Г 400 - требуемая морозостойкость бетонов. Установлено, что значение водонепроницаемости необходимо нормировать на уровне V/ 8- 10. В исследованиях по влиянию водопоглощения на изменение морозостойкости керамзитобетона во времени, не установлена строгая зависимость / Го = (П0), но на основании анализа литературных данных предлагается нормировать во|опоглощешш керамзитобетона на уровне 10 % по объему, а для тяжелого бетона - на уровне 4 % по массе.

В качестве одного из основных показателей свойств кровельного бетона рекомендуется нормировать значения усадочных деформаций, гак как усадка в значительной степени определяет трещи-ностойкость, а следовательно, и долговечность железобетонных конструкций.в настоящее время в технической литературе отсуг-твуюг обоснованные предложения по нормирование усадки кровельного згона. .

Так как одним из основных показателе:! долговечности бетона, характеризующим его стабильность во времени, является морозостойкость, то представляется возможным производить нормирование величины усадочных деформаций на основе данных о взаимосвязи усадки с изменением морозостойкости бетона во времени. В ре-

зультате исследования била получена зависимость изменения морозостойкости керамзитобетона во времени от усадочных деформаций и расхода цемента. Определено, что величину усадки кровельного керамзитобетона необходимо нормировать не .более, 0,4 мм/м.

Важным моментом в проблеме долговечности беспокровных крыш является выбор цемента для кровельных бетонов, так как долговечность конструкции в значительной степени определяется морозостойкостью бетона, которая зависит от морозостойкости цементного камня. Анализ цементов, выпускаемых в России, которые можно использовать для кровельных бетонов, и опыта эксплуатации сборных беспокровных крыш в различных регионах нашей страны, изготовленных на различных цементах, показал, что в качестве вяжущего для кровельного бетона рекомендуется применять напрягающий и сульфатостойкий цементы.

Комплекс проведенных испытаний показал, что при устройстве монолитных беспокровных крыш целесообразно применять напрягающие бетоны, обладающие ускоренным набором прочности, повышенной по сравнению с бетоном на портландцементе экзотермией, высокой морозо- и термостойкостью, водонепроницаемостью, частичной компенсацией усадки. В процессе экспериментальных исследований установлено, что морозостойкость керамзитобетонов на напрягающих цементах, при прочих равных условиях, в 1,2-2,35 раза выше, чем морозостойкость аналогичных бетонов на портландцементе. Испытания проводили в течение 1385-1989 гг. на шести цементах (КЦ-10-1.1500 и Щ-10-1Л400 Пашийского, НЦ-20-ЖЮ-и НЦ-10-1:1400 Подольского, НЦ-10-М400 Днепродзержинском цементных заводов и ПЦ Чечено-Ингушского завода).

Сравнение бетонов, изготовленных на портландцементе Чечено-Ингупского цементного завода, и напрягающем цементе, изготовленном на основе портландцемента Чечено-Ингушского цементного

завода, показало, что бетоны на напрягающем цементе имели морозостойкость в 1,2-2,5 раза выше, чем бетоны на портландцементе. Следовательно, на портландцемент см клинкере Чечено-Ингушского цементного запода представляется возможным и целеобразным изготавливать напр'ягапщиП цемент для устройства монолитных бегспокроэных крыш в ЧИР.

Применение напрягающих цементов, изготовленных из поргланд-цементных клинкеров с содержанием С3А в клинкере 3-10 Михайловского, Чечено-Ингушского, Новороссийского цементных заводоз взамен портлавдцементов этих же заводов, позволяет повысить морозостойкость мелкозернисты:! бетонов в 2-2,4 раза.

Таким образом, использование напрягающего цемента взамен портландцемента позволяет получать бетоны, имеющие более высокую морозостойкость.

В настоящее время исследователями признается, что.одним из основных факторов, определяющих долговечность бетонов, является содержание грехкальциевого алюмината в клинкере. Для бетонов на портландцементе зависимость морозо- и термоморозостойкостл бетонов от содержания С3А в клинкера достаточно хорошо изучен«. Для бетонов, к которым предъявляются повышенные требования по долговечности, рекомендуется применять'1? содержанием трехкаль-циевого алюмината в клинкере до 5 %. Исследований по определению зависимости термоморозо- и термостойкости бетонов на напрягающих цементах от содержания С3А в портландцементном клинкере малочисленны. •

В работе проведены исследования по влиянию минералогического состава клинкера на морозо- и термостойкость бетонов. Испытания проводили на напрягающих цементах, изготовлешшх на основе портландцементннх клинкеров Новороссийского, Чечено-Ингушского и Михайловского цементных заводов с содержанием С3Л

в портландцементноы клинкере соответственно 3, 7 н 10 %. Установлено, что оптимальное содержание С3А в портландцементном клинкере для производства напрягающего цемента, применяемого для изготовления термостойких и термоморозостойких бетонов^состав-ляет 7-8 %, что позволяет значительно расширить сырьевую базу для приготовления кровельных бетонов.

В связи с тем, что модуль упругости бетонов учитывается при оценке жесткости конструкции и температурных напряжений, проведено исследование упругопластическох свойств и определены значения модуля упругости бетонов на напрягающем цементе (НЦ-10) в сравнении с бетонам на 1Щ.

Согласно СНиП 2.03.01-84 модуль упругости бетонов на напрягающих цементах определяется посредством умножения модуля упругости равнопрочного бетона на портландцементе на понижающий коэффициент, величина которого составляет 0,65-0,72 для бетонов классов В15-В35.

Изучено влияние расхода цемента, вида крупного заполнителя, условий, твердения на величину модуля упругости бетонов. Применяли НЦ-Ю-гМОО промышленных партий, НЦ-1СН.1400, приготовленный на основе портландцемента Чечено-Ингушского завода и портландцемент Чечено-Ингушского завода, керамзитовый гравий, известняковый и гранитный щебень.

Установлено, что упругопластические свойства бетонов на напрягающем цементе НЦ-10 сопоставимы с упругопластпческшля свойствами равнопрочных бетонов на портландцементе. Представлены предложения о внесении изменений в СНиП 2.03.01-84 по определению модуля упругости бетонов на НЦ-10. Предложено модуль упругости бетонов на НЦ-10 устанавливать согласно СНиП 2.03.01-84 как для равнопрочных бетонов на портландцементе.

В работе выполнен цикл испытаний по оптимизации составов

завода, показало, что бетоны на напрягающем цементе имели морозостойкость в 1,2-2,5.раза вше, чел:бетоны на портландцементе. Следовательно, на портландцементом клинкере Чечено-Ингушского цементного завода предетаяляегея вэзмошшм и целеобразннм изготавливать напрягавший цемент для устройства монолитных йеппскровных* крыш-в ЧИР. - : !

Применение напрягающих цементов, изготовленных из портланд-цеыенгных клинкеров с содержанием C¿A в клинкере 3-10 J.Inxaü-ловского, Чечено-Ингушского, Новороссийского цементных заводов взамен портландцементов отих же заводов, позволяет повысить морозостойкость мелкозернистых бетонов з 2-2,4 раза.

Таким образом, использование напрягающего цемента взамен портландцемента позволяет получать бетоны, имеющие более высокую морозостойкость.

В настоящее время исследователями признается, что одним из основных факторов, определяющих долговечность бетонов,, является содержание трехкальциевого алюмината в клинкере. Для бетонов на портландцементе зависимость морозо- и термоморозостойкостл бетонов от' содержания С3А в клинкера достаточно хорошо изучен«. Для бетонов, к которым предъявляются повышенные требования по долговечности, рекомендуется приме нятьПТ содержанием трехкальциевого алюмината в клинкере до 5 %. Исследований по определению зависимости термоморозо- и термостойкости бетонов на напрягающих цементах от содержания СдА в портландцементом {(линкере малочисленны. -

В работе проведены исследования по влиянию минералогического состава клинкера на морозо- и термостойкость бетонов. Испытания проводили на напрягающих цементах, изготовленных на основе портландцемеитных клинкеров Новороссийского, Чечено-Ингушского и Михайловского цементных заводов с содержанием СдА

в портландцементноы клинкере соответственно 3, 7 и 10 %. Установлено, что оптимальное содержание С3А в портландцементном клинкере для производства напрягающего цемента, применяемого для изготовления термостойких и термоморозостойких бетонов^состав-ляет 7-8 %, что позволяет значительно расширить сырьевую базу для приготовления кровельных бетонов.

В связи с тем, что модуль упругости бетонов учитывается при оценке жесткости конструкции и температурных напряжений, проведено исследование упругопластических свойств и определены значения модуля упругости бетонов на напрягающем цементе (НЦ-10) в сравнении с бетонами на ПЦ.

Согласно СНиП 2.03.01-84 модуль упругости бетонов на напрягающих цементах определяется посредством умножения модуля упругости равнопрочного бетона на портландцементе на понижающий коэффициент, величина которого составляет 0,65-0,72 для бетонов классов В15-В35.

Изучено влияние расхода цемента, вида крупного заполнителя, условий твердения на величину модуля упругости бетонов. Применяли НЦ-Ш-гМОО промышленных партий, НЦ-1СИМ00, приготовленный на основе портландцемента Чечено-Ингушского завода и портландцемент Чечено-Ингушского завода, керамзитовый гравий, известняковый и гранитный щебень.

Установлено, что упругопластические свойства бетонов на ■ напрягающем цементе НЦ-10 сопоставимы с упругопластпческими свойствами равнопрочных бетонов на портландцементе. Представлены предложения о внесении изменений в СНиП 2.03.01-84 по определению модуля упругости бетонов на НЦ-10. Предложено модуль упругости бетонов на НЦ-10 устанавливать согласно СНиП 2.03.01-84 как для равнопрочных бетонов на портландцементе.

В работе выполнен цикл испытаний по оптимизации составов

кровельного железобетона. Особое место о этих исследованиях уделено изучению изменения структуры бетона в результате климатических воздействий. ¡3 качестве критериев оценки стойкости структуры принято изменение морозостойкости бетона. Образцы после изготовления твердели в нормальных условиях в Течение 28 сут., а затем в атмосферных условиях на крыше эксплуатируемого здания в г.Грозном в течение Злет. Оптимизация, состава керамзитобетона проведена с использованием методов математического планирования эксперимента. Изучено влияние расхода напрягающего цемента и добавки^гранулометрического состава мелкого Ш) и'крупного (К) заполнителя па стойкость бетона к Климатическим воздействиям. Установлено, что оптимальны;! состав кровельного бетона характеризуется расходом цемента 330-400 кг/м3, значением параметра Ц/(Ш-К) в пределах 0,31-0,32.

Керамзитовый гравий фракций 5-10 мм целесообразно вводить в смесь в пределах 30-70 % от общего объема крупного заполнителя фракции 5-20. Установлено, |что в составе мелкого заполнителя целесообразно 40-50 % плотного песка заменять пористым. При этом морозостойкость керамзитобетона на напрягающем цементе повышается. Расход добавки ЛСТ1Д следует принимать в количестве 0,35-0,5 % от массы напрягающего цемента.

В диссертационной работе представлены результаты исследований по изучению процессов твердения и критической прочности бетонов на напрягающем цементе в эиших условиях. Установлено, что значение критической прочности кровельных бетонов на напрягающем цементе монет быть пошгкено на 10 % от нормативного. Изучение процессов твердения щзовелышх бетонов на напрягающем цементе в зимних условиях показывает, что бетон на напрягающем цементе способен твердеть при температуре до -5°С, при этом прочность его в 28-суточном возрасте составляет 30-35 % от ма-

IS

рочной. Применение бетонов на напрягающем цементе позволяет устраивать беспокровные крыши безобогревным методом при температуре до минус 5°С и сократить время ухода за бетоном.

В диссертационной работе рассмотрен вопрос об устройстве монолитных беспокровных крыш из бетонов на напрягающих цементах в условиях сухой и гаркой погоды. В результате исследований установлено, что уход за кровельным кераызитобетоном на напрягающем цементе необходимо осуществлять до достиненая им 50-55 % от марочной прочности. Выявлено, что после окончания ухода керамзитобетон достигнет марочной прочности как при дальнейшем выдергивании бетона в нормальных условиях, так и в условиях сухой маркой погоды. При этом марочная морозостойкость монет быть обеспечена при достижении бетоном после ухода 43 % К аб при дальнейшем выдерживании как в нормальных условиях, так и в условиях сухой маркой погода. Таким образом, продолки-тельность ухода за бетоном на Щ долкна определяться необходимой прочностью батона после ухода. • ]

Проведенные исследования показали эффективность применения керамзитобетонов на напрягающих цементах для устройства цоно-литных беспокровных крыш в условиях сухой яаркой погоды.|

. В настоящее время при производстве бетонных работ в условиях сухой жаркой погоды уход за свекеулоненным бетоном осуществляется различными способами, которые однако применяют только как один из промежуточных технологических переделов при бетонировании конструкций. Прячем указанные мероприятия и приспособления необходимы только на стадии бетонирования конструкций и отсутствуют в процессе эксплуатации.

Б диссертации рассмотрен вопрос о возможности применения щебня одновременно В качестве защитного покрытия монолитной бес-покровной крыши и как способа ухода зг бетоном в условиях сухой жаркой погоды. ;

Защитное покрытие из,-щебня, гак показали расчеты и экспериментальные исследования, позволяет уменьшить температуру поверхности конструкции и температурный перепад по сечению конструкции, что дает возможность снизить растягивающие напряжения на лицевой поверхности покрытия. Установлено, что наиболее оптимальным является применение защитного пг'фытня из щебня толщиной 40 ш. Морозостойкость.кровельного керамзитобетона на напрягающем цементе, твердеющего в условиях сухой жаркой погоди под слоем щебня толщиной 40 ш, в 2,5 раза вше, чем бетона на НЦ, твердеющего без ухода,, п.на 20 % ниже, чем морозостойкость бетонов, твердеющих под полиэтиленовой пленкой.

Результаты проведенных исследований легли в основу разрабатываемых рекомендаций по назначению требований к кровельному бетону и рекомендаций по устройству монолитных беспокровных крыш, технологического регламента на устройство монолитных бес-

I

по1фовннх крыш в Ростове-на-Дону.

Производственная апробация результатов исследований проводилась при устройстве монолитной беспокровной крыши на туристической базе "Грозный" в Грозном, на 17-этажном монолитном жилом доме в Ростове-на-Дону.

Применение кровельных бетонов для монолитных беспокровных крыш позволяет снизить трудоемкость и себестоимость в сравнении с крышами с рулонной кровлей. '.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

I. Предложены критерии по нормированию основных свойств

кровельного бетона, учитывающие теипзратурно-влажностный решил эксплуатации, геометрические параметры, особенности работы конструкции и технологию устройства покрытия. Рекомендуются следующие нормативные требования к бетону: марка бетона по морозостойкости не ниже Г 400; коэффициент термостойкости 1;Г/Р не ниже 0,85; марка бетона по термоморозостойкости не ниже 60 + Р 400; марка бетона по водонепроницаемости не ниже № 8; усадка бетона не более 0,4 щ/м. Прочность бетона определяется из условий обеспечения I категории, трещиностойкости лицевой поверхности и долговечности конструкции: на сжатие Кап >2,50, па растяжение Кз-ьп 5= 5 Водоаоглощение карамзитооетона не должно превышать: для кераызцтобетона 10 % по объему, а для тяжелого бетона не более 4 % по массе.

2. Разработана технология.кровельного бетона для монолитных железобетонных покрытий без поверхностной гидроизоляции, совмещающих несущие, гидро- и теплоизолирующие функции для чердачных крыш жилых зданий, включающая предложения по нормированию основных свойств кровельного бетона в зависимости от вида конструкции и условий эксплуатации, требований к материалам и составу бетона, способу ухода за бетоном при производстве работ в зимних условиях и в условиях сухой жаркой погоды.

3. Доказана эффективность применения напрягающего цемента для изготовления щювельного бетона, так как при равном расходе вяжущего, морозостойкость бетона повышается в 1,3-2,5 раза, коэффициент термостойкости - в 1,3-2,4 раза, термоморозостойкости до 1,5 раз . Марка по водонепроницаемости бетонов на напрягающем цементе не ниже 1/\/ 8*

Для производства напрягающих цементов, используемых в кровельных бетонах, рекомендуется применять портландцементный клинкер с содержанием трехкальциевого алюмината 7-8 %.

4. Предложены составы кровельного керамзитобетона, характеризующиеся расходом напрягающего цемента 380-400 кг/м3, значением агрегатно-структурного фактора в пределах 0,31-0,32 при водоцементном отношении не более 0,5 с обязательным применением добавки типа JICTlvI в количестве 0,35-0,50 % от массы, лерамзи-товый гравий фракции 5-10 мм целесообразно использовать в пределах 30-70 % от общего объема крупного заполнителя фракции 5-20; а песок,содарьашй . 50-60 % от общего объема песка для строительных работ фракции 0,14-1,25 мм и 40-50 % керамзитового necia фракции 1,25-5,0 мм.

5. Установлено, что упругопластическиа свойства бетонов на напрягающем цементе НЦ-10 сопоставимы с упругопластическшди свойствами равнопрочных бетонов на портландцементе. Даны предложения о внесении изменений в СНиП 2.03.01-84 по определен!® модуля упругости бетонов на НЦ-10. Предложено модуль упругости бетонов на НЦ-10 определять согласно СНиП 2.03.01-84 гак для равнопрочных бетонов на портландцементе.

6. Значение оптической прочности кровельных бетонов на НЦ при устройстве покрытий в зимних условиях можно снизить на 10 % от нормативного значения. Показана эффективность применения бетонов на НЦ без противоморозных добавок при.производстве работ безобогревным методом при температуре до минус 5°С.

7. При производстве работ в условиях сухой жаркой погоды необходимо обеспечить уход за керамзитобетоном на напрягающем цементе до приобретения им 50-55 %-ноИ марочной прочности, что на 15-20 % ниже, чем нормативное значение для равнопрочных бетонов на портландцементе.

8. Разработаны предложения по уходу за твердеющим бетоном

в условиях сухой жаркой погоды путем устройства защитного покрытия из щебня толщиной не менее 40 мм. Такое покрытие обеспечи-

вает уход за бетоном, снижает температурный перепад по сечению кровельного элемента и уменьшает растягивающие напряжения на лицевой поверхности панели.

9. Результаты исследований использованы при устройства монолитной беспокровной крыши на турбазе "Грозный" в г.Грозном, монолитной беспокровной крыши на 17-этажном жилом доме в Ростове-на-Дону. Реализация разработанных положений, чертежей, технологического регламента позволила уменьшить трудоемкость работ и себестоимость покрытил. _

Основное содержание работы изложено в следующих публика-

I. Аирапетов Г.А., Харченко И.Я., Черемиоин В.В. Повышение эффективности выполнении бетонных работ при бетонировании конструкций в зимнпй период на основе применения НЦ- Цемента//Сб. докладов: УШ Интернациональный конгресс индустриального строительства (1КГЗ-88). - ГДР-Лейпциг, 1988. - С. 7-II (статья на немецком языке).

; 2. Харченко И.Я., Березутская Т.Г., Черемиоин В.В. Проектирование и технология устройства беспокровиых монолитных крыш из; напрягающего керамзитобетона//Ресурсосберегающие технологии на основе напрягающих цементов,- М.: Стройиздат, 1989. - С.99.

3. Харченко И.Я., Головин A.A., Черемиоин В.В. Устройство гидроизоляционных покрытий из напрягающих бетонов/Передовой производственный опыт, рекомендуемый Минюгстроем СССР для внедрения в строительство: Hayчн.-техн.информ. сб. Минюгстрой СССР ЦБНТИ. - 1989. - Вып. 3.

4. Харченко И.Я., Черемиоин В.В. Восстановление качества монолитных железобетонных конструкций на основе применения бетонов на напрягающих цементах//Сб.докладов:У Национальная конференция с международным участием "Эффективные строительные

технологии". - Болгария, 1989. -

5. Несветаев Г.Б., Харчепко П.Я., Чорошсии Б.В. О нормировании усадки для кровельных бехопов/'Структурообразовакпе, технология к свойства композитных строительных материалов и конструкций. - Саранск, МГУ, 1990.

6. Черемискн В.В. К вопросу о критической прочности напрягающих бетонов//Структурообразование, технология и свойства композитных строительных материалов и конструкций. - Саранск; МГУ, 1990.

7. Батон для беспокровных крыщ/Г.А.Айрапетов, И.Я.Харченко, А.И.Панченко, Г.В.Несветаев, В.В.Черемисин//Состояние и перспективы развития беспокровных крыш яилых, общественных и производственных зданий. - М.: ЭДЩТП, 1991. - С. 72-75.

8. О нормировании свойств кровельного бетона/Г.А.Айрапе-юв, И.Я.Харченко, А.И.Панченко, Г.В.Несветаев, В.В.Черемисин //Состояние и перспективы развития беспокровных крыш жилых, общественных и производственных зданий. - М.: МДН1П, 1991. - С. 49-53.

9. Учет температурных воздействий при расчете панелей беспокровных крыш/Г.А.Айрапетов, И.Я.Харченко, А.И.Панченко, Г.В. Несветаев, В.В.Черемисин//Состояние и перспективы развития беспокровных крыш килых, общественных и производственных зданий. -М.: ВДНШ, 1991. - С. 42-45.

10. Влияние минералогического состава клинкера на долговечность напрягающего цемента и бетона/Г.А.Айрапетов, И.Я.Харченко, А.И.Панченко, Г.В.Несветаев, В.В.Черемисин//Опыт и перспективы применения бетонов на напрягающем цементе в строительстве. - М.: ЦРДЗ, 1992. - С.53-55.

11. Оптимизация параметров однослойных,панелей беспокровных крыш/Г.А.Айрапетов, А.И.Панченко, И.Я.Харченко,Г.В.Несвета-

ев, В.ВЛерешсик/Лйшщиое строительств;* - 1992. - ^ 5. С. 21-22.

Подписано в печать 16". 12.92 г. • Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 70 экз. С.24 -Заказ 934

Ротапринт Ростовской-на-Дону государственной академии строительства.

344022, Ростов-на-Дону, ул.Социалистическая, 162, РГАС.