АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ СССР

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА НИИЖБ

УКАЗАНИЯ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ (ТЯЖЕЛЫХ И ГИДРАТНЫХ) БЕТОНОВ

МОСКВА-1959

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА НИИЖБ

УКАЗАНИЯ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ (ТЯЖЕЛЫХ И ГИДРАТНЫХ) БЕТОНОВ

Одобрены Академией строительства и архитектуры СССР 30 апреля 1958 г.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ. АРХИТЕКТУРЕ И СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ

Москва —1959

Таблица 7

Условное обозначе ние Марка бетона Показатели 100 150 200 Сжатие осевое (призменная прочность)........ КР 80 120 145 Сжатие при изгибе .... К 100 140 180 Растяжение осевое .... К 10 15 20 Растяжение при изгибе . Др.« 16 21 26 Сцепление с арматурой . . — 11 18 22 Модуль упругости .... Еб 140 000 175000 215000

Примечание. Модули упругости определены при нагрузке, рав ной половине от разрушающей.

Таблица 8

Условное обозначе ние Марка бетона Показатели 100 150 200 Сжатие осевое (призменная прочность)........ Я"р 50 75 100 Сжатие при изгибе . . . К 60 95 125 Растяжение осевое .... *р 9 12 16 Растяжение при изгибе ДрНи 9 12 16 Сцепление с арматурой — 10 16 21 Модуль упругости .... Е6Н 100 000 170 000 230000

Примечание. Данные табл. 7 относятся к магнетитовым, лимо-нитовым и баритовым бетонам, а табл. 8 — к бетонам на заполнителе из чугунного скрапа.

10

WO    200    300    Ш    ООО Предел прочности при сжатии, кг/см 2 Рис. 3. Призменная прочность комбинированных составов с лимонитом Л —лимонит-Нцебень; □ —лимонит+барит; О—лимонит+магнетит; ф —лимонит+чугун

Предел прочности при сжатии, ко/см* Рис. 4. Призменная прочность в функции кубиковой прочности О —магнетитовый бетон; 4—лимонито-вый бетон; □—баритовый бетон; ф—чугунный скрап

JO	L 1 ,4 оо - V Г° - Л -о i 7* - 6 о< JX |
wo    m    m    wo Предел прочности при сжатии. иг/см*

Рис. 7. Сцепление с арматурой для комбинированных составов

Д —лимонит+щебень;    О—лимоннт+магнетит; О —ли-

монит+барит; •—лимонит+чугун

Рис. 9. Предел прочности на растяжение при изгибе А —обычный бетон; О—магнетитовый бетон; -\--лимонитовый бетон;    □—баритовый    бетон; • —чугунный скрап

Рис. 10. Предел прочности на растяжение при изгибе для комбинированных составов А —лимоиит-Идебень; О—лимониты-магнетит; □ —лимонитЫ-барит; %—лимонитЫ-чугун

Примечания. 1. Выбор нормативного сопротивления, сцепления или модуля упругости для промежуточных значений марок бетона может производиться по графикам рис. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10.

2.    Предел прочности на сжатие при изгибе принимается равным 1,25 /?пр*

3.    Модуль упругости при изгибе принимается 0,76 от значений, приведенных в таблицах.

4.    Нормативное сопротивление растяжению бетонов на глиноземистом цементе принимается 0,7 от табличных значений.

21.    Коэффициенты однородности специальных (тяжелых и гидратных) бетонов принимаются такими же, как и для обычных тяжелых бетонов, в соответствии с НиТУ 123-55.

22.    Коэффициенты линейного расширения специальных (тяжелых и гидратных) бетонов при охлаждении и при нагревании в пределах от 0 до 200° принимаются по табл. 9.

Таблица 9

Коэффициент ли- Наименование бетона нейыого расшнре- НИИ —5 МО 0,76-!0~5 Комбинированные бетоны с лимонитовыми или ге- —5 матитовыми заполнителями.......... 0.63-10

23. Усадка специальных (тяжелых и гидратных) бетонов в микронах на 1 м принимается по данным табл. 10.

Таблица 10

Усадка в ц/jk Наименование бетона за первые за 6 меся- сутки цев полная Лимонитовый бетон...... 100-200 550 700 Бетон на чугунном скрапе . . . Комбинированные бетоны с лимо- 150-450 450 750 нитовым песком......• • 200-500 500 850 Бетон обычный........ 400-550 450 950 Магнетитовый бетон...... 500-600 500 1 000 Баритовый » ...... 500-1 100 650 1450

24. Объемные веса специальных (тяжелых и гидратных) бетонов принимаются по данным табл. 11.

15

содержание

Стр.

Предисловие..... 3

Указания по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из специальных (тяжелых и гидратных) бетонов, предназначенных для защиты от радиоактивных воздействий . .    4

Инструкция по проектированию составов специальных (тяжелых и гидратных) бетонов на заданный объемный вес. прочность и подвижность.......•........ 19

Приложения:

1.    Пример расчета состава тяжелого бетона....... 27

2.    Расчет количества связанной воды в гидратном бетоне . .    29

Инструкция по приготовлению и укладке специальных (тяжелых и гидратных) бетонов в защитные ограждения ....    30

ПРЕДИСЛОВИЕ

В настоящий сборник включены следующие документы, разработанные лабораторией тяжелых бетонов Научно-исследовательского института бетона и железобетона:

1)    «Указания по проектированию бетонных и желез обе-тонных конструкций из специальных (тяжелых и гидратных) бетонов, предназначенных для защиты от радиоактивных воздействий»;

2)    «Инструкция по проектированию составов специальных (тяжелых и гидратных) бетонов»;

3)    «Инструкция по приготовлению и укладке специальных (тяжелых и гидратных) бетонов в защитные ограждения».

Указания содержат основные положения строительного проектирования защитных ограждений от радиоактивных воздействий, а инструкции — рекомендации по методике проектирования и приготовления тяжелых и гидратных бетонов для защиты от радиоактивных излучений.

Указания и инструкции составлены на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований НИИЖБа д-ром техн. наук проф. А. Е. Десовым. В экспериментальных работах принял участие мл. научн. сотр. В. И. Надольский. Защитные свойства бетонов от гамма-излучения исследованы совместно с Институтом гигиены и профзаболеваний АМН СССР (инж.-физик Н. В. Вершинин с участием инж. Г. Л. Гранберга).

Указания и инструкции одобрены Академией строительства и архитектуры СССР 30 апреля 1958 г.

Материалы предназначены в качестве руководства для проектировщиков и инженеров-строителей, занятых проектированием и строительством защитных ограждений от действия радиоактивных (гамма- и нейтронного) излучений.

Все замечания по материалам сборника просим направлять по адресу: г. Перово, 3, Московской области, НИИ-бетона и железобетона.

Директор НИИбетона и железобетона К. Н. КАРТАШОВ

3

УКАЗАНИЯ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ (ТЯЖЕЛЫХ И ГИДРАТНЫХ) БЕТОНОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ РАДИОАКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.    Настоящие «Указания» являются дополнением к «Нормам и техническим условиям проектирования бетонных и железобетонных конструкций» (НиТУ 123-55) и распространяются на проектирование бетонных и железобетонных конструкций промышленных и гражданских зданий и специальных сооружений из специальных (тяжелых и гидрат-ных) бетонов.

2.    Специальными тяжелыми бетонами называются бетоны с объемным весом более 2,5 т/м³, приготовленные на тяжелых заполнителях естественного или искусственного происхождения (магнетит, лимонит, гематит, чугунный скрап, барит, дробь, обрезки стали).

Гидратными бетонами называются бетоны, в состав которых входит большое количество химически связанной или полусвязанной воды. Носителями связанной воды в гидрат-ньгх бетонах являются вяжущие (портланд-цемент, гипсо-глиназегмистый цемент, глиноземистый цемент, магнезиальный цемент), заполнители (лимонит, гематит, серпентинит) или специальные добавки, содержащие легкие элементы: (водород, литий, гелий, кадмий).

3.    Для бетонных и железобетонных защитных конструкций применяются бетоны на цементах, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 970-41 (портланд-цемент, пуццолановый портланд-цемент, шлакопортланд-цемент, пластифицированный портланд-цемент), ГОСТ 969-41 (глиноземистый

4

цемент) и ВТУ МПСМ 1951 (гипсо-глиноземистый расширяющийся цемент).

4. Пуццолановый портланд-цемент применяется исключительно для подземных сооружений и конструкций, находящихся в условиях повышенной и постоянной влажности при отсутствии высоких температур, а также для мелких блоков и изделий, изготовляемых на заводах с применением автоклавной обработки или пропаривания, также работающих в среде с повышенной влажностью при нормальных температурах.

Шлакапортланд-цемент применяется во всех случаях наравне с портланд-цементом за исключением случаев, когда требуется быстрый рост прочности при естественном твердении бетсша.

Глиноземистый, гипсо-глиноземистый и магнезиальный цементы применяются в гидратных бетонах для увеличения содержания в бетоне защитного ограждения связанной воды (табл. 1).

Таблица 1

Наименование цементов Количестро связанной воды в % от веса цемента в возрасте 1 месяц 12 месяцев Портл а нд-цементы......... 15 20 Гипсо-глиноземистый......... 28 32 Глиноземистый......... Магнезиальный (окись магния+хлористый 25 30 35 40

Примечание. При наличии агрессивной среды выбор вяжущих производится в соответствии с НиТУ 3*49 (пп. 4 и 5) и специальными инструкциями.

5.    Специальные тяжелые бетоны, подвергающиеся воздействию высоких температур до 250°, должны быть плотными — с показателем плотности не менее 0,9.

Примечание. Показателем плотности бетона называется отношение суммы абсолютных объемов входящих в бетон цемента, крупного и мелкого заполнителей, а также связанной воды к объему единицы бетона. Количество связанной воды принимается по табл. 1.

6.    Гидратные бетоны, подвергающиеся воздействию высоких температур — от 50 до 250°, должно предохранять от испарения воды специальными покрытиями.

5

Покрытия из этялсиликонато® или метилсиликонатов натрия и препарата ГКЖ не предохраняют от испарения влаги из бетона, а потому не рекомендуются.

Ограждения, работающие при температурах до 60°, рекомендуется покрывать перхлорвиниловыми смолами; в случаях эксплуатации защитных ограждений при более высоких температурах рекомендуется применять металлическую опалубку, оставляемую на все время эксплуатации.

Примечание. В случае применения для защитных ограждений, работающих при повышенных температурах, обычных тяжелых бетонов на них распространяются НиТУ 123-55.

7. При проектировании защитных ограждений, работающих при повышенных температурах, следует учитывать ослабление прочности бетона в соответствии с данными табл. 2.

Таблица 2

Потеря прочности в % при температурах Наименование бетона 150° 200° 150° 200° кубнковая прочность призменная прочность Обычный бетон..... 15 25 25 40 Лимонитовый бетон . . . Бетон на лимонитовом песке 10 15 25 40 и чугунном скрапе ..... Бетон на чугунном скрапе 20 35 50 85 и обычном песке...... 20 30 30 50

8. Заполнители минеральные (гравий, щебень), применяемые в комбинированных бетонах, включающих тяжелые и обычные заполнители и предназначенных для защитных ограждений, должны удовлетворять ГОСТ 8269-56 «Щебень из естественного камня и гравий для строительных работ. Методы испытаний»; ГОСТ 2779-50 «Гравий для обычного бетона. Технические условия»; ГОСТ 2780-50 «Щебень из естественного камня для обычного бетона. Технические условия»; ГОСТ 2781-50 «Песок для обычного бетона. Технические условия».

Кроме указанных в упомянутых ГОСТах показателей, производятся определения полного химического состава и объемного и кажущегося удельных весов заполнителей в соответствии с ГОСТ 6427-52 «Материалы стеновые и облицовочные. Методы определения объемных и удельных весов».

6

9.    В качестве заполнителей для специальных тяжелых бетонов применяются: магнетит, лимонит, гематит, барит, серпентинит, металлический скрап, чугунная и металлическая дробь, обрезки полосовой и листовой стали, чугунная стружка, обрезки арматуры (для бетона) и чугунные чушки.

В качестве мелких и крупных заполнителей для гидрат-ных бетонов рекомендуется применять лимонит или серпентинит.

Примечание. Запрещается применение чугунного скрапа или других заполнителей из отходов металла, покрытых жиром или маслами.

10.    Заполнители для тяжелого бетона разделяются по крупности зерен на мелкий заполнитель — с зернами от 0,15 до 5 мм включительно и крупный заполнитель — с кусками крупностью от 5 до 80 мм.

11.    По гранулометрическому составу мелкий и крупный заполнители должны находиться в пределах кривых просеивания для наиболее употребительных заполнителей — наибольшей крупности 40 мм (рис. 1 и 2).

Примечание. Для чугунного скрапа и обрезков стали допускается отклонение от заштрихованной области с преобладанием зерен большой крупности.

Рис. 1. Гранулометрический Рис. 2. Гранулометрический состав состав мелкого заполни-    крупного    заполнителя

теля

12.    Наибольшая крупность кусков заполнителей для специальных (тяжелых и гидратных) бетонов должна отвечать требованиям, предъявляемым ГОСТ 8269-56 на заполнитель для обычного бетона.

13.    Объемный вес крупного и мелкого заполнителей (кроме металлического скрапа) устанавливается в сухом

7

состоянии после 30 сек. вибрирования на лабораторной виброплощадке с амплитудой колебаний 0,35 мм и частотой (номинальной) 3 000 кол/мин. Объемный вес заполнителей может находиться в пределах, указанных в табл. 3.

Таблица 3

Наименование заполнителей Объемный вес в т/м3 Удельный Пус тот- мелкий— менее 5 мм крупный— 5—80 мм вес в т/мя ность В % Лимонит или гематит . . . . 1.6-1.7 1,4-1,5 3,2—4 Магнетит......... 2.3—2,4 2.6—2,7 4,3-5,1 — Барит.......... 3-3.1 2,6—2,7 4,3-4,7 — Чугунный и металлический скрап: а) дробь ........ 4,5—8,8 7,1 38 б) обрезки круглой стали диаметром d—16—25 мм, длиной 2d...... 4,3 7,8 46 в) обрезки полосовой и листовой стали толщиной 4—20 мм, длиной 50— 60 мм........ 3,4 7.8 57 г) обрезки угловой стали до 120X120 мм, длиной 50— 80 мм........ 2,4 7.8 68 д) чугунная стружка . . . 2,3 7,8 54

14.    Прочность кусков заполнителя по испытанию их в цилиндрических образцах диаметром 50 мм и высотой 50 мм или в кубиках 50X50X50 мм должна быть не ниже величин, указанных в табл. 5.

15.    Водопоглощение заполнителей для специальных (тяжелого и гидратного) бетонов должно быть в пределах значений, указанных в табл. 6.

16.    Содержание сернокислого бария в барите не ограничивается, но для обеспечения указанных в табл. 3 объемных весов оно должно быть в пересчете на сухое вещество не менее 80%. Содержание полуторных окислов (Fe20₃ и АЬ0₃), а также кремнезема не нормируется. Вредными примесями в барите считаются сернистые и сернокислые соединения, включающие гипс или пирит, если содержание последних превышает 1% от веса заполнителя.

17. Содержание окиси железа в лимоните и магнетите не ограничивается, но для обеспечения указанных в табл. 3 объемных весов оно должно быть не менее указанного в табл. 4.

Таблица 4

Содержание окиси железа в % Наименование запол- ннтеля в мелком в крупном заполните- заполните- ле ле Лимонит........ 70 80 Магнетит........ 60 75

Примечание. При получении мелкого заполнителя путем отсева выветрившейся части крупного заполнителя следует учитывать повышенную водопотребность этого мелкого заполнителя и пониженное содержание окиси железа вследствие засорения породы посторонними примесями.

Таблица 5    Таблица    6

Наименование заполнителя Предел прочности при сжатии в кг [см1 Наименование заполнителя Водопо-глошение в % по весу Чугунный скрап 2 000 Магнетит . . . 1—2 Магнетит . . . 2000 Лимонит или ге- Лимонит или ге- матит ...... 9—10 матит ...... 350 Барит ..... 1—2 Барит ..... 400

18. Заполнители для гидратных бетонов характерсизуются количеством связанной и полуовязанной воды, которое устанавливается опытным путем.

II. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

19.    Марка тяжелых и гидратных бетонов, их маркировка и методы испытаний принимаются в соответствии с «Нормами и техническими условиями проектирования бетонных и железобетонных конструкций» (НиТУ 123-55) и ГОСТ 6901-54 «Методы определения удобоукладываемости бетонной смеси и прочности бетона».

20.    Нормативные сопротивления (пределы прочности) наиболее употребительных марок специальных (тяжелых и гидратных) бетонов и нормативные модули упругости при сжатии принимаются согласно табл. 7 и 8.

2 Зак. 947