Госстрой СССР
Ордена Трудового Красного Знамени
научно-исследовательский институт
бетона и железобетона
(НИИЖБ)
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ БЕТОНОВ
В УСЛОВИЯХ СУЛЬФАТНОЙ АГРЕССИИ
Утверждены
директором
НИИЖБ
2
сентября 1983 г.
|
Москва
1984
Печатается по решению секции коррозии и спецбетонов НТС НИИЖБ
Госстроя СССР от 6 сентября 1983 г.
Рекомендации содержат основные положения по применение бетонов для
бетонных и железобетонных конструкций в условиях сульфатной агрессии жидкой
среды в зависимости от проницаемости бетона и минералогического состава
цементов.
В Рекомендациях изложены требования к подбору состава бетона,
выбору добавок, обеспечивающих морозостойкость бетонов, методы приготовления
бетона, а также правила транспортирования, укладки и последующего ухода за
бетоном.
Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников
проектных и производственных организаций.
Табл. 2.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Исследования процессов сульфатной коррозии бетона, проводимые в
НИИЖБ на протяжении ряда десятилетий, позволили обосновать предельное
количество алюмосодержащих компонентов в цементе и концентрации сульфатов в
воде-среде, при которых цементный камень бетона достаточно сульфатостоек.
В Рекомендациях учтен опыт применения (при непосредственном
участии НИИЖБ) портландцементов и шлакопортландцементов на стройках Урала,
Ставропольского края, УССР, ТССР, МССР, БССР, АзССР и в других районах.
Рекомендации разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук,
проф. Ф.М. Иванов, канд. техн. наук М.И. Субботкин, инж. Г.В. Любарская) при
участии д-ра техн. наук, проф. В.К. Москвина, канд. техн. наук Е.А. Гузеева.
При составлении Рекомендаций использованы материалы Южгипроцемента
и НИНЦемента Минпромстройматериалов СССР, а также Ростовского
ПромстройНИИпроекта, Днепропетровского филиала НИИСП Госстроя УССР и
Челябинского политехнического института Минвуза СССР.
Все замечания и предложения по содержании настоящих Рекомендаций
просим направлять в НИИЖБ по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д.
6.
Дирекция НИИЖБ
1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на применение бетонов
на портландцементе, шлакопортландцементе (ГОСТ
10178-76*) и сульфатостойких цементах (ГОСТ 22266-76*) для
бетонных и железобетонных конструкций в условиях сульфатной агрессивности
жидкой среды.
1.2. Нормы сульфатной агрессивности жидкой среды по отношению к
бетону железобетонных конструкций устанавливается в зависимости от
минералогического состава клинкера, применяемого для производства цементов и
проницаемости бетона (табл. 1).
Таблица 1
Вид цемента
|
Проницаемость
бетона
|
Предельное
допустимое содержание иона , мг/л, в жидкой среде для
конструкций, расположенных в
|
средне- и
сильнофильтрующих грунтах с Kф более 0,1 м/сут и открытом водоеме
|
слабофильтрующих
грунтах с Кф менее 0,1 м/сут
|
а) Портландцементы,
удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-76*
|
Пониженная
|
250
|
400
|
Малая
|
400
|
500
|
Особонизкая
|
500
|
600
|
б) Портландцементы
с содержанием минералов в клинкера, %, не более:
C3S - 65, С3А
- 7, сумма С3А и С4АF
- 22 и шлакопортландцементы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-76*
|
Пониженная
|
1500
|
2000
|
Малая
|
2000
|
2500
|
Особонизкая
|
2500
|
3000
|
в) Сульфатостойкие
цементы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 22266-76
|
Пониженная
|
3000
|
4000
|
Малая
|
4000
|
5000
|
Особонизкая
|
5000
|
6000
|
Примечания: 1. В табл. 1 указано предельное допустимое содержание сульфатов, при
котором для конструкций на данном цементе и при данной проницаемости бетона не
требуется антикоррозионной защиты поверхности бетона.
2. При
оценке воздействия жидкой среды на бетон массивных неармированных или
малоармированных конструкций (с содержанием арматуры до 0,5 %) величины допустимых
показателей сульфатной агрессивности следует увеличить в 1,3 раза.
3. Для конструкций, подвергающихся действию воды при одностороннем
гидростатическом напоре не более 10 м, предельное допустимое содержание
сульфатов устанавливается как для конструкций, расположенных в сильно- и
среднефильтрующих грунтах. В случае большего напора величины допустимого
содержания сульфатов устанавливаются на основании специальных исследований.
1.3. При концентрации сульфатов в жидкой среде выше показателей,
указанных в табл. 1, необходимо
определить степень агрессивного воздействия среды. Максимальное содержание
сульфатов, характеризующее степень агрессивного воздействия среды для данного
вида цемента и проницаемости бетона определяется путем умножения показателей
(см. табл. 1) на следующие
коэффициенты:
слабоагрессивная................................ 2;
|
среднеагрессивная.............................. 4;
|
сильноагрессивная............................. 20.
|
1.4. В зависимости от степени агрессивного воздействия среды
назначается вид защитного покрытия поверхности бетона конструкций в
соответствии с требованиями главы СНиП II-28-73* «Защита
строительных конструкций от коррозии».
При концентрации сульфатов в жидкой среде выше пределов сильной
степени агрессивного воздействия варианты антикоррозионной защиты назначаются
по специальному проекту.
2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
2.1. Бетоны на портландцементах, сульфатостойком портландцементе и
сульфатостойком портландцементе с минеральными добавками могут применяться при
действии жидких сред, содержащих сульфаты, как в подземных конструкциях, так и
в условиях попеременного увлажнения, высыхания и замораживания.
2.2. Бетоны на шлакопортландцементах, сульфатостойком
шлакопортландцементе и пуццолановом портландцементе целесообразно применять в
бетонных и железобетонных конструкциях подводных и подземных частей сооружений,
находящихся в постоянном контакте с природными или промышленными водами, в
конструкциях, не подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию и не
имеющих испаряющей поверхности.
Наиболее целесообразно применять бетоны на таких цементах для
фундаментов и других подземных конструкций и подводной части гидротехнических
сооружений, особенно в массивных конструкциях.
2.3. Шлакопортландцемента марки 400, сульфатостойкий
шлакопортландцемент марки 400 допустимо применять для бетонных и железобетонных
конструкций, работающих в условиях воздействия сульфатных агрессивных вод в
сочетании с попеременным воздействием положительных и отрицательных
климатических температур (т.е. при попеременном замораживании и оттаивании,
увлажнении и высыхании) при условии введения в бетон или в цемент при его
изготовлении порообразующих пластифицирующих или комплексных добавок (см. разд.
4 настоящих Рекомендаций).
3. ТРЕБОВАНИЯ К
МАТЕРИАЛАМ
3.1. Портландцемента и шлакопортландцементы должны удовлетворять
требованиям ГОСТ
10178-76*.
3.2. Сульфатостойкие цементы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 22266-76* с
дополнением № 194 от 30 июля 1982 г. (прил. 1).
3.3. Заполнители для бетонов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10268-80, а также требованиям главы СНиП II-28-73*.
Важным требованием к заполнителям для бетона и железобетона,
предназначенных для возведения коррозионностойких сооружений, является чистота
щебня и песка, а также крупность последнего.
Допустимое содержание отмучиваемых примесей в песке не должно
превышать 1 % (по массе), а его модуль крупности должен быть не ниже 2.
Следует применять фракционированный щебень, полученный дроблением
изверженных, невыветрившихся горных пород. Содержание в нем отмучиваемых частиц
не должно превышать 0,5 % (по массе). Допускается применять плотные, прочные
(предел прочности при сжатии не менее 60 МПа) осадочные породы, если они
однородны и не содержат слабых прослоек.
3.4. Вода для приготовления бетонных смесей должна удовлетворять
требованиям ГОСТ 23732-79.
3.5. Химические добавки должны удовлетворять требованиям ГОСТ
24211-80.
4.
НАЗНАЧЕНИЕ И ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА
4.1. Бетон, используемый для конструкций, работающих в зоне
воздействия жидких сред, содержащих сульфаты, должен удовлетворять требованиям ГОСТ
4795-68 и табл. 2.
Таблица 2
Проницаемость бетона
|
Показатели
проницаемости бетона
|
водонепроницаемость
|
водопоглощение, % по
массе, не более
|
В/Ц, не более
|
на
портландцементе, сульфатостойком портландцементе, сульфатостойком
портландцементе с минеральными добавками
|
на
шлакопортландцементе, сульфатостойком шлакопортландцементе, пуццолановом
портландцементе
|
Пониженная
|
В4
|
6
|
0,6
|
0,6
|
Малая
|
В6
|
5
|
0,55
|
0,5
|
Особонизкая
|
В8
|
4
|
0,45
|
0,4
|
Примечание. При выборе к
уточнении составов бетона не следует превышать заданное значение В/Ц даже в том
случае, если для принятых составов бетона их прочность превышает заданную марку
по прочности.
4.2. Составы бетона должны быть запроектированы в заводской
лаборатории путем предварительных расчетов (любым известным методом,
применяемым для расчета состава гидротехнического бетона) с уточнением опытным
путем на материалах, отвечающих приведенным выше требованиям, с обязательной
проверкой и корректировкой в производственных условиях.
4.3. Подбор состава бетона с добавками следует производить в
соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоне» (М.,
1981).
4.4. Проницаемость бетона следует принимать по табл. 2, которая соответствует табл. 5 главы СНиП II-28-73*.
4.5. Пуццолановые портландцементы отличаются от портландцемента и
шлакопортландцемента более высокой водопотребностью (нормальная густота теста
из пуццоланового портландцемента 28 - 32 %, из портландцемента 24 - 26 %),
поэтому расход пуццоланового цемента на 1 м3 бетона
на 10 - 20 % больше, чем у равноподвижного состава бетона на портландцементе и
шлакопортландцементе.
4.6. Для изготовления конструкций, подвергающихся насыщению водой
или солевыми растворами в сочетании с попеременным воздействием положительных и
отрицательных температур, следует применять бетон малой или низкой
проницаемости (см. табл. 2) при
введении в его состав (или в цемент при его изготовлении)
пластифицирующе-воздухововлекающих или микрогазообразующих добавок.
4.7. Рекомендуются следующие виды добавок (прил. 1) и их количество, % массы цемента:
СДБ.......................... 0,1 - 0,2 + СНВ.................. 0,01
|
НЧК.......................... 0,05 - 0,01
|
СДБ.......................... 0,1 + НЧК.......................... 0,1
|
СДБ.......................... 0,3 - 0,5 (только для монолитных
конструкций)
|
Кроме этих добавок, могут применяться и другие воздухововлекающие
(или микрогазообразующие и пластифицирующие добавки), обеспечивающие
необходимый эффект, что должно быть предварительно установлено подбором и
испытанием бетонных смесей и затвердевшего бетона в соответствии с
«Руководством по применению химических добавок в бетоне». Для обеспечения
повышенной морозостойкости и особенно в условиях воздействия на бетон
конструкций растворов солей, при наличии испаряющих поверхностей, целесообразно
использовать кремний-органические соединения типа ГКЖ-10, ГКЖ-11
(пластифицирующе-воздухововлекающие) и 136-41 (микрогазообразующая добавка). Их
дозировка в процентах массы цемента в пересчете на сухое вещество составляет
0,1 - 0,2 % (ГКЖ-10 и ГКЖ-11) и 0,03 - 0,08 % (136-41) и должна уточняться
экспериментально в соответствии с «Руководством по применению химических
добавок в бетоне».
4.8. Дозировка воздухововлекающих (или микрогазообразующих)
добавок уточняется в производственных условиях на пробных замесах с таким
расчетом, чтобы содержание воздуха в бетонной смеси составляло 4 - 6 % (40 - 60
л на 1 м3 бетона). Определение объема воздуха или газа в бетонной
смеси следует выполнять по методике, изложенной в прил. 5 ГОСТ 10060-76.
4.9. При введении добавок подвижность бетонной смеси повышается,
что позволяет при заданной подвижности бетонной смеси сократить В/Ц и
компенсировать снижение прочности вследствие воздухововлечения при
одновременном повышении морозостойкости и атмосферостойкости бетона.
5. ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ
СМЕСИ
5.1. Приготовление бетонной смеси следует производить согласно
указаниям главы СНиП III-15-76
«Бетонные и железобетонные конструкции монолитные» и «Руководства по
применению химических добавок в бетоне».
5.2. В районах сухого и жаркого климата должны выполняться
требования «Рекомендаций по производству бетонных работ в условиях сухого и
жаркого климата» (М., 1972).
5.3. Для приготовления бетона с добавками в бетоносмеситель вместе
с водой вводят необходимое количество добавки. Продолжительность перемешивания
бетона с добавкой должна соответствовать требованиям главы СНиП III-15-76 «Бетонные
и железобетонные конструкции монолитные» и не превышать 3 мин.
5.4. Введение добавок осуществляется в виде водных растворов или
эмульсий в воду затворения, или непосредственно в бетономешалку. Приготовление
растворов или эмульсий добавок и их дозирование производится в соответствии с
«Руководством по применению химических добавок в бетоне».
5.5. Каждая бетоносмесительная установка должна быть обеспечена
емкостями и дозаторами для растворения и дозирования добавок.
6. УКЛАДКА БЕТОННОЙ СМЕСИ
И УХОД ЗА БЕТОНОМ
6.1. Бетонная смесь, доставленная на стройплощадку, должна быть
немедленно уложена в опалубку (не позднее 30 мин после ее приготовления) .
6.2. Для обеспечения долговечности бетонных и железобетонных
конструкций необходимо обеспечить качественное уплотнение бетонной смеси;
условия твердения бетона в конструкции должны исключать его высушивание или
замораживание до достижения бетоном 70-ной проектной прочности. Необходимо
соблюдать установленную толщину защитного слоя бетона в железобетонных конструкциях,
для чего следует применять фиксаторы положения арматуры.
6.3. Выдерживание бетона в монолитных конструкциях и уход за ним
должны осуществляться согласно требованиям главы СНиП III-15-76.
Бетоны на шлакопортландцементных, сульфатостойких шлакопортландцементах и
пуццолановых портландцементах в начальные сроки твердения особенно
чувствительны к понижению температуры твердения и испарению
влаги. В этих условиях бетон на указанных видах цементов значительно медленнее
набирает прочность, чем бетон на портландцементах. Бетон на портландцементе,
сульфатостойком портландцементе и сульфатостойком портландцементе с
минеральными добавками должен предохраняться от высыхания не менее 7 сут, а
бетон на шлакопортландцементе, сульфатостойком шлакопортландцементе и
пуццолановом портландцементе - не менее 14 сут.
6.4. Тепловую обработку железобетонных изделий с микрообразующими
и воздухововлекающими добавками следует производить по мягкому режиму:
предварительно выдерживание до пропаривания - 2 - 4 ч;
скорость подъема температуры до 80 - 90 °С не более 10 - 15 °С в
час (более быстрый подъем предусмотрен для жестких смесей);
продолжительность изотермического прогрева при температуре 30 - 90
°С до приобретения бетоном не менее 70 %-ной марочной или заданной отпускной
прочности;
скорость охлаждения до температуры воздушной среды 15 - 20 °С в
час.
6.5. Железобетонные изделия с добавками поверхностно-активных
веществ следует прогревать по режиму, указанному в п. 6.4 настоящих Рекомендаций, но
с предварительным выдерживанием до пропаривания не менее 4 ч. При одновременном
введении в состав бетона поверхностно-активных веществ и ускорителей твердения
предварительное выдерживание может быть сокращено до 2 ч, что уточняется
заводской лабораторией.
6.6. С целью обеспечения заданной прочности бетона режимы тепловой
обработки (продолжительность предварительного выдерживания и изотермического
прогрева) должны уточняться лабораторией экспериментально для каждой новой
партии цемента и добавки.
7. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
БЕТОННОЙ СМЕСИ И БЕТОНА
7.1. Определение подвижности, жесткости и объемной массы бетонной
смеси следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 10181.0-81
и 10181.1-81.
7.2. Водопоглощение определяется высушиванием при 100 - 105 °С до
постоянной массы P1
пробы бетона (образец-куб с ребром 7,07 см или кусок неправильной формы массой
0,5 - 0,8 кг), предварительно насыщенной водой (масса Р2) под
вакуумом в течение 0,5 ч (остаточное давление 5 - 7 мм), или при
кипячении в воде в течение 2 ч. Полное водонасыщение, %, определяют по формуле
7.3. Для определения прочности бетона с добавками или без добавок
образцы-кубы с ребром 15 или 10 см выдерживают в нормально-влажных условиях или
подвергают тепловой обработке по мягкому режиму (см. пп. 6.4, 6.5
настоящих Рекомендаций). Определение прочности бетона следует производить по
методике ГОСТ 10180-78.
7.4. При предъявлении к бетону требований по морозостойкости и
водонепроницаемости испытание бетона следует производить в соответствии с
требованиями ГОСТ 10060-76.
8. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
8.1. При изготовлении бетона и работе с добавками должны
соблюдаться правила, изложенные в главе СНиП III-4-80*. «Техника
безопасности в строительстве» и в «Руководстве по применению химических добавок
в бетоне».
Приложение 1
ТРЕБОВАНИЯ
К ЦЕМЕНТАМ ПОВЫШЕННОЙ СУЛЬФАТОСТОЙКОСТИ
Для сульфатостойких цементов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 22266-76, в
зависимости от вида сульфатостойкого цемента в портландцементном клинкере,
предназначенном для изготовления цементов, нормируется содержание минералов:
1) в клинкере для производства сульфатостойкого портландцемента
должно быть, %, не более: C3S - 50, С3А
- 5, сумма С3А и C4АF - 22.
2) в клинкере для производства сульфатостойкого портландцемента с
минеральными добавками должно быть, %, не более: С3А -
5, сумма С3А и C4АF - 22, содержание C3S не нормируется.
3) в клинкере для производства сульфатостойких
шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента должно быть, %, не более: С3А
- 8, содержание C3S, сумма C3А и C4AF не нормируются.
Содержание добавок в сульфатостойком портландцементе с
минеральными добавками должно быть, %: активных минеральных добавок (кроме
глиежа) не менее 5 и не более 10, гранулированного или электротермофосфорного
шлака не менее 10 и не более 20.
Содержание Al2O3 в шлаках, предназначенных для изготовления сульфатостойкого
портландцемента с минеральными добавками, должно быть не более 8 %.
Содержание Al2O3 в шлаках, предназначенных для изготовления сульфатостойкого
шлакопортландцемента, должно быть не более 12 %.
При содержании в шлаке Al2O3 8 - 10 % количество шлака в сульфатостойком шлакопортландцементе
должно быть не менее 21 и не более 60 %, при содержании в шлаке Al2O3 свыше
10 до 12 % количество шлака в сульфатостойком шлакопортландцементе должно быть
не менее 40 и не более 60 %.
Приложение 2
КРАТКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКИХ ДОБАВОК
1. СДБ - пластификатор, сульфитно-дрожжевая бражка, продукт переработки
ССБ (сульфитно-спиртовой барды) изготовляется на целлюлозно-бумажных комбинатах
в виде жидких (КБЖ) и твердых (КБТ) концентратов с содержанием сухих веществ
соответственно не менее 50 и 76 %. Добавка должна отвечать требованиям ОСТ
81-79-74 Минлесбумдревпрома, КБЖ поставляется в железнодорожных цистернах, КБТ
- бумажных мешках.
2. СКВ - воздухововлекающая добавка, смола нейтрализованная
воздухововлекающая - является продуктом омыления каустической содой
абиентиновой смолы, изготовляется в виде вязкого продукта и поставляется в
деревянных бочках. Добавка должна соответствовать требованиям ТУ 81-05-7-74
Минлесбумдревпрома.
3. НЧК - пластифицирующе-воздухововлекающая добавка представляет
собой нейтрализованный натриевый щелочью черный контакт, изготовляется на
нефтехимических комбинатах и поставляется в железнодорожных цистернах. Добавка
должна отвечать требованиям ТУ 38-101615-76 Миннефтехимпрома.
4. ГКЖ-10, ГКЖ-11 - пластифицирующе-воздухововлекающие добавки,
водно-спиртовые растворы этил- (ГКЖ-10) и метилсиликата натрия (ГКЖ-11) с
содержанием основного вещества 30 ± 5 %. Добавки должны
отвечать требованиям ТУ 6-02-696-76 с изменением № 1 Минхимпрома.
5. 136-41 (бывшая ГКЖ-94) - микрогазообразующая, гидрофобизирующая
добавка представляет собой полимер этилгидросилоксана, должна соответствовать ГОСТ 10834-76
Минхимпрома. Изготовляется на предприятиях химической промышленности и
поставляется в герметизированной таре.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие. 1
1. Общие положения. 1
2. Область применения. 2
3. Требования к материалам.. 3
4. Назначение и подбор состава
бетона. 3
5. Приготовление бетонной смеси. 5
6. Укладка бетонной смеси и уход
за бетоном.. 5
7. Контроль качества бетонной
смеси и бетона. 6
8. Техника безопасности. 6
Приложение 1. Требования к
цементам повышенной сульфатостойкости. 6
Приложение 2. Краткая
характеристика химических добавок. 7
|