Оптимизация составов бетона и технологических параметров изготовления блоков обделки лефортовского тоннеля (стр. 1 )

, , (НИЦ ТМ ),

, (ГУП «НИИЖБ»),

(АООТ «Моспромжелезобетон»)

ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВОВ БЕТОНА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЛОКОВ ОБДЕЛКИ ЛЕФОРТОВСКОГО ТОННЕЛЯ

Возведение современных коммуникационных сооружений высокой эксплуатационной надежности является основной задачей транспортного строительства. Железобетонные конструкции таких сооружений, как правило, ассоциируются с термином «High Performance Concretes», производство которых основано на комплексном применении химических и минеральных добавок или органоминеральных модификаторов серии МБ [1, 2, 3, 4].

Строительство третьего внутригородского транспортного кольца в Москве поставило задачу оптимизации состава бетона и технологических параметров производства железобетонных блоков обделки Лефортовского тоннеля. Особенностью блоков является их габарит и объем, достигающий 7 м3, что в совокупности с требованиями к технологии производства ставило задачу обеспечить заданную производительность технологической линии за счет достижения высокой ранней прочности (18-20 МПа через 10-12 час при температуре +40оС) при низком тепловыделении.

Работа выполнялась специалистами НИЦ ТМ , ГУП «НИИЖБ» и АООТ «Моспромжелезобетон» на основании положений СНиП 3.06.049-91 «Мосты и трубы» Приложение 4 «Технологический метод подбора состава бетона» с корректировкой на введение в состав минеральных и химических добавок согласно рекомендаций НИИЖБ и Appendix А к Канадскому стандарту CAN3-A23.1 “Concrete Materials and Methods of Concrete Construction”.

Основные параметры производства были приняты в соответствии с требованиями, предъявляемыми фирмой «Ceresola Tunnelbautechnik AG» к бетонным смесям и бетонам при изготовлении железобетонных блоков для строительства аналогичного тоннеля под р. Эльба в Германии:

·  класс бетона по прочности – В45;

·  марка бетонной смеси по удобоукладываемости – П1 (осадка конуса ОК=1-4 см);

·  объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха – 2-4%;

·  марка бетона по водонепроницаемости – W12;

·  марка бетона по морозостойкости – F300.

При оптимизации бетонной смеси использовались отечественные материалы:

·  Портландцемент М500 Д0 Н Старооскольского завода, соответствующий ГОСТ 10178; ·  Модификатор бетона МБ-С, соответствующий ТУ 5743-083-46854090-98; ·  Песок кварцевый Мкр=2,8-3,0 Сычевского карьера, соответствующий ГОСТ 3736; ·  Щебень гранитный, карьера «Гранит-Кузнечный» (фракционированный: 5¸10 мм; 10¸20 мм), соответствующий ГОСТ 8267; ·  Воздухововлекающая добавка СНВ, соответствующая ТУ 13-0281078-75-90; ·  Вода, соответствующая ГОСТ 23732.

Бетонные смеси готовили в лабораторных условиях ЖБИ-18 АООТ «Моспромжелезобетон» на бетономешалке принудительного действия при этом варьировались следующие факторы:

·  Расход цемента – от 280 кг/м3 до 400 кг/м3,

Расход модификатора МБ-С – 12% и 17% массы цемента,

Расход добавки СНВ – 0,01% и 0,015% массы цемента;

·  Соотношение песок/щебень – от 0,70 до 0,85;

·  Максимальная температура в бетоне – от +20оС до +60 оС;

·  Водотвердое отношение (В/Ц+МБ) – от 0,3 до 0,4;

·  Максимальный размер крупного заполнителя – от 20 мм до 40 мм;

·  Количество суперпластификатора в составе модификатора МБ-С – от 4% до 10%;

·  Количество золы-уноса в составе минеральной части модификатора МБ-С – от 50% до 70%.

Состав и характеристики бетонных смесей представлены в таблице 1.

После определения свойств бетонных смесей их укладывали в формы, уплотняя на лабораторном вибростоле при частоте 50 Гц в течение 60 секунд. Твердение образцов бетона осуществлялось в пропарочной камере при относительной влажности 98% по режиму, моделирующему температуру в бетоне блока обделки (медленный подъем температуры от +16¸20оС до +40¸50оС к 10 часам, после изготовления). После 10 часов выдерживания при различных режимах твердения образцы помещались в нормально-влажные условия. Для определения кинетики набора прочности бетона проводили их испытание в различные сроки твердения.

Условия твердения и физико-механические характеристики бетона представлены в таблице 2.

Таблица 1

Cостав и характеристики бетонных смесей

Маркировка образцов	Объем замеса, л	Состав бетонной смеси	Характеристики бетонной смеси	Примечание:
Ц, кг/м3	МБ-С, кг/м3	П, кг/м3	Щ, кг/м3	В, л/м3	СНВ, %	ОК, см	g, кг/м3	VВВ, %	П/Щ	В/Т	В/Ц	марка модификатора
№ 1	15	415	46	789	1048	129	0,010	4,0	2427	-	0,75	0,28	0,31	МБ 10-50С
№ 2	15	356	37	804	1079	117	0,010	1,5	2393	5,3	0,75	0,30	0,33
№ 3	15	306	33	831	1106	139	0,010	2,0	2416	4,0	0,75	0,41	0,45
№ 4	18	414	47	786	1045	126	0,010	4,0	2420	3,5-4,3	0,75	0,27	0,30	МБ 8-50С
№ 5	18	358	38	809	1085	123	0,010	1,0	2413	3,7-5,8	0,75	0,31	0,34
№ 6	18	306	33	831	1107	122	0,010	0,5	2400	2,5-5,6	0,75	0,36	0,40
№ 7	18	316	52	778	1116	137	0,010	2,0	2403	3,3-4,8	0,70	0,37	0,43	МБ 6-50С
№ 8	18	327	55	835	1076	124	0,010	1,0	2417	3,2-4,3	0,78	0,32	0,38
№ 9	18	351	55	818	1068	121	0,015	1,5	2407	4,0-5,6	0,76	0,30	0,34
№ 10	12	321	54	841	1049	128	0,010	1,0	2393	4,4	0,80	0,34	0,40	МБ 6-50С
№ 11	12	320	54	860	1018	131	0,010	1,0	2383	3,8	0,85	0,35	0,41
№ 12	12	348	40	834	1043	126	0,010	0,5	2390	3,6	0,80	0,32	0,36	МБ 8-50С
№ 13	30	321	55	844	1055	128	0,015	1,5	2403	3,7	0,80	0,34	0,40	МБ 6-50С
№ 14*	30	321	55	842	1053	129	0,015	2,0	2400	-	0,80	0,34	0,40	МБ 6-50С
№ 15*	30	319	55	837	1046	121	0,015	2,0	2378	-	0,80	0,32	0,38	МБ 6-70С
№ 16	15	317	48	833	1041	128	0,015	1,5	2367	-	0,80	0,35	0,40	МБ 4-50С
№ 17	15	304	45	870	1063	119	0,01	1,0	2402	-	0,82	0,34	0,39	МБ 4-50С
№ 18*	30	302	45	868	1059	119	0,015	1,0	2394	-	0,82	0,34	0,39	МБ 4-50С
№ 19*	30	301	45	863	1052	118	0,015	1,0	2380	-	0,82	0,34	0,39	МБ 4-70С
№ 20	15	300	45	862	1052	119	0,015	0,7	2380	-	0,82	0,34	0,40	МБ 4-70С
№ 21	15	280	50	880	1050	120	0,015	1,0	2382	-	0,84	0,36	0,43	МБ 4-50С

ПРИМЕЧАНИЯ: 1. В таблице указан объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха (Vвв), измеренный компрессионным и объемным методами,