ПРОИЗВОДСТВО КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА

Наиболее распространенными конструкциями, применяемыми в жилищном и гражданском строительстве, являются многопустотные панели перекрытий. В настоящее время в СССР накоплен некоторый опыт производства таких конструкций из высокопрочного керамзитобетона. Так, на полигоне завода железобетонных изделий № 2 (г. Волжский, Волгоградская обл.) в течение нескольких лет изготовляют многопустотные панели из керамзитобетона марки 200 объемным весом 1600 кг/м3 []. Расход материалов для приготовления 1 м? керамзитобетона следующий (в кг): портландцемента марки 500 Себряковского завода — 415, кварцевого песка — 575, местного керамзитового гравия фракции 0—15 мм объемным насыпным весом около 900 кг/м3 и прочностью при сжатии 55 кГ см2 — 570. Керамзитобетонная смесь перемешивается в течение 5 мин. в бетоносмесителе свободного падения емкостью 1200 л. Подвижность смеси 1—3 см по стандартному конусу. Изделие формуется на установке, оборудованной виброплощадкой и вибропустотообразователями. Благодаря отсосу воды пористым заполнителем керамзитобетонная смесь обладает повышенной структурной прочностью, что позволяет производить немедленную распалубку изделий при использовании малоподвижных смесей. Тепловлажностную обработку изделий производят в ямных пропарочных камерах.

Кроме многопустотных настилов, на заводе изготовляют также плиты покрытий из керамзитобетона марки 200. Опытные партии керамзитобетонных плит перекрытий были выпущены на некоторых заводах железобетонных изделий Москвы, Минска, Куйбышева, Ташкента и других городов. На одном из минских заводов железобетонных изделий организовано по агрегатно-поточной технологии изготовление из керамзитобетона предварительно напряженных настилов размером 1,2x6 м с круглыми пустотами. Расход цемента марки 400 для приготовления бетона марки 200 составлял 310—320 кг/м3. Объемный вес керамзитобетона на керамзитовом песке 1600, а на кварцевом песке 1900 кг/мя.

На московском заводе железобетонных изделий № 6 Главмос-промстройматериалов была изготовлена на двухъярусном стане опытная партия предварительно напряженных плит П-45-28 размером 4270x2780x140 мм []. Керамзитобетон марки 200 прочностью при сжатии 140 кГ/см2 в горячем состоянии (в момент отпуска арматуры) был приготовлен на портландцементе марки 600 Воскресенского цементного завода (расход 370 кг/лг*) Повышенный расход цемента объясняется в данном случае использованием керамзита невысокой прочности, а главное, принятым на производстве ускоренным режимом прогрева бетона (продолжительность 6 час).

Керамзитобетонную смесь с осадкой конуса 2—4 см перемешивали в течение 2—5 мин. в бетоносмесителе принудительного действия С-355 и формовали при помощи вибронасадка двухъярусного

Использование керамзитобетона вместо тяжелого бетона не внесло изменений в технологию изготовления изделий, за исключением некоторого увеличения цикла перемешивания бетонной смеси. Испытания опытных плит на кратковременную нагрузку показали, что они удовлетворяют нормативным требованиям по прочности, жесткости и трещиностойкости.

НИИЖБом совместно с рядом других институтов была изготовлена и испытана опытная партия предварительно напряженных керамзитобетонных панелей с круглыми (размеры панелей 6,2X1,2X0,22 ж) ( 2) и овальными пустотами (размеры па-нелеп 6,2X0,76X0,22 ж) [35]. Для приготовления керамзитобетона марки 200 объемным весом 1650 кг/ж3 применяли портландцемент марки 400, кварцевый песок и керамзит объемным насыпным весом 350—500 кг/ж3 Бескудниковского и Лианозовского заводов.

Проведенные испытания подтвердили, что применение керамзитобетона для предварительно напряженных многопустотных панелей длиной 6 м не снижает их несущую способность и трещи-ностойкость по сравнению с аналогичными изделиями из тяжелого бетона. Весьма эффективно применение высокопрочного керамзитобетона для изготовления панелей чердачных перекрытий.

Замена тяжелого бетона легким при изготовлении элементов покрытий практикуется и за рубежом. Например, в Англии фирма «Ричард Лиис» выпускает предварительно напряженные кругло-пустотные настилы из легкого бетона длиной 9 ж, шириной 330— 1727 мм и высотой 102—254 мм [29]. В США керамзитобетонные детали покрытий и перекрытий нормированы американского института бетона и в известной i выпускающими их фирмами

Высокопрочный керамзитобетон применяют при строительстве самых разнообразных зданий и сооружений. Так, при строительстве 65-этажного здания «Марина Сити» в Чикаго все перекрытия были выполнены из легкого бетона объемным весом 1660 кг/м3 и прочностью 320 кГ/см2 []. Из легкого бетона были выполнены также один 58-этажный и два 40-этажных жилых дома в Чикаго и один 30-этажный жилой дом в Детройте []. Для строительства школьного здания в шт. Иллинойс были применены предварительно напряженные пустотелые плиты перекрытия пролетом 12,2 ж с консолью 2,95 ж. Ширина плит перекрытия 2,44 м, толщина 50,8 см. Для производства таких плит использовали легкий бетон прочностью 350 кГ/см2. При сооружении купола зала собраний Иллинойсского университета, имеющего пролет 120 м, также был использован керамзитобетон прочностью 330 кГ см2 и объемным весом 1700 кг/м3. Высокопрочный керамзитобетон был применен и при сооружении зданий аэропортов в Нью-Йорке и в Миннеаполисе. В первом случае для покрытия помещения размерами 90x60 м была применена оболочка толщиной 15 см из керамзитобетона прочностью 410 кГ/см2 и объемным весом 1850 кг/лг3. Во втором случае для складчатой 13-сантиметровой кровли был использован легкий бетон прочностью 210 кГ/см2 п объемным весом 1440 кг/ж3.

Высокопрочный керамзитобетон был успешно использован также при строительстве гостиниц. Для 22-этажного здания отеля в Денвере все несущие конструкции были выполнены из керамзи-тожелезобетоиа. Прочность керамзитобетона для колонн составляла 410 кГ/см2, а для плит перекрытия 310 кГ/см2 при объемном весе 1540 кг/м3. Это позволило уменьшить общий вес здания по сравнению с вариантом постройки из тяжелого бетона на 6800 т [80]. Значительное снижение веса конструкций при использовании высокопрочного керамзитобетона видно на примере строительства 18-этажного здания гостиницы в Далласе. Благодаря уменьшению веса бетона удалось отказаться от большого количества опор и перейти к конструкциям с консолями. Это снизило стоимость 1 м2 площади на 14% [].

Производство изделий из высокопрочного керамзитобетона для жилищного и гражданского строительства в последние годы все большее распространение получает в странах Европы. В Шварценберге (ФРГ) построено 9-этажное здание, в котором

все перекрытия, включая выступающие балконные плиты, изготовлены из керамзитобетона марки 200. В Осло из Лека-1 на построена гимназия. Конструкции здания были изготовлен легкого бетона с прочностью в 28-дневном возрасте 300 кГ'с объемным весом 1600 кг/ж3.

Среди конструкций промышленных здаш высокопрочного керамзитобетона, наиболее перспективными являются плиты перекрытий и особенно покрытий.

На краснодарском заводе «Стройдеталь» треста «Севкавтранс-строй» с 1961 г. проводится работа по освоению выпуска совмещенных предварительно напряженных керамзитобетонных плит типа УКПКН-14 размером 1,5x6 м ( 4) для покрытий промышленных зданий [38, 48]. Ребра плит армируются высокопрочной проволокой периодического профиля диаметром 4—5 мм (ГОСТ 3480—63), что уменьшает расход арматуры на 20—30% и повышает жесткость и трещиностойкость конструкций.

Производство плит на полигоне завода осуществляется по агрегатно-поточной технологии. Для приготовления керамзитобетона используется выпускаемый на этом же заводе керамзитовый гравий фракции 5—35 мм объемным насыпным весом 450— 500 кг/м3. В качестве мелкого заполнителя применяется кварцевый песок. Бетонные смеси готовят на полуавтоматизированном бетонорастворном узле производительностью 40 тыс. м2 в год. Сначала в форму (в ребра) укладывают керамзитобетон марки 200 объемным весом 1680—1700 КГ/IM3, который поступает в нее из транспортируемого 5-тонным козловым краном бункера с небольшим отверстием. Расход керамзитобетона марки 200 на одну плиту составляет 0,18 м3. После укладки бетона в ребра самоходным бетоноукладчиком подают керамзитобетон марки 35—50 объемным весом 850—900 кг/м3 для формования полки толщиной 140— 160 мм. Керамзитобетон уплотняют вибрированием на виброплощадке. Натяжение проволочной арматуры производится электротермическим способом, отпуск — с помощью электродуговой резки или керосинореза, после того как бетон достигнет 70% проектной прочности, т. е. сразу после пропаривания. Пропариваются изделия в ямных камерах при температуре 80—90°С. При складировании готовых изделий на заводе используют деревянные прокладки сечением 200x60 мм, расположенные на расстоянии 15—20 см от концов плиты, что препятствует появлению трещин от выгиба.

Проведенные испытания плит показали, что они обладают требуемой прочностью, жесткостью и трещиностойкостью. В результате натурных наблюдений было установлено, что прогибы плит, находящихся под постоянной нагрузкой, близкой к нормативной, в первое полугодие составили 7—8 мм; через 2 года после установки плит они практически прекратились. Средний прогиб при этом составил 9—13 мм.

На объектах Краснодарского края было уложено около 6000 м2 плит, в том числе на зданиях пунктов контактной сети на станциях Нахичевань-Донская и Гиагинская, зданиях пробных бункеров краснодарского завода «Стройдеталь», механических мастерских Краснодарского плодопитомнического совхоза и других предприятиях.

На краснодарском заводе железобетонных изделий № 3 внедрены в производство ребристые керамзитобетонные панели ПК-ВГ размером 1,5X6 м [45]. Ребра и полка панелей выполнены из керамзитобетона марки 150 объемным весом 1400 кг/м3 на керамзите фракции 5—10 мм и керамзитовом песке. Внутри панелей имеется засыпка из керамзита фракции 20—40 мм объемным насыпным весом 400 кг/м3. По засыпке сделана стяжка из раствора толщиной 20 мм. Панели изготовляют агрегатно-поточным спо-

На предприятиях Стройиндустрии в Новосибирске освоено производство ряда изделий из высокопрочного керамзитобетона. Новосибирский завод железобетонных изделий № 3 освоил выпуск плит покрытий ПКЖ из керамзитобетона марки 200, труб Н и П-50-8 и Н и П-80-9 и колец диаметром 1,0; 1,2 и 1,5 м из керамзитобетона марки 300. Кроме того, на заводе были проведены работы по выпуску плит покрытий размером 3x12 м из керамзитобетона марки 300 и 150.

В настоящее время конструкции керамзитобетонных плит покрытий промышленных зданий разрабатываются многими организациями []. Опытные партии комплексных плит с пароизо-ляционным слоем были изготовлены на предприятиях Главприок-строя и Главнижневолжскстроя []. Плиты размером 1,5x6 м получили уже довольно широкое распространение. Таких плит изготовлено и уложено в дело более 350 тыс. м3 []. Однако более прогрессивными для покрытий промышленных зданий являются плиты размером 3x6 и 3X12 м.

Институтом строительства и архитектуры Госстроя Литовской ССР при участии НИИЖБа были проведены исследования двухслойных предварительно напряженных керамзитобетонных плоских плит размером ЗХб ж []. Нижний слой плиты толщиной 4 см был выполнен из керамзитобетона марки 200 объемным весом около 1700 кг/ж3; верхний слой толщиной 16 см — из керамзитобетона марки 50 объемным весом 800 кг/м3. Плита была армирована 8 стержнями диаметром 14 мм из стали A-IV. Для изготовления плит применяли керамзит Палемонского завода фракции 5—10 и 10—20 мм объемным насыпным весом соответственно 400—440 и 350—380 кг/м3 и керамзитовый песок объемным насыпным весом 610—630 кг/м3. Составляющие керамзитобетонной смеси дозировали по весу. Перемешивание осуществляли в бетоносмесителях принудительного действия. Отформованный керамзитобетон уплотняли площадочными вибраторами. Плиты пропарвали при температуре 80°С в течение 12 час.

Проведенные испытания показали, что двухслойные керамзитобетонные предварительно напряженные плоские плиты размером 3x6 ж марки ПП1-3 (серия 1-297) для покрытий промышленных зданий обладают достаточной 'прочностью, жесткостью и трещи-ностойкостью, а также подтвердили 'надежность анкеровки стержневой арматуры периодического профиля в высокопрочном керам-зитобетоне.

Совмещенные керамзитобетонные панели экономичнее железобетонных благодаря меньшему весу и резкому снижению трудоемкости работ по устройству покрытия.

Среди предприятий, серийно выпускающих конструкции из высокопрочного керамзитобетона для промышленного строительства, следует отметить также введенный в эксплуатацию в 1962 г. цех армокерамзитобетонных изделий Дубровского завода железобетонных конструкций треста «Энергостройконструкция» (Ленинград-сакя обл. г. Кировск). Этот цех выпускает трехслойные керамзитобетонные стеновые панели для электростанций []. Длина таких панелей 6 и 12 м, высота 1,2 и 1,8 ж и толщина 200, 250 и 300 мм. Внутренний слой панелей выполнен из крупнопористого керамзитобетона марки 50. Наружные слои толщиной по 40 мм каждый формуются из керамзитобетона марки 250 для 12-метровых панелей и из керамзитобетона марки 200 для 6-метровых панелей и доборных элементов.

Для приготовления керамзитобетона используется керамзитовый гравий, получаемый на заводской керамзитовой установке.

Характеристики керамзитового гравия по данным заводских испытаний приведены в табл. 5. Для высокопрочного керамзитобетона применяют керамзит наибольшей крупности 10 мм.

Рассортированный по фракциям керамзитовый гравий хранится на заводе в силосных банках, откуда его подают транспортером в бетоносмесительное отделение со смесителями СМ-290 и С-220. При приготовлении керамзитобетонной смеси в смеситель сначала подают керамзит и воду, а через 1 мин. — цемент и песок. Приготовленную керамзитобетонную смесь самоходной тележко гружают в бункер бетоноукладчика, снабженного ножом для разравнивания бетона. Изделия уплотняют на 10-тонных вибр< щадках. При формовании панелей сначала укладывают высокопрочного керамзитобетона толщиной 4 см и вибрируют его в течение 5 сек. Затем укладывают крупнопористый керамзитобе-тон так, чтобы он не доходил на 4 см до верхней грани бортов формы и вибрируют его в течение 5 сек. После этого укладывают слой высокопрочного керамзитобетона толщиной 4 см и вибрируют его в течение 15 сек. Наконец, укладывают слой цементно-песча-ного раствора толщиной 5—10 мм и заглаживают его затирочной машиной.

Отформованные изделия мостовым краном грузоподъемностью 20 т подают в пропарочную камеру ямного типа, где после 2-часовой предварительной выдержки их пропаривают при температуре 80СС по режиму 3 + 8 + 3 час.

Проведенный авторами в 1966 г. анализ результатов испытаний контрольных образцов показал, что однородность высокопрочного керамзитобетона, производимого на заводе, удовлетворяет требованиям СНиП и не ниже однородности тяжелого бетона аналогичных марок. В табл. 7 приведены показатели изменчивости и коэффициента однородности по прочности и объемному весу для керамзитобетона марок 200 и 250.

Весьма перспективным является использование высокопрочного керамзитобетона для изготовления длинномерных изгибаемых конструкций типа балок и ферм.

На Куйбышевском заводе железобетонных изделий № 4 изготовлены и испытаны керамзитобетонные фермы пролетом 19 я с предварительно напряженным нижним поясом []. Керамзитобетон прочностью около 250 кГ'см2 имел средний объемный вес 1650 кг/см3. Испытание опытных ферм показало, что замена тяжелого бетона керамзитобетоном не снижает их прочности, жесткости и трещиностойкости.

Проведенные в Волгограде опыты по замене тавровых двухскатных балок из тяжелого бетона марки 250 керамзитобетоннымп также дали положительные результаты.

На Волгоградском заводе строительных материалов Министерства энергетики и электрификации была исследована технология изготовления центрифугированных опор ЛЭП из высокопрочного керамзитобетона [26, 27]. Для изготовления элементов опор применяли Волжский керамзитовый гравий фракции 5—15 мм объемным насыпным зесом 820—870 кг/ж3, керамзитовый или речной песок и портландцемент марки 500—600. Опоры армировали стержневой арматурой диаметром 12 мм из низколегированной стали периодического профиля марок 30ХГ2С, 20ХГ2Ц и ЗОХГСТ. Для спирали применяли холоднотянутую проволоку.

Керамзитобетонные опоры центрифугировали на станке МЦО-2 по обычно принятому для тяжелого бетона режиму: скорость от 50 до 417 об/мин (давление уплотнения до 0,4 кГ/см2) в течение 20 мин. Изделия пропаривали 16 час при наибольшей температуре 90°С. Прочность бетона определяли испытанием контрольных образцов-кубов и приводили к прочности бетона в изделии умножением на коэффициент 1,37. Прочность центрифугированного керамзитобетона была не ниже 400 кГ/см2 при объемном весе 1700—1900 кг/м3.

Испытания керамзитожелезобетонных опор ЛЭП показали, что их несущая способность и жесткость не ниже, чем у опор из тяжелого бетона при таком же армировании, а трещиностойкость

В Англии имеется опыт производства предварительно напряженных конструкций из высокопрочных легких бетонов, приготовленных на вспученных заполнителя'х, близких по свойствам к керамзиту.

Фирмой «Ричард Лиис» на заводе в Маггинтоне освоено производство предварительно напряженных легкобетонных балок и плит с цилиндрическими пустотами, предназначенных для покрытий и перекрытий пролетом до 10 м