Достаточная долговечность бетона может быть достигнута на этапе проектирования, когда задумывается конструкция, производятся конструктивные расчеты, проектируются детали, выбираются материалы и их пропорции, а также возможные дополнительные профилактические меры.
Далее профилактика материализуется в процессе подготовки, укладки, уплотнения и отверждения бетона. Она будет продолжаться в течение всего срока службы конструкции, с запрограммированными проверками, мониторингом и техническим обслуживанием.
Эти проектные и строительные меры обеспечивают достаточную устойчивость конструкции к действию хлоридов, неправильному процессу строительства, недостаточному покрытию бетона и неадекватному использованию строительных материалов, таких как цемент и добавки, которые не подходят для конкретных агрессивных условий.
Долговечность – это способность конструкции противостоять атмосферным воздействиям, истиранию, химическому воздействию или любым другим формам разрушения бетона.
Проектирование бетонных конструкций с учетом долговечности
Поскольку долговечность зависит от проницаемости. Важно контролировать параметры, влияющие на проницаемость. Поэтому необходимо установить допустимые пределы для таких параметров, как минимальное содержание цементирующего материала, максимальное соотношение воды и цемента, максимальная ширина трещин и степень покрытия арматуры и т.д. в зависимости от условий воздействия.
1. Оптимальное содержание цементных материалов и соотношение В/Ц
Для придания бетону прочности необходимо использовать оптимальное содержание цементирующих материалов. Низкое содержание материалов ставит под угрозу прочность конструктивных элементов, а высокое содержание цементирующих материалов увеличивает возможность усадки, что обычно снижает прочность бетона.
Что касается соотношения В/Ц, то чем ниже соотношение воды и цемента, тем лучше для снижения проницаемости бетона и, соответственно, повышения долговечности. В таблице 1 приведены рекомендуемое минимальное содержание цементирующего материала и максимальное соотношение воды и цемента в зависимости от условий воздействия.
Таблица 1 Минимальное содержание цементных материалов и максимальное соотношение воды и цемента для ПСС, РСС и преднапряженного бетона
Условия воздействияПЦКПЦКПЦКRCCРССРССPSCPSCPSC–Мин. марка смесиМин. содержание цементирующего* материала, кг/м^3Макс. соотношение в/цМин. марка смесиМин. содержание цементирующего материала, кг/м^3Макс. соотношение в/цМин. марка смесиМин. содержание цементирующего материала, кг/м^3Макс. соотношение в/цМягкийM-203000.55M-253800.45M-35**4000.40ModM-253500.50M-304000.40M-35**4000.40ТяжелаяM-253800.45M-354000.40M-454300.40Очень тяжелаяM-304000.45M-404300.38M-504400.35КрайняяM-304000.40M-454300.38M-504400.35
* Мин. Содержание цементного материала указано для заполнителя максимального размера 20 мм (MSA)
**Добавьте дополнительный цементный материал:
Примечание: Максимальное содержание цементирующего материала должно составлять 500 кг/м3.
Таблица 2 Описание условий воздействия
Условие воздействияОписаниеУмеренноеБетонные поверхности, защищенные от погодных или агрессивных условийУмеренноеБетонные поверхности, защищенные от сильного дождя или замерзания в мокром состоянии, бетон постоянно находится под водойSevereБетонная поверхность, подвергающаяся воздействию сильного дождя, попеременному смачиванию и высыханию или периодическому замораживанию или сильной конденсации. Бетон, подверженный воздействию агрессивных грунтовых/подземных вод или прибрежной средыОчень тяжелыйБетонная поверхность подвергается воздействию брызг морской воды, коррозийных паров, сильному замерзаниюЭкстремальнаяБетонная поверхность подвергается абразивному воздействию. Поверхность элементов в приливной зоне
Эффект низкой долговечности бетона
2. Минимальная толщина бетонного покрытия
Бетонное покрытие отвечает за защиту стальных стержней от негативного воздействия карбонизации, хлоридов, огня и других внешних факторов; поэтому достаточная толщина бетонного покрытия имеет решающее значение для поддержания долговечности бетона.
В таблице 3 представлены минимальные рекомендуемые значения толщины бетонного покрытия для различных конструктивных элементов в различных условиях воздействия.
При проектировании следует убедиться, что толщина покрытия не превышает 2,5 диаметра арматурного стержня. Если покрытие бетона больше, то для удержания бетона в бетоне может быть предусмотрена куриная сетка.
Таблица 3 Минимальное свободное пространство для бетонных конструкций при различных условиях окружающей среды
Ср. номерКонструкции RCC/PSCЭкстремальные условияОчень суровые условияТяжелые условияУмеренная и умеренная среда1Плиты перекрытия505025252Балки605040353Колонны757550504Колодцы, сваи и фундаменты757575505Перекладина из СПК50505050506Перекладина из СПК для кабелей ВТС7575755050
3. Ширина трещин при изгибе
Для защиты стальной арматуры от коррозии необходимо контролировать ширину трещин. Ширина трещин контролируется путем уменьшения усадки, равномерного распределения арматуры по зоне максимального напряжения бетона и использования стержней меньшего диаметра.
Следует использовать цемент с низкой теплотой гидратации и не слишком мелкий. Рекомендуемые значения максимальной ширины трещин, которые следует учитывать при проектировании, приведены в таблице 4.
Таблица 4 Максимальная ширина трещин, учитываемая при проектировании
Тип конструкцииПодверженные воздействию суровых, очень суровых и экстремальных условий окружающей средыНе подверженные воздействию тяжелой, очень тяжелой и экстремальной средыПодверженные воздействию умеренной и слабой окружающей средыМосты0.10мм0.20мм0.20ммRCC балки, плиты0.20мм0.20мм0.30мм
4. Укладка бетона
Правильная укладка бетона жизненно важна для достижения превосходной прочности. Это связано с тем, что правильная укладка и достаточное уплотнение бетона устраняют пустоты или камни, которые могут образоваться в бетоне.
5. Правильное твердение
Использование соответствующего метода твердения имеет важное значение для достижения достаточной долговечности. Это связано с тем, что он обеспечивает получение бетоном заданной прочности.
Влажность и влага играют важную роль в период твердения для поддержания достаточной гидратации цементных материалов и предотвращения усадки и последующего растрескивания.
Читайте далее:- Виды трещин в свежем и затвердевшем бетоне, их причины и борьба с ними.
- Виды усадки бетона и ее предотвращение.
- Твердение высокоэффективного бетона – методы и продолжительность твердения.
- Как предотвратить коррозию арматуры на стройплощадке?.
- Условия воздействия, влияющие на долговечность бетона.
- Строительство из бетона, компенсирующего усадку, для наземных плит перекрытия.
- Как уменьшить усадку бетона на строительной площадке? [PDF].