Железобетонное изделие для наземных и подземных сооружений

Настоящее изобретение относится к железобетонному изделию для наземных и подземных сооружений, в том числе к блоку железобетонному сборной обделки автодорожных сооружений, преимущественно тоннелей. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости железобетонных изделий для наземных и подземных сооружений. Железобетонное изделие для наземных и подземных сооружений получено из бетонной смеси, содержащей цемент, щебень гранитный фракции 5-10 мм и 10-20 мм в соотношении 1:1,8÷2,35, песок кварцевый, суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - Глениум 51 или Глениум АСЕ 30, наполнитель - смесь молотого кварца с удельной поверхностью 800-2100 см²/г и микрокремнезема с удельной поверхностью 18000-25000 см²/г или модификатора бетона на основе микрокремнезема в соотношении 1:9÷9:1 и воду, предварительно обработанную магнитным полем напряженностью 100-600 к·А/м, при следующем расходе компонентов на 1 м³ бетонной смеси, кг: цемент 290-500, указанный щебень 1000-1250, указанный песок кварцевый 600-800, указанный наполнитель 15 -125, указанная вода 120-180, указанный суперпластификатор 0,4-2,0 мас.% от цемента, причем указанное изделие изготовлено путем размещения арматуры в форме, послойной укладки в нее бетонной смеси с последующей вибрацией с частотой 1500-10000 кол/мин и амплитудой 0,4-1,6 мм, при этом для первого слоя частота - 1500 кол/мин и амплитуда 1,6 мм, для следующих слоев постепенно увеличивают частоту и уменьшают амплитуду, и для последнего слоя частота - 10000 кол/мин и амплитуда 0,4 мм, последующей пропарки при 30-60°С до набора распалубочной прочности не менее 15 МПа.

 

Настоящее изобретение относится к железобетонному изделию для наземных и подземных сооружений, в том числе к блоку железобетонному сборной обделки автодорожных сооружений, преимущественно тоннелей.

Известна обделка тоннеля автодорожных и железнодорожных транспортных сооружений с железобетонными блоками (см. патент Российской Федерации №2132903, опубл. 10.07.1993).

Известен блок железобетонный сборной обделки автодорожных сооружений, в том числе тоннелей, полученный из бетонной смеси, включающей цемент или цементно-известковое вяжущее, щебень фракции 5-10 мм, 10-20 мм и 20-40 мм, песок, пластификатор, наполнитель из горелой земли - отхода металлургического производства и воду (см. патент Российской Федерации №2010095, опубликованный 30.03.1994).

Известно железобетонное изделие для наземных и подземных сооружений - блок железобетонный сборной обделки автодорожных сооружений, преимущественно тоннелей, полученный из бетонной смеси, включающей цемент, щебень фракции 5-10 мм и 10-20 мм, песок, пластификатор, наполнитель и воду, в которой используют щебень гранитный с соотношением фракций 5-10 мм и 10-20 мм 1:1,8-2,35, песок кварцевый, содержащий фракции от 0,16 до 5 мм при следующих полных остатках на ситах, мас.%: 2,5 мм - 3,2-6,0, 1,2 мм - 12,8-16,2, 0,6 мм - 35,8-54,1, 0,3 мм -70,4-89,3, 0,16 мм - 100, и песок гранитный из высевок размером до 5 мм, в качестве пластификатора - суперпластификатор С-3, в качестве наполнителя - молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 2200-3500 см²/г и дополнительно добавку ПАЩ при следующем расходе компонентов на 1 м³ бетонной смеси, кг: цемент - 300-370, указанный щебень - 1100-1210, указанный песок кварцевый - 650-750, указанный песок гранитный - 60-75, указанный молотый песок кварцевый - 20-100, вода - 125-143,3, суперпластификатор С3 - 0,5-1,0 мас.% от цемента, ПАЩ - 0,1-0,3 мас.% от цемента (см. патент Российской Федерации №2271344, опубликованный 10.03.2006).

Указанное изделие является наиболее близким аналогом изобретения по назначению и технической сущности.

Целью настоящего изобретения является повышение прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и трещиностойкости железобетонных изделий для наземных и подземных сооружений.

Поставленная цель достигается тем, что железобетонное изделие для наземных и подземных сооружений, полученное из бетонной смеси, которая содержит цемент, щебень гранитный фракций 5-10 мм и 10-20 мм в соотношении 1:1,8÷2,35, песок кварцевый, наполнитель, суперпластификатор и воду, содержит суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - Глениум 51 или Глениум АСЕ 30, в качестве наполнителя - смесь молотого кварца с удельной поверхностью 800-2100 см²/г и микрокремнезема с удельной поверхностью 18000-25000 см²/г или модификатора бетона на основе микрокремнезема в соотношении 1:9-9:1 и воду, предварительно обработанную магнитным полем напряженностью 100-600 к·А/м, при следующем расходе компонентов на 1 м³ бетонной смеси, кг: цемент 290-500, указанный щебень 1000-1250, песок кварцевый 600-800, указанный наполнитель 15-125, указанная вода 120-180, указанный суперпластификатор 0,4-2,0 мас.% от цемента, причем указанное изделие получено путем размещения арматуры в форме, послойной укладки в нее бетонной смеси с последующей вибрацией с частотой 1500-10000 кол/мин и амплитудой 0,4-1,6 мм, при этом для первого слоя частота - 1500 кол/мин и амплитуда 1,6 мм, для следующих слоев постепенно увеличивают частоту и уменьшают амплитуду, и для последнего слоя частота - 10000 кол/мин и амплитуда 0,4 мм, последующей пропарки при 30-60°С до набора распалубочной прочности не менее 15 МПа.

Железобетонные изделия для наземных и подземных сооружений, такие как блоки железобетонные сборной обделки тоннелей, трамвайные плиты, технические коллекторы различного назначения и т.д., изготавливают на заводе железобетонных конструкций. Для армирования в зависимости от вида изделий может быть использована предварительно напряженная арматура, арматурные каркасы из стали гладкого профиля класса AI и периодического профиля AIII, изготавливаемой по ГОСТ 5781-82 и периодического профиля класса А, изготавливаемой по СТО АСЧМ 7-93 ТУ 14-1-5393-2000.

Для приготовления бетонной смеси используют следующие материалы. Цемент ПЦ 500 ДО-Н ОАО "Осколцемент" (ГОСТ 10178-85 и ГОСТ 30515-97).

Песок кварцевый крупностью до 5 мм.

Щебень гранитный фракций 5-10 и 10-20 мм при их соотношении соответственно 1:1,8-2,35 и раздельном дозировании.

Наполнитель - смесь молотого кварца с удельной поверхностью 800-2100 см²/г и микрокремнезема с удельной поверхностью 18000-25000 см²/г или модификатора бетона на основе микрокремнезема.

Модификатор бетона на основе микрокремнезема МБ-01 по ТУ 5743-049-0245332-96. МБ-01- порошкообразный материал получают путем гранулирования при сушке в восходящем потоке воздуха водной суспензии концентрацией 40-60% из микрокремнезема, содержащего добавку суперпластификатора С-3. В зависимости от содержания С-3 указанный модификатор подразделяется на четыре марки - МБ 8-01, МБ 10-01, МБ 12-01, МБ 14-01. Первый цифровой индекс в обозначении указывает содержание С-3 в его составе.

Суперпластификаторы на основе поликарбоксилатного эфира Глениум 51 по ТУ 57-070-00369171-05 или Глениум АСЕ 30 по ТУ 5745-054-00369171-05.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1

Железобетонное изделие - блок железобетонный сборной обделки тоннелей готовят из бетонной смеси, включающей цемент, щебень гранитный фракции 5-10 мм и 10-20 мм в соотношении 1:1,8, песок кварцевый, наполнитель, суперпластификатор Глениум 51 и воду. В указанной бетонной смеси в качестве наполнителя используют смесь молотого кварца с удельной поверхностью 1500 см²/г и микрокремнезема с удельной поверхностью 25000 см²/г в соотношении 1:9. Воду используют после обработки магнитным полем напряженностью 500 к·А/м в течение 40 секунд. Для приготовления 1 м³ бетонной смеси расход компонентов составляет, кг: цемент 350, смесь щебня гранитного фракции 5-10 мм и фракции 10-20 мм 1250, песок кварцевый 600, указанный наполнитель 25, указанная вода 150, Глениум 51 1,5 мас.% от цемента. Бетонную смесь из вышеуказанных материалов готовят в бетоносмесителе принудительного действия. Указанное изделие получают путем предварительного размещения в форме арматурного каркаса и затем послойной укладки в нее бетонной смеси с вибрационным уплотнением, при этом для первого слоя толщина - 150 мм, частота вибрации - 1500 кол/мин и амплитуда 1,6 мм, для второго слоя толщина - 130 мм, частота - 3000 кол/мин и амплитуда 1,2 мм, для третьего слоя толщина - 140 мм, частота - 4500 кол/мин и амплитуда 0,8 мм, для четвертого слоя толщина - 140 мм, частота - 5500 кол/мин и амплитуда 0,6 мм и для последнего слоя толщина - 100 мм, частота - 10000 кол/мин и амплитуда 0,4 мм. После формования осуществляют пропарку при 40°С в течение 9 часов до набора распалубочной прочности не менее 15 МПа. Затем осуществляют распалубку изделий и выдержку до набора марочной прочности.

Пример 2

Блок железобетонный сборной обделки тоннелей готовят из бетонной смеси, включающей цемент, щебень гранитный фракции 5-10 мм и 10-20 мм в соотношении 1:2,35, песок кварцевый, наполнитель, суперпластификатор Глениум АСЕ 30 и воду. В указанной бетонной смеси в качестве наполнителя используют смесь молотого кварца с удельной поверхностью 1500 см²/г и микрокремнезема с удельной поверхностью 25000 см² /г в соотношении 9:1. Воду используют после обработки магнитным полем напряженностью 500 к·А/м в течение 50 секунд. Для приготовления 1 м³ бетонной смеси расход компонентов составляет, кг: цемент 350, смесь щебеня гранитного фракции 5-10 мм и фракции 10-20 мм 1250, песок кварцевый 800, указанный наполнитель 125, указанная вода 150, Глениум АСЕ 30 1,5 мас.% от цемента. Бетонную смесь из вышеуказанных материалов готовят в бетоносмесителе принудительного действия. Указанное изделие получают путем предварительного размещения арматурного каркаса в форме и затем послойной укладки в нее бетонной смеси с вибрационным уплотнением, при этом для первого слоя толщина - 130 мм, частота вибрации - 1500 кол/мин и амплитуда 1,6 мм, для второго слоя толщина - 140 мм, частота - 2500 кол/мин и амплитуда 1,2 мм, для третьего слоя толщина - 150 мм, частота - 3500 кол/мин и амплитуда 0,8 мм, для четвертого слоя толщина - 140 мм, частота - 5500 кол/мин и амплитуда 0,6 мм и для последнего слоя толщина - 80 мм, частота -10000 кол/мин и амплитуда 0,4 мм. После формования осуществляют пропарку при 40°С в течение 9 часов до набора распалубочной прочности не менее 15 МПа. Затем осуществляют распалубку изделий и выдержку до набора марочной прочности.

Пример 3

Железобетонное изделие - блок железобетонный сборной обделки тоннелей готовят из бетонной смеси, включающей цемент, щебень гранитный фракции 5-10 мм и 10-20 мм в соотношении 1:1,8, песок кварцевый, наполнитель, суперпластификатор Глениум 51 и воду. В указанной бетонной смеси в качестве наполнителя используют смесь молотого кварца с удельной поверхностью 2100 см²/г и порошкообразного модификатора бетона со средним размером гранул не более 0,5 мм на основе микрокремнезема МБ 10-01 в соотношении 1:9. Воду используют после обработки магнитным полем напряженностью 500 к·А/м в течение 40 секунд. Для приготовления 1 м³ бетонной смеси расход компонентов составляет, кг: цемент 500, смесь щебня гранитного фракции 5-10 мм и фракции 10-20 мм 1200, песок кварцевый 700, указанный наполнитель 100, указанная вода 160, Глениум 51 1,5 мас.% от цемента. Бетонную смесь из вышеуказанных материалов готовят в бетоносмесителе принудительного действия. Указанное изделие получают путем предварительного размещения в форме арматурного каркаса и затем послойной укладки в нее бетонной смеси с вибрационным уплотнением, при этом для первого слоя толщина - 150 мм, частота вибрации - 1500 кол/мин и амплитуда 1,6 мм, для второго слоя толщина - 130 мм, частота - 3000 кол/мин и амплитуда 1,2 мм, для третьего слоя толщина - 140 мм, частота - 4500 кол/мин и амплитуда 0,8 мм, для четвертого слоя толщина - 140 мм, частота - 5500 кол/мин и амплитуда 0,6 мм и для последнего слоя толщина - 100 мм, частота -10000 кол/мин и амплитуда 0,4 мм. После формования осуществляют пропарку при 40°С в течение 9 часов до набора распалубочной прочности не менее 15 МПа. Затем осуществляют распалубку изделий и выдержку до набора марочной прочности.

Изготовленные бетонные блоки имеют прочностные характеристики как в 7-суточном возрасте, так и в 28-суточном возрасте на 14-15% выше, морозостойкость выше на 17-20% и водонепроницаемость - на 10% по сравнению с блоком по прототипу. При этом блоки обладают повышенной трещиностойкостью в процессе изготовления и монтажа в обделку в условиях тоннеля.

Железобетонное изделие для наземных и подземных сооружений, полученное из бетонной смеси, включающей цемент, щебень гранитный фракции 5-10 и 10-20 мм в соотношении 1:1,8÷2,35, песок кварцевый, наполнитель, суперпластификатор и воду, отличающееся тем, что используют суперпластификатор на основе поликарбоксилатного эфира - Глениум 51 или Глениум АСЕ 30, в качестве наполнителя смесь молотого кварца с удельной поверхностью 800-2100 см²/г и микрокремнезема с удельной поверхностью 18000-25000 см²/г или модификатора бетона на основе микрокремнезема в соотношении 1:9-9:1, а воду, предварительно обработанную магнитным полем напряженностью 100-600 к·А/м, при следующем расходе компонентов на 1 м³ бетонной смеси, кг:

Цемент	290-500
Указанный щебень	1000-1250
Указанный песок кварцевый	600-800
Указанный наполнитель	15-125
Указанная вода	120-180
Указанный суперпластификатор	0,4-2,0 мас.% от цемента,

причем указанное изделие получено путем предварительного размещения в форме арматуры и затем послойной укладки в форму бетонной смеси с последующей вибрацией с частотой 1500-10000 кол/мин и амплитудой 0,4-16 мм, при этом для первого слоя частота 1500 кол/мин и амплитуда 1,6 мм, для следующих слоев - постепенно увеличивают частоту и уменьшают амплитуду и для последнего слоя частота 10000 кол/мин и амплитуда 0,4 мм, последующей пропарки при 30-60°С до набора распалубочной прочности не менее 15 МПа.