sintek.kz
В довоенный период общий объем крупноблочных зданий составил около 2,5 млн. м3. В качестве заполнителей использовали топливные и металлургические гранулированные шлаки, на основе которых изготовляли бетон объемным весом около 1600 кг/м3 и прочностью на сжатие 30-40 кгс/см2. Легкобетонные камни изготовляли на основе тех же заполнителей, причем для сплошных камней объемный вес бетона составлял до 1400 кг/м3, пустотелых - до 1600 кг/м3, при прочности на сжатие 25-50 кгс/см2.
В районах расположения металлургических заводов в тот период использовали также «пробужденные» бетоны, получаемые мокрой обработкой на бегунах доменных отвальных или гранулированных шлаков с добавкой катализаторов: цемента 2-3%, хлористого кальция 2-3%, извести 3-5% и т. п. Объемный вес таких бетонов составлял около 1600 кг/м3, прочность на сжатие - около 30 кгс/см2.
Наряду с портландцементом при изготовлении блоков и камней использовали также различные виды сложных и смешанных вяжущих. Некоторые виды шлакобетонных камней, например на диатомито-трепельном вяжущем, из «пробужденного» бетона, бесцементные и др., оказались недостаточно атмосферостойкими. Уменьшение прочности во времени показали также цементные шлакобетонные камни, изготовленные на основе шлаков бурых (в том числе подмосковных) углей.
Первые попытки применения армированного легкого бетона как в России, так и за рубежом относятся к началу 20 столетия. Первоначально в железобетонных конструкциях допускалось применять только легкие бетоны тех же марок, что и обычные, т. е. с относительно невысокими теплоизоляционными показателями. В этом отношении характерно развитие армированного легкого бетона в зарубежной строительной практике.
В Германии начали изготовлять армированные пемзобетонные плиты для покрытий и перекрытий зданий еще в 1910-х годах. Плиты эти изготовляли как сплошными, так и пустотелыми, разнообразной формы и размеров и укладывали по металлическим балкам. В отдельных случаях применялся монолитный легкий железобетон в покрытиях и перекрытиях. Основная цель применения армированных пемзобетонных плит обычно заключалась в уменьшении собственного веса конструкций и в экономии стали при опирании их на металлические балки.
Имеются примеры возведения цилиндрических оболочек, в которых применение пемзожелезобетона было обусловлено необходимостью тепловой защиты сооружения. Характерным является использование пемзожелезобетона в сводчатых покрытиях толщиной 8 см со следующими показателями: расход материалов на 1 м3 пемзобетона - 350 кг высокосортного цемента, 0,42 м3 обычного (кварцевого) песка и 0,84 м3 пемзового орешка с зернами от 1 до 20 мм.
Прочность пемзобетона на сжатие через 8, 14 и 28 суток - 120, 140 и 160 кгс/см2 соответственно. Допускаемое напряжение на сжатие было принято 35 кгс/см2. Объемный вес пемзобетона без арматуры - 1,48 т/м3, а для расчетов (с арматурой) принимался равным 1,6 т/м3. Необходимо отметить недооценку свойств пемзобетона с точки зрения его способности предохранять арматуру от ржавления. Так, например, один из главных поставщиков пемзобетонных материалов до второй мировой войны на германском рынке - фирма Реми применяла для изготовления потолочных плит бетон, состоящий из смеси цемента, промытого рейнского песка и пемзового щебня в соотношении 1:2:3. Арматуру для предохранения от ржавления покрывали жирным цементным раствором на кварцевом песке.
Применение обычного песка вместо легкого увеличивало вес бетона, а необходимость защиты арматуры вызывала дополнительные трудности при изготовлении изделий и не везде могла быть осуществлена. В США вследствие недостатка естественных легких заполнителей легкие бетоны начали изготовлять на основе искусственных легких заполнителей, получаемых из топливных и доменных шлаков или в результате обжига глины и глинистых сланцев.
Для производства легких бетонов в США характерны высокий расход цемента и употребление (частично) кварцевого песка, что не позволяло получать железобетон с расчетным объемным весом менее 1500 кг/м3. Армированный легкий бетон в США начали применять во время первой мировой войны, когда острая потребность в тоннаже, дефицитность стали и недостаток квалифицированных рабочих вызвали бурное развитие железобетонного судостроения. Возникшая в связи с этим задача получения прочного и водонепроницаемого бетона, который в то же время обладал бы по возможности легким весом, была решена благодаря применению легкого заполнителя, названного хайдитом.
В течение войны из армированного легкого бетона было построено и спущено на воду 12 судов общим водоизмещением около 60000 т. Бетон на хайдитовом заполнителе удавалось получать объемным весом 1,6-1,8 т/м3 с прочностью на сжатие 400 кгс/см2. Водонепроницаемость и способность поглощения влаги у легкого бетона, как отмечалось, оказались такими же, как и у обычного, однако для получения легкого бетона такой же прочности, как и обычного судостроительного бетона, требовался больший расход цемента. С окончанием первой мировой войны железобетонное судостроение прекратилось, но хайдитовый железобетон остался в обиходе.
В США из легкого железобетона начали изготовлять сборные плиты для перекрытий и покрытий, а также монолитные конструкции в жилых и промышленных зданиях. Наиболее интересным является применение легкого железобетона при постройке моста Сан-Франциско - Оклэнд. Одежда шестипутного дорожного полотна этого моста протяжением 6,43 км выполнена из легкого железобетона. Предварительно был изучен вопрос об истирании легкого бетона. В этих целях на опытном участке дороги с большим движением к югу от Сан-Франциско был уложен один слой легкого бетона.
После пятилетней эксплуатации поверхность бетона не подверглась сколько-нибудь значительному истиранию. Хайдитовый бетон приготовляли с расходом цемента 362 кг/м3. Обычный песок вводили в состав легкого бетона в количестве около 100 л/м3. Предел прочности при сжатии цилиндров 6х12 дюймов в возрасте 28 суток составлял 216 кгс/см2, объемный вес в том же возрасте - 1630 кг/м3. В воздушно-сухом состоянии в эксплуатационных условиях объемный вес хайдитового бетона уменьшался до 1520 кг/м3.
С точки зрения применения в конструкциях в США обращалось внимание на два свойства легкого железобетона: относительно малый объемный вес и низкий модуль упругости. Первое из них дает возможность уменьшить собственный вес конструкций по сравнению с железобетонными и соответственно уменьшить размеры строительных элементов или увеличить пролет, а также снизить нагрузку на колонны и фундаменты. Влияние низкого модуля упругости в изгибаемых элементах, по мнению американских специалистов, выражается в понижении нейтральной оси, что влечет за собой увеличение количества арматуры.
При учете влияния малого объемного веса и низкого модуля упругости и при использовании возможности уменьшить толщину плиты считали, что замена обычного железобетона легким дает возможность уменьшить количество бетона на 15-20%, с увеличением при этом количества стали на 11-17%. Стойки из легкого железобетона обладают тем преимуществом, что рамы и тому подобные конструкции принимают па себя меньшие погибающие моменты. В связи с этим комбинированные конструкции, ригели которых были из обычного, а стойки - из легкого железобетона, рассматривали как логичное и рациональное решение.
Считается, что значительное снижение стоимости сооружений при применении легкого железобетона может быть достигнуто и многоэтажных зданиях, в настилах мостов и в кровельных покрытиях больших пролетов. Экономия будет тем больше, чем больше величина соотношения постоянной и временной нагрузок.
Армированный легкий бетон в Советском Союзе на применялся на тех же основах, что и в зарубежном строительстве. Однако использование в железобетоне легких бетонов таких же марок, как и обычных, могло быть оправданным не во всех областях строительства.
Чтобы расширить область применения легкого железобетона и повысить эффективность его использования, нужно было обосновать возможность армирования также и низкомарочных легких бетонов, имеющих не только меньший собственный вес, но и существенно лучшие теплоизоляционные свойства, чем легкие бетоны средних и высоких марок. Решению этой проблемы благоприятствовало следующее. Предложение А. Ф. Лолейта о новом методе расчета железобетона по разрушающим нагрузкам, имело важное значение для последующего развития методов расчета железобетона в СССР и России.
Позднее, на основе результатов экспериментальных исследований, проф. А. А. Гвоздевым и его учениками была развита новая теория расчета изгибаемых железобетонных элементов, распространенная и на сжатые и на внецентренно сжатые элементы. Новый метод расчета был принят в 1938 г. как обязательный и введен в нормы и технические условия проектирования железобетонных конструкций (ОСТ 90003-8). Предложение А. Ф. Лолейта касалось обычного (тяжелого) железобетона, но из выдвинутых им идей возникала возможность нового подхода к допустимости использования в железобетоне бетонов с иными упругими и прочностными характеристиками, чем у тяжелого. В частности, следовало, что замена в изгибаемых железобетонных конструкциях бетона одной марки бетоном другой, более низкой, незначительно снижает их несущую способность.
Действительно, основываясь на теории расчета железобетонных конструкций по разрушающим нагрузкам, легко показать, что при замене в изгибаемой конструкции бетона марки 110 бетоном марки 50, т.е. вдвое менее прочным, несущая способность ее, в зависимости от процента армирования, понижается всего на 2-5%. Это открыло перспективы использования в железобетоне легких бетонов не только средних и высоких марок, но и низких и создания такого вида легкого железобетона, который наилучшим образом мог бы выполнять несущие и теплоизоляционные функции, обладая при этом минимальным собственным весом.
