Требования к бетону для железобетонных мостов

Сложные условия работы мостов, условия производства работ при их строительстве предъявляют к материалам и изделиям для мостов ряд требований.

К бетону предъявляются следующие требования:

– высокая прочность;

– водо и газонепроницаемость;

– морозостойкость;

– химическая стойкость;

– необходимые сроки твердения;

– удобоукладываемость;

– умеренная усадка и ползучесть.

Показателем прочности бетона является класс бетона по прочности на сжатие В – временное сопротивление сжатию в МПа бетонных кубиков с размерами ребра 15 см, испытанных в возрасте 28 суток после хранения их во влажной среде при температуре t = 20 ± 2º C. Для конструкций мостов и труб применяют бетоны следующих классов прочности на сжатие В20, В25, В30, В35, В40, В45, В50, В55 и В60.

В зависимости от вида и назначения конструкций, способов их армирования и условий их работы в соответствии с рекомендациями ДБН применяют бетон различных классов (табл.3.4. ДБН).

Так для несущих, особенно предварительно напряженных, конструкциях мостов рекомендуется применять бетон высоких классов прочности.

Стойкость бетона против внешних воздействий, водо- и газонепрони-цаемость обеспечивается созданием его плотности. В конструкциях мостов и труб предусматривается применение тяжелого бетона со средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м³, с меньшей плотностью допускается применение лишь в опытных конструкциях.

Морозостойкость бетона характеризуется маркой F – наибольшим числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которые способны выдержать образцы 28-суточного возраста без снижения прочности более чем на 15%.

Марки бетона по морозостойкости для мостов и труб принимают по табл.3.5. ДБН в пределах от 100 до 400.

Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует давлению воды (в МПа), при котором еще не наблюдается ее просачивание через образец бетона высотой 15 см в возрасте 28 суток, испытанного по специальному режиму. Эта марка для подводных и подземных сооружений, которые не поддаются електрической и химической коррозии не ниже W4; другие элементы, в том числе бетонные,стыки железобетонных мостов и труб следует проектировать из бетона с маркойй не ниже W6; элементахмостового полотна – не ниж W8.

Химическая стойкость бетона зависит от плотности и вида применяемого цемента. В железобетонных мостах применяют бетон на портландцементе, сульфатостойком портландцементе и глиноземистом цементе.

Подвижность бетонной смеси важна для получения плотного цемента. Она увеличивается с увеличением В/Ц, но при этом снижается прочность бетона. Для мостов применяют бетонные смеси с В/Ц = 0,6.

Усадка– свойство бетона уменьшать размеры в процессе твердения и последующего высыхания. Неравномерная усадка приводит к образованию трещин и дополнительных усилий в статически неопределимых конструкциях. Уменьшение усадочных деформаций достигается сокращением цемента и воды в бетоне, а также постановкой противоусадочной арматуры.

Ползучесть бетона – способность медленнее деформироваться под постоянной нагрузкой. Она приводит к падению усилий в напряженной арматуре и перераспределению усилий в статически неопределимых конструкциях.

Наряду с обычным тяжелым бетоном в опытных конструкциях допускается применять легкий бетон с заполнителем из керамзита. Перспективен также бетон с полимерными добавками, повышающими водонепроницаемость и сопротивление растяжению бетона. Представляет интерес фибробетон, прочность на растяжение которого в 2-3 раза выше, чем обычного бетона.

Арматура

Марки стали для арматуры железобетонных мостов и труб принимаются по табл.3.12 и 3.13 ДБН в зависимости от условий работы элементов конструкций и средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе строительства. Нормами предусмотрено применение в железобетонных мостах следующих арматурных сталей:

– горячекатаных гладких круглых стержней класса А-I, горячекатаных стержней периодического профиля классов А-II, А-III, А-IV, А-V;

– термически упрочненных стержней периодического профиля классов А_т-IV, А_т-V, А_т-VI;

– высокопрочной холоднотянутой гладкой проволоки класса В-II;

– высокопрочной холоднотянутой проволоки периодического профиля класса В_р-II;

– арматурных канатов из высокопрочной проволоки класса К-7 в виде семипроволочных прядей;

– канатов спиральных, двойной свивки и закрытых.

Стержни классов А-I – А-III применяют в конструкциях в качестве ненапрягаемой арматуры. Стержни классов А-IV, А-V, А_т-IV, А_т-V, А_т-VI, высокопрочную проволоку, пряди и канаты применяют в качестве напрягаемой арматуры в напряженных железобетонных конструкциях.

В качестве конструктивной арматуры в мостах допускается применение арматурной стали классов А-I и А-II.

Расчетные сопротивления бетона на осевое сжатие и растяжение для расчета мостовых конструкций по I группе предельных состояний определяют делением соответствующего нормативного сопротивления на коэффициенты надежности по бетону и на коэффициенты надежности конструкции.

Коэффициент надежности конструкции принимают для бетона γ_н = 1,1.

Расчетные сопротивления арматуры растяжению по I группе предельных состояний определяют делением их нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по арматуре и на коэффициенты надежности конструкции.

Для расчета железобетонных конструкций мостов и труб важны также упругие характеристики бетона и арматуры – модули упругости и коэффициент Пуассона. Бетон является упруговязкопластичным материалом.

При проектировании железобетонных конструкций мостов и труб сложно учесть реальные значения модуля упругости бетона, поэтому для расчета принимают средние значения по ДБН.

Модуль сдвига бетона G_δ = 0,4 E_δ, а коэффициент Пуассона ν = 0,2.

Модули упругости арматуры принимают по ДБН.