ГлавнаяОпытное, а затем промышленное производство грунтосиликатных бетонов на дисперсных заполнителях началось в 1958—1964 гг.
Предварительно напряженные лотки для оросительных систем из мелкозернистого грунтосиликатного бетона М300 (класса В20), изготовленные в 1964 г. на заводе ЖБИ Дунайводстроя, эксплуатируются до настоящего времени на Татарбунарской оросительной системе в условиях попеременного увлажнения и высушивания при положительных и отрицательных температурах (рис. 6.1).
Одесским противооползневым управлением введены в действие 40 тюбингов из мелкозернистого шлакощелочного бетона, изготовленного в 1963 г. Киевметростроем.
С 1972 г. на предприятиях Запорожской области производятся изделия и конструкции из тяжелого шлакощелочного бетона: дорожные плиты, бордюры, поребрик, стеновые блоки, выгульные площадки для скота. В год в среднем выпускается 25—30 тыс. м3 сборного и монолитного бетона и железобетона М200—300 (классов B10—В20).
С 1973 г. выпуск шлакощелочного бетона налажен в регионе Западного Урала. На заводах изготовляют фундаментные блоки, плиты дренажных траншей, детали очистных сооружений, плиты покрытия площадей, сваи (рис. 6.2).
В строительных организациях Тульской области в 1975—1980 гг. осуществлен выпуск предварительно напряженных дорожных плит ПДГ размерами 2х6 м, бордюрных камней, тротуарных плит, кирпича, блоков стен подвалов. Начальная прочность бетона составляла 25—29 МПа, призменная прочность 18—21 МПа, начальный модуль упругости 2,2*10в4—2,5*10в4 МПа.
Дорожные конструкции и изделия были уложены в дорожное полотно (Тула), на аэродроме, использованы для устройства подъездных путей к химическим предприятиям в Тульской области, вмонтированы в полы Новомосковского завода органического синтеза, а также в полы отделения электролиза хлорного производства ПО «Азот».
Работами КИСИ, СибАДИ, а также строительно-дорожными организациями Тульской и Запорожской областей подтверждена целесообразность и эффективность использования шлакощелочных вяжущих в дорожном строительстве. В частности, укрепление грунтов шлакощелочными вяжущими для использования их в основаниях дорожных одежд осуществляется в системе Омскавтодора с 1973 г.
Обследование построенных участков дорог показало, что модуль упругости грунтов, укрепленных шлакощелочиыми вяжущими, выше, чем у битумопесчаного и щебеночного оснований соответственно в 1,5 и 2 раза.
С 1983 г. масштабное внедрение шлакощелочного бетона осуществлено в системе Минуралсибстроя, где серийно выпускаются изделия и конструкции широкой номенклатуры.
В государствах Средней Азии нашли применение в практике строительства шлакощелочные бетоны с использованием барханных песков.
В 1985 г. на Чимкентском заводе строительных материалов введена в действие линия по производству шлакощелочных вяжущих и бетонов на основе электротермофосфорных шлаков и содосульфатной смеси. Серийно изготавливаются лотки для теплотрасс, плиты перекрытия лотков, кольца, сваи, фундаментные блоки, дорожные плиты, фундаментные башмаки (рис. 6.3).
На предприятиях Самарканда (Узбекистан) освоены линии по производству изделий из шлакощелочного бетона. В 1988 г. выпущена промышленная партия изделий свыше 20 наименований для КПД серии 148, гидротехнических сооружений, а также монолитного бетона объемом 5000 м3.
Более высокие, по сравнению с портландцементными, показатели физико-механических и эксплуатационных свойств шлакощелочного бетона позволяют использовать его в наиболее тяжелых условиях эксплуатации и успешно заменять конструкции на основе портландцемента и его разновидностей.
На комбинате промышленных предприятий Киевметростроя изготовлены тюбинги и лотки тоннелей метрополитена из шлакощелочного бетона на основе вяжущего, затворенного содосульфатной смесью (ПО «Электроприбор», г. Чирчик). Изделия, благодаря особенностям структуры бетона, отличаются высокой водонепроницаемостью, низкой деформативностью, сульфатостойкостью.
Пример успешного использования шлакощелочного бетона на тяжелых и легких заполнителях в ограждающих и несущих конструкциях — возведение высотного жилого дома в Липецке в 1988—1989 гг. Двадцатиэтажное здание выполнено в сборно-монолитном варианте, при этом вся подземная часть и стены изготовлены из монолитного, а плиты перекрытий, лестничные марши и площадки — из сборного шлакощелочного бетона (рис. 6.4). Фундаментную плиту под дом, вмещающую 1500 м3 бетона, закладывали в зимнее время. Бетонирование производили отдельными блоками объемом от 30 до 150 м3 каждый. С целью интенсификации набора прочности уложенный бетон подвергался электропрогреву.
Бетонировали при темпера туре воздуха 258 К. После укладки бетон замерзал, однако после включения электропрогрева полностью набрал необходимую прочность (не менее 25 MFIa) к заданному сроку, что обусловлено более низкой температурой необратимой морозной деструкции (223 К) по сравнению с Портландцементным бетоном (258 К).
Наземную часть дома бетонировали в установленном режиме — два этажа в 1 мес.
Цикл строительства включал: установку объемно-приставной опалубки, образующей наружные и внутренние несущие стены с одновременным конструктивным армированием и закладкой трубных электроразводок, бетонирование стен, снятие опалубки, монтаж сборных железобетонных перегородок, вентиляционных шахт и металлических вентиляционных коробов, монтаж плит перекрытий на комнату, лестничных площадок и маршей, плит балконов и лоджий.
В настоящее время в Липецке закончены работы по возведению шестнадцатиэтажного общежития и ведется подготовка к строительству еще трех монолитных домов из шлакощелочного бетона.
Опыт возведения высотных домов из шлакощелочного бетона в Липецке рекомендуется использовать и в других регионах.
В Ейске (Краснодарский край) освоена технология объемно-блочного домостроения с конструктивным решением производства объемных блоков типа «лежащий стакан» на основе шлакощелочного бетона. Кроме того, налажен выпуск фундаментных блоков, наружных стеновых панелей и других типов изделий из шлакощелочного бетона, что позволило обеспечить строительство одно- и двухэтажных жилых домов, гаражей и различных подсобных помещений из объемных блоков.
В общей сложности до 1990 г. изготовлено сборных конструкций из монолитного бетона около 2 млн м3. Освоение производства шлакощелочного бетона достигло в Украине — 70 тыс. м3, на Урале — 100 тыс. м3, в Северо-Западных районах России — 45 тыс. м3, в Казахстане — 70 тыс. м3 в год.
К работе в области шлакощелочиых вяжущих и бетонов проявляют интерес ученые других стран, о чем свидетельствуют патенты, полученные КИСИ, в Германии, Австрии, Италии, Франции, Канаде, Финляндии.
С 1973 г. начато освоение шлакощелочных вяжущих в Польше (Краковская горно-металлургическая академия), с 1979 г. огранизован выпуск шлакощелочного бетона в промышленных масштабах. Освоено производство дорожных и тротуарных плит, труб для коммунального хозяйства, стеновых панелей, плит перекрытия, предварительно напряженных железобетонных шпал.
С 1989 г. на предприятиях финской фирмы «Партек» освоено производство безнапорных труб, черепицы, панелей перекрытий, шпал, а также изделий специального назначения для эксплуатации в условиях действия повышенных температур и различных агрессивных сред.
Co времени возведения первых гидротехнических сооружений — опытного участка магистрального канала Бортнической (1962 г.) и лотковых линий Татарбунарской оросительных систем (1964 г.), участка дренажной штольни (1965 г.), волноломных массивов в Одессе (1965 г.) — систематически обследуется состояние шлакощелочного бетона путем отбора проб и наблюдения сохранности арматуры.
По результатам исследований можно судить о повышении прочности, атмосферо-, морозо- и коррозионной стойкости бетона в различных агрессивных средах: прочность бетона Бортнической оросительной системы возросла на 300 %, морозостойкость превысила 600 циклов; Татарбунарской оросительной системы — на 270 %, морозостойкость — более 400 циклов, волноломов — на 180 %, морозостойкость — 570 циклов.
Результаты длительных наблюдений свидетельствуют о том, что прочность бетона исследуемых конструкций во времени возрастает и в 1,5—2,5 раза превышает проектную прочность, при этом формируемая структура бетона обеспечивает высокую морозостойкость эксплуатируемых конструкций и сооружений.
Следовательно, один из главных факторов, определяющих долговечность бетона, — морозостойкость значительно превосходит требования стандартов для цементного бетона, применяемого в тех же областях строительства.
Уплотнение структуры бетона и снижение его капиллярной пористости обусловливает такое его важное свойство, как водонепроницаемость, причем со временем она повышается. Например, в начальный период шлакощелочной бетон из монолитной облицовки канала оросительной системы имел водонепроницаемость 0,6 МПа, а после 12 лет эксплуатации — 1,8 МПа; водонепроницаемость бетона из лотков оросительной системы после 9 лет — до 2 МПа.
Плотная структура бетона, а также высокощелочная среда цементного камня защищают арматуру от коррозии. Арматурная сталь лотков оросительных систем, дорожных плит, облицовки каналов, тюбингов противооползневых сооружений после 6—12 лет эксплуатации не имела признаков коррозии даже при защитном слое до 3 мм.
Последующие обследования этих конструкций в 1978—1979 гг., а затем в 1985 и 1987 гг. показали, что после 15—25 лет эксплуатации прочность бетона сохраняется на прежнем уровне, конструкции отличаются хорошим внешним видом и не имеют признаков разрушения.
Особенно наглядно подтверждается высокая долговечность конструкций и изделий при эксплуатации их в экстремальных условиях.
Так, дорожные плиты, площадки выгула, склады химических удобрений, аэродромы сельскохозяйственной авиации и дезактивационные площадки, выполненные из монолитного сборного бетона на промышленных базах Облагродорстроя (Запорожье), после 8—12 лет эксплуатации при комплексном воздействии механической нагрузки от колесного и гусеничного транспорта, агрессивного воздействия органических сред, а также солнца и мороза на всех объектах находятся в удовлетворительном состоянии, разрушение поверхности и шелушение отсутствует.
Уложенные рядом изделия из портландцементного бетона после 2—3 лет эксплуатации в аналогичных условиях имели значительные разрушения поверхности с оголением глубинных слоев заполнителя и арматуры, вследствие чего были заменены новыми.
Высокие эксплуатационные характеристики шлакощелочного бетона, превышающие в 3—4 раза аналогичные характеристики портландцементного бетона, отмечены при использовании изделий и конструкций в условиях воздействия мороза и засоленных почвенных вод (дорожные плиты в Тульской и Пермской областях); в условиях воздействия механических нагрузок и мороза (тротуарные плиты); в условиях воздействия фильтрующих легких вод (тюбинги противооползневых сооружений Одессы); в условиях воздействия мороза и попеременного увлажнения и высушивания (лотки облицовки каналов, бассейны, отмостки, сваи, силосные траншеи, канализационные коллекторы и др.).