 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ 10 страница
Для бетонов с марками по морозостойкости F 200, F 300 рекомендуется применять портландцементы ПЦ Д-0, ПЦ Д-5, ПЦ Д-20, использование ШПЦ или ППЦ для таких бетонов не допускается. Для бетонов с маркой по морозостойкости F 400 и выше следует использовать портландцементы ПЦ Д-0, ПЦ Д-5 или сульфатостойкие портландцементы.
Введение добавок при изготовлении изделий из бетона или железобетона обязательно в следующих случаях:
− для приготовления высокоподвижных или литых бетонных смесей с осадкой конуса не менее 10 см, а также при марке бетона равной или большей марки цемента необходимо использование пластификаторов или суперпластификаторов;
− для изделий из бетона с повышенной морозостойкостью (марки F 200 и более) необходимо введение воздухововлекающих или пластифицирующе-воздухововлекающих добавок;
− для агрессивных условий эксплуатации должны вводиться добавки повышающие стойкость бетона и его защитные свойства по отношению к арматуре;
− для бетона с повышенными требованиями по водонепроницаемости (марка W 6 и более) вводятся уплотняющие добавки.
Помимо обязательных случаев химические и минеральные добавки могут применяться для регулирования качества бетонной смеси и бетона, придания бетону специальных свойств, а также для экономии цемента.
Наибольшая крупность заполнителя (НК) принимается в зависимости от вида бетонируемой конструкции и способа транспортирования бетонной смеси. НК не должна превышать 3/4 минимального расстояния между стержнями арматуры, для плитных изделий НК должна быть не более половины толщины плиты. При подаче бетонной смеси по хоботам и бетононасосами НК должна быть не более 1/3 внутреннего диаметра хобота или трубопровода, а при укладке бетонной смеси в скользящую опалубку не должна превышать 1/6 размера наименьшего сечения бетонируемой конструкции. При назначении НК предпочтительно применение максимально допустимого значения для заданного изделия. Принимаем НК = 20 мм.
Определение состава бетона производится расчетно-экспериментальным способом, который включает:
− установление исходного расчетного состава;
− экспериментальную проверку и корректировку исходного состава по консистенции бетонной смеси и по прочности бетона с получением лабораторного состава на сухих заполнителях;
− определение производственного состава на влажных заполнителях и расчет расхода материалов на один замес бетоносмесителя.
Исходный состав тяжелого бетона определяется в следующем порядке.
1 Проектирование состава бетона осуществляется для обеспечения среднего уровня прочности, который принимается с учетом фактической однородности бетона по прочности, характеризуемой коэффициентом вариации (V n). Если отсутствуют данные о фактической однородности бетона, средний уровень прочности принимают равным требуемой прочности по ГОСТ 18105 для бетона данной марки (класса) при V n = 13,5 % для всех конструкций из тяжелого бетона, кроме гидротехнических, для которых V n = 17 %.
Средний уровень прочности в зависимости от V n определяется по формулам
R у = R т. К мп = R н. К т1. К мп (27)
R у = В н . К т. К мп, (28)
где R т – требуемая прочность МПа; R н – нормируемая по маркам прочность, МПа; В н – нормируемая по класса прочность, МПа; К мп, К т1, К т – коэффициенты, зависящие от V n, приведены в таблице 34.
Таблица 34 − Коэффициенты для расчета среднего уровня и требуемой прочности
| V n,% | < 6 | |||||||||||
| К мп | 1,03 | 1,04 | 1,05 | 1,07 | 1,07 | 1,09 | 1,09 | 1,09 | 1,10 | 1,10 | 1,10 | 1,10 |
| К т1 | 0,83 | 0,83 | 0,84 | 0,85 | 0,87 | 0,89 | 0,92 | 0,96 | 1,00 | 1,04 | 1,08 | 1,12 |
| К т | 1,07 | 1,08 | 1,09 | 1,09 | 1,11 | 1,14 | 1,18 | 1,23 | 1,28 | 1,33 | 1,38 | 1,43 |
V n, = 10 %. К мп = 1,09, К т = 1,14
Из условия задачи находим, что R у = 22,5*. 1,14*. 1,09 = 28 МПа.
2 Определение Ц/В
Определение Ц/В производится по формулам
Rц + 0,37 Rцп + 3,22
(Ц/В)1 = --------------------------- = 2,199 (29) и
0,43 Rцп + 5,6
Rц - 0,06 Rц + 10
(Ц/В)2 = ------------------------- = 1,561, (30)
0,24 Rц + 10
где 
– активность цемента или гарантированная марочная прочность, МПа.
Принимаем наибольшее значение Ц/В = 2,199.
При использовании воздухововлекающей добавки, обеспечивающей воздухововлечение 2…4 %, Ц/В увеличивается на 0,01…0,02, а при воздухововлечении 4…6 % – на 0,02…0,04 для компенсации понижения прочности бетона вследствие повышенного содержания воздуха в нём. В нашем случае примем воздухововлечение равным 4 %, тогда Ц/В = 2,199 + 0,02 = 2,219.
При нормируемых требованиях к бетону по водонепроницаемости и морозостойкости Ц/В должно быть не менее значений, приведённых в таблице 35. Если из условия обеспечения требуемой прочности Ц/В оказалось ниже, чем требуется для заданной водонепроницаемости и морозостойкости, то для дальнейших расчетов принимается табличное значение. В нашем случае для обеспечения марки по морозостойкости F 200 Ц/В должно быть не менее 1,82. Для дальнейших расчетов принимаем Ц/В = 2,219.
Таблица 35 − Минимальные значения величины Ц/В для бетонов
с нормируемой водонепроницаемостью и морозостойкостью
| Марка бетона по водонепроницаемости | Марка бетона по морозостойкости | Ц/В не менее |
| W2 | – | 1,43 |
| W4 | F100 | 1,67 |
| W6 | F200 | 1,82 |
| – | F300 | 2,00 |
| W8 | F400 | 2,22 |
| W12 и более | F500 и более | 2,50 |
3 Определение расхода воды
Определение расхода воды производится по таблице 36 в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, наибольшей крупности заполнителя с последующей корректировкой:
а) при Ц/В менее 1,25 или Ц/В более 2,5 расход воды соответственно уменьшают или увеличивают на 5 %;
б) при отличии НГ от значений 25…30 % на каждый процент в меньшую (большую) сторону расход воды следует уменьшать (увеличить) на 3…5 л;
в) в случае отличия модуля крупности песка от значения МК = 2,0 в меньшую (большую) сторону на каждые 0,5 расход воды необходимо увеличить (уменьшить) на 3…5 л;
г) при ОК бетонной смеси ≥ 10 см следует применять пластифицирующие добавки, а расход воды принимать как для бетонной смеси с ОК = 5…9 см.
Таблица 36 − Ориентировочный расход воды на 1 м3 бетонной смеси*
| Консистенция смеси | Расход воды, л, на 1 м3 бетонной смеси при максимальной крупности заполнителя, мм | ||||||
| ОК, см | Ж, с | щебня | гравия | ||||
| 5…9 | – | ||||||
| 1…4 | – | ||||||
| – | 5…10 | ||||||
| – | 11…20 | ||||||
| – | 21…30 | ||||||
| – | ≥ 31 |
* - данные даны для бетонных смесей на цементе с НГ = 25…30 % и песке с МК = 2,0.
Из таблицы 20 устанавливаем предварительный расход воды. При проектируемой подвижности бетонной смеси, соответствующей ОК = 4…6 см и НК щебня 20 мм расход воды составляет 205 л на 1 м3 бетонной смеси. Так как применяется песок с МК = 2,5, то расход воды уменьшаем на 4 л.
Тогда расход воды составит В = 205 – 4 = 201 л.
4 Определение расчетного расхода цемента
Ц р = В. Ц/В = 201. 2,219 = 446 кг. (31)
Полученный расход цемента Ц р сравнивают с минимально допустимым по ГОСТ 26633 (таблица 37) и с элементными нормами расхода Ц э по СНиП 82-02-95. При этом должно выполняться условие
Ц min ≤ Ц р ≤ Ц э = К. Ц б, (32)
где Ц б – базовые нормы расхода цемента (таблица 22); К – корректирующий коэффициент, К = К1 . К2 . К3; К1… К3– коэффициенты, зависящие от вида и свойств материалов и технологии.
Базовые нормы цемента разработаны из условия приготовления бетонной смеси на цементах М 400 (таблица 38). При использовании цементов других марок вводится коэффициент К 1, который для бетонов на цементах М 300 равен 1,14, а для бетонов на цементах М 500 классов В 20 и менее при отпускной прочности 60 % и менее равен 0,87, при отпускной прочности 90…100 % – 0,90, для бетонов классов от В 15 до В 30 и отпускной прочности 70…80 % − 0,87, а при большей отпускной прочности – 0,92. В нашем случае К 1 = 0,92.
В базовых нормах предусмотрено применение цементов с нормальной густотой 25…27 %. Если НГ цемента отличается от этих значений, то базовые нормы умножаются на коэффициент К2, значения которого приведены в таблице 39.
По заданию класс бетона В22,5 а НГ цемента 28,5 %, следовательно К2 = 1,02.
Таблица 37 − Минимально допустимые расходы цемента
| Конструкция | Условия эксплуатации | Расход цемента, кг на 1 м3 бетона | ||
| ПЦ-Д 0, ПЦ-Д 5, ССПЦ-Д О | ПЦ-Д 20, ССПЦ-Д 20 | ШПЦ, ППЦ, ССШПЦ | ||
| Неармированная | без атмосферных воздействий | не нормируется | ||
| при атмосферных воздействиях | ||||
| С ненапрягаемой арматурой | без атмосферных воздействий | |||
| при атмосферных воздействиях | ||||
| С напрягаемой арматурой | без атмосферных воздействий | |||
| при атмосферных воздействиях |
Таблица 38 − Базовые нормы расхода цемента Ц б
| Класс по прочности | Базовые нормы расхода цемента М 400, кг, для тяжелого бетона | |||||
| Нормального твердения | твердения при ТВО до отпускной прочности, % | |||||
| 55…60 | ||||||
| В 7,5 | ||||||
| В 10 | ||||||
| В 12,5 | ||||||
| В 15 | ||||||
| В 20 | ||||||
| В 22,5 | ||||||
| В 25 | ||||||
| В 30 | ||||||
| В 35 | ||||||
| В 40 | – |
Таблица 39 − Значения коэффициента К 2
| НГ цементного теста, % | Значения К 2 для бетонов проектного класса | ||
| ≤ В 22,5 | В 25…В 30 | В 35…В 40 | |
| Менее 25 | 0,98 | 0,96 | 0,94 |
| Более 27 до 30 | 1,02 | 1,03 | 1,05 |
| Более 30 | 1,04 | 1,05 | – |
Базовые нормы для бетона, твердеющего при тепловой обработке, предусматривают применение цементов II группы эффективности при пропаривании по ГОСТ 22236. При использовании цементов I группы базовые нормы умножаются на коэффициент К 3 = 0,93. Коэффициент К 3 = 1 для бетонов класса В 30 и выше при отпускной прочности ≤ 70 % от марочной прочности. В задании приведена активность цемента при пропаривании, что в соответствии с приложением 3 позволяет считать используемый цемент I группы эффективности при пропаривании. Поскольку класс бетона В 22,5 то К 3 = 0,93.
Базовые нормы приведены для бетона на щебне, при использовании гравия их следует умножать на коэффициент К 4 (таблица 40). Так как по заданию используется щебень, то К 4 = 1.
Таблица 40 − Значения коэффициента К 4
| Класс бетона | В 7,5 | В 10…В 12,5 | В 15 | В 20 | В 22,5 |
| К 4 | 0,91 | 0,94 | 0,96 | 0,97 | 0,98 |
НК заполнителя учитывается коэффициентом К 5, который при НК = 20 равняется 1, а при другой величине НК его значения приведены в таблице 41. В рассматриваемом примере НК = 20 мм, поэтому К 5 = 1.
Таблица 41 − Значения коэффициента К 5
| НК, мм | Значения К 5 для бетона классов | |
| ≤ В 25 | ≥ В 30 | |
| 1,10 | 1,07 | |
| 0,93 | 0,95 | |
| 0,90 | 0,92 |
Базовые нормы определены для щебня с содержанием зёрен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы 25…35 % по массе. При содержании этих зёрен менее 25 % вводится коэффициент К 6 = 0,98, а более 35 % – К 6 = 1,03. По заданию зёрен лещадной формы 39 %, следовательно К 6 = 1,03.
Базовыми нормами предусмотрено использование песка МК = 2,1…3,25. При использовании мелких и очень мелких песков следует применять для тяжелого бетона коэффициент К 7 (таблица 42). Для мелкозернистых бетонов при использовании песков с модулем крупности МК = 1,5…2,0 К7 = 1,20.
Таблица 42 − Значения коэффициента К7 для тяжелого бетона
| Класс бетона по прочности при сжатии | К7 для песка с МК | |
| 1,5…2,1 | < 1,5 | |
| В 15 и менее | 1,0 | 1,03 |
| В 20…В 25 | 1,03 | 1,06 |
| Более В 25 | 1,05 | 1,10 |
По задания МК = 2,5, значит К7 = 1.
При использовании песков из отсевов от дробления горных пород следует применять коэффициент К8 = 1,03. По заданию песок природный, значит К8 = 1.
Удобоукладываемость бетонной смеси следует принимать в соответствии со способом формования и типом конструкции согласно СНиП 3.09.01-85. Базовые нормы приведены для бетонных смесей с ОК = 1…4 см. При использовании бетонных смесей другой удобоукладываемости вводится коэффициент К 9, для смесей с ОК = 5…9 см К9 = 1,07, при Ж = 5…10 с – К 9 = 0,93, при Ж = 11…20 с – К 9 = 0,88. В рассматриваемом примере ОК бетонной смеси 4…6 см, поэтому принимаем К 9 = 1,07.
Базовые нормы предусматривают применение бетонной смеси с температурой не выше 25 оС, при температуре 25…30 оС вводится коэффициент К10 = 1,03, при температуре > 30 оС – К 10 = 0,88. Принимаем К 10 = 1.
При изготовлении преднапряженных ЖБК с отпуском натяжения арматуры на горячий бетон вводится коэффициент К 11 = 1,08. Принимаем К 11 = 1
Таким образом, исходя из условия обеспечения прочности бетона базовая норма расхода цемента Ц б = 420 кг, а корректирующий коэффициент К = 0,92. 1,02. 0,93. 1. 1. 1,03. 1. 1. 1,07. 1. 1 = 0,96, следовательно элементная норма расхода цемента Ц э1 = 420. 0,96 = 403 кг.
Для изделий и конструкций, к бетонам которых предъявляются требования по морозостойкости и водонепроницаемости типовые элементные нормы, на которые не распространяется корректирующий коэффициент, приведены в таблице 43.
Таблица 43 − Типовые элементные нормы расхода цемента для бетона
с нормируемыми требованиями по морозостойкости и водонепроницаемости
| Консистенция бетонной смеси | Элементные нормы расхода цемента,кг, для марок бетона по | |||||||||
| морозостойкости F, циклы | водонепроницаемости | |||||||||
| ОК, см | Ж, с. | ≤ 75 | ≥ 400 | W 2 | W 4 | W 6 | ≥ W8 | |||
| 5…9 | – | |||||||||
| 1…4 | – | |||||||||
| – | 5-10 | |||||||||
| – | 11-20 |
По заданию марка бетона по морозостойкости F 200, следовательно элементная норма расхода цемента из учета обеспечения морозостойкости Ц э2 = 370 кг. Из определённых элементных норм окончательной считается наибольшая, то есть Ц э1 = 403 кг. С этой нормой сравнивается расчётный расход цемента Ц р = 446 кг. Если он не превышает базовую элементную норму, то можно для дальнейших действий принять расчётный расход цемента.
Если же расчетный расход цемента выше базовой элементной нормы (в данном случае 446 > 403),то необходимо предусмотреть одно или несколько мероприятий по снижению расчетного расхода цемента:
− повысить марку цемента в пределах рекомендаций (таблица 44) для бетона данного класса по прочности при сжатии;
Таблица 44 - Рекомендуемые марки цементов для бетона
| Класс (марка) тяжелого бетона по прочности | Рекомендуемые и допускаемые марки цемента для тяжелого бетона при твердении в условиях | |||||
| естественных | ТВО при отпускной прочности, % проектной | |||||
| рекомендуемые | допускаемые | 70 и менее | 80 и более | |||
| рекомендуемые | допускаемые | рекомендуемые | допускаемые | |||
| В 7,5 (М 100) | – | – | – | – | ||
| В 10 (М 150) | ||||||
| В 12,5(М150) | 300, 500 | |||||
| В 15 (М 200) | 300, 500 | 300, 500 | 300, 500 | |||
| В 20 (М 250) | 300,500 | 300,500 | 300, 500 | |||
| В 22,5(М 300) | ||||||
| В 25 (М 350) | ||||||
| В 30 (М 400) | 400, 550 | 400, 550 | 400, 550 | |||
| В 35 (М 450) | ||||||
| В 40 (М 500) | – | |||||
| В 45 (М 600) | – | – | – | – |
− ввести в состав бетонной смеси пластифицирующую добавку в количестве до 0,2 % на сухое вещество от массы цемента, что позволяет уменьшить количество воды затворения на 10…15 % при неизменной удобоукладываемости бетонной смеси; так как расход цемента рассчитывался как произведение Ц/В на В, то снижение количества воды затворения (В) уменьшит расход цемента без снижения прочности бетона;
− ввести в состав бетонной смеси добавку суперпластификатор типа С-3, её дозировка 0,5 % от массы цемента позволяет снизить количество воды затворения на 15 %, дозировка 0,75 % – на 20 %, дозировка 1,0 % – на 25 % без изменения удобоукладываемости бетонной смеси;
− использовать тонкодисперсную золу-унос тепловых электростанций, отвечающую требованиям ГОСТ 25818, для замены части цемента; при использовании портландцемента золой может быть заменено до 30 % цемента, а для бетона на шлакопортландцементе равнопрочность обеспечивается при замене до 20 % цемента;
− ввести в состав бетонной смеси 6…10 % добавки микрокремнезёма, что снижает расход цемента до 25 % при повышении водопотребности смеси на 8…10 л на 1 м3 бетонной смеси без снижения прочности бетона.
Для обеспечения марки бетона по морозостойкости F 200 принимаем использование добавки ЩСПК в количестве 0,2 % от массы цемента, что позволяет уменьшить количество воды затворения на 10 %. Тогда откорректированный расход воды составит:
В о = 201. 0,9 = 181л.
Отсюда откорректированный расход цемента:
Ц о = 181. 2,219 = 401 кг.
5 Расход сухой добавки ЩСПК: Д = 401. 0,002 = 0,8 кг.
Обычно при приготовлении бетонной смеси для равномерного распределения небольших порций добавок их используют в виде водных растворов рабочей концентрации, которые смешивают с водой затворения. Расход раствора добавки рабочей концентрации (А) в л на 1 м3 бетонной смеси:
А = ЦС/КПл, (33)
где Ц – расход цемента, кг на 1 м3 бетонной смеси; С – дозировка добавки, % от массы цемента; К – концентрация рабочего раствора добавки, принимаем 2 %; Пл – плотность рабочего раствора добавки, кг/л (таблица 45).
Таблица 45 − Дозировки добавок и плотности их водных растворов при 20 оС
| Добавка, (% от массы цемента) | Плотность кг/л растворов добавок при концентрации | ||||
| 1% | 2% | 3% | 4% | 5% | |
| С-3 (0,3…0,8) | 1,007 | 1,010 | 1,013 | 1,017 | 1,020 |
| ЛСТМ-2 (0,15…0,25) | 1,006 | 1,008 | 1,012 | 1,016 | 1,021 |
| ЛСТ (0,15…0,25) | 1,004 | 1,009 | 1,013 | 1,017 | 1,021 |
| ЩСПК (0,20…0,35) | 1,003 | 1,006 | 1,015 | 1,024 | 1,031 |
| СНВ (0,01…0,02) | 1,003 | 1,005 | 1,009 | 1,012 | 1,015 |
А = 401. 0,2/2. 1,006 = 39,9 л.
Количество воды, которое вводится с раствором добавки рабочей концентрации: В д = А. Пл(1 - 0,01К) = 39,9. 1,006(1 - 0,01. 2) = 40,1. 0,98 = 39,3л, а количество отдельно дозируемой воды В н = В о – В д = 181 – 39,3 = 141,7 л
6 Определение абсолютного объёма заполнителей
Так как ввели воздухововлекающую добавку, которая обеспечивает наличие в бетонной смеси 4 % по объёму (40 л), равномерно распределённых пузырьков воздуха, то объём бетонной смеси будет 1000 л – 40 л = 960 л):
V з = 960 – Ц/ 
–В/ 
= 960 – 401/3,0 – 181/1,0 = 645 л. (34)
7 Определение доли песка в смеси заполнителей
Долю песка в смеси заполнителей по абсолютному объёму (r) выбираем в зависимости от расхода цемента и наибольшей крупности щебня по таблице 46.
Таблица 46 − Доля песка в смеси заполнителей r
| Расход цемента, кг на 1 м3 бетона | Величина r при наибольшей крупности щебня, мм | ||
| 0,45 | 0,42 | 0,39 | |
| 0,42 | 0,39 | 0,36 | |
| 0,39 | 0,36 | 0,33 | |
| 0,36 | 0,33 | 0,30 | |
| 0,33 | 0,30 | 0,27 |
Примечания:
1 Таблица составлена для песка с МК = 2, при увеличении (уменьшении) МК на 0,5 доля песка увеличивается (уменьшается) на 0,03.
2 При использовании гравия доля песка уменьшается на 0,05.
3 Для жестких бетонных смесей Ж > 20 с доля песка уменьшается на 0,04, при подвижных бетонных смесях с ОК не менее 10 см доля песка увеличивается на 0,04.
По заданию наибольшая крупность щебня 20 мм, а расход цемента составляет 401 кг, следовательно, величина r по таблице 40 находится в пределах 0,36…0,33 и по линейной интерполяции r = 0,36, а с учетом примечания «а» так как МК = 2,5, то величина r = 0,36 + 0,03 = 0,39.
8 Количество мелкого заполнителя (песка) рассчитывают по формуле:
П = V з*. r*. 
= 645. 0,39. 2,65 = 667 кг, (35)
а количество крупного заполнителя (щебня):
Щ = V з. (1–r). 
= 645. 0,61. 2,60 = 1023 кг. (36)
Исходный расчетный (номинальный) состав, установленный для сухих материалов, выражают двумя способами:
Поиск по сайту: