ПОДБОР СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА, ТВЕРДЕЮЩЕГО В УСЛОВИЯХ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ

Расчет и подбор номинального состава бетона.

Цементно-водное (Ц/В)₁ отношение в начальном номинальном составе бетона, обеспечивающее получение заданного среднего уровня отпускной прочности, рассчитывают по формуле 4:

, (4)

где - прочность бетона после тепловой обработки (ТО), МПа;

- активность цемента при пропаривании, МПа.

Прочность бетона соответствует прочности бетона (), пропаренного по стандартному режиму (2+3+6+2) при температуре изотермического процесса 85°С, испытанного через 4 ч после окончания тепловой обработки, при этом активность цемента определяют по ГОСТ 310.4-86 или принимают по данным завода-изготовителя цемента.

Определяют отношение , обеспечивающее заданный уровень прочности пропаренного бетона в проектном возрасте:

, (5)

где - цементно-водное отношение, обеспечивающее проектную прочность бетона после тепловой обработки;

- прочность бетона в возрасте 28 сут после тепловой обработки, МПа;

- активность цемента после тепловой обработки в возрасте 28 сут., МПа.

Активность цемента после тепловой обработки определяют по результатам испытания образцов, пропаренных по методике ГОСТ 310.4-81 и испытанных в возрасте 28 сут, или принимают равной гарантированной марке цемента.

Рис 1 Зависимость прочности бетона после тепловой обработки от отношения Ц/В и активности цемента при пропаривании(1-5 - активность цемента при пропаривании, соответственно равная 15, 20, 25, 30, 40 МПа)

Рис 2 Зависимость прочности бетона в возрасте 28 сут от отношения Ц / В и марки цемента (1-4 -марка цемента соответственно 300, 400, 500, 600)

Для промежуточных значений активности цемента по рис. 1 и 2 значения отношения Ц/В принимают по линейной интерполяции.

Из значений отношения Ц/В выбирают большее и принимают его для подбора начального состава бетона.

Расход воды для начального состава бетона принимают по табл. 1 в зависимости от заданной удобоукладываемости бетонной смеси, вида и максимальной крупности заполнителя.

Таблица 1 Определение расхода воды

Примечания: 1. Расход воды в таблице приведен для Ц/В = 1,25-2,5, при Ц/В < 1,25 и Ц/В > 2,5 расход воды соответственно уменьшают или увеличивают.

2. Расход воды в таблице приведен для цементов с нормальной густотой (НГ), равной 25-30 %. При увеличении или уменьшении нормальной густоты на 1 % объем воды увеличивают или уменьшают на 2 %.

3. При увеличении подвижности бетонной смеси (ОК ≥ 10 см) следует применять пластифицирующие добавки.

Расход цемента Ц, кг, на 1 м³ в начальном составе бетона рассчитывают по формуле:

Ц = Ц/В∙В (6)

где Ц/В - цементно-водное отношение;

В - расход воды, л, принятый.

Абсолютный объем заполнителей, V_з, л, рассчитывается по формуле

V_з = 1000 - В/ρ_в - Ц/ρ_ц (7)

где ρ_ц - плотность цемента, кг/л:

ρ_в - плотность 1 кг/л воды.

Количество мелкого заполнителя (песка) рассчитывают по формуле:

(8)

где П - расход песка в бетоне, кг;

r - доля песка в смеси заполнителей по абсолютному объему, равная

(9)

где - плотность зерен песка, кг/л;

- плотность зерен щебня, кг/л.

Долю песка в начальном составе в зависимости от расхода цемента и наибольшей крупности заполнителя принимают по табл. 4 с учетом удобоукладываемости бетонной смеси и крупности песка.

Таблица 2 Определение доли песка в смеси заполнителей на 1 м³ бетонной смеси (при удобоукладываемости бетонной смеси от Ж = 20 с до ОК =10 см)

Примечания: 1. Табл. 2 составлена для песка М_к = 2 и щебня. При увеличении или уменьшении М_к на ± 0,5 доля песка r увеличивается или уменьшается на 0,03.

2. При использовании гравия доля песка r уменьшается на 0,05.

3. Для жестких бетонных смесей Ж > 20 с доля песка уменьшается на 0,04; при подвижных бетонных смесях с ОК ≥ 10 см доля песка увеличивается на 0,04.

Количество крупного заполнителя рассчитывают по формуле:

(10)

где Щ - расход крупного заполнителя, кг.

При изменениях режимов тепловой обработки бетонов, времени определения отпускной и проектной прочности бетона, методики определения активности цемента при пропаривании начальный состав бетона следует уточнять по базовым зависимостям "прочность бетона - Ц/В отношение", построенным на основании анализа статистических данных прочности бетона, изготовленного на конкретных материалах и по режимам, принятым на данном производстве.

Начальный состав бетона проверяют на опытном замесе с целью уточнения удобоукладываемости бетонной смеси. Для этого изготавливают замес и определяют удобоукладываемость по ГОСТ 10181.1-81.

Если удобоукладываемость опытного замеса не соответствует заданной, то производят корректировку начального состава бетона. При этом повышение осадки конуса или снижение жесткости бетонной смеси достигают за счет добавления в пробный замес воды и цемента (в заданном соотношении, равном принятому Ц/В), а снижение осадки конуса или повышение жесткости достигают за счет добавления в пробный замес заполнителей (в данном соотношении, равном r). Удобоукладываемость бетонной смеси соответствует заданной, если осадка конуса имеет отклонение не более ± 1 см, а жесткость - не более ±3 с.

В подобранном по удобоукладываемости начальном составе бетона фиксируют фактический расход материалов на замес () и их общую сумму () по ГОСТ 27006-86 и определяют плотность бетонной смеси ρ_см по ГОСТ 10181.2-81.

Фактический расход материалов в подобранном начальном составе бетонной смеси определяют по формулам:

(11)

(12)

(13)

(14)

Оптимизацию состава по критерию минимального расхода цемента производят определением водопотребности бетонной смеси заданной удобоукладываемости при различных значениях r. Значение r, принятое по табл. 2, изменяют на ±(0,03 - 0,05). Затем по формулам рассчитывают два вспомогательных состава бетона r ₁ = r + (0,03 - 0,05) и r ₂ = r - (0,03 - 0,05).

Эти составы проверяют по удобоукладываемости. Если удобоукладываемость уменьшается, то из этой бетонной смеси не изготавливают контрольные образцы, а если удобоукладываемость увеличивается и отсутствует заметное водоотделение, то корректируют состав бетона по принятому r, доводя до заданной подвижности, и по формуле определяют фактический расход цемента. Сравнением расхода цемента в начальном и вспомогательном составах устанавливают оптимальное значение доли песка, соответствующее минимальному расходу цемента, необходимого для получения бетонной смеси заданной удобоукладываемости на данных материалах, при значении Ц/В. При необходимости число вспомогательных составов может быть увеличено до четырех.

Из выбранного оптимального начального состава с минимальным расходом цемента и заданной удобоукладываемостью бетонной смеси изготавливают контрольные образцы для определения прочности бетона после его тепловой обработки по принятому режиму и в проектном возрасте.

Дополнительные составы бетона рассчитывают, изменяя значение Ц/В, принятое в начальном составе, и принимая значение В и Щ по оптимальному составу, значение П увеличивают или уменьшают на величину уменьшения или увеличения значения Ц. В двух дополнительных составах определяют удобоукладываемость, плотность, фактические расходы материалов и изготавливают из них контрольные образцы.

По результатам определения прочности бетона в начальном и дополнительном составах строят базовые зависимости прочности бетона после тепловой обработки и в проектном возрасте в зависимости от отношения Ц/В. По этим зависимостям определяют значение Ц/В, обеспечивающее получение бетона с заданной отпускной и проектной прочностью.

На основании определенного Ц/В отношения, средней фактической плотности бетонных смесей, расхода воды и крупного заполнителя рассчитывают количество цемента и мелкого заполнителя для номинального состава бетона.

3.2 РАСЧЕТ УДЕЛЬНЫХ НОРМ КОМПОНЕНТОВ СМЕСИ

Основные правила подбора состава бетонов приведены в ГОСТ 27006-86. Любой бетон состоит из трех основных компонентов: цемента, наполнителя определенных фракций и воды. Есть два обязательных условия — вода должна быть чистой и пресной, наполнитель (песок, гравий и др.) не должен содержать загрязнений (частицы грязи серьезно влияют на прочностные свойства бетона).

Бетон может иметь разную консистенцию (густоту): жесткий раствор бетона (напоминает влажную землю) потребует уплотнения с усилием; пластичный (достаточно густой и в то же время подвижный) требует меньшего уплотнения; литой — практически не требует уплотнения, подвижен и заполняет форму самотеком. Прежде всего, нужно определиться с соотношением вода/цемент и главным приоритетом в этом вопросе будет требуемая прочность бетона. Воде в создании бетонной смеси предназначены две задачи: она вступает в химическую реакцию с цементом, приводящую к схватыванию и отвердению бетона; играет роль смазки для компонентов бетона (цемента, песка и гравия). Для выполнения первой задачи достаточно добавить на одну часть цемента от 25 до 30% воды, но уложить такую смесь бетона в форму было бы сложно — этот состав будет сухим и не поддающимся трамбовке. По этой причине воды в бетон добавляют больше, чем нужно для его отвердения — приходится понижать прочность будущего бетона для получения раствора большей пластичности. Однако это вызывает другую проблему — большее количество воды после ее испарения оставляет в бетоне воздушные поры, влияя тем самым на прочность бетонной конструкции. Поэтому нужно с наибольшей точностью рассчитывать содержание воды в бетонной смеси, добиваясь ее минимального содержания. На очереди определение соотношения цемент/наполнитель (мелкий и крупный). Но прежде требуется рассчитать соотношение в самом наполнителе — количество его мелких и крупных компонентов — от этого будет зависеть плотность и экономичность бетонной смеси. Расчет производится по соотношению наполнителя к единице веса или объема цемента, к примеру: бетонная смесь, содержащая 20 кг цемента, 60 кг песка и 100 кг щебня, будет иметь такой состав по весу — 1:3:5. Вода, требуемая для составления бетонной смеси, указывается в долях от единицы веса цемента, т.е. если для приведенного примера бетонного состава понадобится 10 л воды, то ее соотношение к цементу будет равно 0,5.

Марка бетона:

Поиск по сайту: