Проектирование состава тяжелого бетона

Обычный тяжелый бетон является наиболее широко применяемым видом бетона. Его изготавливают на различных цементах (портландцемен­те и других), песке, гравии или щебне из различных горных пород (извест­няка, гранита и др.). Как правило, этот бетон имеет слитное строение и мно­го разновидностей в зависимости от назначения или технологических осо­бенностей. Прочность его может изменяться в широких пределах от 5 до 80 МПа и выше (классы ВЗ,5-В60). Выбирая соответствующее сырье и состав бетона, получают бетоны с требуемой морозостойкостью, водонепроницаемостью, быстротвердеющие, высокопрочные и с другими комплексами свойств в соответствии с требованиями проекта.

Обычный тяжелый бетон используют для различных изделий и кон­струкций гражданского и промышленного строительства, для дорожного и гидротехнического строительства, для инженерных и специальных соору­жений. Изделия и конструкции могут изготавливаться на заводах сборного бетона и железобетона или бетонироваться непосредственно на строитель­ном объекте (монолитный бетон).

Для получения заданной прочности бетона, необходимой подвижно­сти бетонной смеси в соответствии с выбранной технологией изготовления конструкции или изделия и обеспечения экономичности бетона (как правило, при минимальном для данных условий расходе цемента) производят про­ектирование состава бетона, в результате которого определяют такое соот­ношение между исходными материалами, при котором будут удовлетворены заданные требования к бетону и бетонной смеси.

Проектирование состава бетона включает:

а) назначение требований к бетону исходя из вида и особенностей службы и изготовления конструкций;

б) выбор материалов для бетона и получение необходимых данных, ха­рактеризующих их свойства;

в) определение предварительного состава бетона;

г) проверку состава в пробных замесах;

д) контроль за бетонированием;

е) корректировку состава в процессе производства при колебаниях свойств заполнителя и других факторов.

Определение предварительного состава бетона производят на основе зависимости прочности бетона от активности цемента, цементно-водного фактора, качества используемых материалов и зависимости подвижности бетонной смеси от расхода воды и т. д. Для получения уточненных зависимостей свойств бетона и бетонной смеси от его состава, если имеется возможность, проводят предварительные испы­тания. При этом желательно использовать математические методы планиро­вания эксперимента и обработки его результатов. Требования к прочности бетона указывают в рабочих чертежах.

Таблица 1

Требование к подвижности и жесткости бетонной смеси

Подвижность (жесткость) бетонной смеси назначают в зависимости от размеров конструкции, густоты армирования, способов укладки и уплотнения (табл. 1).

При перекачивании бетонной смеси насосом осадка конуса должна быть более 8 см.

Бетонная смесь обладает необходимой удобоукладываемостью только при содержании в ней достаточного количества цемента. Уменьшение ко­личества цемента до определенных значений повышает опасность расслое­ния бетонной смеси и может привести к появлению в смеси микропустот и снижению прочности и долговечности бетона.

Минимальный расход цемента зависит от консистенции бетонной смеси и крупности заполнителя (табл. 2). Если при определении состава бетона окажется, что расход цемента, требуемый из условия получения за­данной прочности, нижеуказанных значений, то в расчет принимают мини­мальный расход цемента.

Для экономного расходования цемента необходимо, чтобы его марка по возможности превышала требуемую прочность бетона:

Прочность бетона, МПа..........10 15 20 30 40 50

Марка цемента.....................300 400 400 500 600 600

При использовании для бетона более низких марок цемента требует­ся слишком большой его расход. Наоборот, когда марка цемента излишне высока, может оказаться, что расход цемента будет меньше минимальных значений, требуемых техническими условиями для получения бетона необ­ходимой плотности. В этом случае для экономии цемента в бетон целесооб­разно вводить тонкомолотую добавку (золу, молотый кварцевый песок, из­вестняковую муку и др.).

Таблица 2

Минимальный расход цемента для получения нерасслаиваемой плотной бетонной смеси

Используя показатели прочности цемента, указанные в его паспорте, всегда следует учитывать, в соответствии с какой методикой они получены. Все показатели свойств материала получают при его испытании по опреде­ленной методике. При проектировании состава бето­на учитывают, по какой методике определена активность или марка цемента и применяют в зависимостях, определяющих их влияние на прочность бе­тона, соответствующие коэффициенты.

На современном этапе развития технологии строительных материалов проблема повышения качества и долговечности бетона и железобетона во многих практически важных случаях может быть успешно решена правильным подбором состава бетонной смеси. Подбор состава тяжелого бетона проводится расчетно-экспериментальным методом:

1. Определяют В/Ц (или Ц/В) в зависимости от требуемой прочности, срока и условий твердения бетона. Водоцементное или цементно-водное отношение находят путем предварительных опытов, устанавливающих зависимость прочности бетона от этого фактора и активности цемента или по формулам:

а) для обычного бетона при В/Ц>0,4

В/Ц = AR_ц/(Rб + A·0,5R_ц) (1)

б) для высокопрочного бетона при В/Ц<0,4

В/Ц = A₁R_ц/(R_б – A₁·0,5R_ц) (2)

2. Определяют расход воды в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси на основании результатов предварительных испытаний (рис. 1). При этом необходимо учитывать водопоглощение крупного заполнителя, если оно более 0,5% по массе.

Рис. 1. Графики зависимости расхода воды от требуемой подвижности бетонной смеси

3. Определяют расход цемента:

Ц = В : В/Ц (3)

Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется ниже допускаемого по СНиПу, то следует увеличить его до требуемой нормы или ввести тонкомолотую добавку.

Последнюю применяют в случае, если активность цемента слишком высока для бетона данной марки.

4. Устанавливают коэффициент раздвижки α для пластичных бетонных смесей в зависимости от количества цементного теста и крупности песка.

5. Определяют расход щебня или гравия по формуле:

Щ = 1000/(αП_щ/ρ^′_щ+1/ρ_щ) (4)

6. Определяют расход песка по формуле:

П = ρ_п(1000 – Ц/ρ_ц – В – Щ/ρ_щ) (5)

7. Проверяют на пробных замесах подвижность или жесткость бетонной смеси, при необходимости вносят поправки в расчет состава бетона.

Пример № 1

Определить состав бетона при заданной средней прочности 30 МПа с подвижностью бетонной смеси по осадке конуса 4-5 см.

Материалы: портландцемент активностью 37,5 МПа, песок средней крупности с водопотребностью 7% и истинной плотностью 2,63 кг/л, гранитный щебень с предельной крупностью 40 мм, истинной плотностью 2,6 кг/л и плотностью 1,48 кг/л.

Решение.

1. По формуле В/Ц = AR_ц/(R_б + A·0,5R_ц),

В/Ц = 0,6·37,5/(30+0,5·0,6·37,5)=0,54

2. По графикам (рис.1) ориентировочный расход воды составляет 178 л/м³.

3. По формуле Ц = В : В/Ц,

Ц = 178/0,54 = 330 кг/м³.

4.Пустотность щебня

П_щ = 1-1,48/2,6 = 0,43.

5. По формуле Щ = 1000/(αП_щ/ρ^′_щ+1/ρ_щ),

Щ = 1000/(0,43·1,38/1,48+1/2,6) = 1270 кг/м³

6. По формуле П = ρ_п(1000 – Ц/ρ_ц – В – Щ/ρ_щ),

П = (1000-330/3,1-178-1270/2,6)·2,63 = 600 кг/м³

Плотность бетонной смеси равна 330 + 178 + 1270 + 600 = 2378 кг/м³.

Состав проверяют и при необходимости уточняют на пробных замесах.

Методическое издание

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: