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
Конструкции и способ уплотнения
| Жесткость
по стандартному вискозиметру, с
| Подвижность, см
| Сборные железобетонные с немедленной
распалубкой, формуемые на виброплощадках илис вибронасадком
| 30 ... 10
| -
| Перекрытия с пустотами, стеновые панели, формуемые в горизонтальном положении
на виброплошадках
| 10... 5
| 1 ... 4
| Густоармированные элементы (колонны, ригели, плиты), изготовляемые с применением
наружного или внутреннего вибрирования
| 5 ...3
| 5 ...9
| Формуемые на ударно-вибрационных установках
| 30... 20
| -
| Формуемые в кассетах
| 5...3
| 7 ... 14
| Цетрифугированные
| 5...3
| 5 ... 10
| Гидропрессованные (трубы)
| 10 ... 5
| -
|
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
Смесь
| Минимальный расход цемента, кг/м3 при предельной крупности заполнителя, мм
|
|
|
|
| Особо жесткая (Ж=20 с)
|
|
|
|
| Жесткая (Ж=10-20 с)
|
|
|
|
| Малоподвижная (Ж=5-10 с)
|
|
|
|
| Особо подвижная (ОК =10-16 см)
|
|
|
|
| Литая (ОК>16 см)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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 = ARц/(Rб + A·0,5Rц) (1)
б) для высокопрочного бетона при В/Ц<0,4
В/Ц = A1Rц/(Rб – A1·0,5Rц) (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/(αПщ/ρ′щ+1/ρщ) (4)
6. Определяют расход песка по формуле:
П = ρп(1000 – Ц/ρц – В – Щ/ρщ) (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 = ARц/(Rб + A·0,5Rц),
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
Пщ = 1-1,48/2,6 = 0,43.
5. По формуле Щ = 1000/(αПщ/ρ′щ+1/ρщ),
Щ = 1000/(0,43·1,38/1,48+1/2,6) = 1270 кг/м3
6. По формуле П = ρп(1000 – Ц/ρц – В – Щ/ρщ),
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:
©2015 - 2025 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|