Определение производственного состава бетона

На производстве часто применяют при приготовлении бетона влажные заполнители. Количество влаги, содержащейся в заполнителях, должно учитываться при определении действительного расхода воды. В этом случая производят корректировку состава.

Вначале определяют содержание воды в заполнителях по формулам

В_п = П·W_п; (7.9)

В_щ=Щ·W_щ,(7.10)

где W_п и W_щ - влажность песка и щебня (гравия).

Затем устанавливают действительный расход воды:

В_д = В – В_п – В_щ. (7.11)

Поскольку часть массы влажных заполнителей составляет вода, необходимо увеличить их массу, чтобы обеспечить поступление в бетон полученной расчетом массы твердого материала. Расход песка и щебня увеличивают на массу воды, которая в них содержится, т.е. их расход в производственном составе будет соответственно равен П_д = П + В_п и Щ_д = Щ + В_щ.

Расход цемента при данной корректировке состава сохраняется неизменным.

Если для условий примера 10.1 принять, что влажность песка 3 % и щебня 1 %, то содержание воды в песке В_ц = 600·0,03 = 18 л; то же, в щебне В_щ = 1270·0,01 = 12,7 л; всего 30,7 ≈ 31 л.

Для сохранения В/Ц и заданной прочности бетона расход воды, полученной при расчете, для сухих заполнителей уменьшается, а сухой песок и гравий соответственно заменяется влажными. Тогда расход материалов в производственном составе бетонной смеси будет следующим:

Ц = 330кг; П = 600 + 18 = 618 кг;

Щ = 1270 + 13 = 1283 кг;

В = 177 - 31 = 146 л.

Всего 2377 кг. Плотность бетонной смеси не изменяется.

При загрузке цемента и заполнителя в бетоносмеситель их первоначальный объем больше объема получаемой бетонной смеси, т.к. при перемешивании происходит как бы уплотнение массы: зерна цемента располагаются в пустотах между зернами песка, зерна песка – между зернами щебня. Для оценки объема получаемой бетонной смеси используют так называемый коэффициент выхода бетона β_б:

β_б = 1000/(Ц/ρ^н_ц + П/ρ^н_п+Щ/ρ^н_щ), (7.12)

где ρ^н_ц, ρ^н_п и ρ^н_щ - насыпные плотности цемента, песка, щебня.

Влияние воды при определении коэффициента выхода бетона не учитывают, т.к. вода сразу же проливается в пустоты твердых материалов и на них первоначальный объем не влияет. Однако при определении коэффициента β_б для производственного состава используют плотности влажных заполнителей, т.к. последние могут заметно отличаться, особенно для песка, от плотности сухих заполнителей. Коэффициент выхода бетона зависит от состава бетона и свойств используемых материалов и колеблется от 0,55 до 0,75.

При расчете расхода материалов на 1 замес бетоносмесителя принимают, что сумма объемов цемента, песка и щебня (в рыхлом состоянии) соответствует емкости барабана бетоносмесителя. Тогда объем бетона V_з, получаемый из одного замеса, будет равен

V_з = β_б V_бс,(7.13)

где V_бс - емкость бетоносмесителя.

Расход материалов на замес бетоносмесителя определяют с учетом получаемого объема бетона (Ц_з = Ц·V_з и т. д.).

Для рассмотренного выше примера, если для влажных ρ_в.п = 1,65 и ρ_в.щ = 1,48 кг/л, получим

β_б = 1000/(330/1,3 + 618/1,65 + 1283/1,48) = 0,67.

Для бетоносмесителя с емкостью барабана 500 л.выход бетона из одного замеса составит 500·0,67 = 335 л или 0,335 м³.

Тогда расход материала на 1 замес составит: Ц = 330·0,335 = 110кг; П = 618·0,335 = 207 кг; Щ = 1283·0,335 = 430 кг; В = 146·0,335 = 45 л.

Состав бетона можно выразить также в виде соотношений 1 : х : у, т.е. (330/330) : (618/330) : (1283/330) = 1:1,87:3,89.

Прочность бетона при сжатии

В рабочих чертежах конструкции или в стандартах на изделия обычно указывают требования прочности бетона, его класс или марку. При проектировании конструкции прочность бетона на сжатие характеризуется классами. Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. Бетоны подразделяют на классы: В1, В1.5, В2, В2.5, В3.5, В5, В7.5, В10, В12.5, В15, В20, В25, В30, В35, В40, В50, В55, В60.

На производстве контролируют среднюю прочность или марку бетона. Между классами бетона и его средней прочностью имеется зависимость

В = R(1 - tν), (7.14)

где В – класс бетона по прочности, МПа; R – средняя прочность, которую следует обеспечить при производстве конструкции, МПа; t – коэффициент характеризующий принятый при проектирование обеспеченность класса бетона; ν – коэффициент вариации прочности бетона. Для перехода от класса бетона В к средней прочности бетона (МПа), контролируемой на производстве для образцов 15х15х15 см (при нормативном коэффициенте вариации 13,5 % и t = 1,64) следует применять формулу R^ср_б = В/0,778.

Пример, для класса В5 получим среднюю прочность R^ср_б = 6,43 МПа, а для класса В40 - R^ср_б = 51,4 МПа.

Средняя прочность или марка тяжелого бетона определяется пределом прочности (МПа) при сжатии стандартных бетонных кубов 15х15х15 см, изготовленных из рабочей бетонной смеси в металлических формах и испытанных в возрасте 28 сут. после твердения в нормальных условиях (температура 15-20 ⁰С, относительная влажность окружающего воздуха 90-100 %). В строительстве используют следующие марки: М50, М75, М100, М150, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М600 и выше (через М 100). На производстве необходимо обеспечить среднюю прочность или заданную марку бетона. Превышения заданной прочности допускается не более чем на 15 %, т.к. это ведет к перерасходу цемента.

Кубы размером 15х15х15 см применяют в том случае, когда наибольшее крупность зерен заполнителя 40 мм. При другой крупности заполнителя можно использовать кубы иных размеров, однако размер ребра контрольного образца должен быть примерно в 3 раза больше максимальной крупности зерен заполнителя. Для определения марки бетона на кубах с другими размерами вводят следующие переходные коэффициенты, на которые умножают полученную в опытах прочность бетона:

Размер куба, см…………7х7х7 10х10х10 15х15х15…20х20х20

Коэффициент…………...0,85 0,85 1 1,05