Проведение опытных работ
По полученным данным готовят опытные замесы с сохранением заданной подвижности или жесткости бетонной смеси. Фракции заполнителя дозируются по массе, перемешиваются насухо, затем добавляется цемент. В процессе перемешивания добавляется вода по расчету до получения однородной бетонной смеси. Смесь должна обладать связностью, иметь характерный блеск и комковаться при сжатии в руке. Отсутствие блеска и связности указывает на недостаток воды, а отделение цементного молока - на избыток.
Удобоукладываемость приготовленных смесей проверяется в соответствии с ГОСТ 10181.1-81 “Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости “. При необходимости определения оптимального количества воды действуют в соответствие с приложением А. Из бетонной смеси заданной удобоукладываемости для каждого расхода цемента изготавливается не менее двух образцов в серии. При этом формование,хранение и испытание образцов бетона осуществляется в соответствии с ГОСТ 10180-90 “Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам.“ В тетради фиксируется средняя плотность свежеуложенного бетона, значение которой используется для расчета фактических расходов материалов.
Обработка результатов
Данные испытания опытных образцов сводятся в таблицу (см. приложениеБ). По этим данным строятся зависимости прочности и плотности бетона от расхода цемента Rб=f(Ц), ρб=f(Ц) (см. приложение В), по ним определяется расход цемента для бетона заданной прочности и плотности. Расход заполнителя и воды определяется расчетным путем или путем интерполяции между значениями для двух смежных составов бетона, если он изменился в процессе корректировки и уплотнения смеси. По результатам испытаний делается вывод о зависимости прочности легкого бетона от расхода вяжущего.
Вопросы для защиты лабораторной работы №11
1. Особенности свойств легкого бетона
2. Что используется в качестве пористого заполнителя при проектировании состава легкого бетона?
3. Исходные данные для подбора состава плотного керамзитобетона конструкционно-теплоизоляционного.
4. Формула для определения расхода крупного и мелкого заполнителя.
5. Какими свойствами должна обладать приготовленная смесь?
6. Методика расчета состава плотного керамзитобетона конструкционно-теплоизоляционного.
Лабораторная работа № 12
ПОДБОР СОСТАВА ВЫСОКОПРОЧНОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА
Цель работы – освоить методику подбора состава высокопрочного керамзитобетона, обеспечивающего при наименьшем расходе цемента получение бетонной смеси требуемой подвижности (жесткости), а также бетона с заданными физико-механическими свойствами в установленные сроки.
Одним из путей повышения эффективности применения железобетона и снижения материалоемкости конструкций является применение легких бетонов класса В22,5-В40. При проектировании состава бетона необходимо обеспечить получение более высокой прочности растворнойсоставляющей, что достигается применением цементов марок М500, М600 и высококачественных природных кварцевых и полевошпатных песков. При этом содержание растворной составляющей с повышением прочности должно возрастать, что обуславливает повышенную среднюю плотность высокопрочных легких бетонов 1700-1900 кг/м3.
Исходные данные
Марка бетона. Удобоукладываемость смеси.Характеристики цемента: наименование; активность (марка); плотность, г/см3; насыпная плотность, кг/м3. Характеристики крупного заполнителя: наименование; предельная крупность, мм; средняя плотность смеси фракций, кг/м3, определенная непосредственно в бетоне. Характеристики мелкого заполнителя: средняя плотность, кг/м3, определенная непосредственно в цементном тесте; насыпная плотность кг/м3; водопотребность песка (определяется в соответствие с лабораторной работой 3).
Материалы и оборудование: Весы лабораторные по ГОСТ 24104-88Е. Цилиндры мерные для воды емкостью 500-1000 мл. Прибор для определения подвижности бетонной смеси по ГОСТ 10181.1-81 объемом 5,5 дм3.Форма куб с размерами ребер 200 мм для упрощенного определения жесткости бетонной смеси или прибор Красного по ГОСТ 10181.1-81.Формы-кубы с размерами ребер 100 мм для изготовления опытных образцов по ГОСТ 22685-89.Металлические линейки длиной не менее 400 мм и 200 мм по ГОСТ 427- 75.Штыковка-металлический стержень диаметром 16 мм, длиной 650 мм с закругленным концом.Кельмы типа КБ по ГОСТ 9533-81.Емкости для взвешивания компонентов, приготовления смеси фракций заполнителя и бетонной смеси. Виброплощадка лабораторная по ГОСТ 10181.1- 81.Камера нормального твердения по ГОСТ 10180-90.Пресс по ГОСТ 28840- 12.Кисть для нанесения смазки на формы типа КР-30.Цемент ГОСТ 10178- 85.Пористый заполнитель высушенный фракций 0-5; 5-10; -10-20 мм по ГОСТ 9757-90.Смазка для форм (масло машинное).
Методика расчета
Проектирование состава конструкционных легких бетонов производится экспериментально-расчетным путем с построением зависимости Rб=f(Ц), ρб=f(Ц) для конкретных условий по аналогии с лабораторной11. Для получения составов с минимальным расходом цемента необходимо правильно выбрать материалы для бетона.Марку цемента рекомендуется назначать в зависимости от класса бетона в соответствие с таблицей 38.Минимальная прочность крупного заполнителя должна быть не менее чем указано в таблице 39, а насыпная плотность не более,чем указано в таблице 40. Предварительный состав бетона устанавливают в следующем порядке. Назначают расход цемента в зависимости от заданной прочности бетона марки цемента и крупного заполнителя (таблицы 41,42) По таблице 43 устанавливается начальный расход воды в зависимости от заданной удобоукладываемости бетоннойсмеси, наибольшей крупности и вида крупного заполнителя. Определяют объемную концентрацию крупного заполнителя от расхода цемента и воды, плотности зерен крупного заполнителя и водопотребности песка (таблица44). При этом объемная концентрация крупного заполнителя не должна превышать более чем на 0,05 оптимальноезначение таблицы45, в противном случае применяют более легкие заполнители.
Таблица 38-Марки цементов применяемых для приготовления легких бетонов
| Класс легкого бетона | Марки цементов | |
| рекомендуемые | допускаемые | |
| В 22,5 | 400, 600 | |
| В 27,5 | 400, 600 | |
| В 30 | 400, 600 | |
| В 40 |
Таблица 39-Минимальная прочность крупных пористых заполнителей в зависимости от заданной прочности бетона
| Класс легкого бетона | Марка заполнителя по прочности на сжатие | Прочность на сжатие заполнителей при сдавливании в цилиндре, МПа | ||
| пористого гравия | пористого щебня | аглопоритового щебня | ||
| В 22, 5 | 3,5 | 1,8 | 1,0 | |
| В 27,5 | 4,5 | 2,2 | 1,2 | |
| В 30 | 5,5 | 2,7 | 1,4 | |
| В 40 | 6,5 | 3,3 | 1,6 |
Таблица 40-Максимальная марка по насыпной плотности крупных заполнителей в зависимости от заданной средней плотности бетона, кг/м3
| Плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3 | Пористый гравий | Пористый щебень |
Таблица 41-Ориентировочный расход цемента на пористых заполнителях с предельной крупностью 20 мм, с жесткостью бетонной смеси 5-6 с.
| Класс бетона | Рекомендуемые марки цемента | Марка пористого заполнителя по прочности | |||
| В 22,5 | |||||
| В 27,5 | |||||
| В 30 | |||||
| В 40 |
Таблица 42-Коэффициент изменения расходов цемента при изменении его марки, вида песка, предельной крупности заполнителя и удобоукладываемости бетонной смеси.
| Характеристики материалов | Класс бетона | ||||
| В 22,5 | В 27,5 | В 30 | В 40 | ||
| Цемент марки | |||||
| 1,15 | 1,2 | 1,25 | - | ||
| 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | ||
| 0,9 | 0,88 | 0,85 | 1,00 | ||
| Песок | |||||
| плотный | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | |
| пористый | 1,10 | 1,10 | 1,10 | 1,10 | |
| Наиб, крупн. зап., мм | |||||
| 0,93 | 0,95 | 0,95 | 0,95 | ||
| 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | ||
| 1,07 | 1,05 | 1,05 | 1,05 | ||
| Жесткость смеси,с | |||||
| 5-6 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | |
| 8-12 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | |
| 12-20 | 0,85 | 0,85 | 0,85 | 0,85 | |
| Подвижность смеси, см | |||||
| 1-2 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | 1,07 | |
| 2-5 | 1,10 | 1,10 | 1,10 | 1,10 | |
| 8-12 | 1,25 | 1,25 | - | - |
Примечание. Расход цемента уточняют путем последовательного умножения на соответствующие коэффициенты из таблицы 42 значения расхода цемента выбранного из таблицы 43.
Таблица 43-Ориентировочные расходы воды для приготовления бетонной смеси.
| Удобоукладываемость бетонной смеси | Предельная крупность, мм | ||||||
| осадка конуса,см | жесткость, с | гравия | щебня | ||||
| 8-12 | - | ||||||
| 3-7 | - | ||||||
| 1-2 | 3-4 | ||||||
| - | 4-8 | ||||||
| - | 8-13 | ||||||
| - | 13-20 |
Таблица 44-Объемная концентрация крупного заполнителя ϕ для легких бетонов на плотном песке
| Средняяплотность бетона кг/м3 | Плотность крупного заполнителя кг/дм3 | Водопотребность песка, % | ||||||||||
| Расход воды, л | ||||||||||||
| 1,0 | 0,44 | 0,39 | 0,33 | 0,43 | 0,36 | 0,26 | 0,4 | 0,33 | - | |||
| 1,2 | 0,48 | 0,43 | 0,36 | 0,47 | 0,41 | 0,31 | 0,45 | 0,39 | 0,28 | |||
| 1,4 | 0,51 | 0,47 | 0,42 | 0,51 | 0,46 | 0,40 | 0,49 | 0,44 | 0,37 | |||
| 1,6 | 0,55 | 0,51 | 0,46 | 0,54 | 0,50 | 0,45 | 0,54 | 0,49 | 0,44 | |||
| 1,0 | 0,40 | 0,32 | - | 0,37 | 0,27 | - | 0,33 | - | - | |||
| 1,2 | 0,44 | 0,39 | 0,27 | 0,42 | 0,34 | - | 0,39 | 0,28 | - | |||
| 1,4 | 0,48 | 0,43 | 0,34 | 0,46 | 0,40 | 0,31 | 0,44 | 0,37 | 0,30 | |||
| 1,6 | 0,51 | 0,47 | 0,41 | 0,50 | 0,46 | 0,38 | 0,49 | 0,43 | 0,32 | |||
| 1,8 | 0,55 | 0,51 | 0,46 | 0,54 | 0,50 | 0,48 | 0,54 | 0,49 | 0,42 | |||
| 1,2 | 0,38 | 0,31 | - | 0,34 | - | - | - | - | - | |||
| 1,4 | 0,43 | 0,35 | 0,26 | 0,40 | - | - | 0,37 | - | - | |||
| 1,6 | 0,46 | 0,41 | 0,27 | 0,46 | 0,38 | 0,26 | 0,43 | 0,31 | - | |||
| 1,8 | 0,52 | 0,46 | 0,39 | 0,50 | 0,45 | 0,31 | 0,49 | 0,42 | 0,28 | |||
| 2,0 | - | 0,51 | 0,45 | - | 0,50 | 0,43 | - | 0,49 | 0,45 | |||
Примечание. Значения даны при расходе цемента 400 кг/м3. При большем расходе, значения возрастают приблизительно на 0,01 на каждые 100 кг/м3цемента, при уменьшении расхода цемента - соответственно сокращаются.
Таблица 45-Оптимальная объемная концентрация крупного заполнителя
| Межзерновая пустотность | Оптимальная объемная концентрация при | ||
| жесткости свыше 10 с | осадке конуса 1-3 см или жесткости 3-10 с | осадке конуса свыше3 см | |
| 0,36 | 0,52 | 0,49 | 0,47 |
| 0,38 | 0,50 | 0,47 | 0,49 |
| 0,40 | 0,48 | 0,45 | 0,43 |
| 0,42 | 0,46 | 0,43 | 0,41 |
| 0,44 | 0,44 | 0,41 | 0,39 |
| 0,46 | 0,42 | 0,39 | 0,37 |
| 0,48 | 0,40 | 0,37 | 0,35 |
| 0,50 | 0,38 | 0,35 | 0,33 |
| 0,52 | 0,36 | 0,33 | 0,31 |
| 0,54 | 0,34 | 0,31 | 0,29 |
Расход крупного заполнителя определяют по формуле:
K=1000 φ ρк (65)
где ρк плотность зерен крупного заполнителя в цементном тесте, кг/дм3;
φ - объемная концентрация крупного заполнителя.
Расход плотного песка в зависимости от средней плотностибетона в сухом состоянии и расходов цемента и крупного заполнителя определяют:
П=ρб-1,15 Ц-К (66)
где ρб- плотность бетона в сухом состоянии, кг/ м3;
Ц, К - расходы соответственно цемента и крупного заполнителя, кг.
Расход воды определяется с учетом поправок на расход пористого заполнителя, цемента, на водопотребность песка;
В= В0+В1+В2+В3 (67)
где В0-начальный расход воды по таблице 43, л;
В1-поправка на водопотребность песка при применении песков с отличной от средней водопотребностью 7%. Водопотребность песка определяют в соответствии с приложениемГ;
В2-поправка к расходу воды при расходах цемента более 450 кг/м3, л
В3- поправка к расходу воды при объемной концентрации крупного заполнителя, отличной от оптимальной 0,37, л. При этом В1 определяется по формуле:
В1=(0,2 П (ВП-7) )/ρП (68)
где П- расход песка ,кг;
ρп -плотность зерен песка в цементном тесте , кг/л;
Вп - водопотребность песка, %.
Поправку В2 определяют по формуле:
В2=0,15 (Ц-450) (69)
где Ц -расход цемента , кг.
Поправку В3 определяют по формуле:
В3=2000 (φ -0,37)2 (70)
где φ - объемная концентрация крупного заполнителя.
После определения расхода материалов на 1 м3 бетонной смеси рассчитываются расходы материалов для составов с расходом цемента на 10-20% отличающемся в большую и меньшую сторону от принятого. Затем рассчитывается расход материалов на три опытных замеса объемом 2,2 л каждый. Приготовление опытных замесов, испытание опытных образцов и обработка результатов аналогична приведенным в лабораторной работе 11.
Вопросы для защиты лабораторной работы №12
1. Область применения высокопрочного керамзитобетона.
2. Исходные данные для подбора состава высокопрочного керамзитобетона.
3. Порядок установления предварительного состава бетона.
4. Пояснение формулы для нахождения расхода воды.
5. Какие строятся зависимости при проектировании состава конструкционного легкого бетона.