Первый фундаментальный закон бетоноведения
| P |
| В/Ц |
| 0,205 |
| 0,055 |
| 0,25 |
| 0,4 |
С увеличением водоцементного отношения при прочих равных условиях пористость цементного наличия возрастает.
Второй закон бетоноведения:
С увеличением водоцементного отношения при прочих равных условиях (время, t°) прочность бетона уменьшается.
| R |
| R |
| R1 |
| R2 |
| R1 |
| R2 |
| P |
| В/Ц |
| P1 |
| P2 |
| 0,25 |
| 0,4 |
ФОРМУЛА БЕЛЯЕВА
Формула была выведена в 1926 г.
| R= |
| K*Rц |
| (В/Ц)1,5 |
| R |
| В/Ц |
Где: R – предел прочности бетона при сжатии;
Rц- активность цемента;
К – коэффициент, зависящий от вида заполнителя;
Более точный показатель степени 1,39 (а не 1,5).
Основной закон прочности бетона Боломе-Скрамтаева
| R |
| Ц/В |
| -0,5 |
| 0,5 |
| [ц/в] |
| а1= 0,43 высокого качества заполнители 0,40 среднего качества заполнители 0,37 низкого качества заполнители |
| R = aRц (Ц/В - b), Ц/В < [Ц/В] |
| R = a1Rц (Ц/В + b), Ц/В > [Ц/В] |
а = 0,65 высокое
0,60 среднее
0,55 низкое
[Ц/В] = 1/(1,68*НГ) ≈ 2,5
[Ц/В] – предельная величина
а – коэффициент, зависящий от качества заполнителя
b = 0,5
Закон прочности Фере
Формула была выведена в 1898 г ученым Фере.
| R= |
| K*Rц*C2 |
| (C+V+e)2 |
| C= |
| Ц |
| ρц |
| V=B |
| e=3b |
| C-объем цемента V-объем воды е-объем зацементированного воздуха |
Наглядно закон прочности Фере выглядит так:
| В/Ц |
| R |
Чем больше твердого вещества, тем меньше пористость и наоборот.
Порядок расчета состава бетона:
Исходными данными для расчета состава являются:
1. класс по прочности (В);
2. прочность после ТВО (Rтво);
3. активность цемента (Rц);
4. сведения о качестве заполнителя (а);
5. требуемая подвижность смеси (О.К.);
6. сведения об условиях твердения;
7. дополнительные условия в связи с особенностью эксплуатации (морозостойкость, водонепроницаемость и др.)
| Ц/В = R/(а*Rц) + 0,5 |
| R=Kт*Кмп*В Кт; Кмп = f(v), V-коэффициент вариации |
| R= (B/1-1,645*V) *1,1 где v=0,09 |
Из ГОСТ 18105 «Бетоны. Контроль прочности», берем коэффициенты Kт, Кмп. Желательным уровнем является выполнение требований:
| 1,33 < Ц/В < 2,5 [Ц/В]1 [Ц/В]2 |
| Ц/В = (R/a1*Rц)-0,5 |
2. Если требуется обеспечить определенную прочность бетона после ТВО, тоопределяем значение Ц/В по формуле КАЙСЕРА:
| (Ц/В)тво= |
| Rb,тво + 8 |
| 0,23 * Rц,тво + 10 |
Где Rb,тво – требуемая после ТВО прочность;
Rц,тво – активность цемента при пропаривании – паспортная характеристика;
Все цементы в зависимости от активности при пропаривании делятся на 3 группы:
Rb,тво = Rц,тво - активность цемента при пропаривании.
Кпп : I > 0,67 – высоко эффективные цементы
II 0,56 …0,67 – средне эффективные цементы
III < 0,56 – низко эффективные цементы
Эффективность цемента при пропаривании определяется содержанием щелочей в его составе. А с увеличением количества щелочей снижается морозоустойчивость цемента.
Активность цемента при пропаривании определяется путем испытаний образцов после пропаривании по стандартному режиму: р
Режим 2+3+6+2:
| 85 °С |
| 20 °С |
| Ʈ |
| 2 3 6 2 |
2 часа – предварительное выветривание;
3 часа выдерживаем – подъем температуры (разогрев);
6 часов – температура постоянна, изотермическое выдерживание;
2 часа – температура снижается до 45-50 °С – регулируемое остывание.
После этого образцы извлекаются из камеры, и через 4 часа испытываются (получаем активность цемента при пропаривании).
Чтобы определить активность цемента при пропаривании необходимо 18 часов (2+3+6+2; +4 часа; +1 час – на изготовление деталей).
Выбираем наибольшую величину из:
| Ц/В (Ц/В) тво |
| max |
3. Определяется расход воды, обеспечивающий необходимую подвижность (удобоукладываемость) бетонной смеси по таблице.
Количество воды зависит:
1) от осадки конуса – требуемая подвижность бетонной смеси;
2) от того какой заполнитель: щебень или гравий;
3) крупность заполнителя Дмах ( чем крупнее заполнитель, тем меньше необходимо воды); 4)модуль крупности песка Мк (при использовании мелкого песка необходимо больше воды, крупного песка – меньше воды);
5) НГ цемента;
6) температура бетонной смеси (чем ниже температура, тем меньше воды, и наоборот):
| B=f*(O.K; Г; Дмах; Мк; НГ; Т) 1 2 3 4 5 6 |
Водопотребность бетонной смеси– количество воды, при котором обеспечивается требуемая подвижность бетонной смеси.
В некоторых случаях водопотребность ограничивается. Например, для получения морозостойких блоков:
| Вода < 200 л/м3 |
| Воздух ≥ 0,25 воды |
4. Определяется расход цемента:
| Ц=(Ц/В)*В [кг/см3] |
| Ц > Ц min Ц < Ц mах |
ГОСТ 26633 – устанавливает min значение расхода цемента Цmin;
Согласно европейским нормам EN ( устаревшим) Цmin:
260 – для нагревательных сред;
280 – для агрессивных сред или для преднапряженных конструкций в не агрессивных средах;
300 – для преднапряженных конструкций в агрессивных средах.
Новые нормы EN 206-1 устанавливают 18 типов агрессивных сред и для каждого из них указывается Цmin (Цмах = 600 кг/м3).
Для общестроительного бетона устанавливается 260 < Цмах < 400.
5. Определяем расход крупного заполнителя:
Расход крупного заполнителя:
| Щ(Г)= , кг/м3 |
| α*Vпщ + 1 |
| ρщ,н ρщ,к |
Пустотность крупного заполнителя:
| Vп,щ = 1 – (ρщ,н / ρщ,к), [ρщ,н], [ρщ,к], т/м3 |
ρщ,н ~ 1,3 – 1,6 – насыпная плотность щебня ;
ρщ,к ~ 2,6 – 2,9 – плотность щебня в куске ;
α – коэффициент раздвижения зерен крупного заполнителя (α показывает во сколько раз объем растворной составляющей превышает объем пустот в крупном заполнителе).
Для жестких смесей α ≈ 1,05 – 1,2 .
Для подвижных смесей α ≈ 1,2 – 1,45.
Очень подвижные смеси α ≈ 1,45 – 1,6.
Литые смеси α > 1,6
Чем выше α, тем более удобообрабатываемые получаются смеси.
ПРОВЕРКА:
Относительная объемная концентрация крупного заполнителя:
| φ = Щ(Г)/ρщ,к |
- для обычных бетонов φ = 0,39 – 0,51;
- для перекачиваемых бетононасосами смесей φ <0,45;
- для усамоуплотняющихся смесей φ ≤ 0,34 ;
- для смесей, у которых φ < 0,39 – смеси запесоченные.
6. Определение расхода мелкого заполнителя:
Расход мелкого заполнителя:
| П=(1000-(Ц/ρц + Щ/ρщ,к + B/ρв)) * ρn |
ПРОВЕРКА: проверим условие сплоченности объема.
| Ц/ρц + В > αп*Vпп* П/ρп,н |
Где: αп – коэффициент зерен песка (αп > 1,05)
Vпп – пустотность в песке