Проектирование состава тяжелого бетона
Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей, взятых в определенных пропорциях.
Эти пропорции (рациональные соотношения между составляющими материалами) определяются расчетами с последующим корректированием на пробных замесах. Рациональное соотношение расходов материалов должно обеспечивать необходимую удобоукладываемость бетонной смеси и приобретение заданной прочности в назначенный срок при наименьшем расходе вяжущего. В результате испытания выполненных из пробного замеса образцов-кубов устанавливается действительный состав бетонной смеси, обеспечивающий получение бетона заданной марки.
Состав бетона принято выражать двумя способами:
- в форме расходов всех составляющих материалов по массе на 1 м3 уложенной и уплотненной бетонной смеси,
- в виде отношения массы составляющих материалов к массе цемента, принимаемой за единицу, т. е. как 1:X:Y (цемент : песок : щебень) при указанном значении водоцементного отношения - В/Ц=Z.
Различают два состава бетона - номинальный (лабораторный), определяемый для материалов в сухом состоянии, и полевой (производственный), для материалов в естественно влажном состоянии.
Наиболее удобным для расчета состава бетона является метод “абсолютных объемов”. Исходное положение метода - свежеприготовленная бетонная смесь после укладки в опалубку и уплотнения не будет иметь пустот.
Проектирование состава бетона включает следующие этапы:
- назначение требований к бетону, исходя из вида и способа изготовления конструкции;
- выбор материалов и определение их характеристик;
- определение расчетом предварительного (ориентировочного) состава бетона;
- проверка свойств и корректирование состава бетона в пробных замесах;
- определение производственного (полевого) состава бетона.
2.1.1 Назначение требований к бетону и выбор материалов
Для расчета состава тяжелого бетона необходимо иметь следующие данные:
- проектная прочность бетона (марка) Rб, МПа;
- удобоукладываемость бетонной смеси, определяемая подвижностью
( осадка конуса ОК, см) или жесткостью Ж по вискозиметру (с);
- вид и активность (марка) цемента Rц, МПа;
-насыпная плотность цемента rнц, песка rнп, щебня (гравия)rнщ(г), кг/м3;
- истинная плотность цемента rц, пескаrп, щебня (гравия)rщ(г), кг/м3;
-пустотность щебня (гравия) Vпщ(г), объемные доли;
- наибольшая крупность зерен щебня (гравия) Dmax, мм;
- влажность заполнителей (массовая доля воды в заполнителе) Wп ,Wщ(г), %.
В зависимости от вида конструкции и способа уплотнения уложенного бетона задается подвижность или жесткость бетонной смеси (см табл. 2.1)
Таблица 2.1
Требования к подвижности бетонной смеси в зависимости от назначения бетона
| Вид конструкции и способ уплотнения бетонной смеси | Жесткость по стандартному вискозиметру, с | Подвижность (ОК), см |
| 1. Сборные железобетонные конструкции, формуемые на виброплощадках с немедленной распалубкой 2. Перекрытия с пустотами, стеновые панели, формуемые на виброплощадках в горизонтальном положении 3. Густоармированные элементы (колонны, ригели, плиты) изготовляемые с применением наружного и внутреннего вибрирования 4. Конструкции, формуемые на ударно-вибрационных установках 5. Конструкции, формуемые в кассетах 6. Центрифугированные конструкции 7. Гидропрессованные (трубы) | 30 - 10 10 -5 5 - 3 30 -20 10 - 5 10 - 5 10 - 5 | - 1 - 4 5 - 9 - 7 - 14 5 - 10 - |
Примечание. При перекачивании бетонной смеси насосом осадка конуса (ОК) должна быть 6 -8 см.
Вид цемента выбирают в зависимости от назначения бетона и технологии изготовления конструкции:
- для сборных железобетонных конструкций, изготавливаемых с тепловлажностной обработкой - портландцемент, быстротвердеющие портландцемент и шлакопортландцемент;
- для морозостойких бетонов - гидрофобный, пластифицированный и сульфатстойкий портландцементы;
- для массивных монолитных гидротехнических сооружений - шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент.
Выбор марки цемента зависит от марки проектируемого бетона и должен обеспечивать экономное расходование цемента. Рекомендуемая марка цемента должна в 1,5 - 2 раза превышать проектную марку бетона.
При выборе заполнителей, зная истинную и насыпную их плотности, рассчитывают их пустотность (объемную долю межзерновых пустот в рыхлонасыпанном заполнителе) по формуле (%):
Vп=(1-rн/r)·100, (2.1)
где rн -насыпная плотность песка, щебня (гравия), кг/м3;
r - истинная плотность песка, щебня (гравия), кг/м3.
Пустотность заполнителей для тяжелого бетона не должна превышать 38 % для песка, 50 % для щебня, 45 % для гравия.