Характеристика материалов

Портландцемент марки "400":

плотность r_ц = 3,1 г/см³ или 3,1 кг/л;

насыпная плотность r_0ц = 1300 кг/м³.

Песок средней крупности М_кр =2,4 по зерновому составу соответствует стандарту;

плотность r_п = 2,61 г/см³;

насыпная плотность r_п = 1400 кг/м³

Гравий: наибольшая крупность D_нб = 40 мм;

плотность r_г = 2,6 г/см³;

насыпная плотность r_0г = 1510 кг/м³;

пустотность П =42 %;

коэффициент пустотности К_п = 0,42;

Вода питьевая водопроводная.

Расчет состава бетонной смеси производят

в следующей последовательности:

1.4.1. Определение водоцементного отношения

Водоцементное отношение или цементноводное отношение вычисляют по формулам прочности бетона:

R_б = А × R_ц (Ц/В – 0,5) применяют при В/Ц ³ 0,4 ; (11)

R_б = А₁ × R_ц (Ц/В + 0,5) применяют при В/Ц £ 0,4, (12)

где lp — предел прочности бетона нормального твердения в возрасте 28 суток (марка); А и А₁ — коэффициенты, характеризующие качество материалов; Ц/В — цементноводное отношение (по массе).

Цементноводное отношение из формулы 13:

Ц/В = (R_б / А × R_ц ) + 0,5 = (200 / (0,55 × 400)) + 0,5 = 1,4, (13)

где А – эмпирический коэффициент принимается по табл. 6 (материалы пониженного качества).

Таблица 6

№№ п/п	Характеристики исходных материалов	А при В/Ц ³ 0,4	А при В/Ц £ 0,4
	Высококачественные (щебень из плотных пород, заполнители чистые, фракционированные, оптимального зернового состава. Портландцемент высокой активности).	0,65	0,43
	Рядовые (гравий соответствует стандарту, портландцемент средней активности.	0,6	0,4
	Пониженного качества (крупный заполнитель низкой прочности, цемент низкой активности).	0,55	0,37

1.4.2. Определение расхода воды на 1 м³ бетонной смеси

Расход воды может быть определен по вспомогательной табл. 7 или по графику проф. Миронова в зависимости от заданной пластичности бетонной смеси и наибольшей крупности гравия (см. характеристику исходных материалов).

Таблица 7

Характеристика бетонной смеси	Расход воды
Наибольшая крупность заполнителя, мм
Осадка конуса, см	Удобоукладываемость, сек.
	150-200 90-120 60-80 30-50 15-30

Примечание: данные таблицы справедливы для бетона на портландцементе, песка средней крупности при использовании в качестве крупного заполнителя гравия. Водосодержание бетонной смеси увеличивается при применении пуццоланового портландцемента на 15-20 л; замене гравия щебнем – на 10 л; мелком песке – на 10 л.

Расход воды в нашем примере на 1 м³ бетонной смеси – 175 л.

1.4.3. Определение расхода цемента:

Ц = В/Ц = 175 / 0,7 = 250 кг, V_ц = 250 / 3,1. (14)

1.4.4. Определение абсолютного объема цементного теста

V_ц.т. = В + V_ц = 175 + 250 / 3,1 = 256 л. (15)

1.4.5. Сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона в 1 м³ (1000 л) выражается уравнением (16):

(Ц / r_ц) + (П / r_п) + (Г / r_гр) + В = 1000. (16)

1.4.6. Цементно-песчаный раствор заполняет пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен. Уравнение составляется из этого предположения:

(Ц / r_ц) + (П / r_п) + В = К_п × (Г / r_нас.гр) × a, (17)

a - коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя, определяется по табл. 8.

Таблица 8

Расход цемента, кг/м3	Значения a
В/Ц
0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	- - 1,32 1,40	- 1,3 1,38 1,46	1,26 1,36 1,44 -	1,32 2,42 - -	1,38 - - -

Решая совместно уравнения (16) и (17), находим формулу для определения потребности в гравии (щебне).

Г = 1000 / [(К_п × a / r_нас.гр) + (1 / r_гр)]. (18)

Подставляя в формулу (18) значения, определяем расход гравия

Г = 1000 / [(0,42 × 1,32 / 1,51) + (1 / 2,6)] = 1330,5 кг.

1.4.7. Определение расхода песка.

П = (1000 – (Г / r_гр) – V_ц.т.) × r_п. (19)

Подставляя в формулу (19) значения, определяем расход песка

П = (1000 – (1330,5 / 2,6) – 255,64_.) × 2,61 = 607 кг.

Расход материалов на 1 м³ бетона (номинальный состав):

Цемента 250 кг;

Песка 607,16 кг;

Гравия 1330,5 кг;

Воды 175,0 кг;

Всего 2362,66 кг.

Таким образом, средняя плотность бетонной смеси r_б.см. = 2363,0 кг/м³ (теоретическая).

1.4.8. Экспериментальная проверка расчетного состава бетонной смеси

Расчетный состав бетонной смеси может быть выдан на производство только после экспериментальной проверки его пластичности, прочности (после затвердевания), а в отдельных случаях морозостойкости, истираемости, водопроницаемости и других специальных свойств.

Количество бетонной смеси для определения пластичности и прочности (марки) выбирается в зависимости от размеров образцов и объема конуса:

а) образцы — кубы 10х10х10 см — 6 литров;

б) образцы — кубы 15x15x15 см — 11 литров;

в) образцы — кубы 10x10x10 см — (3 шт.) и балочки размером 10х10х40 см (для дорожных бетонов) — I6 литров.

Если при проверке подвижности бетонной смеси окажется, что смесь имеет избыточную подвижность, то к ней добавляют песок и гравий, не меняя соотношения между ними. Если пластичность окажется недостаточной, то добавляют цемент к воде, не нарушая водоцементного отношения.

После проверки пластичности изготовляют образцы для испытания бетона на прочность, согласно приведенной выше методике. Оставшуюся неиспользованной бетонную смесь помещают в форму 10х10х10 см или 15x15x15 см, подвергают вибрации и замеряют объем бетонной смеси.

Значение средней полученной плотности экспериментальным способом сравнивают с теоретическим значением, полученным ранее по расчету.

Разница между ними может быть не более 3 %. Расхождение этих значений может быть вызвано ошибками в расчете состава или неточным определением характеристик исходных материалов.

Выход бетонной смеси (V_б.см.) в уплотненном состоянии определяют подсчетом объема бетонной смеси во всех формах.

Экспериментальная средняя плотность полученной смеси подсчитывается по формуле (20):

r_{0 б.см.} = (m_ц + m_в + m_г + m_п) × 1000 / V_б.см , (20)

где m_ц, m_в, m_г, m_п — масса всех компонентов бетонной смеси, кг.

Если объем полученной бетонной смеси отличается от расчетного объема, то расход материалов на 1 м³ следует скорректировать. Например, расчетный объем был равен 6 л, после изготовления получили 5,7 л.

Отсюда поправочный коэффициент: К = 6 / 5,7 = 1,053.

Прочность бетона принятого состава проверяют по результатам испытания образцов-кубиков. Часто при испытании получают избыточную или недостаточную прочность. Объясняется это тем, что расчетной формуле прочности бетона (по которой определяют водоцементное отношение) коэффициент А не учитывает с достаточной точностью качественное разнообразие крупного и мелкого заполнителей.

Поэтому при экспериментальной проверке бетона необходимо изготовить еще не менее двух смесей, из которых одна будет иметь уменьшенное, а другая – увеличенное значение водоцементного отношения против расчетного на 5-7 %. Кроме того, в случае изготовления большого количества бетона, рекомендуется изготовить смесь с меньшим и большим соотношением заполнителей (песок-гравий) в отличие от основного. Из всех составов выбирают состав наиболее экономичный по расходу цемента и соответствующий проектной марке.

1.4.9. Расчет расхода материалов на замес бетономешалки

Каждая бетономешалка имеет определенную емкость смесительного устройства. Объем материалов, который можно загрузить в бетономешалку до перемешивания, называют загрузочной емкостью.

Бетономешалки выпускают с загрузочной емкостью 250, 425, 500, I200, 2400 л.

Если бетономешалку загрузить компонентами смеси, суммарный объем которых превысит загрузочную емкость, то бетонная смесь будет неоднородной в течение времени, отведенного для перемешивания.

И наоборот, недогруженная бетономешалка будет работать непроизводительно.

Расчет на замес может быть выполнен с учетом коэффициента выхода бетонной смеси.

Коэффициентом выхода бетонной смеси b называют отношение объема смеси к сумме насыпных объемов сухих исходных компонентов.

Расчет можно вести по расходу материалов на 1000 л или по объему пробного замеса:

b = V_б.см / [(Ц / r_0ц) + (П / r_0п) + (Г / r_0гр)], (21)

где b – коэффициент выхода (0,55-0,70); V_б.см – объем полученной бетонной смеси в л; Ц, П, Гр – масса цемента, песка, гравия на принятый объем бетонной смеси (V_б.см.); r_0ц, r_0п, r_0гр – насыпные плотности цемента, песка и гравия.

Дозировка материалов на замес бетономешалки определяется по формулам:

Ц_V = b × V× Ц / 1000; (22)

П_V = b × V× П / 1000; (23)

Гр_V = b × V× Гр / 1000; (24)

В_V = b × V× В / 1000, (25)

где Ц_V, П_V, Гр_V, В_V количество цемента, песка, гравия, воды на замес бетономешалки, кг; Ц, П, Гр, В — расход цемента, песка, гравия, воды на 1000 л; V – загрузочная емкость бетономешалки, л.

В производственных условиях заполнители для бетона часто хранятся без укрытия и могут иметь значительную влажность. Поэтому необходимо несколько раз в день определять влажность песка и гравия и вносить соответствующие коррективы в дозировку материалов на замес бетономешалки.

Расход песка П_W = П_V + П_V × W_п / 100; (26)

Расход гравия Гр_W = Гр_V + Гр_V × W_гр / 100; (27)

Расход воды В_W = В_V – [(П_V × W_п / 100) + (Гр_V × W_гр / 100)], (28)

где W_п и W_гр – влажность песка и гравия в % по массе.

Полученная бетонная смесь расчетного состава подвергается испытанию.

1.5. Свойства и испытание бетонной смеси

Бетонная смесь – это рационально подобранная смесь, состоящая из вяжущего вещества, воды и заполнителей, способная затвердеть, образуя искусственный камень — бетон. Она характеризуется пластичностью, подвижностью, жесткостью (удобоукладываемость) /1/.

При определении удобоукладываемости характеризуется внутренняя связность смеси, способность формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслаивания на отдельные составляющие /1/.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой в сантиметрах величиной осадки конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащего испытанию.

Для определения подвижности бетонной смеси пользуются конусом № 1 при наибольшей крупности зерен заполнителя до 40 мм и конусом № 2 бетонных смесей с наибольшей крупностью зерен заполнителя 70 и 100 мм. Размеры стандартных конусов (№ 1 и № 2) приводятся в табл. 9 и на рис. 2

Рис. 2. Прибор для определения подвижности бетонной смеси: 1 - ручка; 2 - корпус прибора; 3 - упоры; 4 - сварной шов

Таблица 9

Наименование конуса	Внутренние размеры конуса, мм
D	D	h
Обычный	100±1	200±1	300±1
Увеличенный	150±1	300±1	450±1

С целью улучшения подвижности бетонной смеси, которая обуславливает удобоукладываемость (способность хорошо заполнять форму, хорошо уплотняться и давать наибольшую плотность изготавливаемых конструкций), в нее могут быть введены специальные добавки — пластификаторы и суперпластификаторы.

Бетонные смеси, осадка конуса которых равна нулю, называются жесткими и особо жесткими.

Жесткость бетонной смеси (Ж) – время в секундах от начала вибрирования отформованной штыкованием или кратковременными вибрированиями бетонной смеси, помещенной в технический визкозиметр, до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из расплывшейся бетонной смеси по двум отверстиям диска прибора для определения жесткости бетонной смеси.

Методика определения и описание прибора для определения жесткости бетонной смеси приводится ниже.

1.5.1. Методика определения подвижности и жесткости бетонной смеси

Подвижность бетонной смеси характеризуется величиной осадки стандартного конуса (ОК) /1/.

При определении подвижности бетонной смеси в зависимости от наибольшей крупности заполнителя пользуются стандартным усеченным конусом № 1 или № 2.

Для подготовки конуса и приспособлений к испытаниям все соприкасающиеся с бетонной смесью поверхности следует очистить и протереть влажной тканью. Конус устанавливают на гладкий металлический лист и заполняют его бетонной смесью через воронку в три слоя одинаковой высоты.

Каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем:

- в обычном конусе 25 раз;

- в увеличенном конусе 56 раз.

Конус во время наполнения и штыкования должен быть плотно прижат к листу. После уплотнения бетонной смеси в конусе воронку снимают и избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса. Конус плавно снимают с отформованной бетонной смеси и устанавливают рядом с ней. Время, затраченное на съем конуса, должен составлять 3-7 с.

Осадку конуса бетонной смеси определяют, укладывая металлическую линейку ребром на верх конуса и измеряя расстояние от нижней грани линейки до верха бетонной смеси с погрешностью до 0,5 см.

Величину осадки конуса бетонной смеси, определенную в увеличенном конусе, приводят к величине осадки обычного конуса умножением величины осадки бетона увеличенного конуса на переводной коэффициент 0,67.

Осадку конуса бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала наполнения конуса бетонной смесью при первом определении и до момента измерения осадки конуса при втором определении не должно превышать 10 мин.

Осадку конуса бетонной смеси вычисляют с округлением до 1,0 см как среднее арифметическое результатов двух определений осадки конуса из одной пробы, отличающихся между собой не более чем:

- на 1 см при ОК 4 см;

- на 2 см при ОК = 5-9 см;

- на 3 см при ОК 10 см.

При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе.

Если осадка конуса бетонной смеси будет равна нулю, смесь признают не обладающей подвижностью, и она должна характеризоваться жесткостью.

Жесткость бетонной смеси Ж характеризуется временем вибрации (в секундах), необходимых для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости показанном на рис. 3.

Жесткость бетонной смеси с зернами заполнителя наибольшей крупностью до 40 мм включительно определяют на лабораторной виброплощадке.

Прибор на виброплощадке устанавливают и собирают в следу­ющем порядке: устанавливают и жестко закрепляют цилиндри­чес­кое кольцо прибора 1, в которое вставляют конус 2 и закрепляют его руч­ками 3, заводя их в пазы кольца, после чего устанавливают воронку 4. Заполнение конуса прибора бетонной смесью, ее уплотнение и снятие конуса с отформованной смеси производят по методике, используемой при определении подвижности смеси. Поворотом штатива 5 диск 8 устанавливают над отформованным конусом бетонной смеси и плавно опускают его на поверхность конуса смеси. Штатив закрепляют в фиксирующей втулке 7 зажимным винтом.

Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер и наблюдают за выравниванием и уплотнением бетонной смеси. Вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из любых двух отверстий диска. В этот момент выключают секундомер и вибратор. Полученное время (в секундах) характеризует жесткость бетонной смеси.

Жесткость бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала заполнения конуса бетонной смесью в установленном приборе при первом определении и до окончания определения жесткости при втором определении не должно превышать 15 мин.

Жесткость бетонной смеси вычисляют с округлением до 1 с как среднее арифметическое результатов двух определений жесткости из одной пробы смеси, отличающихся между собой не более чем на 20 %. При большем расхождении результатов определение повторяют.

Рис. 3. Прибор для определения жесткости бетонной смеси: 1 - цилиндрическое кольцо с фланцем в основании; 2 - конус; 3 - кольцо-держатель с ручками; 4 - загрузочная воронка; 5 - штатив; 6 - направляющая втулка; 7 - фиксирующая втулка с зажимным винтом; 8 - диск с шестью отверстиями; 9 - стальная шайба; 10 - штанга.

1.6. Методика изготовления образцов бетона

1.6.1. Формование и уплотнение образцов

Перед использованием форм их внутренние поверхности должны быть покрыты тонким слоем смазки, не оставляющей пятен на поверхности об­разцов и не влияющей на свойства поверхностного слоя бетона.

Укладку и уплотнение бетонной смеси следует производить не позднее, чем через 20 мин после отбора пробы.

При изготовлении одной или нескольких серий образцов, предназ­наченных для определения различных характеристик бетона, все образцы следует изготавливать из одной пробы бетонной смеси и уплотнять их в одинаковых условиях. Отклонения между собой значений средней плотнос­ти бетона отдельных серий и средней плотности отдельных образцов в каж­дой серии к моменту их испытания не должны превышать 50 кг/м³.

При несоблюдении этого требования результаты испытаний не учитыва­ют.

При производственном контроле формование контрольных образ­цов, а также контрольных блоков из ячеистых бетонов следует производить по той же технологии, и с теми же параметрами уплотнения, что и конструк­ции. В случаях, когда эти условия не могут быть выполнены, а также при лабораторных иссле­дованиях образцы из тяжелого и легкого бетонов формуют следующим образом.

Формы заполняют бетонной смесью слоями высотой не более 100 мм. Каждый слой укладывают штыкованием стальным стержнем диаметром 16 мм с закругленным концом. Число нажимов стержня рассчитывают из условия, чтобы один нажим приходился на 10 см² верхней открытой по­верхности образца, штыкование выполняют равномерно по спирали от кра­ев формы к ее середине.

При подвижности бетонной смеси менее 10 см или жесткости менее 11 с форму с уложенной бетонной смесью жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке и дополнительно уплотняют, вибрируя до полного уплот­нения, характеризуемого прекращением оседания бетонной смеси, вырав­ниванием ее поверхности, появлением на ней тонкого слоя цементного тес­та и прекращением выделения пузырьков воздуха.

При изготовлении образцов из бетонной смеси жесткостью 11 с и более на форме закрепляют насадку. Форму с насадкой жестко закрепляют на ла­бораторной виброплощадке и устанавливают на поверхность смеси пригруз, обеспечивающий давление 4 ± 0,5 кПа, и вибрируют до прекращения оседа­ния пригруза плюс дополнительно 5 – 10 с.

После окончания укладки и уплотнения бетонной смеси в форме верх­нюю поверхность образца заглаживают мастерком или пластиной.

В случаях применения на производстве способов и режимов уплот­нения бетона, приводящих к изменению его состава, способ изготовления контрольных образцов бетона или поправочный коэффициент к прочности образцов должен быть указан в стандартах или технических условиях на сборные конструкции или в рабочих чертежах монолитных конструкций.

Образцы в цилиндрических формах после заглаживания верхней поверхности закрывают крышками, кладут на боковую сторону и хранят в таком положении до распалубливания.

Непосредственно после изготовления образцов на них должна быть нанесена маркировка. Маркировка не должна повреждать образец или влиять на результаты испытания.

1.6.2. Твердение, хранение и транспортирование об­разцов

Образцы, предназначенные для твердения в нормальных условиях, после изготовления до распалубливания хранят в формах, покрытых влаж­ной тканью или другим материалом, исключающим возможность испарения из них влаги, в помещении с температурой воздуха (20±5)°С.

При определении прочности бетона на сжатие образцы распалубливают не ранее чем через 24 ч для бетонов класса В 7,5 (М100) и выше, и не ранее чем через 48 ч ¾ для бетонов класса В 5 (М75) и ниже, а также для бетонов с добавками, замедляющими их твердение в раннем возрасте.

При определении прочности бетона на растяжение образцы распалубли­вают не ранее чем через 96 ч после их изготовления.

После распалубливания образцы должны быть помещены в камеру, обеспечивающую у поверхности образцов нормальные условия, т. е. темпе­ратуру (20±3)°С и относительную влажность воздуха (95±5)%. Образцы укладывают на подкладки так, чтобы расстояние между образцами, а также между образцами и стенками камеры было не менее 5 мм. Площадь кон­такта образца с подкладками, на которых он установлен, не должна состав­лять более 30 % площади опорной грани образца. Образцы в камере норма­льного твердения не должны непосредственно орошаться водой. Допускает­ся хранение образцов вод слоем влажных песка, опилок или других систе­матически увлажняемых гигроскопичных материалов.

Образцы, предназначенные для твердения в условиях тепловой обра­ботки, должны быть помещены в формах в тепловой агрегат (пропарочную камеру, автоклав, отсек формы или кассеты и т.д.) и твердеть там вместе с конструкциями или отдельно по принятому на производстве ре­жиму.

После окончания тепловой обработки образцы распалубпивают и испытывают или хранят в нормальных условиях.

Образцы, предназначенные для твердения в условиях, аналогичных условиям твердения бетона в монолитных конструкциях, могут твердеть или в формах, или в распалубленном виде.

Допускаются другие условия твердения образцов, например, водное или комбинированное, если эти условия установлены стандартами, техническими условиями или указаны в рабочих чертежах конструкции.

При транспортировании образцов бетона необходимо предохранять их от повреждений, изменения влажности и замораживания.

Прочность бетона образцов к началу их транспортирования должна быть не менее 2 МПа.

Задачи к теме "Расчет состава тяжелого бетона"

1. Рассчитать номинальный (лабораторный) состав тяжелого бетона для массивных армированных конструкций. Требуется бетон М 300. Материалы: портландцемент М 400 плотностью r_ц =3,1 кг/л; песок средней крупности влажностью 7 %; плотностью r_п = 2,63 кг/л и насыпной плотностью r_0п = 1,58 кг/л; гранитный щебень с предельной крупностью 40 мм, плотностью r_гр = 2,60 кг/л и насыпной плотностью r_0гр = 1,48 кг/л. Заполнители рядовые.

2. Вычислить расход материалов на I м бетонной смеси с средней плотностью r_0см = 2300 кг/м³ и водоцементном отношением В/Ц=0,42, если производственный состав бетона выражен соотношением по массе Ц:П:Щ =1:2:4 (цемент : песок : щебень).

Контрольные вопросы к лабораторной работе

"Расчет состава тяжелого бетона"

1. Что называется бетонной смесью?

2. Какая бетонная смесь называется пластичной? Как определяется пластичность бетонной смеси?

3. Какая бетонная смесь называется жесткой? В каких единицах измеряется степень жесткости бетонной смеси и как она определяется?

4. Что называется бетоном и какими свойствами он характеризуется?

5. Что называется маркой бетона? Какие марки бетона вы знаете?

6. Как определяется марка бетона?

7. Что называется классом бетона?

8. Какое принципиальное отличие класса бетона от марки?

9. Какое практическое значение имеют классы бетона?

10. На чем основывается расчет состава тяжелого бетона? Какие свойства исходных (каких) материалов должны быть заранее определены?

11. Какие формулы необходимо использовать при расчете состава бетона? Каков их физический смысл?

12. Какие свойства бетонной смеси и бетона проверяются экспериментально?

13. Что такое коэффициент выхода бетонной смеси (его физический смысл)?

14. Как учитывается естественная влажность заполнителей?

15. Как определяется расход материалов на один замес бетоносмесителя?

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВОВ И

ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

2.1. Определение, классификация и свойства строительных растворов

Строительным раствором называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя-песка /1/.

Строительные растворы классифицируются по группам по следующим признакам:

- средней плотности (тяжелые — со средней плотностью 1500 кг/м³ и более, легкие – со средней плотностью менее I500 кг/м³);

- виду вяжущего вещества (цементные, известковые, вяжущим, в которых служит воздушная или гидравлическая известь; гипсовые);

- назначению (кладочные, отделочные, акустические, рентгенозащитные, тампонажные и другие растворы специального назначения);

- физико-механическим свойствам (по прочности при сжатии приняты марки в МПа: 0,4; 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 15,0; 20,0; 30,0);

- по степени морозостойкости: Мрз 10, 15, 25, 35, 50, I00, I50, 200, 300;

- свойства строительных растворов характеризуются прочностью, водопоглощением, морозостойкостью /1, 7/

2.2. Расчет состава строительного раствора

Состав раствора заданной марки с применением различных вяжущих и пластификаторов может быть ориентировочно рассчитан по эмпирическим формулам с последующим уточнением состава контрольными испытаниями в соответствии с ГОСТ 5802-86 «Методы испытаний»

Прочность цементных, цементно-известковых и цементно-глиняных растворов, применяющихся для кирпичной кладки, зависит в основном от активности (марки) цемента и расхода цемента на 1 м³ песка. Расход цемента может быть установлен по формуле (29):

Q_ц = R_р × 1000 / 0,7 × R_ц , (29)

где Щ — расход вяжущего в кг на 1 м³ песка; R_р — заданная марка раствора в кгс/см², R_ц — активность цемента в кгс/см²

Примечания:

1. Формула справедлива для песка с естественной влажностью 1-3 %, объем песка (1 м³) считают в рыхлонасыпном состоянии;

2. При применении сухого песка расход вяжущего повышают на 5 %.

3. При влажности песка более 3 % количество цемента уменьшают на 10 %.

Расход вяжущего в м³ на 1 м³ песка определяют по формуле (30):

V_ц = Q_ц / r_0ц . (30)

Количество пластификаторов (глиняного или известкового теста) определяют по формуле (31):

V_д = 0,17 (1 – 0,002 Q_ц) , (31)

где V_д – количество добавки в м³ на 1 м³ песка; Q_ц - расход вяжущего в кг на 1 м³ песка.

Вес добавки на 1 м³ песка определяют по формуле (32):

Q_д = r_0д V_д , (32)

где r_0д – средняя плотность добавки (известкового теста), равная 1450 кг/м³.

Примечание: При применении растворов для каменных материалов с повышенным водопоглощением в районах с сухим и жарким климатом (например, в Средней Азии) расход известкового теста может быть увеличен в 1,5 раза.

Расход воды в л ориентировочно определяют но формуле (33):

В = 0,65 (Q_ц + Q_д) , (33)

где Q_ц и Q_д – масса в кг цемента и добавки на 1 м³ песка.

По результатам расчета готовят пробный замес (4 или 6л), проверяют подвижность растворной смеси, ее расслаиваемость, водоудерживающую способность. Если раствор по какому-либо свойству не отвечает требуемому, то вводят необходимые поправки, затем определяют среднюю плотность смеси и готовят образцы-кубики. Проверяют соответствие прочности заданной.

2.3. Свойства и испытания растворной смеси

Свежеприготовленный строительный раствор характеризуется подвижностью, средней плотностью, расслаиваемостью и водоудерживающей способностью.

2.3.1. Определение подвижности растворной смеси.

Подвижностью (консистенцией) растворной смеси называют ее способность растекаться под действием собственного веса.

Подвижность растворной смеси характеризуется измеряе­мой в сантиметрах глубиной погружения в нее эталонного конуса.

Для проведения испытаний применяют: прибор для определения подвижности (рис. 4); стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; кельму.

Масса эталонного конуса со штангой должна быть (300 ± 2) г.

Рис. 4. Прибор для определения подвижности растворной смеси: 1 — штатив; 2 — шкала; 3 — эталонный конус; 4 — штанга; 5 — держатели; 6 — направля­ющие; 7 — сосуд для раствор­ной смеси; 8 — стопорный винт.

Прибор устанавливают на горизонтальной поверхности и про­веряют свободу скольжения штанги 4 в направляющих 6. Сосуд 7 наполняют растворной смесью на 1 см ниже его краев и уплотняют ее путем штыкования стальным стержнем 25 раз и 5—6 кратным легким постукиванием о стол, после чего со­суд ставят на площадку прибора. Острие конуса 3 приводят в соприкосновение с поверх­ностью раствора в сосуде, закрепляют штангу конуса стопорным винтом 8 и делают первый отсчет по шкале. Затем отпускают сто­порный винт. Конус должен погружаться в растворную смесь свобод­но. Второй отсчет снимают по шкале через 1 мин после начала погружения конуса.

Глубину погружения конуса, измеряемую с погрешностью до 1 мм, определяют как разность между первым и вторым отсче­том.

Глубину погружения конуса оценивают по результатам двух испытаний на разных пробах растворной смеси одного заме­са как среднее арифметическое значение из них и округляют. Разница в показателях частных испытаний не должна превышать 20 мм. Если разница окажется больше 20 мм, то испы­тания следует повторить на новой пробе растворной смеси.

2.3.2. Определение расслаиваемости растворной смеси

Расслаиваемость растворной смеси, характеризующая ее связность при динамическом воздействии, определяют путем сопос­тавления содержания массы заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размерам 150х150х150 мм.

Для проведения испытаний применяют: формы стальные размерами 150х150х150 мм; лабораторную виброплощадку типа 435А; весы лабораторные по ГОСТ 24104—88; шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.397—87; сито с ячейками 0,14 мм; противень; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм.

Лабораторная виброплощадка в загруженном состоянии должна обеспечивать вертикальные колебания частотой 2900 ± 100 в минуту и амплитудой (0,5 ± 0,05) мм. Виброплощадка должна иметь устройство, обеспечивающее при вибрировании жесткое крепление формы с раствором к поверхности стола.

Растворную смесь укладывают и уплотняют в форме для контрольных образцов размерами 150х150х150 мм. После этого уплотненную растворную смесь в форме подвергают вибрацион­ному воздействию на лабораторной виброплощадке в течение 1 мин. После вибрирования верхний слой раствора высотой (7,5 ± 0,5) мм из формы отбирают на противень, а нижнюю часть образца выгружают из формы путем опрокидывания на второй противень.

Отобранные пробы растворной смеси взвешивают с погреш­ностью до 2 г и подвергают мокрому рассеву на сите с отверс­тиями 0,14 мм. При мокром рассеве отдельные части пробы, уложенные на сито, промывают струей чистой воды до полного удаления вяжуще­го. Промывку смеси считают законченной, когда из сита вытекает чистая вода. Отмытые порции заполнителя переносят на чистый проти­вень, высушивают до постоянной массы при температуре 105—110°С и взвешивают с погрешностью до 2 г.

Содержание заполнителя в верхней (нижней) частях уплотненной растворной смеси V в процентах определяют по формуле (34):

(34)

где т₁ —масса отмытого высушенного заполнителя изверхней (нижней) части образца, г; m₂ — масса растворной смеси, отобранной пробы изверхней (нижней) части образца, г.

Показатель расслаиваемости растворной смеси П в про­центах определяют по формуле (35):

(35)

где DV — абсолютная величина разности между содержанием за­полнителя в верхней и нижней частях образца, %; åV — суммарное содержание заполнителя верхней и нижней частей образца, %.

Показатель расслоения для каждой пробы растворной смеси определяют дважды и вычисляют с округлением до 1 % как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе растворной смеси.

2.3.3. Определение средней плотности растворной смеси

Плотность растворной смеси характеризуется отношением массы уплотненной растворной смеси к ее объему и выражается в г/см³.

Для проведения испытаний применяют: стальной цилиндрический сосуд емкостью 1000⁺² мл (рис. 5); весы лабораторные по ГОСТ 24104—88; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; стальную линейку 400 мм по ГОСТ 427—75.

Рис. 5. Стальной цилин­дрический сосуд

Перед испытанием сосуд предварительно взвешивают с погрешностью до 2 г. Затем наполняют растворной смесью с из­бытком. Растворную смесь уплотняют путем штыкования сталь­ным стержнем 25 раз и 5—6 кратным легким постукиванием о стол. После уплотнения избыток растворной смеси срезают стальной линейкой. Поверхность тщательно выравнивают вровень с краями сосуда. Стенки мерного сосуда очищают влажной ве­тошью от попавшего на них раствора. Затем сосуд с растворной смесью взвешивают с точностью до 2 г.

Плотность растворной смеси r, г/см³, вычисляют по формуле (36):

(36)

где m — масса мерного сосуда с растворной смесью, г; m₁ — масса мерного сосуда без смеси, г.

Плотность растворной смеси определяют как среднее арифметическое значение результатов двух определений плотности смеси из одной пробы, отличающихся между собой не более чем на 5 % от меньшего значения.

При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе растворной смеси.

2.3.4. Определение водоудерживающей способности

Водоудерживающей способностью называют способность растворной смеси сохранять в себе после нанесения на пористое основание достаточное количество воды для обеспечения нормальных условий твердения гидравлического вяжущего и производства кладочных или штукатурных работ.