Основные положения подбора состава тяжелого бетона методом абсолютных объемов

7.1 Объем плотноуложенной бетонной смеси, принимаемый в расчете равным 1 м³, или 1000 л, слагается из объемов зерен мелкого икрупного заполнителей и цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей (небольшой объем воздушных пор, содержащийся в уплотненной бетонной смеси (2 %), условно во внимание не принимается).
Это условие выражается уравнением абсолютных объемов

(3)

где Ц, П, К, В — расходы соответственно цемента, песка, крупного заполнителя (щебня или гравия) и воды на 1 м³ уплотненной бетонной смеси, кг;
ρ_ип , ρ_иц — истинные плотности цемента и песка, кг/м³ (кг/л);

ρ_зк — плотность зерен крупного заполнителя, кг/м³ (кг/л).
7.2 Межзерновые пустоты в крупном заполнителе должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с учетом некоторой раздвижки зерен. Это положение выражается уравнением

(4)

где ρ_нк — насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м³ (кг/л);
V_к — пустотность крупного заполнителя (в долях единицы);
α — коэффициент разднижки зерен заполнителя (коэффициент избытка раствора).

8 Определение начального состава бетона
8.1 Установление расхода воды на 1 м³ бетона

Расход воды В, л, на 1 м³ уплотненной бетонной смеси определяют по графику, представленному на рисунке 3 с учетом указаний, приведенных в примечаниях к этому графику:
— расход воды в соответствии с заданной маркой бетонной смеси по удобоукладываемости _____ л;
— поправка на вид цемента _____ л;
— поправка на вид мелкого заполнителя _____ л;
— поправка на вид крупного заполнителя ______ л.
Таким образом, расход воды на 1 м³ бетона составляет _____ л.

а

б

1 — наибольшая крупность гравия 80 мм; 2 — то же, 40 мм; 3 — то же, 20 мм;
4 — то же, 10 мм; а — подвижные смеси; б — жесткие смеси

Рисунок 3— Водопотребность (В) бетонной смеси, приготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности и гравия

Примечания:

1) При использовании щебня вместо гравия расход воды увеличивают на 10 л;
2)При применении шлакопортландцемента и пуццоланового портландцемента расход воды увеличивают соответственно на 10 и 20 л;
3) При использовании мелкого и очень мелкого песка расход воды увеличивают соответственно на 10 и 20 л, при применении крупного песка — уменьшают на 10 л;
4) При расходе цемента свыше 450 кг/м³ расход воды увеличивают на 10... 15 л;
5) При применении водоредуцирующих добавок ПАВ расход воды уменьшают для:
— суперпластифицирующих — на 15. . .20 %;
— сильнопластифицирующих — на 10... 15 %;
— пластифицирующих — на 5... 10 %.

8.2 Расчет значения цементно-водного отношения
Для большинства тяжелых бетонов, важнейшим показателем качества которых является класс по прочности на сжатие, расчет значения цементноводного отношения Ц/Впроизводят, используя основной закон прочности бетона, предложенный швейцарским ученым И. Боломеем и усовершенствованный Б.Г. Скрамтаевым:
— для обычных бетонов с Ц/В = 1,4-2,5 (В/Ц ≥0,4):

(5)

(6)

— для высокопрочных бетонов с Ц/В = 2,5-3,3 (В/Ц < 0,4):

(7)

(8)

где R_T — требуемая прочность бетона при сжатии (см. раздел 6),МПа (кгс/см²);
R_ц— активность цемента, МПа (кгс/см²);
Ц, В— расходы соответственно цемента и воды на 1 м³ бетона, кг;
А и А₁ — эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние на прочность бетона качества заполнителей и других факторов, принимаемые по таблице 5.

Таблица 5— Коэффициенты А и А₁

Формулу (6)для расчета Ц/В-отношения используют, если R_T≤2AR_ц, в других случаях применяют формулу (8).

________________________________

В дальнейших расчетах значение цементно-водного отношения варьируют, с целью получения кроме начального двух дополнительных составов бетона. Для этого студенты, выполняющие лабораторную работу, разделяются на три бригады. Студенты из первой бригады используют рассчитанное значение цементно-водного отношения, из второй — увеличивают его на 15-30 %, из третьей — уменьшают на 15-30 %.
При этом подвижность (жесткость) всех трех пробных составов бетонной смеси должна быть равна заданной.

8.3 Нахождение расхода цемента на 1 м³ бетона

Расход цемента Ц, кг, на 1 м³ уплотненной бетонной смеси рассчитывают
по формуле

(9)

Ц = __________________________________ кг.

Для получения нерасслаиваемой плотной бетонной смеси рассчитанный расход цемента не должен быть меньше значений, приведенных в таблице 6. Если расход цемента окажется меньше допустимого, то его следует увеличить, сохранив расчетное значение Ц/В. При этом уточняют и расход воды с учетом увеличенного расхода цемента.

Таблица 6 — Минимальный расход цемента

Марка бетонной смеси по удобоукладываемости	Минимальный расход цемента, кг/м3, при наибольшей крупности заполнителя, мм
СЖ1, СЖ2, СЖЗ, Ж3, Ж4
Ж2
Ж1
П1,П2
П3
П4,П5	250