Пример 1. Расчёт состава обычного бетона, твердеющего на морозе

Требуется подобрать состав бетона марки 200 с подвижностью бетонной смеси 2-3см по стандартному конусу, удобоукладываемостью 20сек. Ожидаемая минимальная температура воздуха в период укладки и твердения бетона в первые 15 суток - 9^оС. Бетон предназначен для укладки в конструкцию с модулем поверхности равным 9 и будет твердеть без утепления.

а) конструкция неармированная

В качестве противоморозной добавки наиболее целесообразно использовать хлористые соли. Количество солей должно составить: хлористого натрия 3,5 и хлористого кальция 1,5 от массы цемента.

При подборе состава бетона без добавок (или бетона той же марки, применяемого летом) расход материаловна 1м³ бетонной смеси составляет:

портландцемент М400………….300 кг;

песок карьерный………………..640 кг;

щебень гранитный………………1280 кг;

вода……………………………….165 л.

При указанном расходе количество солей на 1м³ составит:

NaCl……….300×0,035 =10,5кг,

CaCl₂............300×0,015 = 4,5кг

В 1л имеющегося концентрированного раствора хлористого натрия (плотность 1,172 г/см³ при +20^оС) содержится 0,270кг NaCl, а в 1л концентрированного раствора хлористого кальция (плотность 1,293 г/см³ при 20^оС) – 0,401кг CaCl_2. Следовательно, чтобы ввести в бетон необхо-димое количество солей, концентрированных их растворов для затворения 1м³ смеси требуется:

NaCl – 10,5 : 0,270 = 38,9 л,

CaCl₂ - 4,5 : 0,401 =11,2 л.

В найденных количествах растворов солей воды содержится:

1,172×38,9 – 10,5 = 35,1 л,

1,293×11,2 – 4,5 = 10,0 л

35,1 + 10,0= 45,1 л.

Учитывая влажность имеющихся материалов (песок – 3%, щебень - 1,5%) количество воды следует уменьшить ещё на

(640 × 0,03)+(1120 × 0,015) = 38,4л.

Тогда количество воды для затворения 1м³ бетонной смеси уменьшится до

165-45,1- 38,4= 81,5л,

а расход материалов на 1м³ бетона с добавками хлористых солей (в расчёте на влажные материалы) составит:

цемент……………………300 кг;

песок - 640×1,03…………660 кг;

щебень - 1280×1,015……..1300 кг;

раствор хлористого

натрия( плот. 1,172)………39,9 л;

раствор хлористого

кальция( плот.1,293)……….11,2 л;

вода………………………….81,5 л.

При затворении контрольного замеса бетона указанного состава в условиях, наиболее близ-ких к производственным, установлено, что для получения заданных удобоукладываемости и времени её сохранения количество воды может быть уменьшено на 6 %, т.е. на:

81,5 ×0,06 = 4,9л.

Тогда для изготовления конструкции приготавливается бетон указанного выше состав, но для затворения 1м³ смеси берется не 81,5л воды, а …………..81,5 – 4,9 = 76,6л.

При укладке большого обьема бетона целесообразно применять раствор рабочей концентра-ции, который готовится смешиванием концетрированного раствора хлористого натрия, хлорис-того кальция и воды в соотношении по обьему соответственно:

.

Для приготовления, например, 100л раствора рабочей концетрации небходимо взять

концетрированного раствора хлористого натрия,

концетрированного раствора хлористого кальция

и воды. Расход раствора рабочей концетрации на 1м³ подобранного бетона на материалах с указанной влажностью составит:

38,9+11,2 +76,6= 126,7л.

Процентное содержание хлористого натрия в растворе рабочей концентрации составит:

,

а хлористого кальция:

.

По процентному содержанию солей определяется температура его замерзания, которая в данном случае составит: -5 + (-1,6) = -6,6^оС.

б) конструкция армированная В качестве противоморозной добавки выбран нитрит натрия в количестве 8% от массы цемента.

При указанном выше расходе цемента на 1м³ бетона требуется………. 300 × 0,08 = 24 кг,

а количество концентрированного раствора нитрита натрия, содержащего в 1 л 0,336кг безвод-ного NaNO₂(плотн.1,198 при 20оС), составит……………………………….24 : 0,386 = 71,5 л.

В вычисленном обьеме раствора соли воды содержится…………… 71,5 × 1,198 – 24 = 61,7л.

Тогда потребное количество воды для затворения 1 м³ бетонной смеси с учётом влажности заполнителей составит……………………………………………….165 – 61,7 – 38.4 = 64,9л.

Расход материалов на 1м³ бетона с добавкой нитрита натрия (в расчете на влажные материалы) составит:

цемент……………………..300 кг;

песок ………………………660 кг;

щебень……………………..1300 кг;

раствор NaNO₂

(плотн.1,198)………………71,5 л;

вода………………………..64,9 л.

При затворении контрольного замеса указанного состава в уловиях, наиболее близких к про-изводственным, установлено, что для получения заданных удобоукладываемости и времени её сохранения количество воды может быть уменьшено на 4%, т.е. на………64,9 ×0,04 = 2,6л.

Таким образом, для затворения 1м³ бетона требуется 71,5л раствора нитрита натрия с плот-

ностью 1,198 г/см³ при 20^оС и 64, 9 – 2,6 = 62,3л воды или 71,5 +62,3 = 133,8л. раствора рабочей концентрации. Последний приготавливается смешиванием концентрированного раствора нитрита натрия и воды в соотношении по обьему:

Концентрация этого раствораи будет:

Что при 20^оС соответствует раствору нитрита натрия с плотностью 1,108г/см³. Температура замерзания раствора соли рабочей концентрации сотавит -8,2 ^оС.