Технологических операций модифицирования

2.1.Выбор материалов и расчетно-экспериментальный способ назначения состава бетона без добавок.

а) требования к материалам

Материалы для приготовления бетона должны отвечать требованиям го­сударственных и отраслевых стандартов и технических условий на эти ма­териалы.

В качестве вяжущих материалов для приготовления бетонов при­меняют портландцемент и шлакопортландцемент и их разновидности, отвечающие требованиям ГОСТ 10178-85, а также сульфатостойкие и пуццолановые цементы по ГОСТ 22266-76 и цементы по действующим тех­ническим условиям.

Для пропариваемых бетонов применяют це­менты I и I I группы эффективности при пропа-ривании по ГОСТ 22236-85. Цементы одинаковых видов и марок I I I приводит к повышенно-му расхода цемента.

Выбор вида цемента для различных условий работы конструкций следует принимать по ГОСТ 23464-79, при этом надбходимо также учитывать требования ГОСТ 26633-85, касающие-ся условий использования цементов для производства различных видов конструкций и предь-являемых к ним требований.

Применение пуццолановых цементов для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, из-за повышенной водопотребности не рекомендуется.

Рациональные марки цементов для бетона различных марок приведены в табл. 3.

В качестве мелких и крупных заполнителей следует применять песок, щебень из природ-ного камня, гравий и щебень из гравия, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10268-80.

Таблица 3

Рациональные марки цементов.

Проектный класс бетона по прочности на сжатие*	Рекомендуемые и допускаемые марки цементе для тяжелого бетона при твердении в условиях
естественных	тепловой обработки при отпускной прочности бетона, % проектной
рекоменду­- емые.	допускае-мые	70 и менее	80 и более
рекоменду­- емые.	допускае-мые	рекоменду­- емые.	допускае-мые
В7,5 В10 В12,5 В15 В20 В22,5 В25 В30 В35 В40 В45		- 300; 500 300; 500 400; 500 -		- 300; 500 300; 500 400; 550 -	- -	- 300; 500 300; 500 300; 500 400; 550 - -

* Соотношение классов и марок бетона приведено в ГОСТ 26633-85.

ГОСТ 10268-80 допускает для приготовления бетона в зависимости от класса (марки) его прочности на сжатие применение практически любых природных песков с модулем крупности от 1,0 до 3,5 (ГОСТ 8736-85), удовлетворяющих требованиям стандартов по другим показате-лям (содержание пылевидных и глинистых частиц и т. д.).

Мелкие пески с модулем крупности от 1,5 до 2 допускается применять в бетонах класса до В15 (М200) включительно. Использование этих песков в бетонах класса выше В15 (М200) допускается при проведении испытаний этих песков в бетоне. При несоответствии зернового состава природных песков требованиям стандарта следует применять в качестве укрупняющей добавки к мелким пескам или очень мелким пескам - песок из отсевов дробления или крупный песок, а к крупному песку - мелкий или очень мелкий песок.

В случае отсутствия в регионе месторождений более крупных песков и возможности ис-пользования укрупняющих добавок допускаемся применять в бетонах класса до В30 (М400) включая, очень мелкие пески с модулем крупности от 1,0 до 1,5 с содержанием зерен размером менее 0,16мм до 20 % по массе и пылевидных и глинистых частиц - не более 3 % по массе при проведении испытаний песков в бетоне.

Пески с модулем крупности более 1,0 до 1,5 (очень мелкие) рекоменду­ется применять для бетонов классов В10 (М150) и ниже, мелкие пески (модуль крупности более 1,5 до 2,0) - для бетонов класса В25 (М300) и ниже, средние пески (модуль крупности от 2,0 до 2,5) можно использовать для бетонов любых классов по прочности.

Крупные пески (модуль круп­ности более 2,5 до 3,0), а также повышенной крупности (мо-дуль крупнос­ти более 3,0 до 3,5) целесообразно использовать для приготовления бето­нов классов В30 (М400) и выше.

В случае, когда на производстве требуется бетон более широкой номенк­латуры по классам прочности от низкомарочных до высокомарочных, при поставке какого-либо песка одной круп-ности необходимо для корректи­рования его зернового состава дополнительно использовать укрупняющие или измельчаюшие добавки. Например, при наличии крупного песка и необ­хо-димости приготовления бетона класса В10 для улучшения зернового сос­тава следует добавлять золу ТЭС или очень мелкий песок. Когда же основ­ным песком является очень мелкий, а не-обходимо приготавливать бетон класса В25 и выше, следует добавлять крупный песок, напри-мер отсевы от дробления крупного заполнителя.

В качестве мелкого и крупного заполнителей допускается применение песка и щебня из попутно добываемых пород и отходов горно-обогатительных предприятий по ГОСТ 23254-78, отсевов дробления, изверженных гор­ных пород по ГОСТ 26193-84, а также дробленого бетона и некондицион­ных железобетонных изделий, при соблюдении требований ГОСТ 10268-80.

Из отходов промышленности в качестве заполнителей для бетона допус­кается применение щебня из доменного шлака по ГОСТ 5578-76, щебня и песка из шлаков тепловых электростан-ций по ГОСТ 25592-83.

Не допускается применение для любых видов бетонов природной гравийно-песчаной смеси без ее рассева на песок и гравий.

Перед проведением опытных замесов все указанные заполнители долж­ны быть заранее при-готовлены и рассеяны раздельно на песок и крупный заполнитель, а последний, в случае, если он состоит из нескольких фракций, необходимо использовать в виде отдельных фракций, раз-дельно дозируе­мых при приготовлении бетона.

Содержание различных фракций в крупном заполнителе должно соот­ветствовать указанному в табл. 4, чтобы обеспечивать получение плотной смеси.

Таблица 4

Наибольшая крупность заполнителя, мм	Содержание фракций в крупном заполнителе, %
от 5 до10мм	св. 10 до 20мм	св.20 до 40мм	св.40 до 70мм	св.70 до 120мм
	25-40 15-25 10-20 5-10	60-75 20-35 15-25 10-20	- 40-65 20-35 15-25	- - 35-55 20-30	- - - 30-40

Наибольшая крупность заполнителя подбираемого состава бетона, как правило, должна соот-ветствовать крупности заполнителя бетона конструк­ций, для которых устанавливают этот сос-тав. При этом наибольший размер зерен крупного заполнителя должен быть не более 3/4 рас-стояния между арматурными стержнями и 1/3 толщины изделия и конструкции.

Вода затворения бетонной смеси должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732-79.

Подбор состава бетона с добавками заключается в корректировке состава бетона без до-бавки, подобранного любым способом по показателям заданной прочности, подвижности или жесткости смеси при минимальном расходе цемента.

б) подбор состава бетона без добавки

Бетоны без добавок рекомендуется в основно подбирать в соответствии с Рекомендациями по подбору составов тяжелых и мелкозернистых бето­нов разработанными к ГОСТ 27006-86 «Бе-тоны. Правила подбора состава».

Назначение состава без добавки в целях снижения трудоёмкости рекомендуется ещё производить по расчётно-экспериментальному методу, принятому в ОАО НИИЖБ и приводи-мому ниже.

Определения проводятся в следующем порядке:

1. Определяется плотность ρ и удельная поверхность S цемента по ГОСТ 310.2.

2. Определяется водопоглощение крупного заполнителя Wщ по ГОСТ 8269.

3. Приготовляется бетонная смесь с расходом материалов, ука­занным в табл.3. Определяется её плотность и подвижность. Для получения достоверного результата целесообразно откоррек-тировать расход воды таким образом, чтобы получить смесь с подвижностью 4-6см. Из приго-товленной смеси формуются образцы для определения проч­ности на сжатие. Условия выдержи-вания образцов, а также - сроки их испытаний принимаются по условиям производства.

4. Для экспериментального состава бетона. (по п.3) устанавливается "истинное" значение В/Ц. Для этого из общего водосодержания вычитается вода, расходуемая на смачивание песка и на водопоглощение крупного заполнителя, а полученная разность делится на расход цемента в бе-тоне.

Примечание. Для кварцевого песка с Мкр =1,80…2,2 при со­держании пылевидных включе-ний до 0,6% на смачивание расходуется 2% вода по массе. Для определе­ния расхода воды на смачивание песка иной природы, крупности или чистоты необходимо на нем приготовить бе-тон любых двух составов, определить прочность и путем подбора найти такое значение иско-мой величи­ны, при котором расчетная прочность одного из бетонов по п.7-настоящего раздела, условно прини­маемая за неизвестную, совпадет с эксперимснтальным значением

Таблица 3

Расход материалов на замес для определения кспериментальной прочности бетона

Ц/В	Расход материалов*, кг
Цемен та	песка сухого	крупного заполни- теля сухого	воды основ- ной	воды на погло-щение крупным заполнителем
0,5	3,6	7,5	12,3	1,8	(12,3/100)×Wщ

*) Расход материалов приведен для изготовления образцов размером 10×10×10 см. При изго-товлении образцов размером 15×15×15см расход материалов увеличивается в 3 - 4 раза.

Примечание: Указанное определенние может не производиться, если известна прочность бето-на любого другого известного состава без водоотделения смеси, приготовленного из тех же ма-териалов и твердевшего в тех же условиях и до того же возраста, которые требуются для производства.

5. Для расчётного состава бетона принимается "истинное" значение (В/Ц)х . Оно может быть в пределах 0,35…..0,7, но должно за­метно отличаться от «истинного» В/Ц экспериментального состава (по п.4).

6. По данным рис.5 устанавливаются структурные коэффициенты для экспериментального (а) и расчетного ( а_х ) составов бетона, ис­ходя из удельной поверхности цемента и значений В/Ц.

7. Вычисляется прочность бетона расчетного (по п.5) состава по формуле:

(9)

Примечание. Значения корней приведены в табл. приложения 7.

8. По экспериментальной и расчетной значениям прочности строит­ся графическая зависимость R = f (Ц/В), по которой находится "истинное" водоцементное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности.

Рис 5. Значения структурных коэффициентов для бетонных смесей, приготовленных на портцементах с тонкостью по-мола 1-2800, 2-3000, 3-3200, 4-3400 и 5-3600 см²/г, в зави-симости от В/Ц и (В/Ц)х

9. Исходя из требуемой подвижности (жесткости) бетонной смеси и крупности заполнителей общепринятым способом назначается расход воды. Примечание. Расход воды Вх в бетоне проектируемого состава для подвижных смесей ориентировочно может быть определен исходя из водосодержания В экспериментального состава по формуле В_х = В + 2 (ОК_х- ОК), (10)

где ОК_х и ОК - подвижности бетонной смеси проекти­руемого и экспериментального составов соответственно.

10. Рассчитывается расход цемента и заполнителей по общеприня­той методике, принимая В/Ц = в/ц.

11. Пересчитывается расход цемента и заполнителей с учетом расхода воды на смачивание песка и водопоглощение крупного заполнителя до получения бетона с требуемым в/ц.

Пример. Требуется подобрать состав бетона, из смеси подвижностью 5см, с прочностью через 4 ч после теп­ловой обработки 20 МПа по режиму, принятому на заводе, и приготавли-ваемого на портланцементе с S = 3027см₂ /г и ρ= 3,11 г/см³, гранитном щебне с водопогло-щением 0,5% по массе и кварцевом песке;

Получены следующие данные:

- прочность бетона, приготовленного на указанных материалах (с расходом на 1м³ – цемента 326кг, песка 652кг, щебня 1195кг и воды 215л - в расчете на сухие материалы), составила через 4 ч после пропаривания по принятому на заводе режиму 12,6 МПа;

- подвижность смеси соответсвовала 17см, γ =2390 кг/м³.

Количество воды, расходуемой на смачивание песка и водонасыщение щебня в эксперимен-тальном составе будет

652 × 0,02 + 1195 × 0,005 = 19л.

Тогда на цемент приходится воды 215 -19 = 196л, а в/ц = 196 :3 26 = 0,601.

В качестве расчетного принимаем состав бетона с в/ц=0,5.

По рис. 5 находим, что для бетонов с в/ц 0,5 и 0,601 значе­ния коэффициента а_х и а составляют соответственно 0,777 и 0,619. Рассчитываем прочность бетона при принятом значении в/ц

Построив по экспериментальным и расчетным данным графическую зависимость R= f (Ц/В), иаходим, что для получения бетона с прочностью через 4 ч после тепловой обработки в раз-мере 20 МПа необходимо приготовить бетонную смесь с Ц/В = 2,04 (в/ц=0,49).

Определяем расход воды в проектируемом составе бетона

В_0,49 = 215+2(5-17) = 191л.

Принимаем в/ц = В/Ц и определяем расход цемента

Ц = В×Ц/В = 191×2,04 = 389,6кг.

Определяем общее содержание заполнителей в расчете на сухие материалы

П + Щ = γ - (Ц+В) = 2390-(389, 6+191) =1809,4 кг,

в том числе принимая отношение r = П/(П+Щ)=0,39)

П = r × (П+Щ) = 0,39×1809,4 = 705,7кг

и щебня

Щ =(П+Щ) - П = 1809,4-705,7 = 1103,7кг.

Определяем количество воды, расходуемой на смачивание песка и водонасыщение щебня в проектируемом составе 705,7 × 0,02+1103,7 ×0,005 = 19,63л.

Тогда "истинное" в/ц в этом составе будет

(191-19,3)/389,6 = 0,44

Поскольку по расчету необходим бетон с в/ц = 0,49, то уточняем расход цемента и заполните-лей Ц =389,6 ×(0,44/0,49) = 350кг,

П + Щ = 2390- (350+191) = 1849кг,

П = 0,39 × 1849 = 721кг,

Щ = 1849 -721 = 1128кг.

Таким образом, для получения бетона требуемой прочности необ­ходимо приготовить смесь следующего состава (в расчете на сухие материалы):

Цемента - 350кг, песка - 721кг, щебня - 1128кг и воды - 191л.