Подбор состава тяжелого бетона

Расчет и назначение исходного состава тяжелого бетона методом абсолютных объемов ведется по ГОСТ 27006-86 в следующей последовательности.

1. Водоцементное отношение определяется в зависимости от требуемой прочности, срока и условий твердения бетона и активности цемента по формулам:

- для обычного бетона при В/Ц≥0,4 или R_Б<2 А R_ц

, (11)

- для вьсокопрочого бетона при В/Ц<0,4 или R_Б>2 А_IR_Ц

, (12)

где R_{Б -} марка бетона, МПа;

R_Ц - активность цемента, МПа;

А, А₁ - коэффициенты, зависящие от качества заполнителей (таблица 14).

Таблица 14 - Коэффициент учитывающие качество заполнителей бетона

Характеристики заполнителей	А	А1
Высококачественные (мятые и фракционированные щебень и песок)	0,65	0,43
Рядовые	0,6	0,4
Пониженного качества (гравий вместо щебня, мелкий песок)	0,55	0,37

2. Ориентировочный расход воды, л, назначается по таблице 11.

При изменении модуля крупности песка окончательный расход воды определяется по формуле

В = В_табл + (В_п - 7) · 5, л/м³ (13)

где В_табл.- расход воды, л/м³, определяется по таблице 15;

В_п – водопотребность песка, л/м³, рассчитываемая по рисунку 3.

Таблица 15 - Ориентировочный расход воды на 1 м³ бетонной смеси на плотных заполнителях

Показатель удобоукладываемости	Жесткость, с	Подвижность, см	Расход воды, л/м3, при крупности, мм
по ГОСТ 10181.1 -81	по техническому вискозиметру	щебня	гравия
Ж0			-
Ж1	30…21	120…80	-
Ж2	20…11	80…41	-
Ж3	10…5	40…20	-
П1	-	-	1…4
П2	-	-	5…9
П3	-	-	10…15
П4	-	-	12..16

Примечания: 1. При использовании щебня (гравия) крупностью 40 мм расход воды в смеси данной удобоукладываемости необходимо
уменьшить на 15 л/м³.

2. Расход воды приведен для смеси на портландцементе с
НГ_ц.т =26…28 % и песке с М_кр = 2,0, водопотребностью В_п = 7 %.

3. При измерении нормальной густоты цементного теста на каждый процент в меньшую сторону расход воды уменьшается на 3...5 л,в большую сторону - увеличивается на 3...5 л/м³.

4. При применении щебня и пуццоланового портландцемента расход воды увеличивается на 10...15 л.

5. При расходе цемента свыше 400 кг/м³ расход воды необходимо увеличивать на 1 л на каждые 10 кг цемента сверх 400 кг.

Вп

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Мкр

Рисунок 3-Водопотребность песка в зависимости от модуля крупности

3. Расход цемента, кг, вычисляется по формуле:

, (14)

Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется меньше допускаемого нормами (таблица 16), то количество его следует увеличить до требуемой нормы, сохранив прежнее В/Ц. Расход воды при этом пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента.

Таблица 16 -Минимальный расход цемента для получения нерасслаиваемой бетонной смеси

Бетонная смесь	Жесткость	Подвижность, см	Расход цемента, кг/м3, при предельной крупности заполнителя, мм
Особо жесткая		-
Жесткая	10…20	-
Малоподвижная	5…10	-
Подвижная	-	1…10
Очень подвижная	-	10…16
Литая	-

4. Расход крупного и мелкого заполнителей определяют, исходя из следующих положений:

а) объем плотно уложенного бетона (в расчете принимается равными 1 м³ или 1000 дм³) без учета объема защемленного воздуха (1,5...2 %) слагается из объеме зерен мелкого и крупного заполнителей и объема цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей. Уравнение, выражающее это положение и называемое уравнением абсолютных объемов, может быть представлено в следующем виде:

, (14)

б) пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с учетом некоторой раздвижки зерен. Это положение записывается уравнением

, (15)

где Ц, В, П, Щ - расходы цемента, воды, песка крупного
заполнителя, кг;

ρ_ц, ρ_в, ρ_п, ρ_щ - истинные плотности цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг/дм³; ρ_н.щ - насыпная плотность крупного заполнителя кг/дм³);

П_щ - пустотность крупного заполнителя, в долях от единицы объема;

α_к - коэффициент раздвижки зерен крупногозаполнителя раствором (таблица 17).

Решая совместно оба эти уравнения, получаем формулы для определения расхода крупного заполнителя:

, кг/м³, (16)

песка

, кг/м³, (17)

Расходы цемента, воды, крупного я мелкого заполнителей пересчитывают на пробный замес (10 л) м проводят экспериментальную проверку а корректирование состава бетона.

Таблица 17- Коэффициент раздвижки крупного заполнителя

Расход цемента, кг/м3	При В/Ц
0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	-	-	-	1,26	1,32	1,38
	-	-	1,3	1,36	1,42	-
	-	1,32	1,38	1,44	-	-
	1,31	1,4	1,46	-	-	-
	1,44	1,52	1,56	-	-	-
	1,52	1,56	-	-	-	-

Примечания:

1. При других значениях Ц и В/И коэффициент находится интерполяцией.

2. При использовании мелкого песка с В_п> 7 % α_к уменьшают на 0,03 на каждыйпроцент увеличения водопотребности песка. При использовании крупного песка с В_п< 7 % α_к увеличивают на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребности песка.

3. Для жестких бетонных смесей при расходе цемента менее 400 кг/м³ α_к принимают равным 1,0...1,15, в среднем 1,1.

4. Корректирование подвижности бетонной смеси производится в следующей последовательности. Изготовляют первый замес по рассчитанному составу объемом 10 л и определяют подвижность смеси по осадке конуса или ее жесткость по одному из известных способов, а также плотность свежеотформованного бетона (для одного контрольного образца).

Если подвижность получилась менее требуемой, то в опытный замес добавляют 5...10 % цемента и воды при соблюдении принятого значения В/Ц.

Если подвижность получалась более требуемой, то в замес добавляют песок к крупный заполнитель 5…10 % от расчетного в ранее принятом соотношении. Путем нескольких попыток добиваются требуемой подвижности смеси, после чего первоначальный состав бетона пересчитывается и делается новый замес для изготовления серии контрольных образцов.

5. Корректирование водоцементного отношения производится с целью проверки прочности бетона подобранного состава.

Готовят образцы-кубы из откорректированного состава к одновременно из двух параллельных, в которых В/Ц принимается в одном больше, а в другом меньше на 0,05. Величину В/Ц заменяют, уменьшая или увеличивая расход цемента на 10…15 % от расчетного. При этом, для сохранения объемов раствора и щебня неизменными, расход песка соответственно увеличивают или уменьшают.

Взаимную компенсацию объемов песка и цемента следует производить по их абсолютным объемам. На каждый срок испытания готовят по три образца, которые испытывают через 7 и 14 суток нормально-влажностного хранения или через 4 ч после пропаривания по заданному режиму.

По результатам полученных данных строится график зависимости .

Полученную зависимость на ограниченном участке значений В/Ц при неизменных материалах и равных условиях изготовления образцов можно принять линейной. По заданной прочности по графику находится соответствующее значение В/Ц. Зная расход воды (В=const), рассчитывают расход цемента в заполнителей на 1 м³ бетона.

Выявленный и откорректированный состав бетона признается удовлетворительным, если при обеспечении необходимой удобоукладываемости бетон отвечает следующим требованиям:

- фактический выход бетонной смеси в свежеуплотненном состоянии не должен отличаться от теоретического более чем на 5 %;

- фактическая плотность бетонной смеси в свежеуплотненном состоянии не должна отличаться от теоретической более чем на 5%;

- фактическая прочность бетона после тепловой обработки должна составлять не менее 50 проектной марки бетона по прочности на сжатие.

6.1.1 Методика проведения лабораторной работы

В работе используются:

- цемент марки 400;

- песок кварцевый фракции 0...5 мм;

- щебень (гравия) фракции 5...20 мм.

Группа студентов разбивается на три бригады, каждая из которых в соответствии с заданием подбирает составы тяжелого бетона, изготавливает контрольные образцы и проводит их стандартные испытания.

В результате работы приводится откорректированный состав бетона (таблицу 18), строятся графики зависимостей влияния состава тяжелого бетона на его свойства и делаются выводы.

Таблица 18 -Результаты подбора состава тяжелого бетона

№ состава	Состав бетона (над чертой – на 1 м3, под чертой – на 1 замес)	Удобоукладываемость	Плотность, кг/м3	Прочность бетона, МПа
цемент, кг	щебень (гравий), кг	песок, кг	вода, л	бетонной смеси	бетона