Лабораторная работа № 11
ПОДБОР СОСТАВА ПЛОТНОГО КЕРАМЗИТОБЕТОНА КОНСТРУКЦИОННО-ТЕЛОИЗОЛЯЦИОННОГО
Цель работы – освоить методику подбора состава плотного керамзитобетона, обеспечивающего при наименьшем расходе цемента получение бетонной смеси требуемой подвижности (жесткости), а также бетона с заданными физико-механическими свойствами в установленные сроки.
Подбор состава легкого бетона производится по тому же принципу, что и тяжелого бетона, на основе расчетно-экспериментального метода, но с учетом особенностей свойств легких бетонов:
1) для конструктивно-теплоизоляционных бетонов дополнительно к прочности необходимо обеспечить требуемую (невысокую) теплопроводность или связанную с ней среднюю плотность бетона;
2) применение пористых заполнителей в силу их высокого водопоглощения и склонности к расслоению, приводит к необходимости увеличения расхода цементного теста и следовательно средней плотности бетона;
3) применение фракционирования не только крупного, но и “мелкого” заполнителя значительно сокращает расход цемента но и расслоение смеси;
4) кривые зависимости прочности легкого бетона от В/Ц располагаются ниже кривых для обычного бетона, а достижение “предельной “прочности легкого бетона ограничено прочностью пористого заполнителя;
5) оптимальный расход воды достигается при получении бетонной смеси с минимальным коэффициентом выхода и соответственно с максимальной плотностью смеси.
При проектировании состава легкого бетона в качестве пористого заполнителя, как наиболее распространенный, принимается керамзитовый гравий.Зерновой состав заполнителя либо подбирается экспериментально по показателю наименьшей пустотности, либо принимается по таблицам. Подбор состава бетона ведется без варьирования зерновым составом, варьируется лишь расход цемента, как фактор оказывающий наибольшее влияние на свойства легкого конструктивно-теплоизоляционного бетона на пористых заполнителях.
Исходные данные
Проектная марка (класс бетона). Удобоукладываемость бетонной смеси. Характеристики цемента: наименование; активность (марка); плотность, г/см3; насыпная плотность, кг/м3. Характеристики заполнителя: наименование; предельная крупность, мм; средняя плотность каждой фракции (определенная с учетом водопоглощения в бетоне), кг/м3; насыпная плотность каждойфракции и смеси фракций в оптимальном соотношении уплотненной вибрацией и рыхлонасыпанной, кг/м3; оптимальное соотношение фракций заполнителя, в процентах по массе
Материалы и оборудование: Цемент. Заполнители. Весы лабораторные по ГОСТ 24104-88Е. Цилиндры мерные для воды емкостью 500-1000 мл. Прибор для определения подвижности бетонной смеси по ГОСТ 10181.1-81 объемом 5,5 дм3.Форма -куб с размерами ребер 200 мм для упрощенного определения жесткости бетонной смеси или прибор Красного по ГОСТ 10181.1-81.Формы-кубы с размерами ребер 100 мм для изготовления опытных образцов по ГОСТ 22685-89.Металлические линейки длиной не менее 400 мм и 200 мм по ГОСТ 427- 75.Штыковка-металлический стержень диаметром 16 мм, длиной 650 мм с закругленным концом .Кельмы типа КБ по ГОСТ 9533-81.Емкости для взвешивания компонентов , приготовления смеси фракций заполнителя и бетонной смеси. Виброплощадка лабораторная по ГОСТ 10181.1- 81.Камера нормального твердения по ГОСТ 10180-90.Пресс по ГОСТ 28840- 90.Кисть для нанесения смазки на формы типа КР-30.Цемент ГОСТ 10178- 85.Пористый заполнитель, высушенный, фракций 0-5; 5-10;10-20 мм по ГОСТ 9757-90.Смазка для форм (масло машинное).
Методика расчета
Для предварительного назначения ориентировочного расхода составляющих материалов на 1 м3 бетонной смеси для опытных замесов производятся следующие расчеты. Назначается ориентировочный расход цемента в зависимости от требуемой прочности бетона, марки керамзита и средней плотности керамзитобетона в соответствии с таблицей 36. Назначается ориентировочный расход воды в соответствии с заданным показателем удобоукладываемости смеси по таблице 37 в зависимости от вида песка и насыпной плотности керамзитового гравия. Рассчитывается ориентировочный расход крупного и мелкого заполнителя в килограммах на 1 м3 бетонной смеси исходя из заданной средней плотности бетона в сухом состоянии по формуле:
З=ρб-1,15 Ц (61)
где ρб- заданная средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3 ;
1,15 Ц-масса цементного камня с учетом химически связанной воды, кг;
Ц- расход цемента , назначенный по таблице 36, кг.
Таблица 36- Ориентировочный расход цемента М400 для керамзитобетона “плотного” строения различных классов (жесткость бетонной смеси 6-7 с по ГОСТ 10181.1-81)
| Марка керамзита | Расход цемента кг, для керамзитобетона класса | ||||||
| В 3,5 | В 5 | В 7,5 | В 10 | В 15 | В 22,5 | ||
| 350-400 | 220/950 | 230/950 | 270/1100 | - | - | - | |
| 450-500 | 210/1050 | 220/1050 | 250/1100 | 270/1700 300/1400 | 340/1800 400/1500 | - - | |
| 550-600 | 200/1150 | 210/1150 | 230/1200 | 250/1800 280/1400 | 320/1800 380/1500 | 470/1800 500/1700 | |
| - | 200/1250 | 220/1250 | 240/1800 270/1400 | 310/1800 360/1500 | 440/1800 470/1700 | ||
| - | - | - | 230/1800 250/1500 | 300/1800 340/1500 | 480/1800 460/1600 | ||
Примечание.
1) Предварительно проверяется, соответствует ли прочность керамзита при сдавливании его марке. Над чертой расход цемента, под чертой средняя плотность бетона в высушенном состоянии.
2)При использовании цемента марки М300 норма его расхода для бетонов класса (В 3,5; В5;В7,5;В10;В 15) соответственно увеличивается на ( 5, 7, 10, 15 и 20 %), а цемента М 500 для бетонов класса (В7,5;В10;В 15;В20;В 22,5) соответственно уменьшается на (10, 12,14, 16 %).
3) При повышении подвижности бетонной смеси до 2, 5 и 8 см расход цемента повышается на (7, 15, 20 %), при повышении жесткости до 10-14 с расход цемента снижается на 10%.
При этом расход крупного заполнителя по массе в килограммах на 1 м3 бетона равен:
К= З-П (62)
где П- расход мелкого заполнителя , кг.
Расход мелкого заполнителя определяется по формуле:
П=З r ρп/(rρп+(1-r) ρк) (63)
где ρп, ρк- насыпная плотность соответственно фракционированного песка и крупного заполнителя, кг/м3;
r-доля песка в смеси заполнителей выбирают (по данным в таблице 41 суммируя доли фракций 0-5 мм).
Таблица 37-Ориентировочный расход воды на приготовление керамзитобетонной смеси плотного строения
| Показатель удобоукладываемости смеси | Расход воды, л/м3 для керамзитобетона на песке | ||||||
| осадка конуса, см | жесткость по ГОСТ 10181-81, с | кварцевом | керамзитовом | ||||
| при насыпной плотности гравия, кг/м3 | |||||||
| - | 22-25 | 175-190 | 165-180 | 155-170 | 210-225 | 200-215 | |
| - | 15-20 | 185-200 | 175-190 | 165-180 | 225-240 | 215-235 | |
| - | 7-13 | 195-210 | 185-200 | 175-190 | 250-270 | 240-260 | |
| - | 4-7 | 205-220 | 195-210 | 185-200 | 275-300 | 265-290 | |
| 3-5 | - | 215-230 | 205-220 | 195-210 | 300-325 | 290-315 | |
| 6-8 | - | 225-240 | 215-230 | 205-220 | 325-350 | 315-340 | |
| 9-12 | - | 235-250 | 225-240 | 215-230 | 375-390 | 340-360 | |
Примечание. Таблица рассчитана на сухой керамзитовый гравий с размером 20 мм и на песок средней крупности. При размере 10 мм расход воды увеличивается на 20 л на 1 м3, при размере 40 мм - уменьшается на 15 л. При использовании мелкого песка или золы-унос расход воды увеличивается на 10 л /м3бетона.Данные относятся к керамзитобетону содержащему 35-45 % песка от общего объема смеси заполнителей. В противном случае расход воды уменьшается или увеличивается на 1-1,5 л на каждый процент изменения содержания песка. Для бетонов на пуццолановых или шлакопортландских цементах расход воды увеличивается на 15-20 л/ м3 бетона.
Определив расход материалов на 1 м3, рассчитывают расходы на опытные замесы, расход цемента в двух из них на ±15-20% отличаются от третьего по лученного первоначально. Расходы компонентов на опытный замес определяются по формулам:
Ц1=ЦV/1000 В1=ВV/1000 К1=КV/1000 П1=ПV/1000 (64)
где Ц, В, К, П - расход материалов цемента , воды , крупного и мелкого заполнителя на 1 м3 бетона , кг;
Ц1, В1, К1, П1- расход тех же компонентов на опытный замес, кг;
V- объем опытного замеса, дм3.