Определение свойств бетона с добавками
Цель работы – познакомить студентов с методикой подбора состава бетона с добавками-пластификаторами и установить степень их влияния на свойства бетонной смеси и бетона.
Для улучшения свойств бетонной смеси и обеспечения необходимых эксплуатационных характеристик бетонов применяют различного вида добавки. Их вводят непосредственно в бетонную смесь в виде сухого порошка или водных растворов и суспензий.
Определение состава бетона с добавкой производится по соответствующим исходным данным расчетно-экспериментальным методом с использованием формул, графиков и таблиц без добавки. В результате устанавливается лабораторный состав бетона на сухих заполнителях для пробных замесов.
Расчетный состав бетона проверяют в пробных замесах, исходя из заданных подвижности и прочности бетона (при необходимости корректируются).
Исходные данные для определения состава тяжелого бетона с добавками-пластификаторами включают:
- проектную марку бетона и срок ее достижения, определенную долю этой прочности к заданному сроку твердения (распалубочную, передаточную и т.п.);
- технологические требования к бетонной смеси;
- вид и марку (активность) цемента;
- вид и основные характеристики мелкого и крупного заполнителей;
- вид применяемой добавки, плотность и концентрацию ее водного раствора;
- условия перемешивания исходных материалов, уплотнения бетонной смеси и твердения свежеуложенного бетона.
Подвижность бетонной смеси с добавками-пластификаторами следует назначать исходя из требуемой подвижности бетонной смеси без добавки и вида добавки по таблице 23.
Объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха с пластифицирующе-воздухововлекащей добавкой ЩСПК должен быть в пределах, указанных в таблице 24.
Расчет исходного состава бетона при применении добавок-пластификаторов производится в следующей последовательности.
1. Рекомендуемое количество добавки С – 3 находится по графику рисунок 3, а добавок СДБ и ЩСПК по таблице 25.
2. Водоцементное отношение определяется ориентировочно по формулам:
при В/Ц≥0,4 В/Ц=К1·А·Rц/(Rб+0,5К1·АRц);
при В/Ц<0,4 В/Ц=К1·А1·Rц/(Rб-0,5К1·А1Rц);
3. Значения коэффициента А и А1 принимаются по таблице 12, а коэффициента К1, учитывающего влияние добавки-пластификатора на прочность бетона по таблице 26.
Таблица 23 - Подвижность бетонной смеси одинаковой удобоукладываемости при уплотнении вибрированием
| Осадка конуса бетонной смеси без добавки, см | Осадка конуса бетонной смеси с добавкой, см | |
| СДБ, С-3 | ЩСПК | |
| 1…2 | 1…2 | 1…2 |
| 3…4 | 2…3 | 1…2 |
| 5…6 | 4…5 | 3…4 |
| 7…8 | 6…7 | 5…6 |
| 9…10 | 8…9 | 7…8 |
| 11…12 | 9…10 | 8…9 |
| 13…14 | 11…12 | 10…11 |
| 15…16 | 13…14 | 12…13 |
| 17…18 | 15…16 | 14…15 |
Таблица 24 - Допускаемое количество вовлеченного воздуха в бетонной смеси с добавкой ЩСПК
| Наибольшая крупность щебня (гравия), мм | Объем вовлеченного воздуха, % не более, при В/Ц | ||
| 0,4 | 0,41…0,5 | 0,5 | |
| С,% 1,2 1,0 0,8 0,6 |
| 24 26 28 30 32 НГЦ.Т., % |
Рисунок 7 - Рекомендуемое количество добавки С-3 от нормальной густоты
цементного теста
Таблица 25 - Рекомендуемое количество добавок СДБ и ЩСПК
| Вид цемента | Количество добавки (в расчете на сухое вещество), % от массы цемента при его расходе, кг/м3 | |||||||
| ≤ 300 | ≤ 400 | ≤ 500 | > 600 | |||||
| СДБ | ЩСПК | СДБ | ЩСПК | СДБ | ЩСПК | СДБ | ЩСПК | |
| Портландцемент и быстротвердеющий портландцемент | 0,15 | 0,15 | 0,2 | 0,25 | 0,25 | 0,4 | 0,3 | 0,6 |
| Сульфатостойкий и гидрофобный портландцемент | 0,1 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,2 | 0,3 | 0,25 | 0,4 |
| Шлако- и пуццолановый портландцемент | 0,2 | 0,25 | 0,25 | 0,3 | 0,3 | 0,5 | 0,35 | 0,8 |
Примечания: 1. Количество добавки приведено для среднеалюминатных цементов с содержанием С3А 6...10 %.
2. Пи содержании С3А более 10 % количество добавки увеличивается на 0,05 %, а при содержании С3А менее 6 % - уменьшается на 0,05 %.
Таблица 26 - Значение коэффициента К1
| Вид добавки | К1 при подвижности бетонной смеси, см | ||||
| 1…4 | 5…7 | 8…10 | 11…14 | 15…18 | |
| С-3, СДБ | 1,05 | 1,02 | 1,01 | 1,0 | 0,98 |
| ЩСПК | 0,9 | 0,92 | 0,94 | 0,95 | 0,96 |
3. Устанавливается расход воды для обеспечения заданной подвижности бетонной смеси с добавкой по формуле:
В=К2∙В1, л/м3, (47)
где В1 - водопотребность бетонной смеси той же подвижности без добавки, л/м3 (находится по таблице 17);
К2 – коэффициент, учитывающий влияние оптимального количества добавки ПАВ на подвижность бетонной смеси (выбирают из таблицы 27).
Таблица 27 - Значение коэффициента К2
| Вид добавки | К2 при расходе цемента в бетонной смеси, см | |||
| Добавка С-3 | ||||
| 1…4 | 0,9 | 0,88 | 0,86 | 0,84 |
| 5…10 | 0,88 | 0,86 | 0,84 | 0,82 |
| 11…14 | 0,86 | 0,84 | 0,82 | 0,79 |
| 15…18 | 0,84 | 0,82 | 0,80 | 0,77 |
| Добавки СДБ и ЩСПК | ||||
| 1…4 | 0,96 | 0,94 | 0,92 | 0,9 |
| 5…10 | 0,94 | 0,92 | 0,90 | 0,88 |
| 11…14 | 0,92 | 0,90 | 0,88 | 0,86 |
| 15…18 | 0,90 | 0,88 | 0,86 | 0,85 |
4. Расход цемента в бетоне с добавкой определяется по формуле
, (48)
5. Расход раствора добавки известной концентрации, л на 1 м3 бетона, определяется по формуле
, (49)
где Ц - расход цемента на 1 м3 бетона, кг;
С - дозировка добавки, % массы цемента;
К - концентрация раствора добавки, %;
П - плотность приготовленного раствора, кг/м3 (находится из таблицы 24).
Таблица 28 - Зависимость «концентрация - плотность» для водных растворов добавок-пластификаторов
| Концентрация | Плотность водных растворов добавок, кг/м3 | ||
| С-3 | СДБ | ЩСПК | |
| - | 1,004 | 1,003 | |
| - | 1,013 | 1,015 | |
| 1,02 | 1,021 | 1,031 | |
| 1,06 | 1,043 | 1,066 | |
| - | 1,053 | 1,079 | |
| - | 1,063 | 1,092 | |
| 1,074 | 1,073 | 1,106 | |
| - | 1,083 | 1,119 | |
| 1,09 | 1,091 | 1,132 | |
| 1,116 | 1,117 | 1,161 | |
| 1,148 | 1,144 | - | |
| 1,180 | 1,173 | - | |
| 1,205 | 1,202 | - | |
| - | 1,226 | - |
6. Количество воды для затворения бетонной смеси определяется с учетом воды, содержащейся в растворе добавки известной концентрации по формуле
, (50)
7. Коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия) раствором устанавливается по формулам:
при подвижности бетонной смеси с добавками С-3 и СДБ не более 6 см и с добавкой ЩСПК не более 12 см
, (51)
при подвижности бетонной смеси с добавками С-3 и СДВ более 6 см и с добавкой ЩСПК более 12 см
, (52)
8. Расход песка и щебня определяется так же, как и в лабораторной работе № 6.
9. Теоретическая плотность бетонной смеси с добавкой-пластификатором в уплотненном состоянии, кг/м3, находится по формуле
, (53)
Проведение опытных замесов и обработка результатов производятся в следующей последовательности. Расчетный состав бетонной смеси необходимо экспериментально проверить на пробных замесах.
Для этого каждая бригада студентов готовит по три образца из бетонной смеси рассчитанного состава с различным расходом добавки. Рабочие растворы добавок производятся перед приготовлением бетонной смеси. Для бетонной смеси определяют удобоукладываемость и объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха по формуле:
, %, (54)
где 
; - теоретическая к фактическая плотности бетонной смеси, кг/м3.
Полученные результаты испытаний всех бригад объединяют в сводную таблицу 29 и строят графики зависимостей:
- прочность - расход добавки;
- плотность бетона – расход добавки;
- объем вовлеченного воздуха - расход добавки.
Таблица 29 - Результаты испытаний бетонной смеси и бетона
| Номер бригады | Расход материалов на 1 м3 бетона, кг | Удобоукладываемость | Плотность бетонной смеси кг/м3 | Плотность бетона кг/м3 | Прочность при сжатии, МПа (кгс/см2) | Объем вовлеченного воздуха, % | |||||
| цемента | песка | щебня | воды | добавки, % от Ц, (л) | теоретическая | фактическая | |||||
По результатам работы делаются выводы о влиянии расхода и вида добавок ПАВ на свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона.
Вопросы для защиты лабораторной работы №8
1. Цель применения добавок
2. Исходные данные для определения состава тяжелого бетона с добавками-пластификаторами
3. Последовательность расчета исходного состава бетона при применении добавок-пластификаторов.
4. Как вводят добавки в бетонную смесь?
5. Формула для определения объема вовлеченного в бетонную смесь воздуха.
6. Эффект от применения добавок-пластификаторов.