Подбор состава мелкозернистого бетона

Широкое применение бетона в строительной практике объясняется многообразием его свойств. Это многообразие стало возможным в результате использования бетонов различных составов с заполнителями и вяжущими различных видов.

В некоторых случаях традиционный для бетонов крупный заполнитель можно исключить, используя в качестве заполнителя один лишь песок. Это приводит к некоторому перерасходу цемента, но исключает применение дефицитного в некоторых районах щебня. Областью применения таких бетонов является дорожное строительство, изготовление армоцементных конструкций и т.п.

При оптимальном составе свойства мелкозернистых бетонов не отличается от свойств тяжелых, а некоторые, например прочность при изгибе, водонепроницаемость, морозостойкость - выше.

Целью данной работы является подбор состава мелкозернистого бетона с заданными прочностными характеристиками.

Все расчеты и данные измерений заносятся непосредственно в лабораторный журнал, рядом с соответствующими формулами и в указанные таблицы.

Общие положения

Мелкозернистые бетоны - это бетоны, в которых отсутствует крупный заполнитель. Свойства мелкозернистого бетона определяются теми же факторами, что и обычного бетона активность цемента, водоцементное отношение, качество материалов.

Особенностями мелкозернистых бетонов являются:

  • - более высокая прочность при изгибе, чем у тяжелых бетонов;
  • - повышенный расход цемента, величину от 20 % до 40 % по сравнению с обычным бетоном;
  • - возможность получения при оптимальном составе и режиме уплотнения большей прочности, чем у тяжелого бетона (до 50 - 70 МПа) на рядовых цементах;
  • - необходимость применения пластификаторов для улучшения удобоукладыва-емости и снижения расхода цемента;
  • - снижение прочности на величину от 25% до 30 % .

Порядок расчета состава мелкозернистого бетона

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

До начала работы по расчету состава бетона и приготовлению опытных замесов необходимо провести испытания материалов в соответствии со стандартами и техническими условиями с целью определения показателей их качества, необходимых для дальнейших расчетов [53].

При несоответствии отдельных составляющих бетон материалов требованиям стандартов необходимо оценить их качество испытанием в бетонах и дать техникоэкономические обоснования возможности и целесообразности их применения.

  • 5.2.2 Расчет и подбор номинального состава мелкозернистого бетона.
  • 5.2.2.1 Цементно-водное отношение в начальном номинальном составе бетона определяют по рисунку 5.1 в зависимости от среднего уровня отпускной прочности бетона, которую необходимо обеспечить по заданию на подбор состава бетона, и от активности цемента при пропаривании, которую принимают по данным завода - изготовителя цемента.

Данные рисунка 5.1 соответствуют стандартному режиму тепловой обработки мелкозернистого бетона (2 + 4 + 6 + 2) при температуре изотермического прогрева (80 ± 5) °C с испытанием образцов через 4 ч после ее окончания. Активность цемента при пропаривании - по методике ГОСТ 310.4-81 [9].

По рисунку 5.2 определяют цементно-водное отношение, обеспечивающее получение проектной прочности в возрасте 28 суток после тепловой обработки, а по рисунку 5.3 - для монолитного бетона, твердеющего при положительной температуре, в зависимости от заданного уровня прочности бетона и фактической активности цемента (если она неизвестна, - то по гарантированной марке цемента).

R> МПа

1-5 - активность цемента при пропаривании соответственно 15, 20, 25, 30, 40 МПа

Рисунок 5.1- Зависимость прочности мелкозернистого бетона после тепловой обработки от отношения Ц/В и активности цемента при пропаривании

Для промежуточных значений активности цемента по рисункам 5.1 - 5.3 значения отношения Ц/В определяют линейной интерполяцией.

Для подбора начального состава мелкозернистого бетона, твердеющего при тепловой обработке, из значений Ц/В, определенных но рисункам 5.1 - 5.3 принимают большее.

При нормируемой отпускной прочности от 50 % до 60 %, цементно-водное отношение в большинстве случаев назначают в зависимости от прочности бетона в возрасте 28 суток.

МПа

1 -4 - марка цемента соответственно 300, 400, 500 и 600

Рисунок 5.2- Зависимость прочности мелкозернистого бетона в возрасте 28 суток после пропаривания от отношения Ц/В и марки цемента

Данные рисунка 5.3 соответствуют средним значениям для цементов общестроительного назначения по ГОСТ 10178-85[5].

я я МПа

1-4 - соответственно марки цемента 300, 400, 500 и 600

Рисунок 5.3- Прочность мелкозернистого бетона в возрасте 28 суток нормального

твердения

Соотношение между песком и цементом П/Ц начального состава бетона принимают по таблице 5.1 в зависимости от заданной удобоукладываемости бетонной смеси и водоцементного отношения (в дальнейших расчетах используется не Ц/В, а В/Ц отношение).

Для монолитного мелкозернистого бетона, твердеющего при положительной температуре, значения Ц/В для подбора начального состава определяют только по рисунку 5.3.

Таблица 5.1-Определение соотношения между песком и цементом

Удобоукладываемость бетонной смеси

Соотношение между песком и цементом по массе при водоцементном отношении

ОК, см

Ж, с

0,4

0.5

0,6

0,7

0.8

5-9

-

1,6

2,7

3,8

4,9

5,7

1-4

-

1,8

2,9

4.0

5,1

6,0

-

5-10

2,2

3,3

4.4

5,4

6.3

-

11-20

2,7

3,7

4.8

6,0

-

Примечания

  • 1. Значения П/Ц в таблице приведены для цементов с нормальной густотой 26-28 %. При увеличении или уменьшении нормальной густоты на 2 % величина П/Ц уменьшается или увеличивается на 0,05.
  • 2. Значения П/Ц в таблице приведены для песка с модулем крупности 2,5.

При применении песка с другим модулем крупности величина П/Ц корректируется по графику (рисунок 5.4).

Соотношение между пескои и цементом, определяемое по табп.5.1

Модуль крупности песка: 1 - 2,5; 2 - 2,0; 3 - 1,5; 4 - 1.0

Рисунок 5.4 - График для корректировки пескоцементного отношения.

Рассчитывают расход цемента на 1 м3 начального состава бетона по формуле

II __ ___________• СЛ1____________

~ + ПЩ + В1Ц' (51)

где П/Ц - соотношение между песком и цементом, определенное по п. 5.2.2.5;

В/Ц - водоцементное отношение, определенное по п. 5.2.2.4;

0 — v . -2

рел, - средняя плотность оетоннои смеси, кг/м3, принимаемая ориентировочно по таблице 5.2.

Таблица 5.2-Ориентировочные значения средней плотности мелкозернистой бетонной смеси

Удобоукладьшаемость бетонной смеси

Средняя плотность, кг/м3

ОК, см

Ж, с

при В/Ц < 0.5

при В/Ц > 0,5

5-9

-

2200

2170

1-4

-

2190

2150

-

5-10

2180

2140

-

11-20

2160

2130

П р и м е ч а н и е - Значения средней плотности бетонной смеси в таблице приведены для кварцевого песка с модулем крупности 1,5-2,0, для песка с модулем крупности более 2,0 /?сл, увеличивают на 30 кг/м3, для песка с модулем крупности от 1,0 до 1,5 рсм уменьшают на 70 кг/м3.

Рассчитывают расход песка и воды на 1 м3 начального состава бетона:

п = ц П/Ц, в = ц В/Ц,

  • (5.2)
  • (5.3) где Ц - расход цемента, кг, определенный в п. 5.2.2.6.

При изменении режимов тепловой обработки бетонов, времени определения прочности бетона в отпускном и проектном возрасте, методики определения активности цемента при пропаривании начальный состав следует уточнять по базовым зависимостям "прочность - ЩВ", построенным на основании анализа статистических данных прочности бетона, изготовленного на конкретных материалах и по режимам, принятым на данном производстве.

5.2.2.2 Начальный состав бетона, рассчитанный по п. 5.2.2.1 (Ц. П. В), проверяют на опытном замесе с целью уточнения и корректировки удобоукладываемости бетонной смеси. Для этого изготавливают замес необходимого объема и определяют удобоукладываемость по п. 3.3. Если оказывается, что удобоукладываемость опытного замеса не соответствует заданной, то производят корректировку начального состава бетона. При этом увеличение осадки конуса или снижение жесткости бетонной смеси достигают за счет добавления в пробный замес воды и цемента (в заданном соотношении, равном принятому В/Ц), а уменьшение осадки конуса или повышение жесткости достигают за счет добавления в пробный замес песка.

При корректировке удобоукладываемости начального состава допускается только разовое введение в пробный замес воды и цемента или песка. Если разовое введение указанных компонентов не приводит к требуемой удобоукладываемости, то скорректированный пробный замес следует повторить.

Удобоукладываемость бетонной смеси признают соответствующей заданной, если осадка конуса имеет отклонение не более ± 1 см, а жесткость не более ± 3 с.

5.2.2.3 В подобранном по удобоукладываемости начальном составе бетона

ПФ

определяют фактическую среднюю плотность бетонной смеси Рем по ГОСТ 10181 [29]. Плотность бетонной смеси определяют путем взвешивания мерного сосуда объемом 1 дм3 или формы с уложенной и уплотненной вибрированием в течение 30-60 с или принятым способом уплотнения бетонной смесью.

ф _ (И2-Ш1) ^см у

где Рем - плотность смеси кг/дм3;

Ш]- масса пустого сосуда (формы), кг;

m2- масса сосуда (формы) со смесью, кг;

V- объем сосуда (формы) дм3.

Далее рассчитывают фактическое соотношение между песком и цементом по формулам:

пир

или

П/Цф =

  • 7/, + А77 Р
  • (5.5)

где 771, Ц - расходы песка и цемента на пробный замес начального состава бетона, кг;

А/7, Ц - расходы песка и цемента, идущие на корректировку удобоукла-дываемости бетонной смеси начального состава, кг.

Рассчитывают фактический начальный состав бетона по формулам (5.1) -(5.3), подставляя фактические значения средней плотности бетонной смеси и соотношения между песком и цементом.

  • 5.2.2.4 Из полученного начального состава бетонной смеси изготавливают контрольные образцы для определения прочности бетона после его твердения по принятому режиму.
  • 5.2.2.5 Дополнительные составы бетона рассчитывают, изменяя Ц/В, принятое в начальном составе по п. 5.2.2.1, на ± (0,3 - 0,5) и, принимая значения В равными расходу воды в подобранном и откорректированном начальном составе, величину средней плотности бетонной смеси увеличивают на величину от 20 до 30 кг/м3 для состава с большим Ц/В и уменьшают на величину отЮ до 20 кг/м3 для состава с меньшим Ц/В. С учетом этого, используя формулы (5.1) - (5.3), рассчитывают Ц и П дополнительных составов.

Из замесов двух дополнительных составов изготавливают контрольные образцы для определения прочности бетона после его твердения по принятому режиму, а также определяют фактические средние плотности и удобоукладываемость бетонной смеси.

Для определения прочностных характеристик цементов, изготавливают образцы - балочки из смеси приготовленной по п.п. 5.2.2.2 .

Форму для трех балочек размерами 4*4*16 см устанавливают на виброплощадку, наполняют смесью по высоте на 1 см и вибрируют в течение трех минут, добавляя в первые две минуты смесь в формы. По окончании вибрирования форму снимают, удаляют избыток смеси, заглаживая ее вровень с краями формы. Образцы маркируют, подвергают тепловой обработке по заданному режиму или хранят во влажных условиях 28 суток (п. 5.2.2.1).

5.2.2.6 Прочность при изгибе в установленные сроки определяют на приборе МИИ-100 или другом, с аналогичными характеристиками, устанавливая образец таким образом, чтобы его горизонтальные при изготовлении грани находились в вертикальном положении. Схема расположения образцов показана на рисунке 5.5(a).

Схема расположения образца при испытаниях на изгиб (а) и сжа

Рисунок 5.5- Схема расположения образца при испытаниях на изгиб (а) и сжа

тие (б)

Предел прочности при изгибе вычисляют как среднее арифметическое значение двух наибольших результатов и испытания трех образцов. Результаты заносят в таблицу 5.3.

5.2.2.7 Прочность при сжатии определяют путем испытания на прессе, полученных после испытания на изгиб шести половинок балочек. Половинку балочки помещают между двумя пластинками таким образом, чтобы боковые грани, которые при изготовлении прилегали к стенкам формы, находились на плоскостях пластинок, а упоры пластинок плотно прилегали к торцевой гладкой плоскости образца (рисунок 5.5(6)). Средняя скорость нарастания нагрузки при испытании должна быть (2,0±0,5) МПа/с.

Предел прочности при сжатии образца определяют по формуле:

d °’1F

R = —— ( 5.6)

А

где R- прочность образца на сжатие, МПа;

F-разрушающая нагрузка, кге;

А - площадь рабочего сечения образца (площадь пластинок 25 см2), см2;

0,1 - коэффициент перехода от кгс/см2 к МПа.

Предел прочности при сжатии определяют как среднее арифметическое значение четырех наибольших из шести результатов. Результаты заносят в таблицу 5.3.

Режимы приготовления, уплотнения, твердения и испытания образцов отличные от вышеуказанных, устанавливаются преподавателем дополнительно.

5.2.2.8 По результатам определения прочности бетона в начальном и дополнительных составах строят базовые зависимости прочности бетона после тепловой обработки в проектном возрасте и фактической средней плотности в зависимости от Ц/В (на рисунке 5.6 например, для обеспечения отпускной прочности 14 МПа Ц/В = 1,72). По этим зависимостям определяют значение Ц/В, обеспечивающее получение бетона с заданной отпускной и проектной прочностью, и соответствующее ему значение средней плотности бетонной смеси.

а - зависимость прочности бетона от Ц/В: 1 - отпускная прочность; 2 - нормативная прочность; б - зависимость средней плотности бетонной смеси от Ц/В

Рисунок 5.6-Базовыс зависимости отпускной и марочной прочности и фактической средней плотности бетонной смеси от Ц/В.

5.2.2.9 На основании определенного Ц/В и средней плотности по п. 5.2.2.1, рассчитывают номинальный состав бетона.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >