Приложение 3. Подбор состава тяжелого бетона

Меняя расход воды и цемента, марку используемого цемента, вид и количество крупного и мелкого заполнителя, можно получать бетоны, значительно отличающиеся между собой по строительным свойствам - прочности, морозостойкости, водопоглощению, усадке и стоимости. Оптимальным для конкретных условий строительства и последующей эксплуатации будет такой состав бетона, который удовлетворяя техническим требованиям строительства, имеет наименьшую стоимость. Наиболее дефицитной и дорогостоящей частью бетона является цемент. Поэтому обычно стремятся подобрать состав бетона с минимальным расходом цемента.

Оптимальный состав бетона определяют расчетно-экспериментальным методом в три этапа: 1. Проектирование состава бетона на основе исходных данных с помощью формул, графиков и таблиц. 2. Уточнение состава бетона на пробных замесах. 3. Определение фактического расхода составляющих материалов на 1 м³ бетона, исходя из расхода материалов на оптимальный пробный замес и объема этого замеса, вычисленного по экспериментально определенной средней плотности бетонной смеси.

Окончательно состав бетона может быть выражен в виде расхода материалов на 1 м³ бетона или в частях по массе или по объему по отношению к цементу (В/Ц при этом всегда выражается по массе).

Для проектирования состава бетона необходимо иметь следующие исходные данные: назначение бетона; требуемую прочность бетона на сжатие (в возрасте 28 дней); требуемую удобоукладываемость бетонной смеси; вид и марку (активность) цемента; плотность истинную, среднюю и насыпную всех компонентов; зерновой состав заполнителей и пустотность крупного заполнителя.

Рассчитывают состав тяжелого бетона в следующем порядке.

1. Обеспечение требуемой прочности бетона. Прочность бетона через 28 суток твердения, МПа, R_б = AR_ц(Ц/В - b), R_ц - активность (марка) цемента, МПа; Ц/В - соотношение цемента и воды; А и b - коэффициенты, зависящие от вида бетона и качества заполнителей. При возможности выбора марки (активности) цемента рекомендуется, чтобы его марка (активность) была в 2...2,5 раза выше требуемой прочности бетона. Меньшая разница в этих показателях ведет к увеличению расхода цемента, при большей разнице необходимо в цемент вводить тонкомолотые минеральные добавки (молотые гранулированные шлаки, золы ТЭС, молотый известняк и т. п.).

Указанная формула позволяет определить соотношение воды и цемента В/Ц, которое при данном качестве заполнителей А и данной активности цемента Rц обеспечивает получение требуемой прочности бетона: для пластичных смесей (при В/Ц≥0,4) В/Ц - A₁R_ц/(R_б + 0,5A₁R_ц), для особожестких смесей (при В/Ц<0,4) В/Ц = A₂R_ц/(R_б - 0,5А₂R_ц).

2. Расход воды определяют, исходя из заданной удобоукладываемости (подвижности или жесткости) бетонной смеси по графикам или справочным таблицам (табл. 1). Расход воды выражают в л (кг) на 1 м³ бетонной смеси.

Расход воды в таблице указан для случая применения песка с модулем крупности М_к = 2,25 и водопотребностью 7%. При применении песка иной крупности и водопотребности расход воды увеличивают (или уменьшают) на 5 л на каждый процент увеличения (или уменьшения) водопотребности. Водопотребность песка определяют по модулю его крупности М_к:

При применении пуццолановых цементов расход воды увеличивается на 15...20 л. При расходе цемента свыше 400 кг/м³ расход воды увеличивается на 10 л на каждые 100 кг цемента.

3. Расход цемента Ц (кг). Зная расход воды, определяют Ц = В:{В/Ц).

Если рассчитанный расход цемента окажется ниже допустимого (табл. 2), его увеличивают, добавляя соответствующее количество воды таким образом, чтобы сохранить рассчитанное В/Ц.

4. Расход заполнителей (песка и крупного заполнителя). Рассчитывают, решая совместно два уравнения, характеризующие строение бетонной смеси.

Объем 1 м³ (1000 дм³) плотно уложенной бетонной смеси слагается из абсолютных (без воздушных пустот) объемов цемента Ц/ρ_ц, воды В, песка П/ρ_п и крупного заполнителя К/ρ_к:

Пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены растворной смесью с учетом некоторой раздвижки зерен, значение которой определяется коэффициентом раздвижки α:

где Ц, В, П, К - расходы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг 1 м³ бетона; ρ_ц, ρ_п, ρ_к - соответственно истинные плотности цемента, песка, крупного заполнителя, кг/м³; ρ¹_к - насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м³; V_п - относительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя.

Коэффициент раздвижки зерен для жестких бетонных смесей принимают равным 1,05...1,15, в среднем- 1,1; для пластичных смесей а принимают по табл. 3.

Решая совместно приведенные выше уравнения, получаем формулы для определения расходов (в кг на 1 м³ бетона) крупного заполнителя К = 1000/(V_пα/ρ¹_к + 1/ρк), и песка П = (1 000 - Ц/ρ_ц - В - К/ρ_к)ρ_п.

Таким образом получают расчетный состав бетона в виде расхода материалов Ц, В, П, К в кг для получения 1 м³ бетона. Расчетная плотность бетонной смеси (кг/м³) ρ_m = Ц + В + П + К.

На основании рассчитанного состава бетона определяют расход материалов на пробные замесы объемом 10...15 дм³ (0,01...0,015 м3). Желательно провести корректировку полученного состава по В/Ц и по соотношению П/К (песок: крупный заполнитель). Для этого делают по 5 пробных замесов: расчетный и четыре отличающиеся от расчетного по В/Ц и по П/К на ±10%.

У каждого пробного замеса проверяют удобоукладываемость и при

необходимости добавляют либо воду и цемент (не изменяя В/Ц), либо песок и крупный заполнитель (не изменяя П/К) до получения требуемой удобоукладываемости.

Из полученных бетонных смесей формуют по три стандартных образца-куба, определяя при этом фактическую плотность бетонной смеси (по массе бетона в форме и объему формы). Через 28 дней нормального твердения образцы бетона испытывают.

На основании данных испытаний определяют уточненный состав бетона, обладающий требуемыми свойствами и имеющий минимальный расход цемента.

Стропы 2ст на сайте http://komplektacya.ru/gruzopodjemnoe-oborudovanie/stropy-gruzovye/vetvevye/2st/