Содержание
1. Ориентировочную величину требуемого волоцементного отношения В/Ц определяют по формуле
где Rб — средний уровень прочности бетона, соответствующий проектному
классу бетона, или расчетная прочность бетона, кгс/см2;
Rц — активность или гарантированна марка цемента, кгс/см2;
В — содержание воды в 1 м3 бетона, л;
Ц — расход цемента на 1 м3 бетона, кг.
2. Расчетную прочность бетона Rрб рекомендуется устанавливать, когда требуемая прочность бетона на ведущем технологическом этапе (после цикла ускоренного твердения на момент выдачи конструкции на открытый воздух в зимнее время и т.п.) превышает величины прочности, достигаемые к этому времени бетоном, состав которого подобран на получение бетона прочностью, соответствующей проектному классу бетона на 28-е сут нормального твердения.
Расчетную прочность бетона Rрб рекомендуется определять по формуле
где К1 — часть, %, проектной прочности (соответствующей проектному классу бетона), требуемая на ведущем технологическом этапе;
К2 — часть, %, расчетной прочности бетона, достигаемая к заданному сроку, при целесообразной длительности ускоренного твердения (или выдерживания); достигаемую прочность бетона назначают с учетом особенностей конкретного цемента,сроков и температурных условий твердения бетона от окончания укладки до заданного срока на ведущем технологическом этапе; при испытаниях контрольных образцов эту прочность уточняют.
3. Ориентировочно количество воды затворения на 1 м3 бетонной смеси (плотно уложенной), необходимой для получения требуемой удобоукладываемости, рекомендуется определять по следующей таблице:
| Наибольшая крупность щебня, мм | Количество воды, л/м3 бетонной смеси, при требуемой удобоукладываемости | |||||||
| жесткости, с | подвижности, см осадки конуса | |||||||
| 50 — 80 | 20 — 40 | 1 — 2 | 3 — 4 | 5 — 6 | 7 — 8 | 9 — 10 | 11 — 14 | |
| 70 | 130 | 140 | 150 | 155 | 160 | 165 | 170 | 180 |
| 40 | 135 | 145 | 155 | 160 | 165 | 170 | 175 | 185 |
| 20 | 140 | 155 | 165 | 170 | 175 | 180 | 185 | 200 |
| 10 | 150 | 165 | 175 | 180 | 185 | 190 | 195 | 215 |
Примечание. Количество воды затворения приведено для бетонных смесей, приготовленных на портландцементе, с нормальной густотой цементного теста, равной 26%, и среднезернистом песке без пластифицирующих добавок. При введении добавок типа ЛСТ указанное количество воды должно быть уменьшено на 10 — 15 л/м3, при введении суперпластификатора — на 20 — 30 л/м3. При использовании цемента с иной нормальной густотой, песка иной крупности или введении других химических добавок количество воды должно быть соответственно откорректировано.
4. Расход цемента Ц на 1 м3 бетона рекомендуется определять по формуле
5. Дальнейший расчет рекомендуется производить исходя из того, что сумма абсолютных объемов составляющих материалов равна 1 м3 плотно уложенной бетонной смеси.
6. Абсолютные объемы цементного теста и смеси заполнителей, а также содержание (масса) заполнителей — песка и щебня в 1 м3 рекомендуется рассчитывать по следующим формулам:
абсолютный объем цементного теста Vт:
абсолютный объем смеси заполнителей (песок + щебень) V3:
содержание (масса) заполнителей (песка и щебня) 3:
В формулах (4) — (8):
Рц — плотность цемента, кг/л;
Д — количество химической добавки (в расчете на сухое вещество), кг;
Рд — плотность сухого вещества добавки, кг/л.
где Рщ и Рп — плотность соответственно щебня и песка, кг/л;
r = П/Щ — соотношение по массе между песком и щебнем.
7. Соотношение крупной и мелкой фракции щебня (при наличии обеих фракций в необходимом количестве) выбирают в пределах, указанных в табл.2.4 ГОСТ 10268-80. При дефиците одной из фракций (например, при дополнительном обогащении заполнителей перед подачей в бетоносмеситель) соотношение фракций принимают таким, которое имеется фактически в используемом заполнителе.
8. Выбор оптимального соотношения между количеством крупного и мелкого заполнителей, максимально соответствующего природным свойствам используемых заполнителей, технологическим факторам укладки и особенностям изготовляемой конструкции, является важнейшим этапом подбора состава бетона. Соотношение r = П/Щ (песка и щебня) рекомендуется определять из условия, что для конкретных заполнителей существует единственное соотношение между количеством песка и щебня, которое дает лучшую удобоукладываемость бетонной смеси при наименьшем расходе цемента и воды. Это соотношение достоверно можно определить, оценивая свойства заполнителей непосредственно в бетоне, т.е. определяя r в пробных лабораторных замесах и уточняя в процессе опытного изготовления конструкций в производственных условиях.
9. Наилучшее соотношение между количеством песка и щебня в лабораторных условиях рекомендуется определять по наибольшей удобоукладываемости бетонной смеси при одном и том же расходе цемента и воды. Для этого рекомендуется рассчитывать составы бетона с r, равным от 0,3 до 0,9 (для крупнозернистых песков r, как правило, колеблется от 0,5 до 0,9; для среднезернистых — от 0,4 до 0,7 и для мелких — от 0,3 до 0,5). Составы следует рассчитывать через интервал в 0,1, т.е. с r, равным 0,3; 0,4 и т.д. Для мелкого песка следует рассчитывать составы с r через интервал 0,05.
10. Лабораторные замесы при определении наилучшего рекомендуется приготовлять на заполнителях, обязательно рассеянных на отдельные фракции; щебень должен быть разделен на фракции 0 — 5, 5 — 10, 10 — 20, 20 — 40 и 40 — 70 мм; песок — на фракции от 0 до 5 мм и свыше 5 мм. При дозировке отдельных фракций должно быть сохранено их среднее соотношение, фактически имеющееся в каждой номинальной фракции применяемых заполнителей.
Если при наилучшем r удобоукладываемость бетонной смеси не соответствует заданной, то состав рекомендуется корректировать, уменьшая или увеличивая расход цемента и воды (цементного теста) при неизменных В/Ц и r. При выборе соотношения между песком и щебнем необходимо в пробных замесах проверять составы, дающие как увеличение, так и снижение удобоукладываемости бетонной смеси.
Для сокращения количества пробных лабораторных замесов рекомендуется вначале приготовить замес со средним r из интервала, приведенного в п.9, в зависимости от модуля крупности песка. При резком отличии удобоукладываемости смеси от требуемой рекомендуется соответственно корректировать расход цементного теста (изменяя расход цемента и воды при постоянном В/Ц).
11. В том случае, когда подбирают состав бетона на материалах (цементе, заполнителях и добавках), для которых не была заранее установлена фактическая зависимость прочности бетона от В/Ц, после подбора наилучшего r в лабораторных условиях изготовляют контрольные образцы из бетонных смесей с В/Ц, требуемым по расчету, а также уменьшенным и увеличенным на 0,02 — 0,05. Удобоукладываемость бетонной смеси с уменьшенным и увеличенным В/Ц доводят до заданной путем изменения (увеличения или уменьшения) расхода цементного теста при неизменном r).
12. Бетонные смеси на основе составов, полученных в лабораторных условиях, для изготовления контрольных образцов, рекомендуется приготовлять в лабораторном или производственном бетоносмесителе; приготовлять бетонную смесь с воздухововлекающими добавками для изготовления контрольных образцов необходимо только в производственном бетоносмесителе при строгом контроле длительности перемешивания смеси.
В случае, если удобоукладываемость бетонной смеси, приготовленной в производственном бетоносмесителе, не соответствует требуемой, состав бетона необходимо корректировать, соответственно изменяя расход цементного теста при неизменных В/Ц и r. При отклонении воздухосодержания смеси от заданного рекомендуется корректировать количество воздухововлекающего компонента в добавке.
13. Для упрощения расчетов и получения более достоверных результатов при определении наилучшего r и удобоукладываемости смеси лабораторные замесы рекомендуется приготовлять на основе воздушносухих заполнителей, т.е. предварительно высушенных на открытом воздухе (или в лаборатории) на пленке или на бумаге без дополнительного нагрева.
14. Из каждой серии изготовленных контрольных образцов часть образцов рекомендуется помещать в камеру нормального твердения (в качестве эталона), а остальные вместе с изготовляемыми конструкциями подвергать всему циклу ускоренного твердения или выдерживания. При наличии лабораторной камеры с автоматическим управлением контрольные образцы могут быть подвергнуты ускоренному твердению по той же программе, что и конструкции на технологической линии.
На основании испытаний контрольных образцов рекомендуется выбирать состав с тем минимальным В/Ц, которое обеспечивает требуемую прочность бетона на ведущем технологическом этапе.
15. С учетом влажности заполнителей рекомендуется рассчитывать опытный рабочий состав бетона и производить опытное бетонирование конструкций. В процессе бетонирования рекомендуется определять оптимальное r по технологическому признаку.
Показателем (признаком) оптимального состава бетона и соответствия гранулометрического состава заполнителей, принятому при подборе, является наличие на поверхности свежеуложенного бетона вкраплений зерен щебня, выступающих на 1/3 своей величины, с расстоянием между ними 3 — 6 см.
Скопление зерен щебня, отделение их от уплотняемой массы и щебенистость поверхности свидетельствуют о недостатке, а образование на поверхности бетона слоя цементного раствора — об избытке песка в бетоне.
16. При выборе соотношения между количеством песка и щебня по технологическому признаку разница между наилучшим r, подобранным в лабораторных условиях, и оптимальным r может достигать +-0,15 в зависимости от конкретных технологических особенностей изготовляемой конструкции и способов выполнения работ.
В связи с тем, что такое изменение r при прочих равных условиях практически не отражается на прочностных показателях бетона, зависимость прочности бетона от В/Ц для состава с оптимальных r рекомендуется не уточнять. Состав бетона с оптимальным r рекомендуется принимать за номинальный и рассчитывать на его основании рабочий состав бетона, который необходимо корректировать в процессе производства конструкций в соответствии с ГОСТ 27006-86.
17. В процессе выполнения бетонных работ фактический состав заполнителей в бетоне рекомендуется контролировать также по технологическому признаку, уменьшая или увеличивая r без изменения общего расхода заполнителей, цемента, воды и добавок.
Приложение 5
Рекомендуемое
Подбор состава тяжелого (обычного) бетона заключается в установлении наиболее рационального соотношения между составляющими бетон материалами (цементом, водой, песком, щебнем или гравием). Такое соотношение должно обеспечивать требуемую удобоукладываемость бетонной смеси для принятого способа ее уплотнения, а также приобретение бетоном заданной прочности в назначенный срок при наименьшем расходе цемента. В отдельных случаях вводят также требования о получении бетона необходимой плотности, морозостойкости, водонепроницаемости.
Состав бетона выражают расходом всех составляющих материалов по массе на 1 м 3 уложенной и уплотненной бетонной смеси или же отношением массы составляющих материалов смеси к массе цемента, принимаемой за единицу, т. е. 1 : х : у (цемент : песок : щебень или гравий) при В/Ц = z. Например, в первом случае состав бетона: цемента — 280, песка — 670, щебня — 1300, воды — 170 кг/м3, а во втором случае: 1:2,4:4,7 при В/Ц = 0,6.
Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), рассчитанный для материалов в сухом состоянии, и производственный (полевой) — для материалов в естественно-влажном состоянии.
Для расчета состава тяжелого бетона имеется несколько методов, среди которых наиболее простым и удобным является метод расчета по «абсолютным объемам». В основу этого метода положены условия: а) свежеприготовленная бетонная смесь после укладки в форму или в опалубку и уплотнения в ней не будет иметь пустот; б) цементно-песчаный раствор в бетонной смеси должен заполнить пустоты в крупном заполнителе с учетом некоторой раздвижки зерен. Состав бетона по методу «абсолютных объемов» подбирают в два этапа. Вначале рассчитывают ориентировочный состав бетона, затем расчет проверяют и уточняют по результатам пробных замесов и испытаний контрольных образцов.
2.1. Расчет ориентировочного состава бетона
Для расчета состава тяжелого бетона необходимо иметь следующие данные: заданную марку бетона Rб, требуемую удобоукладываемость бетонной смеси, определяемую осадкой конуса Oк, см, а также характеристику исходных материалов вид и активность цемента Rц, насыпную плотность составляющих ρн.ц., ρн.п., ρн.щ(г) и их истинную плотность ρц, ρп, ρщ(г), пустотность щебня или гравия Vп.щ(г), наибольшую крупность их зерен и влажность заполнителей Wп, Wщ(г).
Состав бетона для пробных замесов рассчитывают в следующей последовательности: вычисляют водоцементное отношение, расход воды, расход цемента, после чего определяют расходы крупного и мелкого заполнителя на 1 м 3 бетонной смеси:
1. Водоцементное отношение (В/Ц) вычисляют исходя из требуемой прочности бетона, активности цемента и с учетом вида и качества составляющих по следующим формулам:
для бетонов с водоцементным отношением В/Ц ≥0,4
, (1)
для бетонов с водоцементным отношением В/Ц 2 (МПа); Rц – активность цемента, кгс/см 2 (МПа); А и А1 – коэффициенты, учитывающие качество материалов (прил. 1).
После преобразования относительно В/Ц приведенные выше формулы имеют следующий вид:
или 
. (3)
2. Расход воды (водопотребность, л/м 3 ) ориентировочно определяют исходя из заданной удобоукладываемости бетонной смеси по прил. 2, которая составлена с учетом вида и крупности зерен заполнителя.
3. Расход цемента на 1 м 3 бетона вычисляют по уже известному водоцементному отношению и определенной по прил. 2 водопотребности бетонной смеси. Если расход цемента на 1 м 3 бетона окажется меньше минимально допустимого (прил. 3, 4), то из условия получения плотного бетона расход цемента увеличивают до требуемой нормы или вводят тонкомолотую добавку.
4. Расход заполнителей песка, щебня или гравия (кг на 1 м 3 бетона) вычисляют исходя из двух условий:
во-первых, сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона равна 1 м 3 уплотненной бетонной смеси, т.е.
, (4)
,
,
,
– абсолютные объемы материалов, м 3 ;
во-вторых, цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т. е.
, (5)
где Vп.щ(г) пустотность щебня (гравия) в рыхлом состоянии; ρн.щ(г) —насыпная плотность щебня (гравия), кг/м 3 ; α коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия); для подвижной смеси принимают (Ок = 4…15 см) в пределах 1,25 1,6 в зависимости от расхода цемента (прил. 5); для малоподвижных (Ок =1…3 см) 1,2 1,5; для жестких 1,05 1,1.
Решая совместно эти два уравнения, находят формулу для определения расхода щебня (гравия) в кг на 1 м 3 бетона:
. (6)
После определения расхода щебня (гравия) рассчитывают расход песка в килограммах на кубический метр как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя по формуле
. (7)
5. Определив расход компонентов Ц, В, П, Щ(Г) на 1 м 3 бетонной смеси, вычисляют ее расчетную среднюю плотность: ρ.б.см= Ц+В+П+Щ(Г), кг/м 3 , и коэффициент выхода бетона β делением объема бетонной смеси (1 м 3 ) в уплотненном состоянии на сумму объемов сухих составляющих, затраченных на ее приготовление:
, (8)
где Vц, Vп, Vщ(г) объем сухих составляющих, затраченных на приготовление 1 м 3 бетонной смеси, м 3 ; Ц, П, Щ (Г) – расход сухих материалов на 1 м 3 бетона, кг; ρн.ц, ρн.п, ρн.щ(г) – насыпная плотность сухих материалов, кг/м 3 .
Значение коэффициента выхода бетона β обычно находится в пределах 0,55—0,75.
Подбор состава бетонной смеси производится с целью получения смеси с заданными свойствами, обеспечивающими необходимую прочность бетона в требуемые сроки при минимально возможном содержании цемента в 1 м 3 объема, а также в отдельных случаях определенную водонепроницаемость, стойкость против коррозии и т. д. Подбор состава осуществляется с учетом режимов приготовления, уплотнения смеси при формовании и условий твердения отформованных изделий.
Наиболее простым и удобным методом определения состава обычного бетона является метод расчета по абсолютным объемам, разработанный проф. Б. Г. Скрамтаевым. Расчет и подбор бетона после испытания сырьевых материалов ведут в следующей последовательности: 1) определение оптимального водосодержания, обеспечивающего требуемые показатели удобоукладываемости смеси, и цементно-водного отношения; 2) установление расхода цемента на 1 м 3 смеси, обеспечивающего требуемую прочность бетона в заданный срок при определенных режимах уплотнения и твердения; 3) определение расхода заполнителей на 1 м 3 уложенной и уплотненной смеси, выбор рационального зернового состава заполнителей и соотношения между ними; 4) уточнение опытного состава смеси и расчет производственного состава.
Используя сухие материалы, сначала определяют так называемый номинальный (лабораторный) состав бетона:
1. Ориентировочный расход воды на 1 м 3 смеси требуемой удобоукладываемости на портландцементе М400 определяют по графикам или таблице в зависимости от размера, формы и состояния поверхности зерен заполнителей.
Расход воды в бетонной смеси на песке средней крупности с водопотребностью 7% и портландцементе М400
| Осадка конуса, см | Жесткость, с | Расход воды (л/м 3 ) при наибольшей крупности зерен заполнителя, мм | |||||
| гравия | щебня | ||||||
| 10 | 20 | 40 | 10 | 20 | 40 | ||
| — | 150-200 | 135 | 130 | 128 | 150 | 145 | 135 |
| — | 80-120 | 145 | 140 | 135 | 160 | 155 | 140 |
| — | 60-80 | 155 | 150 | 140 | 165 | 160 | 150 |
| — | 30-50 | 165 | 160 | 150 | 175 | 170 | 160 |
| 1-2 | — | 185 | 170 | 155 | 200 | 185 | 170 |
| 3-5 | — | 195 | 180 | 165 | 210 | 195 | 180 |
| 6-8 | — | 205 | 190 | 175 | 220 | 205 | 190 |
| 9-12 | — | 215 | 200 | 185 | 230 | 215 | 200 |
При расходе цемента свыше 400 кг/м 3 расход воды увеличивают на 10 л на каждые 100 кг цемента.
2. При использовании пуццолановых портландцементов расход воды увеличивают на 15-20 л.
3. В случае применения мелкого или крупного песка с водопотребностью, отличающейся от 7%, расход воды соответственно увеличивают или уменьшают на 5 л на каждый процент понижения или повышения водопотребности песка.
Зная расход воды, ориентировочно определяют В/Ц (Ц/В) по формулам:
для смесей с В/Ц ≥ 0,4 (Ц/В ≤ 2,5)
для смесей с В/Ц 2,5)
где Rб — расчетная марка бетона, кг/см 2 ; Rц — активность цемента (ГОСТ 310—60); А и А1 — эмпирические коэффициенты, для заполнителей высококачественных А = 0,65, А1 = 0,43; рядовых А = 0,6; А1 = 0,4; пониженного качества А = 0,55; А1 = 0,37.
Эти формулы действительны для умеренно-жестких и пластичных смесей, уплотняемых вибрированием, а также не учитывают минералогического состава и тонкости помола цемента, свойств заполнителей и условий твердения бетона. Более точное значение Ц/В рекомендуется определять опытным путем, для чего из местных материалов изготавливают серию бетонных образцов с четырьмя-пятью Ц/В (1;5; 2; 2,5; 3) и выявляют зависимость прочности бетона от Ц/В.
Определив цементно-водное отношение и количество воды, вычисляют расход цемента Ц = (Ц/В)·В. Если полученное значение окажется меньше допустимого по условию плотности бетона согласно СН 386—74, то его увеличивают или вводят тонкомолотые добавки.
Содержание заполнителей определяют по формулам, составленным из условия, что сумма абсолютных объемов всех компонентов, расходуемых на 1 м 3 бетона, равняется 1000 л уплотненной бетонной смеси, а объем песчаного раствора несколько больше объема пустот крупного заполнителя, что обеспечивает некоторую раздвижку его зерен (при этом небольшой объем воздуха, вовлеченный в смесь при его перемешивании, укладке и уплотнении, в расчет не принимают)
где Vпуст — пустотность крупного заполнителя, доли от его, объема; α — коэффициент, учитывающий увеличение объема раствора с учетом раздвижки зерен крупного заполнителя в смеси и зависящий от расхода цемента и вида заполнителей, для жестких смесей α= 1,05-1,1; для подвижных с В/Ц = 0,4 3 бетонной смеси по массе, кг; k — коэффициент увеличения потребного объема песка с учетом раздвижки зерен крупного заполнителя в смеси, для жестких смесей k=0,9÷1,0, для подвижных k= 1,1÷1,2.
4. По окончании предварительных расчетов производят проверку удобоукладываемости бетонной смеси, для чего берут 1/10 (по массе) от общего количества подсчитанных материалов, приготовляют 10 л бетонной смеси и определяют ее удобоукладываемость. Если она оказалась меньше требуемой, то уменьшают содержание песка на 15%, соответственно увеличивая количество щебня. Если и в этом случае удобоукладываемость оказалась меньше требуемой, то добавляют цемент порциями по 10% от первоначальной навески до тех пор, пока не будет достигнута необходимая удобоукладываемость. Одновременно с цементом добавляют и соответствующее количество воды. Если же смесь, исходного состава оказалась слишком подвижной, то уменьшают расход цемента (до нормативного предела) и воды. Если это оказывается недостаточным, то постепенно уменьшают количество воды, проверяя каждый раз удобоукладываемость смеси.
Для оценки экономичности бетонной смеси приготавливают дополнительно два замеса с увеличенным содержанием песка (на 10 и 20% от принятой навески) и выбирают тот состав, при котором потребовалось меньшее количество цемента для обеспечения заданной удобоукладываемости смеси. Замерив получаемый объем смеси и зная расход материалов на пробный замес, определяют расход материалов на 1 м 3 бетонной смеси и выражают ее состав в виде соотношения 1 : х : у по массе или объему с указанием величины В/Ц (Ц/В).
Уплотнение бетонной смеси в лаборатории осуществляется теми же способами, которые применяются на заводах при формовании изделий. Бетонные образцы, изготовленные из смеси уточненного состава, испытывают на сжатие. Испытания производят через 28 суток или в другие установленные сроки. При тепловлажностной обработке образцов испытание ведут через 4 ч после окончания обработки.
Пересчет номинального состава бетонной смеси на рабочий (полевой) производят путем уменьшения количества вводимой воды и увеличения расхода заполнителей на величину, равную содержанию влаги в песке и крупном заполнителе.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
