Экспериментальное корректирование составов бетонных смесей, их регулирование и адаптация

Экспериментальное корректирование лабораторных и определение производственных составов

Основным прочностным параметром легких бетонов при

проектировании их составов для сборных железобетонных изделий является отпускная прочность. Для конструкционнотеплоизоляционных бетонов она принимается 80% проектной, конструкционных - 70%. Для конструкционных легких бетонов, предназначенных для предварительно напряженных конструкций, нормируется передаточная прочность. При условии обеспечения нормируемых значений отпускной (передаточной) прочности проверяется также необходимая прочность бетона в проектном возрасте.

Требуемый уровень прочности легкого бетона, обеспечивающий заданный класс по прочности, также как и для тяжелого бетона рассчитывается с учетом коэффициента вариации прочности.

Таблица 4.57

Значение произведения коэффициентов К, и Км п._

Коэффициент вариации по плотности,

v„, %

Значение произведения

КТКМ.П. для бетонов с плотностью

Коэффициент вариации по плотности,

Vn, %

Значение произведения

КТКМ П. для бетонов с плотностью

700... 1400 кг/м3

>1400

кг/м3

-j

о

Я Р .

2 ?— О

о

>1400

кг/м3

2

1,0

0,98

6

0,93

0,92

3

0,985

0,985

7

0,92

0,90

4

0,97

0,95

8

0,90

-

5

0,95

0,94

Средний уровень плотности бетона определяется аналогично прочности по формуле:

где рн - нормированная плотность легкого бетона, Кт и КМЛ1. - коэффициенты, принимаемые в зависимости от уровня однородности плотности по табл. 4.58.

Таблица 4.58

Рекомендуемая удобоукладываемость легкобетонных смесей

Конструкции

Марки бетонных смесей удобоукладываемости

Тонкостенные, бетонируемые в вертикальном положении

П2...ПЗ

Массивные, изготавливаемые по стендовой технологии

П1

Массивные, изготавливаемые на вибро площадках

Ж1...Ж2

Тонкостенные, бетонируемые в горизонтальном положении

Ж2...ЖЗ

При отсутствии данных по однородности бетона по плотности средний уровень плотности принимают равным соответствующей марке бетона по плотности.

Удобоукладываемость бетонных смесей назначается в зависимости от вида конструкций и технологии их изготовления (табл. 4.58), она должна сохраняться в течение не менее 30 мин.

Наряду с плотными изготавливают поризованные легкие бетоны. В поризованных легкобетонных смесях объем вовлеченного воздуха подбирается при условии обеспечения нормируемых свойств бетона и, вместе с тем, защиты стальной арматуры от коррозии.

Минимальный расход цемента в легком бетоне для армированных конструкций должен быть не менее 200 кг/м3, а при применении зол ТЭС или других микронаполнителей - 180 кг/м3. При применении зол ТЭС с удельной поверхностью более 400 м2/кг и потерях при прокаливании (ППП) более 15% минимальный расход цемента для армированных конструкций может достигать 220 кг/м3. Для неармированных изделий минимальный расход цемента не ограничивается при условии обеспечения необходимых свойств бетонной смеси и проектных характеристик бетона.

Таблица 4.59

Минимальный расход цемента для легких бетонов _с повышенной водонепроницаемостью_^^

Марка по водонепроницаемости

Минимальный расход цемента, kt/mj, для легкобетонных смесей марок по удобоукладываемости

Ж1

П1

П2

W4

290

310

400

W6

330

380

430

W8

380

430

480

Для высокоподвижных смесей и смесей, которые перекачиваются бетононасосами, расход цемента должен быть не менее 300 кг/м3, а суммарный расход цемента и пылевидных фракций песка (или золы) - не менее 400 кг/м3.

Для приготовления конструкционных бетонов повышенной водонепроницаемости, применяемых в агрессивной среде, минимальный расход цемента ограничивается значениями, указанными в табл. 4.59.

Традиционные методики проектирования составов легких бетонов основаны на предварительном назначении расхода цемента и объемной концентрации пористого заполнителя на основе эмпирических данных, учитывающих прочность и плотность бетона, подвижность бетонной смеси, плотность и прочность заполнителей. С этой целью могут быть использованы как табулированные справочные данные, так и соответствующие уравнения регрессии.

Расчет номинальных составов конструкционнотеплоизоляционных бетонов последовательно включает ориентировочное определение расхода крупного пористого заполнителя в зависимости от его марки по прочности и вида мелкого заполнителя, расхода цемента с учетом класса бетона по прочности и марки заполнителя по насыпной плотности, расходов мелкого заполнителя и воды.

Расход крупного заполнителя устанавливается (табл. 4.60) при условии максимального насыщения им легкого бетона.

Таблица 4.60

Ориентировочный расход крупного заполнителя в конструкционно-теплоизоляционном бетоне

Фракция

заполнителя,

мм

Расход крупного заполнителя, mj/mj, в зависимости от его марки по прочности и вида мелкого заполнителя

П 75 и менее

Более П 75

песок

пористый

зола ТЭС или плотный песок

песок

пористый

зола ТЭС или плотный песок

5-10 и 10-20

1,05-1,1

1Д-1,2

1,0-1,05

1,05-1,15

5-20

1,0-1,05

1,05-1,15

0,95-1,0

1,0-1,10

Примечание. Приведенные в таблице значения предусматривают применение при приготовлении бетонной смеси воздухововлекающих добавок. При отсутствии добавок для получения плотной структуры бетона расход крупного заполнителя уменьшается на 5-10%. Для поризованных беспесчаных бетонов расход крупного заполнителя принимают такой же, как в бетонах на золе ТЭС или плотном песке.

Для определения расхода цемента используют рекомендации табл.4.61, 4.62.

Расход мелкого заполнителя в кг/м3 вычисляют по формуле:

где рб - заданный средний уровень плотности бетона в сухом состоянии, кг/м3; Ц - расход цемента, кг/м3; К - расход крупного заполнителя, кг/м3, (К = VKpK, где VK - объем крупного заполнителя, м33, (табл. 4.61), рк - его плотность кг/м3).

Ориентировочный расход воды принимается по формуле (4.79) в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, крупности и водопоглощения крупного заполнителя, водопотребности и количества мелкого заполнителя:

где В0 - исходное содержание воды по табл. 4.63, л/м3; Bi - поправка на водопотребность мелкого заполнителя, л/м3; В2 - поправка на водопоглощение крупного пористого заполнителя.

Таблица 4.61

Ориентировочные расходы цемента для легких бетонов на гравийных заполнителях

Класс

бетона

Марка заполнителя по насыпной плотности

Расход цемента марки 400, кг/м ’, в зависимости от вида мелкого заполнителя

того же вида, что и крупный заполнитель

вспученный

перлитовый марки 300

зола и золо-шлаковая смесь

плотный

песок

без пес- ка(по- ризован- ный бетон)

300

230

250

210

240

-

3,5

350 -400

220

230

200

230

260

450 - 500

210

220

200

220

245

550 - 600

200

210

200

210

230

300

240

270

230

250

-

С

350 -400

230

250

220

240

280

J

450 - 500

220

230

210

230

260

550 - 600

210

220

200

220

250

350 -400

250

300

230

270

-

7,5

450 - 500

240

270

220

250

-

550 - 600

230

250

210

230

-

Водопотребность пористых песков в 2...3 раза больше чем плотных. Например, водопотребность дробленного керамзитового песка 13 ... 16%, шлакопемзового - 16 ... 18%. При среднем расходе песка 250 л/м3 по абсолютному объему изменение водопотребности песка на 1% будет соответствовать изменению расхода воды на 0,02 л/л объема песка.

Поправку В] можно рассчитать по формуле (4.80):

где В„ - водопотребность песка, %, П -расход песка, кг/м3.

При отсутствии данных по водопотребности песка можно увеличивать значения В0 при применении мелкого кварцевого песка на 5 л/м3 на каждые 0,1 м33 его насыпного объема, дробленного керамзитового песка - 7 ... 10 л/м3, вспученного перлитового песка - 12 ... 15 л/м3, аглопоритового - 15 л/м3, шлакопемзового - 10 л/м3, золы ТЭС -15 ... 20 л/м3.

Таблица 4.62

Ориентировочные расходы цемента для легких бетонов на _щебневидных заполнителях_

Класс

бетона

Марка

заполнителя по насыпной плотности

Расход цемента марки 400,кг/м ’, в зависимости от мелкого заполнителя

того же вида, что и крупный заполнитель

вспученный

перлитовый

маркиЗОО

зола и золо- шлак овая смесь

400

260

280

240

500

240

260

230

3,5

600

235

250

220

700

225

240

210

800

215

230

200

900

205

220

200

400

280

320

255

500

265

290

240

С

600

255

270

230

700

245

260

220

800

235

250

210

900

225

240

200

400

340

390

300

500

310

360

280

7,5

600

290

240

260

700

270

210

240

800

260

300

230

900

250

290

220

Правильность ориентировочного расчета составов легкого бетона проверяют определением суммарного абсолютного объема его компонентов :

где рц~3,1 кг/л; рз П i р'зк- плотность зерен мелкого и крупного заполнителей, определенная в цементном тесте.

Таблица 4.63

Ориентировочный расход воды (В0 л/м3) для легкобетонных

смесей

Осадка

конуса,

см

Жест- кость, с

Масимальная крупность, мм

пористого гравия 1 пористого щебня

10

20

40

10

20

40

8...12

-

235

220

205

265

250

235

3...7

-

220

205

190

245

230

215

1...2

3...5

205

190

175

225

210

195

00

195

180

165

215

200

185

8...12

185

170

160

200

185

175

12...20

175

160

150

190

175

165

Примечание: Водопоглощение крупного заполнителя 15%

При отсутствии воздухововлекающих добавок найденное значение LVa6c должно находиться в пределах 950 ... 1050 л/м3. Если оно выходит за указанные пределы расчет повторяют, изменив расход крупного заполнителя (табл. 4.58), или предусмотрев введение воздухововлекающих, пенообразующих добавок и др.

Расчетное содержание вовлеченного воздуха,%:

Определенное по формуле (4.82) значение объема вовлеченного воздуха не должно превышать 12% для бетонов, содержащих мелкий заполнитель и имеющих в своем составе воздухововлекающую добавку и 20% для беспесчаных поризованных бетонов.

Пример 4.24. Рассчитать состав конструкционнотеплоизоляционного керамзитобетона поризованной структуры для железобетонной конструкции с отпускной прочностью бетона на сжатие 4 МПа, плотностью в сухом состоянии 900 кг/м3 с показателем удобоукладываемости бетонной смеси ОК = 3 ... 7 см (П2).

Материалы: портландцемент М400, керамзитовый гравий

крупностью до 40 мм с насыпной плотностью 500 кг/м3, плотностью зерен в цементном тесте 0,9 кг/л; керамзитовый песок с насыпной плотностью 640 кг/м3 и плотностью зерен в цементном тесте 1,4 кг/л.

  • 1. По данным табл. 4.52 определяем, что на данных материалах можно получить керамзитобетон с заданной плотностью.
  • 2. Ориентировочный расход керамзитового гравия принимаем
  • (табл. 4.60) 1м3 на 1 ж бетона (500 кг/м3).
  • 3. Ориентировочный расход цемента М400 составляет (табл.4.61) 210 кг/ м3. Однако для армированных конструкций из условия обеспечения коррозионной стойкости арматуры расход цемента принимаем 220 кг/м3.
  • 4. Расход песка найдем по формуле (4.78):

5. Расход воды с учетом рекомендаций табл. 4.63 и поправки на применение дробленого керамзитового песка составит:

6. Рассчитаем необходимую степень поризации (аэрации) бетонной смеси:

Расчет номинальных составов конструкционных легких бетонов обычно выполняют в следующей последовательности:

  • 1) в зависимости от заданных показателей прочности и средней плотности бетона, а также насыпной плотности и прочности крупного заполнителя выясняют возможность получения бетона на плотном или пористом песке с учетом его прочности при раздавливании в цилиндре (табл. 4.54.- 4.56);
  • 2) в соответствии с заданным средним уровнем прочности бетона на сжатие определяют расход цемента (Ц) в зависимости от его марки, а также вида песка, крупности и марки по прочности крупного заполнителя, удобоукпадываемости бетонной смеси (табл. 4.64,4.65);
  • 3) в зависимости от заданной удобоукладываемости бетонной смеси, наибольшей крупности и вида крупного заполнителя определяют начальный расход воды (В0) (табл. 4.66);
  • 4) в зависимости от заданного среднего уровня плотности бетона и зерен крупного заполнителя, а также найденных расходов цемента и воды устанавливается объемная концентрация крупного заполнителя (ср) и его расход (кг) (табл. 4.67);
  • 5) из условия правила абсолютных объемов рассчитывают расход песка;
  • 6) уточняют расчетный расход воды с учетом поправок на водопотребность песка, водопоглощение крупного заполнителя, его объемную концентрацию и расход цемента.

Объемную концентрацию крупного заполнителя можно найти в зависимости от плотности зерен в цементном тесте (табл. 4.66) или объема межзерновых пустот крупного заполнителя (а) для бетонных смесей с маркой по удобоукладываемости П1 по формуле:

Таблица 4.64

Ориентировочный расход цемента, кг/м3 в конструкционных легких бетонах при применении пористых заполнителей с крупностью до 20 мм и плотного песка для бетонных смесей с Ж = 5 ... 8 с

Прочность

бетона,

МПа

Рекомен-

дуемая

марка

цемента

Марка пористого заполнителя по прочности зерен

П75

П100

П125

П150

П200

П250

пзоо

15

400

300

280

260

240

230

220

210

20

400

-

340

320

300

230

260

250

25

400

-

-

390

360

330

310

290

30

500

-

-

-

420

390

360

330

35

500

-

-

-

-

450

410

380

40

500

-

-

-

-

-

480

450

50

500

-

-

-

-

-

570

540

Таблица 4.65

Коэффициенты изменения расхода цемента при изменении его марки, вида песка, крупности заполнителя и удобоукладываемости бетонной смеси

Характеристика

материалов

Прочность бетона, МПа

15

20

25

30

35

40

50

Цемент марки: 300 400 500

  • 1,15
  • 1
  • 0,9
  • 1,2
  • 1
  • 0,88
  • 1
  • 0,85
  • 1,5
  • 1
  • 1,2
  • 1
  • 1,25
  • 1,1

1,1

Песок:

плотный

пористый

  • 1
  • 1,1
  • 1

1

U

  • 1
  • 1,1

1

U

  • 1
  • 1,1
  • 1
  • 1,1

Наибольшая крупность заполнителя,мм 40 20 10

0,9

  • 1
  • 1,1

0,9

  • 1
  • 1,1
  • 0,93
  • 1
  • 1,07

0,93

  • 1
  • 1,1
  • 0,95
  • 1
  • 1,05
  • 0,95
  • 1
  • 1,05
  • 0,95
  • 1
  • 1,05

Жесткость, с

  • 5.. .8
  • 8.. .12 12...20
  • 1
  • 0,9
  • 0,85
  • 1
  • 0,9
  • 0,85
  • 1
  • 0,9
  • 0,85
  • 1
  • 0,9
  • 0,85
  • 1
  • 0,9
  • 0,85
  • 1
  • 0,9
  • 0,85
  • 1
  • 0,9
  • 0,85

Осадка конуса, см 1...2

  • 2.. .5
  • 8.. .12
  • 1,07
  • 1,1
  • 1,25
  • 1,07
  • 1,1
  • 1,25

1,07

U

1,25

  • 1,07
  • 1,1
  • 1,25

1,07

U

1,25

  • 1,07
  • 1,1
  • 1,25
  • 1,07
  • 1,1
  • 1,25

Примечания. 1. Коэффициенты изменения расхода цемента при применении песка с Мкр = 1,5 ... 2 (Вп = 10%) - 1,05; Мк = 1 ... 1,5 (Вп> 10%) - 1,1. 2. Для цемента I группы по эффективности при пропаривании коэффициент изменения расхода цемента - 0,93; III - 1,07.

Таблица 4.66

Объемная концентрация крупного пористого заполнителя (ф) в бетонной смеси

Средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3

Объемная концентрация заполнителя ф с плотностью зерен в цементном тесте, кг/л

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1300

0,47

0,51

0,54

-

-

-

-

1400

0,43

0,47

0,51

0,54

-

-

-

1500

0,39

0,43

0,47

0,51

-

-

-

1600

0,33

0,37

0,42

0,46

0,51

-

-

продолжение табл.4.66

Средняя плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3

Объемная концентрация заполнителя ф с плотностью зерен в цементном тесте, кг/л

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

1700

-

0,29

0,36

0,41

0,46

0,51

-

1800

-

-

-

0,32

0,4

0,46

0,51

1900

-

-

-

-

0,3

0,38

0,46

2000

-

-

-

-

-

-

0,37

расходом цемента Ц - 400 кг/м3, начальным водосодержанием В0 - 200л/м3, водопотребностью песка Вп - 8%. 2. При изменении расхода цемента на ± 100 кг/м3 ф соответственно изменяется на 0,01 - 0,02, а при изменении Ц на ± 200 кг/м3 - на 0,03 - 0,05. 3. При увеличении В0 на каждые 20 ,ti/m3 ф уменьшается на 0,02, при уменьшении В0 на каждые 20 л/м3 ф увеличивается на 0,02. 4. При уменьшении или увеличении В„ на 2% ф соответственно увеличивается или уменьшается на 0,01.

Таблица 4.67

Экспериментальные значения прочности керамзитобетонов в __ зависимости от(Ц/В)пр __

Проектная

прочность

бетона,

МПа

Плот

ность

бетона,

кг/м3

Расход материалов, кг/м3

Объем вовле- ченного и остаточного воздуха, %

(Ц/В)пр

Экспериментальная

прочность

бетона,

МПа

ц

К

П

15

1500

224

  • 768
  • 800

479

3,2

0,22

15,1

15

1600

243

  • 440
  • 600

882

2,8

0,222

14,9

20

1500

369

  • 380
  • 500

691

2,8

0,296

19,8

20

1600

289

  • 708
  • 800

563

2,3

0,296

19,8

30

1600

477

  • 572
  • 700

477

2,1

0,445

29,4

30

1800

392

  • 520
  • 800

835

1,8

0,445

30,1

Примечание: В знаменателе для керамзита (К) указана марка по насыпной плотности.

Для бетонных смесей марок П2 и более значение (р уменьшается на 0,02, Ж1 и Ж2 - увеличивается на 0,02.

Плотность зерен крупного заполнителя (Рз к) в цементном тесте ориентировочно можно определить по формулам: для пористого гравия:

для пористого щебня:

где - насыпная плотность зерен пористого гравия и

щебня.

Значение ср по табл. 4.66 не должно превышать более чем на 0,05 оптимальную величину, которая рассчитывается по формуле (4.83). Если это условие не обеспечивается, часть плотного песка заменяют пористым, золошлаковой смесью или золой. Для конструкционного бетона прочностью 15...20МПа рекомендуется также при применении плотного песка введение воздухововлекающих добавок, которые вовлекают 3 ... 6% воздуха и снижают значение (р на 0,03 ... 0,06.

Расход крупного пористого зополнителя, кг/м3, по массе и насыпному объему определяют по формулам:

где -соответственно плотность и насыпная плотность

крупного пористого заполнителя.

Расход песка, кг/м3 находят по формуле 4.78 в зависимости от плотности бетона, расхода цемента и крупного заполнителя.

Общую водопотребностъ бетонной смеси находят, добавляя к исходному расходу воды (В0) по табл.4.63 поправки на водопотребность песка (В]), повышенное содержание цемента (В2) и неоптимальную объемную концентрацию крупного заполнителя

(Вз).

При возможности вводят и другие поправки, учитывающие, например, водопоглощение заполнителей и др..

Поправка Bj на водопотребность пористого песка (Вп) находится по формуле (4.80).

Поправка на повышенный расход цемента (Ц> 450 кг/м3):

Поправка на неоптимальную из условия водопотребности смеси объемную концентрацию крупного заполнителя:

Пример 4.25. Рассчитать состав керамзитобетона с заданной прочностью 25 МПа, плотностью в сухом состоянии 1700 кг/м3 при подвижности бетонной смеси ОК = 3 ... 7 см.

Материалы: цемент М500; песок плотный с рн=2,65 кг/л и водопотребностью 6,5%; керамзитовый гравий двух фракций

5...10 мм и 10...20 мм в соотношении 40 : 60% со средней

плотностью зерен в цементном тесте Рз.к =1,22 кг/л и маркой по прочности зерен П250

1. По табл. 4.64 ориентировочный расход цемента составляет 310 кг/м3. С учетом поправочных коэффициентов на цемент М500 - 0,85 и осадку конуса 3...7 см -1,15 (табл. 4.65) расход цемента:

  • 2. По табл .4.63 начальный расход воды В0=205 л/м3.
  • 3. Объемная концентрация керамзита (табл. 4.66) ср = 0,38. Расход керамзита по массе: К=1000-0,38-1,22=465 кг/м3.
  • 4. Расход песка:

Общий расход воды с учетом поправок на водопотребность песка (4.80) и объемную концентрацию крупного заполнителя (4.89):

Расчетный состав керамзитобетона:

Расчет составов конструкционных легких бетонов методом ’’приведенного Ц/В".

Смесевым параметром, однозначно связанным с прочностью, для легких бетонов может быть "приведенное Ц/В":

где - соответственно абсолютные объемы цемента,

воды, пористого заполнителя и воздуха в 1м3 бетонной смеси; П® - пористость заполнителя, - объемное водопоглощение крупного пористого заполнителя.

В параметре (Ц/В)пр влияние объема пор, образуемых заполнителем и вовлеченным воздухом, "приводится" к влиянию эквивалентного количества воды в составе бетонной смеси.

Зависимость прочности конструктивных керамзитобетонов от Ц/В и (Ц/В)

Рис. 4.27. Зависимость прочности конструктивных керамзитобетонов от Ц/В и (Ц/В)пр: 1 - пористость керамзита 0,4; 2 - 0,55; 3 - 0,7

Обработка справочных и экспериментальных данных (рис.4.27, табл.4.67) показала, что прочность легких бетонов на пористых заполнителях связана с параметром (Ц/В)пр линейной зависимостью, подтверждающей справедливость правила "приведенного Ц/В":

где А - коэффициент, определяющий особенности заполнителей (для керамзитобетона на кварцевом песке A«l,7); Ru - активность цемента.

Линейная зависимость прочности легких бетонов от приведенного Ц/В сохраняется в области т.н. эффективных составов, когда крупный заполнитель работает совместно с растворной составляющей.

Из формул (4.79 и 4.80) можно найти, что при применении для конструкционных легких бетонов плотного песка без воздухововлекающих добавок расход цемента:

где Рк, VK, WK - соответственно пористость, объем крупного пористого заполнителя и его объемное водопоглощение; рц - плотность цемента (рц = 3,1 г/см3).

Пористость крупного заполнителя типа керамзита можно найти по формуле: где Рк - насыпная плотность керамзита; р - истинная плотность пористого заполнителя.

Объемную концентрацию крупного пористого заполнителя в легком бетоне (ср) можно найти при помощи формулы, учитывающей коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя цементно-песчаным раствором (KD):

где - объем межзерновых пустот крупного заполнителя.

Расход керамзита можно найти из выражения: объемный(м33)

массовый (кг/м3)

где р„ - насыпная плотность керамзита.

В табл. 4.68 приведены значения Кр для конструктивных керамзитобетонов, полученные обработкой известных справочных данных.

Выбор крупного пористого заполнителя осуществляется на основе эмпирических данных, связывающих его насыпную

плотность (рк) с плотностью (Рб) и прочностью бетона (R6).

Минимально возможная насыпная плотность крупного пористого заполнителя (р“) определяется из условия достижения заданной прочности бетона в зоне эффективных составов. Статистическая обработка известных экспериментальных данных для керамзитобетона показывает возможность использования уравнения связи:

где RK и р» - соответственно прочность в МПа и насыпная плотность керамзитового гравия в кг/м3.

Таблиця 4.69

Значения крдля конструктивних керамзитобетонов

н

Рк кг/м3

Плотность бетона рб, кг/м3

1400

1500

1600

1700

1800

400

1,25

1,33

1,45

-

-

500

1,18

1,25

1,36

1,50

-

600

1,10

U9

1,28

1,39

1,54

700

-

-

1,20

1,29

1,45

800

-

-

-

1,21

1,33

900

-

-

-

-

1,22

Примечание. Значения Кр приведены для керамзитобетонных смесей с ОК - 5...9 см. Для смесей с ОК - 10... 15 см - значения Кр увеличиваются на 0,05...0,015, с ОК = 15...20 см - на 0,15...0,2 в зависимости от плотности бетона. Для жестких бетонных смесей Кр уменьшается в зависимости от значений жесткости и плотности бетона.

Максимально возможная плотность крупного пористого заполнителя при ф = const лимитируется необходимой плотностью бетона (рб) и плотностью его растворной составляющей (рр). Она может быть найдена из уравнения:

где р'к и Pp-соответственно плотность зерен крупного заполнителя в цементном тесте и плотность раствора; Висп - масса испаряемой воды, создающая дополнительный объем пор.

Величину Висп можно найти, зная общее водосодержание бетонной смеси и ее части, химически связываемой с цементом:

Из уравнения (4.98) максимально возможная плотность крупного пористого заполнителя:

Величины плотности зерен керамзита в цементном тесте (р^ ) и насыпной плотности(р“ ) связаны зависимостью:

где VKM3n - объем межзерновых пустот крупного заполнителя.

Для керамзитового гравия при

Ориентировочно максимально возможную насыпную плотность крупного заполнителя можно найти из нормативных и справочных данных. Известно, в частности, что для плотного легкого бетона максимальное отношение р" /рб, рекомендуемое при рб до 800 кг/м3 -

0,40, 800... 1100 кг/м3 - 0,45, 1200...1400 кг/м3 - 0,50, 1400...1800 кг/м3 - 0,55.

Вид песка, характеризующийся его плотностью(рп), зависит от необходимой плотности растворной составляющей, а последняя - от необходимой плотности бетона. Номограммы, позволяющие найти рп и установить необходимую плотность раство- ра(рр), приведены (на рис. 4.28, 4.29).

Номограмма (рис. 4.31) получена обработкой известных справочных данных.

Для получения номограммы (рис. 4.32) использовано уравнение:

где рц- плотность цемента; П/Ц и В/Ц- соответственно песчаноцементное и водоцементное отношение.

Из (4.102) при рц = 3,1 г/см3 следует, что максимально допустимая плотность зерен песка: Номограмма для определения р в зависимости от ре, расходов воды, цемента, параметра ср и р

Рис. 4.28. Номограмма для определения рп в зависимости от ре, расходов воды, цемента, параметра ср и рк

Номограмма для определения р в зависимости от р, расхода воды, цемента и соотношения П/Ц

Рис. 4.29. Номограмма для определения рр в зависимости от рп, расхода воды, цемента и соотношения П/Ц

Плотность растворной составляющей легкого бетона может быть уменьшена ее поризацией за счет введения воздухововлекающей добавки. Необходимый объем воздуха (VBB) в % для доведения раствора с плотностью рр до находится из условия:

Переход от объема вовлеченного воздуха к требуемому содержанию воздухововлекающей добавки выполняется с помощью соответствующих эмпирических зависимостей.

Для бетонов на плотном песке расход последнего находится по формуле (4.78) из условия абсолютных объемов после определения из уравнения (4.92) расхода цемента.

С учетом вида используемых материалов, и заданного показателя удобоукладываемости назначается расход воды. Статистической обработкой известных справочных данных получены базовые уравнения регрессии для определения расхода воды в л/м3 для бетона на керамзитовом гравии и кварцевом песке:

где ОК и Ж - соответственно подвижность (см) и жесткость (с) бетонной смеси.

Базовые значения расхода воды уточняются с учетом крупности крупного и мелкого заполнителей, вида цемента, добавок И др.

При применении наряду с плотным (П) пористого песка (Ппор) для определения их содержания в бетонной смеси при выбранных значениях расхода цемента, начального содержания воды, объемной концентрации крупного заполнителя необходимо решить систему уравнений:

Общий расход цемента находят из выражения:

где Ц - начальный расход цемента, определенный из формулы (4.106); Кц и Кок(ж) - коэффициенты, учитывающие влияние активности цемента и удобоукладываемости смеси. Для 11ц = 40 МПа Кц =1,11ц = 50 МПа - Кц = 0,89; 11ц = 30 МПа - Кц = 1,17.

Для пластичных смесей:

для жестких смесей:

Схема алгоритма расчета состава конструкционного керамзитобетона по методу "приведенного Ц/В"

Рис.4.30. Схема алгоритма расчета состава конструкционного керамзитобетона по методу "приведенного Ц/В"

Расчет составов конструкционного керамзитобетона методом "приведенного Ц/В" может выполняться по алгоритму, схема которого приведена на рис. 4.30.

Данный алгоритм включает в себя последовательное определение водопотребности бетонной смеси для достижения требуемых значений подвижности или жесткости, нахождение коэффициента раздвижки зерен крупного пористого заполнителя цементно-песчаным раствором, расчет объемной концентрации и расхода керамзита, расхода цемента и песка.

Пример 4.26. Запроектировать состав конструкционного керамзитобетона прочностью 25 МПа и плотностью 1700 кг/м3 на керамзитовом гравии с насыпной плотностью р? =700 кг/м3 и кварцевом песке. Подвижность смеси ОК = 5 см. Активность цемента Ru = 50 МПа. Межзерновая пустотностъ керамзита П^3 =0,44 .Количество вовлеченного воздуха в бетоне Ув.в =2%. Истинная плотность керамзита р = 2700 кг/м3. Объ

емное водопоглощение керамзита W° = 20%.

1. Определяем требуемое "приведенное Ц/В" обеспечения заданной прочности бетона из формулы (4.90):

для

  • (Д/в)пр
  • 1,7-50

= 0,294.

2. Определяем расход воды (ф-ла 4.105).

При ОК=5 см и рн = 700 кг/м3. В =2,33-5-0,04-700+230 =214

  • 3. Находим значение коэффициента раздвижки Кр. Для принятых значений плотности бетона и заполнителя Кр = 1,45 (табл. 4.68).
  • 4. Рассчитываем объемную концентрацию и объемное содержание керамзита в бетоне используя формулы (4.94 и 4.95).

При межзерновой пустотности керамзита У“зп=0,44:

ср = 1-0,44-1,45 = 0,362. Тогда объемное содержание керамзита:

5. Находим расход керамзита:

6. Находим пористость керамзита (ф-ла 4.93):

6. Определяем начальный расход цемента из уравнения "приведенного Ц/В" (4.90):

  • 7. Рассчитаем поправки на:
    • - активность цемента, для Ru = 50 МПа; Кц = 0,89;
    • - удобоукладываемость смеси (ф-ла 4.124):

8. Общий расход цемента определяем по формуле (4.109):

будет составлять Ц = 322-0,89-1,136 = 326 кг.

9. По формуле (4.104) находим расход песка:

Расчетный состав констоукпионного кеоамзитобетона:

Ячеистые бетоны. Ячеистые бетоны можно рассматривать как разновидность легких бетонов, в которых пористая структура образуется в результате газообразования при прохождении химических реакций {газобетоны), или пенообразования - смешивания водной суспензии с предварительно полученной пеной, или аэрирования - вспенивания массы, содержащей пенообразователь, при перемешивании (пенобетоны). Применяют также смешанный способ порообразования {газопенобетоны).

Ячеистые бетоны изготавливают из вяжущего, кремнеземистого компонента, порообразователя и воды. Вяжущими для производства ячеистых бетонов служат как клинкерные, так и безклинкерные - цементы, известь, гипс и др.

При использовании известково-кремнеземистых вяжущих ячеистые бетоны называют газо- или пеносиликатами.

По условиям твердения ячеистые бетоны разделяют на автоклавные и безавтоклавные. Первые набирают необходимую прочность в автоклавах в условиях повышенного давления и температуры водяного пара, вторые — в условиях нормального давления при повышенной температуре или нормальных условиях твердения.

Средний размер пор у ячеистых бетонов колеблется от 0,6...0,8 до 2...2,2 мм. Применяя некоторые технологические способы обработки ячеистых масс, например вибрирование, можно регулировать величину пор. У теплоизоляционных ячеистых бетонов общая объемная пористость составляет 75...90%, у конструкционнотеплоизоляционных она находится в пределах 50...60%.

Вид вяжущего выбирают с учетом условий твердения и структурообразования ячеистых бетонов. При твердении в нормальных условиях возможно использование алитовых низко- и среднеалюминатных цементов, шлакощелочных вяжущих. Для конструкционно-теплоизоляционных бетонов рекомендуются цементы с удельной поверхностью 250...300 м2/кг, для теплоизоляционных 300...400 м2/кг.

В производстве ячеистых бетонов, твердеющих при автоклавной обработке, широко применяют композиционные цементные, а также известково-шлаковые, известково-зольные и другие известково-кремнеземистые вяжущие, гидравлическая активность которых особенно проявляется с повышением температуры и давления водяного пара. Тепловая обработка дает возможность использовать в качестве сырья инертные или малоактивные при нормальном твердении кислые, низкоглиноземистые как гранулированные, так и отвальные шлаки и золы.

Плотность бетонов зависит от плотности материала межпо- ровых стенок, объема пор (пустот), образованных в результате поризации и водовяжущего отношения.

Пористость ячеистых бетонов Пб рассчитывают по формуле:

где рс- заданная плотность бетона в сухом состоянии, кг/м3; Кс- коэффициент увеличения массы ячеистого бетона за счет связанной воды; W— удельный объем сухой смеси, л/кг; В/Т - водотвердое отношение.

Расчетное значение удельного объема сухой смеси находят из выражения:

где р*м - фактическая плотность смеси.

По показателям средней плотности ячеистые бетоны разделяют на марки от D200 до D1200.

В зависимости от гарантированной прочности на сжатие различают классы ячеистых бетонов: В0,35...В20, что соответствует маркам от М5 до М250.

Для теплоизоляционных ячеистых бетонов автоклавного твердения прочность на сжатие должна соответствовать классам не ниже ВОД5, и марке по плотности не выше D400, конструкционно-теплоизоляционных соответственно - В 1,5 и D700, и конструкционных - В3,5, D700 и выше.

Предел прочности при сжатии ячеистобетонных образцов зависит от направления сжимающей нагрузки относительно направления заливки ячеистобетонной смесью. При испытании нагрузкой, направленной перпендикулярно, прочность оказывается на 20...30% выше прочности образцов параллельно направлению заливки.

Прочность ячеистых бетонов (R6) находится в тесной корреляции с его плотностью (ре). На практике для прогнозирования прочности этих материалов используют различные эмпирические зависимости, например:

где А- конструктивный коэффициент, величина которого может изменяться в значительных пределах.

Для ячеистых бетонов автоклавного твердения А«10, безав- токлавного А«7,5...8,5. Повышение точности прогноза прочности достигается при учете прочности (RM.„) и плотности (рмп) межпорового материала бетона. По К.И. Бахтиярову и А.Т.Баранову зависимость между прочностью ячеистого бетона и его плотностью выражается формулой:

Прочностные показатели ячеистых бетонов существенно зависят от влажности. Ориентировочно при влажности бетона 8% - коэффициент уменьшения прочности на сжатие составляет 0,84, 10% - 0,8, 15% - 0,75 и 20% - 0,7.

Основными факторами повышения прочности ячеистых бетонов при сохранении их плотности являются более высокая тонкость помола компонентов и подбор их гранулометрии, тщательное смешивание, выбор оптимальных составов смесей и режима твердения.

Расчет состава ячеистого бетона базируется на двух уравнениях, характеризующих материальный баланс:

где Ц, Нк, В -соответственно расход цемента, кремнеземистого наполнителя и воды; рц, рн, рв - плотность соответствующих компонентов; рб - плотность бетона; VIlop - объем пор за счет введения в смесь порообразователя.

Ориентировочные значения соотношений (С) массы кремнеземистого наполнителя к массе вяжущего приведены в табл. 4.70.

Отношение Сицв для известково -цементного вяжущего находят по формуле:

где Сц и С„ - отношения массы кремнеземистого наполнителя соответственно к массе цемента и извести (в расчете на 100 % СаО+ MgO); п - доля цемента в смешанном вяжущем по массе (п = 0,35...0,7).

Из уравнения (4.117) получим:

Тогда:

Таблица 4.70

Соотношение между кремнеземистым наполнителем и __вяжущим_

Вяжущее

Значения С

для автоклавного бетона

для безавтоклавного бетона на золе-уноса

Цементное и цементно- известковое

0,75; 1; 1,25; 1,5;1,75; 2,0

0,75; 1; 1,25

Известковое

3;3,5; 4; 4,5; 5,5

-

Известково-

белитовое

1; 1,25; 1,5; 2,0

-

Известковошлаковое

0,6; 0,8; 1,0

0,6; 0,8; 1,0

Высокоосновное

зольное

0,75; 1; 1,25

-

Шлакощелочное

0,1; 0,15; 0,2

-

Твердая фаза в ячеистобетонной смеси представлена смесью цемента или композиционного вяжущего и кремнеземистого наполнителя.

Выражение для расчета расхода воды можно представить уравнением:

где В/Т - водотвердое отношение, ориентировочно принимаемое по табл. 4.71 и более точно определяемое экспериментально при достижении необходимой текучести бетонной смеси(табл.4.72).

Таблица 4.71

Ориентировочные значения В/Т_

Средняя плотность ячеистого бетона

В/Т

300

0,45

500

0,4

700

0,35

Таблица 4.72

Текучесть ячеистобетонных смесей_

Заданная

плотность

бетона

Диаметр расплыва смеси (по Суттарду), см

на цементном, известковоцементном, шлакощелочном вяжущем

на

известковом,

известковошлаковом

вяжущем

на

высокоосновном

зольном

вяжущем

Литьевая технология

300

38

30

-

400

34

25

25

500

30

23

23

600

26

21

21

700

22

19

20

800

18

17

18

Вибрационная технология

500

15

-

-

600

13

-

-

700

11

-

-

800

9

-

Уравнение (4.116) с учетом формулы (4.121) можно привести, принимая рв=1 кг/л, к виду:

и найти объем пор в л :

Необходимое количество порообразователя Д:

- для газобетона, кг/м3:

- для пенобетона, л/м3:

где а - коэффициент, учитывающий полноту использования газообразователя - алюминиевой пудры или водного раствора пенообразователя (принимается по экспериментальным данным). Кв..г и Кв..п - коэффициенты выхода пор при введении соответственно газо- или пенообразователя. (Кв г^1390 л/кг; Кв п ~20 л/кг).

Пример 4.27. Рассчитать состав ячеистого бетона неавтоклавного твердения со средней плотностью 500 кг/м3. Определить расход газообразователя.Коэффициент а= 0,85.

1. Принимаем (табл. 4.70) С=1. По формуле (4.120) расход цемента:

2. Расход кремнеземистого наполнителя (молотого песка, рп=2,65 кг/л):

  • 3. Водотвердое отношение В/Т = 0,4 (табл. 4.71).
  • 4. Расход воды по (Ьоомуле /4.1211:

5. Необходимый объем пор найдем, исходя из уравнения (4.123):

6. Необходимое количество газообразователя - алюминиевой пудры для газобетона (4.124):

Неизбежные отклонения фактических показателей свойств бетонных смесей и бетонов от расчетных обусловливают и определенную приблизительность расчетных составов бетона. Уточнение расчетных складов проводится экспериментально в лаборатории. В зависимости от конкретных возможностей строительной лаборатории и графика проведения работ с использованием данного бетона объем лабораторных работ при экспериментальном уточнении состава бетона может быть различным. Полное корректирование достигается при экспериментальном уточнении всех параметров состава смеси: водосодер- жания, водоцементного отношения, доли отдельных фракций в составе заполнителя, объема вовлеченного воздуха. В отдельных случаях возможно неполное лабораторное корректирование (например, только водосодержания бетонной смеси, обеспечивающее заданную удобоукладываемость, с последующим уточнением других смесевых параметров испытанием бетона производственного изготовления).

Откорректированные лабораторные составы можно рассматривать как базовые, подлежащие адаптации в условиях реального производства. Задача адаптации составов заключается в их коррекции с уточнением эмпирических коэффициентов используемых усредненных зависимостей на основе "обратной связи" т.е. результатов текущих испытаний бетона производственного изготовления. Периодичность адаптации зависит от стабильности исходных материалов и производственных параметров и направлена на достижение проектных показателей качества бетона при минимально возможном коэффициенте их вариации. Для адаптации составов возможно использование обычных, экспрессных и автоматических способов измерения нормируемых показателей и технологических параметров.

Для обычного тяжелого бетона расчетный состав проверяют на пробном замесе объемом 10 л или более в зависимости от крупности заполнителей и объема испытаний и определяют подвижность или жесткость, а также среднюю плотность бетонной смеси после ее уплотнения в форме. Повышение осадки конуса (ОК) или снижение жесткости смеси (Ж), если они не соответствуют заданным значениям, достигают последовательным добавлением в пробный замес 5 ... 10% воды и цемента с обеспечением принятого Ц/В. Уменьшение ОК или повышение Ж можно достичь последовательным добавлением 5 ... 10% по массе песка и щебня в соотношении, которое найдено расчетом. Удобоукладываемость бетонной смеси соответствует заданной , если осадка конуса имеет отклонение от нее не более ± 1 см, а жесткость - не более ±3 с.

В подобранном по удобоукладываемости номинальном составе бетона фиксируют фактический расход каждого материала на замес (gj) и определяют плотность бетонной смеси (Рб.с.)-Фактический расход материалов на 1 м3 смеси рассчитывают по формулам:

где gu, gn , guj, gB - соответственно фактические расходы цемента, песка, щебня, воды на замес.

При введении в бетонную смесь тонкодисперсных минеральных наполнителей их фактические расходы находят по аналогичным формулам.

Оптимизацию соотношения заполнителей достигают, изменяя показатель г - долю песка в смеси заполнителей до установления минимально возможной на данных материалах водопотребности бетонной смеси. Для оптимизации расчетного г при значениях U,i и Вь обеспечивающих заданную удобоукладываемость смеси, рассчитывают два вспомогательных составы бетона с rt= г + (0,03.. .0,05) и r2 = г — (0,03...0,05). (При необходимости число дополнительных составов может увеличиваться до четырех). Для этих составов проверяют удобоукладываемость. При ее увеличении и отсутствии заметного водоотделения, уменьшается при заданном значении ОК или Ж водосодержание бетонной смеси и соответственно расход цемента.

Следующей стадией экспериментальной корректировки составов бетона является проверка прочности в заданном возрасте, а при необходимости и после тепловой обработки, в зависимости от цементно-водного отношения. С этой целью рассчитывают дополнительные составы бетона и изготавливают контрольные образцы, изменяя Ц/В на ± (0,3 ... 0,5), принимая расход воды и крупного заполнителя, найденные на предыдущей стадии корректирования. При этом расход песка увеличивают или уменьшают на соответствующую величину изменения расхода цемента. По результатам определения прочности бетона на начальном и дополнительных составах строят при необходимости графические зависимости прочности бетона от Ц/В, или пользуются интерполяционными расчетами. По этим зависимостям определяют значение Ц/В, которое обеспечивает получение бетона с заданными показателями прочности.

Найденные значения Ц/В, средней плотности бетонной смеси, расхода воды и крупного заполнителя позволяют рассчитать количество цемента и мелкого заполнителя для номинального состава бетона.

Пример. 5.1.Экспериментально проверить и уточнить расчетный состав тяжелого бетона с подвижностью бетонной смеси ОК - 5 ... 7 см, прочностью на сжатие в возрасте 28 суток 40 МПа и прочностью после тепловой обработки 30 МПа.

Начальный расчетный состав: Ц = 380 кг/м3, В = 190 л/м3;

П - 690 кг/м3; Щ - 1140 кг/м3; г - 0,37; рб.с. - 2400 кг/м3. Плотность цемента, песка и щебня: рц = 3,1 кг/л; рп = 2,65 кг/л; рщ = 2,70 кг/л.

1. На пробном замесе объемом 10 л определяем, что фактическая осадка конуса бетонной смеси расчетного состава ОК = 10

см. При г = 0,37 добавляем в смесь 34 кг/м3 песка (0,34 кг на замес) и 52 кг/м3 щебня (0,52 кг на замес) и определяем, что подвижность бетонной смеси уменьшилась до ОК = 5 см.

Уточняем плотность бетонной смеси (pg c ) и по формулам (5.1) рассчитываем состав бетона:

2. Находим оптимальное значение г, обеспечивающее минимальную водопотребность бетонной смеси. С этой целью рассчитываем два дополнительных составов бетонов: №2 - г=0,34; №3-1=0,41.

Состав №2:

- объем цементного теста:

- объем заполнителей:

-расход песка:

- расход щебня -

Принимаем:

Состав №3

Принимаем:

На пробном замесе устанавливаем, что для бетонной смеси состава № 2 ОК = 10 см, водоотделение не наблюдается, состав № 3-ОК = 2 см.

В бетонной смеси состава № 2 уменьшаем расход воды и цемента на 5% и убеждаемся, что достигается ОК = 5 см.

Принимаем как оптимальный (до уточнения Ц/В) состав № 4 бетонной смеси в кг/м3: Ц4 = 345 кг/м3; В4 = 172 л/м3; Ц/В = 2; П4 = 637 кг/м3; Щ4 = 1300 кг/м3; рб = 2454 кг/м3.

Для уточнения Ц/В, обеспечивающего как необходимую прочность после пропаривания, так и прочность в проектном возрасте рассчитываем два дополнительных склады с Ц/В = 2,3 и Ц/В = 1,7.

Изготавливаем и испытываем контрольные образцы из бетонов составов № 4, № 5 и № 6.

Результаты испытаний приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Результаты испытаний контрольных образцов _бетонов составов № 4, № 5 и № 6_

Состав

Ц/В

Прочность на сжатие через 4 ч после пропаривания (ЯсжД

Прочность на сжатие через 28сут (Rc*28)

№4

2,0

26

36

№5

2,3

32

41

№6

1,7

19

29

Окончательно в качестве номинального состава бетона с заданными показателями удобоукладываемости бетонной смеси и прочностью принимаем состав №5:

В данном примере нет необходимости в построении графических зависимостей прочности на сжатие через 4 ч после пропаривания (Rc»4) и прочности на сжатие через 28 суток (R^s) от Ц/В, или интерполяционных расчетах. При необходимости по полученным данным такие зависимости (рис. 5.1) могут быть построены и выполнены необходимые интерполяционные расчеты.

Экспериментальные зависимости прочности бетона от Ц / В

Рис. 5.1. Экспериментальные зависимости прочности бетона от Ц / В:

1 - прочность бетона в 28 суток 2 - прочность бетона через 4 ч после тепловой обработкичерез 4 часа, после пропаривания

Экспериментальную проверку расчетного состава легкого бетона начинают с подбора необходимого водосодержания на пробном замесе объемом 10 ... 15 л. При изготовлении пробного замеса в сухую смесь материалов сначала добавляют воду в количестве на 15% меньше расчетной. Перемешав тщательно смесь, определяют ее удобоукладываемость и при необходимости постепенно добавляют воду до получения бетонной смеси заданной подвижности или жесткости. Из этой смеси изготавливают контрольные образцы, уплотняя их заданным способом. Определяют фактическую плотность смеси и сравнивают ее с теоретической, которую рассчитывают по формуле:

где рбс - заданная плотность сухого бетона, кг/м3.

Фактический расход материалов на 1 м3 легкого бетона рассчитывают по тем же формулам, что и тяжелого бетона (5.1), исходя из их расходов на замес и фактической плотности смеси.

Состав легкого бетона с наименьшим расходом цемента уточняют на контрольных образцах нескольких серий, отличающихся от основного состава расходом цемента (на ± 10%) и при необходимости мелкого заполнителя (на ± 15%). Для каждого из этих образцов определяют оптимальное водосодержание, обеспечивающее получение бетонной смеси заданной удобоукладываемости.

Если применяются добавки ПАВ, изготавливают дополнительные замесы для уточнения их затрат и эффективности.

Для легких бетонов с заданной плотностью и прочностью по полученным опытным данным строят графики зависимости прочности и плотности бетона от расхода цемента, по которым находят состав бетонной смеси, удовлетворяющий заданным требованиям при минимальном расходе цемента.

Пример. 5.2. Необходимо откорректировать номинальный состав конструкционного керамзитобетона со средним уровнем прочности в проектном возрасте26 МПа, отпускной прочностью 70Уо проектной, со средним уровнем плотности в сухом состоянии 1630 кг/м3. Подвижность бетонной смеси ОК = 1... 4 см.

Бетонная смесь изготовлена на портландцементе М500, II группы эффективности при пропаривании, керамзитовом гравии с маркой 600 по плотности и кварцевом песке Мк = 2,5.

Расчетный состав бетона: портландцемент - Ц = 350 кг/м3; керамзитовый гравий - К = 377 кг/м3; кварцевый песок - П = 854 кг/м , вода - В = 199 л/м3.

Рассчитываем дополнительно два состава легкобетонной смеси, отличающиеся расходом цемента на ± 20%. Расчетные расходы материалов приведены в табл. 5.2. Объем замеса принимаем 7 л и изготавливаем из него образцы размером 10 х 10 х 10 см в количестве 6 шт.

В процессе изготовления бетонной смеси откорректирован необходимый расход воды для достижения заданной подвижности. Результаты испытаний бетона приведены в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Составы керамзитобетона и результаты испытаний

Показатели

Составы

1

2

3

Расчетные расходы материалов на 1м3 бетонной смеси:

цемент, кг

351

280

420

песок, кг

854

940

768

керамзит, кг

377

367

388

вода, л

200

199

201

Расход материалов на 7-

литровый замес:

цемент, кг

2,45

1,96

2,94

песок, кг

6,0

6,6

5,38

керамзит, кг

2,64

2,57

2,72

вода, л

1,4

1,39

1,41

Плотность бетонной смеси,

1790

1790

1780

кг/м3

Осадка конуса через 20 мин

3

2

4

после изготовления, см

Фактический расход материалов на 1м3 бетонной смеси:

цемент, кг

351

280

420

песок, кг

859

943

769

керамзит, кг

378

367

389

вода, л

203

200

204

Прочность при сжатии, МПа: - после тепловой обработки

20,3

13,0

24,2

(отпускная)

- в 28-суточном возрасте

29,2

21,0

34,0

(проектная)

Плотность бетона после тепловой обработки,кг/м3

1728

1726

1729

Влажность бетона, %

6,0

6,0

5,8

Плотность бетона в сухом со

1630

1628

1635

стоянии, кг/м3

Графики прочности бетона после пропаривания и в 28- суточном возрасте в зависимости от расхода цемента приведены на рис. 5.2.

Графики зависимости проектной (1) и отпускной (2) прочности керамзитобетона от расхода цемента 1 - после пропаривания, 2 - в 28-суточном возрасте

Рис. 5.2.Графики зависимости проектной (1) и отпускной (2) прочности керамзитобетона от расхода цемента 1 - после пропаривания, 2 - в 28-суточном возрасте

По рис. 5.2 находим, что отпускная прочность 18 МПа (70% проектной - 25 МПа) достигается при расходе цемента Цо= 340 кг/м3. При этом расходе цемента также обеспечивается проектная прочность

Найденный расход цемента находится между 280 и 351 кг/м3 (замесы 1 и 2).

По интерполяционной формуле (5.3) находим расход песка, керамзита и воды:

где Мь М2 - фактический расход материалов, кг/м3; Ц] и Ц2 - фактический расход цемента в пробных замесах, между которыми находится установленный расход цемента Цо, кг/м3.

Окончательный состав керамзитобетона:

Ц = 340 кг/м3; П=872 кг/м3; К = 376 кг/м3; В = 203 кг/м3.

В отличие от лабораторных (номинальных) составов бетона, приводимых для сухих материалов, в производственных условиях учитывают, что песок и щебень (гравий) имеют некоторую влажность.

Производственные (рабочие) расходы, кг/м3 мелкого (Пр, кг/м3) и крупного (Щр, кг/м3 заполнителей увеличивают на массу, находящейся в них воды:

где П, Щ - расходы песка и щебеню в номинальном составе; Wn, Wu, - влажность песка и щебня, части единицы.

Производственный расход воды (Вр) уменьшают на массу воды, которая находится в заполнителях:

При необходимости производственный состав бетона целесообразно выражать в относительных массовых частях, при этом долю цемента принимают равной единице. В этом случае производственный состав бетона представляют в виде пропорции:

Если бетоносмеситель, который используется для приготовления смеси, характеризуется емкостью по объему сухих материалов, тогда предварительно определяется коэффициент выхода бетонной смеси ((3). Коэффициент выхода обычно находится в пределах 0,55-0,75 и характеризуется отношением объема бетонной смеси к сумме объемов цемента и заполнителей в насыпном состоянии:

где рн.ц, Рн.п5 Рн.щ - соответственно насыпные плотности цемента, песка и щебня (гравия).

Коэффициент выхода бетонной смеси находится в пределах 0,55...0,75.

Дозировку материалов (цемента, заполнителей, воды и добавки) на один замес бетоносмесителя вычисляют по формуле:

где Д; — доза i-ro материала по массе, кг, или объему, м3; р; - расход i-ro материала в производственном (рабочем) составе бетона в кг/м3 (л/м3); V6c- объем бетоносмесителя, м3.

Пример 5.3. В лаборатории подобран следующий номинальный состав бетона: цемент (Ц) -217 кг/м3, песок (П) - 642 кг/м3. Щебень (Щ) - 1258 кг/м3, вода (В) - 163 л/м3. Средняя плотность бетонной смеси - 2280 кг/м3. В производственных условиях щебень имеет влажность ?щ=1% по массе; песок -4%. Используется бетоносмеситель с емкостью по объему сыпучих материалов - 500 л. Насыпная плотность цемента. Песка и щебня, кг/м3 соответственно: рнц =1200; р„.„= 1550; рт=1500. Рассчитать производственный состав бетона и расход материалов на замес бетоносмесителя.

5. По формулам (5.4), (5.5) и (5.6) рассчитаем расходы песка, щебня и воды:

Производственный состав бетонной смеси:

2. Рассчитаем коэффициент выхода бетонной смеси:

3. Найдем дозировки материалов на замес бетоносмесителя:

Согласно ГОСТ 27006-86 рекомендуется новый производственный состав бетона назначать, если по показателям входного контроля влажность заполнителей изменяется более чем на 0,5%, фактическая прочность цемента - на 2,5 МПа, нормальная густота цементного теста - на 1,5%, содержание песка в щебне или щебня в песка - на 2%.Корректирование производственного состава проводят, если по показателям операционного контроля производства установлено изменение осадки конуса более чем на 2 см, жесткости - 5 с. Корректирование проводят также, если фактическая средняя плотность легкого и ячеистого бетонов выше требуемой; фактическая прочность бетона выходит за пределы установленных предупредительных границ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >