Проектирование составов тяжелого бетона

Задание на проектирование состава должно быть подготовлено для бетона или конструкций и изделий конкретной номенклатуры, изготавливаемых из метериалов неизменного качества по определенной технологии.

Оно должно содержать:

  • - нормируемые показатели качества бетона в соответствии с требованиями проектной документации на конструкции (изделия) конкретных видов, для которых предназначен бетон;
  • - показатели качества бетонной смеси, длительность и режимы твердения бетона и другие требования в соответствии с технологической документацией;
  • - показатели однородности прочности бетона, а также соответствующий им средний уровень прочности, который предполагается на определенный период;
  • - ограничения по параметрам состава бетона и применению материалов для его изготовления.

Выбор материалов. Общая схема расчетов

Задача выбора исходных материалов является технико- кономической задачей,она в значительной мере определяет эффективность составов бетона и достижение им необходимых свойств.

Основными техническими показателями при выборе вида цемента являются его химико-минералогический и вещественный состав, активность в 28 сут и прочность, достигаемая через заданное время твердения в т.ч. при необходимости и в условиях тепловлажностной обработки; нормальная густота и тонкость помола, ряд других показателей, обусловленных проектными требованиями к бетону, условиями его работы в конструкциях и сооружениях.

При оценке влияния химико-минералогического состава цемента необходимо учитывать, в частности, что низкоалюминатные (СзА<6%) цементы характеризуются замедленным нарастанием прочности при коротких режимах тепловлажностной обработки с общим циклом в 8 ч и достаточно интенсивным приростом прочности при увеличении ее продолжительности и последующем твердении. Прочность пропаренных бетонов на этих цементах в 28- суточном возрасте, как правило, равна или на 5... 10% превышает прочность бетона нормального твердения. Низкоалюминатные цементы наиболее целесообразно применять при режимах тепловлажностной обработки с общим циклом более 13... 15 ч.

Среднеалюминатные цементы интенсивно набирают прочность в начальный период тепловлажностной обработки, однако замедляют темп твердения по мере увеличения ее продолжительности. Прочность бетонов на этих цементах в 28- суточном возрасте, как правило, равна прочности бетона нормального твердения. Среднеалюминатные цементы, как показывает производственный опыт, наиболее эффективны при режимах с общим циклом до 13 ч.

Портландцементы из высокоалюминатных клинкеров характеризуются особенно высоким темпом роста прочности в начальный период тепловлажностной обработки, однако затем резко замедляют твердение. Прочность бетонов на этих цементах через 28 сут после тепловой обработки обычно ниже прочности бетонов нормального твердения. Для предотвращения перерасхода вяжущего применение высокоалюминатных цементов при тепловлажностной обработке нежелательно.

При коротких режимах тепловой обработки лучше применять быстротвердеющие цементы (БТЦ), обеспечивающие ускоренный темп роста прочности бетона и ее высокое абсолютное значение.

Для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, следует применять цементы I и II групп эффективности при пропаривании, которые относятся к низко-и среднеалюминатным (С3А = 3 ... 8%), нор- мально-и высокоалитовым (C3S - 50 ... 60%) . Не рекомендуется в условиях тепловой обработки бетонов применять пуццолановые цементы (цементы IV типа).

При обычной технологии производства для бетонов классов В20...В30 необходимо применять цемент марки не ниже М400, для бетонов классов В40 и выше - цемент марки не ниже М500. Для бетонов классов В15 и ниже желательны цементы марок М300 и М400.

Для тяжелого бетона в качестве заполнителей применяют песок, щебень из природного камня, гравий и щебень из гравия, удовлетворяющие ГОСТ 26633-91.

Таблица 4.1

Рекомендуемое содержание отдельных фракций __в крупном заполнителе_

Наибольшая

крупность

заполнителя,

мм

Содержание фракций, %

5... 10 мм

10. ..20 мм

20...40 мм

40...70 мм

>70 мм

20

25...40

60...75

-

-

-

40

15...25

20...35

40...65

-

-

70

10...20

15...25

20...35

35...65

-

120

5...10

10...20

15...25

20...30

30...40

Очень мелкие пески (Мк = 1 ... 1,5) рекомендуется применять для бетонов классов В10 и ниже, мелкие пески ( Мк = 1,5 ... 2) для бетонов классов В25 и ниже, средние пески ( Мк = 2 ... 2,5 ) можно применять для бетонов любых классов прочности. Крупные пески ( Мк = 2,5 ... 3) , а также пески повышенной крупности ( Мк = 3 ...

3,5 ) целесообразно применять для приготовления бетонов классов ВЗО и выше. При возможности для улучшения зернового состава мелких и очень мелких песков желательно добавлять укрупняющие добавки ( крупный песок , отсевы от дробления щебня).

В крупном заполнителе содержание отдельных фракций должно обеспечивать получение плотной смеси (табл. 4.1).

Наибольший размер крупного заполнителя не должен превышать 3/4 расстояния между арматурными стержнями и 1/3 толщины изделия или конструкции.

Для снижения расхода цемента и заполнителей, улучшения свойств бетона рекомендуется в их состав добавлять минеральные добавки как естественного, так и техногенного происхождения (шлаки, золошлаковые смеси, золы и др.). Для регулирования свойств бетонных смесей и бетонов, снижения расхода цемента, энергосбережения необходимо применять химические добавки, удовлетворяющие требованиям действующих нормативных документов.

После выбора исходных материалов, которые по своим техническим характеристикам должны обеспечивать нормируемые свойства бетонной смеси и бетона, выполняется расчет состава бетона. Для тяжелого бетона основными расчетными параметрами состава являются цементно-водное отношение- Ц/В, водопотребность - В и содержание песка в смеси песка и щебня (гравия) - г. Производными от этих параметров можно считать расход цемента - Ц, песка - П и щебня - Щ.

Бетонная смесь в общем случае представляет собой систему, для которой справедливо условие:

где Vi - абсолютный объем компонента бетонной смеси.

При использовании этого условия задача расчета состава бетонной смеси сводится к определению затрат п-1 компонентов, например для обычного тяжелого бетона, расхода цемента, воды, песка или щебня (гравия).

Определение состава бетонной смеси выполняется с использованием зависимостей, связывающих расходы отдельных компонентов или их соотношений с нормированными параметрами.

Общая схема расчета составов тяжелого бетона, наиболее часто применяемая на практике, приведена на рис. 4.1. Эта схема предполагает однозначную зависимость прочности бетона от Ц/В, и показателя удобоукладываемости бетонной смеси (подвижности или жесткости) от расхода воды (В). Данная схема усложняется при введении дополнительных нормируемых параметров свойств бетона (морозостойкости, водонепроницаемости,усадки, ползучести, тепловыделения и др.), увеличении числа компонентов смеси, оптимизации составов.

Схема расчета номинальных составов тяжелого бетона

Рис. 4.1. Схема расчета номинальных составов тяжелого бетона

Для бетонов классов до В20, подвергаемых тепловой обработке, определяющими являются показатели отпускной и передаточной прочности, для достижения которых необходимо осуществлять подбор составов. Бетоны классов В20 и выше после тепловой обработки обычно достигают прочности до 70% и выше проектной и их подбор необходимо осуществлять для обеспечения проектных показателей прочности.

Проектирование номинальных составов бетона осуществляют при организации производства новых видов конструкций, изменении нормативных показателей качества бетона, технологических параметров, вида исходных материалов, при разработке и пересмотре производственных норм расхода материалов .

Разработано значительное количество расчетно- экспериментальных методов проектирования составов бетонов. Наиболее распространенными для тяжелых бетонов являются методы, разработанные Б.Г. Скрамтаевым и Ю.М. Баженовым , а также Научно- исследовательским институтом бетона и железобетона ( НИИЖБ ). При выборе метода и расчетных зависимостей должны учитываться наряду с их точностью особенности конкретной задачи, имеющаяся исходная информация

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >