Проектирование составов тяжелых бетонов различных видов

Различные виды тяжелых бетонов предназначены для изделий и конструкций, к которым предъявляются специальные требования. Особые условия для этих бетонов могут быть обусловлены особенностями технологии изготовления изделий и конструкций, их твердения и др.Они по сравнению с обычными тяжелыми бетонами характеризуются дополнительными нормированными качественными показателями, обеспечение которых требует проектирования соответствующих составов бетонных смесей. Задачи проектирования составов тяжелых бетонов различных видов относятся обычно к группе задач многопараметрического проектирования составов бетона (МПСБ), характерной особенностью которых является учет интервалов возможных значений параметров смеси , обусловленных различными нормируемыми показателями. Такой интервал характерен обычно, например, для Ц/В при нормировании различных показателей прочности (рис.4.2). Аналогично , "ножницы " по расходу воды образуют , например, показатели удобоукладываемости бетонной смеси и усадки бетона, по объему вовлеченного воздуха - прочность и морозостойкость (рис. 4.4 4.5) и др. Это требует включения в алгоритмы задач МПСБ специальных расчетов , связанных с определением таких значений параметров смеси, которые обеспечивают весь комплекс нормируемых свойств. При этом в каждой группе свойств один из показателей становится определяющим. Достижение этого параметра предполагает одновременное достижение и других нормируемых показателей данной группы.

В ряде многопараметрических задач достижение комплекса нормируемых свойств невозможно без специальных технологических приемов - применения добавок, регулирования температуры и др. Без применения таких технологических приемов могут оказаться недостижимыми требования обеспечения высокой подвижности бетонной смеси и низкой усадки , пониженного тепловыделения и высокой прочности и т.д. Еще в большей степени усложняются эти задачи при ограничениях технологических параметров (температуры, продолжительности твердения , типа опалубки и др.).

Оптимизация составов бетонных смесей в задачах МПСБ предполагает сужение интервалов по параметрам смеси и смещение необходимых значений Ц/В и В в меньшую сторону . Выбор оптимизационных решений производится с учетом конкретных возможностей и ограничений и направлен на достижение заданных условий оптимальности.

Рис. 4.4. Влияние водосодержания на подвижность бетонной смеси (ОК) и усадку (е_ус): Зависимость ОК от В принята для рядовых материалов;усадка бетона s_yc рассчитана по формуле:

s_v -10⁶ =0,125Вл[в

Рис. 4.5. Зависимости прочности (1) и морозостойкости (2) от объема вовлеченного воздуха

Общая схема МПСБ:

• 1. Устанавливается величина прочности бетона на сжатие (R), обеспечивающая заданные значения однозначно связанных с нею свойств (прочность при растяжении, изгибе, модуль упругости, условная растяжимость и др.), с учетом активности цемента, качественных особенностей заполнителей, условий твердения и других факторов, и определяется Ц/В, необходимое для достижения заданных свойств.
• 2. При нормировании морозостойкости бетона рассчитывается необходимый объем эмульгированного воздуха и уточняется необходимое Ц/В.
• 3. Для достижения заданного показателя удобоукладываемости и при необходимости других свойств (усадки и др.) бетонной смеси и бетона, определяемых расходом воды при использовании данных исходных материалов и добавок, рассчитывается расход воды (В). При этом в случае выхода за пределы правила постоянства водопотребно- сти, расход воды корректируется с учетом Ц/В.
• 4. При найденных значениях В и Ц/В проверяется возможность достижения нормируемых свойств, определяемых этими двумя технологическими параметрами (ползучесть и др.). В случае недостижения нормируемых параметров выполняется дополнительное корректирование В и Ц/В с использованием при необходимости специальных технологических приемов (введение добавок и др.)..
• 5 . С учетом окончательно найденных значений Ц/В и В рассчитывается расход цемента и проверяется выполнение ограничений, связанных с расходом цемента ( тепловыделение , стойкость к коррозии и ДР-)-
• 6. Рассчитываются состав мелкого и крупного заполнителя при введении нескольких фракций, а затем их расходы. При выборе соотношения заполнителей наряду с достижением лучшей удобоукладываемости и прочности принимаются во внимание и другие условия (повышенная водонепроницаемость, толщина конструкции, степень армирования и др.).
• 7. Рассматривается возможность использования различных технологических решений, направленных на экономию цемента, снижение энергозатрат, уменьшение стоимости бетонной смеси.