МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПОДБОРА СОСТАВА БЕТОНА

Выше уже указывалось, что при подборе состава бетона необ­ходимо найти: 1) Б/Ц (Ц/В), обеспечивающее необходимую проч­ность, 2) водосодержание бетонной смеси, соответствующее задан­ной жесткости, и 3) наивыгоднейшее содержание песка в смеси заполнителей, обусловливающее максимальную прочность бетона при наименьшем расходе цемента.

Величина Ц/В должна быть определена на основании построе­ния прямолинейной зависимости R6=f(mB). Для построения зависимости прочности бегона от цементноводного отношения не­обходимо провести ряд затворений — изготовить и испытать об­разцы бетона при различных значениях цементноводного отноше­ния. Значения Ц/В могут быть выбраны произвольно или взяты на основании определенных формул или таблиц. В первом случае рекомендуется принимать 3—4 значения Ц/В в пределах 3,5—1,5 с интервалом не менее 0,4. Например, 3; 2,6; 2,2. При этом следует

Учитывать, Что по мере снижения требуемой прочности бетоні увеличения активности цемента, жесткости бетонной смеси или прг должительности твердения необходимо принимать более НИЗКИ значения Ц/В. Во втором случае значения Ц/В (В/Ц) принимают[15]: в более узких пределах. Выбор ориентировочных значений Ц/1 {В/Ц) для затворения опытных образцов с учетом требуемой проч ности бетона и условий ее получения может быть произведен н — основании данных табл. 31, или по формуле

= 0,47 Ra(U/B — 0,6).

Таблица 31

Цемеитиоводиое отношение в бетоне заданной прочности

ЦВ

Прочность бетона в % от марки цемента через

ВЩ

1 день

2 дня

3 дня

28 дней

3,33

30

47

57

110

0,3

2,86

28

45

55

100

0,35

2,5

25

38

48

90

0,4

2,22

20

32

40

75

0,45

2

16

27

Я

63

0,5

1,81

14

22

28

56

0,55

1,67

12

19

25

50

0,6

Метод нахождения требуемого значения Ц/В посредство»^ табл. 31 ясен из приведенных ниже примеров.

Пример I. Требуется получить бетон в возрасте двух дней прочностью 200 кг/см*. Применяется портланд-цемент марки 500, твердение бетона происхо­дит в нормальных условиях.

Так как (Я2в): Яц-100= (200): 500-100=40%, то из табл. 31 находим, что ориентировочное значение Ц/В составит примерно 2,6*.

Пример 2. Требуется получить бетон прочностью 200 кг/см2 после ііропари-: ■вания по (нормальному режиму при использовании портланд-цемента марки 400.

Так как прочность бетона после пропаривания по нормальному режиму со­ставляет обычно около 60% от #28 и эти 60% должны составить 200 кг/см®, на­ходим сперва соответствующее значение прочности бетона через 28 дней

/?8в = 200:0,6 = 334 кг/см2.

Далее ведем расчет так же, как и в примере 1: : /?ц) 100-= (334: 400) X X 100=83%. По табл. 31 ориентировочное значение Ц/В составит примерно. 2,35.-

Для опытных затворений следует принимать 3 значения Ц/В (или В/Ц)’: Первое, найденное из расчета; второе — на 20% большее. и’ третье — на 20% меньшее.

Если длялолучения бетонов нескольких различных марок ис­пользуются одни и те же материалы, смеси с одинаковой жесткостью и один режим твердения, то на основании построенной зависимости прочности бетона от Ц/В могут быть найдены значения Ц/В и со­ставы для всех марок бетона. В этом случае целесообразно прини­мать, по крайней мере, 4 значения ЩВ в возможно более широких пределах, например: 3; 2,6; 2,2; 1,8.

Расход воды при выбранных значениях ЩВ зависит от требуе­мой жесткости смеси и характеристики составляющих. При исполь­зовании различных заполнителей и цементов он может колебаться на 25—30%. Даже при одних и тех же заполнителях и цементе од­ного и того же завода применение различных партий цемента может давать изменения водопотребности на 10—15%.

Поэтому предварительно намеченное водосодержание бетонной смеси должно всегда проверяться опытным определением жестко­сти. Если в результате выяснилось, что смесь оказалась слишком жесткой, необходимо повторить замес с увеличенным водосодержа — нием при том же значении ЩВ, т. е. с увеличенным количеством воды и цемента. Если смесь оказалась слишком пластичной, не­обходимо повторить замес с уменьшенным водосодержанием, для чего надо уменьшить количество воды и цемента в замесе.

Не рекомендуется добавлять воду и цемент к массе, выгружен­ной из вискозиметра, с повторным определением жесткости, так как при этом будут получены искаженные результаты. При необходи­мости снизить водосодержание затворенной бетонной смеси к ней добавляют некоторое количество гравия и песка, взятых в заданном соотношении. Это добавление желательно производить до опреде­ления жесткости. Лишь в крайнем случае, когда выгруженная из вискозиметра масса составляет менее ‘/з от общего объема замеса, можно добавлять необходимое количество заполнителей непосред­ственно в перемешанную бетонную смесь. Значение ЩВ при подоб­ных корректировках должно оставаться неизменным.

Для предварительных затворений расход воды при использова­нии портланд-цемента, плотного заполнителя с малым водопогло — щением и песка средней крупности (Мкр 2,2—2,8) может быть ориентировочно принят по табл. 32.

Т а блица 32

Расход воды в бетоииой смеси

Вид заполнителя

Крупность

Расхої воды в л! м? при жеїтКости смеси в сек.

30—50

G0-R0

90—120

150-200

250—300

400—60О

Гравий . . Щебень

До 20 JHM То же

150 170

145 160

135 150

^130 145

125 140

120 135

Примечания. 1. При применении заполнителей с предельной крупно­стью 10 или 40 мм расход воды соответственно увеличивается или уменьшается на 10—15 л.

■2. При применении мелких песков (МКр 1—1,5) расход воды соответственно увеличивается на 10—15 л.

Ф

При проведении предварительных замесов всегда желательно получить смеси с меньшей жесткостью, чем требуется, так как в этом случае приготовленный замес корректируется добавлением: песка

8* * 115

И крупного заполнителя, легче перемешиваемых с бетонной смесью!

Для исправления приготовленного замеса, а также для более точного проведения повторных замесов и получения в них требуе * мой жесткости удобно пользоваться графиком, построенным на. основании многочисленных опытов со смесями различной степени?

Жесткости на различных мате риалах, который приведен на рис. 43. г

При построении этого тра­фика в основу было положено уже высказанное ранее пред­положение о том, что зависи­мость жесткости бетонной сме­си от ее водосодержания имеет вполне определенное матема­тическое выражение и поэтому положение одной точки на гра­фике Ж=/ (В) определяет по­ложение всей кривой на этом графике.

Внесение поправок в состав бетона при помощи зависимо­стей, приведенных на графике (см. рис. 43), заключается в следующем. После определе­ния жесткости бетонной смеси с принятым водосодержанием на графике (см. рис. 43) нано­сится точка, соответствующая полученной жесткости и водо— J100 120 т W0 180 W содержанию. Через эту точку,

Если она не будет лежать на одной из кривых, нанесенных на рисунке, проводится вспо­могательная кривая, подобная кривым, имеющимся на графи­ке. Абсцисса точки на данной кривой, имеющей ординату, равную заданной жееткости, и опреде­ляет необходимое водосодержание бетонной смеси.

Пример. Требуется получить смесь с жесткостью 100 сек. При водосодержа­нии 150 л/м3 бетонная смесь имела жесткость лишь 35 сек. (точка А на рис.47). По вспомогательной кривой АВ находим водосодержание бетонной смеси (133 л), необходимое для получения заданной жесткости. Таким образом, расход воды (и цемента для обеспечения постоянного значения Ц/В) в повторном заме­се должен быть уменьшен примерно на 11%.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПОДБОРА СОСТАВА БЕТОНА

Водосодертание, пін3

Рис. 43. График для корректировки водосодержания бетонной смеси при заданной сЛпеии жесткости

Для удобства исправления’.уже приготовленного замеса в случае необходимости уменьшить водосодержание бетонной смеси путем добавления определенного количества заполнителей ниже приво­дится номограмма, связывающая необходимое дополнительное ко­
личество заполнителей (в процентах от первоначальной навески) в зависимости от требуемого процента уменьшения водосодержания и содержания цементного теста в бетоне (рис. 44).

Эта номограмма построена на основании формулы

TOC \o "1-3" \h \z 100 ООО k /сч

Х ————————— (о)

(100-Л) (1 ООО — VU. T)’ v ‘

где л: — требуемый процент увеличения количества заполни­телей;

K — процент уменьшения водосодержания;

V т— первоначальный объем цементного теста в л/м3.

Ниже дается вывод этой формулы.

Допустим, что имеется замес бе­тона, в котором содержится Ц кг це­мента, 3 кг заполнителя и В л воды. Объем этого замеса выразится фор­мулой

Ц 3 „ Vi = — +— + В. (!)

Тц Тз

Необходимо уменьшить водосо­держание в замесе на К процентов при неизменном В/Ц путем добавле­ния определенного количества запол­нителя. Объем будущего замеса выра­зится формулой

Процент уменьшения водосодер­жания связан с количеством воды в замесе н его объемом выражением

В В

Vi

100.

B/Vy

Требуемый процент увеличения количества заполнителей (х) выра­зится формулой *

3Х-3

100.

(8а)

Х =

Из выражения (8) имеем 100 V,

V2 = —+ —+В. (7а)

Тц Тз

% 100—Д’

Выразим это выражение посредством формул (7), (7а), (8а), учтя, что обь — ем цементного теста в замесе V = К + В. После преобразования получим

100 K (Уц. т+З/із)

(100—fe)3/-rs ‘

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПОДБОРА СОСТАВА БЕТОНА

І»)

Ю 20

Изменение бодосодертания К, %

Рис. 44. Номограмма для расчета: добавки заполнителей и требуемого уменьшения водосодержания при подборе состава жестких бетонных смесей

Если предположить, что первоначальный объем замеса был равен 1 м3 (1 000 л), то выражение примет свой конечный вид (6);

Аналогичные формула и номограмма могут быть получены ъ тогда, когда уменьшение водосодержания не должно сопровож даться уменьшением расхода цемента. В этом случае

Юоооо K.

Х ———————— , (10

<100—А) (1 000—В) ‘

Причем х выражает изменение количества не только заполнителя, но и цемента.

При подборе состава бетонных смесей требуемой жесткости большую помощь оказывает известное правило о постоянстве во­досодержания бетонной смеси при изменении расхода цемента [73]. Обычно принято считать, что при изменении расхода цемента в пре-‘ делах 200—400 кг/м3 для получения заданной жесткости требуется одно и то же водосодержание бетонной смеси. Это правило имеет силу и для жестких смесей, хотя верхний предел расхода цемента ограничивается по мере увеличения жесткости. Можно считать, что для жестких смесей верхняя граница действия правила постоян­ства водосодержания в среднем соответствует расходу цемента 300—330 кг/м3. При расходе цемента 400 кг/м3 водопотребность бетонной смеси возрастает на 10—15 л/м3. Увеличение расхода це­мента сверх 400—500 кг/м3 является практически нецелесообраз­ным, так как вызываемый им рост водопотребности не позволяет снизить водоцементное отношение и повысить тем самым проч­ность бетона.

На основании изложенного расчет и проведение подбора соста­ва бетона заключается в выполнении следующих операций.

1. Предварительно проводится испытание заполнителей (опре­деление их удельного и объемного весов, крупности, чистоты, зер­нового состава, пустотности).

2. Принимаются значения Ц/В (В/Ц), необходимые для построй ния зависимости прочности бетона от цементноводного отношения.

3. Определяется ориентировочный расход воды (В) для получе­ния бетонной смеси требуемой жесткости.

4. По найденным Ц/В и В находится расход цемента для про­ведения опытных замесов

Ц = Ц/ВВ. . (11)

5. Расход крупного заполнителя — Щ в кг/м3 для опытных за­месов вычисляют по формуле (2)

Щ — ,

Тщ

Где 7щ—кажущийся удельный вес крупного заполнителя в кг/л;

Тщ— объемный насынпой вес крупного заполнителя в кг/л; . А — пустотность крупного заполнителя в долях его объема;

Кизб —коэффициент избытка раствора,, равный 1,1. ! • 6. Расход песка П в.Кг/м3 устанавливается по формуле (3)

П ^[iooo~(iL + ^ + .£)] Тп.


7. Все найденные величины приводятся в систему расхода ма­териала на 1 ж3 и на 1 пробный замес объемом в 5—15 л (в зависи­мости от потребности). По данным подсчетов отвешивают нужные количества материалов для замесов, которыми прежде всего про­веряют и корректируют жесткость. бетонной смеси. Далее приго­товляют образцы, контролируя при этом объемный вес бетона после его уплотнения.

8. Изготовленные образцы после их твердения по режиму, уста­новленному в производственных условиях для изделий, испытыва­ют на сжатие. По результатам испытаний уточняют Ц/В и соответ­ственно состав бетонной смеси.

Пример. Требуется получить после тепловлажностной обработки бетон с проч­ностью 200 кг/смг. Допустимая (применительно к уплотняющим механизмам) жесткость бетонной смеси 60—80 сек. Цемент марки 500; крупный заполнитель — гравий с наибольшей крупностью 20 мм, удельным весом 2,53 кг/л, объемным весом в рыхлом состоянии 1,5 кг/л; песок с модулем крупности 2,6; удельный вес песка 2,65 кг/л, цемента 3,15 кг/л, пустотность гравия 0,41..

1. Принимаем, что при данном режиме твердения прочность бетона будет составлять около 60% от 28-дневной марочной прочности.

Тогда требуемая марка бетона /?28=200 : 0,6=334 кг/см2.

Отношение марочной прочности к активности цемента составит

(Ягв’Яц)100 = (334:500) 100 = 67%.

По табл. 31 находим искомое Ц/Вг=а2,1.

Дополнительно принимаем значение Ц/В с отклонением иа ±20%: 2,1.0,8«1,7; 2,1.1,2»2,5.

2. Определяем расход воды в бетонной смеси.

Согласно заданной жесткости и табл. 32, расход воды должен быть В = = 145 л/м3.

3. Подсчитываем расход цемента для опытных замесов:

1,7- 145=246 кг/м3;

2,1 • 145=305 кг/м3;

2,5. 145=362 кг/м9.

4. Расход крупного заполнителя при коэффициенте избытка, равном 1,1, определяем по формуле

ДУ — ЛГ2-53—————————— 1439 кг/м3.

Этот расход будет одинаков для всех трех составов.

5. Расход песка находим из выражения

= [l 000 — y^g + +145 )] 2,65=560 кг/м*;

П2 = [l 000 — + + 145 ) J 2,65 = 510 кг/мЗ;

Па = Jl 000 _ + +145^ 2,65 = 465 кг/м*.

6. Составляем сводку расчета расхода материалов.

Таблица 33

Материалы

Состав № 1 Ц1В=1,7

Состав 2 Ц/В=2,1

< 0;тав № 3 ЦіВ=Щ

На 1 jk3

На 7 л

На 1 Л3

На 7 л

На 1 jk3

| яа 7 я

Цемент……………………

246

1,72

305

2,14

362

2,53 ;

Песок……………………….

560

3,92

510

3,57

465

3,26 I

Гравий…………………….

1430

10

1430

10

1430

10 |

Вода…………………………

145

1,015

145

1,015

145

1,015

Отвешиваем необходимое количество материалов на замес № I. Производим затвореине и перемешивание бетонной смеси. Смесь на вид кажется менее’жест­кой, чем требуется. Решаем уменьшить водосодержание на 10%, т. е. получить смесь с водосодержанием 130 л/м3. По рис. 44 находим, что для этого надо уве­личить количество заполнителей на 14,5%. Добавляем в замес 0,58 кг песка и 1,45 кг гравия. Перемешиваем введенное количество заполнителей с остальной. бетонной смесью, производим определение жесткости. Жесткость смеси оказалась, равной 125 сек.

Наносим на рис. 43 точку, отвечающую водородержанию.130 л/м3 и жестко­сти 125 сек. (точка С). По кривой CD находим, что для получении жесткости 70 сек. необходимо иметь водосодержание смеси, равное 140 л/м3. Отвешиваем новую порцию материалов (в кг) для состава № 1 с пониженным на 3,5% водосодержанием:

Ц= 1,66;

Я= 3,92;

Г=10;

В= 0,98.

Проводим замес и определяем жесткость смеси. На этот раз оиа составилв 75 сек. Признаем замес удовлетворительным н изготовляем две формы ЮХЮХ Х10 см (по три кубика в каждой). После окончания уплотнения проверяем объемный вес бетона в формах.

В составе № 2 заранее уменьшаем водосодержание и расход цемента — иа 3,5%. Получаем смесь с жесткостью 70 сек. и изготовляем образцы бетона ана­логично предыдущему.

Состав № 3 оставляем в соответствии с табл. 33. Жесткость смеси оказы­вается равной 80 сек. Приготовляем образцы бетона.

Производим окончательный подсчет составов бетона с учетом изменений, внесенных во время опытов.

Состав № 1

Объем замеса

1,66 , 3,92

-0,98 = 6,94 л.

3,15 2,65 2,53 Расход материалов на 1 м3 бетона •

Ц-

.1,66.1000

Ти Тп Тг

.240 кг/м3;

6,94

„ 3,92.1000 „„„ , П с о„ = 565 кг/л»; 6,94

10.1000 . Г== — 1 440 кг/м3;

6,94

10

„ 0,98.1000

МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПОДБОРА СОСТАВА БЕТОНА

Точно так же для состава № 2 определяем:

Ц= 298 кг/ж»; Л= 515 кг/м3; Г=1440 «г/ж[16]; В== 142 л/ж3.

После пропаривания по заданному режиму производим испытание образцов на сжатие. Испытание следует производить ие ранее чем через б час. после вы­емки их из пропарочной камеры. На следующий день после изготовления испытываем половину отформован­ных образцов. Остальные образцы оставляем твердеть в естественных условиях для выяснения прироста прочности после тепловой обработки. Получаем следующие результаты (в Кг] см1):

Состав № 1 — прочность 142;

Состав № 2j—прочность 218;

Состав Mb 3 — j — прочность 275.

Полученные ■ результаты по рас­ходу цемента и прочности бетоиа на­носим на графики зависимости проч­ности бетоиа и расхода цемента (при постоянной жесткости смеси) от це­ментного отношения (рис. 45).

По графикам находим, что для получения прочности 200 Щсмг, при жесткости смеси 60—80 сек., необхо­димо иметь цементноводное отноше­ние равным 2,05 и расход цемента 290 кг/ж8.

Окончательный состав бетона при Д=290 кг/ж8 и Ц/В=2,05 будет следующий:

В=Ц : Ц/В—141 Л/ж8;

» Щ=\ 430 кг/ж3 [по формуле (2)];

/7=550 кг/ж3 [по формуле (3)].

■(водопотребности, загрязненности, гранулометрии, прочности в б* тоне и т. д.) и их оптимального зернового состава (соотношение между отдельными фракциями крупного заполнителя и содержание- песка в смеси заполнителей). Эта работа может быть выполнена по методике, изложенной выше.

На втором этапе проверяются’ поступающие на завод отдельны — партии цемента для корректировки требуемых величин водоцемен • ного отношения и водопотребности бетонной смеси.

Практика работы большинства заводов железобетонных изделик подтвердила целесообразность такой методики, значительно упро­щающей проведение подборов состава бетона.

Для испытаний цемента рекомендуется пользоваться инструк­цией по испытанию цемента на заводах железобетонных изделий. Эта инструкция приводится полностью.

1. Производственный контроль качества каждой вновь прибыв­шей партии цемента состоит в испытании этого цемента в бетоне в условиях тепловлажностной обработки и в установлении зависи­мости между пределом прочности бетона при сжатии и цементно — водным отношением — при пропариваиии бетона на данном цементе.

2. Приготовление бетонной смеси производится на заранее за­готовленных лабораторией «стандартных» заполнителях из числа преимущественно применяемых заводом. Песок и крупный запол­нитель должны быть высушены; песок должен быть отсеян от гра­вия (пропущен через сито 5 мм); крупный заполнитель должен быть освобожден от песка и зерен крупнее 20 мм. Заполнители должны быть соответственно перемешаны « храниться в специаль­ных ларях. Рекомендуется заготовить около 3 м3 крупного запол­нителя и 1,5 ж3 песка (запас для испытания цемента примерно в течение года) и1 расходовать, этот материал только на производст­венное испытание цемента.

3. На испытуемом цементе и «стандартных» заполнителях изго­товляются вручную бетонные смеси с расходом цемента на 1 ,м3 уплотненной бетонной смеси порядка 200, 300, 400 и 500 кг/м3 с долей песка от веса заполнителей, соответственно равной 0,35, 0,32, 0,28 и 0,25, — и с жесткостью смеси по техническому вискозиметру 50—60 сек.

Перемешивание составляющих производится в следующей последовательности: сначала песок с цементом до получения смеси однородного цвета, затем эта смесь перемешивается с крупным заполнителем и потом с водой. Продолжительность перемешивания с водой должна составлять 5 мин. В табл. 34 даны расходы мате­риала на каждый замес объемом около 7,5 л.

4. " Из бетонной смеси заданной подвижности изготовляются для каждого расхода цемента 3 или 6 образцов-кубов (одна-две формы по 3 образца) с ребром 100 мм каждый. Уплотнение смеси произ­водится на лабораторной вибрационной площадке, при вибрирова­нии каждой формы до полного уплотнения бетонной смеси.

‘5. Формы с уплотненной бетонной смесью подвергаются тепло­влажностной обработке в лабораторной камере пропаривания при

Таблица 34


Расход материалов для опытных замесов


Расх’пд материалов в кг

——————————— Вода ори-

Крупный ентировоч-

Содержание Цемента в кг в IJh® Бетонной смеси цемент

Примечание

Ент песок заполни — но’ в л тель

TOC \o "1-3" \h \z 1,5 5,4 10 1,1

2,25 4,7 10 1,1

3 4 10 1,15

200 300 400 500

3,75 3,3 10 1,2

Расход воды уточняет­ся опытом по заданной подвижности бетонной смеси и определяет фак­тическое цементновод — ное отношение замеса


Режиме, принятом в производственных камерах твердения; относи­тельная влажность среды лабораторной камеры во всех случаях (независимо от влажности производственной камеры) принимается равной 95—100%.

6. Испытание образцов производится через 6—12 час. после их извлечения из камеры. Через 6—12 час. после окончания пропари­вания испытываются все 3 или 6 образцов-близнецов, если отпуск изделий потребителю намечено производить без дополнительного твердения бетона изделий. в условиях их выдерживания на складе готовой продукции (в теплое время года) или в производственном корпусе. В случае же подобного дополнительного твердения бето­на изделий через 6—12 час. после окончания пропаривания испы­тываются только 3 образца-близнеца; остальные 3 образца испыты­ваются через число суток нормального хранения, принятое техно­логическим процессом.

Результаты испытания приводятся к стандартному размеру об­разцов 200 мм путем умножения их на коэффициент 0,85.

7. Данные испытания наносятся на график, характеризующий прямолинейную, зависимость между прочностью. бетона и цемент — новодным отношением для цемента данной партии сразу после вы­хода изделий из камеры твердения и в отдельных случаях — через заданное число дней нормального выдерживания изделий после прогрева в теплое время года на складе готовой продукции. Нали­чие этого графика позволяет определять для данного испытуемого цемента необходимое значение цементноводного отношения, обеспе­чивающее заданную отпускную прочность бетона (инструкция составлена совместно с инж. Л. А. Кайсером.)

■jf.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *