Строительные материалы и изделия

Проектирование состава бетона

Проектирование состава бетона заключается в нахождении па­раметров В/Ц, г и Ц. Если заполнители рассеиваются более чем на две фракции, то нужно находить не только долю песка г от массы заполнителей, но и долю (или процентное содержание) каждой фракции, т. е. зерновой состав (ЗС) заполнителей, кото­рый также должен быть оптимальным. Запроектированный состав бетона должен обеспечить заданные в проекте сооружения свой­ства бетона (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость) и заданные в проекте производства работ свойства бетонной сме­си (удобоукладываемость, жизнеспособность) при наименьшем расходе цемента (наиболее дорогого компонента в бетоне).

Выбор материалов для бетона. Вид цемента выбирают из сооб­ражений стойкости бетона к коррозии, морозному разрушению и термическому трещинообразованию, а его марку выбирают исхо­дя из заданной прочности бетона.

В случае сульфатной агрессивности воды-среды следует приме­нять сульфатостойкие виды цементов. В зоне переменного уровня воды не применяют пуццолановый и шлаковый портландцемен - ты из-за их низкой морозостойкости. Для бетона массивных со­оружений необходимо применять цементы с пониженным тепло­выделением.

Высокоактивные цементы нецелесообразно применять в низ­копрочном бетоне, так как расход цемента окажется по расчету очень низким, что вызовет ухудшение связности бетонной смеси, снижение плотности и водонепроницаемости бетона.

Определение параметров состава бетона. Задано: прочность бетона при сжатии в возрасте 28 сут (/?2Я); подвижность (ОК) бетон­ной смеси. Экспериментально определить: В/Ц, г и Ц.

Для решения задачи есть две зависимости, связывающие свой­ства бетонной смеси и бетона с параметрами состава:

Я28 =/(В/Ц); ОК =/(В/Ц, г, Ц).

В конкретном виде эти зависимости дают два уравнения, из которых все три неизвестных (В/Ц, г, Ц) не могут быть найдены. Из первого уравнения по заданной прочности R28 можно найти В/Ц. Подставив найденное значение В/Ц во второе уравнение, получим: OK = f(r, Ц). Это уравнение имеет множество решений, каждое из которых представляет собой согласованную пару значе - ний г и Ц (изменение г влечет за собой изменение Ц для обеспе­чения заданной подвижности). Из всего множества решений нуж­но выбрать то, которое характеризуется наименьшим расходом цемента (Цтіп)- Наименьший расход цемента получается при од­ном единственном значении параметра г, которое называется оп­тимальным (гопт). Таким образом, необходимо определить г= гопт И Ц — Umitr

1. Определение В/Ц. Водоцементное отношение определяют из зависимости R28 = /(В/Ц), которую можно представить в виде фор­мулы или получить экспериментально в виде графика.

Расчетный способ позволяет ориентировочно оценить величи­ну В/Ц, обеспечивающую заданную прочность бетона R28, по любой из известных формул, например по формуле (9.3), в кото­рую кроме заданной прочности нужно подставить активность це­мента Ru и показатель качества заполнителей К.

При экспериментальном способе готовят несколько бетонных смесей с различным В/Ц и постоянными значениями расхода цемента Ц и доли песка г, взятыми произвольно[4], но в разумных пределах. Из каждой бетонной смеси изготавливают образцы-кубы. Образцы хранят в стандартных условиях и испытывают на проч­ность при сжатии в возрасте 28 сут. По полученным данным стро­ят график зависимости R28 = /(В/Ц) (см. рис. 9.5, а). По графику для заданной прочности находят искомое В/Ц. В данном случае не требуется отдельно определять активность цемента и качество за­полнителей, так как все особенности материалов отражаются не­посредственно на прочности бетона.

2. Определение гош. Известны два экспериментальных способа определения оптимальной доли песка в смеси заполнителей.

Способ 1 — определение гот по наименьшему объему пустот в смеси заполнителей. При этом способе полагают, что минимальный расход цемента в бетоне получится в том случае, если сухая смесь песка и щебня (гравия) будет иметь наименьший объем межзерно­вых пустот. Тогда потребуется наименьшее количество цементного теста, а следовательно, и цемента для заполнения этих пустот.

Готовят несколько сухих смесей песка и щебня с различным параметром г и определяют для каждой смеси объем межзерновых пустот УП. Строят график зависимости Vn = /(г), по которому для наименьшего объема пустот находят гопт (рис. 9.9).

Способ 2 — определение гот по наибольшей подвижности бе­тонной смеси. При этом способе за г0ПТ принимают такое значение г, при котором бетонная смесь имеет наибольшую подвижность. В этом случае цемента в бетоне потребуется в наименьшем коли­честве.

Рис. 9.9. Определение rom по наи-
меньшему объему пустот Vn в
смеси заполнителей

Затворяют несколько бетонных смесей с различным г и посто­янными параметрами В/Ц и Ц. Водоцементное отношение берут равным найденному значению, а расход цемента Ц, поскольку он пока еще не установлен, принимают произвольно в разумных пределах[5]. Для каждой бетонной смеси определяют осадку конуса и строят график зависимости OK = f(r). По графику находят гот, которое соответствует наибольшей ОК (см. рис. 9.3, в). Метод оп­ределения Гопт по наибольшей подвижности бетонной смеси явля­ется наиболее достоверным, так как позволяет контролировать расход цемента непосредственно в бетонной смеси.

3. Определение Ц. Затворяют несколько бетонных смесей, от­личающихся расходом цемента. Смеси должны иметь одинаковые В/Ц и г, найденные ранее. Определяют ОК каждой смеси и по полученным данным строят график зависимости ОК = /(Ц). По за­данной ОК находят необходимый расход цемента (см. рис. 9.3, б).

Проверка результатов проектирования состава бетона. Провер­ку проводят путем испытания бетонной смеси и бетона запроек­тированного состава. Необходимо, чтобы фактическая подвижность бетонной смеси соответствовала заданной или отличалась от нее не более чем на 1 см: ОКфакт = ОКзад± 1 см, а фактическая проч­ность бетона была бы не ниже заданной, но и не выше нее более чем на 15%: Дфакт = (1... 1,15)Лзад.