СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Определение состава бетона

Подбор состава бетона производят с целью получения бетона с требуемыми качественными показателями, установленными в про­ектной документации на изделия или конструкции, при минимальном расходе цемента или другого вяжущего. Состав бетона подбирают на средний уровень прочности бетона, устанавливаемый в соответствии с фактической его однородностью по прочности на сжатие, растяже­ние или растяжение при изгибе. В начальный момент, когда отсутст­вуют данные о фактической однородности, за средний уровень проч­ности принимают требуемую прочность бетона RT = 1,1 RHopM, (где RhoPm — нормируемое значение прочности бетона: отпускной или передаточной для сборных конструкций; в промежуточном и проект­ном возрасте — для монолитных конструкций и товарного бетона. RmpM = В(М) с. В, М — класс или соответствующая марка бетона; с — уровень отпускной, передаточной и проектной прочности бетона, в долях единицы. В среднем для отпускной и передаточной прочно­сти бетона принимают с = 0,7; для проектной прочности с = 1). Под­бор состава бетона включает в себя определение номинального со­става, расчет и передачу в производство рабочего состава. Номиналь­ный состав бетона определяют в следующей последовательности: устанавливают характеристики исходных материалов, производят расчет начального и дополнительных составов бетона, делают проб­ные замесы всех составов с корректировкой удобоукладываемости бетонной смеси; изготовляют и испытывают образцы бетона по всем требуемым показателям качества; обрабатывают полученные резуль­таты и выбирают номинальный состав бетона, обеспечивающий по­лучение бетонной смеси и бетона с требуемыми показателями каче­ства при минимальном расходе вяжущего.

Начальный состав бетона рассчитывают исходя из фактических характеристик материалов по известным методикам. Дополнитель­ные составы рассчитывают аналогично начальному при значениях

варьируемых параметров состава, отличающихся от принятых при расчете начального на ±(15...30%). После определения номинального состава устанавливают рабочий состав бетона с учетом фактической влажности заполнителей, который передают в производство.

При изготовлении бетонных и железобетонных изделий и кон­струкций с целью повышения их надежности и безопасности прово­дят статистический контроль и приемку бетона по прочности с уче­том фактической однородности.

Контроль может осуществляться разрушающим (по результатам испытаний образцов на прессе) или неразрушающим (ультразвуко­вым сквозным прозвучиванием или отрывом со скалыванием) мето­дами. Прочность на растяжение и сжатие в проектном возрасте (для сборных конструкций) контролируется только по образцам.

Для определения однородности прочности бетона номинального рабочего состава на месте изготовления конструкций в течение ме­сяца так называемого анализируемого периода производят отбор не менее 30 проб бетонной смеси (по две пробы от каждой партии бе­тона), из которых изготовляют соответствующее количество серий контрольных образцов по каждому виду прочности (отпускной, пе­редаточной, в промежуточном и проектном возрасте). В состав пар­тии включают бетон, изготовляемый по одной технологии в течение не менее одной смены и не более недели. При неразрушающем ме­тоде контролируют 10% конструкций, но не менее 3 в партии. В ка­честве характеристики однородности прочности бетона используют средний коэффициент вариации по всем партиям бетона за месяц. Его вычисляют как среднеарифметическое из 15 коэффициентов ва­риации локальных партий бетона. Далее, исходя из найденного среднего партионного коэффициента вариации в соответствии с ре­комендуемыми правилами контроля прочности бетона, определяют коэффициенты требуемой прочности бетона, на основании которых вычисляют контрольные характеристики требуемой (Rm), среднего

уровня (Ry), верхней предупредительной границы прочности (R^nr)

и некоторые другие ограничительные характеристики прочности бето­на (в проектном возрасте) и локальных коэффициентов вариации проч­ности по отдельным партиям.

Вычисленные характеристики однородности и прочности бетона используются для контроля производства в течение так называемого контролируемого периода, продолжительность которого также состав­ляет один месяц. Сохраняя в этот период методику отбора и испытания проб бетонной смеси, принимают его за анализируемый и вычисляют новые значения среднего партионного коэффициента прочности и дру­гих статических характеристик прочности бетона, которые распро­страняют на последующий контролируемый период и т. д.

Приведенная методика подбора состава бетона распространяется на все его виды. Учитывая большой объем вычислений, все расчеты и анализ полученных данных выполняются на компьютере по специ­альной программе.

1. Расчет начального и дополнительных составов бетона начи­нают с определения цементно-водного отношения по формулам (10.2) или (10.3) исходя из заданного класса (марки) бетона. Выбор марки цемента производят по таблице:

При расчете состава бетона для конструкций, не подвергающихся агрессивным воздействиям, принимают вычисленное водо-цементное отношение, обеспечивающее требуемую прочность бетона. Однако к гидротехническим и другим конструкциям могут предъявляться до­полнительные требования (по морозостойкости, водонепроницаемо­сти, стойкости против химической коррозии и т. п.). Поэтому расчет состава гидротехнического и дорожного бетонов необходимо произ­водить с учетом установленного нормами ограничения В/Ц.

2. Количество воды затворения находят в зависимости от задан­ной подвижности или жесткости бетонной смеси по графикам или таблицам с учетом водопотребности мелкого заполнителя.

3. Расход цемента находят, зная количество воды затворения и водоцементное отношение: Ц = В/(В/Ц). Если расход цемента на 1 м3 бетона окажется меньше допускаемого по нормам, то количество его следует увеличить до требуемой нормы, сохранив прежнее ВГЦ. Расход воды при этом пересчитывают исходя из увеличенного рас­хода цемента. Минимальный расход вяжущего для бетонных конст­рукций — 200 кг/м3, для железобетонных — 220 кг/м3 и конструк­ций, работающих в агрессивных средах, — 250 кг/м3.

4. Расход крупного и мелкого заполнителей определяют исходя из следующих положений:

а) объем плотно уложенного бетона (принимают в расчете рав­ным 1 м3 или 1000 дм3 без учета воздушных пустот) слагается из объема зерен мелкого и крупного заполнителей и объема цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей. Уравне­ние, выражающее это положение и называемое уравнением абсо­лютных объемов, может быть представлено в следующем виде:

Ц В П К tnnn

-=[7]- + — + + = 1000;

Рц Рв Рп Рк

б) пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены растворной частью с учетом некоторой раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки КРАЗД.

К „

Ц В П -2_ + +

Рц Рв Рп Рн. к где Ц, В, П — расходыхоответственно цемента, воды, песка и круп­ного заполнителя, кг/м1; Рц, рв, рп, рк -—плотности этих. материа­лов; рн к — насыпная плотность крупного заполнителя; VПУСТ к — относительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя, определяемый ПО формуле У ПУСТ. К - (Рн. к I Рк )КрАЗД — коэффици­ент раздвижки: для жестких бетонных смесей, КРАЗД — 1,05-1,15, в среднем 1,1, для подвижных смесей — по графику (рис. 10.10) в за­висимости от объема цементного теста Уцт Уцт

том водопотребности песка ( Вп). Кразд ~ Кразд + (7 + 5Я)0,03 .

Решая совместно приведенные выше два уравнения, получаем формулы для определения расходов (кг/м3): крупного заполнителя

™—г <10-4)

у ПУСТ^РАЗД | 1

Рн. к Рк

и песка

,000—2--—-—

■Ра - (10.5)

Рц Рв Рк

Таким образом, определен начальный состав бетона в виде рас­хода (кг/м3) компонентов: Ц, В, П, К. Он может быть выражен в от­носительных единицах (по отношению к массе цемента):

1 :В1Ц:П/Ц:К/Ц.

Состав бетона проверяют и уточняют путем пробного замеса бе­тонной смеси, приготовляемой из производственных материалов.

Лабораторный состав бетона, полученный для сухих заполните­лей, пересчитывают на рабочий состав с учетом влажности заполни­телей, которая может меняться в процессе производства работ.