Бетоны. Бетоноведение

Технология бетона

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Правильный подбор состава является важнейшим мероприятием технологии бетона. Цель этой операции — получение бетона, удовлетворяющего заданным техническим требованиям при принятой технологии и наиболее экономичного по составу, т. е. бетона заданной марочной прочности при определенной удобоукладьгваемости смеси с использованием имеющихся материалов (щебень, гравий, песок, цемент). Обычно экономичность обеспечивается минимальным расходом цемента.

Может решаться и обратная задача: при заданном расходе цемента подобрать состав, который при принятой технологии обеспечит получение максимальной прочности бетона.

Необходимо отметить, что, несмотря на многочисленные предложения, в нашей стране нет еще стандартного метода подбора состава бетона, который обеспечивал бы высокую точность получаемых результатов, был бы достаточно прост и нетрудоемок чю времени при его выполнении.

Методы подбора состава бетона расчетно-экспериментальные и состоят из расчетной части и обязательной экспериментальной проверки и корректировки назначенного состава.

Расчет состава бетона

Как следует из предыдущей главы, расчет количества цемента, воды и заполнителей для обеспечения требуемой прочности затвердевшего бетона и подвижности смеси может быть произведен по формулам и графикам, выражающим основные зависимости свойств бетона от его состава

Однако приведенные зависимости не позволяют рассчитать раздельные содержания песка и щебня в смеси заполнителей. В то же время только при определенном г или П/1ЩГ) обеспечивается наилучшая удобоукладываемость смеси и, следовательно, наиболее экономичный состав бетона. При малом содержании песка бетонные смеси расслаиваются, при большом требуют увеличенного -количества цементного теста.

Наиболее точно соотношение крупного заполнителя и песка может быть установлено опытным путем. Для этого приготовляют несколько замесов бетонной смеси при постоянных Ц/В и водосодержаяии, но с разными соотношениями песка и крупного заполнителя и находят состав, при котором смесь будет иметь наилучшую удобоукладываемость.

Опытный метод определения соотношения между заполнителями точен, но-трудоемок поэтому усилия многих ученых были направлены на установление аналитических зависимостей этой величины.

Физическая сущность оптимального соотношения между песком и крупным заполнителем заключается в построении такого скелета заполнителей, который требовал" бы минимального количества цементного теста определенной консистенции для заполнения всех межзерновых пустот и создания пленок вокруг зерен заполнителя, обеспечивающих требуемую удобоукладываемость бетонной смеси.

На  10 приведен график нахождения оптимального соотношения между песком и гравием для бетонной смеси при данном В/Ц и средней толщине пленок цементного теста вокруг зерен заполнителя б, обеспечивающей требуемую удобоукладываемость смеси. Объем межзерновых пустот Vn и удельную поверхность зерен S в смесях заполнителей с различными значениями П/Г рассчитывали по общеизвестным формулам.

Из построенных зависимостей следует, что скелет заполнителей наиболее плотный при П/Г=0,43, а расход цементного теста для обеспечения требуемой удобоукладываемости минимальный при П/Г=0,40 (г=0,2в).

Изменить удобоукладываемость бетонной смеси при постоянном В/Ц можно изменяя толщину пленок цементного теста вокруг зерен заполнителей; при этом найденное оптимальное соотношение между песком и крупным заполнителем не изменится.

При постоянной удобоукладываемости (водосодержании) увеличение содержания цемента вызовет необходимость уменьшения количества песка, и наоборот.

Таким образом, оптимальное значение г (или П/Щ) в бетонной смеси изменяется с изменением Ц/В смеси и не зависит от ее удобоукладываемости.

В последнее время детальные исследования зависимостей и свойств коэффициента а и величины г проведены В. П. Сизовым, «который считает, что коэффициент а нужно назначать более обоснованно, исходя не из расхода цементного теста, а из трех параметров: удобоукладываемости бетонной смеси, пустотности песка и* пустотное™ крупного заполнителя. Для определения значений-а им разработаны номограммы ( 12). Сначала по номограмме «а» в зависимости от пустотности заполнителей определяют значение а для смесей с подвижностью ОК=2 сму затем по графику «б» в зависимости от фактически требуемой удобоукладываемости — поправку л найденному коэффициенту.

В. П. Сизовым составлены также уточненные графики во-допотребности бетонной смеси в зависимости от требуемой удобоукладываемости, характеристики заполнителей и цементов.

Метод расчета состава бетона «по абсолютным объемам критиковали многие исследователи, предлагавшие другие методы, однако при проверке они оказались гораздо сложнее и не давали более точных результатов. В методе абсолютных объемов, действительно, основная зависимость прочности бетона, выражаемая формулой не точна, так как все многообразие свойств заполнителей не может быть выражено тремя значениями коэффициента А и одним значением коэффициента С.

Хотя правильность общего вида указанной зависимости it подтверждена большой работой, проведенной в 1963—1964 гг-научно-исследовательскими и учебными институтами и производственными лабораториями всей страны, но установление физически обоснованных характеристик материалов, определяющих точно величину указанных коэффициентов, еще ждет исследователей. Слишком упрощена и зависимость удо-боукладываемости бетонной смеси от ее водосодержания,. представленная графиками и таблицами, также не учитывающая многообразия свойств заполнителей, влияния свойств цемента и соотношения компонентов в смеси, хотя учет водопо-требности заполнителей и нормальной    густоты    цементного теста, введенный в последнее время, является значительным шагом вперед в повышении точности расчета состава бетона. Не совсем точна формула абсолютных объемов

так как она не учитывает вовлеченного в смесь воздуха; кроме того, выход цементного теста несколько отличается от суммы абсолютных объемов воды и цемента. И, как уже было сказано, использование коэффициента раздвижки зерен не гарантирует оптимального соотношения песка',и щебня в бетонной смеси. Все сказанное делает необходимой экспериментальную проверку расчетных данных.

Экспериментальная проверка состава бетона

При экспериментальной проверке состава бетона изготовляют пробный замес для определения фактической удобоукла-дываемости смеси и прочности затвердевшего бетона. Объем замеса зависит от количества образцов, необходимых для определения прочности на сжатие.

 Если удобоукладываемость смеси получилась менее требуемой, следует добавить 5—10% цементного теста (цемента и воды), не меняя определенного расчетом цементоводного отношения. Если удобоукладываемость выше требуемой, то добавляют 4—'10%' заполнителей, не меняя соотношения между, песком и щебнем. Так поступают до тех пор, пока удобоукладываемость не будет иметь требуемого значения.

Образцы, изготовленные для определения марочной прочности бетона, хранят и испытывают в соответствии с требованиями ГОСТ 10180-67.

Так как значения фактической прочности образцов могуг отличаться от рассчитанной, рекомендуется, помимо основного состава, изготовлять образцы еще из двух замесов со значениями Ц/В, отличающимися от этого отношения в основном составе на ±0,05.

После испытания прочности, если она соответствует требуемым значениям, состав выдается для производства; при несоответствии производят пересче-f состава с изменением Ц/В. Изменение величины Ц/В можно определить, построив график в координатах R6 — Ц/В по значениям этих величин и образцов из дополнительных замесов.

При подборах составов бетонов естественного твердения для ускорения времени подбора изготовляют две партии образцов на испытание — в возрасте 7 и 28 суток. При испытании семисуточных образцов можно уже ориентировочно судить о соответствии полученной прочности требуемой (см. главу VIII) и произвести корректировку состава. При подборе состава бетона для заводских конструкций определенной отпускной прочности образцы испытывают после тешювлаж-ностной обработки по режиму твердения, принятому на заводе.

Обычно при применении заполнителей, удовлетворяющих требованиям ГОСТ, при экспериментальной проверке расчета по методике абсолютных объемов результаты близко соответствуют расчетным, применение же нестандартных материалов требует трудоемкой корректировки составов.

Экспериментальный метод подбора состава бетона

На заводах ЖБИ и больших стройках обычно приходится подбирать состав бетонов различной прочности, с постоянной подвижностью смесей, на имеющихся местных нестандартных материалах. В этом случае удобнее пользоваться экопериментальным методом. Трудоемкость его окупается точностью результатов и тем, что подбор проводится фактически один раз.

Водопотребность бетонных смесей различной удобоукладываемости могла бы быть представлена на графике семейством параллельных линий. Проще построить отдельный график изменения водопотребности в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси (), тем более  что данные для построения такого графика накапливаются уже з процессе подбора 

Полевой состав и коэффициент выхода бетона

Составы бетонов подбирают в лаборатории на сухих материалах. Эти составы называются номинальными.

Поскольку заполнители обычно имеют некоторую влажность, номинальные составы на производстве пересчитывают на полевые, учитывая влажность заполнителей. Допустим, что щебень и песок, используемые для бетона в вышеприведенном примере расчета состава бетона, имеют текущую влажность по весу 1 и 3%; тогда песок содержит воды 585X0,03 = = 17,5-18 л, щебень 1250X0,01 = 12,5 л«12 л.

Для сохранения вычисленного значения В количество воды при приготовлении бетонной смеси необходимо уменьшить на 30 л, а вес заполнителей соответственно увеличить

При расчете расхода материалов на замес в бетономешалке следует учитывать, что геометрический объем бетономешалок позволяет вмещать сумму естественных объемов материалов, которые после перемешивания дадут меньший объем бетонной смеси.

 Отношение объема бетонной смеси к сумме объемов сухих материалов носит название коэффициента выхода бетона.