2.5. Характеристика заполнителей и воды

В качестве крупного заполнителя в тяжелом бетоне обычно используют щебеночные и гравийные материалы естественного происхождения из плотных горных пород.

Для бетона до класса В25 рекомендуется рядовой заполнитель – гравий, щебень. Щебень с наибольшей крупностью зерен 40 мм, влажностью 3%, плотностью 2,7 г/см³ и насыпной плотностью 1,8 г/см³.

Основным мелким заполнителем для бетона является природный речной песок с модулем крупности М_кр 2, влажностью 4 %, плотностью 2,6 г/см³ и насыпной плотностью 1,5 г/см³.

Для приготовления бетонной смеси и поливки бетона в процессе твердения допускается применять воду из хозяйственного водопровода, имеющую водородный показатель рН не менее 4 и содержащую минеральные соли не более 5%.

Твердение происходит в естественных условиях.

3. Расчетно-экспериментальный метод определения номинального состава тяжелого бетона

В основу метода положены три функциональные закономерности и два способа определения расчетных характеристик, основанные на экспериментальных данных:

1 – принцип абсолютных объемов; 2 – принцип фаз; 3 – закон прочности бетона; 4 – способ определения водопотребности бетонной смеси; 5 – способ определения коэффициента раздвижки зерен.

1. Принцип абсолютных объемов – сумма абсолютных объемов всех компонентов рационально подобранной, хорошо перемешанной, свежеуложенной и тщательно уплотненной бетонной смеси примерно равна единице, т.е. в момент завершения уплотнения бетонная смесь считается не содержащей воздушных пор:

(2)

где _ц, _п, _в, _щ – истинные плотности цемента, песка, воды, щебня, кг/л.

Некоторое вовлечение воздуха в смесь все же происходит, чем обусловлены колебания фактической плотности бетонной смеси и точность метода ±2 %. За единицу принят 1 м³=1000 л.

2. Принцип фаз – каркасом бетона является крупный заполнитель, пространство между зернами которого заполняет цементно-песчаный раствор, несколько раздвигающий зерна

(3)

где _н^щ – насыпная плотность щебня, кг/л;

П_мз – межзерновая пустотность щебня, доли ед;

 – коэффициент раздвижки зерен.

3. Закон прочности бетона – прочность бетона зависит от трех основных факторов: агрессивности цемента R_ц, цементно-водного (водоцементного) отношения и качества заполнителей А и А₁, связанных линейной зависимостью:

, при ≥0,4, (4)

, при <0,4. (5)

4. Способ определения водопотребности бетонной смеси. На основании результатов многочисленных испытаний установлена экспериментальная зависимость водопотребности бетонной смеси от заданной подвижности (жесткости), от вида наибольшей крупности заполнителя (рис.2 и табл.5).

Таблица 5

Определение водопотребности бетонной смеси

ОК, см	Ж, сек	Расход воды, л/м3, при крупности гравия и щебня, мм
		Гравий				Щебень
		10	20	40	80	10	20	40	80
-	40…50	150	135	125	120	160	150	135	130
-	25…35	160	145	130	125	170	160	145	140
-	15…20	165	150	135	130	175	165	150	145
-	10…15	175	160	145	140	185	175	160	155
2…4	-	190	175	160	155	200	190	175	170
5…7	-	200	185	170	165	210	200	185	180
8…10	-	205	190	175	170	215	205	190	185
10…12	-	215	205	190	180	225	215	200	190
12…16	-	220	210	197	185	230	220	207	195
16…20	-	227	218	203	192	237	228	213	202

5. Способ определения коэффициента раздвижки зерен. По результатам испытаний пластичных бетонных смесей с различными расходами цемента и водоцементными отношениями определены значения коэффициента раздвижки зерен α (табл. 6).

Таблица 6

Определение коэффициента раздвижки зерен

Расход цемента, кг/м3	α при В/Ц
	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
250	-	-	-	1,26	1,32	1,38
300	-	-	1,3	1,36	1,42	-
350	-	1,32	1,38	1,44	-	-
400	1,31	1,4	1,46	-	-	-
500	1,44	1,52	1,56	-	-	-
600	1,52	1,56	-	-	-	-

Рис. 2. Водопотребность бетонной смеси, приготовленной на гравии с наибольшей

крупностью: 1–80; 2–40; 3–20; 4–10 мм и на среднезернистом песке