4.1 Определение оптимального зернового состава заполнителей

Заполнители рассеиваем на четыре фракции: 0-5; 5-10; 10-20; 20-40 мм. Зерновой состав заполнителей определяем по кривой просеивания. Нам дан непромытый доломитовый гравий, фракционированный с Dнаиб = 40 мм. Данные для построения оптимальной кривой просеивания берем из таблицы П.11, стр.149 [1].

Данные для построения оптимальной кривой просеивания

Таблица 11

Вид заполнителя	Dнаиб, мм	Проходы, %, на ситах с отверстием, мм
		1,25	2,5	5	10	20	40
Гравий	40	22	30	40	54	73	100

Строим оптимальную кривую просеивания (см. рис. 7) и по ней определяем содержание каждой фракции, %:

%

D, мм

Рис.7

0 – 5 мм – 40%

5 – 10 мм – 14%

10 - 20 мм - 19%

20 - 40 мм - 27%

Итого: 100%

Из графика видно, что доля песка r = 0,40.

4.2 Определение водопотребности бетонной смеси

Зная ЗСопт можно использовать следующий прием. Определяем водопотребность бетонной смеси Вп, т.е. количество воды, необходимое для получения заданной ОК. Зависимость ОК=f(В) получаем из опытных данных, учитывая то, что В=(В/Ц)·Ц. Берем В/Ц и Ц, соответствующие выбранному значению ОК и перемножаем их. Значения Ц берем из строки, отвечающей нашему r. Результаты экспериментального определения осадки конуса бетонной смеси в зависимости от расхода цемента при постоянных r = 0,40 и В/Ц берем из табл. П.6, стр.146 [1].

Пример вычислений:

Ц=210 кг/м³ ; В/Ц = 0.40

r = 0.4

По таблице П.6, стр.146 [1]:

1) для Ц=210 кг/м³

ОК = 1.5 см;

Результаты заносим в табл.12.

Таблица 12 Подвижность бетонной смеси в зависимости от расхода воды

В, кг/м3	24	44	64	84	104	124	144	164
ОК, см	0	0	0.5	1.5	3	5	7,5	10

По данным табл. 12 строим график зависимости ОК=f(В) (рис.8), по которому определяем водопотребность бетонных смесей II и III зон, согласно заданным ОК:

ОКII = 3 см; ОК III = 1 см.

ОК, см

В, кг/м³

Рис.8

Вывод: водопотребность ВпII=104 кг/м³; ВпIII=76 кг/м³

4.3 Определение водоцементного отношения

Принятое В/Ц должно обеспечить одновременно прочность, водонепроницаемость и морозостойкость бетона не ниже заданных значений. Зависимости этих свойств от В/Ц удобно получить при В=Вп=const (и при ЗС=const). В этом случае все бетонные смеси будут иметь заданную осадку конуса. Для получения этих зависимостей из бетонных смесей готовим 3 серии образцов: кубы на прочность, цилиндры на водонепроницаемость и кубы на морозостойкость и испытываем их в соответствующем возрасте.

Результаты испытаний на сжатие бетона с различным водоцементым отношением и с постоянными значениями расхода цемента и доли песка (Ц=250 кг/м3 и r=0,35) приведены в таблице П.7, стр.147 [1].

Пример вычислений по табл.13:

Марка цемента:

1) для бетона II зоны, 400;

2) для бетона III зоны, 500.

В/Ц = 0.51

По таблице П.7, стр.147 [1]:

1) для бетона II зоны, R180 = 1.4* R28 = 1.4* 25.6 = 35.84 МПа;

2) для бетона III зоны, R180 = 1.4* R28 = 1.4* 32.7 = 45.78 МПа;

Результаты определения заносим в табл. 13.

Таблица 13 Предел прочности бетона II и III зоны на сжатие в возрасте 180 суток

В/Ц		0,51	0,52	0,54	0,56	0,59	0,6	0,62	0,64	0,65
R180, МПа	II	35,84	34,86	32,9	30,38	27,58	26,88	24,64	23,38	22,54
	III	45,78	44,94	41,3	39,48	35,84	34,72	32,9	30,38	29,54

По данным табл. 13 строим график зависимости предела прочности бетона II и III зон на сжатие от R180 в возрасте 180 суток от водоцементного отношения R180=f(В/Ц) (рис.9 и рис.10 для бетона II и III зон соответственно).

Для бетона II зоны:

1)класс бетона по прочности В15

При экспериментальном определении зависимостей, связывающих прочность бетона с величиной водоцементного отношения, необходимо приготовить несколько образцов – кубов из бетонной смеси с разными значениями водоцементного отношения, но постоянными Ц и r. Их выдерживают 180 дней, испытывают на сжатие и строят график зависимости R180 от В/Ц.

Марка ШПЦ 400.

Прочность бетона: R180 = (В/0,78)*1,4 = (15/0,78)*1,4 = 26,9 МПа.

R180, МПа

В/Ц

Рис.9 Зависимость предела прочности бетона II зоны на сжатие от R180 в возрасте 180 суток от водоцементного отношения

По графику на рис.9 по прочности, В/Ц = 0,60.

Для бетона III зоны:

1)класс бетона по прочности В20.

При экспериментальном определении зависимостей, связывающих прочность бетона с величиной водоцементного отношения, необходимо приготовить несколько образцов – кубы из бетонной смеси с разными значениями водоцементного отношения, но постоянными Ц и r. Их выдерживают 180 дней, испытывают на сжатие и строят график зависимости R180 от В/Ц.

Марка ПЦ 500;

Прочность бетона: R180 = (В/0,78)*1,4 = (20/0,78)*1,4 = 35,9 МПа.

R180, МПа

В/Ц

Рис.10 Зависимость предела прочности бетона III зоны на сжатие от R180 в возрасте 180 суток

По графику на рис.10 по прочности, В/Ц = 0,588.

Водонепроницаемость бетона на портландцементе в зависимости от В/Ц принимаем по табл. П.9, стр.148 [1]. Так как для бетона II зоны используем шлакопортландцемент, то в соответствии с примечанием к вышеуказанной таблице водонепроницаемость бетона на ШПЦ принимаем на 15% ниже, чем бетона на портландцементе.

Пример вычислений по табл.14:

Водопотребность бетонной смеси:

1) II зоны, 104 кг/м³;

2) III зоны, 76 кг/м³.

В/Ц = 0.50

Для бетона II зоны по таблице П.9, стр.148 [1]:

Так как в таблице нет нужной нам водопотребности (Вп³ =104 кг/м³), то определим значение водонепроницаемости путем интерполяции её значений между Вп¹=100 кг/м³ и Вп²=150 кг/м³ ( = 2.22 МПа и = 3,21 МПа)

Путем интерполяции определим W³ для Вп³ =104 кг/м³:

Так как для бетона II зоны используем шлакопортландцемент, то в соответствии с примечанием к таблице П.9, стр.148 [1] водонепроницаемость бетона на ШПЦ принимаем на 15% ниже, чем бетона на портландцементе.

Тогда,

Результаты определения заносим в табл. 14.

Для бетона III зоны по таблице П.9, стр.148 [1]:

Так как в таблице нет нужной нам водопотребности (Вп³ =76 кг/м³), то определим значение водонепроницаемости путем интерполяции её значений между Вп¹=50 кг/м³ и Вп²=100 кг/м³ ( = 1.6 МПа и = 2.22 МПа)

Путем интерполяции определим W³ для Вп³ =76 кг/м³:

Результаты определения заносим в табл. 14.

Результаты испытаний бетона II и III зоны на водонепроницаемость

Таблица 14

В/Ц		0,50	0,55	0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,90
W, МПа	II	1,96	1,35	0,94	0,68	0,51	0,41	0,33	0,27
	III	1,92	1,29	0,88	0,62	0,45	0,36	0,28	0,22

По данным табл. 14 строим график зависимости водонепроницаемости бетона II и III зон от водоцементного отношения W=f(В/Ц) (рис.11 и рис.12 для бетона II и III зон соответственно).

Для бетона II зоны:

1)Класс бетона по водонепроницаемости W12.

Число в марке обозначает наибольшее давление воды (в кгс/см²), которое выдерживают бетонные образцы. Следовательно, водонепроницаемость бетона II зоны будет составлять, W = 1.2 МПа.

При экспериментальном определении зависимостей, связывающих водонепроницаемость бетона с величиной водоцементного отношения, готовят несколько бетонных цилиндров с разными значениями водоцементного отношения, но с постоянными Ц и r. Далее их выдерживают в стандартных условиях (при температуре 20^оС) в течении 180 дней, испытывают на водонепроницаемости и строят график зависимости W от В/Ц.

W, МПа

В/Ц

Рис.11 Зависимость водонепроницаемости бетона II зоны от В/Ц

По графику на рис.11 по водонепроницаемости, В/Ц = 0,57.

Для бетона III зоны:

1)класс бетона по водонепроницаемости W14.

Число в марке обозначает наибольшее давление воды (в кгс/см²), которое выдерживают бетонные образцы. Следовательно, водонепроницаемость бетона II зоны будет составлять, W = 1.4 МПа.

При экспериментальном определении зависимостей, связывающих водонепроницаемость бетона с величиной водоцементного отношения, готовят несколько бетонных цилиндров с разными значениями водоцементного отношения, но с постоянными Ц и r. Далее их выдерживают в стандартных условиях (при температуре 20^оС) в течении 180 дней, испытывают на водонепроницаемости и строят график зависимости W от В/Ц.

W, МПа

В/Ц

Рис.12 Зависимость водонепроницаемости бетона III зоны от В/Ц

По графику на рис.12 по водонепроницаемости, В/Ц = 0,54

Результаты испытаний бетона III зоны на морозостойкость в зависимости от водоцементного соотношения берем из табл. П.10, стр.149 [1]. Для бетона III зоны используем портландцемент (см. табл.15).

Результаты испытаний бетона III зоны на морозостойкость

Таблица 15

В/Ц	0,40	0,50	0,55	0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,90
F, циклы	675	390	285	220	170	145	120	105	90

По данным табл. 15 строим график зависимости морозостойкости бетона III зоны от водоцементного отношения F=f(В/Ц) (см. рис.13).

Для бетона III зоны:

3) класс бетона по морозостойкости F200

При экспериментальном определении зависимостей, связывающих морозостойкость бетона с величиной водоцементного отношения готовят образцы – кубы с разными значениям В/Ц, но постоянными Ц и r. Их выдерживают 28 или 180 дней, а затем испытывают на морозостойкость. По данным испытаний строят график зависимости F от В/Ц.

F, циклы

В/Ц

Рис.13 Зависимость морозостойкости бетона III зоны от В/Ц

По графику на рис.13 по морозостойкости, В/Ц = 0.62.

Для бетонов II и III зоны мы должны выбрать наименьшее В/Ц из полученных В/Ц, определенных в зависимости от класса бетона по прочности, по водонепроницаемости и по морозостойкости.

Результаты определения В/Ц для бетонов II и III зоны представлены в таблице 16