Вопросы для самоконтроля

1. Что такое марка и класс бетона, как они соотносятся?

2. Что такое морозостойкость бетона, опишите методы ее определения?

3. От чего зависят условия испытания при определении морозостойкости бетона?

4. Что такое водонепроницаемость бетона?

5. Что такое удобоукладываемость бетона и как она классифицируется?

6. Опишите методику определения подвижности бетонной смеси.

7. Как определяется жесткость бетонной смеси?

2. Проектирование состава бетона

Состав бетона – это количественное соотношение между всеми компонентами бетонной смеси – цементом, водой, добавками, заполнителями. Он должен обеспечивать в конкретных условиях приготовления, транспортирования и укладки получение заданных проектом характеристик бетонной смеси и бетона при минимальном расходе цемента. Проектирование состава бетона [10] включает назначение нормативных характеристик бетона, выбор исходных материалов для приготовления бетона, определение технологических характеристик бетонной смеси, подбор бетона по заданным нормативным и технологическим характеристикам.

Нормативные характеристики:

- марка (Rб) или класс бетона (В) по прочности на сжатие, выбирается в зависимости от назначения бетона и условий эксплуатации бетона.

Технологические характеристики:

- удобоукладываемость: подвижности (осадка конуса, см) или жесткость (сек).

Технологические характеристики назначаются по данным проекта организации работ в зависимости от условий приготовления, транспортирования, укладки, густоты армирования конструкции. К важнейшим из этих условий относится длительность транспортирования смеси, температура воздуха в период производства работ, условия и средства виброуплотнения. Классификация бетонной смеси по удобоукладываемости дана в таблице 7.

Характеристики исходных материалов:

- активность (R_ц) или марка цемента, его вид;

- истинная и насыпная плотности цемента (ρ_ц, ρ_0ц), песка (ρ_п, ρ_0п), крупного заполнителя (ρ_к, ρ_0к)

- пустотность крупного заполнителя, определяемая по формуле:

V_п = ,

Исходные материалы должны отвечать требованиям действующих норм и стандартов. Подбор состава бетона осуществляется расчетно-экспериментальным методом.

1. Расчет состава бетона по методу абсолютных объемов

В основе метода лежит уравнение абсолютных объемов, составленное исходя из следующего предположения: бетон сразу после укладки и уплотнения находится в абсолютно плотном состоянии, и его объем складывается из суммы абсолютных объемов составляющих:

Ц/ρ_ц + В/ρ_в + П/ρ_п + К/ρ_к = 1000,

где Ц, В, П, К – расходы соответственно цемента, воды, песка, крупного заполнителя, кг/м³;

ρ – их плотности, кг/л;

1000 – объем бетона, л.

Расчет ведется в следующей последовательности.

1. Расчетным путем определяется значение цементно-водного фактора Ц/В и водоцементного В/Ц из формул:

- R_б=А·R_ц (Ц/В-0,5) – для бетонов с Ц/В<2,5 (В/Ц>0,4);

- R_б=А₁·R_ц (Ц/В+0,5) – для бетонов с Ц/В>2,5 (В/Ц<0,4);

где R_б – марка бетона;

R_ц – активность цемента;

А, А₁ – коэффициенты качества заполнителей (табл. 8).

Таблица 8. Значения коэффициентов А и А₁

Материалы для бетона	А	А1
Высококачественные: щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности, портландцемент высокой активности, заполнители чистые и фракционированные.	0,65	0,43
Рядовые: заполнители среднего качества, в том числе гравий, портландцемент средней активности.	0,6	0,4
Пониженного качества: крупные заполнители низкой прочности, мелкие пески, цементы низкой активности.	0,55	0,37

Данная методика рассматривает подбор состава подвижных бетонных смесей (для Ц/В<2,5), поэтому Ц/В определяют по формуле:

Ц/В= ,

В/Ц= ,

Для опытных составов применяются три водоцементных соотношения:

1 состав – В/Ц полученное расчетом;

2 состав – В/Цх0,8;

3 состав – В/Цх1,2;

2. Для заданной подвижности бетонной смеси определяют ориентировочную водопотребность (В) бетонной смеси по таблице 9 и вычисляют расход цемента на 1 м³ бетона:

,

Таблица 9. Ориентировочный расход воды л/м³, в зависимости от вида заполнителя и характера бетонной смеси

Удобоукладываемость бетонной смеси		Наибольшая крупность зерен, мм
		Гравия				Щебня
Осадка конуса, мм	Жесткость, мм	10	20	40	70	10	20	40	70
9-12	-	215	200	185	170	230	215	200	185
6-8	-	205	190	175	160	220	205	190	175
3-5	-	195	180	165	150	210	195	180	165
1-2	-	185	170	155	140	200	185	170	155
-	30-50	165	160	150	-	175	170	160	-
-	60-80	155	150	140	-	165	160	150	-
-	90-120	145	140	135	-	160	155	140	-
-	150-200	135	130	128	-	150	145	135	-

Расход цемента сравнивают с минимально допустимым (табл. 10). Если расход цемента ниже допустимого, необходимо довести его до нормы или ввести тонкомолотую добавку.

Таблица 10. Минимальный расход цемента для получения не расслаивающейся плотной бетонной смеси

Смесь	Цмин, кг/м3, припредельной крупности заполнителя, мм
	10	20	40
Особо жесткая	160	150	140
Жесткая	180	160	150
Малоподвижная	200	180	160
Подвижная	220	200	180
Литая	250	220	200

3. Содержание крупного и мелкого заполнителя определяют из уравнения абсолютных объемов.

Для определения П и К составляется система из двух уравнений. Первое уравнение – уравнение абсолютных объемов; второе уравнение выражает следующее условие: цементно-песчаный раствор должен заполнить все пустоты между крупным заполнителем с некоторой раздвижкой зерен.

Ц/ρ_ц + В/ρ_в + П/ρ_п + К/ρ_к = 1000 (1),

Ц/ρ_ц + В/ρ_в + П/ρ_п=(КαV_k)/ρ_ок (2),

где V_k – пустотность крупного заполнителя в долях единицы;

ρ_ок - насыпная плотность, кг/л;

α – коэффициент раздвижки зерен заполнителя (таблица 11).

Решая совместно эти уравнения, определяют расход крупного заполнителя и песка на 1 м³ бетона:

,

,

Таблица 11.Значение коэффициента α для подвижных бетонных смесей

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

Полученные расходы компонентов бетонной смеси заносят в таблицу 12.

Таблица 12. Расход материалов для получения 1 м³ бетонной смеси

Материал	Расход материалов на 1м3 бетона для составов
	1	2	3
Цемент Вода Песок Крупный заполнитель

По данным таблицы 12 определяют расчетную среднюю плотность бетона ρ₀, кг/м³ по формуле:

ρ₀=Ц+В+П+К