2. Подбор состава тяжелого бетона

Подбор состава тяжелого (обычного) бетона заключается в установлении наиболее рационального соотношения между составляющими бетон материалами (цементом, водой, песком, щебнем или гравием).

Состав бетона выражают расходом всех составляющих материалов по массе на 1 м³ уложенной и уплотненной бетонной смеси или же отношением массы составляющих материалов смеси к массе цемента, принимаемой за единицу, т. е. 1:х:у (цемент : песок : щебень или гравий) при В/Ц = z.

Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), рассчитанный для материалов в сухом состоянии, и производственный (полевой) – для материалов в естественно-влажном состоянии.

Для расчета состава тяжелого бетона необходимо иметь следующие данные: заданную марку бетона R_б; требуемую удобоукладываемость бетонной смеси, определяемую осадкой конуса ОК, см; вид и активность цемента R_ц; объемную насыпную массу составляющих ρ_н.ц., ρ_н.п, ρ_н.щ(г); и их плотность ρ_ц, ρ_п, ρ_щ(г); пустотность щебня или гравия V_п.щ(г); наибольшую крупность зерен щебня (гравия); влажность заполнителей W_п, W_щ(г).

Состав бетона рассчитывается в следующей последовательности:

1 Водоцементное отношение в/ц вычисляют исходя из требуемой марки бетона, активности цемента и с учетом вида и качества составляющих по следующим формулам:

– для бетонов с водоцементным отношением В/Ц 0,4

R_б = AR_ц (2.1)

для бетонов с водоцементным отношением В/Ц < 0,4

R_б = AR_ц ; (2.2)

где R_б – марка бетона, кгс/cм²;

R_ц – активность цемента, кгс /см²;

A – коэффициент, учитывающий качество материалов, А = 0,55 0,65.

После преобразования относительно В/Ц приведенные выше формулы имеют следующий вид:

или . (2.3)

=

2 Расход воды (водопотребность в л/м³) ориентировочно определяют исходя из заданной удобоукладываемости бетонной смеси по табл.2.1, которая составлена с учетом вида и крупности зерен заполнителя.

Таблица 2.1- Водопотребность бетонной смеси

Удобоукладываемость бетонной смеси		Расход воды, кг/м3, при наибольшей крупности заполнителя
Осадка конуса, см	Жесткость, с	гравия			щебня
		10	20	40	10	20	40
0 0 0 0 0 1–2 3–4 5–6 7–8 9–10	150–200 90–120 60–80 30–50 15–30 - - - - -	145 150 160 165 175 185 195 200 205 215	130 135 145 150 160 170 180 185 190 200	120 125 130 135 145 155 165 170 175 185	155 160 170 175 185 195 205 210 215 225	140 145 155 160 170 180 190 195 200 210	130 135 145 150 155 165 175 180 185 195

Расход воды на 1 м³ бетонной смеси определяют по табл. 2.1, учитывая заданную осадку конуса бетонной смеси ОК = 1 см. Для получения бетонной смеси такой подвижности с применением в качестве крупного заполнителя щебня с наибольшей крупностью зерен 40 мм расход воды на 1 м³ бетонной смеси должен составлять 195 кг.

3 Расход цемента на 1 м³ бетона вычисляют по формуле:

Ц= . (2.4)

Ц=195/0,75=260 кг

4 Расход заполнителей (песка, щебня или гравия) в кг на 1 м³ бетона вычисляют, исходя из двух условий:

Во-первых, сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона равна 1 м³ уплотненной бетонной смеси, т. е.

, (2.5)

где Ц, В, П, Щ(Г) – расход цемента , воды , песка и щебня (гравия), кг/м³;

– плотность этих материалов, кг/м³;

– абсолютные объемы материалов, м³.

Во-вторых, цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т. е.

, (2.6)

где V_п.щ(г) – пустотность щебня (гравия) в рыхлом состоянии ;

ρ_н.щ(г) – объемная масса щебня (гравия), кг/м³;

α – коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия) – находится по таблице

Таблица 2.2 - Оптимальные значения коэффициента раздвижки зерен в зависимости от расхода цемента и вида крупного заполнителя

Расход цемента, кг на 1 м3 бетона	Щебень	Гравий
200	1,25	1,30
250	1,30	1,37
300	1,35	1,42
350	1,43	1,50
400	1,48	1,57

Решая совместно эти два уравнения, находят формулы для определения расхода щебня (гравия) в кг на 1 м³ бетона:

Щ(Г) = . (2.7)

Щ(Г) = =1136,36 кг

Значение коэффициента раздвижки зерен α принимаем равным 1,27.

V_пщ=(2500-1300)/2500=0,48

5 Расход песка в сухом состоянии на 1 м³ бетона определяют по формуле

П = =

= кг.

6 Получаем следующий ориентировочный номинальный (лабораторный) состав бетона (кг/м³)

ρ_б.см = Ц + В + П + Щ = 260+195+750,75+1136,36=2342,11 кг/м³.

7. Коэффициент выхода бетона вычисляют по формуле

β = = =0,58.

8 Производственный (полевой) состав бетона вычисляют, принимая во внимание влажность заполнителей, в связи с чем необходимое количество воды уменьшают:

В^/ = В– . (2.8)

В^/ = 195 – ((795,79 – 750,75)+( 1204,54 – 1136,36))=81,78 кг.

При этом количество заполнителей соответственно увеличивают:

П_в = 750,75*(1+ ) = 795,79 кг;

Щ_в = 1136,36*(1+ ) = 1204,54 кг.

9 Определяем производственный состав бетона

а) по массе : : ; : : =1:2,89:4,37;

б) по объему : : ;

V_ц=260/1100=0,24

V_вп=750,75/1230=0,61

V_вщ=1136,36/1300=0,87

=1:2,54:3,625.

Список использованных источников

1 Строительное материаловедение : учеб. пособие для вузов / ред. В.А. Невский. – Ростов н/Д : Феникс, 2007.

2 Белов, В.В. Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных материалов для строительства / В.В. Белов, В.Б. Петропавловская. – М. : Изд-во АСВ, 2006.

2 Строительные материалы : Учебно- справ. пособие / ред. Г.А. Айрапетов, Ред. Г.В. Несветаев. – Ростов н/Д : Феникс, 2004.

3 Рыбьев, И.А. Строительное материаловедение / И.А. Рыбьев. – М. : Высш. школа, 2002.