2.1.2 Расчет номинального состава тяжелого бетона

Водоцементное отношение В/Ц вычисляют по формулам Боломея-Скрамтаева:

- для обычного бетона при В/Ц0,4

В/Ц=АR_ц/(R_б+ 0,5АR_ц) (2.2)

- для высокопрочного бетона при В/Ц 0,4

В/Ц=А₁R_ц/(R_б - 0,5А₁R_ц) (2.3)

где R_б - проектная прочность бетона (марка), МПа;

R_ц- активность цемента, МПа;

А,А₁- коэффициенты, учитывающие качество материалов (см табл. 2.2).

Таблица 2.2

Значения коэффициентов качества материалов

Характеристика заполнителей и цемента	А	А1
Высококачественные Рядовые Пониженного качества	0,65 0,6 0,55	0,43 0,4 0,37

Примечание. Высококачественные материалы: щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности, портландцемент высокой активности без добавок или с минимальным количеством активной минеральной добавки, заполнители промытые, фракционированные с оптимальным зерновым составом смеси.

Рядовые материалы: заполнители среднего качества, в том числе гравий, портландцемент средней активности, высокомарочный шлакопортландцемент.

12

Материалы пониженного качества: крупные заполнители низкой прочности и мелкие пески, цементы низкой активности.

Расход воды (водопотребность смеси) В (кг на 1 м³ бетонной смеси) определяют ориентировочно по табл. 2.3, исходя из заданной удобоукладываемости смеси, вида заполнителя и крупности его зерен.

Таблица 2.3

Водопотребность бетонной смеси

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

Примечание. Данные таблицы справедливы для бетонной смеси на портландцементе и песке средней крупности. При использовании пуццоланового портландцемента расход воды увеличивается на 20 кг/м³, в случае применения мелкого песка взамен среднего расход воды также увеличивается на 10 кг/м³, а при использовании крупного песка соответственно уменьшается на 10 кг/м³.

Расход цемента Ц (кг/м³) рассчитывают по формуле

Ц=В/(В/Ц) (2.4)

и сравнивают с минимально допустимым.

Минимальный расход цемента в бетонной смеси определяется условием необходимой удобоукладываемости, т.к. при снижении расхода цемента уменьшается связность смеси и увеличивается опасность расслоения смеси, образования в ней пустот и снижения прочности бетона.

Если при определении состава бетона в результате расчета будет получен расход цемента, меньший, чем минимально допустимый, указанный в таблице 2.4, то в дальнейших расчетах используют значение минимально допустимого расхода цемента.

13 Таблица 2.4

Минимальные расходы цемента, обеспечивающие

получение нерасслаиваемой бетонной смеси

Характеристика смеси по удобоукладываемости	Расход цемента ( кг/м3) при наибольшей крупности заполнителя, мм
	10	20	40	70
Особо жесткая (Ж20 с) Жесткая (Ж=10 - 20 с) Малоподвижная (Ж=5 - 10 с) Подвижная (ОК=1 -10 см) Очень подвижная (ОК=10-16 см) Литая (ОК16 см)	160 180 200 220 240 250	150 160 180 200 220 230	140 150 160 180 210 200	130 140 150 160 180 190

Примечание. Жесткость указана по стандартному вискозиметру.

Расход заполнителей - песка П, щебня или гравия Щ(Г) (кг/м³) вычисляют исходя из двух условий :

а) сумма абсолютных объемов всех компонентов бетонной смеси в уплотненном состоянии равна 1 м³:

Ц/_ц + В/ _в + П/_п + Щ(Г)/ _ш(г) = 1 (2.5)

б) цементно-песчаная смесь заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен для обеспечения удобоукладываемости:

Ц/_ц + В/ _в+ П/_п =  V_пщ(г)( Щ(Г)/ _нщ(г) ), (2.6)

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

_ц ; _в; _п ; _щ(г) - истинные плотности материалов, кг/м³;

_нш(г) - насыпная плотность щебня (гравия) в рыхлом состоянии, кг/м³;

 - коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия), принимаемый в зависимости от расхода цемента и водоцементного отношения в соответствии с таблицей 2.5 для пластичных смесей и 1,05 - 1,1 - для жестких;

V_пщ(г) - пустотность щебня (гравия) в рыхлом состоянии ( об. доли).

Таблица 2.5

Значения коэффициентов раздвижки зерен крупного заполнителя

для пластичных смесей

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

Примечание. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент находят интерполяцей.

14

Расход щебня (гравия) Щ(Г) ( кг/м³) определяют по формуле:

Щ(Г) = 1/( V_пщ(г)/ _нш(г) + 1/_ш(г) ) (2.7)

Расход песка П (кг/м³ смеси) вычисляют как произведение истинной плотности песка на разность между проектным объемом смеси (1 м³) и суммой абсолютных объемов цемента , воды и щебня(гравия) в этом объеме:

П=1- (Ц/_ц + В/ _в+ Щ(Г)/ _ш(г) )^ _п (2.8)

Расчетную среднюю плотность бетонной смеси _бс (кг/м³) определяют по формуле

_бс =Ц + В + Щ(Г)+ П (2.9)

Коэффициент выхода бетонной смеси  рассчитывается по формуле:

=1/(Ц/_нц + П/_нп + Щ(Г)/ _нщ(г)) (2.10)

Значение коэффициента выхода бетонной смеси  должно находиться в пределах от 0,55 до 0,75.