8. Расчет количества мелкого и крупного заполнителей

Количество мелкого заполнителя (песка) составит 645·0,39·2,65 = 667 кг, количество крупного заполнителя (щебня) 645·0,61·2,60 = 1023 кг.

Исходный расчетный (номинальный) состав, установленный для сухих материалов, выражают двумя способами.

1. В виде расходов материалов по массе на 1 м³ уложенной и уплотнённой бетонной смеси:

цемент = 401 кг;

песок = 667 кг;

щебень = 1023 кг;

сухая добавка ЩСПК = 0,8 кг;

вода = 181 кг.

2. В виде отношения по массе между цементом, песком, крупным заполнителем (принимая расход цемента за единицу) с указанием Ц/В:

Ц/Ц = П/Ц = Щ/Ц = 1:1,66:2,55 при Ц/В = 2,219.

Расчетная средняя плотность уложенной и уплотнённой бетонной смеси подсчитывается как сумма расходов всех компонентов по массе:

ρ = Ц + П + Щ + В + Д = 401 + 667 + 1023 + 181 + 0,8 = 2273 кг/м³.

Исходный расчётный состав бетона проверяют и при необходимости корректируют в пробных лабораторных замесах. Главным условием при этом является обеспечение заданной марки бетонной смеси по консистенции, марки (класса) бетона по прочности и марки по морозостойкости.

Производственный состав определяется с учетом влажности заполнителей, которая может изменяться в зависимости от условий и длительности хранения. При этом количество влажных заполнителей увеличивается настолько, чтобы содержание сухого материала равнялось расчетному количеству, а масса вводимой в замес воды уменьшалась на величину, равную содержанию воды в заполнителях. Следовательно, Ц/В и средняя плотность бетонной смеси не изменяются.

П₁ = П(1 + ω_п /100) = 667(1 + 4/100) = 667 + 27 = 694 кг,

Щ₁ = Щ(1 + ω_щ /100) = 1023(1 + 4/100) = 1023 + 31 = 1054 кг,

В₁ = 181 – 27 – 31 = 123 л.

Производственный состав 1 м³ бетонной смеси на влажных заполнителях:

Цемент = 401 кг;

Песок = 694 кг;

Щебень = 1054 кг;

Раствор добавки ЩСПК = 0,8 кг;

Вода = 123 кг.

Средняя плотность бетонной смеси 2273 кг/м³.

Выводы по работе

По окончании расчёта состава тяжелого бетона следует сделать вывод о необходимости экспериментальной проверки и возможной корректировке расчётного номинального состава сначала в лаборатории, а затем и в производственных условиях. Лишь после установления соответствия характеристик полученной бетонной смеси и самого бетона требованиям проектного задания можно сделать вывод о правильности выполненного подбора и расчёта состава бетона.

Контрольные вопросы

1. Чем отличается производственный состав бетона от расчётного?

1. Тем, что расход материалов пересчитан на один замес в бетоносмесителе известной вместимости.

2. Тем, что расход заполнителей определён с учётом их влажности при уменьшении В/Ц.

3. Тем, что расход заполнителей определён с учётом их влажности и с соответствующим уменьшением расхода воды при неизменной величине В/Ц.

4. Тем, что объем замеса бетоносмесителя сильно отличается от суммарного объема компонентов бетонной смеси.

2. Какова цель расчёта состава бетона?

1. Установить расходы материалов, необходимые для приготовления 1 м³ бетонной смеси.

2. Определить плотность бетона.

3. Установить расходы материалов, обеспечивающие максимальную плотность и прочность бетона.

4. Установить экономически оптимальные расходы компонентов, обеспечивающие получение заданных свойств бетонной смеси и бетона.

3. От чего зависит выбор количества воды затворения при расчёте состава бетона?

1. От марки цемента и водоцементного отношения.

2. От требуемых показателей удобоукладываемости бетонной смеси, водопотребности заполнителей и вяжущего.

3. От водопотребности заполнителей.

4. От расхода цемента и требуемой проектной прочности бетона.

4. От каких факторов зависит марочная прочность бетона?

1. От условий уплотнения бетонной смеси и твердения бетона.

2. От качества заполнителей, марки цемента и водоцементного отношения.

3. От марки цемента и марки щебня по прочности.

4. От расхода цемента и удобоукладываемости бетонной смеси.

5. Как назначаются показатели удобоукладываемости (подвижности и жесткости) бетонной смеси?

1. В зависимости от вида и наибольшей крупности крупного заполнителя,

2. В зависимости от марки бетона и назначения проектируемой конструкции.

3. В зависимости от типа железобетонной конструкции.

4. В зависимости от способа уплотнения бетонной смеси, размеров сечения и густоты армирования проектируемой конструкции.

6. Как проверить правильность выполненного расчёта состава бетона?

1. Путём сравнения показателей средней плотности бетонной смеси в расчётном и производственном составе.

2. Путём изготовления пробного лабораторного замеса с последующим испытанием образцов для контроля качества бетона по различным показателям (прочности, водонепроницаемости, морозостойкости).

3. Путем сравнения объемов замеса и объема бетоносмесителя.

4. Путём пробного замеса с проверкой удобоукладываемости бетонной смеси, с изготовлением и испытанием контрольных образцов для контроля прочности бетона.

7. От чего зависит величина раздвижки зёрен крупного заполнителя?

1. От насыпной плотности крупного заполнителя.

2. От объёма цементного теста и крупности песка.

3. От расхода крупного заполнителя.

4. От пустотности крупного заполнителя.

8. Как определить расчетом среднюю плотность бетонной смеси?

1. Рассчитать среднее арифметическое значение насыпных плотностей цемента, песка, щебня без учета плотности воды.

2. Суммировать рассчитанные на 1 м³ бетона расходы исходных компонентов.

3. Рассчитать среднее арифметическое значение насыпных плотностей цемента, песка, щебня и плотности воды.

4. Суммировать значения средних плотностей исходных компонентов.

9. Чему равен коэффициент выхода бетонной смеси?

1. Отношению массы полученной смеси к сумме масс исходных компонентов.

2. Отношению суммы объёмов сухих компонентов в рыхло-насыпном состоянии к объёму полученной бетонной смеси.

3. Отношению объёма полученной смеси к сумме объёмов сухих компонентов в рыхло-насыпном состоянии.

4. Отношению расчётного объёма бетонной смеси к объёму бетоносмесителя.

Лабораторная работа № 11

СВОЙСТВА БЕТОННОЙ СМЕСИ И КОРРЕКТИРОВКА СОСТАВА БЕТОНА

Общие сведения

Бетонной смесью называется рационально составленная, однородно перемешанная, пластичная при формовании смесь компонентов бетона до начала схватывания и твердения входящего в ее состав вяжущего.

Рационально составленная – подобраны заполнители непрерывной гранулометрии, обеспечивающие плотную упаковку зерен, а вяжущего и воды взято столько, чтобы тесто вяжущего вещества заполнило межзерновые пустоты и смазало тонкой пленкой каждое зерно заполнителя.

Однородно перемешанная – смесь во всех участках имеет одинаковый состав, структуру, строение и свойства, которые должны сохраняться при транспортировке и укладке бетонной смеси в форму.

Пластичная при формовании – смесь способна растекаться при заданном способе формования, заполняя форму, сохраняя однородность и сплошность.

Компоненты бетона находятся в различных агрегатных состояниях, а твердая фаза имеет размеры от 0,001 мм (вяжущее вещество) до 70 мм (заполнитель).

Иными словами, бетонная смесь представляет собой сложную специфическую дисперсную систему, в составе которой имеется ряд других дисперсных систем. Причем в разных системах одно и то же вещество может быть как дисперсной фазой, так и дисперсионной средой (рис. 25).

Дисперсная система	=	Дисперсная фаза	+	Дисперсионная среда
Цементное тесто	=	Цемент	+	Вода
Цементно-песчаная растворная смесь (ЦПРС)	=	Песок	+	Цементное тесто
Бетонная смесь	=	Щебень	+	ЦПРС

Рис. 25. Бетонная смесь как дисперсная система

В данной дисперсной системе цементное тесто представляет собой истинно дисперсную систему, в которой зерна цемента окружены гидратными слоями и связаны друг с другом молекулярными силами, образуя пространственную структуру. Такая структура устойчива и удерживает в определенном положении зерна песка и крупного заполнителя, а также обладает смазочным эффектом, облегчая скольжение твердых частиц заполнителей друг по другу при растекании смеси.

Свойства бетонной смеси подчиняются законам реологии, предметом которой является установление взаимосвязи между силами, действующими на реальное тело и вызванными ими деформациями.

С реологией тесно связана тиксотропия – способность тела разжижаться при механических воздействиях и восстанавливать структуру (загустевать) после их прекращения.

Строение и свойства бетона зависят от удобоукладываемости бетонной смеси, которая оценивается способностью ее, растекаясь, плотно заполнять форму с наименьшими энергетическими затратами при выбранном способе уплотнения. Удобоукладываемость определяет плотность и влияет на прочность, проницаемость, истираемость и другие свойства бетона. Удобоукладываемость бетонной смеси оценивается по консистенции, которая характеризуется подвижностью и жесткостью.

Подвижность – способность бетонной смеси растекаться под действием сил тяжести и оценивается по величине осадки отформованного бетонного конуса (ОК). Подвижность является статической характеристикой структурной прочности бетонной смеси.

Жесткость – способность бетонной смеси сопротивляться растеканию при воздействии вибрации. Определяется на вискозиметре по времени (Ж) в секундах. Жесткость является показателем динамической вязкости бетонной смеси при разрушении структуры смеси.

Подвижность и жесткость связаны обратно-пропорциональной зависимостью, и по их показателям назначается марка бетонной смеси по удобоукладываемости (табл. 42).

Таблица 42

Марки бетонной смеси по удобоукладываемости

Марка	Ж, с	Марка	Ж, с	ОК, см	Расплыв основания конуса, см
СЖ-3	> 100	Ж-1	5…10	–	–
СЖ-2	51…100	П-1	< 5	1…4	–
СЖ-1	< 50	П-2	–	5…9	–
Ж-4	31…60	П-3	–	10…15	–
Ж-3	21…30	П-4	–	16…20	26…30
Ж-2	11…20	П-5	–	> 21	> 31

Удобоукладываемость бетонной смеси устанавливается на стадии проектирования состава бетона в зависимости от густоты армирования, способа укладки и уплотнения бетонной смеси. Наиболее экономичными являются жесткие смеси за счет меньшего расхода цемента. Удобоукладываемость зависит от многих факторов, из которых следует выделить нормальную густоту цементного теста и его объем, количество воды затворения, суммарную поверхность заполнителей, форму зерен и чистоту поверхности. Введение пластифицирующих добавок увеличивает консистенцию бетонной смеси.

Приготовление бетонной смеси производится в бетоносмесителях, типы которых зависят от вида и консистенции бетонной смеси.

При низких температурах окружающего воздуха предусматривается подогрев воды в процессе приготовления смеси и утепление транспортных средств.

Способ уплотнения бетонной смеси зависит от формы, размеров и конфигурации изделий, консистенции бетонной смеси, состава бетона. При этом контролируется степень уплотнения по коэффициенту уплотнения, который представляет собой отношение фактической плотности бетонной смеси к расчетной.

Цель работы:

– изучить методы определения удобоукладываемости, плотности и коэффициента уплотнения бетонной смеси;

– приготовить бетонную смесь и откорректировать ее по удобоукладываемости;

– приготовить контрольные образцы бетона с различными В/Ц для последующей корректировки состава бетона по прочности.

Порядок выполнения работы

Преподаватель выдает исходные данные для подбора состава бетона. Подбор ведется по методике работы № 10 всей подгруппой студентов. После подбора номинального состава (на 1000 л) материалы следует дозировать на 7...10 литров бетонной смеси в пересчете на абсолютно плотное состояние.

Одно звено экспериментально корректирует состав бетона при расчетном В/Ц с обеспечением проектной удобоукладываемости бетонной смеси.

Другие звенья производят перерасчет состава, изменяя В/Ц соответственно на – 0,08; − 0,05 и + 0,05 с последующей корректировкой для обеспечения проектной консистенции.

Все звенья определяют теоретическую и фактическую плотности и коэффициент уплотнения бетонной смеси. Работа заканчивается приготовлением контрольных образцов-кубов, которые после твердения в нормальных условиях используются в работе № 12 для окончательного уточнения величины В/Ц, обеспечивающего проектную прочность бетона.

Методы испытаний