Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Кафедра «Строительные материалы и специальные технологии»

ПОДБОР СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО

ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНА

ДЛЯ КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВ

Методические указания к лабораторной работе

Составитель В.Д. Галдина

Омск

СибАДИ

2015

ВВЕДЕНИЕ

Мосты относятся к сложным транспортным сооружениям, к которым предъявляются повышенные требования по долговечности и надежности. Их срок эксплуатации определяется долговечностью применяемых конструкционных материалов (бетона, железобетона, углеродистой стали). Мостовые конструкции подвергаются значительным вибрационным нагрузкам, интенсивному увлажнению, воздействию атмосферных факторов (перепады температур, повышенная влажность, агрессивные газовые выбросы автомобилей и др.). Поэтому к бетонам для строительства мостов предъявляются требования по прочности на сжатие, маркам по морозостойкости и водонепроницае-

мости [1, 2].

Целью лабораторной работы является ознакомление студентов с методикой подбора состава тяжелого цементного бетона, используемого для изготовления конструкций мостов.

Лабораторную работу предусмотрено выполнять в течение трех занятий (12 ч). На предыдущих занятиях должны быть испытаны заполнители и цемент.

На первом занятии (4 ч) составляется задание на подбор состава бетона и подбирается номинальный состав бетона технологическим методом с принятым средним значением соотношения между песком

ищебнем. На втором занятии (4 ч) выполняются следующие работы:

1)изготовление бетонной смеси расчетного состава, определение ее удобоукладываемости, при необходимости корректировка состава, изготовление контрольных образцов;

2)расчет двух дополнительных составов смесей с увеличенным

иуменьшенным значением водоцементного отношения по сравнению с расчетным, изготовление бетонных смесей и контрольных образцов. Образцы до испытания хранят в нормальных условиях [3, 4].

На третьем занятии (4 ч) определяются плотность, водонепроницаемость и прочность бетона по контрольным образцам, анализируются результаты испытаний, полученные на трех занятиях, предлагается уточненный состав бетона. При выполнении лабораторной работы рекомендуется пользоваться также методическими указаниями «Подбор состава тяжелого цементного бетона» [3].

Справочные таблицы, используемые при подборе состава бетона, даны в прил. 1, пример оформления таблиц по лабораторной работе – в прил. 2.

3

Защита лабораторной работы проводится путем устного или письменного опроса по контрольным вопросам.

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.Подбор состава бетона включает в себя определение номинального состава, расчет и корректировку рабочего состава. Подбор номинального состава бетона должен выполняться по утвержденному заданию в соответствии с ГОСТ 27006 [5].

1.2.Задание на подбор состава бетона должно быть составлено для конструкций конкретной номенклатуры, изготавливаемых по определенной технологии из бетона одного вида и качества.

В задании указываются:

- нормируемые показатели качества бетона в соответствии с техническими требованиями стандартов или с проектной документацией: класс прочности бетона на сжатие, марки по морозостойкости и водонепроницаемости;

- показатели качества бетонной смеси (подвижность или жесткость), длительность и режимы твердения бетона;

- показатель однородности бетона по прочности – коэффициент вариации прочности, а также соответствующая ему требуемая прочность, планируемые на предстоящий период;

- ограничения по составу бетона (расход цемента, объем вовлеченного воздуха, водоцементное отношение) и применению материалов для его приготовления, установленные нормативно-технической и технологической документацией (вид, марка и класс цемента, вид химических добавок, вид и качество крупного и мелкого заполнителей).

1.3.Согласно СП 35.13330.2011, для конструкций мостов следует применять тяжелый бетон классов по прочности на сжатие В20;

В22,5; В25; В27,5; В30; В35; В40; В45; В50; В55 и В60. Класс прочно-

сти бетона на сжатие назначается с учетом вида конструкции, армирования и условий работы (табл. П.1.1).

1.4.Марки по морозостойкости и водонепроницаемости бетона назначаются в зависимости от климатических условий зоны строительства, расположения и вида конструкции (табл. П.1.2).

1.5.При приготовлении бетонов следует выполнять нормативные требования к минимальному и максимальному расходам цемента

иводоцементному отношению.

4

Минимальный расход цемента в зависимости от расположения конструкций из бетона составляет, кг/м3:

-нижеглубиныпромерзания или возможногоразмывадна–230;

-в подводной и надводной (надземной) частях сооружения–260;

-впределахпеременногоуровняводыилипромерзаниягрунта–290;

-в мостовом полотне – 290.

Максимальный расход цемента зависит от класса прочности бетона и составляет, кг/м3:

•до класса В35 включительно – 450;

•В40 – 500; В 45 и выше – 550.

Водоцементное отношение В/Ц должно быть:  в бетонах подземной зоны – не более 0,65;  в бетонах подводной зоны – не более 0,60.

В бетонах с добавками, в том числе расположенных в зоне переменного уровня воды, водоцементное отношение следует принимать по табл. 1.

Таблица 1

Водоцементное отношение в бетонах в зависимости от вида конструкции и марки по морозостойкости

1.6.Подвижность и жесткость бетонной смеси устанавливают для виброуплотняемых смесей по СНиП 3.09.01–85* [6] и уточняют в зависимости от характера и размеров конструкции, степени армирования, способа транспортировки и интенсивности уплотнения смеси

(табл. П.1.3).

1.7.Наибольшая крупность заполнителей в зависимости от видов бетонируемых элементов назначается по табл. П.1.4.

5

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

2.1.Для нормирования прочности бетона используют стандартную характеристику, которая гарантирует получение бетона заданной прочности с учетом возможных ее колебаний. Такой характеристикой является класс бетона по прочности.

Класс бетона по прочности на сжатие В – это гарантирован-

ная прочность бетона с учетом его неоднородности, принимаемая с обеспеченностью 0,95. Обеспеченность 0,95 означает, что установленная классом прочность будет обеспечиваться в 95 % случаях из 100 % и только в 5 % случаях можно ожидать ее невыполнения.

Нормируемая прочность бетона Внорм = В – прочность бетона

впроектном возрасте или ее доля в промежуточном возрасте, установленная в нормативном или техническом документе, по которому изготавливают бетонную смесь, готовую к применению (БСГ), или конструкцию.

2.2.В качестве характеристик однородности бетона по прочности, используемых для определения требуемой прочности бетона RТ, вычисляют коэффициенты вариации прочности бетона.

Требуемая прочность бетона RТ – минимально допустимое среднее значение прочности бетона в контролируемых партиях БСГ или конструкций, соответствующее нормируемой прочности бетона при ее фактической однородности.

2.3.Контроль и оценку прочности бетона на предприятиях, производящих БСГ, сборные, сборно-монолитные и монолитные бетонные и железобетонные конструкции, проводят по ГОСТ 18105 [7] статистическими методами с учетом характеристик однородности бетона по прочности в течение анализируемого периода.

Анализируемый период – период времени, за который вычисляют среднее значение коэффициента вариации прочности бетона для партий БСГ или конструкций, изготовленных за этот период.

За анализируемый период определяют:

- фактическую прочность бетона Rm и текущий коэффициент вариации прочности бетона Vm в каждой партии;

- средний коэффициент вариации прочности бетона за анализи-

руемый период Vm ;

- требуемую прочность бетона RТ для следующего контролируемого периода и проводят оценку прочности бетона каждой партии, изготовленной в контролируемом периоде.

6

Контролируемый период – период времени, в течение которого требуемая прочность бетона принимается постоянной в соответствии

скоэффициентом вариации за предыдущий анализируемый период.

2.4.Продолжительность анализируемого периода для определения характеристик однородности бетона по прочности устанавливают от одной недели до трех месяцев. Число единичных значений прочности бетона в течение этого периода должно быть не менее 30.

2.5.Фактическую прочность бетона Rm в партии, МПа, рассчитывают по формуле

n

Ri

где Rm – фактическое значение прочности бетона в партии, МПа; Ri – единичное значение прочности бетона, МПа; n – общее число единичных значений прочности бетона в партии.

За единичное значение прочности бетона по образцам принимают среднюю прочность серий образцов, изготовленных из одной пробы бетонной смеси, для контроля одного вида нормируемой прочности.

2.6. Среднеквадратическое отклонение прочности бетона в партии Sm рассчитывают по формуле

n

(Ri Rm)2

При числе единичных значений прочности бетона в партии от двух до шести значение среднеквадратического отклонения Sm допускается рассчитывать по формуле

где Sm – среднеквадратическое отклонение, МПа; Wm = (Rmax – Rmin) – pазмах прочности бетона в партии, МПа; Rmin и Rmax – минимальное и максимальное значения прочности бетона в партии, МПа; α – коэффициент, принимаемый по табл. 2.

7

2.7. Текущий коэффициент вариации прочности бетона Vm в партии бетонной смеси или конструкций определяют по формуле

2.8. Среднее значение коэффициента вариации прочности бетона Vm за анализируемый период рассчитывают по формуле

n Vmi ni

ni

i 1

где Vmi – коэффициент вариации прочности бетона в каждой i-й пар-

тии; ni – число единичных значений прочности бетона в каждой i-й

n

партии; ni – общее число единичных значений прочности бетона

i 1

за анализируемый период.

2.9. Требуемую прочность бетона каждого вида для БСГ и сборных конструкций рассчитывают по формуле

где RТ – требуемая прочность бетона, МПа; КТ – коэффициент требуемой прочности, принимаемый для тяжелых бетонов (кроме ячеистого и массивного гидротехнического) по табл. 3 в зависимости от

среднего коэффициента вариации Vm за анализируемый период; Внорм – нормируемая прочность бетона, МПа.

2.10. В начальный период производства, когда недостаточно данных для определения характеристик однородности бетона по прочности, требуемую прочность рассчитывают по формуле (6).

8