28. При введении в бетонную смесь для получения бетона класса прочности В20 суперпластификатора С-3 в количестве 0,5 % мо ж- но (при сохранении той же прочности бетона) и подвижности бетонной смеси снизить расход воды на 1 м3 бетона со 180 до 160 л. Водоцементное отношение в бетоне 0,5, заполнители высококачественные. Сколько цемента можно сэкономить на 1 м3?

5. СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

5.1. Общие сведения

Строительный раствор – материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной смеси вяжущего вещества, мелкого заполнителя (песка), воды и добавок. До затвердевания этот материал называют растворной смесью. По виду вяжущего растворы разделяются на цементные, известковые, гипсовые и смешанные. По назначению строительные растворы бывают: кладочные – для каменных кладок и замоноличивания стыков; облицовочные – для крепления плит, плиток, облицовочных изделий; штукатурные – для оштукатуривания наружных и внутренних поверхностей; специальные – для устройства тепло- и гидроизоляции, инъекционные, для омоноличивания сборных железобетонных конструкций и других целей.

Качество свежеприготовленных строительных растворов характеризуют следующие показатели: подвижность, водоудерживающая способность, средняя плотность. Качество затвердевших растворов характеризуют предел прочности на сжатие, средняя плотность, водопоглощение, морозостойкость. ГОСТ 28013-98 установлены следующие марки по прочности в возрасте 28 суток (кроме гипсовых и гипсосодержащих): по пределу прочности на сжатие (в кгс/см2) – М4; М10; М25; М50; М75; М100; М150; М200; по морозостойкости – F10;

Прочность затвердевшего раствора зависит от активности вяжущего, его количества, водовяжущего отношения и условий твердения. Если отсутствует отсос воды пористым основанием, прочность цементного раствора в возрасте 28 суток можно определить по эмпи-

48

где Rp – предел прочности при сжатии раствора в возрасте 28 суток, МПа; Rц – активность цемента, МПа; Ц/В – цементно-водное отношение.

Прочность цементных растворов, укладываемых на пористое основание, ориентировочно можно найти по формуле

где К – коэффициент, равный 0,8 для среднезернистого песка и 0,5 – 0,7 для мелкозернистого; Ц – расход цемента на 1 м3 песка, м3.

Прочность смешанных растворов, твердеющих на пористом ос-

где К1 – коэффициент, для различных добавок составляет от 1,3 до 2; Д/Ц – отношение добавки к цементу по массе.

Качество свежеприготовленных растворов определяется удобоукладываемостью. Удобоукладываемость зависит от подвижности и водоудерживающей способности. Подвижность в основном обусловлена дозировкой вяжущего и оценивается по глубине погружения стандартного металлического конуса. В зависимости от характера основания, на которое укладывается растворная смесь, показатель подвижности может быть в пределах 1 – 14 см.

Для повышения водоудерживающей способности растворных смесей и снижения расхода цемента вводят известь или тонкодисперсные добавки (золы ТЭЦ, молотые известняки и доломиты и др.) в количестве от 50 до 200 % от массы цемента.

Состав растворов определяют, производя расчет на 1 м3 песка в такой последовательности:

1. Расход цемента устанавливают по формуле

где Rp – заданная марка раствора, МПа; k – коэффициент, равный 1 при использовании портландцемента и 0,88 для пуццоланового или шлакопортландцемента; Rц – активность цемента, МПа.

49

2. Массу добавки глиняного или известкового теста вычисляют из соотношения

Глиняное тесто используют такое, чтобы глубина погружения в него конуса была равна 13 – 14 см, известковое тесто приготавливают из извести второго сорта с содержанием воды 50 % (средняя плотность 1400 кг/м3).

3. Расход воды приближенно определяют по формуле

где ρДm – средняя плотность неорганической добавки, кг/м3.

5.2.Примеры решения задач

1.Установить расход материалов на 1 м3 известкового раствора

состава Sит:Sп = 1:4 по объему при условии, что известковое тесто и готовый раствор не имеют пустот, а межзерновая пустотность песка

Ппмз = 40 %; В/И = 0,8.

Решение. Объем известкового раствора Vир в абсолютноплотном состоянии

Vир = Sит + Sп (1 – Ппмз ) = 1 + 4 (1 – 0,4) = 3,4 м3,

где Sит и Sп – объемные доли известкового теста и песка соответственно.

Коэффициент выхода раствора

β = Vир / (Sит + Sп) = 3,4 / (1 + 4) = 0,68.

Расход известкового теста на 1 м3 раствора

Vит = Sит / β (Sит + Sп) = 1 /0,68 (1 + 4) = 0,29 м3.

Расход песка

Vц = 4 ∙ 0,29 = 1,16 м3.

Расход воды

Vв = 0,29 ∙ 0,8 = 0,232 м3, или Vв = 232 л.

2. Рассчитать расход материалов на 1 м3 цементного раствора состава Sц:Sп = 1:3 по объему, если В/Ц = 0,6. Межзерновая пустот-

ность песка Ппмз = 42 % об., насыпная плотность цемента ρцн = 1300

50

кг/м3, межзерновая пустотность цемента Пцмз = 50 % об. Расход це-

мента определить по массе и объему, песка – по объему. Решение. Объем раствора в абсолютно плотном состоянии

Vр = Sц + Sп + Sв = Sц (1 – Пцмз ) + Sп (1 – Ппмз ) + (В/Ц) ∙ Ц = = 1 ∙ 0,5 + 3 ∙ 0,58 + 0,6 ∙1 = 2,84 м3.

Коэффициент выхода раствора

β = V.р / (Sц + Sп) = 2,84 / (1 + 3) = 0,71.

Расход цемента

Vц = 1 / [β(Sц + Sп)] = 1 / [0,71 (1 + 3)] = 0,352 м3,

или Ц = ρцн ∙Vц = 1300 ∙ 0,352 = 458 кг.

Расход песка

Vп = 3 Vц = 3 ∙ 0,352 = 1,056 м3.

Расход воды Vв = Ц (В/Ц) = 458 ∙ 0,6 = 274,8 л.

3. Рассчитать количество материалов для приготовления 1 м3 цементно-известкового раствора состава Sц:Sит:Sп = 1:0,6:4 по объему.

Межзерновая пустотность цемента Пцмз = 48 %, известковое тесто без пустот, межзерновая пустотность песка Ппмз = 36 %, истинная плотность цемента ρц = 3100 кг/м3, насыпная плотность цемента ρцн = 1300 кг/м3, средняя плотность известкового теста ρитm = 1400 кг/м3. Водовя-

жущее отношение В/В = В/(Ц +ИТ) = 0,6.

Решение. Объем раствора в абсолютно плотном состоянии

Vр = Sц(1 – Пцмз ) + Sит + Sп(1 – Ппмз ) +Sв =

= 1 ∙ (1 – 0,48) + 0,6 + 4 ∙ (1 – 0,36) + 0,6 = 4,28 м3.

Коэффициент выхода раствора

β = Vр / (Sц + Sи.т + Sп ) = 4,28 / (1 + 0,6 + 4) = 0,76.

Ц = 0,235 ∙ 1300 = 305 кг.

Расход известкового теста

Vит = 0,235 ∙ 0,6 = 0,141 м3; ИТ = 0,141 ∙ 1400 = 197 кг.

Расход песка

Vп = 0,235 ∙ 4 = 940 м3.

Расход воды

51

Vв= Ц +ВИТ (Ц + ИТ) = 0,6 (305 + 197) = 301 кг (л).

4. Производится наземная кладка стен зданий при нормальной влажности воздуха. Для приготовления раствора марки М150 использован шлакопортландцементт с активностью Rц = 40 МПа. Насыпная

плотность цемента ρцн = 1200 кг/м3. Пластифицирующая добавка – известковое тесто со средней плотностью ρитm = 1400 кг/м3. Песок при-

родный имеет насыпную плотность ρпн = 1400 кг/м3 при влажности

W = 2 %. Найти состав раствора.

Решение. Расход цемента на 1 м3 песка определяем по формуле

(5.4) при k = 0,88

Ц = Rp 1000 = 15 ∙ 1000 / 0,88 ∙ 40 = 426 кг, kRц

или Vц = Ц / ρпн = 426 / 1200 = 0,355 м3.

Расход известкового теста на 1 м3 песка определяется по эмпирической формуле (5.6):

Vит = 0,17 (1 – 0,002 ∙ 426) = 0,025 м3;

ИТ = Vит ρитm = 0,025 ∙ 1400 = 35 кг.

Расход песка

П = ρпн Vп = 1400 ∙ 1 = 1400 кг.

Содержание воды в песке

Вп = W П / 100 =0,02 ∙ 1400 = 28 кг.

Расход сухого песка Пс = 1400 – 28 = 1372 кг.

Состав раствора на 1 м3 песка по массе: цемента 426 кг, известкового теста 35 кг, песка с 2 %-ной влажностью 1400 кг.

Номинальный состав раствора по массе

426426 : 42635 : 1372426 =1: 0,08 : 3,2.

5. Состав раствора 1: 0,6:5 (цемент : известковое тесто : песок). Насыпные плотности этих материалов – 1300, 1400, 1450 кг/м3. Найти расход материалов на один замес растворосмесителя объемом Vсм =

= 250 л.

Решение. Сумма составных частей раствора

S = 1 + 0,6 + 5 = 6,6.

52