Подбор состава тяжелого бетона производится расчетноэкспериментальным методом абсолютных объемов с использованием формул, таблиц и данных о свойствах исходных материалов.
При проектировании состава бетона сначала рассчитывают его ориентировочный состав; затем проверяют на опытном замесе свой- Сства бетонной смеси; уточняют состав бетона, если требуемые свой-
ства не достигнуты; определяют прочность бетона по контрольным образцам; рассчитывают коэффициент вариации и определяют класс прочности запроект рованного бетона.
Исходные данные для расчета – класс бетона по прочности на сжатиесмесиВ; коэфф ц ент вариации прочности vm, а также соответствующая ему требуемая прочность Rт; подвижность ОК или жесткость Ж бетонной . Задание на подбор состава бетона формулирует преподаватель.
1. Расчет предварительного состава тяжелого бетона
Требуемую прочность тяжелого бетона рассчитывают по фор-
муле
|
Rт=kт∙Внорм , |
|
|
|
|
|
|
||
где kт коэффициент тре уемой прочности, принимаемый для тяже- |
|||||||||
лого цементного бетона равным 1,28; В |
|
|
В нормируемая проч- |
||||||
ность бетонабА, МПа. норм = |
|
|
|
||||||
Порядок расчета состава тяжелого бетона: |
|
|
|
||||||
1. Водоцементное отношение определяют по формулам: |
|||||||||
|
– |
А∙Rц |
|
И |
|||||
|
|
|
|
||||||
В⁄Ц = Rб+0,5∙A∙ДRц при В/Ц≥0,4; |
|||||||||
В⁄Ц = |
|
А1∙Rц |
|
В |
|
|
|
||
|
при |
|
<0,4 , |
|
|
|
|||
Rб 0,5∙А1∙Rц |
Ц |
|
|
|
|||||
где А А1 коэффициенты качества |
заполнителей |
(принимают |
|||||||
по табл,. 6.3); Rц активность цемента, |
МПа; Rб |
= |
Rт |
прочность |
|||||
бетона, МПа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полученные значения В/Ц сверяют с граничными условиями, отбрасывая не соответствующий условию результат.
56
|
Значения коэффициентов А и А1 |
|
Таблица 6.3 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристика исходных материалов для бетона |
0,65 |
|
0,43 |
|
|
Высококачественные (щебень из плотных и прочных горных |
A |
|
А |
|
|
пород, песок оптимальной крупности, отвечающий соответ- |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
ствующим стандартам, портландцемент высокой активности |
|
|
|
|
|
без добавок или с минимальным количеством добавки, за- |
|
|
|
|
|
полнители промыты) |
|
|
|
|
|
Рядовые (грав й, соответствующий техническим требовани- |
0,60 |
|
0,40 |
|
|
ям ГО Та, портландцементы средней активности, шлако- |
|
|
|
|
|
смеси |
|
|
|
|
|
портландцементы высокой активности) |
|
|
|
|
|
Пониженного качества (крупный заполнитель пониженного |
0,55 |
|
0,37 |
|
|
качества, мелк й песок, н зкоактивные цементы) |
|
|
|
|
2. Водопотре ность етонной смеси назначают в зависимости от ее удобоукладываемости (подвижности или жесткости). Удобоукла-
дываемость |
, если она не задана, выбирается в зависимости от |
||||
вида конструкц |
по та л. 6.4. |
|
|
|
|
|
Подвижность и жесткость бетонной смеси |
Таблица 6.4 |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Конструкция |
|
Подвижность |
Жесткость |
|
|
|
ОК, см |
Ж, с |
|
|
|
|
|
|
||
Сборные железобетонные на жестких смесях с |
0 |
20…10 |
|
||
немедленнойбАраспалубкой |
|
||||
|
|
|
|||
Подготовка под фундаменты и полы, дорожные и |
1…2 |
10…6 |
|
||
аэродромные покрытия |
|
|
|||
|
|
|
|
||
Массивные неармированные и с редко располо- |
2…4 |
6…4 |
|
||
|
|
|
|
||
женной арматурой |
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
Каркасные железобетонные (плиты, балки, колон- |
|
|
|
||
ны) |
|
Д4…8 4 и менее |
|
||
|
|
|
|
|
|
Железобетонные с густо расположенной армату- |
8…10 |
Менее 2 |
|
||
рой (бункеры, силосы и др.) |
|
|
|||
|
|
|
|
||
Элементы кассетные и для объемно-сборного до- |
12…18 |
− |
|
||
мостроения |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Буронабивные сваи, шахтные стволы, конструк- |
|
|
|
||
ции, сильно насыщенные арматурой и закладными |
20…24 |
− |
|
||
деталями (стены АЭС, швы и т.п.), препятствую- |
|
||||
|
|
|
|||
щими укладке смеси |
|
|
|
|
|
57
Расход воды определяют по табл. 6.5 в зависимости от требуемой подвижности или жесткости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя.
Таблица 6.5
Водопотребностьбетоннойсмеси
|
|
|
Расход воды, л/м3, при крупности, мм |
|
|||||
ОК, см |
Ж, с |
|
гравия |
|
|
щебня |
|
||
|
|
10 |
20 |
40 |
70 |
10 |
20 |
40 |
70 |
− |
40…50 |
150 |
135 |
125 |
120 |
160 |
150 |
135 |
130 |
и |
130 |
125 |
170 |
160 |
145 |
140 |
|||
− |
25…35 |
160 |
145 |
||||||
С− 15…20 |
165 |
150 |
135 |
130 |
175 |
165 |
150 |
145 |
|
− |
10…15 |
175 |
160 |
145 |
140 |
185 |
175 |
160 |
155 |
2…4 |
− |
190 |
175 |
160 |
155 |
200 |
190 |
175 |
170 |
5…7 |
− |
200 |
185 |
170 |
165 |
210 |
200 |
185 |
180 |
8…10 |
− |
205 |
190 |
175 |
170 |
215 |
205 |
190 |
185 |
10…12 |
− |
215 |
205 |
190 |
180 |
225 |
215 |
200 |
190 |
12…16 |
− |
220 |
210 |
197 |
185 |
230 |
220 |
207 |
195 |
16…20 |
− |
227 |
218 |
203 |
192 |
237 |
228 |
213 |
202 |
Примечания: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Расход воды приведен для смеси на портландцементе с нормальной густо- |
|||||||||
той цементного теста 26 – 28% и на песке с Мкр = 2.
2. При изменении нормальной густоты цементного теста на каждый про-
цент в меньшую сторону расход воды уменьшается на 3 – 5 л, в большую сторо- |
|
ну – увеличивается на 3 – 5 л. |
Д |
3. ПрибАизменении модуля крупности песка на каждые 0,5 в меньшую сто- |
|
рону расход воды увеличивается на 3 – 5 л, в большую сторону – уменьшается на 3 – 5 л.
3. Расход цемента на 1 м3 |
|
|
|
И |
бетона определяют по формуле |
||||
|
|
В |
|
|
Ц= |
В⁄Ц |
. |
|
|
Минимальный расход цемента для тяжелых бетонов, эксплуатируемых в неагрессивной среде, в зависимости от вида конструкций должен соответствовать приведенному в табл. 6.6. Если расход цемента на 1 м3 бетона окажется меньше допускаемого, то следует увеличить его до требуемой величины.
58
Таблица 6.6
Минимальный расход цемента для тяжелых бетонов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расход цемента типа, кг/м3 |
|
||||
|
Вид конструкции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЦЕМ III, |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЦЕМ I |
ЦЕМ II |
ЦЕМ IV, |
|
||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЦЕМ V |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Неармированные, условия эксплуатации кото- |
|
|
|
Не нормируется |
|
|
|
||||||||
|
рых исключают замораживание и оттаивание |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Армированные с ненапрягаемой арматурой |
|
|
|
|
150 |
170 |
|
180 |
|
|
|||||
|
Армированные с предвар тельно-напряженной |
|
220 |
240 |
|
270 |
|
|
||||||||
|
арматурой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Расход заполн телей на 1м3 бетона определяют по формулам: |
|||||||||||||||
|
бА |
|
|
пуст |
|
|
||||||||||
|
|
Щ= |
1000 |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
α∙V |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
и |
|
пуст |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
ρщ |
ρщ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ц |
|
Щ |
∙ρп, |
|
|
|
|
|
||||
|
|
П= 1000 |
ρц |
В ρщ |
|
|
|
|
|
|||||||
|
где , , , |
расходы ще ня, песка, |
цемента и воды в кг на 1 |
м3 |
||||||||||||
|
Щ П Ц В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бетона; α коэффициент раздвижки зерен щебня раствором (для же- |
|||||||||||||||
|
|
|
Д |
|
|
|
||||||||||
|
стких смесей принимают 1,1; для пластичных по табл. 6.7);V |
|
||||||||||||||
|
пустотность щебня в долях единицы; ρщ |
ρп |
ρц истинные плотности |
|||||||||||||
|
щебня, песка и цемента, кг/л; ρнщ насыпная, , |
плотность щебня, кг/л. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|||||
|
5. Расчетная плотность бетонной смеси, кг/м3, составит |
|
|
|
|
|||||||||||
ρбс=Ц+В+П+Щ .
59
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 6.7 |
|
|
Значениякоэффициентараздвижкизеренкрупногозаполнителяα |
||||||||||||
|
Расход |
|
|
|
|
|
|
|
В/Ц |
|
|
|
|
|
цемента, |
|
0,3 |
|
0,4 |
|
0,5 |
|
0,6 |
0,7 |
0,8 |
|
|
|
кг/м3 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
250 |
|
− |
|
− |
|
|
− |
|
1,26 |
1,32 |
1,38 |
|
|
300 |
|
− |
|
− |
|
|
1,3 |
|
1,36 |
1,42 |
− |
|
|
350 |
|
− |
|
1,32 |
|
1,38 |
|
1,44 |
− |
− |
|
|
|
400 |
|
1,31 |
|
1,4 |
|
1,46 |
|
− |
− |
− |
|
|
|
500 |
|
1,44 |
|
1,52 |
|
1,56 |
|
− |
− |
− |
|
|
|
600 |
|
1,52 |
|
1,56 |
|
− |
|
− |
− |
− |
|
|
|
Пр |
мечан я: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
и В/Ц коэффициент α находят интерполяцией. |
||||||||||
|
1. При друг х значен ях |
|
|||||||||||
|
2. При |
спользован |
мелкого песка с водопотребностью более 7% коэффициент |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
Ц |
|
|
|
|
|
|
|
чиваюттой же степени.
α
уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности. Если применяют крупный песок с водопотре ностью менее 7%, то коэффициент α увели-
2. Пр готовление бетонной смеси |
|
|
||
Для проверки свойств |
етонной смеси и бетона готовят опытный |
|||
замес объемом 7 л. Компонентный состав смеси заносят в табл. 6.8. |
||||
|
Состав бетонной смеси |
Таблица 6.8 |
||
|
|
|
||
бА |
|
|
||
Материал |
|
Расход материалов, кг, на объем, л |
|
|
|
1000 |
7 |
|
|
|
|
|
||
Цемент |
|
|
|
|
Песок |
Д |
|
||
Щебень |
|
|
||
Вода |
|
|
|
|
Всего |
|
|
|
|
Сухие материалы дозируют по массе, водуИ– по объему. Приготовление бетонной смеси начинают c перемешивания сухих материалов и затем постепенно добавляют в замес расчетное количество воды. Перемешивание производят в лабораторном смесителе. Опытные замесы объемом до 15 л допускается производить вручную на предварительно увлажненном противне с перемешиванием в течение 3…5 мин.
60