Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Яковлев, И. А. Экспериментальный метод определения составов бетона и раствора

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
3.06 Mб
Скачать

ности и снижение прочности, а при сохранении неизмен­

ной прочности — увеличение расхода цемента.

 

при

 

Наоборот,

 

уменьшении г бетон­

 

ная

смесь

делается

 

неудобоукладыв а е -

 

мой, легко расслаи­

 

вающейся

при тран­

 

спортировке,

плохо

 

уплотняется,

обра­

 

зует раковины и не­

 

плотности

в

конст­

 

рукциях, т. е. явля­

 

ется

причиной бра­

 

ка.

В

зависимости

о п т и м

от

заполнителей

и

составов бетона,

оп­

 

тимальные

 

величи­

Рис. 9. Характер зависимости

ны

г

находятся

в

конститенции бетонной смеси от доли

пределах

0,23—0,42.

песка при водопотребности В = Const.

В условиях

Чуваш­

 

ской АССР

с пяти­

 

десятых

 

годов

в

качестве заполнителя для бетона стали применять есте­ ственную песчано-гравийную смесь Камского место­

рождения

с

содержанием песка

65 — 75% и,

соот­

ветственно гравия 35—25%, т. е. с г = 0,65—0,75.

При­

менение

этой песчано-гравийной

смеси

(ПГС)

влечет

за собой перерасход цемента на 30—50%

по сравнению

с бетоном

на

песке и гравии, взятых

в оптимальном

соотношении. Таблица 2 составлена на основании опыт­ ных замесов бетона на песчано-гравийной смеси, а так­ же песке и гравии, производившихся в 1968—1970 годах в лаборатории Чебоксарского завода ЖБК № 9. Она дает представление о величине перерасхода цемента в резуль­ тате применения неклассифицированной и необогащенной крупным заполнителем песчано-гравийной смеси.

Среднее увеличение расхода цемента в результате применения ПГС составляет 1,39 раза, т. е. около 40%.

Применение необлагороженной ПГС помимо значи­ тельного перерасхода цемента отрицательно сказы­ вается на качестве бетонной смеси и бетона. Избыток песка в 2—2,5 раза больше оптимального и, вследствие этого — высокие расходы цемента являются причинами повышенной усадки и трещинообразования при тверде-

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 2

 

 

 

 

Я

ПесокЧ-гравий

ПГС

 

Перерасход

 

 

 

 

О

 

 

 

 

 

 

ц-та в %

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

=(

 

 

<

, о>

эЗГ

 

 

 

 

StfСО в/ц 1 : 2 3

В/Ц 1:ПГС

А Я

S

 

 

 

 

о

О

X

 

 

 

 

Си

 

 

X «3

 

х Я

4) со

К

 

 

 

 

§

 

 

2. х

 

 

я 1?!

•г 2 о

Си .

 

 

 

 

 

 

 

 

СиX

U

 

 

1

 

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Пуццолан. «400»

300

0,46

1:3,5

472

0,46

1:2,5

572

21

32

Алексеевского

200

0,66

1:8,0

247

0,63

1:5,3

332

34

з-да,

НГ =

34,75

150

0,88

1:11,5

180

0,77

1:7,2

255

41

 

Шлакопортланд,

300

0,37

1:3,3

512

0,39

1:2,5

575

12

30

«300»

Нижнетаг.

200

0,48

1:6,0

325

0,50

1:4,0

422

30

150

0,57

1:7,7

262

0,57

1:5,0

360

37

 

з-да,

НГ =

24,80

 

100 0,70

1:9,9

207

0,68

1:6,4

295

42

 

 

 

 

 

 

Портланд. «400»

300

0,48

1:5,4

350 0,45

1:3,2

505

44

38

з-да «Большевик»,

200

0,62

1:7,8

255 0,60

1:5,2

342

34

НГ =

25,50

150[0,75 1:10,1

203 [0-73

1:6,8

275

35

 

Пуццолан. «400»

200

0,59

1:6,0

310 0,53

1:3,3

470

51

 

з-да «Коммунар»,

44

НГ =

35,25

150

0,70

1:7,9

245

0,в9

1:5,1

335

37

Пуццолан.

«300»

200 0,62 1:6,3

295

0,55

1:3,5

445

51

 

«Коммунар»,

 

150 0,77 1:9,1

220 0,70

1:5,6

315

43

47

НГ = 35,25

 

Пуццолан,

сульфа-

200

0,65

1:6,7

275

0,60

1:4,5

375

36

 

гостойкий

«300»

 

з-да «Красный Ок­

150

0,85 1:10,1

196

0,77

1:6,5

280

43

39

тябрь»,

НГ=37,50

Портланд. «400»

300

0,4611:6,1

320

0,45

1:3,6

470

47

39

з-да «Большевик»,

200 0,58! 1:8,4

243

0,59

1:5,5

332

31

НГ =

24,75

 

[150 0,67| 1:9,9

205

0,69

1:6,8

277

35

 

Пуццолан,

сульфа­

200

0,65

1:6,9

275

0,56

1:3,9

422

53

 

тостойкий

«400»

 

«Красный

Ок-

150

0,83

1:9,8

203

0,72

1:6,0

305

50

51

тябрь»,

НГ=34,75

Пуццолан. «300»

300

0,44

1:3

520

0,43'1:2,0

645

24

30

«Красный

Ок-

200

0,62

1:6,9

279

0,60

1:4,7

366

27

тябрь»,

НГ=35,00

150

0,79

1:9,7

205

0.74] 1:6,4

283

36

 

Портланд. «400»

300

0,47

1:5,2

357

0,4Э 1:2,9

537

50

43

Алексеевск. з-да,

200 0,62 1: 8,0

250

0,59

1 : 4,9

360

44

НГ = 27,50

 

150 0,69 1:9,1

220

0,71 1: 6,2

295

43

 

21

 

 

 

 

П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы 2

 

1

2 1 3

4

5

6

7

8

9

10

Портланд. «400»

40010,48

1:5,1

362

0,44

1:3.0

523

44

42

з-да «Большевик»,

300 0,59

1:7,0

280 0,55

1:4,3

400

43

НГ =

27,00

200|0 77

1:10,1 [200

0,72

1:6,4

288

40

 

Пуццолан. «400»

200 0,65

1:7,3

262

0,65

1:4,5

372

40

 

Ульяновского з-да,

150 0,86

1:10,2

195 0,83

1:6,8

268

37

38

НГ =

33,0

нии,

особенно в условиях пропарочных камер,

увеличи­

вается ползучесть бетона, снижается жесткость конструкций. Поэтому применение естественной песчано­ гравийной смеси совершенно недопустимо.

Вторым фактором, оказывающим большое влияние на расход цемента в бетоне является нормальная густо­ та цементного теста — НГ. Как уже было сказано выше, водопотребность бетонной смеси, кроме всех других факторов (крупность и чистота заполнителей, характер поверхности), в значительной степени зависит от нор­ мальной густоты цемента. Отсюда прямая зависимость расхода цемента (при одних и тех же заполнителях) от нормальной густоты. Об этом автор писал в журнале «Бетон и железобетон» № 12, 1968 год. Ниже приведе­ ны графики 10, 11, 12 — зависимости расхода цемента от нормальной густоты в бетонах на песке Мкр = 2,0—2,4 и щебне максимальной крупности до 25 мм с различны­ ми водоцементными отношениями по 69 сериям опыт­ ных замесов, производившимся в лаборатории Чебок­ сарского завода ЖБК № 9 для определения составов

бетона, а графики

13, 14, 15 для бетона на том же песке

и гравии крупностью до 25 мм по 77 сериям

замесов.

На

основе тех же данных, по которым построены графи­

ки

рис. 10—15,

построены графики,

приведенные

на

рис. 16, показывающие

увеличение расхода

цемен­

та — Р Ц при увеличении

нормальной

густоты цемен­

тов — НГ на 1 % для бетонов с различными водоцемент­

ными отношениями, на щебне и гравии.

 

что уве­

Графики рис. 10—15 и рис. 16 показывают,

личение

нормальной густоты цемента

на 1 %

в бето­

нах с

малыми водоцементными

отношениями —

В/Ц = 0,35—0,40, т. е. в бетонах высоких марок, вызы­ вает увеличение расхода цемента на 4—7%, в бетонах средних марок с В/Ц = 0,5—0,55 — на 2—3% и только в бетонах низких марок с В/Ц = 0,7—0,85 — менее, чем на 1 %.

22

Рис. 10. Увеличение расхода цемента с увеличением НГ цемента для бетона на щебне с В/Ц = 0,35. С увеличением НГ на 1% расход цемента увеличивается на 7%.

23

Рис. 11. Увеличение расхода цемента с увеличением НГ цемента для бетона на щебне с В/Ц = 0,5.

С увеличением НГ на 1% расход цемента увеличивается на 3%. Например, при увеличении НГ с 26 до 27% расход цемента

351—339

возрастает на — ggg— -100 = 3,5%.

Рис. 12. Увеличение расхода цемента с увеличением НГ цемента для бетона на щебне с В/Ц = 0,7.

С увеличением НГ

на 1 % расход

цемента

увеличивается

меньше 1%. Например,

при увеличении НГ с 27

до 28% расход

 

234—233

0,4%.

цемента увеличивается на — 233—

*100

24

Рис. 13. Увеличение расхода цемента с увеличением НГ цемента для бетона на гравии с В/Ц = 0,4. С увеличением НГ на 1 % расход цемента увеличивается на 4%.

расход цемента увеличивается на

294

 

Рис. 15. Увеличение расхода цемента с увеличением НГ цемента для бетона на гравии с В/Ц = 0,85.

С увеличением НГ на 1 % расход цемента для бетона увели­

чивается на 0,5. Например, при увеличении НГ с 32 до 34% расход

200—198

цемента увеличивается на —jggT^— ' ^ = 0>5%.

Рис. 16. Увеличение расхода цемента в бетоне с различными В/Ц с увеличением НГ цемента на 1%:

1 — бетон на щебне; 2 — бетон на гравии.

Графики рис. 10—16 показывают, что цементы

сбольшими НГ, особенно пуццолановые, не эффективны

ине выгодны. Во-первых, из-за высоких расходов, во-

вторых,

на таких цементах вообще можно получать

бетоны

только невысоких марок. Это видно из

примера.

Допустим, мы имеем пуццолановый цемент

с НГ = 35,00% и нам нужно получить бетон с В/Ц = 0,35. Совершенно очевидно, что это невозможно: мы получим

26

почти сухую бетонную смесь, уплотнить которую можно; только виброштампованием. Для большинства же кон­ струкций, особенно большеобъемных (колонны, балки,, фермы) этот метод не применим.

При построении графиков (рис. 10—15) сделано допущение, что активности цементов одинаковы, т. е. на каждую марку бетона на всех цементах водоцемент­ ные отношения одинаковы. При этом зависимость расхода цемента от нормальной густоты особенно на­ глядна.

График (рис. 10) показывает, что для бетонов высо­ ких марок («500») расход цемента изменяется в зависи­ мости от НГ цементов от 450 до 750 кг/м3. Так как по типовым нормам расход цемента не должен превы­ шать 600 кг/м3, то ясно, что для бетонов высоких марок цемент должен иметь нормальную густоту теста не более 24,0—25,0%, цементы с большими НГ для таких бетонов непригодны, а для всех других невыгодны.

Итак, общепринятый расчетно-экспериментальный метод нахождения составов бетона имеет ряд недо­ статков:

1. Определяемые по формулам В/Ц не точны, в осо­ бенности, для пропариваемого бетона. По формулам невозможно находить В/Ц для бетонов с заданным про­ центом набора прочности в пропарке.

2. Определение водопотребности по графикам не дает

точных значений,

а водопотребность,

определяемая

по одному

опытному замесу, не

может быть

принята

для всех составов,

так как

правило постоянства водо­

потребности не верно.

 

в сумме

заполнителей

3. Определение

доли песка

по величине

коэффициента

раздвижки

зерен

не дает

оптимальных соотношений мелкого и крупного заполни­ телей в бетоне.

4.Расходы цемента по В/Ц и водопотребности, опре­ деляемой по графикам, не учитывающим нормальнуюгустоту, не точны.

5.Расчеты не дают возможность учесть все разно­ образие свойств койкретных цементов и заполнителей.

,6. Расчетно-экспериментальный метод трудоемок. Расчетные составы не могут быть выданы в производ­

ство без экспериментальной

проверки.

По

существу,,

в этом методе

основное — эксперимент,

опытные заме­

сы. Расчет же

дает только

ориентировочные

исходные

данные. Когда

нужно выдать

небольшое число составов

(один или два), то еще не потребуется больших затрат времени. Но когда требуется быстро и часто выдавать одновременно по 8—10 составов с различными процен­ тами набора прочности в пропарке и различными срока­ ми нормального твердения, он становится громоздким. В самом деле, для бетона каждой марки нужно сделать расчет, а затем замес. В результате обычно выясняется (в большинстве случаев), что консистенция не соответ­ ствует заданной, требуется корректировка добавлением цемента и воды с соблюдением В/Ц, или заполнителей. Кубики, забитые скорректированной бетонной смесью, после пропаривания или нормального твердения испы­ тываются. И тут очень часто (опять-таки в большинстве случаев) оказывается, что прочность не соответствует запроектированной, и тогда нужно начинать все сначала,

Такую работу приходится проделывать

не для одного

состава, так как в производстве обычно применяется

до пяти марок бетона, притом разных консистенций.

Экспериментальный метод, который

мы предлагаем

в следующем разделе, значительно проще. Он особенно

удобен в

условиях

заводов железобетонных конструк­

ций и применяется

на Чебоксарском заводе ЖБК № 9

с пятидесятых годов.

Он не требует предварительных

расчетов

составов,

не

требует определения активности

цементов,

прост и дает возможность получить точные

составы через сутки.

 

 

 

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД

 

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ БЕТОНА

 

1. Подготовительные работы

Опытным замесам

предшествует подготовительная

работа — испытание

заполнителей.

Для песка производятся определения: загрязненно­ сти методом отмучивания, гранулометрического состава, модуля крупности, объемного веса зерен.

Для крупного заполнителя определяется марка по дробимости, объемный вес зерен, водопоглощение, объем пустот, загрязненность.

Кроме того, для крупного заполнителя желательно произвести определение морозостойкости и проверить содержание как в мелком, так и в крупном заполните­

лях активных форм кремнезема. Последнее в условиях заводской лаборатории сделать невозможно, поэтому пробы следует направлять в соответствующие научноисследовательские организации, например, во Всесоюз­

ный научно-исследовательский институт нерудных мате­ риалов ВНИИНеруд (гор. Тольятти). Это весьма

важно, т. к. высокое содержание реакционноспособного кремнезема (выше 50 моль/литр) при наличии в цемен­ те щелочей более 0,6% создает угрозу возникновения щелочной коррозии бетона, борьба с которой в боль­ шинстве случаев невозможна.

2.Опытные замесы и построение графиков

После того, как определены характеристики запол­ нителей, выбираются пять составов бетона для опытных замесов так, чтобы ожидаемые прочности бетона охва­ тывали все требуемые марки и перекрывали их и в боль­ шую и в меньшую стороны. Если требуется определить составы для небольшого числа марок бетона, например, одной или двух и в сравнительно узком диапазоне прочности, то можно ограничиться четырьмя замесами. Но общий принцип таков: чем больше сделано замесов и чем больший диапазон составов был принят для них, тем точнее определяются все зависимости и точнее будут определены выдаваемые в производство составы бетона.

Наш опыт показал, что для бетонов низких

и средних

марок

(100, 150, 200, 300)— можно принять

составы—■

цемент:

сумма заполнителей — 1:3; 1:5;

1:7; 1:9;

1:11; или 1:3;-1:4,6; 1:7,3; 1:9,1; 1:10,9 (в дальней­

шем составы — цемент: сумма заполнителей

будет обо­

значаться

1

: 2 3 ) . Для бетонов

высоких

марок

(300, 400,

500)

можно принять составы

1:2;

1:3;

1:4;

1:5; 1:7. Ни в коем случае не следует упрощать метод за счет уменьшения числа замесов до трех, т. к. по трем точкам нельзя точно выявить зависимость одной вели­ чины от другой.

Сумма заполнителей в выбранных для замесов со­ ставах разделяется на песок и крупный заполнитель при помощи графиков, приведенных на рис. 17 зависи­ мости оптимальных величин долей песка — г, от сум­ мы заполнителей — 23 (иными словами состава бетона).

29

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ