книги из ГПНТБ / Волков, М. И. Методы испытания строительных материалов учеб. пособие

Длина прокладок должна быть не менее длины образца, а ширина прокла­ док должна составлять 0 , 2 размера диаметра (или диагонали) образца.

Нагрузку подают непрерывно и равномерно со скоростью «е выше 0,2 МПа

в1 сек до разрушения образца.

3.Вычислить предел прочности на осевое растяжение для каждого об­ разца по следующим формулам:

при испытании образцов-цилиндров

n 2 /jjaKc

где а — длина ребра куба в см.

Предел прочности бетона на осевое растяжение вычисляют с точностью до 0,05 МПа как среднее арифметическое двух наибольших результатов испы­

Испытание образцов-восьмерок ведут в такой последовательности.

1. Изготовить образцы-восьмерди общей длиной 500 мм, длиной средней части 250 мм я поперечным сечением средней части 50X50 мм. Для центриро­ вания образцов при испытании в них заделываются серьги из стальной про­ волоки диаметром 8 — 10 мм (рис. 54).

образца как частное от деления івеличины разрушающей нагрузки на величи­ ну площади сечения образца.

Морозостойкость бетона характеризуется числом циклов по­ переменного замораживания и. оттаивания, которые способны выдержать образцы без снижения прочности на сжатие более чем на 25% и без потери массы более 5%.

Количество циклов попеременного замораживания и оттаи­ вания, после которых производят осмотр и испытание образцов

101

условиях или через 7 суток выдерживания в нормальных усло­ виях после тепловой обработки. Порядок испытания следующий.

1 . Основные и контрольные образцы бетона, предназначен­

2 . Поместить насыщенные водой образцы в морозильную камеру с температурой не выше —15°С на специальные стелла­ жи с сетками с расстояниями между образцами не менее 2 0 мм.

Общий объем загружаемых образцов вместе со стеллажами должен составлять примерно 50% объема камеры.

3. Выдержать для каждого цикла замораживания образцы размерами ЮХЮХЮ и 15X15X15 см при установившейся тем­ пературе в камере —15°С и ниже не менее 4 ч и образцы 20Х Х 2 0 Х 2 0 см не менее б ч.

4. Оттаивать образцы размерами ЮХЮХЮ и 15X 15X 15о і после выгрузки из камеры в ванне с водой при температуре 15— 20°С в продолжение 2 ч и образцы размером 20X20X20 см

впродолжение не менее 4 ч.

5.После проведения попеременного замораживания и оттаи­ вания испытать основные образцы на сжатие.

Контрольные образцы с Мрз —25, Мрз = 50 испытывают на

сжатие в насыщенном водой состоянии перед началом замора­ живания основных образцов. Контрольные образцы бетона с морозостойкостью больше Мрз = 50 испытывают в возрасте, эк­ вивалентном возрасту образцов, подвергаемых замораживанию. Кроме того, испытывают три контрольных образца в возрасте, отвечающем началу замораживания основных образцов.

Эквивалентный возраст (Тэ) определяется по формулам:

302

где а — продолжительность твердения образцов до .начала их заморажиза.ния в сутках; п — число циклов попеременного замораживания и оттаива­ ния образцов до их испытания на .сжатие.

Для установления степени морозостойкости бетона (кроме бетона с Мрз = 25 и Мрз = 50) прочность образцов, подвергав­ шихся замораживанию, сравнивают с прочностью контрольных образцов в эквивалентном возрасте.

до замораживания. Если прочность части замороженных образ­ цов после промежуточных циклов замораживания и оттаивания по сравнению с контрольными образцами в эквивалентном воз­ расте снизится на 25% с потерей массы 5%, то испытание на мо­ розостойкость этих образцов прекращают, а оставшиеся образцы испытывают на сжатие для подтверждения правильности

оценки.

После определенного количества циклов замораживания и оттаивания (табл. 37) образцы осматривают и взвешивают.

Потерю массы G в % вычисляют с точностью до 0,1% по результатам испытания трех образцов по формуле

вания

§12. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЦЕМЕНТОБЕТОНА

ИТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИХ КАЧЕСТВУ

В состав бетона входят щебень (или гравий), песок, цемент, вода и необходимые добавки. Свойства материалов определяют характер структуры бетона, его физико-механические свойства. Поэтому исходные материалы для бетона необходимо выбирать с учетом формирования оптимальной структуры бетона.

10®

Щебень

Характер макроструктуры цементобетона определяется ко­ личественным содержанием щебня, взаимным расположением его зерен, их крупностью, а также структурными связями их с цементным раствором. Основные показатели качества — проч­ ность, крупность, гранулометрический состав, форма зерен,

°\°

Розперы отберстий нинтро/юных сит 3 пп

Рис. 55. Предельные кривые іпіросеивастия

а — щебня и гравия; б — песка

объемная масса зерен щебня, насыпная масса, пустотность, мо­ розостойкость и др. — оценивают по результатам испытания в соответствии с ГОСТ 8269—64 (см. главу II).

Щебень — заполнитель цементобетона для однослойных и верхнего слоя двухслойных дорожных покрытий —должен иметь прочность (по ГОСТ 8424—72): при износе в полочном барабане не более 20%; на сжатие >120 МПа из изверженных горных пород и > 80 МПа из осадочных горных пород.

Марка щебня по прочности на сжатие исходной горной поро­

104

Наибольший размер зерен щебня допускается: для верхнего слоя 20 мм, для однослойных и двухслойных покрытий 40 мм,

для оснований 70 мм.

На свойства цементобетона и характер его макроструктуры оказывает влияние характер поверхности зерен щебня — шеро­ ховатость, пористость, наличие загрязняющих примесей. Содер­ жание пылеватых и глинистых частиц в щебне не должно пре­ вышать для дорожного бетона 1 % и для оснований 2 %.

Содержание в щебне зерен лещадной формы допускается не более 25%.

Для бетона однослойных и верхнего слоя двухслойных по­ крытий могут применяться щебень из гравия и гравий только после промывки.

Песок

Качество песка оценивают по гранулометрическому составу, наличию пылеватых и глинистых частиц, содержанию органи­ ческих примесей (см. главу 1, § 7). Гранулометрический состав песков определяют путем просеивания с помощью стандартного набора сит. Для цементного бетона зерновой состав песка дол­ жен укладываться в заштрихованную часть предельных кривых просеивания (рис. 55, б) или удовлетворять следующим требо­ ваниям:

Содержание частиц мельче 0,14 мм должно быть менее 10%, модуль крупности 2,1—3,25, пылеватых и глинистых частиц до­ пускается не более 3%.

При обработке песка раствором едкого натра (колориметри­

ность зерен песка в единице массы материала. Водопотребность песка определяют на цементно-песчаном растворе состава 1 : 2 (по массе) с доведением содержания воды в смеси до коли­ чества, при котором расплыв конуса на встряхивающем столике достигает 170 мм. Водопотребность песка вычисляют по формуле

105

ігде ВЩ — водоцементмое отношение, соответствующее рвсплыву -конуса, равному 170 мм; Нт— нормальная густота цементного теста в долях -от мас­ сы цемента.

Водопотребность леска средней крупности, вычисленная по этому методу, равна примерно 7—7,5%.

Цемент

Марку цемента для получения наиболее экономичного соста­ ва бетона выбирают по заданной прочности бетона:

Верхние пределы рекомендуемых марок цемента следует применять, если требуется при коротких сроках твердения полу­ чить прочность бетона, достаточную для раеформовки изделий, передачи на бетон напряжения от арматуры и др. При приме­ нении жестких бетонных смесей с малым ВЩ (большим расхо­ дом цемента) и щебнем хорошего качества отношение Кц/Нб может быть значительно меньше приведенных (например, быть •близким к единице).

Для дорожного бетона однослойных и двухслойных покрытий возможно применять обычный, пластифицированный, портланд­ цемент марок 400, 500, 600, а для устройства оснований — не ниже 200 (ГОСТ 310—60). Минералогический состав цементов для дорожных бетонов характеризуется содержанием элита (C3 S) 50—55%, белита (C2 S) 20—25%, алюмоферритов f(C4AF) — 20—25% и алюмината кальция (С3 А) —не более 10%.

Содержание активных гидравлических добавок допускается :не более 15% и только в виде гранулированного доменного шлака. Начало схватывания цемента должно наступать не ра­ нее 2 ч.

Вода для затворения

Для затворения бетонных смесей применяют чистую воду, не содержащую свободных минеральных и органических кислот.

pH должен быть не менее 4. Для приготовления бетонных сме­ сей могут быть использованы морские и озерные воды, если они удовлетворяют указанным требованиям.

106

Болотные, торфяные, а также сточные, загрязненные про­ мышленными отходами (органическими веществами, примесями сахара) воды применять нельзя.

Во всех случаях качество воды проверяют химическим ана­ лизом. В сомнительных случаях пригодность воды проверяют, сравнивая прочность на сжатие кубических образцов бетона (в возрасте 28 сут), приготовленных в равных условиях на чистой и испытуемой воде. Если прочность бетона будет не менее проч­ ности бетона, приготовленного на чистой воде, вода считается пригодной.

Добавки

Основное назначение добавок поверхностно-активных ве­ ществ, вводимых в состав бетонной смеси в малых дозах, сво­ дится к повышению ее подвижности и улучшению удобоукла-

морозостойкости и водонепроницаемости бетона. В дорожном бе­ тоне применяются пластифицирующие и гидрофобно-лластифи-

цирующие добавки.

Основной пластифицирующей добавкой является сульфитно­ дрожжевая бражка (С Д Б )— отход производства гидролизного спирта или дрожжей из сульфитно-целлюлозных щелоков в виде жидкого, твердого и порошкообразного концентратов. Это ве­ щество повышает гидрофильность (смачиваемость) поверхности твердых частиц смеси, оказывает на них диспергирующее дей­ ствие, благодаря чему зерна цемента и других тонкозернистых компонентов хорошо смачиваются каждое в отдельности и не слипаются в комочки. Добавки СДБ вводят в количестве 0,2— 0,25% массы цемента.

К гидрофобно-пластифицирующим добавкам относятся: мы­ лонафт— водорастворимая натриевая соль органических кислот,, получаемая из отходов щелочной очистки нефтяных продуктов; асидол и асидол-мылонафт, получаемые при депарафинировании нефти. Поверхностно-активные вещества этой группы при адсор­ бировании на поверхности частичек смеси придают им, благо­ даря полярности и закономерной ориентации молекул веществ, гидрофобные свойства и резко уменьшают способность смачи­ ваться водой, в результате чего снижается водопотребность, смеси, повышается ее подвижность. Добавку мылонафта вводят в количестве 0,07—0,1 % массы цемента.

Поверхностно-активные вещества, являясь в основном про­ дуктами органического происхождения, замедляют развитиепроцессов гидратации в цементе и несколько тормозят нараста­ ние прочности бетона в раннем возрасте.

107

Чтобы ускорить процессы твердения, применяют добавки по­ верхностно-активных веществ в комбинации с ускорителями твердения в виде электролитов хлористых солей: хлористый кальций, хлористый натрий в следующих количествах:

а) для неармированных и конструктивно-армированных по­ крытий не более 3% массы цемента;

б) для покрытий с расчетной арматурой (только хлористый кальций) не более 2 % массы цемента.

Добавки — ускорители твердения бетона не допускается при­ менять в преднапряженных железобетонных конструкциях.

§ 13 РАСЧЕТ СОСТАВА ЦЕМЕНТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Рациональный состав бетона должен обеспечить с учетом технологических режимов приготовления и уплотнения бетонной смеси заданные свойства бетонной смеси и готового бетона при

ния между составляющими материалами на единицу массы це­ мента.

В задании на определение состава бетона должны быть ука­ заны:

1 ) проектная прочность бетона на сжатие и изгиб (марка

бетона) (Рб); 2 ) характеристика бетонной смеси по удобоукладываемости

(или способ укладки бетонной смеси и тип конструкции) — под­ вижность (осадка конуса в см) или жесткость (в сек);

3)наибольшая допускаемая крупность щебня.

В-необходимых случаях в задании указываются также до­ полнительные или специальные требования к -бетонной -смеси или к бетону (показатели -морозостойкости, іводонѳпроницае-

м-ости и др.).

Для расчета состава бетона необходимо определить:

1) для цемента: марку (Rn, МПа), плотность (уц, г/см3), насыпную объемную массу (у0.ц, г/см3) ;

2 ) для -песка: плотность (уп, г/см3), .насыпную объемную мас­

Состав бетона можно определить различными методами, ис­ пользуя эмпирические формулы, графики и таблицы, связываю­ щие показатели свойств бетонных смесей и бетонов с их соста­ вам и основными характеристиками исходных материалов. Од­ ним из наиболее распространенных методов расчета состава

108

цементного бетона на плотном щебне является расчетно-экспе­ риментальный метод с расчетом расхода материалов на пробные замесы по абсолютным объемам, предложенный Б. Г. Скрамтаевым.

Расчетно-экспериментальный метод определения состава бетона с расчетом смеси по абсолютным объемам

Метод расчета основан на том, что -сумма абсолютных объе­ мов всех составляющих материалов в бетоне равна 1 0 0 0 л гото­ вого уплотненного -бетона (если не считать небольшой объем вовлеченного во-здуха в бетонной смеси)

Ѵц + Ѵп -f- Ѵщ -f- Ѵв = 1 0 0 0 л.

Предварительный расчет расхода составляющих материалов

на 1 лі3 бетона. Рассчитать состав бетона — это значит опреде­ лить рациональный расход щебня, песка, цемента и воды на 1 м3 бетона. Таким образом, расчет состава бетона сводится к определению четырех неизвестных, которое проводят в следую­ щем порядке:

1 ) прочность бетона (марка) зависит от активности цемента и цементно-водного отношения (уравнение Боломея)

R6 = ARu { Щ В - С ) .

Уравнение прочности бетона, уточненное для различных ка­ менных материалов [с учетом определения активности цемента в растворах малопластичной консистенции (ГОСТ 310—60)], для жестких и подвижных бетонных -смесей имеет следующий вид:

109

Расчетная формула прочности бетона для подвижных бетон­ ных смесей (ВІЦ~>0,4) с использованием рядовых материалов имеет следующий вид:

Расчетные формулы не могут учесть всех факторов, которые одновременно и во взаимодействии влияют на прочность бетона. Поэтому для более полного-учета местных условий и ряда до­ полнительных факторов, не учитываемых расчетными формула­ ми, следует при определении ЦІВ (или В/Ц), обеспечивающего получение заданной прочности, пользоваться зависимостью R6 = f(L(IB). Эта зависимость получена для данных условий в результате испытаний контрольных образцов бетона, изготов­ ленных на данных материалах, при данном способе уплотнения и режиме твердения.

Таким образом, из первого уравнения прочности бетона не­

зующихся водоіютре’бностью 7%. При водопотребности песка меньше 7% расход воды

2 . Назначить ориентировочный расход воды на 1 мг бетон­ ной -смеси по графикам или таблицам (например, табл. 3 9 , рис. 46), которые составлены на основании зависимости водо­

110