книги из ГПНТБ / Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона

полнителей при каждом Ц/В более удобно пользоваться дру­ гим соотношением — коэффициентом раздвижки зерен щебня раствором а или, по другим авторам, коэффициентом избыт­ ка раствора Кизб, что то же самое:

щ

--- ■Пш

70.1Д щ

где уо.щ — насыпной объемный вес щебня.

В числителе формулы приводится абсолютный объем це­ ментно-песчаного раствора, в знаменателе — объем пустот в рыхло насыпанном щебне (весом Щ кг). Таким образом,зна­ чения а характеризуют увеличение объема пустот щебня за счет раздвижки его зерен растворной частью. -

Преобразуя формулу

K 1(B-f-Уабс.ц) ,

а— ------гп-------- Г

где Ki и Кг — постоянные, можно видеть, что при повышении удобоукладываемости смеси за счет увеличения первого чле­ на (водосодержания или объема цементного теста при посто­ янном В/Ц) значение а будет увеличиваться. При постоянной удобоукладываемости (водосодержании) увеличение коли­ чества цемента должно вызвать соответственно уменьшение количества песка. Предполагается, что уменьшение количест­ ва песка при повышении цементоводного отношения обеспе­ чивает оптимальное для данного Ц/В значение П/Щ. Таким образом, коэффициент зависит от удобоукладываемости бе­ тонной смеси и не зависит от ее цементоводного (водоцемент­ ного) отношения.

42

Найденные опытным путем значения а и г, меняющиеся в зависимости от изменения Ц/В и подвижности бетонной сме­ си на одних и тех же заполнителях, представлены в табл. 8 и 9 (данные В. П. Сизова).

Приведенные данные хорошо иллюстрируют высказанные положения о свойствах величины г и коэффициента раздвиж­ ки зерен а. Так как при расчете состава бетона уже известны содержание воды и объем цементного теста, которые опреде­ ляют удобоукладываемость бетонной смеси, можно вычислить

исвязать значения а с объемом цементного теста при опти­ мальных соотношениях заполнителей. Такая зависимость предложена Б. Г. Скрамтаевым и Ю. М. Баженовым (рис. 11)

илегла в основу их метода расчета состава бетона, который носит название метода абсолютных объемов.

Согласно этому методу после вычисления В/Ц, В и Ц ре­ шают систему двух уравнений:

1) В + - ^ + - ^ - + ^ = 1000,

откуда определяют две неизвестные величины — П и Щ

1000

Щ — а • Пщ . 1 »

То л Ж 7щ

П=[1000— (в + £+ Щ -)Ь

-13

ЦТ, д/м3

400

350

/ Мк^2-5

О 00

250

200

Рис. 11. Зависимость коэффициента раздвижки зерен от расхода це­ ментного теста на 1 м3 бетона. При уменьшении модуля крупности пес­ ка Мк на 1,0 коэффициент уменьшается на 0,10—0,15, однако он не дол­ жен быть менее 1,1.

44

П =[1000 -(178+ !^ + ^ ) ] -2,70=610x2.

Следовательно, искомый состав бетона:

1:1,93:4,12; Ц/В = 1,73 при уо=2380 кг/мъ.

Поскольку в методе Б. Г. Скрамтаева и Ю. М. Баженова коэффициент а определяется в--зависимости от расхода це­ ментного теста, а физические характеристики заполнителей учитываются крайне недостаточно, только модулем крупности песка и пустотностью щебня, то может оказаться, что при принятом значении коэффициента а не обеспечивается опти­ мальное соотношение между мелким и крупным заполнителем. Поэтому рекомендуется при экспериментальной проверке результатов, помимо расчетного состава,' готовить еще два за­ меса с разницей в расходе песка и щебня приблизительно в 50 /сг/ж3 и выбирать состав с лучшей удобоукладываемостью.

Впоследнее время детальные исследования зависимостей

исвойств коэффициента а и величины г проведены В. П. Си­ зовым, который считает, что коэффициент а нужно назначать более обоснованно, исходя не из расхода цементного теста, а из трех параметров; удобоукладываемости бетонной смеси, пустотности песка и^пустотности крупного заполнителя. Для

определения значений зс им разработаны номограммы (рис. 12). Сначала по номограмме «а» в зависимости от пустотнос­ ти заполнителей определяют значение а для смесей с подвиж­ ностью О К = 2 см, затем по графику «б» в зависимости от фактически требуемой 'удобоукладываемости — поправку к найденному коэффициенту.

В. П. Сизовым составлены также уточненные графики водопотребности бетонной смеси в зависимости от требуемой

удобоукладываемости, характеристики заполнителей и цемен­ тов.

Метод расчета состава бетона по абсолютным объемам критиковали многие исследователи, предлагавшие другие ме­ тоды, однако при проверке они оказались гораздо сложнее и не давали более точных результатов. В методе абсолютных объемов, действительно, основная зависимость прочности бетона, выражаемая формулой

R6 = AR4( 4 ± 0 ,5 ) ,

не точна, так как все многообразие свойств заполнителей не может быть выражено тремя значениями коэффициента А и одним значением коэффициента С.

45

Хотя правильность общего вида указанной зависимости и подтверждена большой работой, проведенной в 1963—1964 гг. научно-исследовательскими и учебными институтами и про­ изводственными лабораториями всей страны, но установле­ ние физически обоснованных характеристик материалов, опре­ деляющих точно величину указанных коэффициентов, еще ждет исследователей: Слишком упрощена и зависимость удобоукладываемости бетонной смеси от ее водосодержания,. представленная графиками и таблицами, также не учитываю­ щая многообразия свойств заполнителей, влияния свойств це­ мента и соотношения компонентов в смеси, хотя учет водопотребности заполнителей и нормальной густоты цементного

а

Рис. 12. Номограмма и график для определения коэффициента аг

а — значения а в зависимости от пустотности песка и щебня для бетон-

46

теста, введенный в последнее время, является значительным шагом вперед в повышении точности расчета состава бетона. Не совсем точна формула абсолютных объемов

B + i l + IL + !iL = iooo,

Тц Тп 7щ

так как она не учитывает вовлеченного в смесь воздуха; кроме того, выход цементного теста несколько отличается от суммы абсолютных объемов воды и цемента. И, как уже было сказано, использование коэффициента раздвижки зерен не гарантирует оптимального соотношения песка и щебня в бе­ тонной смеси. Все сказанное делает необходимой эксперимен­ тальную проверку расчетных данных.

Экспериментальная проверка состава бетона

При экспериментальной проверке состава бетона изготов­ ляют пробный замес для определения фактической удобоукладываемости смеси и прочности затвердевшего бетона. Объем замеса зависит от количества образцов, необходимых для оп­ ределения прочности на сжатие.

Дс*

47

Если готовятся только три образца, то принимают следую­ щий объем замеса:

Размер ребра образца, см 10 15 20 30

Если удобоукладываемость смеси получилась менее тре­ буемой, следует добавить 5—10% цементного теста (цемента и воды), не меняя определенного расчетом цементоводного отношения. Если удобоукладываемость выше требуемой, то добавляют 4—40% заполнителей, не меняя соотношения меж­ ду песком и щебнем. Так поступают до тех пор, пока удобо­ укладываемость не будет иметь требуемого значения.

Применительно к условиям приведенного в расчетной час­ ти примера (при НК щебня = 40 мм) при размере ребра об­ разца 15 см для замеса объемом 12 л расход материала со­ ставит

Ц=3,72 кг (311X0,012)

В= 2,14 л

П-—7,35 кг Щ = 15,35 кг

Всего 28,56~ 28,60 кг

При проверке осадка конуса оказалась равной 2 см\ сле­ дует добавить по 10% цемента и воды; осадка конуса получи­ лась 5 см.

Новый расход материалов на замес:

Ц =4,10 кг В= 2,35 л П = 7,35 кг

Щ = 15,35 кг

Всего 29,15 кг

Для определения марки бетона следует изготовить три об­ разца в формах 15X15X15 см. При изготовлении образцов нужно определить объемный вес свежеуложенного бетона. Если фактический объемный вес Vo.с оказался равным 2360 кг/м3, тогда объем скорректированного замеса бетонной смеси

V«, = -|^ = 0 ,0 1 2 3

Расход материалов на 1 м3 бетона Ц = 4,10 : 0,0123=335 кг

В= 2,35 : 0,0123= 190 л

П= 7,35 : 0,0123=^595 кг Щ = 15,35 : 0,0123= 1250 кг

48

Теоретический объемный вес свежеуложенного бетона

V™°p= 335+190+595+1250 =2370 кг/м3.

Разница между фактическим и теоретическим объемным весом не должна превышать 2%. В нашем случае эта разница

меньше 1 %.

Образцы, изготовленные для определения марочной проч­ ности бетона, хранят и испытывают в соответствии с требова­ ниями ГОСТ 10180-67.

Так как значения фактической прочности образцов могуг отличаться от рассчитанной, рекомендуется, помимо основно­ го состава, изготовлять образцы еще из двух замесов со зна­ чениями Ц/В, отличающимися от этого отношения в основном составе на ±0,0.5.

После испытания прочности, если она соответствует тре­ буемым значениям, состав выдается для производства; при несоответствии производят пересчет состава с изменением Ц/В. Изменение величины Ц/В можно определить, построив график в координатах Ro— Ц/В по значениям этих величин и образцов из дополнительных замесов.

При подборах составов бетонов естественного твердения для ускорения времени подбора изготовляют две партии об­ разцов на испытание — в возрасте 7 и 28 суток. При испыта­ нии семисуточных образцов можно уже ориентировочно су­ дить о соответствии полученной прочности требуемой (см. главу VIII) и произвести корректировку состава. При подборе состава бетона для заводских конструкций определенной от­

Обычно при применении заполнителей, удовлетворяющих требованиям ГОСТ, при экспериментальной проверке расче­ та по методике абсолютных объемов результаты близко соот­ ветствуют расчетным, применение же нестандартных материа­ лов требует трудоемкой корректировки составов.

Экспериментальный метод подбора состава бетона

На заводах ЖБИ и больших стройках обычно приходится подбирать состав бетонов различной прочности, с постоянной подвижностью смесей, на имеющихся местных нестандартных материалах. В этом случае удобнее пользоваться эксперцмен-

тальным методом. Трудоемкость его окупается точностью ре­ зультатов и тем, что подбор проводится фактически один раз.

Порядок проведения подбора следующий.

1. Для требуемой удобоукладываемосги бетонной смесч определяют ориентировочное количество воды В по графикам пли таблицам.

цемента Ц и объем цементного теста Уц.т при принятом посто­ янном значении В.

3. Для каждого Ц/В рассчитывают абсолютный объем за­ полнителей V ^"=1000—VU.T и количество песка П и круп­

ного заполнителя Щ (Г), обычно соответствующее отноше­ ниям П/Щ = 0,4; 0,5; 0,55; 0,60; 0,65.

Например, при П/1Ц=0,5 количество щебня и песка со­ ставит соответственно

згш

I Л — '/абс 'Т п ’ 7щ .

0 . 5 ? , Ц+ Т п ’

зап

J-]__ ^ абс' 7 п ' 7m

4. Для каждого Ц/В производят пять замесов по 8—10 л при постоянной В с пятью указанными в пункте 3 соотноше­ ниями и строят график зависимости удобоукладываемостн (ОК или Ж) от П/Щ (рис. 13).

Определяют оптимальное .П/Щ по лучшей удобоукладываемости смеси. Если .на графике нечетко выражено экстремаль­ ное значение, необходим-о сделать дополнительные замесы с соответствующим новым отношением П/Щ.

5.При найденном оптимальном для каждого Ц/В значе­ нии П/Щ при необходимости добиваются требуемой удобоукладываемости, корректируя состав количеством цементного теста.

6.Для каждого Ц/В рассчитывают скорректированный

состав бетона и изготовляют образцы, которые после надле­ жащего хранения испытывают на прочность при сжатии. При изготовлении образцов нужно обязательно проверить соот­ ветствие фактического объемного веса расчетному.

7. Строят график зависимости Re, П/Щ и В0 от Ц/В, кото­ рый позволяет точно определять состав бетонов требуемой прочности при принятой удобоукладываемости смеси

50