книги из ГПНТБ / Сизов В.П. Проектирование составов тяжелого бетона (подбор состава бетонной смеси)

3. Расчет.

1. Определение предварительного водоцементного отношения ло формуле (6)

1038 кг,

1,405

где а д.т = 1,92 при Щ В = 2,1 (по номограмме VII). 5. Определение абсолютного объема песка

6. Определение абсолютного объема цементного теста Уц.т = юоо;—Т п'=[1000 - 398 = 602 л.

7. Определение выхода цементного теста из 1 кг цемента

8.Определение расхода цемента

ц= Уц-Т 602 = 753 кг. 0,800

ц.т

9.Определение р схода воды

В= Ц В Щ = 753-0,475*=358л

108

ilO. Определение теоретического объемного веса бетона

ѴпбС= Ц + Я + В = 753 + 1038 + 358 - 2149 кг/м».

11. Уточнение расчетного состава песчаного бетона на пробных затворениях.

У т о ч н е н и е п л а с т и ч н о с т и

I

Пробное затворение показало, что фактическая пластичность по конуау иоліучилась 10,5 см и почти равна заданной, объемный вес смеси равен 2,15. Следовательно, состав песчаного -бетона запроек­ тирован правильно. Если пластичность получится больше заданной, то необходимо добавлять песок, если меньше, то — цемент« воду при оохранешии расчетного В/Ц. После получения требуемой пластично­

уточнения В/Ц затворяют дополнительно еще два состава—при В/Д=0,427 и В Щ = 0,527. После этого на пробных замесах уточня­ ются осадка конуса, объемный вес песчано-бетонной смеси и расход материалов на 1 ж3. Затем делают три замеса, изготовляют бетон­ ные кіубики II на основе результатов испытания устанавливают окон­

109

Т а б л и ц а 21. Эффект от введения в состав бетона добавки СДБ

Химические добавки вводят в следующих количест­ вах: СДБ—0,1— 0,25%; МН — 0,05—0,1 %; АС—0,01— 0,04% веса цемента. Такие добавки целесообразно при­ менять только в том случае, если бетон не подвергает­ ся пропариванию. Влияние химических добавок в бе­ тонах на различных цементах, при различных режимах твердения и расходах цемента неодинаково. Напри­ мер, добавка СДБ весьма эффективна при использова­ нии тонкомолотых цементов и при высоких расходах цемента. Пластифицирующее ее действие лучше прояв­ ляется в пластичных бетонных смесях, чем в жестких, на мелких песках, чем на -крупных. Для обеспечения одинакового пластифицирующего эффекта вводится СДБ больше в бетоны на пуццолановых и высокоалюмииатных портландцемеитах, чем в бетоны на портландцементах.

Поэтому оптимальное количество каждой добавки желательно устанавливать опытным путем. Оптпмаль- ' ным считается такое количество добавки, при котором обеспечивается наибольшее снижение расхода воды в бетонной смеси без снижения прочности бетона в про­ ектном возрасте.

Весьма эффективно применение добавок в дорож­ ном и аэродромном бетоне, а также при бетонировании элементов сооружений большой площади. Особенно не­ обходимо применять пластифицирующие добавки в тех случаях, когда по условиям производства работ требу­ ется подвижная смесь (при бетонировании тонкостен­ ных и густоармированных конструкций и т. п.), а так-

111

же при транспортировании ее на большие расстояния и укладке в жаркое время года.

Следует иметь в виду, что химические добавки надо дозировать с 'большой точностью и вводить в бетонную смесь только в виде рабочих растворов вместе с водой затворения. Ни в коем случае нельзя дозировать их не­ посредственно в бетономешалку в виде концентрирован­ ных растворов или сухого порошка, так как это приво­ дит к неравномерному их распределению в бетонной смеси, в результате чего общий эффект от их примене­ ния снижается или может даже привести к отрицатель­ ным результатам.

СДБ поставляется обычно в твердом виде. Ее прихо­ дится растворять в горячей воде до какой-нибудь опре­ деленной концентрации, так как только в растворенном виде СДБ смешивается с водой затворения. Для опреде­ ления содержания сухого вещества СДБ в водном рас­ творе различной концентрации в приложении 1 приве­ дена таблица, по которой рекомендуется определять расход концентрированного раствора СДБ для приго­ товления рабочего раствора, идущего для затворения бетона. Пример расчета рабочего раствора СДБ и его дозировки на замес приводится ниже.

Добавки-ускорители твердения. Полуводный гипс CaSO4-'0,5H2'O, хлористый кальций СаС12, поваренная соль NaCl и др. вводят в бетонную смесь, как правило, для ускорения нарастания прочности бетона в раннем возрасте и для сокращения цикла пропаривания бетона.

Наиболее широко применяется хлористый кальций. Его рекомендуется вводить как в пропариваемый, так и в непропариваемый бетон. Особенно эффективен СаС12 при использовании лежалых, пуццолановых и шлаковых цементов, а также медленно твердеющих портландцементов. Хлористый кальций несколько увеличивает пластич­ ность бетонных смесей, но обычно его пластифицирую­ щие свойства не учитывают. Максимальная добавка хло­ ристого кальция в расчете на сухое вещество не должна превышать для бетона 3% и для железобетона 2% веса цемента. Условия, при которых ограничивается примене­ ние химических добавок в бетоны, изложены в СНиП и технических условиях на производство и приемку строи­ тельных работ. Так как влияние химических добавок на ускорение твердения бетона на различных цементах и при различных условиях твердения и пропаривания не-

112

одинаково, то оптимальное их количество следует уста­ навливать опытным путем. Для этого затворяют бетон­ ные смеси с добавкой, например хлористого кальция, в количестве 1, 2 и 3% и изготовляют образцы. После их

зимой при укладке так называемого «холодного» бетона (при температуре ниже—5°С) в соответствии со специ­ альными инструкциями, руководствами и СНиП.

Химические добавки вводят ;в воду затворения в виде концентрированных водных растворов. Количество сухо­ го вещества (хлористого кальция, поташа, нитрита нат­

Добавки, повышающие плотность и водонепроницае­ мость бетона. Для повышения плотности бетона, его во­ донепроницаемости и морозостойкости применяют также хлорное железо (0,3—1% веса цемента), алюминат нат­ рия, СДБ, МН, кремнийорганические добавки ГКЖ-Ю и ГКЖ-94 (0,1—0,2% веса цемента) и др.

Удельные веса и содержание твердого вещества в растворах хлорного железа различной концентрации приведены в приложении 4.

Как показала практика, весьма эффективны комп­ лексные (комбинированные) добавки:

хлористый кальций (1—2%), СДБ (0,15%) и мыло­ нафт (0,05%);

хлористый кальций (1—1,5%) и СДБ (0,2—0,25%);

тонировании в зимний период при отрицательных темпе­ ратурах) .

Соотношение между добавками устанавливается в зависимости от минералогического состава цемента и окружающей температуры.

При введении таких добавок следует руководство­ ваться соответствующими инструкциями и результатами лабораторных испытаний.

Б.Особенности подбора составов бетона при введении

внего различных добавок

При введении перечисленных добавок состав бетона подбирают по одному из способов, описанных выше. Целесообразнее вести расчет состава бетона, используя параметр а (см. п. Б гл. I). До расчета состава бетона необходимо определить нормальную густоту цементного -теста (с добавкой минерального наполнителя, если он вводится), затворив цемент водой с той добавкой, кото­ рую предполагается использовать. Это необходимо для того, чтобы правильно по табл. 10 скорректировать водо­ потребность бетонной смеси.

В. Расчет и приготовление рабочих растворов добавками

I.Приготовление концентрированных растворов

Раствор СД6 оібычно готовят с удельным весом 1,1. Для этого в 100 л горячей воды растворяют такое количество концентрирован­ ного продукта (СДБ), чтобы в растворе оказалось 24 кг твердого

Раствор хлористого кальция обычно готовят 31%-ным. Для этого в 100 л воды растворяют 45 кг безводного продукта (ом. при­ ложение 2). Промышленность поставляет хлористый кальций также в виде раствора с удельным весом 1,29.

114

■ Раствор поваренной соли готовят, как правило, 20%-ным с (удельным весом 1Д5. Для этого в 100 л воды растворяют 25 кг со­ ли (см.'приложение 3).

II.Приготовлениерабочегораствора привведениивбетон однойдобавкиСДБ

Аналитический расчет

Рабочий раствор готовят таким, чтобы он полностью заменял количество воды затворен,ня, необходимое для приготовления бе­ тона данного оостава и при этом вносил в смесь требуемое количе­

ство добавки.

Концентрацию рабочего раствора рассчитывают по данным о составе бетона и влажности заполнителей. Приведем пример.

Состав бетона (на 1 иі3):

Влажность щебня 1%, песка—,4% по весу; общая влажность заполнителей 2%; концентрированный раствор СДБ имеет уд. вес. 1Д; добавка СДБ принята равной 0,25% веса цемента.

Требіуется приготовить рабочий раствор СДБ с таким расчетом, чтобы при приготовлении бетона не добавлять воду и концентриро­ ванный раствор СДБ.

1. Определяем необходимое количество сухого вещества СДБ на

8 |, - о_Ж - 3' 15л|" ” Т й ‘ - 3 ' 15' '

где 0,216 и 0,238 — содержание сухого вещества СДБ в 1 кг и 1 л раствора уд. весом 1,1, найденное по таблице (ем. приложение 1).

3. Определяем содержание воды в дозе концентрированного ра­ створа СДБ, расходуемого на 1 м3 бетона:

Д5 = 3,47 — 0,75 = 2,72 л.

4.Содержание воды во влажных заполнителях на 1 м3 бетона:

впеске 660100 4 = 26,4 л:

вщебне 1320 1 = 13,2 л.

100

Бсепо воды в заполнителях 1 м3 бетона 39,6 л.

'5. Если ввести в оостав бетона всю дозу СДБ в виде вдвцентри-

рованн'ого раствора (3,47 кг или 3,-15 л), то вместе с водой в за­ полнителях вводится в замес количество воды, равное:

39,6 + 2,72= 42,32 л.

6. Для получения нужной подвижности смеси воды должно быть

150 л. Следовательно, к дозе концентрированного раствора СДБ не­ обходимо добавить на 1 лі3 бетона воды в количестве 150—42,32= =1107,68 л. Для этого концентрированный раствор СДБ -следует раз­ вести водой до рабочей концентрации. При этом -из 3,15 л концент­ рированного раствора СДБ -и 107,68 л воды получится ~ 111 л ра­ бочего раствора. Таким количеством рабочего раствора надо затво­ рить каждый 1 м3 -бетонной смеси.

7. Рабочий раствор готовят заранее в достаточных количествах, например в объеме 1 м3; дли этого в нашем примере придется взять:

1000

—-— 3,15 = 28 л концентрированного раствора СДБ

1000

107,68 = 972 л воды.

111

«Подобным же образом рассчитывают концентрацию рабочего •раствора СДБ в любом другом случае при других исходных данных.

Г р а фи ч е с к и й -расчет

На практике влажность заполнителей может периодически из­ меняться, вследствие чего приходится менять концентрацию рабоче­ го раствора и его дозировку, производя соответствующие пересчеты. Эта работа упрощается, если состав бетона и количество вводи­ мой добавки СДБ остаются всегда постоянными и меняется только влажность заполнителей. В этом случае для принятого количества добавки можно построить график расхода концентрированного ра­ створа для получения рабочего раствора необходимой концентра­ ции и график расхода рабочего раствора — в зависимости от сум­ марной влажности заполнителей. Техника расчета и построения та­ ких графиков показана ниже на примере добавки ускорителя твердения — хлористого кальция.

цемента

116

Пример построения графика для определения необходимого количества рабочего раствора СДБ на 1 м3 бетонвой смеси приве­ ден на рис. 30. Для построения рассчитывают потребное количество рабочего раствора для различных значений суммарной влажности заполнителей в соответствии с рассмотренным выше примером та­ кого расчета при влажности 2%. Полученные данные наносят на график (рис. 30) и соединяют прямой линией. Для этого достаточно трех точек, соответствующих, например, влажности 1, 2 и 3%.

Аналогично строится график для определения количества кон­ центрированного раствора СДБ, необходимого для получения 1000 л рабочего раствора при различной переменной влажности заполните­ лей. Как и при построении предыдущего графика, пользуясь приве­ денным выше примером, рассчитывают концентрацию рабочего ра­ створа для различных значений влажности заполнителей и по полу­ ченным данным строят график, изображенный на рис. 31.

В дальнейшем в производственных условиях при изменении влажности заполнителей меняют концентрацию рабочего раствора в соответствии с графиком рис. 31, а количество рабочего раствора на 1 ж3 бетона принимают по графиту рис. 30.

(Рабочий раствор СДБ желательно приготовлять на специаль­ ном узле вблизи бетонного завода.

Влажность заполнителей в отдельные дни может колебаться в широких пределах, например песка — от 0 до 7%, щебня — от 0 до 3%. В овя'Зи с изменением влажности заполнителей приходится еже­ дневно изменять концентрацию рабочего раствора. Поэтому рабочий раствор готовят ъ таком количестве, чтобы он был израсходован за смену или сутки.

III. Приготовлениерабочегорастворапривведениивбетон однойдобавкихлористогокальция

А н а л и т и ч е с к и й р а с ч е т

Рабочие растворы солей готовят и рассчитывают так же, как и растворы СДБ, чтобы затворять бетон только рабочим раствором ооли. Приведем пример приготовления рабочего раствора хлористо­ го кальция для бетона такого состава:

ция 1,29. Доза добавки 3% веса цемента. Пластифицирующее дейст­ вие хлористого кальция не учитываем.

Количество безводного хлористого кальция на 1 ж3 бетона

300

100 3 = 9 кг.

Количество концентрированного раствора хлористого кальция на1м3 бетона

117