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

80 мм и на песке с модулем крупности 3 независимо от изменения расхода цемента в бетоне в пределах от 150 до 350 кг/м5 составляет ,150 л на 1 м3 бетона. С возрас­ танием удельного расхода цемента Ц сверх 350 кг/м3 эта

10

Наряду с этим проведенные исследования удобоукладываемости бетонных смесей показали, что расіход песка на 1 м3 бетона зависитне только от расхода цемен­ та (цементного теста), который обусловлен получением

а)

И0едШУиепеска В Вегойуoilсмеси Вег

' в)

Рис. 3. Изменение удобоукладываемости бетонной смеси

расходе песка на 1 м3 бетона. ЛКМІІН~ наименьшая жесткость бетонной см-еси;

же заполнителях при различных -рас­

бетона требуемой марки и бетонной смеси с заданными свойствами, но и от вида и крупности заполнителей, а также от подвижности или жесткости бетонной смеси. Эти выводы подтверждаются результатами, приведенны­ ми в табл. 1 и 2 и на рис. 4. В табл. 1 расход песка при­ веден при различных водоцементных отношениях и оди­ наковой осадке конуса, а в табл. 2 — при постоянном водоцементном отношении для бетонных смесей различ­ ных жесткости и пластичности.

Из данных таблиц и графиков видно, что оптималь­ ное содержание песка в зависимости от марки бетона, В/Ц, расхода цемента и качества цемента и заполните­ лей колеблется в очень больших пределах. Следователь­

11

но, П/Щ' в смеси заполнителей не является при прочих равных условиях величиной постоянной. Например, на щебне крупностью 5—20, песке с модулем крупности 3 при расходах цемента 550—150 кг оптимальный расход песка в бетонных смесях с осадкой конуса 2 см изменя-

550 Н50 350 250 150 О W 20 W 80

ется от 458 до 800 кг/м3 бетона. Оптимальный расход ■песка уменьшается при использовании мелкого 'песка, крупного щебня, а также при высоких расходах цемента.

Установленная методика определения оптимального содержания песка в бетоне имеет весьма важное практи-'. ческое и теоретическое значение, так как позволяет на новой основе устанавливать оптимальное содержание песка в бетонах разных марок на любых материалах и осуществлять контроль за правильным его назначением. Ранее такие рекомендации отсутствовали, и правиль­ ность определения расхода песка определяли визуально после снятия конуса: если бетонная смесь не расслаива­ лась, то считалось, что содержание песка установлено правильно. Однако такой критерий весьма субъективен

12

и неправилен, так как с повышением расхода песка в бе­ тонной смеси тенденция ее к расслоению уменьшается и практически все запесоченные смеси не расслаивают­ ся, но требуют повышенного расхода цемента на 1 м3 бетона.

1

4. Правило постоянства величины коэффициента за полнения пустот и раздвижки зерен щебня или гравия раствором (величины а), необходимой для придания бе­ тонной смеси определенной подвижности или жесткости на песке и щебне данной крупности и зернового состава независимо от расхода цемента.

Это правило может быть выражено формулой

.Например, для бетона с осадкой конуса 2 см на щебне крупно­ стью 5—80 мм и песке с .модулем крупности 3 на портландцементе марки 400 с нормальной густотой цементного теста 28% коэффи­ циент заполнения пустот и раздвижки зеден щебня раствором не­

ставом .(тустотностью) щебня (гравия), так и характеристикам« при­ мененного песка.

•На (рис. 4, а показано изменение величины а е изменением круп­ ности щебня'(щебень гранитный, оптимальная смесь фракций), а также зернового состава « пустотности песка при подвижности бетонной смеси 2 см осадки конуса и при расходах цемента ,в пре­ делах .150—350 кг/м3.

Приведенный выше пример относится к смесям, характеризуе­ мым ОфИВОЙ //.

Изменения а в бетонных смесях с осадкой конуса 2 см и жесткостью 15 секгна щебне разной'крупности, «о на песке с модулем крупности 3 при расходе цемента до Э50 кг/м5 бетона и выше приведены на рис. 4, б.

Из графиков видно, что в бетонных смесях с посто­ янными осадкой конуса и жесткостью смеси величина а при уменьшении крупности заполнителей уменьшается. На крупном щебне и песке определенной крупности зна­ чение а выше, чем на мелком щебне. На щебне опреде­ ленной крупности, но на разных песках, значение а на мелком песке ниже, чем-на крупном.

При расходах цемента в пределах до 350 кг/м3 бето­ на а является величиной постоянной, но 'конкретное ено значение в зависимости от крупности заполнителей раз­ лично. При расходах цемента выше 350 кг/м3 бетона значение а повышается. Это увеличение а обусловлено тем, что при расходе цемента выше 350 кг/м3 бетона во-

14

допотребность бетонной смеси не остается постоянной, а увеличивается (см. правило 2) примерно на 1 л на каж­ дые 10 кг цемента выше указанного предела. Поэтому при постоянном значении а и увеличении водопотребиости расход песка на I м3 бетона резко уменьшается. Что­ бы обеспечить оптимальное содержание песка в бетоне, значение а при расходах цемента выше 350 кг/м3 бетона нужно увеличивать.

5. Правило, по которому в бетонных смесях с повы­ шенным содержанием песка (предназначенных для тон­ костенных или густоармированных конструкций, подвод­ ного бетонирования, литого бетона и т. д.), в отличие

от обычных смесей с оптимальным содержанием песка (правило 4), коэффициент раздвижки зерен щебня раст­

вором а для заданной подвижности или жесткости смеси не зависит ни от расхода цемента, ни от крупности щеб­ ня, «в очень 'незначительных пределах изменяется с изме­

нением крупности песка (рис. 5,а) и для песков с М"р е пределах 1,5—3 может приниматься постоянным (см. номограмму//, рис. 13).

0

Однако эта закономерность справедлива только при расходах цемента в пределах 150—350 кг/м3 бетона. Как следует из графика рис. 5,6, при расходах цемента выше 350 кг/м3 значение а не остается постоянным, а увеличи­ вается. Подробные обоснования приведены выше (см. правило 4).

15

6. Правило, согласно которому при одинаковой осад ке конуса удобоукладываемость бетонной смеси, оцени­ ваемая ее жесткостью в сек, тем лучше (жесткость мень­

ше), чем меньше предельная крупность зерен заполни­ теля. В качестве примера на рис. 6 приведен график из­ менения удобоукладываемости бетонной смеси на песке

с МкР= 3 в зависимости от крупности щебня. Согласно этому правилу удобоукладываемость мелкозернистых

Рис. 6. Удобоукладываемость (жест­ кость) в сек бетонной смеси на щеб­ не различной крупности и песке с мо­ дулем крупности 3 три подвижности смеси 1, 2, 3 см осадки конуса

/, 2, 3, н 4 — щебень с крупностью зерен, соответственно до 10, 20, 40 н 80 мм

(бесщебеночных) бетонных смесей лучше, чем смесей на щебне при одинаковой подвижности, оцениваемой осад­ кой конуса.

7. Правило, согласно которому абсолютный суммар­ ный объем песка и цемента (Йп+Иц) на данных матери­ алах в бетонных смесях определенной пластичности и жесткости независимо от расхода цемента и водоцементного отношения является величиной постоянной

8. Правило, согласно которому при одинаковой плас­ тичности и жесткости бетонной смеси на данных мате­ риалах количество раствора и щебня при расходе це­ мента до 350 кг/м3 постоянно.

Из перечисленных закономерностей правило постоян­ ства величины а независимо от расхода цемента (для бетонных смесей равной подвижности) является наибо­ лее важным, позволяющим на новой основе подбирать состав бетонной смеси и назначать оптимальное содер­ жание в ней песка.

16

песка на 1 м3 бетона является оптимальным. Однако со­ поставительные подборы составов бетона, анализ прове­ денных работ, а также расхода материалов выявили большой разнобой (при прочих равных условиях) в рас­ ходе песка на 1 м3 бетона. Как видно, по вопросу опре­ деления П/Щ до сих пор нет единых теоретических или экспериментально обоснованных предпосылок, кроме весьма приближенных обобщений имеющегося опыта. Часто оптимальное соотношение П/Щ рекомендуется ус­ танавливать опытным путам. Все это резко затрудняет работу производственных лабораторий по подбору и ус­ тановлению правильного и экономичного состава бетона.

В настоящее время определение оптимального соот­ ношения П/Щ 'производится по значениям К, г, а, ац.т. Однако четких рекомендаций по назначению указанных параметров в технической литературе нет.

Коэффициент а вначале определяли только с учетом расхода цемента. В последующих трудах величину а ус­ танавливают уже в зависимости от расхода цемента и В/Ц. Однако внесенные уточнения и опубликованные данные по назначению а неточны. Кроме того, по вопро­ су изменения а имеются ошибочные и неправильные трактования. Например, некоторые авторы утверждают, что с уменьшением крупности щебня значение а увеличи-

. вается, а при одинаковом расходе цементного теста (но при различных В/Ц) для бетонных смесей с осадкой ко­ нуса- 1 и 12 см а имеет постоянное значение. Наряду с этим в работах приводятся формулы для определения а в зависимости от г и других параметров. С этим предло­ жением согласиться также нельзя: если известна величи­ на г, то проще П/Щ определять по значению г и в этом случае не надо прибегать к определению а по формуле.

Предлагаемый автором метод определения оптималь­ ного содержания песка >в бетонной смеси основан на опи­ санном выше правиле ;(см. правило 4), согласно которому раздвижка 'зерен щебня (гравия) раствором '(коэффи­ циент а) на заполнителях определенного зернового со­ става является постоянной для бетонной смеси данной подвижности и не зависит от расхода цемента в преде­ лах до 350 кг/м3 бетона.

Многочисленными экспериментами по подбору соста­ ва бетона на различных материалах и анализом полу­ ченных результатов установлены определенные законо­ мерности в изменении величины коэффициента а в зави-

18

симости от свойств крупного и мелкого заполнителей, комплексно характеризуемых их пустотностью. При этом автор исходит из положения, что пустотность заполните­ лей (песка, щебня и гравия) является всеобъемлющей характеристикой, отражающей их крупность, чистоту, форму и характер поверхности зерен, а также удельный

определении расхода воды и В/Ц 'Качество за­ полнителей также учитывается, то каждому виду за ­ полнителей будет соответствовать и свой расход цемента. Следовательно, определение а по предлагаемой методике производится не только в зависимости от пустотноети заполнителей, но косвенно и с учетом расхода цемента.

Такой путь определения величины а является, на наш взгляд, наиболее правильным и позволяет с достаточной для практических целей точностью определять и вели­ чину а, и зависящий от нее расход песка в бетонной сме­ си. Проведенные по этой методике многочисленные под­ боры составов ібетоіна различного 'назначения 'подтвер­ дили этот вывод.

Автором разработаны номограммы и графики для определения зависимости величины а от пустотности за­ полнителей. Одновременно разработаны формулы, поль­ зуясь которыми можно по ряду уже известных парамет­ ров и по величине а определить оптимальные абсолют­ ные объемы щебня и песка в бетоне.

В современной практике подбора состава 'бетона оп­ тимальное содержание песка в бетонной смеси иногда определяют по аналогичному же коэффициенту раз­ движки зерен и заполнения пустот в щебне, но не раст­ вором, а песком (коэффициент К). В.этом случае

Я

Относительно выбора значения К. нет четких реко­ мендаций. Во многих работах рекомендуется принимать К равным от 0,9 до 1,3 независимо от подвижности или жесткости бетонных смесей. При этом не учитываются расход цемента, крупность и пустотность заполнителей.

19 "