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

Наряду с этим основным приемом, как указывалось ранее, содержание щебня и песка в объеме их смеси можно установить, пользуясь вместо коэффициента а па­ раметрами г или /(. Для определения оптимальных зна­ чений г и К также приводятся соответствующие номо­ граммы и таблицы. Определением весовых количеств щебня и песка в бетонной смеси по их абсолютным объ­ емам и объемным весам заканчивается расчет исходного состава бетона. Полученные данные вполне могут ис­ пользоваться для планирования материального обеспе­ чения производства, определения потребности в цементе и для других технико-экономических расчетов, связанных с подбором состава бетона.

Для использования полученного расчетом состава бе­ тона в производственных условиях необходимо подверг­ нуть его экспериментальной проверке и корректировке. Методика такой корректировки детально изложена в главе IV и иллюстрируется примерами. В общих чертах эта методика сводится к следующему.

Производится пробное затворение состава бетонной смеси, полученного расчетом, и определяется ее подвиж­ ность или жесткость. Если требуемая удобоукладываемость не достигнута, корректируется расход воды и со­ ответственно расход цемента по определенному расче­ том значению В/Ц. По полученным уточненным значени­ ям В, Ц и В/Ц вновь рассчитывают состав и определяют содержание в нем песка и щебня. Затем это содержание экспериментально корректируют. Для этого делают три пробных затворения вновь рассчитанного состава бето­ на, но при различных расходах песка и щебня: одно за­ творение при расчетном их содержании и два дополни­ тельных с изменением расхода песка и щебня приблизи­ тельно на +60 кг/м3. Выбирают состав с лучшей удобоукладываемостью. При показателях удобоукладываемости, близких между собой, принимается состав с мень­ шим расходом песка. Если же удобоукладываемость бу­ дет значительно превышать заданную, весь состав вновь пересчитывают, увеличив содержание воды, и вновь кор­ ректируют. Такие случаи, однако, редко встречаются на практике.

После описанного уточнения содержания материалов в смеси по ее удобоукладываемости (что не отнимает много времени) приступают к уточнению водоцемент­ ного отношения исходя из требований к прочности бето­

32

на. Для этого из последнего откорректированного соста­ ва смеси готовят серию контрольных образцов-кубов. Параллельно затворяют два других состава, изменяя в них В/Ц на величину ±0,05, соответственно изменяя рас­ ход цемента и компенсируя эти изменения .содержанием песка в замесе так, чтобы объем замеса и объем раство­ ра-в его составе оставались неизменными. Из этих заме­ сов также готовят серию контрольных образцов-кубов. После твердения образцов в течение требуемого проек­ том срока их испытывают на сжатие и определяют до­ стигнутую в каждой серии прочность бетона. Анализ по­ лученных данных позволяет уточнить требуемую величи­ ну В/Ц, если прочность основного состава не будет удов­ летворительной. Далее на основе нового значения В/Ц и ранее установленного количества воды определяют но­ вое значение расхода цемента и, принимая ранее опреде­ ленный расход щебня неизменным, окончательно уточня­ ют расход песка как одного из составляющих раствора, объем которого также должен оставаться неизменным, так как не зависит от расхода цемента. На этом практи­ чески заканчиваются проверка и уточнение рассчитан­ ного состава бетона, и он может быть передан в произ­ водство.

При желании цикл проверки и корректировки можно повторить, принимая за исходный последний, откоррек­ тированный состав бетона.

Схема расчета состава бетона по ац.т практически остается без изменения. -Вначале только нужно опреде­ лить объемные веса смеси заполнителей в уплотненном состоянии (или рыхлонасыпанном) при различных зна­ чениях г или К. (Потом устамавливаются В/Ц, ірасходы воды и цемента, а затем определяется расход заполните­ ля по формуле

Далее определяются расходы песка (Д = 3 г) и щебня { Щ — 3—іП) и теоретический объемный вес бетонной смеси.

2 З ак . 460

ГЛАВА It

И С Х О Д Н Ы Е Д А Н Н Ы Е Д Л Я П О Д Б О Р А С О С Т А В А Б Е Т О Н А И В Ы Б О Р Р А С Ч Е Т Н Ы Х П А Р А М Е Т Р О В

А. Исходные данные

Прежде чем приступить к подбору состава бетона, следует установить необходимые исходные данные.

1. Для обычного бетона монолитных конструкций и сооружений — проектную марку по прочности на сжатие в заданные сроки; для дорожного и аэродромного бето­ на — проектную марку по прочности на сжатие и изгиб.

2.Для бетона сборных железобетонных конструк­ ций — проектную марку по прочности на сжатие (иногда на изгиб) и отпускную прочность.

3.Условия твердения конструкций (естественные,

пропаривание, электропрогрев и т. д.), требуемые сроки достижения проектной марки и отпускной прочности и способы ухода за бетоном (естественного твердения и пропаренного) до набора 100%-ной проектной проч­ ности.

4. Вид бетона (обычный, дорожный, аэродромный, гидротехнический п т. д.), условия работы конструкции (ниже постоянного горизонта воды, в зоне переменного уровня, ниже глубины промерзания грунта и т. д.) и рай­ он строительства (со средней температурой наружного воздуха до —10, —20°С и т. д.), а также требуемую мар­ ку бетона по морозостойкости и водонепроницаемости.

б. Способы уплотнения 'бетона (поверхностными и глубинными вибраторами, на івибростоле, на вибростоле

спригрузом, прессованием, прокатом и т. д.).

6.Конфигурацию, вид, массивность конструкции и степень ее армирования.

7.Требования к материалам для бетона с учетом тре­ бований к его долговечности и условий службы.

8.Способы транспортирования и дальность перевозки бетонной смеси.

9.Время года, когда будет производиться укладка бетона.

Исходные данные при проектировании состава бето­ на определяет старший технический персонал строитель­ ной или заводской лаборатории с участием работников технических и производственных отделов строительства

или предприятия, а в необходимых случаях — при кон­ сультации проектных пли научно-исследовательских ор­ ганизаций.

34

Следует иметь в виду, что приведенные данные явля­ ются усредненными. 'В зависимости от химического и минералогического составов цемента, среды и темпера­ туры твердения бетона, количества и вида вводимых до­ бавок нарастание прочности бетона во времени может резко изменяться. Например, по данным разных авторов нарастание прочности бетона в возрасте 60, 90 и 180 суток составляет на цементах: высокоалюминатных соответственно 1,04, 1,08 и 1,12; высокоалитовых— 1,06, 1,115 и 1,27; белитовом— 1,3, 1,65 и 1,8. Приведенные данные соответствуют нормальным условиям твердения. Во время строительства не всегда удается обеспечить надлежащий уход, нужную температуру и необходимую влажность. Поэтому нарастание прочности бетона резко замедляется. Это необходимо учитывать и уточнять опы­ том в каждом конкретном случае. Например, если проек­

ботки и последующего твердения бетон таких конструк­ ций приобретает в возрасте 28 суток прочность, состав­ ляющую около 0,87—4,05 его марки. Поправочный коэф­ фициент К = 0,87—1,05 зависит от минералогического состава цемента. Он колеблется для цементов с высоким содержанием: трехкальциевого алюмината — от 0,87 до

кальциевого силиката) — от 0,96 до 1; двухкальциевого силиката — от 0,97 до 1,06. 'При другом минералогиче­ ском составе цемента поправочный коэффициент опреде­ ляется интерполяцией.

Расчет состава такого бетона следует вести по проч­ ности, равной Re : к, где Re — требуемая проектная мар­ ка бетона конструкций; к — поправочный коэффициент,

36

Например, задана марка бетона сборных конструкций 200 кгс/см2; к = 0,9. Состав следует рассчитывать по прочности, равной 200 : 0,9, т.е. 220 кгс/см2, уточняя полученный результат опытом.

При расчетах состава бетона следует учитывать, что лабораторные условия существенно отличаются от про­ изводственных. На производстве ниже точность отвеши­ вания составляющих, особенно воды при изменении влажности заполнителей, качество заполнителей часто изменяется в худшую сторону; содержание каменной мелочи в отдельных замесах бывает больше нормы; при транспортировании и подаче заполнителей бульдозером

уровне производства и грубой дозировке составляющих он иногда получается равным 0,9.

Прочность бетона на сжатие и его марку по прочно­ сти надо определять в соответствии с указаниями ГОСТ 10180—-і67 «Бетон тяжелый. Методы определения прочно­ сти», для гидротехнического бетона — в соответствии с ГОСТ 4800—59 «Бетон гидротехнический. Методы испы­ таний».

/В тех случаях, когда заданы также и марки бетона по морозостойкости или водонепроницаемости, соответ­ ствующие испытания бетона должны проводиться по ГОСТ 10060—62 (морозостойкость обычного бетона) и ГОСТ 4800—69 (морозостойкость и водонепроницае­ мость гидротехнического бетона).

Дорожный и аэродромный бетон. В дорожном и аэродромном строительстве в основу расчета бетонного покрытия положена прочность бетона па растяжение при изгибе. Поэтому марка бетона для этих сооружений характеризуется прочностью на изгиб и сжатие.

Расчет же состава бетона ведется, как уже указыва­ лось, по его прочности на сжатие. Поэтому независимо от заданного значения Re. сж определяют такую проч­ ность на сжатие, которая обеспечивает требуемую проч­ ность бетона на изгиб, и далее ведут расчет по тому значению і?б, c«, которое окажется.наибольшим, -

37

На основе производственных и экспериментальных данных для бетона на гранитном щебне различной круп­ ности разработан график (рис. 10), по которому можно определить прочность бетона на изгиб в зависимости от его прочности на сжатие.

найденную по графику с учетом крупности щебня, необ­ ходимо увеличить на 2—4 кгс/см2 или же пользоваться кривой, расположенной на один интервал выше. Проч­ ность бетона на щебне других изверженных пород опре­ деляют по графику так же, как и для гранитного щебня. Например, при испытании балочек двумя силами по ГОСТ 10160—67 при заданной марке 40 кгс/см2 на изгиб

на сжатие, так как прочности при изгибе 40 кгс/см2 по кривой 3 соответствует прочность на сжатие 280 кгс/см2. Чтобы обеспечить заданную прочность на изгиб и сжа­ тие, состав бетона следует подбирать по марке бетона на сжатие, равной 300 кгс/см2.

При заданной марке на изгиб 46 кгс/см2 и на сжатие 300 кгс/см2 лимитирующей для бетона на гранитном щебне крупностью 5—40 мм является уже прочность на изгиб. В этом случае надо проектировать состав бетона по прочности на сжатие 330 кгс/см2, так как прочности на изгиб 45 кгс/см2 по кривой 3 соответствует прочность на сжатие 330 кгс/см2. При этом прочность бетона на растяжение при изгибе определяют по ГОСТ ,10180—67. испытанием балочек соответствующего размера двумя_ рилами или же одной силой; в последнем случае резуль­ тат умножают ңэ коэффициент 0,8, .<д _ :

38

необходимо назначить пластичность или жесткость бе­ тонной смеси в зависимости от конфигурации бетониру­ емой конструкции, степени и густоты ее армирования, способов транспортирования и укладки бетонной смеси, а также температуры наружного воздуха. Правильное назначение указанных параметров имеет весьма важное практическое значение. Если бетонная смесь окажется излишне жесткой, то уплотнить ее имеющимися средст­ вами вибрации до расчетного объемного веса не пред­ ставится возможным. В результате бетон будет неплот­ ным, с раковинами и другими дефектами, неморозостой- ■ким, а следовательно, и недолговечным. Если же плас­

тенденцию к расслоению, усадке и к появлению в бетоне трещин.

Столь же важно правильно назначить наибольшую крупность щебня или гравия. Если при бетонировании тонкостенных, густоармированных конструкций будет применен щебень недопустимой для данной конструкции крупности, такую смесь нельзя будет уплотнить. При вибрации она будет расслаиваться, и в отдельных час­ тях конструкции могут образоваться пустоты, щебенис­ тые гнезда и другие дефекты. Применение же слишком мелкого щебня приведет к чрезмерному расходу цемента.!

Наибольшую крупность щебня (гравия) следует назначать в зависимости от вида, массивности и толщи­ ны конструкции и степени (густоты) ее армирования. Наибольший размер зерен щебня (гравия) должен быть не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры, а также не более 7з наименьшего размеоа бетонируемой конструкции, но и не более 150 мм. Для плит допускается применение щебня крупностью, равной половине толщины плиты. Для дорожного и аэродром-

39

И. Для транспортных сооружений

Продолжение табл. 5