1180

Таблица 1 . 6 3 Продолжительность изотермического прогрева легкого бетона

Распалубку конструкций следует производить только тогда, когда разница между температурой окружающей среды и температурой открытой поверхности бетона составляет не более t = 40 С.

Отпуск арматуры, распалубка и доводка изделий. В связи с тем, что легкий бетон обладает повышенной деформативностью, отпуску натяжения арматуры должно предшествовать снятие или ослабление формообразующих вкладышей или других устройств, препятствующих свободному перемещению изделия относительно формы.

Распалубку изделий производят после достижения бетоном требуемой прочности при условии исключения случайных силовых факторов, которые могли бы повредить наружную поверхность изделия.

При распалубке крупноразмерных конструкций их следует устанавливать в рабочее положение с помощью специальных траверс или кантующих устройств.

1.4.2. Оптимизация состава легкого конструкционного бетона и исследование факторов, влияющих на его свойства

Для подбора состава легкого бетона прочностью 30 МПа, минимальной плотности в качестве критерия оптимизации следует принять стоимость материалов на 1 м3 бетонной смеси без затрат на приготовление.

Работа выполняется в следующей последовательности:

назначение требований к бетону исходя из особенностей изготовления и эксплуатации конструкций;

выбор исходных материалов для бетона и получение необходимых данных, характеризующих их свойства;

ориентировочное определение состава легкого бетона;

изготовление пробных замесов с разным расходом цемента;

испытание опытных образцов и построение зависимостей проч-

ности Rб = f(Ц) и плотности бетона б = f(ц) от расхода цемента;  выбор оптимального состава легкого бетона.

81

1. Выбор факторов.

Известно, что на прочность и плотность легкого бетона определяющее влияние оказывает прочность легкого пористого заполнителя.

В качестве крупного заполнителя для получения бетонов были использованы три вида керамзитового гравия с различными характеристиками но насыпной плотности и прочности при сжатии в стандартном цилиндре. Прочность растворной составляющей легкого бетона зависит от таких факторов, как расход цемента и воды, содержание песка, которые, в свою очередь, определяют удобоукладываемость бетонной смеси. Немаловажное значение для обеспечения прочности и плотности легкого бетона имеет степень насыщения бетона крупным заполнителем.

С учетом вышеизложенного в качестве варьируемых параметров были приняты следующие факторы:

Х1 – расход цемента Ц, кг/м3; Х2 – расход керамзита V, м3/м3;

Х3 – расход воды В, л/м3;

Х4 – прочность керамзита Rц, МПа.

При проведении опытов все факторы варьировались на трех уровнях

(табл.1.64).

Таблица 1 . 6 4

Для проведения эксперимента в качестве компонентов бетонной смеси использовались следующие материалы:

портландцемент марки ПЦ500-ДО: нормальная густота – 26 %, сроки схватывания: НС – 2 ч 30 мин, КС – 7 ч 20 мин, плотность – 3,1 г/см3, удовлетворяет требованиям ГОСТ 10178–85, стоимость – 24 руб. за 1 т;

песок природный кварцевый: средняя плотность – 1400 кг/м3, модуль крупности – 2,0, удовлетворяет требованиям ГОСТ 8736–85, стоимость –

2,36 руб. за 1 т;

керамзитовый гравий трех марок (П100, П150, П300) с характеристи-

ками, представленными в табл. 1.65, отвечает требованиям ГОСТ 9759–83, стоимость – 13 руб. за 1 м3.

вода из промышленного водопровода, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 23732–79.

82

Таблица 1 . 6 5 Характеристика керамзитового гравия

2. Составление плана эксперимента.

Предполагаем, что зависимость плотности, прочности и стоимости от исследуемых факторов представлена в виде полинома второй степени

Коэффициенты в этом уравнении определялись с помощью полного факторного центрального композиционного планирования α=1 и β=0.

Матрицы такого планирования и результаты эксперимента представлены в табл. 1.66.

Показатели плотности, прочности и стоимости бетона взяты как средние по трем испытаниям.

3. Реализация плана и построение математических моделей.

В соответствии с планом проведения эксперимента (см. табл. 1.66) для каждого опыта рассчитывается состав бетона. Каждая бригада определяет расход материалов на 1 м3 бетонной смеси для конкретного номера опыта, принимая постоянными заданные величины варьируемых факторов. Напри-

мер, для первого опыта приняты постоянными: Ц = 200 кг/м3, V = 0,5 м3/м3,

В = 260 л/м3.

Бетонная смесь для первого опыта должна готовиться на керамзитовом гравииплотностью730 кг/м3 ипрочностьюприсжатиивцилиндре5,0 МПа.

Определяем весовой расход пористого заполнителя на 1 м3 бетона, зная объемное содержание крупного заполнителя в бетоне (V = 0,5 м3/м3) и среднюю плотность:

К =V·ρK = 0,5 730 = 363 кг/м3.

Расход мелкого заполнителя вычисляем по формуле

83

Таблица 1.66

План проведения эксперимента

84

Аналогично производим расчеты составов бетона для других опытов в соответствии с планом проведения эксперимента. Данные по расходу материалов для приготовления 1 м3 бетонной смеси и на замес заносим в табл. 1.67.

В ходе выполнения работы определяем плотность, прочность и стоимость бетона. Результаты эксперимента заносим в табл. 1.66.

Таблица 1 . 6 7 Расход материалов для приготовления бетонной смеси

Обработку экспериментальных данных производим на ЭВМ. Получаем математические зависимости плотности, прочности и стоимости легкого бетона от исследуемых факторов следующего вида:

85

С = 43867,0 + 199,0Ц + 130331,0 – 8,8V – 516,0Rц+

+0,02Ц2 – 13014,0V2 – 0,1B2 – 32,0Rц2.

Проверка полученных моделей по критерию Фишера подтвердила их адекватность.

Для моделей вида ρб = f (Х1, Х2, Х3, Х4) гипотеза об адекватности не отвергается, так как F = 1,935 < Fкp = 2,089.

Для модели вида Rб = (Х1, Х2, Х3, Х4) гипотеза об адекватности не отвергается, так как F = 1,935 < Fкp = 2,089.

Для модели вида С = (Х1, Х2, Х3, Х4) гипотеза об адекватности не отвергается, так как F = 1,935 < Fкp = 2,089.

Для наглядности полученные математические модели представлены в виде графических зависимостей (рис. 1.12, 1.13 и 1.14).

Аналогичные зависимости прочности бетона и его стоимости от исследуемых факторов приведены на рис. 1.15-1.20.

Все изолинии построены для постоянного значения фактора Х2-В.

По полученным изолиниям можно подобрать состав бетона необходимой прочности и плотности.

В качестве примера произведем подбор состава бетона марки 300 минимальной плотности.

Осуществим поиск необходимых изолиний плотности и прочности бетона. Принятое условие соответствует поставленной задаче подбора состава конструкционного высокопрочного бетона марки 300. Известно, что для получения высокопрочных легких бетонов марок 300 и выше прочность пористого заполнителя должна быть не менее 4,0-4,5 МПа.

Перенесем найденные изолинии на отдельный график (рис. 1.21) и определим область, удовлетворяющую заданному условию. Так, любая точка внутри области, ограниченной четырехугольником АБВГ, соответствует составу бетона прочностью 25-30 МПа и плотностью в пределах 1800-1850 кг/м3. С учетом стоимости материалов на 1 м3 бетонной смеси можно выделить наиболее экономичную область АЕВГ.

Бетон марки 300 может быть получен при следующих значениях переменных факторов:

П = 260+360 кг/м3; V = 0,71+0,85; Rц = 5,0 МПа.

Таким образом, с помощью метода математического планирования эксперимента удалось подобрать состав бетона марки 300 минимальной плотности и стоимости.

86

1.5.Выбор химических добавок для производства бетонных

ижелезобетонных изделий. Оценка эффективности добавок

Для регулирования свойств бетонной смеси и бетона, а также экономии цемента в бетон при приготовлении вводят различные виды добавок. Вводимые в незначительных количествах – в десятых долях процента по отношению к массе цемента – они существенно влияют на скорость химических процессов твердения бетона, обеспечивают улучшение его механических и физико-технических свойств. Номенклатура химических добавок и рекомендации по их применению регламентированы ГОСТ 24211–2008. В табл. 1.68 приведен перечень добавок, применяемых в строительстве, а в табл. 1.69 – показатели основного эффекта действия и критерии эффективности добавок.

Таблица 1 . 6 8 Перечень добавок, применяемых в строительстве

90