book_23313

231

Через 27 сут к затвердевшим образцам эпоксидным или другим быстротвердеющим клеем высокой прочности приклеивают штамп и продолжают хранение образцов при температуре (20±2) °С и относительной влажности (65±5)% в течение 24 ч.

Силу отрыва образцов от основания определяют через 24 ч на прессе или другом средстве измерения, прикладывая к штампу силу со скоростью ее нарастания (250±50) Н/с.

Прочность на отрыв штампа от поверхности бетонной плиты должна быть не менее 2,5 МПа.

При испытании отмечают характер отрыва образцов от основания. Возможные варианты отрыва (АТ-1, АТ-2, АТ-3) приведены на рис. 3.6.

При отрыве образцов по вариантам АТ-2 или АТ-3 результаты испытания следует считать ниже фактического значения прочности сцепления раствора с основанием.

Прочность сцепления (адгезию) образца с основанием Аi определяют по формуле (3.13) как максимальную силу, приложенную перпендикулярно к поверхности образца, при которой происходит его отрыв.

где F- максимальная сила отрыва образца от основания, Н; S - пло-

щадь контакта поверхности образца с основанием, мм2.

Каждое единичное значение прочности сцепления округляют до 0,1 МПа.

За результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов испытания всех образцов А, МПа, округленное до 0,1 МПа (варианты АТ-1, АТ-2, АТ-3), рассчитанное по формуле:

где n-число образцов.

При отрыве образцов по вариантам АТ-2 или АТ-3 результаты испытания считают ниже фактических значения предела прочности сцепления образцов с основанием.

Морозостойкость растворов, изготовленных на основе сухих строительных смесей, определяют основным способом при многократном замораживании и оттаивании (ГОСТ 10060.1) или ускоренным (дилатометрическим) способом при однократном замораживании (ГОСТ 10060.3). Ускоренный способ не распространяется на смеси, предназначенные для дорожных и аэродромных покрытий, а

232

также на дисперсные смеси с максимальным размером заполнителя менее 0,5 мм.

При применении как основного, так и ускоренного способов изготавливают 6 контрольных образцов-кубов с размером ребра 100 или 70 мм. Допускается также изготовление призм размерами 40х40х160 мм. Для испытаний замораживанием и оттаиванием основным способом изготавливают 12 образцов (шесть для промежуточных испытаний, шесть – для итоговых), ускоренным способом – 3 образца.

Марка смесей по морозостойкости соответствует требуемой, если среднее значение прочности образцов после проведения установленного числа циклов замораживания и оттаивания уменьшилось не более чем на 10% по сравнению со средней прочностью на сжатие контрольных образцов. При применении ускоренного (дилатометрического) способа критерием морозостойкости образцов является относительное увеличение разности объемной деформации испытуемых и стандартного образцов Qср·10-3 (табл.3.9 )

Таблица 3.9 Предельно допустимые значения Qср·10-3 при испытании растворов

на морозостойкость

При испытании образцов, отличающихся по размерам от базовых, фактическое значение относительных деформаций рассчитывают по формуле:

где Км – масштабный коэффициент равный отношению объема ис-

пытываемого образца (V) к объему стандартного образца (Vст=343 см3).

233

Морозостойкость контактной зоны характеризуется маркой

Fкз- числом циклов попеременного замораживания и оттаивания образцов, испытанных основным способом (ГОСТ 10060.1), при которых прочность сцепления (адгезия) с основанием уменьшается не более чем на 20% по сравнению с первоначальной.

Для испытания изготавливают 5 контрольных и 10 основных образцов подвергаемых переменному замораживанию и оттаиванию (5 образцов для промежуточных испытаний и 5 для итоговых). Контрольные образцы перед определением прочности сцепления с основанием и основные перед замораживанием насыщают водой с температурой 18-200С в течение 48 ч.

До испытания на прочность сцепления с основанием контрольные образцы хранят 2 – 4 ч в естественных условиях (температура

20– 230С, относительная влажность 50 – 60%).

Взависимости от ожидаемой марки раствора по морозостойкости основные образцы подвергают определенному числу циклов попеременного замораживания и оттаивания (табл.3.10).

Таблица 3.10 Число циклов замораживания и оттаивания при определении

морозостойкости контактной зоны

* Над чертой указано число циклов, после которого проводят промежуточные испытания, под чертой – число циклов, соответствующее марке смеси по морозостойкости контактной зоны.

Марка смесей по морозостойкости контактной зоны соответствует требуемой, если значение прочности сцепления (адгезии) основных образцов после заданного числа циклов замораживания и оттаивания уменьшилось не более чем на 20% по сравнению со средней прочностью контрольных образцов. Для определения прочности сцепления с основанием образцы после оттаивания 2 – 4 ч хранятся в естественных условиях, а затем к ним приклеивают штампы и дополнительно выдерживают 24 ч.

Для растворов, предназначенных для покрытий полов, важное значение имеют истираемость и усадка.

Истираемость растворов определяют по ГОСТ 13087-81на ус-

тановках типа "круг истирания" (рис. 3.7).

234

Испытания проводят на образцах - кубах с длиной ребра70 мм или цилиндрах диаметром и высотой 70 мм в сухом состоянии. До испытания образцы взвешивают и замеряется площадь грани, подвергаемой истиранию. К каждому образцу прикладывают вертикальную нагрузку ( 300 ± 5 )Н, соответствующую давлению (60 ± 1)

90 ° в горизонтальной плоскости. Всего для каждого образца проводят 4 цикла испытаний (общий путь истирания 600 м).

Истираемость G , г/см2 определяют как среднее арифметическое значение потери массы образцов с погрешностью до 0,1 г/см2 по

где т1 - масса образца до испытания, г; т2 - масса образца после 4 циклов испытания, г; F - площадь истираемой грани образца, см2.

Усадку растворов контролируют по ГОСТ 24544-81на об- разцах-призмах размерами 40 × 40 × 160 мм. Распалубку образцов выполняют после конца схватывания, но не ранее чем 24 ч с момента формования и берут начальный отсчет линейного размера образца, с которым сравнивают все последующие измерения.

235

4.ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВОВ БЕТОНОВ

ИРАСТВОРОВ

Состав бетона или раствора характеризуется расходами отдельных компонентов с определенными качественными показателями на 1 м3 бетонной или растворной смеси, необходимыми для обеспечения нормируемых показателей материала. Различают номинальный (лабораторный) и производственный (рабочий) составы. Номинальный состав указывает расходы на 1 м3 смеси сухих компонентов, производственный – компонентов с определенной влажностью.

Проектирование (подбор) составов бетонов и растворов может выполняться экспериментальными или расчетноэкспериментальными методами. Первым этапом проектирования составов бетонов и растворов является выбор исходных материалов и определение их технических свойств. При выборе исходных материалов учитывают как их качественные параметры, так и технико-экономические характеристики. Общие правила проектирования составов бетонов приведены в ГОСТ 27006-86.

Подбор составов строительных растворов должен обеспечивать их качественные показатели согласно ГОСТ 28013-89 . Расчетные составы бетонов и растворов корректируются на опытных замесах и после уточнения передаются в производство в виде рабочих дозировок.

4.1. Проектирование составов тяжелого бетона

Задание на проектирование состава должно быть подготовлено для бетона или конструкций и изделий конкретной номенклатуры, изготавливаемых из метериалов неизменного качества по определенной технологии.

Оно должно содержать:

-нормируемые показатели качества бетона в соответствии с требованиями проектной документации на конструкции (изделия) конкретных видов, для которых предназначен бетон;

-показатели качества бетонной смеси, длительность и режимы твердения бетона и другие требования в соответствии с технологической документацией;

236

-показатели однородности прочности бетона, а также соответствующий им средний уровень прочности, который предполагается на определенный период;

-ограничения по параметрам состава бетона и применению материалов для его изготовления.

Выбор материалов. Общая схема расчетов. Задача выбора ис-

ходных материалов является техникокономической задачей,она в значительной мере определяет эффективность составов бетона и достижение им необходимых свойств.

Основными техническими показателями при выборе вида цемента являются его химико-минералогический и вещественный состав, активность в 28 сут и прочность, достигаемая через заданное время твердения в т.ч. при необходимости и в условиях тепловлажностной обработки; нормальная густота и тонкость помола, ряд других показателей, обусловленных проектными требованиями к бетону, условиями его работы в конструкциях и сооружениях.

При оценке влияния химико-минералогического состава цемента необходимо учитывать, в частности, что низкоалюминатные (С3А<6%) цементы характеризуются замедленным нарастанием прочности при коротких режимах тепловлажностной обработки с общим циклом в 8 ч и достаточно интенсивным приростом прочности при увеличении ее продолжительности и последующем твердении. Прочность пропаренных бетонов на этих цементах в 28суточном возрасте, как правило, равна или на 5...10% превышает прочность бетона нормального твердения. Низкоалюминатные цементы наиболее целесообразно применять при режимах тепловлажностной

обработки с общим циклом более 13...15 ч.

Среднеалюминатные цементы интенсивно набирают прочность в начальный период тепловлажностной обработки, однако замедляют темп твердения по мере увеличения ее продолжительности. Прочность бетонов на этих цементах в 28суточном возрасте, как правило, равна прочности бетона нормального твердения. Среднеалюминатные цементы, как показывает производственный опыт, наиболее эффективны при режимах с общим циклом до 13 ч.

Портландцементы из высокоалюминатных клинкеров характеризуются особенно высоким темпом роста прочности в начальный период тепловлажностной обработки, однако затем резко замедляют твердение. Прочность бетонов на этих цементах через 28 сут

237

после тепловой обработки обычно ниже прочности бетонов нормального твердения. Для предотвращения перерасхода вяжущего применение высокоалюминатных цементов при тепловлажностной обработке нежелательно.

При коротких режимах тепловой обработки лучше применять быстротвердеющие цементы (БТЦ), обеспечивающие ускоренный темп роста прочности бетона и ее высокое абсолютное значение.

Для бетонов, подвергаемых тепловой обработке, следует применять цементы I и II групп эффективности при пропаривании, которые относятся к низко-и среднеалюминатным (С3А = 3 ... 8%), нор- мально-и высокоалитовым (С3S - 50 ... 60%) . Не рекомендуется в условиях тепловой обработки бетонов применять пуццолановые цементы (цементы IV типа).

При обычной технологии производства для бетонов классов В20...В30 необходимо применять цемент марки не ниже М400, для бетонов классов В40 и выше - цемент марки не ниже М500. Для бетонов классов В15 и ниже желательны цементы марок М300 и

М400.

Для тяжелого бетона в качестве заполнителей применяют песок, щебень из природного камня, гравий и щебень из гравия, удовлетворяющие ГОСТ 26633-91.

Таблица 4.1 Рекомендуемое содержание отдельных фракций

в крупном заполнителе

Очень мелкие пески (Мк = 1 ... 1,5) рекомендуется применять для бетонов классов В10 и ниже, мелкие пески ( Мк = 1,5 ... 2) для бетонов классов В25 и ниже, средние пески ( Мк = 2 ... 2,5 ) можно применять для бетонов любых классов прочности. Крупные пески ( Мк = 2,5 ... 3) , а также пески повышенной крупности ( Мк = 3 ...

238

3,5 ) целесообразно применять для приготовления бетонов классов В30 и выше. При возможности для улучшения зернового состава мелких и очень мелких песков желательно добавлять укрупняющие добавки ( крупный песок , отсевы от дробления щебня).

В крупном заполнителе содержание отдельных фракций должно обеспечивать получение плотной смеси (табл. 4.1).

Наибольший размер крупного заполнителя не должен превышать 3/4 расстояния между арматурными стержнями и 1/3 толщины изделия или конструкции.

Для снижения расхода цемента и заполнителей, улучшения свойств бетона рекомендуется в их состав добавлять минеральные добавки как естественного, так и техногенного происхождения (шлаки, золошлаковые смеси, золы и др.). Для регулирования свойств бетонных смесей и бетонов, снижения расхода цемента, энергосбережения необходимо применять химические добавки, удовлетворяющие требованиям действующих нормативных документов.

После выбора исходных материалов, которые по своим техническим характеристикам должны обеспечивать нормируемые свойства бетонной смеси и бетона, выполняется расчет состава бетона. Для тяжелого бетона основными расчетными параметрами состава являются цементно-водное отношение- Ц/В, водопотребность - В и содержание песка в смеси песка и щебня (гравия) - r. Производными от этих параметров можно считать расход цемента - Ц, песка - П и щебня - Щ.

Бетонная смесь в общем случае представляет собой систему, для которой справедливо условие:

V1 + V2 +V3…Vn=1,

где Vі – абсолютный объем компонента бетонной смеси.

При использовании этого условия задача расчета состава бетонной смеси сводится к определению затрат n-1 компонентов, например для обычного тяжелого бетона, расхода цемента, воды, песка или щебня (гравия).

Определение состава бетонной смеси выполняется с использованием зависимостей, связывающих расходы отдельных компонентов или их соотношений с нормированными параметрами.

Общая схема расчета составов тяжелого бетона, наиболее часто применяемая на практике, приведена на рис. 4.1. Эта схема предпо-

239

лагает однозначную зависимость прочности бетона от Ц/В, и показателя удобоукладываемости бетонной смеси (подвижности или жесткости) от расхода воды (В). Данная схема усложняется при введении дополнительных нормируемых параметров свойств бетона (морозостойкости, водонепроницаемости,усадки, ползучести, тепловыделения и др.), увеличении числа компонентов смеси, оптимизации составов.

Рис. 4.1. Схема расчета номинальных составов тяжелого бетона

Для бетонов классов до В20, подвергаемых тепловой обработке, определяющими являются показатели отпускной и передаточной прочности, для достижения которых необходимо осуществлять подбор составов. Бетоны классов В20 и выше после тепловой обработки обычно достигают прочности до 70% и выше проектной и их

240