book_23313

ния 10 и 30°С, если он рассчитан на прочность в 28 суток. Например при нормальных условиях твердения 28-суточная прочность бетона R = 30 МПа. Тогда при t = 10 ° С R7 = 0,58 · 30 = 17,4 МПа; t = 30 ° С R7 = 0,9 · 30 = 27 МПа.

Пример 4.3. Бетон на портландцементе марки М500 и заполнителях среднего качества с добавкой нитрита натрия (НН) затвердевает при температуре -5°С. Определить Ц/В при котором бетон в возрасте 28 суток будет соответствовать по прочности на сжатие классу В20.

1. Требуемый средний уровень прочности бетона класса В20 (формула 4.1):

R = 020,78 = 25МПа;

2. Принимаем коэффициент А в формуле (4.11), учитывающий качество заполнителей равным 0,6 (табл. 4.2), а коэффициент Аtτ, учитывающий выход прочности бетона с противоморозной добавкой в возрасте 28 суток, 0,7 (табл. 4.5). Тогда значение Ц/В, которое при заданных условиях обеспечивает получение бетона класса В20,

Пример 4.4. Для получения бетона класса В25 на портландцементе марки М500 и заполнителях низкого качества, твердеющего в нормальных условиях, введено 150 кг/м3 золы-уноса. Определить требуемое значение приведенного Ц/В - (Ц/В)пр и рассчитать возможное уменьшение Ц/В в результате введения золы-уноса. Расход воды 180 л/м3.

1. Необходимый средний уровень прочности бетона:

R = 025,78 = 32 МПа;

2. Принимаем по табл. 4.2 А = 0,55. Найдем значения (Ц/В)пр. по формуле:

251

3. Величина фактического Ц/В при введении добавки золы-уноса по формуле (4.14) (Д=150 кг/м3, Кц.э=0,16 (табл. 4.7):

=− 0,16 150 =

В1,66 180 1,53 ;

4.Расчетное уменьшение Ц / В при введении золы-уноса:

∆Ц/В = 1,66 – 1,53 = 0,13.

Пример 4.5. Определить Ц/В, необходимое для получения через 4 час. после пропаривания по нормализованому режиму (2 +3 +6 +2 час.) при 80°С бетона на рядовых заполнителях с прочностью при сжатии 30 МПа. Марка портландцемента 400, активность

после пропаривания 30 МПа.

1. По формуле (4.10) находим Ц/В:

30=(0,41·30+9)Ц/В – 0,83(Ц/В)2-0,35·30-7; 30=21,3Ц/В -0,83(Ц/В)2- 3,5; 21,3Ц/В – 0,83(Ц/В)2-33,5 =0;

Ц/В =1,68;

Пример 4.6. Определить необходимое Ц/В, которое обеспечивает в возрасте 28 суток прочность бетона на сжатие R ≥ 20 МПа, прочность бетона на растяжение при изгибе Rtв ≥ 8,3 МПа, прочность бетона на растяжение при раскалывании Rtc ≥ 7,9 МПа.

Рассчитаем по формулам табл. 4.8 значения Ц/В в зависимости от показателей прочности на сжатие, растяжение при изгибе и растяжение при раскалывании (рис. 4.2).

Как следует из графика (рис. 4.2), для данного примера определяющим параметром является прочность на растяжение при раскалывании. Значение Ц/B. которое обеспечивает Rtc = 7,9 МПа

(Ц/В = 2,1) обеспечивает также получение и значений прочности на сжатие и на растяжение при изгибе не менее заданных.

252

Rtc Rtв , R

1,3 1,7 2,1

Рис. 4.2. Влияние Ц/В на прочность при сжатии (R), растяжение при изгибе (R tв) и растяжение при раскалывании (Rtс)

Определение водопотребности бетонной смеси. На водопотреб-

ность бетонной смеси решающее значение имеет показатель удобоукладываемости, который назначается в зависимости от особенностей конструкций и способа укладки (табл. 4.9).

В практике проектирования составов бетона водопотребность бетонных смесей обычно определяют по усредненным эмпирическим данным с помощью табл . 4.10 или графиков ( рис. 4.3).

Б.Г. Скрамтаевым и Ю.М. Баженовым были предложены интегральные количественные показатели водопотребности заполнителей, определенные путем сравнительных испытаний цементного теста, растворной и бетонной смеси. Показатели водопотребности мелкого и крупного заполнителей показывают количество воды, которую необходимо добавить в цементное тесто на единицу массы соответственно песка и щебня (гравия ), чтобы получить растворную смесь состава 1:2 или бетонную смесь состава 1:2:3,5 с такой же подвижностью через 30 мин после затворения как тесто нормальной густоты.

253

Учет показателей водопотребности мелкого (Вп) и крупного (Вщ) заполнителей удобен для сравнительной оценки различных заполнителей, поскольку в отличие от модуля крупности и удельной поверхности они позволяют обобщенно оценить особенности песка и щебня (гравия), влияющие на водосодержание бетонных смесей.

Таблица 4.9 Показатели удобоукладываемости бетонной смеси в зависимости

от вида конструкций и способа укладки

254

Таблица 4.10 Ориентировочный расход воды (В0) в зависимости от вида заполнителей и удобоукладываемости бетонной смеси

Примечания: 1. При увеличении содержания в щебне отмучиваемых частиц более 1% и частиц менее 5 мм более 5 % расход воды увеличивается на 1 ... 2 л на каждый процент. При увеличении содержания в песке ила и пыли более 3 % расход воды увеличиваетсч на 2 л/м3 на каждый процент. 2. Расход воды затворения приведен для бетонных смесей, изготовленных на щебне из магматических пород. Для бетонов на гравии расход воды уменьшается на 10 л/м3. 3. Расход воды дан для бетонных смесей на портландцементе с нормальной густотой цементного теста 26-28% и среднезернистом песке (Мк=2-2,5) без пластифицирующих добавок. При изменении нормальной густоты цементного теста на каждый процент в сторону уменьшения расход воды уменьшается на 3-5 л , в сторону увеличения - увеличивается на 3-5 л . При изменении модуля крупности песка на каждые 0,5 в сторону уменьшения расход воды увеличивается на 3-5 л , в сторону увеличения - уменьшается на 3-5 л .

Водопотребность песка (Вп) и щебня (Вщ) можно найти по фор-

255

где (В/Ц)ц – В/Ц цементного теста, при котором оно показывает на встряхивающем столике расплыв конуса 170мм, что приблизительно соответствует его нормальной густоте; (В/Ц)р – В/Ц растворной смеси на исследуемом песке, при котором она имеет тот же расплыв конуса на встряхивающем столике, что и цементное тесто; (В/Ц)б - В/Ц бетонной смеси, при котором достигается та же подвижность, которую имеет растворная смесь при (В/Ц)р

Расход воды, л/м3

Рис. 4.3. Зависимость расхода воды на 1 м3 бетона от подвижности бетонных смесей:

1 - песок Мк = 3; 2-9 - щебень гранитный крупностью 10, 15, 20,

30, 40, 60, 80 и 150 мм

Водопотребность бетонных смесей с учетом водопотребности песка приведена в табл. 4.11.

В соответствии с правилом постоянства водопотребности рас-

ход воды для достижения необходимой удобоукладываемости бетонной смеси остается практически постоянным до критического значения (Ц/В)кр = 1/1,68Кн.г (Кн.г = НГ/100 , где НГ - нормальная густота цемента , %). Для портландцемента с Кн.г = 0,24 ... 0,28 соответственно (Ц/В)кр = 2,1 ... 2,5 . Увеличение водопотребности в л/м3 за пределами (Ц/В)кр зависит от начального водосодержания бетон-

256

ной смеси, нормальной густоты цемента, особенностей заполнителей и для жестких смесей составляет (1 ... 2) ∆Ц / В, а для подвиж-

ных (3 ... 5 ) ∆Ц/В ( ∆Ц / В = Ц / В - ( Ц / В)кр).

При расчетах водопотребности бетонных смесей с пластифицирующими добавками обязательно учитывается их водоредуцирующий эффект. Согласно ГОСТ 24211-91 все пластифицирующие добавки делятся на 4 группы: добавки I группы увеличивающие подвижность бетонной смеси от марки П1 до П5 (суперпластификаторы),IIот П1 до П4(сильнопластифицирующие), III - от П1 до П3 (среднепластифицирующие), IV - от П1 до П2 (слабопластифицирующие) .

Примечания: 1. При увеличении водопотребности песка Вп на каждый процент расход воды повышается на 5 л, а при уменьшении Вп сокращается на 5 л. 2. При применении пуццолановых цементов расход воды увеличивают на 15...20л.

Эффект снижения водопотребности для добавок всех групп не должен сопровождаться снижением прочности бетона во все сроки испытаний. В зависимости от водоредуцирующего эффекта добавки

257

разделяют также на четыре группы: I - снижение расхода воды на

20% и более, II - на 12 ... 19%, III - на 6 ... 11%, IV - 5% и менее. Во-

доредуцирующий эффект для всех указанных добавок должен сопровождаться повышением прочности, водонепроницаемости и морозостойкости бетона.

Пример4.7. Определить ориентировочный расход воды для изготовления бетонной смеси марки П2 (ОК = 5 ... 7 см). Исходные материалы: портландцемент с НГ = 24%, крупный заполнитель - речной гравий крупностью до 40 мм, мелкий заполнитель - песок с Мк = 1,5 и содержанием ила и пыли - 4%

Ориентировочный расход воды (табл. 4.12). определяем с учетом поправок по данным табл. 4.10.

Пример 4.8. Определить ориентировочный расход воды для получения бетонной смеси с ОК = 9 ... 10 см. Исходные материалы: пуццолановый портландцемент (портландцемент IV типа), щебень крупностью до 40 мм, песок с водопотребностью 9%. Добавка - суперпластификатор с водоредуцирующим эффектом 20 ... 25%.

1. По данным табл. 4.11 находим, что ориентировочный расход воды в бетонной смеси без пластифицирующей добавки с учетом поправок на водопотребность песка и применение пуццоланового цемента должен составлять:

195+10+15=220 л;

2. Введение добавки суперпластификатора снижает расход воды на 20…25%: 220л –(44…55)л = 176…165 л.

258

Определение расхода компонентов бетонной смеси. Известные значения цементно-водного или водоцементного отношения и водосодержания позволяют легко рассчитать расход цемента на 1 м3 бетонной смеси:

Минимальный расход цемента принимается по ГОСТ 26633-91 соответствии с табл. 4.13.

Расход заполнителей можно рассчитать, зная объем цементного теста (Vц.т) в бетонной смеси и рекомендованную долю песка в суммарном объеме заполнителей (r).

Объем цементного теста, л/м3:

Вприведенных выше формулах ρц, ρп, ρщ –плотности соответственно цемента (ρц ≈ 3,1 кг/л), песка, щебня или гравия.

Рекомендуемые ориентировочные значения доли песка (r) в смеси заполнителей приведены в табл. 4.14.

Вшироко применяемых расчетно-экспериментальных методах проектирования составов бетона для определения расходов песка и щебня предлагается использование коэффициента заполнения пустот и раздвижки зерен щебня (гравия) цементнопесчаным раствором - α. Этот коэффициент (коэффициент раздвижки) справедлив при допущении, что бетонную смесь можно представить как двухфазную систему, состоящую из крупного заполнителя в стандартном насыпном состоянии и цементнопесчаного раствора.

259

Таблица 4.13 Минимальный расход цемента в бетоне

Примечания: 1. ПЦ-ДО,ПЦ-Д5,ПЦ-Д20–портландцемент с содержанием минеральной добавки соответственно 0, 5 и 20% по масе. ССПЦ-Д0 и ССПЦ – Д20 – сульфатостойкий портландцемент с содержанием минеральной добавки 0 и 20%, ССШПЦ – сульфатостойкий шлакопортландцемент. ШПЦ и ПуццоПц – соответственно шлакопортландцемент и пуццолановый цементы. 2. Допускается изготовление армированных бетонов с расходом цемента менее минимально допустимого при условии предварительной проверки обеспечения защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре. 3. Минимальный расход цемента других видов устанавливают на основании результатов оценки защитных свойств бетона на этих цементах по отношению к стальной арматуре. 4. Минимальный расход цемента для бетонов конструкций, эксплуатирующихся в агрессивных средах, определяют с учетом требований СНиП 2.03.11.

260