book_23313

Примечание. Знак "+" означает, что требование предъявляется.

Как для гидротехнического, так и для дорожного бетона одним из наиболее важных свойств, обеспечивающих их долговечность является морозостойкость .

Для обеспечения необходимой морозостойкости бетонов важно правильно подобрать объем вовлеченного воздуха. Он может быть

282

назначен по нормативным рекомендациям или ориентировочно рассчитан по эмпирическим зависимостям .

Например, для гидротехнических сооружений с нормированной морозостойкостью F200 и выше, эксплуатируемых в условиях насыщения морской или минерализованной водой, объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси согласно ГОСТ В.2.7.-43-96 должен соответствовать значениям указанным в табл. 4.25.

Таблица 4.25 Объем вовлеченного воздуха, рекомендуемый для гидротехниче-

ского бетона с повышенной морозостойкостью (F≥200)

Для бетона однослойных и верхнего слоя двухслойных дорожных покрытий объем вовлеченного воздуха рекомендуется в пределах 5 ... 7%, для бетона нижнего слоя двухслойных покрытий 3 ...

5%, мелкозернистого бетона - 1 ... 12%.

Ориентировочно объем необходимого вовлеченного воздуха может быть найден из следующей формулы:

А2=1,68, малоподвижных (ОК=1…4 см) А1=0,91; А2=1,47, жестких – А1=2,48; А2=1,28.

Необходимый объем вовлеченного воздуха обеспечивается введением воздухововлекающих добавок, дозировка которых определяется экспериментально в зависимости от состава бетонных смесей. На рис. 4.9 приведена экспериментально полученная номо-

283

грамма для определения содержания воздухововлекающей добавки типа СНВ в зависимости от необходимого объема вовлеченного воздуха (Vв.в), расхода воды (В) и цемента (Ц), доли песка в смеси заполнителей (r) и содержания в песке фракции меньше 0,63 мм.

Vвв,%

Рис. 4.9. Номограмма для определения объема вовлеченного воздуха

Бетонное покрытие дороги работает на изгиб как плита на упругом основании. Поэтому основным показателем механических свойств дорожных бетонов является прочность на растяжение при изгибе. Она назначается в зависимости от вида покрытия и положения слоя бетона в конструкции покрытия дороги, а также интенсивности расчетной нагрузки .

Для расчета составов дорожных бетонов кроме формулы ( 4.52 ), отражающей корреляционную связь между прочностью на растяжение при изгибе и прочностью на сжатие можно применять формулы ( 4.50 ... 4.52 ), непосредственно связывающие прочность на

284

растяжение бетона при изгибе и соответственно прочность цемента на изгиб при его стандартном испытании (табл. 4.26).

Предложено несколько формул , связывающих прочность бетона на растяжение при изгибе с аналогичным показателем стандартного цементно - песчаного раствора (Rц.и) . Из них можно выделить фор-

В формуле (4.49) А = 0,42 для высококачественных материалов, 0,4 - для рядовых и 0,37 - пониженного качества. Значение А в формуле (4.50) для бетона без пластифицирующих добавок - 0,39 , с пластифицирующими - 0,38, воздухововлекающими - 0,34, газообразующие добавками - 0,36 .

Формула (4.51) дает возможность учесть консистенцию смеси, вид щебня и песка. При применении подвижных и жестких бетонных смесей значения коэффициента А1 при использовании известнякового и шлакового щебня соответственно равны 1,17 и 1,22; фракционированного гранитного щебня 1,08 и 1,13; фракционированного песка - 1,0 и 1,05 ; рядового гравия - 0,90 и 0,95 и щебня, имеющего пылевато - глинистую пленку -0,85 . Значение коэффициента А2 зависят от вида песка: при применении искусственного песка (высевок) А2 = 1,15 ; чистого кварцевого песка - 1,0 ; песка с окатанными зернами , а также с повышенным содержанием приме-

сей - 0,93 .

Прочность бетона на растяжение при изгибе ( Rtв ) можно орие-

нтировочно рассчитать по формуле ( 4.52 ) , устанавливающей ее связь с прочностью при сжатии :

В табл. 4.26 приведены расчетные значения Rtв при использовании формул (4.49...4.52) и применении рядовых материалов. Для определения Rtв по формуле (4.52) рассчитывали сначала проч-

ность бетона на сжатие R , при этом активность цемента принимали равной его марке при данном значении Rц.и.

285

Анализ данных табл. 4.26 показывает, что значения Rtв , вычис-

ленные по формулам (4.49...4.51), достаточно близки и отклонения расчетных значений при правильном выборе коэффициентов не превышают 3%. Отклонения несколько повышаются при использовании формулы (4.52) , однако остаются при этом сравнительно низкими (до 8 ... 10 %) при минимально допустимых соотношениях Rц.и и Rц. Во многих случаях фактические соотношения Rц.и и Rц значительно выше нормативных и тогда расчетные значения Rtв по формуле (4.52) являются заниженными . Выбор формул для определения Rtв бетона также как и ряда других его показателей нормируемых свойств и соответственно водоцементного отношения в значительной степени должен определяться имеющейся исходной информацией.

Таблица 4.26 Расчетные значения Rtв при использовании формул (4.49...4.52)

Трещиностойкость бетона в условиях развития усадочных и термических напряжений определяется многими свойствами: прочностью при растяжении, тепловыделением, ползучестью, модулем упругости, усадкой и др. Для большинства этих свойств разработаны зависимости, связывающие их с основными параметрами соста-

286

ва как напрямую, так и через корреляцию с прочностью при сжатии

(табл. 4.23).

Сопротивление бетона возникновению трещин в значительной мере характеризуется его предельной деформацией при растяжении или предельной растяжимостью εпр.. Прямые определения εпр. связаны с достаточно сложными испытаниями. По экспериментальным данным εпр для бетона составляет (5...15)·10-5. В конструктивных расчетах усредненную величину εпр обычно принимают 1·10-4. Наиболее близки к экспериментальным значения εпр., определенные из соотношения:

где Rtc –прочность на растяжение при раскалывании; Ед – динамический модуль упругости.

При дополнительном нормировании свойств бетона, характеризующих его трещиностойкость, нахождение состава требует установления определяющих показателей, достижение которых обеспечивает и все другие свойства. При этом при нормировании предельной растяжимости, модуля упругости, тепловыделения, усадочных деформаций возможны ограничения по расходу цемента и водосодержания бетонной смеси. Известно , например , что увеличение содержания цемента в бетоне повышает его прочность при растяжении , но вместе с тем приводит к росту тепловыделения , использование заполнителей с большей крупностью зерен позволяет уменьшить расход цемента , но приводит к увеличению модуля упругости , применение воздухововлекающих добавок позволяет снизить расход цемента и модуль упругости , но снижает прочность бетона при растяжении и уменьшает теплопроводность бетона и т.п.

Выбор необходимых технологических решений обусловлен конкретными производственными возможностями. Например, одновременное повышение прочности бетона на растяжение и уменьшение тепловыделения можно достичь путем применения пластифицирующих добавок, снижением температуры бетона, переходом на более жесткие смеси.

В табл. 4.27-4.29 приведены схемы некоторых характерных алгоритмов расчета составов дорожных и гидротехнических бетонов с применением эмпирических зависимостей.

287

Таблица 4.27 Схема алгоритма проектирования состава дорожного и немассивно-

го гидротехнического бетона с заданной морозостойкостью

1. Определяют необходимый средний уровень прочности

(R1) бетона, обеспечивающий заданный класс бетона по прочности на сжатие.

4. По формуле (4.48) определяют объем вовлеченного (эмульгированного с помощью воздухововлекающей добавки) воздуха Vвв1 , обеспечивающий при заданной прочности необходимую марку по морозостойкости, %.

5.Уточняют необходимое значение прочности бетона с учетом влияния вовлеченного воздуха на прочность, принимая, что введение в бетонную смесь 1% вовлеченного воздуха снижает прочность бетона в среднем на 5%.

6.Уточняют объем вовлеченного воздуха Vвв2 , обеспечивающий при расчетной прочности бетона необходимую марку по морозостойкости.

7.Рассчитывают В/Ц бетонной смеси, обеспечивающее заданную прочность бетона на сжатие.

8.Находят расход воды с учетом удобоукладываемости бетонной смеси и особенностей заполнителей.

9.Определяют расход цемента и других компонентов бетонной смеси.

288