book_23313

где ρнк - насыпная плотность керамзита.

Выбор крупного пористого заполнителя осуществляется на основе эмпирических данных, связывающих его насыпную плотность с плотностью и прочностью бетона (R) (табл.4.43).

Минимально возможная насыпная плотность крупного пористого заполнителя ( ρкн ) определяется из условия достижения заданной

прочности бетона в зоне эффективных составов. Статистическая обработка известных экспериментальных данных для керамзитобетона показывает возможность использования уравнения связи:

где Rк и ρкн – соответственно прочность в МПа и насыпная плотность керамзитового гравия в кг/м3.

Максимально возможная плотность крупного пористого заполнителя при ϕ=const лимитируется необходимой плотностью бетона (ρб) и плотностью его растворной составляющей (ρр). Она может быть найдена из уравнения:

где ρк′ и ρр –соответственно плотность зерен крупного заполнителя

в цементном тесте и плотность раствора; Висп – масса испаряемой воды, создающая дополнительный объем пор.

Величину Висп можно найти, зная общее водосодержание бетон-

Из уравнения (4.99) максимально возможная плотность крупного

341

Величины плотности зерен керамзита в цементном тесте ( ρк′ ) и насыпной плотности( ρкн ) связаны зависимостью:

1 − Пкмз

где Пкмз – межзерновая пустотность крупного заполнителя. Например, для керамзитового гравия при Пкмз =0,43,

ρк′ ≈1,89ρкн .

Ориентировочно максимально возможную насыпную плотность крупного заполнителя можно найти из нормативных и справочных данных. Известно, в частности, что для плотного легкого бетона

максимальное отношение ρкн / ρб , рекомендуемое при ρб до 800

кг/м3 – 0,40, 800...1100 кг/м3 – 0,45, 1200...1400 кг/м3 – 0,50, 1400...1800 кг/м3 – 0,55.

Вид песка, характеризующийся его плотностью(ρn), зависит от необходимой плотности растворной составляющей, а последняя - от необходимой плотности бетона. Номограммы, позволяющие найти ρn и установить необходимую плотность раствора приведены на рис. 4.16, 4.17.

Номограмма, приведенная на рис. 4.16, получена обработкой известных справочных данных. Для получения номограммы, приведенной на рис. 4.17, использовано уравнение:

где ρц– плотность цемента; П/Ц и В/Ц– соответственно песчаноцементное и водоцементное отношение.

Из формулы (4.103) при rц = 3,1 г/см3 следует, что максимально допустимая плотность зерен песка:

Плотность растворной составляющей легкого бетона может быть уменьшена ее поризацией за счет введения воздухововлекающей

343

добавки. Необходимый объем воздуха (Vвв) в % для доведения рас-

Переход от объема вовлеченного воздуха к требуемому содержанию воздухововлекающей добавки выполняется с помощью соответствующих эмпирических зависимостей.

Для бетонов на плотном песке расход последнего находится из условия абсолютных объемов:

где К –расход крупного пористого заполнителя.

С учетом вида используемых материалов, и заданного показателя удобоукладываемости назначается расход воды. Статистической обработкой известных справочных данных получены базовые уравнения регрессии для определения расхода воды в л/м3 для бетона на керамзитовом гравии и кварцевом песке:

где ОК и Ж – соответственно подвижность (см) и жесткость (с) бетонной смеси.

Базовые значения расхода воды уточняются с учетом крупности крупного и мелкого заполнителей, вида цемента, добавок и др.

При применении наряду с плотным (П) пористого песка (Ппор) для определения их содержания в бетонной смеси при выбранных значениях расхода цемента, начального содержания воды, объемной концентрации крупного заполнителя необходимо решить систему

344

Рис. 4.16. Номограмма для определения ρп в зависимости от ρб, расхода воды, цемента, параметра ϕ и ρк

где Ц – начальный расход цемента, определенный с формулы (4.96); Кц и Кок(ж) – коэффициенты, учитывающие влияние активности цемента и удобоукладываемости смеси. Для Rц = 40 МПа Кц =1, Rц = 50 МПа- Кц = 0,89; Rц = 30 МПа– Кц = 1,17.

345

Расчет составов конструкционного керамзитобетона методом "приведенного Ц/В" может выполняться по алгоритму, схема которого приведена на рис. 4.18.

ρп,

кг/л

ρр,

кг/л

Рис. 4.17. Номограмма для определения ρр в зависимости от ρп, расхода воды, цемента и соотношения П/Ц

346

Данный алгоритм включает в себя последовательное определение водопотребности бетонной смеси для достижения требуемых значений подвижности или жесткости, нахождение коэффициента раздвижки зерен крупного пористого заполнителя цементнопесчаным раствором, расчет объемной концентрации и расходы керамзита, цемента и песка.

Пример 4.24. Запроектировать состав конструкционного керамзитобетона прочностью 25 МПа и плотностью 1700 кг/м3 на

керамзитовом гравии с насыпной плотностью ρкн = 700 кг/м3 и

кварцевом песке. Подвижность смеси ОК = 5 см. Активность цемента Rц = 40 МПа. Межзерновая пустотность керамзита

Пкмз = 0,44 . Плотность растворной составляющей бетона ρр =

2100 кг/м3.

Решение:

1. Определяем требуемое "приведенное Ц/В" для обеспечения заданной прочности бетона из формулы (4.94):

Z= 1,72550 =0,294.

2.Определяем по формуле (4.107) расход воды:

при ОК=5 см и ρнк = 700 кг/м3: Воок = 2,33 5 −0,04 700 +230 = =214 л.

3.Находим значение коэффициента раздвижки Кр. Для принятых значений плотности бетона и заполнителя Кр = 1,45 (табл. 4.55).

4.Рассчитываем объемную концентрацию и объемное содержание керамзита в бетоне используя формулу (4.97).

При межзерновой пустотности керамзита Пкмз =0,44

ϕ =1 −0,44 1,45 =0,362 .

Тогда объемное содержание керамзита Vк = 1000·0.362= 362 л.

5.Находим расход керамзита по формуле (4.97 а):

К= 1,89·0,362 ·700 = 479 кг.

6.Определяем начальный расход цемента из уравнения

(4.96).

348

Количество вовлеченного и остаточного воздуха принимаем

7. Рассчитаем (формулы 4.111, 4.112, 4.113) поправки для расчетного расхода цемента на:

-активность цемента, для Rц = 50 МПа; Кц = 0,89;

-удобоукладываемость смеси:

∆Ц = 0,0164·ОК + 1,054 = 0,0164·5 + 1,054 = 1,136.

8.Общий расход цемента по формуле (4.111):

Ц= 322·0,89 1,136 = 326 кг.

9.По формуле (4.106) находим расход песка:

П = 1700 − 1,15·326 − 479 = 846 кг.

Расчетный состав конструкционного керамзитобетона:

Ц =322 кг/м3; В = 214 кг/м3; К = 479 кг/м3; П = 846 кг/м3.

Ячеистые бетоны. Расчет состава ячеистого бетона базируется на двух уравнениях, характеризующих материальный баланс:

где Ц, Нк, В –соответственно расход цемента, кремнеземистого наполнителя и воды; ρц, ρн, ρв – плотность соответствующих компонентов; ρб – плотность бетона; Vпор – объем пор за счет введения в смесь порообразователя.

В уравнении (4.115) константируется, что масса ячеистого бетона в единице объема слагается из массы цементного камня и кремнеземистого наполнителя. При этом предполагается, что с цементом химически связывается 15% воды по массе.

349

Ориентировочные значения соотношений (С) массы кремнеземистого наполнителя к массе вяжущего приведены в табл. 4.56.

Таблица 4.56 Соотношение между кремнеземистым наполнителем и вяжущим

Отношение Сицв для известковоцементного вяжущего находят

где Сц и Си – отношения массы кремнеземистого наполнителя соответственно к массе цемента и извести (в расчете на 100 % СаО+ MgO); п – доля цемента в смешанном вяжущем по массе

(п = 0,35…0,7).

Из уравнения (4.115) получим:

Выражение для расчета расхода воды можно представить уравнением:

350