book_23313

Анализ рис. 4.24 показывает, что рост прочности вибропрессованного бетона наблюдается с увеличением содержания фракции <0,08 мм вместе с фракцией 0,16 ... 0,08 мм в наполнителе.

4.7. Экспериментальное корректирование составов бетонов и растворов. Производственные составы

Свойства бетонов и растворов формируются в результате сложных физико-химических процессов под влиянием многих факторов, которые в полной мере учесть в расчетных методиках практически невозможно. Поэтому расчетные номинальные составы бетонов и растворов требуют экспериментальной проверки и уточнения. С этой целью в лабораторных условиях выполняются т.н. пробные замесы и по результатам соответствующих испытаний определяют уточненные составы бетонных и растворных смесей, обеспечивающие заданные требования.

В зависимости от конкретных возможностей строительной лаборатории и графика проведения работ объем лабораторных работ при экспериментальном уточнении составов бетонов и растворов может быть различным. Полное корректирование достигается при экспериментальном уточнении всех параметров состава смеси: водосодержания, водоцементного отношения, содержания отдельных фракций в составе заполнителя, объема вовлеченного воздуха и др. В отдельных случаях возможно неполное лабораторное корректирование (например, только водосодержания бетонной смеси, обеспечивающего заданную удобоукладываемость, с последующим уточнением других параметров смеси испытанием бетона или раствора производственного изготовления).

Экспериментальная проверка и корректирование расчетных составов. Для обычного тяжелого бетона расчетный состав проверяют на пробном замесе объемом 10 л или более в зависимости от крупности заполнителей и объема испытаний и определяют подвижность или жесткость, а также среднюю плотность бетонной смеси после ее уплотнения в форме. Повышение осадки конуса (ОК) или снижение жесткости смеси (Ж), если они не соответствуют заданным значениям, достигают последовательным добавлением в пробный замес 5 ... 10% воды и цемента с обеспечением принятого Ц/В. Уменьшение ОК или повышение Ж можно достичь после-

382

довательным добавлением 5 ... 10% по массе песка и щебня в соотношении, которое найдено расчетом. Удобоукладываемость бетонной смеси соответствует заданной , если осадка конуса имеет отклонение от нее не более ± 1 см, а

жесткость - не более ±3 с.

В подобранном по удобоукладываемости номинальном составе бетона фиксируют фактический расход каждого материала на замес (gi) и определяют плотность бетонной смеси (ρб.с.). Фактический расход материалов на 1 м3 смеси рассчитывают по формулам:

Ц1 = ∑ρб.сg. gц ; П1 = ∑ρб.сg. gп;

Щ1 = ∑ρб.сg. gщ; В1 = ∑ρб.сg. gв ,

(4.142)

где gц, gп , gщ, gв – соответственно фактические расходы цемента, песка, щебня, воды на замес.

При введении в бетонную смесь тонкодисперсных минеральных наполнителей их фактические расходы находят по аналогичным формулам.

Оптимизацию соотношения заполнителей достигают, изменяя показатель r - долю песка в смеси заполнителей до установления

минимально возможной на данных материалах водопотребности бетонной смеси (рис. 4.25). Для оптимизации расчетного r при значениях Ц1 и В1, обеспечивающих заданную удобоукладываемость смеси, рассчитывают два вспомогательных составы бетона с r1= r + (0,03…0,05) и r2 = r – (0,03…0,05). (При необходимости число до-

полнительных составов может увеличиваться до четырех). Для этих составов проверяют удобоукладываемость. При ее увеличении и

383

отсутствии заметного водоотделения, уменьшается при заданном значении ОК или Ж водосодержание бетонной смеси и соответственно расход цемента.

Следующей стадией экспериментальной корректировки составов бетона является проверка прочности в заданном возрасте, а при необходимости и после тепловой обработки, в зависимости от цементно-водного отношения. С этой целью рассчитывают дополнительные составы бетона и изготавливают контрольные образцы, изменяя Ц / В на ± (0,3 ... 0,5), принимая расход воды и крупного заполнителя, найденные на предыдущей стадии корректирования. При этом расход песка увеличивают или уменьшают на соответствующую величину изменения расхода цемента. По результатам определения прочности бетона на начальном и дополнительных составах строят при необходимости графические зависимости прочности бетона от Ц/В, или пользуются интерполяционными расчетами. По этим зависимостям определяют значение Ц/В, которое обеспечивает получение бетона с заданными показателями прочности.

Найденные значения Ц/В, средней плотности бетонной смеси, расхода воды и крупного заполнителя позволяют рассчитать количество цемента и мелкого заполнителя для номинального состава бетона.

Пример. 4.31. Экспериментально проверить и уточнить расчетный состав тяжелого бетона с подвижностью бетонной смеси ОК = 5 ... 7 см, прочностью на сжатие в возрасте 28 суток 40 МПа и прочностью после тепловой обработки 30 МПа.

Начальный расчетный состав: Ц = 380 кг/м3, В = 190 л/м3;

П = 690 кг/м3; Щ = 1140 кг/м3; r = 0,37; ρб.с. = 2400 кг/м3. Плот-

ность цемента, песка и щебня: ρц = 3,1 кг / л; ρп = 2,65 кг / л; ρщ = 2,70 кг / л.

1. На пробном замесе объемом 10 л определяем, что фактическая осадка конуса бетонной смеси расчетного состава ОК = 10 см. При r = 0,37 добавляем в смесь 34 кг/м3 песка (0,34 кг на замес) и 52 кг/м3 щебня (0,52 кг на замес) и определяем, что подвижность бетонной смеси уменьшилась до ОК = 5 см.

384

Уточняем плотность бетонной смеси ( ρб′.с. ) и по формулам

(4.142) рассчитываем состав бетона:

ρб′.с. =2375 кг/м3;

Щ1 = 242375,86 11,92 =1139кг / м3 .

2.Находим оптимальное значение r, обеспечивающее минимальную водопотребность бетонной смеси. С этой целью рассчитываем два дополнительных составы бетонов: №2 – r=0,34; №3 - r=0,41.

Состав №2:

- объем цементного теста:Vц.т. = 3633,1 +181 = 298 л/ м3 ;

- объем заполнителей: Vз =702 л / м3 ;

-расход песка: П = (702 0,34) 2,65 =632 кг / м3 ; - расход щебня - Щ = (702 0,68) 2,70 =1288 кг / м3 .

Щ = (702 0,59) 2,70 =1118кг/ м3 .

Принимаем: Ц3 = 363 кг/м3; В3 = 181 л/м3; П3 =763 кг/м3; Щ3 = 1118 кг/м3.

На пробном замесе устанавливаем, что для бетонной смеси состава № 2 ОК = 10 см, водоотделение не наблюдается, состав № 3- ОК = 2 см.

В бетонной смеси состава № 2 уменьшаем расход воды и цемента на 5% и убеждаемся, что достигается ОК = 5 см.

Принимаем как оптимальный (до уточнения Ц/В) состав № 4 бе-

тонной смеси в кг/м3: Ц4 = 345 кг/м3; В4 = 172 л/м3; Ц/В = 2; П4 = 637 кг/м3; Щ4 = 1300 кг/м3; ρб = 2454 кг/м3.

385

Для уточнения Ц/В, обеспечивающего как необходимую прочность после пропаривания, так и прочность в проектном возрасте рассчитываем два дополнительных составов с Ц/В = 2,3 и Ц/В = 1,7.

Состав №5: Ц5=396 кг/м3; В5=172 л/м3;

П5=586 кг/м3; Щ5 = 1300 кг/м3.

Состав №6: Ц6 = 292 кг/м3; В6 = 172 л/м3;

П6 = 690 кг/м3; Щ6 = 1300 кг/м3.

Изготавливаем и испытываем контрольные образцы из бетонов составов № 4, № 5 и № 6.

Результаты испытаний приведены в табл. 4.71.

Таблица 4.71 Результаты испытаний контрольных образцов

бетонов составов № 4, № 5 и № 6

Окончательно в качестве номинального состава бетона с заданными показателями удобоукладываемости бетонной смеси и проч-

ностью принимаем состав №5:

Ц5 = 396 кг/м3; В5 = 172 л/м3; П5 = 586 кг/м3; Щ5 = 1300 кг/м3.

В данном примере нет необходимости в построении графических зависимостей прочности на сжатие через 4 ч после пропаривания

(Rcж4) и прочности на сжатие через 28 суток (Rcж28) от Ц/В, или интерполяционных расчетах. При необходимости по полученным

данным такие зависимости (рис. 4.26) могут быть построены и выполнены необходимые интерполяционные расчеты.

386

определяют оптимальное водосодержание, обеспечивающее получение бетонной смеси заданной удобоукладываемости.

Если применяются добавки ПАВ, изготавливают дополнительные замесы для уточнения их затрат и эффективности.

Для легких бетонов с заданной плотностью и прочностью по полученным опытным данным строят графики зависимости прочности и плотности бетона от расхода цемента, по которым находят состав бетонной смеси, удовлетворяющий заданным требованиям при минимальном расходе цемента.

Пример. 4.32. Необходимо откорректировать номинальный состав конструкционного керамзитобетона со средним уровнем прочности в проектном возрасте26 МПа, отпускной прочностью 70% проектной, со средним уровнем плотности в сухом состоянии 1630 кг/м3. Подвижность бетонной смеси ОК = 1 ... 4 см.

Бетонная смесь изготовлена на портландцементе М500, II группы эффективности при пропаривании, керамзитовом гравии с маркой 600 по плотности и кварцевом песке Мк = 2,5.

Расчетный состав бетона: портландцемент - Ц = 350 кг/м3;

керамзитовый гравий - К = 377 кг/м3; кварцевый песок - П = 854 кг/м3, вода - В = 199 л/м3.

Рассчитываем дополнительно два состава легкобетонной смеси, отличающиеся расходом цемента на ± 20%. Расчетные расходы материалов приведены в табл. 4.72. Объем замеса принимаем 7 л и изготавливаем из него образцы размером 10 × 10 × 10 см в количестве 6 шт.

В процессе изготовления бетонной смеси откорректирован необходимый расход воды для достижения заданной подвижности. Результаты испытаний бетона приведены в табл. 4.72.

Таблица 4.72 Составы керамзитобетона и результаты испытаний

388

продолжение табл.4.72

Графики прочности бетона после пропаривания и в 28-суточном возрасте в зависимости от расхода цемента приведены на рис. 4.27.

389

Rсж,МПа

Рис. 4.27.Графики зависимости проектной (1) и отпускной (2) прочности керамзитобетона от расхода цемента 1 - после пропаривания, 2 - в 28-суточном возрасте

По рис. 4.27 находим, что отпускная прочность 18 МПа (70% проектной – 25 МПа) достигается при расходе цемента Ц0= 340 кг/м3. При этом расходе цемента также обеспечивается проектная прочность

Найденный расход цемента находится между 280 и 351 кг/м3 (замесы 1 и 2).

По интерполяционной формуле (4.144) находим расход песка, керамзита и воды.

где М1, М2 – фактический расход материалов, кг/м3; Ц1 и Ц2 – фак-

тический расход цемента в пробных замесах, между которыми находится установленный расход цемента Ц0, кг/м3.

П = 859 + (340 −351)(940 −854) = 862; 280 −351

К = 378 + (340 −351)(367 −377) = 376 ; 280 −351

В = 203 + (340 −351)(199 − 200) = 202 л. 280 −351

Окончательный состав керамзитобетона:

Ц = 340 кг/м3; П=862 кг/м3; К = 376 кг/м3; В = 202 кг/м3.

390