book_23313

При экспериментальном определении состава ячеистых бетонов на первой стадии находят оптимальное В/Т. Для этого делают пять замесов, отличающихся В/Т на 0,02...0,04. Из каждого замеса формуют по три образца. Водотвердого отношение, при котором не наблюдается осадка массы после ее поризации и достигается наибольшая величина пористости, принимают за оптимальное.

При найденном значении В/Т определяют на дополнительных замесах оптимальное соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим веществом (С). Из каждого замеса формуют не менее трех образцов для определения прочности после твердения по режиму.

Для расчета расхода порообразователя предварительно определяют величину необходимой пористости бетона (Пб):

где ρс- плотность ячеистого бетона в сухом состоянии, кг/л; Vn – удельный объем сухой смеси, л/кг; Кс – коэффициент увеличения массы в результате твердения за счет связывания воды (Кс≈1,1).

Для пробных замесов принимают К=18…20 л/кг при применении пенообразователя и К=1390 л/кг при применении алюминиевой пудры ПАК-3, α = 0,85.

Величину Vn принимают в зависимости от вида кремнеземистого компонента, вида вяжущего и их массового соотношения. При применении в качестве вяжущего портландцемента, а кремнеземистогокварцевого песка при С =1 Vn=0,34, золы – Vn=0,38…0,44; извести и соответственно песка при С =3 Vn = 0,38, золы – Vn =0,4…0,48.

Расходы компонентов ячеистобетонной смеси на известковоцементном вяжущем на один замес определяют по формулам:

где ρс – заданная плотность ячеистого бетона в сухом состоянии, кг/л; Кс – коэффициент увеличения массы сухой смеси в результате твердения вяжущего; V - объем замеса с учетом объема форм, что

391

используются, умноженный на 1,05; С – отношение массы кремнеземистого компонента к массе вяжущего; n – массовая доля извести в вяжущем; В/Т – водотвердое отношение.

Пример 4.33.Рассчитать и экспериментально уточнить состав газобетона с применением смешанного (известково-цементного) вяжущего плотностью 500 кг/м3. Объем одного замеса 10 л.

Исходные материалы: портландцемент марки М500, молотая негашеная известь активностью 70%, зола-уноса, порообразователь - алюминиевая пудра.

1. Вычисляем расход материалов на один замес при Кс = 1,1.

n = 0,5. При необходимой текучести смеси 30 см для получения газобетона заданной плотности опытным путем устанавливаем, что

В/Т = 0,64, С = 1.5.

Расход материалов на замес по формулам (4.146…4.150):

рв = 1,8 0,5 = 0,9кг;

рц = 1,8 −0,9 = 0,9кг ;

рк = 1,8 1,5 = 2,7кг ;

В= (1,8 + 2,7)0,67 = 2,88л.

Вычисляем по (4.145) пористость, которую необходимо создать с помощью порообразователя для получения бетона заданной плотности, принимаем удельный объем сухой смеси Vn = 0,48 л/кг:

П.б =1 − 01,,15 (0,48 +0,64)=0,51.

Определяем по (4.123) расход порообразователя на замес:

2. Изготавливаем пять замесов с В/Т – 0,6; 0,62; 0,64; 0,66; 0,68.

Смесь с В/Т=0,64 оказалась оптимальной.

На специальных замесах с разной температурой определяем, что при температуре 40°С наблюдается максимальное вспучивание газобетонной смеси.

3. С целью установления оптимального соотношения между кремнеземистым компонентом и вяжущим веществом изготавливаем дополнительно пять замесов при В/Т = 0,64 и температуре смеси 40°С. Принимаем величину с в следующих пределах: 1,0; 1,25, 1,5,

392

1,75, 2,. После испытаний образцов на прочность состав с С = 1,5 показал наибольшую прочность.

4. После получения необходимых данных уточняем величины Vn, Кс и α и выполняем окончательный расчет расхода материалов.

При экспериментальной корректировке составов строительных растворов на пробном замесе устанавливают необходимое содержание воды для достижения заданной подвижности, определяют фактическое значение средней плотности растворной смеси, ее объем и расход материалов на 1 м3 песка или 1 м3 раствора.

Фактический объем растворной смеси определяют по формуле:

где ∑Qм – расход материалов, кг на 1 м3 песка; ρф – средняя плот-

ность растворной смеси, кг/м3.

Для определения удельных расходов компонентов растворной смеси применяют приведенные ниже формулы:

где Vп – объем песка, л; ρпн – насыпная плотность песка, кг/л П – объем песка, л; Ц′ – масса цемента на 1 м3 песка, кг;VД′ і В′ – объем неорганического пластификатора и воды на 1 м3 песка.

Пример 4.34. Откорректировать состав кладочного раствора марки М50 с подвижностью по погружению эталонного конуса 7 см. Вяжущее - портландцемент с активностью 30 МПа, в качестве неорганического пластификатора применяется известковое тесто. Заполнителем служит кварцевый песок с насыпной плотностью ρн = 1350 кг/м3.

Расчетный состав раствора на 1 м3 песка: цемент = 167 кг; известковое тесто = 112 л, вода В = 159 л.

1. Рассчитываем необходимое количество материалов на пробный замес в расчете на 3 л песка:

- цемента: Цз′ = 16710003 = 0,5кг ;

393

-известкового теста:VД′.з. = 11210003 = 0,336 л;

-воды: Вз′ = 15910003 =0,477 л.

2. Изготавливаем пробный замес. Расход воды принимаем сначала 0,8ּ0,477=0,38 л. Учитывая фактическую подвижность растворной смеси, увеличиваем содержание воды до В′з = 0,9 0,477 = 0,44 л.

3.Фактический объем воды на 1 м3 песка:

В= 0,44 1000 =146 л. 3

4.Находим экспериментально среднюю плотность растворной

смеси: ρр = 1900 кг/м3.

6. Уточняем состав раствора по формулам (4.152) и определяем расход материалов в кг на 1 м3раствора:

Определение и корректирование производственных (рабо-

чих) составов бетонов. В отличие от лабораторных (номинальных) составов бетона, приводимых для сухих материалов, в производственных условиях учитывают, что песок и щебень (гравий) имеют некоторую влажность.

Производственные (рабочие) расходы, кг/м3 мелкого (Пвр, кг/м3) и крупного (Щвр, кг/м3 заполнителей увеличивают на массу, находящейся в них воды:

394

где П, Щ – расходы песка и щебеню в номинальном составе; Wп, Wщ

– влажность песка и щебня, части единицы.

Производственный расход воды (Ввр) уменьшают на массу воды, которая находится в заполнителях:

При необходимости производственный состав бетона целесообразно выражать в относительных массовых частях, при этом на долю цемента принимают равной единице. В этом случае производственный состав бетона представляют в виде пропорции:

Если бетоносмеситель, который используется для приготовления смеси, характеризуется емкостью по объему сухих материалов, тогда предварительно определяется коэффициент выхода бетонной смеси (βб). Коэффициент выхода обычно находится в пределах 0,55- 0,75 и характеризуется отношением объема бетонной смеси к сумме объемов цемента и заполнителей в насыпном состоянии:

где ρн.ц, ρн.п, ρн.щ – соответственно насыпные плотности цемента, песка и щебня (гравия).

Коэффициент выхода бетонной смеси находится в пределах

0,55…0,75.

Дозировку материалов (цемента, заполнителей, воды и добавки) на один замес бетоносмесителя вычисляют по формуле:

где Ді – доза і-го материала по массе, кг, или объему, м3; рі – расход і-го материала в производственном (рабочем) составе бетона в кг/м3

(л/м3); Vб.з – объем бетоносмесителя, м3.

Пример 4.35. В лаборатории подобран следующий номинальный состав бетона: цемент (Ц) – 217 кг/м3, песок (П) – 642 кг/м3. щебень (Щ) – 1258 кг/м3, вода (В) – 163 л/м3. Средняя плотность бетонной смеси – 2280 кг/м3. В производственных условиях щебень имеет влажность Wщ=1% по массе; песок – 4%. Используется бе-

395

тоносмеситель с емкостью по объем у сыпучих материалов – 500 л. Насыпная плотность цемента. песка и щебня, кг/м3 соответственно: ρн.ц =1200; ρн.п= 1550; ρнщ=1500. Рассчитать производственный состав бетона и расход материалов на замес бетоносмесителя.

1.По формулам (4.153), (4.154) и (4.155) рассчитаем расходы

песка, щебня и воды:

Пр = 642+642·0,04≈ 668 кг/м3; Щр = 1258+1258·0,01≈ 1270 кг/м3;

Вр = В - 642·0,041258·0,01≈125 л/м3.

Производственный состав бетонной смеси:

Ц = 217 кг/м3; П = 668 кг/м3; Щ = 1270 кг/м3; В = 125 л/м3.

2.Рассчитаем коэффициент выхода бетонной смеси:

3. Найдем дозировки материалов на замес бетоносмесителя:

Цд = 217·0,5·0,68 = 74 кг/м3; Пд = 668·0,5·0,68 =227 кг/м3; Щд = 1270·0,5·0,68 =432 кг/м3; Вд =125·0,5·0,68 =42 л/м3.

Согласно ГОСТ 27006-86 рекомендуется новый производственный состав бетона назначать, если по показателям входного контроля влажность заполнителей изменяется более чем на 0,5%, фактическая прочность цемента - на 2,5 МПа, нормальная густота цементного теста - на 1,5%, содержание песка в щебне или щебня в песка - на 2%. Корректирование производственного состава проводят, если по показателям операционного контроля производства установлено изменение осадки конуса более чем на 2 см, жесткость - 5 с. Корректирование проводят также, если фактическая средняя плотность легкого и ячеистого бетонов выше требуемой; фактическая прочность бетона выходит за пределы установленных предупредительных границ.

Расчетные зависимости для проектирования составов бетонов целесообразно корректировать путем их адаптации с уточнением эмпирических коэффициентов на основе результатов текущих производственных испытаний. Периодичность адаптации зависит от

396

стабильности исходных материалов и производственных параметров и направлена на достижение проектных показателей качества бетона при минимально возможном коэффициенте их вариации. Для адаптации составов возможно использование обычных, экспрессных и автоматических способов определения нормируемых показателей и технологических параметров.

Составы бетонной смеси могут регулироваться с помощью различных алгоритмов и измерительных комплексов при изменении таких технологических параметров как активность цемента, влажность и гранулометрии заполнителей, температура и продолжительность тепловой обработки и др. Регулирование составов бетонных смесей позволяют повысить эффективность статистического контроля качества бетона, направить его не только на обеспечение надежности изготавливаемой, но и на существенную экономию цемента и других ресурсов.

При корректировании водопотребности бетонной смеси определенного состава в производственных условиях можно допустить, что в определенном диапазоне она линейно связана с осадкой конуса или жесткостью и может быть найдена по формуле:

где Пу – показатель удобоукладываемости; К – коэффициент, на который влияют производственные факторы, не учтенные в расчетах водопотребности (режимные параметры, работа оборудования, температурные условия и др.).

Для нахождения значения К достаточно для 2 ... 3 значений фактических дозировок воды на замес бетоносмесителя определить соответствующие показатели удобоукладываемости бетонной смеси. По этим измерениям можно найти:

где В – фактические, В0 – расчетные значения водопотребности бетонной смеси.

Корректирование Ц/В может быть одно-или многоступенчатым. Многоступенчатое корректирование Ц/В проводится сначала для достижения требуемой отпускной, затем проектной прочности, водонепроницаемости и т.д. При адаптации соответствующих расчетных формул для определения Ц/В типа: R = АRц ( Ц / В − в) для

397

условий конкретного производства необходимо уточнение коэффициентов А и в. Построение адаптированной зависимости

R = f(Ц/В) возможно, если поступает информация, как минимум, о двух фактических значениях R при двух различных значениях Ц/В. Тогда:

Показатели фактически достигаемых свойств бетона, позволяют откорректировать эмпирические коэффициенты и в других расчетных формулах.

Корректирование расчетных зависимостей, применяемых для определения параметров нестационарных технологических процессов с учетом информации полученной в результате "обратной связи", является задачей адаптивных систем управления. В замкнутый контур современных адаптивных систем входят оперативный идентификатор - устройство или программа вычислительного комплекса, использующая данные текущих изменений и специальные алгоритмы для их обработки. Оперативная идентификация - уточнение расчетных зависимостей и моделей - позволяет как прогнозировать свойства функционирующего объекта по мере изменения исходных условий, так и управлять ими с помощью специальных устройств - регуляторов.

398

Для статистического анализа фактических значений прочности и других показателей качества, которые контролируются и корректируются, при производстве бетона, строятся контрольные карты (рис. 4.28).

Предельные значения, допускаемые техническими условиями

Предельные значения, допускаемые техническими условиями

Рис. 4.28. Общий вид контрольной карты при статистическом контроле прочности бетона

Для прочности на контрольной партии обозначены средний уровень, верхняя и нижняя предупредительные границы. Значения прочности, соответствующие предупредительным границам, находят по формуле:

где Vm.n - коэффициент межгрупповой вариации прочности, принимаемый равным 0,5Vс (Vс – коэффициент вариации прочности бетона в партии,%).

Пример 4.36. Запроектирован номинальный состав бетона класса В25 (предел прочности при сжатии в возрасте 28 суток (Rcж= 32,7 МПа) при Ц/В = 2,0. При лабораторной проверке данно-

399

го состава установлено, что прочность лабораторных образцов в возрасте 28 суток (Rcж1) составляет 25 МПа. Необходимо скорректировать Ц/В бетона с учетом производственных факторов, влияющих на прочность.

Для проведения адаптации расчетной зависимости прочности бетона необходимо провести еще один лабораторный замес на данных материалах при другом Ц / В. В результате проведения замеса с Ц/В = 1,6 прочность (Rcж2) составила 14 МПа.

Для корректирования Ц/В на основе полученных экспериментальных данных необходимо установить реальные значения уравнения прочности бетона:

Rcж = АRц(Ц / В − в).

Учитывая, что фактическая активность применяемого цемента (Rц) неизвестна, уравнение прочности бетона можно записать в виде:

где К=А Rц.

По установленным значениям прочности и соответствующим значениям Ц/В по формуле (4.161) находим значение коэффициента b в уравнении (4.163):

Значение коэффициента К находим из выражения (4.162):

Необходимое Ц /В находим по формуле (4.163):

Ц / В = 32,7 +1,09 27,5 = 2,27 . 27,5

400