Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование состава цементного бетона для автомобильных дорог общего пользования. Учебное пособие
.pdf
121
Для мелкозернистого бетона коэффициенты в формулах (3.4) – (3.6)
перед Rц,
tb
ц
R
и Vвв следует уменьшить (ориентировочно на 0,1-0,2).
Значения водоцементного отношения (В/Ц) определяют по формулам, полученным преобразованием формул (3.4) – (3.6):
)06,01(3,0
06,016,0
/
ввцб
ввц
VRR
VR
ЦВ
, при В/Ц ≥ 0,4;
(3.7)
)06,01(2,0
06,014,0
/
ввцб
ввц
VRR
VR
ЦВ
, при В/Ц ≤ 0,4;
(3.8)
)025,01(039,0
025,0139,0
/
вв
tb
ц
tb
б
вв
tb
ц
VRR
VR
ЦВ
.
(3.9)
Рассчитанные значения В/Ц-отношения сравнивают друг с другом,
а также с приведенным в табл. 3.7 его возможным максимальным значением для данного типа смесей. Наименьшее из этих значений водоцементного отношения используют в расчете начального состава дорожного бетона, поскольку именно оно с наибольшей вероятностью будет
обеспечивать достижение бетоном всего комплекса требуемых эксплуатационных свойств.
В дальнейших расчетах значение водоцементного отношения варьируют, получая кроме начального два дополнительных состава бетона.
Для этого студентов, выполняющих лабораторную работу, разделяют на
три бригады. Студенты из первой бригады используют рассчитанное
значение водоцементного отношения, из второй – увеличивают его на
0,05-0,10, из третьей − уменьшают на 0,05-0,10.
Принятые для дальнейших расчетов значения водоцементного от-
ношения записывают в табл. 3.8.
Таблица 3.8
Начальный и дополнительные составы бетона
Номер замеса
Водоцементное
отношение
Коэффициент
раздвижки
зерен
заполнителя
Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси, кг
Расчетная
плотность
бетонной
смеси, кг/м3
Цемент
Вода
Щебе
нь
Песок
Химические добавки
Воздухо
-
вовлекающая
редуцирую-
щая
1 2 3
122
3.5.3. Определение расхода цемента на 1 м3 бетона
Расход цемента Ц, кг, на 1 м3 уплотненной бетонной смеси рассчитывают по формуле
. (3.10)
3.5.4. Установление коэффициента раздвижки зерен заполнителя
Для подвижных бетонных смесей значение коэффициента раздвижки зерен заполнителя α устанавливают по табл. 3.9 в зависимости
от ранее рассчитанных значений расхода цемента на 1 м3 уплотненной
бетонной смеси и водоцементного отношения.
Таблица 3.9
Значение коэффициента раздвижки зерен для подвижных смесей
Расход
цемента, г/м
3
Значение коэффициента раздвижки зерен заполнителя α при В/Ц
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
250
1,08
1,11
1,14
1,17
1,20
1,23
1,26
1,29
1,32
1,35
1,38
300
1,18
1,21
1,24
1,27
1,30
1,33
1,36
1,39
1,42
1,45
1,48
350
1,26
1,29
1,32
1,35
1,38
1,41
1,44
1,47
1,50
1,53
1,56
400
1,31
1,36
1,40
1,44
1,46
1,50
1,54
1,58
1,62
1,66
1,69
450
1,38
1,42
1,46
1,49
1,51
1,55
1,59
1,63
1,66
1,68
1,70
500
1,44
1,48
1,52
1,54
1,56
1,60
1,63
1,66
1,69
1,72
1,75
Примечание. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент а находят интерполяцией.
Для жестких бетонных смесей при расходе цемента менее 400 кг/м3
коэффициент α принимают равным 1,08. Для составов жестких смесей
с расходом цемента более 400 кг/м3 значение α принимают равным 1,12.
3.5.5. Определение расхода щебня на 1 м3 бетона
Расход щебня Щ, кг, на 1 м3 уплотненной бетонной смеси рассчитывают по формуле
, (3.11)
где Vщ ‒ объем межзерновых пустот (пустотность) щебня;
ρ
нщ
− насыпная плотность щебня, кг/л;
ρ
щ
– истинная плотность щебня, кг/л.
)/( ЦВ
В
Ц
щнщ
щ
V
Щ
1
1000
123
3.5.6. Установление расхода песка на 1 м3 бетона
Расход песка П, кг, на 1 м3 бетона вычисляют по формуле
, (3.12)
где Vвв – объем вовлеченного воздуха в бетонную смесь, л;
ρ
п
– истинная плотность песка, кг/л.
3.5.7. Установление расхода химических добавок на 1 м3 бетона
При назначении расхода воздухововлекающей (микрогазообразующей) Д1 и водоредуцирующей Д2 добавок, кг, на 1 м3 начального и дополнительного составов бетона следует руководствоваться нормативными
документами и рекомендациями предприятий-производителей на эти добавки. Рекомендуемый расход добавок, как правило, назначают в процентах от массы цемента на 1 м3 бетона.
Оптимальные дозировки добавок устанавливают на дальнейших
этапах проектирования (оптимизации) состава бетона, варьируя их содержание в бетонной смеси и оценивая достижение необходимых результатов, в том числе воздухововлечение.
Ориентировочный расход некоторых видов воздухововлекающих
(микрогазообразующих) и водоредуцирующих добавок в бетонные
смеси и ожидаемые за счет их применения модифицирующие эффекты
приведены в табл. 3.1.
3.5.8. Определение расчетной плотности бетонной смеси
Расчетную плотность бетонной смеси
расч
см
, кг/м3, определяют
по формуле
. (3.13)
Рассчитанные начальный и дополнительные составы бетона и со-
ответствующие им значения расчетной плотности бетонной смеси заносят в табл. 3.8.
пвв
щц
V
Щ
В
Ц
П
1000
1
ПЩВЦ
расч
см
124
3.6. Установление расхода материалов на пробные замесы
Расход материалов (цемента Ц
зам
, воды В
зам
, щебня Щ
зам
, песка П
зам
и химических добавок
1
зам
Д
и
2
зам
Д
), кг, на приготовление пробных
(лабораторных) замесов устанавливают по формулам:
замзам
V
Ц
Ц
1000
;
(3.14)
замзам
V
В
В
1000
;
(3.15)
замзам
V
Щ
Щ
1000
;
(3.16)
замзам
V
П
П
1000
;
(3.17)
замзам
V
Д
Д
1000
1
1
;
(3.18)
замзам
V
Д
Д
1000
2
2
,
(3.19)
где V
зам
– объем пробного замеса.
Объем каждого пробного замеса при контроле прочности бетона на
сжатие рекомендуется принять 7 л, а на растяжение при изгибе – 17 л.
Рассчитанные расходы материалов на пробные (лабораторные)
замесы заносят в табл. 3.10.
Таблица 3.10
Результаты подбора составов бетона
Номер замеса
Расход материалов на приготовление
лабораторного замеса, кг
Добавлено материалов, кг
Фактические
показатели
бетонной смеси
Цемент
Во-да
Щебень
Песок
Химические
добавки
Цемент
Вода
Щебень
Песок
Удобоукладывае-
мость
ОК, см (Ж, с)
Плотность, кг/л
Воздухово-
влекающая
Водоредуци-
рующая
1 2 3
125
3.7. Корректирование составов пробных замесов
и изготовление образцов
3.7.1. Приготовление бетонной смеси
В процессе выполнения лабораторной работы приготовление
бетонной смеси осуществляют перемешиванием компонентов вручную
в металлическом поддоне, предварительно протертом влажной тканью.
Компоненты дозируют по массе с погрешностью взвешивания ±1 %.
Сначала на поддон высыпают песок, затем цемент и перемешивают
до получения смеси однородного цвета. Далее добавляют щебень и всю
смесь вновь перемешивают до тех пор, пока крупный заполнитель равномерно распределится в смеси.
Полученную смесь сухих компонентов собирают в конус, в центре
которого делают углубление. Примерно половину от общего количества
воды и водный раствор химической добавки выливают в углубление и
осторожно перемешивают с материалами, затем выливают оставшуюся
воду и продолжают энергично перемешивать до получения однородной
бетонной смеси.
При подборе состава бетонной смеси определение показателей ее удобо-
укладываемости и объема вовлеченного воздуха, а также изготовление контрольных образцов должны быть начаты не позднее чем через 10 мин и закончены не позднее чем через 30 мин после приготовления бетонной смеси.
3.7.2. Проверка удобоукладываемости бетонной смеси
По методикам, описанным в п. 3.2, выполняют оценку подвижности
или жесткости бетонной смеси.
Если бетонная смесь получилась менее подвижной (более жесткой),
чем требуется, то увеличивают количество цемента и воды порциями по
5-10 % первоначального, сохраняя принятое в расчетах значение цементно-водного отношения.
Если смесь имеет избыточную подвижность (недостаточную жест-
кость) по сравнению с требуемой, в замес добавляют песок и крупный
заполнитель, сохраняя заданное по расчету соотношение между ними.
Таким путем добиваются заданной удобоукладываемости бетонной
смеси. Добавленное количество цемента и воды или песка и щебня,
а также значение показателя удобоукладываемости бетонной смеси
в пробном замесе записывают в табл. 3.10.
126
3.7.3. Определение фактической средней плотности
бетонной смеси
Среднюю плотность бетонной смеси, характеризуемую отношением
массы уплотненной бетонной смеси к ее объему, определяют с использованием металлического мерного сосуда, размер которого принимают в
зависимости от наибольшей крупности зерен заполнителя по табл. 3.11.
Таблица 3.11
Вместимость и размеры мерных сосудов
Наибольшая
крупность зерен
фракции заполнителя, мм
Вместимость
сосуда, л,
не менее
Внутренний размер сосуда, мм
диаметр
высота
22,4
1
108
108
45
5
185
185
63
10
234
234
Бетонную смесь кельмой укладывают в предварительно взвешенный мерный сосуд, с небольшим избытком. Уплотнение бетонной смеси
в мерном сосуде выполняют посредством вибрации. Для этого сосуд с
бетонной смесью устанавливают на виброплощадку и закрепляют его.
Уплотняют бетонную смесь по ГОСТ 10180 до момента, когда прекращается уменьшение объема бетонной смеси и выделение пузырьков
воздуха на поверхности бетонной смеси. В процессе уплотнения избегают потерь бетонной смеси в результате выплескивания или утечки.
После уплотнения избыток смеси срезают стальной линейкой и поверхность тщательно выравнивают вровень с краями мерного сосуда, а его
наружную поверхность тщательно очищают от возможных подтеков бетонной смеси влажной тканью. Затем мерный сосуд с бетонной смесью
взвешивают.
Среднюю плотность бетонной смеси , кг/л, вычисляют по формуле
, (3.20)
где m1 – масса мерного сосуда до испытаний, кг;
m – то же с бетонной смесью после ее уплотнения, кг;
V – объем мерного сосуда, л.
Среднюю плотность бетонной смеси вычисляют с округлением до
0,001 кг/л, как среднее арифметическое результатов двух определений,
ф
см
V
mm
ф
см
1
127
отличающихся между собой не более чем на 2 % от среднего значения.
Результат вычислений заносят в табл. 3.10.
Разница между фактической и расчетной плотностью бетонной
смеси не должна превышать 2 %.
3.7.4. Изготовление и хранение контрольных образцов
Из бетонной смеси каждого замеса по методике ГОСТ 10180 изготавливают контрольные образцы для определения средней плотности и
прочности бетона.
При подборе состава бетона, обеспечивающего достижение требуемой прочности, соответствующей его классу прочности на сжатие, изготавливают образцы-кубы, а класса прочности на растяжение при изгибе –
образцы-призмы.
Размер ребра куба или стороны поперечного сечения призмы зависит от наибольшей крупности заполнителя и должен соответствовать
значениям, указанным в табл. 3.12. Длина образца-призмы должна быть
в 4 раза больше стороны ее поперечного сечения.
Таблица 3.12
Размеры контрольных образцов, мм
Наибольшая крупность
зерен заполнителя
Наименьший размер ребра
образца-куба или стороны
поперечного сечения призмы
22,4 и менее
45
63
100
150
200
Образцы изготавливают сериями в жестких разборных металлических формах по ГОСТ 22685. Перед формованием внутреннюю поверхность форм смазывают тонким слоем машинного масла. Количество образцов в серии должно быть не менее четырех.
Формы заполняют бетонной смесью слоями высотой не более 100 мм.
Каждый слой уплотняют штыкованием стальным стержнем диаметром
16 мм с закругленным концом. Число нажимов стержня рассчитывают из
условия, чтобы один нажим приходился на 10 см2 верхней открытой поверхности образца, штыкование выполняют равномерно по спирали от
краев формы к ее середине.
128
Формы заполняют бетонной смесью и уплотняют ее одним из сле-
дующих способов:
− при изготовлении образцов из бетонной смеси марок по удобоукладываемости П1, П2, П3 и Ж1 форму с уложенной и уплотненной
штыкованием бетонной смесью жестко закрепляют на лабораторной
виброплощадке и вибрируют до полного уплотнения, характеризуемого
прекращением оседания бетонной смеси, выравниванием ее поверхности, появлением на ней тонкого слоя цементного теста;
− при изготовлении образцов из бетонных смесей марок по удобоукладываемости Ж2, Ж3, Ж4 и Ж5 форму с уложенной и уплотненной
штыкованием бетонной смесью жестко закрепляют на лабораторной
виброплощадке, на форме закрепляют насадку высотой, равной высоте
формы; устанавливают на поверхность бетонной смеси пригруз, обеспечивающий давление (0,004±0,0005) МПа, и вибрируют до прекращения
оседания пригруза и дополнительно 5–10 с.
При изготовлении образцов из бетонной смеси марок по удобоукла-
дываемости П4 и П5 вибрацию для ее уплотнения не применяют.
После окончания укладки и уплотнения бетонной смеси в форме
верхнюю поверхность образца заглаживают мастерком или пластиной.
На образцы наносят маркировку, идентифицирующую принадлежность
образца, а также дату его изготовления.
Образцы, предназначенные для твердения в нормальных условиях,
после изготовления до распалубливания хранят в формах, накрытых
пленкой, влажной тканью или другим материалом, исключающим возможность испарения с их поверхности влаги, в помещении с температурой воздуха (20±5) °С.
При определении прочности бетона на сжатие образцы распалубливают не ранее чем через 24 ч для бетонов класса В7,5 и выше и не ранее
чем через 48 ч для бетонов класса B5 и ниже, а также для бетонов с добавками, замедляющими их твердение в раннем возрасте.
После распалубливания образцы должны быть помещены в камеру,
обеспечивающую нормальные условия твердения, т.е. температуру
(20±2) °С и относительную влажность воздуха (95±5) %. Образцы в камере укладывают на стеллажи в один ряд по высоте с промежутками
между ними не менее 5 мм.
129
3.8. Перерасчет начального и дополнительных составов бетона
с учетом фактической плотности бетонной смеси
3.8.1. Определение фактических объемов пробных замесов
Фактический объем каждого пробного замеса , л, рассчиты-
вают по формуле
, (3.21)
где − общая масса пробного замеса, кг, определяемая как сумма
масс всех материалов, израсходованных на его приготовление, с учетом массы добавленных компонентов, кг.
3.8.2. Расчет фактического расхода материалов на 1 м3 бетона
Фактические расходы материалов (цемента , воды , щебня
ф
Щ
,
песка и химических добавок
ф
Д
1
и
ф
Д
2
), кг, на 1 м3 бетона вычис-
ляют по формулам:
; (3.22)
;
(3.23)
; (3.24)
; (3.25)
; (3.26)
. (3.27)
Рассчитанные фактические расходы материалов на 1 м3 бетонной смеси
для начального и дополнительных составов бетона заносят в табл. 3.13.
ф
зам
V
ф
см
i
ф
зам
m
V
i
m
ф
Ц
ф
В
ф
П
ф
зам
ф
зам
ф
V
Ц
Ц
1000
ф
зам
ф
зам
ф
V
В
В
1000
ф
зам
ф
зам
ф
V
Щ
Щ
1000
ф
зам
ф
зам
ф
V
П
П
1000
ф
зам
зам
ф
V
Д
Д
1000
1
1
ф
зам
зам
ф
V
Д
Д
1000
2
2
130
Таблица 3.13
Результаты перерасчета составов бетона
с учетом фактической плотности бетонной смеси
Номер
замеса
Общая масса
замеса, кг
Объем
замеса, л
Фактический расход материалов на 1 м3 бетона, кг
Объем
вовлеченного
воздуха
в бетонную
смесь, %
Цемент
Вода
Щебень
Песок
Химические добавки
Воздухо
-
вовлека-
ющая
Водо
-
редуци-
рующая
1
2
3
3.8.3. Определение фактического объема вовлеченного воздуха
Фактический объем воздуха, вовлеченного в бетонную смесь, определяют
по методике ГОСТ Р 59301 экспериментальным или расчетным методом.
При использовании расчетного метода пористость уплотненной
бетонной смеси V
пор
, %, вычисляют с округлением до 0,1 % по формуле
, (3.28)
где
ф
Ц
,
ф
П
,
ф
Щ
,
ф
В
,
ф
В
1
− фактические массы, кг, соответственно,
цемента, сухих песка и крупного заполнителя, воды и раствора
добавок в 1 м3 уплотненной бетонной смеси, вычисленные
по формулам (3.22)–(3.27).
Фактический объем вовлеченного воздуха должен соответствовать
по своей величине нормативным требованиям, указанным в табл. 3.7.
В противном случае его регулируют изменением дозировки воздухововлекающей или газообразующей добавки.
3.9. Испытание контрольных образцов
3.9.1. Определение средней плотности бетона
Испытание образцов осуществляют после достижения бетоном про-
ектного возраста (обычно 28 сут).
Среднюю плотность бетона определяют после извлечения образцов
из камеры влажного твердения. В помещении для испытания образцов
10
1000
1
фф
щ
ф
п
ф
ц
ф
пор
ВВ
ЩПЦ
V
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]