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
131
следует поддерживать температуру воздуха (20±5) °С и относительную
влажность воздуха не менее 55 %. В этих условиях образцы должны быть
выдержаны до испытания в течение 4 ч.
Перед испытаниями образцы осматривают и обнаруженные дефекты
в виде наплывов удаляют напильником или шлифовальным кругом.
Образцы измеряют металлической линейкой с погрешностью
до 1 мм, а затем взвешивают на лабораторных весах. Длину, ширину и
высоту каждого образца вычисляют как среднее арифметическое значение результатов измерения ребер и высоты в середине соответствующей грани. Результаты взвешиваний и измерений образцов кубов записывают в табл. 3.14, а образцов-призм – в табл. 3.15.
Таблица 3.14
Результаты испытаний контрольных образцов-кубов
в возрасте 28 сут
Показатели
Номер замеса / номер образца
1 2 3
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Размеры, мм:
длина a
ширина b
высота h
Площадь рабочего
сечения образца S, мм2
Объем образца V, см3
Масса образца m, г
Средняя плотность
образца ρб, кг/м3
Средняя плотность
бетона , кг/м3
Разрушающая
нагрузка Р, Н
Масштабный
коэффициент k
Прочность образца,
приведенная к базовому
размеру , МПа
Средняя прочность
образцов в серии
, МПа
б
сж
R
сж
R
132
Таблица 3.15
Результаты испытаний контрольных образцов-призм в возрасте 28 сут
Показатели
Номер замеса / номер образца
1 2 3
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3
4
Размер образца, мм:
длина H
высота a
ширина b
Объем образца V, см3
Масса образца m, г
Средняя плотность
образца ρб, кг/м3
Средняя плотность
бетона , кг/м3
Расстояние между
опорами L, мм
Разрушающая нагрузка Р, Н
Масштабный коэффициент k
Предел прочности
на растяжение при изгибе
отдельного образца , МПа
Среднее значение предела
прочности бетона
на растяжение
при изгибе , МПа
Среднюю плотность образца ρб, кг/м3, вычисляют с точностью
до 1 кг/м3 по формуле
, (3.29)
где m – масса образца, г;
V – объем образца, см3.
По результатам определений средней плотности всех образцов серии вычисляют среднее арифметическое значение средней плотности бетона
б
, кг/м3.
Результаты определения средней плотности бетона, полученные при
испытании образцов кубов, записывают в табл. 3.14, а образцов-призм –
в табл. 3.15.
б
tb
R
tb
R
V
m
б
1000
133
Пределом прочности при сжатии называют максимальное значение
механического напряжения, полученное при испытании бетонных образцов стандартной формы и размера осевой сжимающей нагрузкой.
При выполнении лабораторной работы предел прочности бетона
при сжатии определяют на четырех образцах-кубах, составляющих
серию образцов. Различие в значениях средней плотности образцов в серии не должно превышать 50 кг/м3.
Размер образцов зависит от наибольшей крупности заполнителя, используемого для приготовления бетонной смеси. Куб с ребром 15 см является основным или базовым образцом. Результаты определения предела прочности бетона на сжатие при использовании образцов других
размеров приводят к прочности бетона в образцах базового размера,
умножая фактическое среднее значение прочности образцов в серии
на масштабный коэффициент k.
Схема испытаний образцов
показана на рис. 3.4.
На образцах
выбирают и отмечают мелом грани,
которые будут прилегать к плитам
гидравлического пресса в процессе
нагружения. Опорные грани выбирают так, чтобы сжимающая сила
при испытании была направлена параллельно слоям укладки бетонной
смеси в формы при формовании образцов. Во время испытания образец
устанавливают одной из опорных граней в центре нижней плиты пресса,
используя нанесенные на ней риски. Затем включают электродвигатель
гидравлического привода пресса.
Шкалу силоизмерителя испытательной машины выбирают из
условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки должно быть
в интервале от 20 до 80 % максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой. Нагрузка на образец при испытании должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью (0,6±0,2) МПа/с до разрушения образца. При этом время нагружения одного образца должно быть
Рис. 3.4. Схема испытаний образцов
при определении предела
прочности при сжатии
134
не менее 30 с. Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принимают за разрушающую нагрузку.
Прочность на сжатие отдельного образца Rсж, МПа, вычисляют
с точностью до 0,1 МПа по формуле
, (3.30)
где Р – разрушающая нагрузка, Н;
S – рабочая площадь сечения образца, мм2;
k – масштабный коэффициент для приведения результата испытаний
к прочности бетона в образцах базового размера (для кубов с размером ребра 100 мм k равен 0,95; 200 мм – 1,05; 250 мм – 1,08;
300 мм – 1,10).
Прочность бетона в серии образцов
сж
R
, МПа, определяют как
среднее арифметическое значение прочности трех образцов с наибольшей прочностью.
Результаты испытаний контрольных образцов заносят в табл. 3.14.
3.9.3. Определение предела прочности при изгибе
Пределом прочности бетона на растяжение при изгибе называют
максимальное значение механического напряжения, полученное при испытании образцов-призм изгибающей нагрузкой в условиях стандартных испытаний. Схема испытаний показана на рис. 3.5.
Правила подготовки образцов к
испытаниям, условия их проведения
и методика определения средней
плотности бетона приведены в 3.9.2.
Размеры образцов-призм зависят от наибольшей крупности заполнителя и принимаются по данным
табл. 3.12. Базовым является образец 150×150×600 мм. Результаты
определения предела прочности бетона на растяжение при изгибе при
использовании образцов других размеров приводят к прочности бетона
S
P
kR
сж
Рис. 3.5. Схема испытания
образца-призмы на предел прочности
на растяжение при изгибе
135
в образцах базового размера с помощью масштабных коэффициентов.
Для призм со стороной поперечного сечения 70 мм масштабный коэффициент равен 0,86; 100 мм – 0,92; 200 мм – 1,15.
Плоскость изгиба образцов-призм при испытании должна быть па-
раллельна слоям укладки бетонной смеси в формы при их формовании.
На образцах выбирают грани, которые будут прилегать к испытательному устройству в процессе нагружения в соответствии со схемой, показанной на рис. 3.4, и производят их разметку.
Напряжение в образце должно возрастать непрерывно с постоянной скоростью (0,05±0,02) МПа/с до момента разрушения образца.
При этом время нагружения одного образца должно быть не менее 30 с.
Если образец разрушился не в средней трети пролета или плоскость
разрушения образца наклонена к вертикальной плоскости более чем на
15°, то при определении средней прочности бетона серии образцов этот
результат испытания не учитывают.
Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принимают за величину разрушающей нагрузки.
Предел прочности образца-призмы на растяжение при изгибе
tb
R
,
МПа, вычисляют с точностью до 0,01 МПа по формуле
, (3.31)
где Р – разрушающая нагрузка, Н;
а, b – соответственно высота и ширина призмы, мм;
L – расстояние между опорами испытательного устройства (база ис-
пытаний), мм;
k – масштабный коэффициент для приведения результатов испыта-
ний к прочности бетона в образцах базового размера.
Среднее значение предела прочности бетона на растяжение при изгибе
tb
R
, МПа, определяют как среднее арифметическое значение проч-
ности трех образцов с наибольшей прочностью.
Результаты испытаний образцов заносят в табл. 3.15.
ba
LP
kR
tb
2
136
3.10. Определение номинального состава бетона
3.10.1. Установление значения водоцементного отношения
Номинальным называют состав бетона, обеспечивающий получе-
ние бетонной смеси и бетона требуемого качества при минимальном расходе вяжущего.
С целью определения значения водоцементного отношения для номинального состава бетона по результатам испытаний контрольных об-
разцов строят две графические зависимости:
ЦВfR
сж
/
28
и
ЦВfR
tb
/
28
.
Графическая зависимость
ЦВfR
tb
/
28
в качестве примера пока-
зана на рис. 3.6.
Рис. 3.6. Зависимость прочности бетона на растяжение
при изгибе от величины водоцементного отношения
137
На графики наносят по три точки, абсциссы которых показывают
значения водоцементных отношений, принятых в начальном и дополнительных составах бетона, а ординаты – соответствующие им средние значения предела прочности бетона при сжатии и предела прочности при
изгибе в проектном возрасте.
Через нанесенные точки проводят прямые линии, которые является
графическим изображением искомых функций. В случае если прямая не
проходит через три точки и какая-нибудь из них по ординате отклоняется
от возможного расположения на проводимой прямой с той же абсциссой
более чем на 10 %, опыт должен быть повторен.
На графиках находят значения водоцементного отношения В/Ц,
обеспечивающие достижение установленных по формуле (3.1) требуемой прочности бетона в партии на сжатие
б
R
, МПа, и на растяжение при
изгибе
tb
б
R
, МПа (рис. 3.6). Из двух найденных значений водоцементного
отношения для определения номинального состава бетона принимают
наименьшее, поскольку именно оно с наибольшей вероятностью обеспечит достижение всех технических характеристик дорожного бетона,
установленных в проектной документации.
3.10.2. Определение расхода цемента
Зная расход воды В = const, л, на 1 м3 бетонной смеси требуемой
удобоукладываемости (см. табл. 3.7) и установленное для номинального
состава бетона значение водоцементного отношения В/Ц, расход цемента Ц рассчитывают по формуле (3.8).
3.10.3. Определение расхода заполнителей
Расход щебня Щ, кг, и песка П, кг, на 1 м3 бетона устанавливают по
формулам (3.10) и (3.11) соответственно, с учетом найденного в 3.10.2
содержания цемента Ц в номинальном составе бетона и уточненного зна-
чения коэффициента раздвижки зерен крупного заполнителя.
3.10.4. Проверка удобоукладываемости бетонной смеси
Для полученного состава бетона проверяют удобоукладываемость
бетонной смеси и устанавливают его соответствие требованиям по морозостойкости и всем другим нормируемым показателям качества,
138
если они указаны в задании. Если подвижность (жесткость) бетонной
смеси отличается от заданной, то корректировку состава смеси выполняют по методике, описанной в 3.8.2.
Установленный расчетно-экспериментальным методом состав бетона
называют номинальным (лабораторным). Это связано с тем, что в лабо-
раторных условиях песок и крупный заполнитель берут в так называемом
стандартном состоянии, т.е. высушенным до постоянной массы и рыхло
насыпанным в мерные сосуды (если материалы дозируют по объему).
3.11. Корректирование номинального состава бетона
с учетом влажности заполнителей
В отличие от лабораторных условий, при приготовлении бетонной
смеси на строительной площадке или на предприятиях стройиндустрии песок и щебень используют в состоянии естественной влажности и с той степенью уплотнения, которую они приобретают в процессе хранения на складах или при прохождении через бункеры и дозирующие приспособления.
Неучет содержащейся в заполнителях влаги обусловливает увеличение водосодержания бетонной смеси и увеличение установленного водоцементного отношения. В результате этого бетонная смесь приобретет
большую подвижность (меньшую жесткость), а затвердевший бетон будет иметь меньшую прочность. Поэтому состав бетона перед передачей
в производство корректируют с учетом влажности заполнителей, т.е. дозируемые расходы заполнителей увеличивают, а воды – уменьшают.
Рабочие расходы материалов (щебня Щр, песка Пр и воды Вр), кг,
на 1 м3 бетона с учетом влажности заполнителей устанавливают по формулам:
100
1
щ
р
W
ЩЩ
;
(3.32)
; (3.33)
100
ЩWПW
ВВ
щп
р
,
(3.34)
где Wщ, Wп – влажности щебня и песка соответственно, %.
Состав бетона, в котором учтена влажность используемых заполнителей, называют рабочим (производственным) составом бетона.
100
1
п
р
W
ПП
139
3.12. Корректирование номинального состава бетона
с учетом содержания крупного заполнителя в мелком
и мелкого заполнителя в крупном
В рабочем составе бетона необходимо учитывать содержание крупного заполнителя в мелком и мелкого заполнителя в крупном. Фактиче-
ские расходы песка П и щебня
Щ
, кг, на 1 м3 бетона устанавливают по
формулам:
пщ
щщ
ЩП
ПЩПП
П
1
)1(
;
(3.35)
пщ
пп
ЩП
ЩПЩЩ
Щ
1
)1(
,
(3.36)
где Пщ – содержание мелкого заполнителя в крупном в долях от массы;
Щ
п
– содержание крупного заполнителя в мелком в долях от массы.
3.13. Выражение рабочего состава бетона по массе
При передаче состава бетона из лаборатории на производство его
принято выражать по массе. При этом обязательно указывают значение
цементно-водного отношения (по массе) с учетом откорректированного
расхода воды ВР.
Производственный (полевой) состав бетона по массе определяют
путем деления расхода каждого компонента бетонной смеси на расход
цемента:
Ц
П
Ц
Щ
Ц
П
Ц
Щ
Ц
Ц
рррр
::1::
.
(3.37)
3.14. Выражение рабочего состава бетона по объему
Выражение состава бетона по объему осуществляют так же, как и
по массе, но при этом используют не массу, а объем, который занимают
цемент, песок и крупный заполнитель в насыпном состоянии:
ц
п
ц
щ
ц
п
ц
щ
ц
ц
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
::1::
,
(3.38)
где Vц, Vщ и Vп, – рабочие расходы, соответственно, цемента, щебня
и песка на 1 м3 бетона по объему, л, рассчитываемые по формулам:
140
;
(3.39)
нщ
р
щ
Щ
V
;
(3.40)
,
(3.41)
где
нщ
и – насыпные плотности, соответственно, щебня и песка в
производственных условиях, т.е. с естественной влажностью и степенью уплотнения, которую заполнители приобретают при складировании или дозировании, кг/л.
Если значения
нщ
и неизвестны, допускается использовать ре-
зультаты определения насыпных плотностей заполнителей, полученные
при стандартных испытаниях.
3.15. Расчет дозировки материалов на замес в бетоносмесителе
Дозировку составляющих бетонной смеси на один замес в бетоносмесителе (цемента Цv, воды Вv щебня Щv и песка Пv) рассчитывают
по формулам:
;
(3.42)
;
(3.43)
1000
V
ЩЩ
рv
;
(3.44)
,
(3.45)
где V – объем барабана бетоносмесителя, л;
β ‒ коэффициент выхода бетонной смеси, рассчитываемый
по формуле
. (3.46)
нц
ц
Ц
V
нп
р
п
П
нп
нп
1000
V
ЦЦ
рv
1000
V
ВВрv
1000
V
ПП
рv
пщц
VVV
1000
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]