33. Алгоритм подбора состава тяжелого бетона.

Подбор состава бетона заключается в установлении наиболее рационального соотношения между составляющими бетон материалами (цементом, водой, песком, гравием или щебнем) для обеспечения его удобоукладываемости, прочности и др. требуемых показателей.

Состав бетонной смеси выражают в виде массового соотношения между количеством цемента, песка, гравия или щебня с обязательным указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу и выражают соотношением 1:Х:У (цемент : песок : гравий) при В/Ц=Z, например 1: 2,5: 4,8 при В/Ц=0,5.

I. Вяжущее Выбор типа вяжущего обусловлен: условиями приготовления бетонной смеси; классом (маркой) бетона по прочности – как правило марка цемента должна в 1,5-2 раза превышать марку бетона. Для тяжелого бетона применяют портландцемент и его разновидности, а также глиноземистый цемент.

II. Заполнители.

В качестве мелкого заполнителя в тяжелом бетоне применяют песок, состоящий из зерен размером 0,16-5 мм и имеющий плотность более 1,8 г/см3. Для приготовления тяжелых бетонов применяют природные пески, а также искусственные, полученные путем дробления твердых горных пород и из отсевов.

В качестве крупного заполнителя применяют гравий, щебень с размером зерен 5-70 мм. При бетонировании массивных конструкций можно применять щебень крупностью до 150 мм. Максимальная крупность заполнителя – менее ½ минимального размера конструкции и менее ¾ расстояния между стержнями арматуры. Прочность крупного заполнителя – в 1,5 раза выше марки бетона (для бетонов марки ниже «300») и в 2 раза выше марки бетона (для бетонов марки выше«300»).

III. Вода Чистая водопроводная вода, не должна содержать вредных примесей, препятствующих схватыванию и твердению вяжущего вещества

IV. Добавки

Минеральные добавки - природные или техногенные тонкодисперсные вещества, содержащие аморфный SiO2,(вулканический пепел, молотые вулканический туф, диатомит, трепел).

Органо-минеральные добавки - добавки, получаемые совместным измельчением кремнеземосодержащих веществ и поверхностноактивных веществ (ПАВ): (микрокремнезем и суперпластификатор С-3 –добавка МБ-1). Химические добавки

1. регулирующие свойства бетонных смесей (пластифицирующие);

2 ) регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетона (ускорители и замедлители схватывания и твердения, противоморозные) – CaCl2, карбид лития;

3) регулирующие плотность и пористость бетонной смеси и бетона (воздухововлекающие, газообразующие, уплотняющие) – СНВ, алюминиевая пудра, сульфат железа;

4) регулирующие деформации бетона (расширяющие) – алюминат кальция, сульфат алюминия;

5) повышающие защитные свойства бетона к стали (ингибиторы коррозии стали);

6) стабилизаторы (снижающие водоотделение и раствороотделение) - эфиры целлюлозы;

7) придающие бетону специальные свойства (гидрофобизирующие, антикоррозионные, красящие, электроизоляционные).

34. Прочность тяжелого бетона, факторы, влияющие на прочность.

Прочность при сжатии является основным показателем механических свойств бетона. Она определяется пределом прочности при сжатии стандартных образцов-кубов, изготовленных из данной бетонной смеси и выдержанных в течение 28 суток.

По пределу прочности при сжатии для тяжелых бетонов установлены следующие марки: М200, М250, МЗОО, М350, М400, М450, М500, М600, М700, М800. Основные факторы, влияющие на прочность бетона - активность цемента и соотношение массы воды и цемента (водоцементное отношение В/Ц или обратное ему цементоводное отношение - Ц/В). Зависимость прочности обычного бетона от Ц/В и марки цемента в общем виде выражают формулой Боломея-Скрамтаева:

1) для обычных бетонов (Ц/В<=2,5) Rб = А R_ц (Ц/В - 0,5);

2) для высокопрочных бетонов (Ц/В>2,5) Rб = А₁ R_ц (Ц/В + 0,5);

где Rб - прочность бетона в возрасте 28 сут. при твердении в нормальных условиях, МПа;

Rц - активность цемента, МПа; А(А₁) - коэффициенты, учитывающие качество заполнителей и вяжущего (для высококачественных -0,65 (0,43), для рядовых –0,6 (0,4), для пониженного качества –0,55 (0,37)).

На прочность бетона влияние оказывает зерновой состав заполнителей, правильность перемешивания его составляющих. Значительное влияние на прочность бетона оказывают степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона. Хорошо уплотненный бетон в благоприятных температурных и влажностных условиях непрерывно набирает прочность в течение ряда лет.

При этом в первые 7 -10 сут. прочность бетона растет довольно быстро, затем рост прочности к 28 сут. замедляется и в возрасте свыше 1 года затухает, в 7-суточном возрасте имеют среднюю прочность, равную 60 - 70% 28-суточной (марочной) прочности, в возрасте 180 сут., 1 года и 2 лет их прочность соответственно составляет 150, 175 и 200 % марочной прочности. Прочность бетона в возрасте n:

Rn=R28· (Lg n / Lg 28), где 90 > n ≥ 3 суток.