4 Определение расчетного расхода цемента

Ц _р = В^. Ц/В = 201^. 2,219 = 446 кг. (31)

Полученный расход цемента Ц _р сравнивают с минимально допустимым по ГОСТ 26633 (таблица 37) и с элементными нормами расхода Ц _э по СНиП 82-02-95. При этом должно выполняться условие

Ц _min ≤ Ц _р ≤ Ц _э = К^. Ц _б, (32)

где Ц _б – базовые нормы расхода цемента (таблица 22); К – корректирующий коэффициент, К = К₁ ^. К₂ ^. К₃; К₁… К₃– коэффициенты, зависящие от вида и свойств материалов и технологии.

Базовые нормы цемента разработаны из условия приготовления бетонной смеси на цементах М 400 (таблица 38). При использовании цементов других марок вводится коэффициент К ₁, который для бетонов на цементах М 300 равен 1,14, а для бетонов на цементах М 500 классов В 20 и менее при отпускной прочности 60 % и менее равен 0,87, при отпускной прочности 90…100 % – 0,90, для бетонов классов от В 15 до В 30 и отпускной прочности 70…80 % − 0,87, а при большей отпускной прочности – 0,92. В нашем случае К ₁ = 0,92.

В базовых нормах предусмотрено применение цементов с нормальной густотой 25…27 %. Если НГ цемента отличается от этих значений, то базовые нормы умножаются на коэффициент К₂, значения которого приведены в таблице 39.

По заданию класс бетона В22,5 а НГ цемента 28,5 %, следовательно К₂ = 1,02.

Таблица 37 − Минимально допустимые расходы цемента

Конструкция	Условия эксплуатации	Расход цемента, кг на 1 м3 бетона
		ПЦ-Д 0, ПЦ-Д 5, ССПЦ-Д О	ПЦ-Д 20, ССПЦ-Д 20	ШПЦ, ППЦ, ССШПЦ
Неармированная	без атмосферных воздействий	не нормируется
	при атмосферных воздействиях	150	170	170
С ненапрягаемой арматурой	без атмосферных воздействий	150	170	180
	при атмосферных воздействиях	200	220	240
С напрягаемой арматурой	без атмосферных воздействий	220	240	270
	при атмосферных воздействиях	240	270	300

Таблица 38 − Базовые нормы расхода цемента Ц _б

Класс по прочности	Базовые нормы расхода цемента М 400, кг, для тяжелого бетона
	Нормального твердения	твердения при ТВО до отпускной прочности, %
		55…60	70	80	90	100
В 7,5	180	180	200	210	225	240
В 10	200	200	215	235	245	260
В 12,5	225	225	235	260	270	285
В 15	255	255	265	280	295	315
В 20	305	310	315	340	360	380
В 22,5	335	340	350	370	395	420
В 25	365	370	380	400	425	450
В 30	415	430	440	450	480	520
В 35	480	500	510	520	540	570
В 40	550	570	580	590	600	–

Таблица 39 − Значения коэффициента К ₂

НГ цементного теста, %	Значения К 2 для бетонов проектного класса
	≤ В 22,5	В 25…В 30	В 35…В 40
Менее 25	0,98	0,96	0,94
Более 27 до 30	1,02	1,03	1,05
Более 30	1,04	1,05	–

Базовые нормы для бетона, твердеющего при тепловой обработке, предусматривают применение цементов II группы эффективности при пропаривании по ГОСТ 22236. При использовании цементов I группы базовые нормы умножаются на коэффициент К ₃ = 0,93. Коэффициент К ₃ = 1 для бетонов класса В 30 и выше при отпускной прочности ≤ 70 % от марочной прочности. В задании приведена активность цемента при пропаривании, что в соответствии с приложением 3 позволяет считать используемый цемент I группы эффективности при пропаривании. Поскольку класс бетона В 22,5 то К ₃ = 0,93.

Базовые нормы приведены для бетона на щебне, при использовании гравия их следует умножать на коэффициент К ₄ (таблица 40). Так как по заданию используется щебень, то К ₄ = 1.

Таблица 40 − Значения коэффициента К ₄

Класс бетона	В 7,5	В 10…В 12,5	В 15	В 20	В 22,5
К 4	0,91	0,94	0,96	0,97	0,98

НК заполнителя учитывается коэффициентом К ₅, который при НК = 20 равняется 1, а при другой величине НК его значения приведены в таблице 41. В рассматриваемом примере НК = 20 мм, поэтому К ₅ = 1.

Таблица 41 − Значения коэффициента К ₅

НК, мм	Значения К 5 для бетона классов
	≤ В 25	≥ В 30
10	1,10	1,07
40	0,93	0,95
70	0,90	0,92

Базовые нормы определены для щебня с содержанием зёрен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы 25…35 % по массе. При содержании этих зёрен менее 25 % вводится коэффициент К ₆ = 0,98, а более 35 % – К ₆ = 1,03. По заданию зёрен лещадной формы 39 %, следовательно К ₆ = 1,03.

Базовыми нормами предусмотрено использование песка МК = 2,1…3,25. При использовании мелких и очень мелких песков следует применять для тяжелого бетона коэффициент К ₇ (таблица 42). Для мелкозернистых бетонов при использовании песков с модулем крупности МК = 1,5…2,0 К₇ = 1,20.

Таблица 42 − Значения коэффициента К₇ для тяжелого бетона

Класс бетона по прочности при сжатии	К7 для песка с МК
	1,5…2,1	< 1,5
В 15 и менее	1,0	1,03
В 20…В 25	1,03	1,06
Более В 25	1,05	1,10

По задания МК = 2,5, значит К₇ = 1.

При использовании песков из отсевов от дробления горных пород следует применять коэффициент К₈ = 1,03. По заданию песок природный, значит К₈ = 1.

Удобоукладываемость бетонной смеси следует принимать в соответствии со способом формования и типом конструкции согласно СНиП 3.09.01-85. Базовые нормы приведены для бетонных смесей с ОК = 1…4 см. При использовании бетонных смесей другой удобоукладываемости вводится коэффициент К ₉, для смесей с ОК = 5…9 см К₉ = 1,07, при Ж = 5…10 с – К ₉ = 0,93, при Ж = 11…20 с – К ₉ = 0,88. В рассматриваемом примере ОК бетонной смеси 4…6 см, поэтому принимаем К ₉ = 1,07.

Базовые нормы предусматривают применение бетонной смеси с температурой не выше 25 ^оС, при температуре 25…30 ^оС вводится коэффициент К₁₀ = 1,03, при температуре > 30 ^оС – К ₁₀ = 0,88. Принимаем К ₁₀ = 1.

При изготовлении преднапряженных ЖБК с отпуском натяжения арматуры на горячий бетон вводится коэффициент К ₁₁ = 1,08. Принимаем К ₁₁ = 1

Таким образом, исходя из условия обеспечения прочности бетона базовая норма расхода цемента Ц _б = 420 кг, а корректирующий коэффициент К = 0,92^. 1,02^. 0,93^. 1^. 1^. 1,03^. 1^. 1^. 1,07^. 1^. 1 = 0,96, следовательно элементная норма расхода цемента Ц _э¹ = 420^. 0,96 = 403 кг.

Для изделий и конструкций, к бетонам которых предъявляются требования по морозостойкости и водонепроницаемости типовые элементные нормы, на которые не распространяется корректирующий коэффициент, приведены в таблице 43.

Таблица 43 − Типовые элементные нормы расхода цемента для бетона

с нормируемыми требованиями по морозостойкости и водонепроницаемости

Консистенция бетонной смеси		Элементные нормы расхода цемента ,кг, для марок бетона по
		морозостойкости F, циклы					водонепроницаемости
ОК, см	Ж, с.	≤ 75	150	200	300	≥ 400	W 2	W 4	W 6	≥ W8
5…9	–	260	300	370	400	455	300	330	400	455
1…4	–	240	280	340	380	430	280	310	380	430
–	5-10	220	260	325	360	405	260	290	360	405
–	11-20	210	245	300	335	385	245	270	335	385

По заданию марка бетона по морозостойкости F 200, следовательно элементная норма расхода цемента из учета обеспечения морозостойкости Ц _э² = 370 кг. Из определённых элементных норм окончательной считается наибольшая, то есть Ц _э¹ = 403 кг. С этой нормой сравнивается расчётный расход цемента Ц _р = 446 кг. Если он не превышает базовую элементную норму, то можно для дальнейших действий принять расчётный расход цемента.

Если же расчетный расход цемента выше базовой элементной нормы (в данном случае 446 > 403),то необходимо предусмотреть одно или несколько мероприятий по снижению расчетного расхода цемента:

− повысить марку цемента в пределах рекомендаций (таблица 44) для бетона данного класса по прочности при сжатии;

Таблица 44 - Рекомендуемые марки цементов для бетона

Класс (марка) тяжелого бетона по прочности	Рекомендуемые и допускаемые марки цемента для тяжелого бетона при твердении в условиях
	естественных		ТВО при отпускной прочности, % проектной
	рекомендуемые	допускаемые	70 и менее		80 и более
			рекомендуемые	допускаемые	рекомендуемые	допускаемые
В 7,5 (М 100)	300	–	300	–	–	–
В 10 (М 150)	300	400	300	400	400	300
В 12,5(М150)	300	400	300	400	400	300, 500
В 15 (М 200)	400	300, 500	400	300, 500	400	300, 500
В 20 (М 250)	400	300,500	400	300,500	400	300, 500
В 22,5(М 300)	400	500	400	500	500	400
В 25 (М 350)	400	500	400	500	500	400
В 30 (М 400)	500	400, 550	500	400, 550	500	400, 550
В 35 (М 450)	500	550	500	550	500	550
В 40 (М 500)	500	550	500	550	550	–
В 45 (М 600)	550	–	550	–	–	–

− ввести в состав бетонной смеси пластифицирующую добавку в количестве до 0,2 % на сухое вещество от массы цемента, что позволяет уменьшить количество воды затворения на 10…15 % при неизменной удобоукладываемости бетонной смеси; так как расход цемента рассчитывался как произведение Ц/В на В, то снижение количества воды затворения (В) уменьшит расход цемента без снижения прочности бетона;

− ввести в состав бетонной смеси добавку суперпластификатор типа С-3, её дозировка 0,5 % от массы цемента позволяет снизить количество воды затворения на 15 %, дозировка 0,75 % – на 20 %, дозировка 1,0 % – на 25 % без изменения удобоукладываемости бетонной смеси;

− использовать тонкодисперсную золу-унос тепловых электростанций, отвечающую требованиям ГОСТ 25818, для замены части цемента; при использовании портландцемента золой может быть заменено до 30 % цемента, а для бетона на шлакопортландцементе равнопрочность обеспечивается при замене до 20 % цемента;

− ввести в состав бетонной смеси 6…10 % добавки микрокремнезёма, что снижает расход цемента до 25 % при повышении водопотребности смеси на 8…10 л на 1 м³ бетонной смеси без снижения прочности бетона.

Для обеспечения марки бетона по морозостойкости F 200 принимаем использование добавки ЩСПК в количестве 0,2 % от массы цемента, что позволяет уменьшить количество воды затворения на 10 %. Тогда откорректированный расход воды составит:

В о = 201^. 0,9 = 181л.

Отсюда откорректированный расход цемента:

Ц о = 181^. 2,219 = 401 кг.

5 Расход сухой добавки ЩСПК: Д = 401^. 0,002 = 0,8 кг.

Обычно при приготовлении бетонной смеси для равномерного распределения небольших порций добавок их используют в виде водных растворов рабочей концентрации, которые смешивают с водой затворения. Расход раствора добавки рабочей концентрации (А) в л на 1 м³ бетонной смеси:

А = ЦС/КПл, (33)

где Ц – расход цемента, кг на 1 м³ бетонной смеси; С – дозировка добавки, % от массы цемента; К – концентрация рабочего раствора добавки, принимаем 2 %; Пл – плотность рабочего раствора добавки, кг/л (таблица 45).

Таблица 45 − Дозировки добавок и плотности их водных растворов при 20 ^оС

Добавка, (% от массы цемента)	Плотность кг/л растворов добавок при концентрации
	1%	2%	3%	4%	5%
С-3 (0,3…0,8)	1,007	1,010	1,013	1,017	1,020
ЛСТМ-2 (0,15…0,25)	1,006	1,008	1,012	1,016	1,021
ЛСТ (0,15…0,25)	1,004	1,009	1,013	1,017	1,021
ЩСПК (0,20…0,35)	1,003	1,006	1,015	1,024	1,031
СНВ (0,01…0,02)	1,003	1,005	1,009	1,012	1,015

А = 401^. 0,2/2^. 1,006 = 39,9 л.

Количество воды, которое вводится с раствором добавки рабочей концентрации: В _д = А^. Пл(1 - 0,01К) = 39,9^. 1,006(1 - 0,01^. 2) = 40,1^. 0,98 = 39,3л, а количество отдельно дозируемой воды В _н = В _о – В _д = 181 – 39,3 = 141,7 л