Laboratorki

УДК 624.012.3(071)

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Бетони і будівельні розчини" (для студентів спеціальності 6.092104 "Технологія будівельних конструкцій, виробів і матеріалів" денної і заочної форми навчання / Укладачі М.М. Зайченко, О.К. Халюшев. – Макіївка:

ДонНАБА, 2011. – 45 с.

Викладено розрахунково-експериментальний метод розрахунку складу важкого цементного бетону; проектування складу важкого цементного бетону для дорожніх та автомобільних покриттів, визначення складу поризованого керамзитобетону.

Запропоновано дослідити низку факторів, що впливають на технологічні властивості бетонної суміші, міцність бетону, корозійну стійкість бетонів. Викладено методики визначення основних властивостей розчинних сумішей та сумішей сухих модифікованих.

Зміст

ЛР-10. ВИЗНАЧЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ СУМІШЕЙ БУДІВЕЛЬНИХ СУХИХ МОДИФІКОВАНИХ (СБСМ) ДЛЯ ОБЛИЦЮВАННЯ ПЛИТКОЮ НА НЕДЕФОРМІВНИХ

-4-

Лабораторна робота №1

ПРОЕКТУВАННЯ СКЛАДУ ВАЖКОГО ЦЕМЕНТНОГО БЕТОНУ

1.1. Загальні відомості

Бетонами називають штучні каменеподібні матеріали конгломератної будови, одержувані у результаті затвердіння раціонально підібраної, ретельно перемішаної і ущільненої суміші з в'яжучої речовини, води, дрібного (піску) і крупного (щебеню або гравію) заповнювачів, а також добавок на основі неорганічних та органічних речовин. До затвердіння цю суміш називають бетонною сумішшю.

Основою методики технологічних розрахунків для визначення орієнтовного (попереднього) складу бетонної суміші є застосування емпіричних формул, графіків та інших графічних і математичних моделей, які були одержані протягом тривалого розвитку технології бетону шляхом обробки і узагальнення великої кількості результатів науково-дослідних робіт і практичного досвіду. Відомі емпіричні залежності не претендують на високу точність і не гарантують швидкого з першого разу досягнення поставленої мети – одержати склад бетону із заданими властивостями, використовуючи даний конкретний комплекс вихідних (сировинних) матеріалів. Це пов'язано з тим, що на властивості бетонної суміші і затверділого бетону впливає дуже багато технологічних і фізичних факторів – широкий діапазон зміни властивостей вихідних матеріалів (компонентів) суміші, умови тверднення бетону, вплив навколишнього середовища тощо. Врахувати дію всіх цих факторів при розробці і створенні теоретичних залежностей і моделей поки що неможливо. Тому визначення оптимального складу бетону в сучасних умовах – це пошук, на першій стадії якого одержують орієнтовний склад бетону за допомогою розрахунків із використанням емпіричних залежностей. Результатом цієї стадії є звуження меж пошуку. Далі продовжується пошук і уточнення у "звужених" межах із застосуванням уже й експериментальних методів, що дає можливість визначити з достатньою точністю склад бетону із заданими властивостями.

1.2. Мета роботи

Метою роботи є виконання розрахунків з підбору номінального і виробничого складу важкого цементного бетону заданої міцності та показника легкоукладальності бетонної суміші, експериментальна перевірка і уточнення складу.

1.3. Проектування складу важкого бетону

Проектування складу важкого бетону – це система технологічних розрахунків для визначення такого співвідношення між компонентами бетонної суміші, яке гарантує необхідну міцність і довговічність бетону в конструкції і задану легкоукладальність суміші з урахуванням технології її виготовлення і ущільнення, а також необхідну економічність (мінімальна вартість суміші, мінімальна витрата цементу тощо).

Проектування складу бетонної суміші включає декілька стадій:

1.Технологічний аналіз ситуації, який визначає:

-умови експлуатації бетону в конструкціях і зумовлені ними вимоги щодо забезпечення спеціальних властивостей бетону;

-особливості технології процесу ущільнення і формування виробів або бетонування конструкцій в опалубці і обґрунтування на цій основі марки бетонної суміші за рухливістю або жорсткістю;

-умови і особливості процесу тверднення і структуроутворення бетону, перед-

-5-

бачені технологічною картою процесу виготовлення конструкцій або проектом організації робіт при монолітному бетонуванні.

2.Обґрунтування і вибір вихідних матеріалів для приготування бетонної суміші

зурахуванням обмежень і рекомендацій нормативних документів.

3.Експериментальне визначення фізико-механічних властивостей вибраних вихідних (сировинних) матеріалів.

4.Орієнтовне визначення складу бетонної суміші (витрати матеріалів на 1 м3 бетонної суміші) одним із рекомендованих розрахунково-експериментальних методів.

5.Експериментальна перевірка і уточнення складу бетонної суміші. Підбір вихідних матеріалів для приготування бетонної суміші (в'яжучого, добавок, заповнювачів) здійснюється з урахуванням вимог відповідних ДСТУ, ДБН та інших нормативних документів. При цьому приймаються до уваги особливості та розміри конструкції, умови формування і тверднення бетону тощо.

Згідно з ДСТУ Б В.2.7-96-2000 (ГОСТ 7473-94) "Суміші бетонні. Технічні умови" за показником легкоукладальності бетонні суміші розподіляють на відповідні марки (табл. 1.1).

Рухливість (жорсткість) бетонної суміші призначають у залежності від розмірів залізобетонної конструкції, густоти армування, способів укладання та ущільнення

(табл. 1.2).

Вихідними даними для визначення складу бетону є:

-необхідна (проектна) міцність бетону при стиску (марка або клас), а також міцність в момент видачі виробів споживачам;

-необхідна марка за рухливістю (жорсткістю) бетонної суміші;

-необхідні марки за іншими фізико-механічними властивостями (морозостійкість, водонепроникність тощо);

-умови і строки тверднення бетону;

-найбільша крупність заповнювача (у відповідності з розмірами перетину конструкції і густотою армування).

-7-

До початку визначення складу бетонної суміші необхідно виконати випробування вихідних матеріалів за стандартною методикою і одержати такі характеристики:

■для цементу - активність, істинну густину, насипну щільність, нормальну густоту цементного тіста Нг;

■для заповнювачів - насипну щільність, середню щільність, пустотність, зерновий склад, найбільшу крупність, вологість. При використанні фракціонованого щебеню (гравію) визначається оптимальне співвідношення між фракціями, забезпечуючи найменшу пустотність суміші фракцій.

Найбільше розповсюдження одержали так звані розрахунково-експериментальні методи визначення бетонної суміші. Такі методи складаються з двох стадій.

Перша стадія - орієнтований розрахунок основних параметрів складу суміші з використанням ряду емпіричних залежностей, математичних моделей, таблиць і графіків, одержаних у результаті накопичення і обробки даних експериментальних досліджень, а також інструкцій і рекомендацій.

Друга стадія - експериментальна перевірка і уточнення одержаних розрахунком параметрів складу бетонної суміші.

1.4. Порядок розрахунку складу бетону

Розрахунок параметрів складу бетонної суміші – водоцементного відношення, водовмісту, витрати цементу, заповнювачів і добавок виконується в такій послідовності.

1. Визначають умову, яка забезпечує задану міцність затверділого бетону (необхідна величина водоцементного відношення), орієнтовно за формулами БоломеяСкрамтаєва та ін.:

Значення коефіцієнтів А і А1 залежать від якості заповнювачів і можуть бути взяті з табл. 1.3.

Таблиця 1.3

Залежність значення коефіцієнта А і А1 від якості заповнювачів

2. Визначають витрату води, при якій забезпечується необхідна рухливість (жорсткість) бетонної суміші. При цьому використовують графіки або таблиці, що побудовані за даними багатьох експериментів, і виходячи з того факту, що при середніх витратах цементу (до 400 кг на 1 м3 бетону) рухливість (жорсткість) суміші залежить в основному від витрат води, а кількість цементу заповнювачів в цьому відношенні відіграє другорядну роль. В табл. 1.4. наведені орієнтовні витрати води для виготовлення бетонних сумішей з урахуванням властивостей заповнювача і цементу.

-8-

Таблиця 1.4

Орієнтовні витрати води на 1 м3 бетонної суміші на щільних заповнювачах

Примітка. Витрата води для бетонних сумішей на цементі з Нг=26...28 і піску з Мк=2,0. При зміні Нг на кожний процент в менший бік витрату води треба зменшити на 3...5 л/м3, в більший бік - збільшити на таке ж саме значення. В разі змінення модуля крупності піску в менший бік на кожні 0,5 його значення треба збільшувати, а в більший бік - зменшувати витрату води на 3...5 л/м3.

3. Визначають витрату цементу на 1 м3 бетонної суміші Ц, знаючи необхідну величину водоцементного відношення В/Ц (умова міцності) і витрату води В (умова рухливості або жорсткості):

4. Для визначення витрати заповнювачів спочатку встановлюють важливий геометричний параметр макроструктури бетону - коефіцієнт розсунення зерен крупного заповнювача цементним розчином α:

де Vр - об'єм розчинної частини бетону; Vп.з. - об'єм пустот крупного заповнювача. Коефіцієнт α також визначають за таблицями або графіками. Його значення за-

лежить від значення В/Ц, витрати цементу і заданої рухливості (жорсткості) бетонної суміші. Для жорстких сумішей коефіцієнт приймають таким, що дорівнює 1,05...1,15,

адля рухливих сумішей визначають за даними табл. 1.5.

5.Витрату щебеню (гравію) Щ (Г) на 1 м3 бетону визначають за формулою, кг:

ню, кг/м3.

-9-

6. Витрату піску П на 1 м3 бетону визначають з умови, що сума об'ємів усіх складових дорівнює 1000 л (формула абсолютних об'ємів):

де Ц, Щ, В – витрати на 1 м3 бетону відповідно цементу, щебеню і води; ρц, ρщ, ρп - істинна густина цементу та середня щільність зерен щебеню і піску.

Таблиця 1.5

Залежність коефіцієнта α для рухливих сумішей від витрати цементу

Після розрахунку складу бетонної суміші роблять експериментальну перевірку за такою методикою. Приготовляють пробний заміс бетонної суміші розрахункового складу і визначають рухливість (жорсткість) суміші за стандартною методикою. Якщо рухливість нижче за задану, коригують склад бетонної суміші, збільшуючи витрати води і цементу (щоб не змінилось В/Ц - умова міцності) і відповідно зменшуючи витрати заповнювачів. Якщо рухливість суміші вище за потрібну - зменшують витрати води і цементу і відповідно збільшують витрати заповнювачів. Шляхом кількох спроб добиваються потрібної легкоукладальності бетонної суміші.

Потім з бетонної суміші уточненого складу виготовляють зразки-куби з подальшим їх зберіганням в стандартних умовах і випробуванням у віці 28 діб для визначення міцності бетону при стиску. Для економії часу з бетонної суміші виготовляють декілька серій зразків, які відрізняються між собою значеннями В/Ц на ±3...5% в той або інший бік. В результаті випробування зразків цих серій будують криву залежності міцності бетону від значення В/Ц. На одержаній кривій знаходять значення В/Ц, яке забезпечує задану міцність.

Для підвищення точності визначення складу суміші в програму експериментальної перевірки включають варіювання значення коефіцієнта α, що дає можливість додаткового зниження витрати цементу і покращення структури бетону.

Наступний етап - уточнення витрат матеріалів на 1 м3 бетону. Визначають фактичну середню щільність ущільненої суміші оптимального складу і фактичний об'єм одержаної суміші в пробному замісі: