4.2.2 Подбор состава тяжелого бетона

Подбор состав бетона заключается в установлении соотношения между цементом, водой, песком, щебнем (гравием) и добавками. Это соотношение должно обеспечивать необходимые технические свойства затвердевшего бетона и технологические свойства бетонной смеси при минимальных материальных и энергетических затратах. Состав бетона определяют расчетно-экспериментальным способом.

Определяющим показателем для тяжелого бетона является предел прочности при сжатии и для бетонной смеси – удобоукладываемость. При предъявлении других требований, например по морозостойкости или водонепроницаемости, состав подбирают с учетом этих требований.

Для подбора состава бетона необходимо иметь задание.

Подбор состава включает следующие основные этапы: определение номинального состава, расчет и корректировку рабочего состава, расчет и передачу в производство рабочих дозировок.

4.2.2.1 Задание по подбору состава бетона

Задание составляется на подбор состава бетона для конкретных изделий и конструкций. Оно должно содержать нормируемые показатель качества затвердевшего бетона: заданную прочность, при необходимости морозостойкость, водонепроницаемость и другие дополнительные требования; показатели качества бетонной смеси: удобоукладываемость и, при необходимости, среднюю плотность, сохраняемость свойств во времени и др.

4.2.2.2 Подбор номинального состава бетона

Номинальный состав бетона подбирают при изготовлении новых видов изделий и конструкций, изменении нормируемых показателей качества бетона и бетонной смеси, вида и качества материалов и др.

Подбор номинального состава бетона включает следующие этапы:

– выбор и определение характеристик материалов для бетона;

– расчет начального состава;

– экспериментальную проверку и корректировку состава бетона;

– назначение номинального состава бетона со свойствами бетонной смеси и бетона требуемого качества.

Материалы для бетона. Выбирают материалы с учетом требований к бетону и бетонной смеси согласно заданию. Обычно стремятся получить бетон с минимальным содержанием цемента.

Расчет начального состава бетона. При расчете начального состав бетона по расчетным формулам и таблицам определяют расход материалов в килограммах на 1м³ бетонной смеси.

Расчет ведут в такой последовательности:

1 Определяют водоцементное отношение (В/Ц) из формул, выражающих основной закон прочности:

2. Определяют расход воды (В) в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности щебня или гравия по таблице 4.13.

Таблица 4.13 – Водопотребность бетонной смеси

Марка по удобоукладываемости	Подвижность ОК, см	Жесткость Ж, с	Расход воды, кг/м3, при крупности, мм
			гравия				щебня
			10	20	40	70	10	20	40	70
Ж4	-	31 и более	150	135	125	120	160	150	135	130
Ж3	-	21-30	160	145	130	125	170	160	145	140
Ж2	-	11-20	165	150	135	130	175	165	150	145
Ж1	-	5-10	175	160	145	140	185	175	160	155
П1	1-4	4 и менее	190	175	160	155	200	190	175	170
П2	5-9	-	200	185	170	165	210	200	185	180
П3	10-15	-	215	205	190	180	225	215	200	190
П4	16 и более	-	225	220	205	195	235	230	215	205
Примечания 1 Значения водопотребности приведены для бетонной смеси с нормальной густотой цементног теста (НГЦТ) 26–28 % и песке с МК = 2. 2 На каждый процент повышения НГЦТ расход воды увеличивается на 3–5 кг/м3, при уменьшении НГЦТ уменьшается на 3–5 кг/м3. 3 Увеличение МК песка на каждые 0,5 вызывают необходимость уменьшения расхода воды на 3–5 кг/м3, уменьшение – повышение на 3–5 кг/м3.

3 Определяют расход цемента (Ц), кг/м³, по известному В/Ц и водопотребности бетонной смеси Ц = В/(В/Ц).

4 определяют расход заполнителей Щ(Г) и П, кг/м³, из следующих условий:

а) объем 1 м³ плотноуложенной бетонной смеси включает объем крупного и мелкого заполнителей и объем цементного теста (цемент + вода), заполняющего пустоты между зернами заполнителей:

V_ц+ V_В+ V_щ(г)+ V_п= 1 или

б) объем пустот между зернами крупного заполнителя щебня или гравия должен быть заполнен цементно-песчаной растворной смесью (цемент+песок+вода) с некоторой раздвижкой зерен, т. е.

V_Р= V_ц+ V_п+ V_в = V_щ(г) V_пуст 

или

,

Решая совместно эти два уравнения, вычисляют расход щебня или гравия и песка по следующим формулам:

где V_ц ,V_в, V_щ(г), V_п, V_р – абсолютные объемы цемента, воды, песка, щебня (гра-

вия) и растворной смеси, м³;

Ц, В, Щ (Г), П – расход цемента, воды, песка, щебня (гравия), кг/ м³;

_ц, _в, _п – истинная плотность цемента, воды, песка, кг/ м³;

_зщ(г) – средняя плотность зерен щебня (гравия), кг/ м³;

V_пуст – пустотность щебня (гравия), подставляется в виде ко-

эффициента;

 – коэффициент раздвижки зерен, принимается для под-

подвижных смесей 1,26–1,56, для жестких – в среднем 1,1.

Экспериментальная проверка и корректировка бетонной смеси и бетона. Вначале корректируют состав бетонной смеси по удобоукладываемости (подвижности ОК или жесткости Ж) на опытных замесах, на основе визуального контроля увеличением или уменьшением расхода воды. При вторичном перемешивании допускается корректировать, добавляя воду, цемент, заполнители, добавки. Откорректировав удобоукладываемость бетонной смеси, проверяют и корректируют состав по прочности на сжатие. Для этого устанавливают зависимость прочности от основного параметра – цементно-водного (водоцементного) отношения. Строят график зависимости прочности бетона от В/Ц(Ц/В).

Для построения графика изготавливают образцы из трех составов бетона. За основной принимают откорректированный по удобоукладываемости и еще два дополнительных состава: один с ц/в (в/ц) меньшим (большим) и второй с большим (меньшим) на 15–30 % от основного.

По графику определяют ц/в (в/ц), соответствующее заданной прочности бетона, и рассчитывают его состав.

Если подобранный состав бетона получен заданной прочности, но не отвечает требованиям по другим показателям, например, по прочности на растяжение, по водонепроницаемости или морозостойкости и др., производят новый подбор состава с использованием приемов, обеспечивающих требуемые показатели.