Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1 МУ Строительное материаловедение 15 февраля.doc
Скачиваний:
16
Добавлен:
04.11.2018
Размер:
4.42 Mб
Скачать

3.3. Легкий бетон

К легким бетонам относят бетоны с объемной массой в стандартном состоянии от 500 до 1800 кг/м3.

Подбор состава легкого бетона заключается в том, чтобы найти такие соотношения выбранных материалов, которые обеспечат получение в заданные сроки требуемых характеристик бетона при наименьшем расходе вяжущих. Подбор состава должен обеспечить после тепловой обработки по заданным режимам прочность легкого бетона, соответствующую отпускной - 80% проектной - для бетона марок 25-100 и 70% проектной - для бетона марок 150 и выше (при отсутствии специальных требований). При дальнейшем хранении в нормальных условиях такой бетон должен достичь прочности 100% (к проектной марке) в течение 28 суток.

Наряду с пределом прочности при сжатии основной характеристикой легкого бетона является также средняя масса, которая зависит от объемной массы заполнителя, соотношения между крупным и мелким заполнителями, от объема межзерновых пустот, расхода цемента, степени уплотнения и других факторов. Количество цемента существенно влияет на такие важнейшие характеристики, как степень коррозионной стойкости арматуры, морозостойкость и водонепроницаемость легкого бетона, поэтому в ряде случаев устанавливают предельные нормативы, регламентирующие минимальный расход цемента.

Подбирают состав легких бетонов по следующей схеме; выбирают заполнитель, вяжущее и добавки; назначают предварительный расход вяжущего; определяют расход заполнителей и их оптимальный зерновой состав, оптимальный расход воды для выбранного расхода вяжущего, оптимальный расход добавок; корректируют состав на основе установленной зависимости между расходом вяжущего и прочностью бетона в заданных условиях его уплотнения и твердения.

Предельная крупность заполнителя для легкого конструкционного бетона должна быть не более 20 мм, а для теплоизоляционного и конструкционно-теплоизоляционного - не более 40 мм. Кроме того, она должна составлять не более 1/3 наименьшего размера конструкции и не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры. В качестве мелкого заполнителя для легких бетонов применяют пористый песок, полученный дроблением и фракционированием простых материалов или по специальной технологии (в «кипящем слое»).

    1. Подбор состава легкого бетона

Существует несколько способов подбора составов легких бетонов. Назначение составов расчетным способом с помощью номограмм или по табличным данным допускается лишь для определения ориентировочного расхода материалов на 1м3 бетона (например, в проектных работах). При массовом производстве изделий и конструкций состав легкого бетона определяют только расчетно-экспериментальным методом, который приводится ниже.

При выборе легких пористых заполнителей для легких конструкционно-теплоизоляционных и конструкционных плотных бетонов следует руководствоваться данными табл. 25

Таблица 25

Рекомендуемые соотношения между марками пористого гравия и минимальной плотностью легких бетонов

Марка пористого гравия по ρнас

Класс бетона

Минимальная средняя масса сухого бетона, кр/м% в зависимости от вида мелкого заполнителя

пористого гравия

легкого бетона

вспученный перлит, до 450 кг/м3

керамзитовый, до 700

кг/м3

шлаковый, до 850 кг/м3

из плотных пород, 1500 кг/м3

200

В1,5

В2,5

650

700

700

750

850

900

-

-

300

В1,5

В2,5

В3,5

В5

750

800

800

850

800

800

850

900

950

1000

1000

1050

-

-

-

-

400

В2,5

В3,5

В5

В7,5

В10

850

900

950

1000

-

900

900

950

1000

-

1100

1100

1150

1150

-

-

-

-

1400

-

500

В3,5

В5

В7,5

В10

В15

1000

1000

1050

-

-

1000

1050

1100

-

-

1200

1200

1200

-

-

-

-

-

1400

1400

600

В3,5

В5

В7,5

В10

В15

В17,5

В22,5

1050

1050

1100

-

-

-

-

1100

1150

1200

-

-

-

-

1250

1300

1300

-

-

-

-

-

-

-

1400

1400

1500

1700

700

В5,0

В7,5

В10

В15

В17,5

В22,5

1100

1150

-

-

-

-

1200

1250

-

-

-

-

1350

1400

-

-

-

-

-

-

1400

1400

1500

1500

800

В10

В15

В17,5

В22,5

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

1400

1400

1500

1600

Примечание. В качестве пористого заполнителя применяют керамзитовый или зольный гравий а также вспученный перлитовый песок. Дробленный мелкий заполнитель может быть частично или полностью заменен пылевидной золой ТЭС, если она не содержит примесей, отрицательно влияющих на физико-механические свойства легких бетонов.

При выборе вида и марки цемента следует руководствоваться нормативными и инструктивными документами и данными табл. 26, в которой учтены требования СН 386.

Таблица 26

Данные для выбора цементов при проектировании составов легких бетонов плотной структуры

Проектируемая марка бетона

Марка цемента

Проектируемая марка

Марка цемента

рекомендуемая

допускаемая

рекомендуемая

допускаемая

35

50-100

150

200

300

400

400

400

200,

400-300

300-500

300-500

250

300

350

400

400

500

500

600

500

400-600

400-600

500

Расход цемента марки 400 для умеренно подвижных смесей с показателем жесткости 20—40 с для бетонов, подвергающихся тепловлажностной обработке (пропариванию, прогреву инфракрасными лучами, контактному прогреву, электропрогреву), а также твердеющих в нормальных температурно-влажностных условиях, ориентировочно назначают в соответствии с данными табл. 27 - 28 и уточняют путем испытания образцов, изготовленных из бетонов опытных замесов.

Таблица 27

Ориентировочный расход цемента марки 400 для конструкционно-теплоизоляционных бетонов плотной структуры (на пористом гравии)

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3, при марке пористого гравия

220

300

350—400

450—500

550—600

700

25

35

50

75

100

210-240

210-230

180—210

190—210

200—220

220—240

170—200

180—200

190—210

200-230

240-270

170—190

180-210

190—220

220—240

170—200

180-210

200—230

170-200

190-220

Примечания: 1. Расход цемента указан для легких бетонов на пористом гравии крупностью до 400 мм; при использовании гравия крупностью до 20 мм расход цемента уменьшают на 20-30 кг. 2. В качестве мелкого заполнителя предусмотрено использование керамзитового, аглопоритового, шлакового песка, золошлаковой смеси или грубодисперсной золы ТЭС; при использовании вспученного перлита расход цемента увеличивают на 30-50 кг.

Таблица 28

Ориентировочный расход цемента марки 400 в конструкционно-теплоизоляционных бетонах плотной структуры (на пористом щебне)

Марка бетона

Расход цемента, кг/м3, при марке пористого щебня

400

600

600

700

800

25

35

50

75

100

230—260

250—280

270—300

300—330

210—230

220—240

240—260

260—300

320—360

200—230

220—240

230—250

250-300

270-320

190—220

210—240

220—240

240-260

250—290

180—210

200—230

210—220

230—240

240—260

Примечания: 1. Расход цемента указан для пористого щебня крупностью до 40 мм. 2. В качестве мелкого заполнителя предусмотрено использование песка, полученного дроблением пористого щебня. При подборе состава бетона на конкретных заполнителях следует найти наименьший расход цемента, сопоставляя его с минимальным, принятым из условий коррозионной стойкости, морозостойкости, водонепроницаемости. При применении вяжущих другой активности расход их принимают с поправочным коэффициентом (табл. 29). Можно заменять часть портландцемента тонкомолотыми активными кремнеземистыми добавками : при пропаривании изделий -до 30%, при автоклавной обработке - до 50%. 3. Расход цемента, указанный в знаменателе, приведен для легких бетонов напористом щебне. Остальные значения приведены для легких бетонов на керамзитовом гравии класса А. 4. Расход цемента указан для бетонов на пористых заполнителях крупностью до 20 мм. 5. В качестве мелкого заполнителя из плотных пород предусмотрено использование песка средней крупности (Мк = 2}.

Общий расход крупного и мелкого заполнителя бетона может определяться из выражения:

3 = ρ0 - 1,15*Ц, 14

где ρ0 — требуемая средняя масса сухого бетона, кг/м3; Ц - расход цемента, кг/м3.

Таблица 29

Коэффициент изменения расхода цемента в зависимости от его марки

Марка цемента

Расход цемента, кг/м3, при марке легкого бетона

25-50

75-100

150-200

250-300

350-400

200

1,10

1,20

1,20

-

-

300

1,05

1,10

1,20

1,25

-

400

1,00

1,00

1,00

1,17

1,20

500

0,96

0,94

0,90

1

1,17

600

-

-

0,86

0,90

1

Ориентировочный расход крупного и мелкого заполнителей рассчитывают по данным табл. 30. Расход воды для получения легкого бетона заданной удобоукладываемости определяют подбором водосодержания на опытных замесах.

Таблица 30

Ориентировочный расход заполнителей и содержание песка в смеси в зависимости от назначения легкого бетона

Бетон

Расход цемента, кг/м3

Суммарный расход крупного и мелкого заполнителей, м33 бетона

Предельная крупность заполнителя, мм

Содержание песка в смеси заполнителей, % от объема, при использовании

пористого

гравия

пористого

щебня

Теплоизоляционный

До 175

1,45

40

20—25

25—35

20

25—30

30—40

Конструкционно-теплоизоляционный

175—250

1,55

40

35—45

40—50

20

40—50

45—55

10

45—55

50—60

Конструкционный

250—400

1,6

20

40—50

45—55

10

50—60

55—65

Примечание. Рекомендуется применять мелкий пористый заполнитель крупностью зерен до 1,2 мм.

Расход воды для первого замеса можно принимать по табл. 31 и 32. Определив ориентировочный состав легкого бетона плотной структуры, рассчитывают расход материалов на пробный лабораторный замес (10—15 л).

Таблица 31

Ориентировочный расход воды для легкобетонной смеси на сухом керамзитовом гравии (предельной крупностью зерен 20 мм) и песке средней крупности

Показатель удобоукладываемости керамзитобетонной смеси (осадка конуса. см, пли жесткость, с)

Расход воды, л/м3, для керамзитобетона различных марок на песке

кварцевом

керамзитовом

300

500

700

300

500

700

90—100 с

176—190

165—180

155—170

210—225

200—215

180—190

60—80 с

185—200

175—190

165—180

225—240

215—235

190—205

30—50 с

195—210

185—200

175—190

250—270

240—260

205—225

15—25 с

205—220

195—210

185—200

275—300

265—290

230—250

3—5 см

215—230

205—220

195—210

300—325

290—315

255—280

6—8 см

225—240

215—230

205—220

325—350

315—340

270—305

9—12 см

235—250

225—240

215—230

350—375

340—365

295—330

Примечания: 1. Для керамзита с предельной крупностью зерен 10 мм расход воды, указанный в таблице, увеличивают на 20 л, а при предельной крупности 40 мм - уменьшают на 15 л. 2. При использовании мелкого песка или золы-уноса расход воды увеличивают на 20 л, а крупного песка - уменьшают на 10 л. 3. Приведенные данные относятся к керамзитобетону, содержащему 35-45 % песка от общего объема смеси заполнителей. При меньшем или большем содержании песка расход воды соответственно уменьшают или увеличивают на 1—1,5 л на каждый процент изменения содержания песка. 4. При использовании пуццолановых цементов или шлакопортландцементов, а также тонкомолотых добавок к портландцементу расход воды, указанный в таблице, увеличивают на 15-20 л. 5. При введении в бетонную смесь поверхностно-активных веществ расход воды для получения смеси заданной удобоукладываемости устанавливают опытным путем.

При изготовлении пробных замесов в сухую смесь материалов сначала подают воду в количестве, на 15% меньшем указанного в табл. 31 и 32. Тщательно перемешав смесь, определяют ее удобоукладываемость и при необходимости постепенно добавляют воду до получения бетонной смеси заданной подвижности, из которой изготовляют контрольные образцы, уплотняя их по заданному режиму. Одновременно определяют фактическую объемную массу свежее уплотненного бетона.

Таблица 32

Ориентировочный расход воды для легкобетонной смеси на пористом щебне крупностью до 20 мм

Показатель удобоукладываемости легкобетонной смеси

Расход воды, л/м3, для бетона

на искусственном щебне (термозите) и пористом песке

на естественном щебне крупностью, мм

Осадка конуса, см

Жесткость, с

более 10

менее 10

5—10

1—3

-

-

-

-

-

10—20

20—30

30-60

60—100

280—320 260—290 230—260 210—240 190—220

290—330 270—300 250—280 230—260 210—240

330—390 320—370-310—350 300-330 290—310

Примечания: 1. Расход воды указан для бетона на мелкопористых искусственных заполнителях. При использовании крупнопористых материалов его увеличивают на 30—60 л. 2. При уменьшении крупности зерен пористого щебня до 40мм расход воды увеличивают на 10—20 л, а при увеличении крупности зерен — уменьшают на 10—20л. 3. При замене пористого песка плотным расход воды уменьшают на 30—50 л. 4. Расход воды приведен для легкобетонных смесей на портландцементе. При использовании шлакопортландцемента или пуццоланового портландцемента его увеличивают на 15—20 л. 5. При введении в бетон поверхностно-активных добавок расход воды уменьшают на 10—15%.

Среднюю плотность бетонной смеси и сравнивают ее с теоретической, рассчитываемой по формуле

ρо.б. = ρо.c + (В – 0,15Ц) 15

где ρо.c. - заданная средняя плотность сухого бетона, кг/м3; В и Ц - расходы воды и цемента, кг/м3 бетона:

16

17

где - ц, в — расход цемента и воды на данный лабораторный замес, кг; ∑m — суммарный расход материалов (включая воду) на данный замес, кг; ρо.c — фактическая средняя масса уплотненной бетонной смеси, кг/м3.

Расход заполнителей определяют по формулам:

18

19

где щ1, п1 — расход крупного и мелкого заполнителей на один замес, кг. Состав легкого бетона при наименьшем расходе цемента окончательно уточняют, изготовляя и испытывая контрольные образцы из замесов нескольких серий, отличающихся от основного расходом цемента (на ±10%) и мелкого заполнителя (на ±15%). Для каждого из этих составов определяют оптимальное водосодержание (как указано выше) для получения бетонной смеси заданной подвижности, изготовляют контрольные образцы, которые должны твердеть по заданным режимам.

Правильность подбора состава и корректировочных расчетов проверяют, решая уравнения:

20

ρо.б.=П+Щ+1,5Ц 21

где ρц — плотность цемента, кг/м3; р0.п, ρ0.щ — плотность соответственно песка и щебня (гравия).

Составы легких бетонов неплотной структуры (с межзерновой пористостью) подбирают по такой же схеме, но с соответствующим уменьшением расхода мелкого заполнителя и воды, а иногда и цемента.

Удобоукладываемость смеси неплотных бетонов учитывают лишь для r=0,5Vпуст; при изготовлении бетонов с r<0,5Vпуст определяют только расслаиваемость смеси.

Плотность легкобетонной смеси жесткостью менее 60 с вычисляют после ее уплотнения в цилиндрическом металлическом сосуде вместимостью 5 л. Смеси жесткостью более 60 с или с неплотной структурой перед определением объемной массы следует уплотнять только в металлических формах (150 х 150 х 150, мм), предназначенных для изготовления образцов-кубиков.

Среднюю плотность бетонной смеси вычисляют по формуле как среднее арифметическое двух определений.

Расслаиваемость легкобетонной смеси определяют с помощью специального цилиндрического прибора. Закрепив прибор на виброплощадке, его заполняют на всю высоту (до верха насадки) бетонной смесью. Длительность вибрирования подвижных смесей (осадка конуса более 10 мм) должна быть равна 30 с, жестких - удвоенному показателю жесткости, но не более 2 мин. При удобоукладываемости смесей более 60 с виброуплотнение производят с пригрузом 4,5 кПа (45 кг/см2). Сняв насадку, срезают излишек бетонной смеси и определяют массу бетона отдельно в нижнем стакане и в верхнем цилиндре. Показатель расслаиваемости бетонной смеси в процентах

22

где тг - масса смеси в нижнем стакане, в г; цилиндра, г.

Бетонную смесь признают удовлетворительной, если расслаиваемость не превышает 10%.

Предел прочности при сжатии легкого бетона на пористых заполнителях определяют на образцах размером 150 х 150 х 150 мм. Продолжительность уплотнения легкобетонной смеси жесткостью менее 60 с должна быть равна показателю жесткости смеси, увеличенному на 30 с. Смесь жесткостью более 60 с уплотняют с пригрузом 4,5 кПа (45 гс/см3) до прекращения оседания пуансона (пригруза) и появления цементного молока между насадкой и формой (но не более 2 мин).

В остальном методика испытания при определении предела прочности не отличается от методики, изложенной для тяжелого бетона.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.