2.5. Расчет состава тяжелого цементного бетона.

Цель расчета: определение оптимального соотношения составляющих бетон материалов для получения бетона с заданными свойствами (при минимальном расходе вяжущего)

Метод расчета: расчетно-экспериментальный метод абсолютных объемов, разработанный проф. Б.Г. Скрамтаевым.

Основные этапы расчета:

I этап: Расчет ориентировочного состава на 1 м³ бетона.

II этап: Корректирование состава по удобоукладываемости.

III этап: Корректирование состава по прочности.

IV этап: Определение рабочего (производственного состава).

V этап: Определение расхода материалов на замес в бетоносмесителе.

Исходные данные для проектирования состава бетона содержатся в техническом проекте на сооружение: класс (марка) бетона; вид конструкции; способ производства изделий.

Проектирование состава бетона следует начинать с установления показателей удобоукладываемости бетонной смеси (осадка конуса в см) и прочности бетона (класс, марка бетона). Затем следует получить данные о свойствах составляющих материалов: о марке или активности цемента; средней плотности, гранулометрическом составе и пустотности щебня или гравия, о пригодности и свойствах песка и воды и т.д.

Получив задание и необходимые сведения о свойствах материалов, можно приступить к проектированию состава.

В основу метода «абсолютных объемов» положено условие, что объем бетона состоит из четырех плотно уложенных компонентов: цемента, воды, мелкого и крупного заполнителя.

Порядок подбора состава.

I этап: Расчет ориентировочного (начального) состава бетона

1. Определение водоцементного отношения (В/Ц), которое при данном качестве заполнителей (А) и данной активности цемента (R_ц) обеспечивает получение требуемой прочности бетона (R_б).

Для этого используют формулу

_(2.5.1.)

Для пластичных смесей (при В/Ц ≥ 0,4)

_(2.5.2.)

Для особо жестких смесей (при В/Ц < 0,4)

_(2.5.3.)

Значение коэффициента а1 и а2

Заполнитель А₁ А₂

Высококачественный 0,65 0,43

Рядовой 0,60 0,40

Пониженного качества 0,55 0,37

2. Определение расхода воды (В) производят, исходя из заданной удобоукладываемости (подвижности ОК или жесткости Ж) бетонной смеси по графикам или справочным таблицам (табл. 2.5.1.).

Таблица 2.5.1.

Расход воды выражают в (л) на 1 м³ бетонной смеси

УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТЬ БЕТОННОЙ СМЕСИ		ВИД ЗАПОЛНИТЕЛЯ
		ГРАВИЙ				ЩЕБЕНЬ
ОСАДКА КОНУСА, СМ	ЖЕСТКОСТЬ, СЕК	ПРИ НАИБОЛЬШЕЙ КРУПНОСТИ
		10	20	40	70		10	20	40	70
- - - - 1-4 5-9 10-15 16-20	31 30-21 20- 11 10-5 - - - -	150 160 165 175 190 200 215 225	135 145 150 160 175 185 205 220	125 130 135 145 160 170 190 205	120 125 130 140 155 165 180 195		160 170 175 185 200 210 225 235	150 160 165 175 190 200 215 230	135 145 150 160 175 185 200 215	130 140 145 155 170 180 190 205

3. Определение расхода цемента (Ц), зная расход воды (В) и водоцементное отношение (В/Ц), производят по формуле

_(2.5.4.)

Если рассчитанный расход цемента отличается ниже допустимого (табл. 2.5.2.), то его увеличивают, соответственно увеличивая расход воды, так чтобы сохранить рассчитанное В/Ц

Таблица 2.5.2.

Минимально допустимые расходы цемента, кг, в бетоне

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ БЕТОНА	УПЛОТНЕНИЕ ВИБРАЦИЕЙ	БЕЗ ВИБРАЦИИИ
Постоянно соприкасается с водой, подвержен частому замораживанию и оттаиванию.	240	265
Не защищен от атмосферных воздействий.	220	250
Защищен от атмосферных воздействий.	210	220

4. Расчет расхода заполнителей (песка и крупного заполнителя) выполняют, решая совместно два уравнения, характеризующие строение бетонной смеси.

Первое – объем 1м³ плотно уложенной бетонной смеси слагается из абсолютных объемов (без воздушных пустот) объемов цемента Ц/ρ_ц, воды В/ρ_в, песка П/ρ_п и крупного заполнителя Щ(г)/ρ_щ(г):

_(2.5.5.)

Второе – пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены растворной смесью с учетом некоторой раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки α:

_(2.5.6.)

Ц, В, П, Щ(Г) – расходы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя (щебня или гравия), кг на 1м³ бетона;

ρ_ц, ρ_п, ρ_в – истинные плотности цемента, песка, воды и щебня (гравия), кг/м³;

ρ_{н (щ(г))} – насыпная плотность щебня (гравия), кг/м³;

V_пуст – пустотность щебня (гравия)

_(2.5.7.)

Коэффициент раздвижки зерен для жестких бетонных смесей принимают равным 1,05…1,15, в среднем 1,1; для пластичных смесей α принимают по таблице. (табл. 2.5.3.)

Таблица 2.5.3.