Материалы

Вяжущее — портландцемент ПЦ 500-Д0-Н по ГОСТ 10178 с прочностью при изгибе 6,0 МПа и плотностью 3140 кг/м³.

Крупный заполнитель — гранитный щебень фракций от 5 до 20 мм и от 20 до 40 мм по ГОСТ 8267. Наибольшей плотностью характеризуется смесь фракций щебня, состоящая из 55 % фракции от 5 до 20 мм и 45 % фракции от 20 до 40 мм. Истинная плотность щебня — 2770 кг/м³, насыпная плотность — 1480 кг/м³, пустотность — 0,458, количество пылевидных и глинистых частиц — 0,8 %.

Мелкий заполнитель — природный песок по ГОСТ 8736 с модулем крупности 2,73. Истинная плотность песка — 2620 кг/м³, содержание пылевидных и глинистых частиц — 0,7 %. Гранулометрический состав песка приведен в таблице А.3.

Таблица А.3

Размер отверстий контрольных сит, мм	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16
Полный проход, %	93,6	80,1	44,2	4,7	2,0

Вода питьевая по СТБ 1114.

Пластифицирующая добавка — лигносульфонат технический (Пл) по СТБ 1112.

Воздухововлекающая добавка — «Микропоран Ж 5» (ВД) по СТБ 1112.

Расчет и подбор состава бетона будем производить исходя из требований ГОСТ 18105 на средний уровень прочности.

А.22.1 Определяем требуемую прочность бетона в проектном возрасте:

R_т = 1,09 · 4,0 = 4,36 МПа.

А.22.2 Определяем средний уровень прочности бетона в проектном возрасте:

R_у = 4,36 · 1,07 = 4,67 МПа.

А.22.3 Определяем водоцементное отношение по формуле (А.1):

Предел прочности цемента при изгибе принят равным 6,0 МПа.

А.22.4 Дозировку пластифицирующей добавки (Пл) назначаем равной 0,3 %, воздухововлекающей добавки (ВД) — 0,01 %.

А.22.5 Учитывая пластифицирующую способность комплексной добавки (Пл + ВД), водопотребность бетонной смеси принимаем равной 155 кг/м³.

А.22.6 Определяем расход цемента по формуле (А.3):

А.22.7 Определяем расход щебня по формуле (А.4):

Учитывая, что модуль крупности песка равен 2,73, то в соответствии с разделом А.14 значение коэффициента раздвижки щебня раствором было принято равным 1,9.

А.22.8 Определяем расход песка по формуле (А.6):

Объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха был принят равным 0,05 м³.

А.22.9 В соответствии с 4.2.2.17 содержание частиц мельче 2,5 мм в смеси заполнителей для бетона не должно превышать 35 %, мельче 1,25 мм — 30 %, а частиц мельче 0,315 мм в сумме с цементом — 550 кг/м³. Проверяем полученный расчетом состав бетона на соответствие требованиям 4.2.2.17. Оказалось, что в смеси заполнителей содержание частиц мельче 2,5 мм составляет 40 %, мельче 1,25 мм — 34,2 %, а количество частиц мельче 0,315 мм (с учетом пылевидных и глинистых частиц в крупном заполнителе) — 415 кг/м³. Производим корректировку состава бетона с учетом требований 4.2.2.17. С этой целью производим перерасчет содержания крупного и мелкого заполнителей, принимая меньшие значения коэффициента раздвижки зерен щебня раствором К_р. Результаты расчетов приведены в таблице А.4.

Исходя из приведенных расчетов, уточненное содержание щебня составляет 1168 кг/м³, песка — 669 кг/м³.

Таблица А.4

Значение Кр	Содержание заполнителей в 1 м3 бетонной смеси, кг		Содержание частиц, %
	Щебня	Песка	мельче 2,5 мм	мельче 1,25 мм	мельче 0,315 мм
1,9 1,75 1,6	1054 1108 1168	777 726 669	40,0 37,8 34,8	34,2 32,4 29,9	415 413 411

А.22.10 Номинальный состав бетонной смеси по массе составляет:

Ц : П : Щ : В = 1 : 1,81 : 3,16 : 0,42.

Расчетная плотность бетонной смеси составляет 2362 кг/м³.

А.22.11 Уточняем количество пластифицирующей добавки (Пл). Рассчитываем контрольный состав бетонной смеси без воздухововлекающей и пластифицирующей добавок и, дополнительно, три состава смеси с содержанием добавки (Пл) 0,2 %; 0,3 % и 0,4 % соответственно при одинаковом водо­цементном отношении. Результаты расчета сводим в таблицу А.5.

Таблица А.5

Дозировка Пл, %	Содержание в 1 м3 бетонной смеси, кг
	цемента		воды	щебня	песка	Пл
— 0,2 0,3 0,4		405 381 370 357	170 160 155 150	1168 1168 1168 1168	706 752 774 798	— 0,76 1,11 1,43

По данным таблицы А.5 приготавливаем четыре лабораторных замеса бетонной смеси, определяем характеристики и изготавливаем контрольные образцы.

Результаты испытаний бетонных смесей показали, что подвижность смесей составляла от 1 до 4 см, а объем вовлеченного воздуха находился в пределах от 1 % до 2 %.

По результатам испытаний контрольных образцов был построен график зависимости R_б = f(Пл) и установлено, что прочность бетона на растяжение при изгибе снизилась при дозировке Пл равной 0,4 %. Поэтому за оптимальную принимаем дозировку Пл равную 0,3 %.

А.22.12 Уточняем водопотребность бетонной смеси и количество воздухововлекающей добавки (ВД). Рассчитываем три дополнительных состава бетонной смеси с уточненной дозировкой добавки Пл, разным водосодержанием и дозировкой добавки ВД. Результаты расчетов сводим в таблицу А.6.

Таблица А.6

Дозировка добавок, %		Содержание в 1 м3 бетонной смеси, кг
Пл	ВД	цемента	воды	щебня	песка	Пл	ВД
0,3 0,3 0,3 0,3	0,015 0,010 0,008 0,005	370 370 370 370	150 155 165 170	1168 1168 1168 1168	683 669 643 630	1,11 1,11 1,11 1,11	0,056 0,037 0,030 0,018

По данным таблицы А.6 приготавливаем четыре лабораторных замеса бетонной смеси и определяем ее технологические характеристики.

Результаты определения характеристик бетонных смесей сводим в таблицу А.7.

Таблица А.7

Содержание воды В, кг/м3	Дозировка ВД, %	Характеристики бетонной смеси
		Подвижность, см	Объем вовлеченного воздуха, %
150 155 165 170	0,015 0,010 0,008 0,005	1,5 3 5,5 7	6,1 5,2 4,8 4

Результаты испытаний бетонных смесей показали, что водопотребность бетонной смеси составляет 155 кг/м³, так как при другом водосодержании удобоукладываемость отличается от требуемой по заданию на подбор состава, а оптимальная дозировка ВД в комплексе с Пл — 0,01 %, так как при этой дозировке ВД обеспечивается требуемый объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха (от 5 % до 7 %).

А.22.13 Уточняем водоцементное отношение бетонной смеси. Для этого рассчитываем дополнительно два состава смеси с водоцементным отношением, отличающимся от расчетного на 0,05 в большую и меньшую стороны. Результаты расчетов сводим в таблицу А.8.

Таблица А.8

Водоцементное отношение В/Ц	Содержание в 1 м3 бетонной смеси, кг
	цемента	воды	щебня	песка	Пл	ВД
0,37 0,42 0,47	419 370 330	155 155 155	1168 1168 1168	629 669 703	1,257 1,110 0,990	0,042 0,037 0,033

По данным таблицы А.8 приготавливаем три лабораторных замеса бетонной смеси и изготавливаем образцы-балки. До момента испытаний образцы хранят в нормальных температурно-влаж­ностных условиях. В возрасте 28 сут образцы были испытаны на прочность на растяжение при изгибе и на сжатие.

По результатам прочностных испытаний строим графики зависимостей R_б = f(Ц/В). По этим графикам следует выбирать значение Ц/В, необходимое для получения бетона заданной прочности.

Для получения бетона со средним уровнем прочности на растяжение при изгибе 4,86 МПа значение Ц/В должно быть равным 2,32 или В/Ц равным 0,43. Соответствующая этим значениям прочность на сжатие составляет 35,9 МПа.

По уточненному значению В/Ц производим перерасчет состава бетонной смеси, кг/м³:

В — 155;

Ц — 360;

Щ — 1168;

П — 678;

Пл — 1,08;

ВД — 0,036.

А.22.14 Проверяем полученный состав на соответствие требованиям 4.1.7 и 4.2.2.16 и производим его уточнение. Окончательный состав бетонной смеси следующий, кг/м³:

Ц — 360;

В — 155;

Щ — 1177;

П — 669;

Пл — 1,08;

ВД — 0,036.

А.22.15 Номинальный состав бетонной смеси по массе составляет:

Ц : П : Щ : В = 1 : 1,86 : 3,27 : 0,43.

А.22.16 Из бетонной смеси подобранного номинального состава изготавливают образцы-кубы и испытывают их на морозостойкость. Из этого же замеса отбирают пробу и определяют плотность бетонной смеси.

Результаты испытаний показали, что после 150 циклов образцы бетона не имели снижения прочности и потерь массы, т. е. бетон подобранного состава соответствует марке по морозостойкости F150.