Определение состава бетона

Подбор состава бетона производят с целью получения бетона с требуемыми качественными показателями, установленными в про­ектной документации на изделия или конструкции, при минимальном расходе цемента или другого вяжущего. Состав бетона подбирают на средний уровень прочности бетона, устанавливаемый в соответствии с фактической его однородностью по прочности на сжатие, растяже­ние или растяжение при изгибе. В начальный момент, когда отсутст­вуют данные о фактической однородности, за средний уровень проч­ности принимают требуемую прочность бетона Ят = 1, 1 R_HOPm (где Корм - нормируемое значение прочности бетона: отпускной или пере­даточной для сборных конструкций; в промежуточном и проектном возрасте - для монолитных конструкций и товарного бетона. R_HOpM - =В(М)-с. В, М - класс или соответствующая марка бетона; с - уровень отпускной, передаточной и проектной прочности бетона, в долях единицы. В среднем для отпускной и передаточной прочности бетона принимают с = 0, 7; для проектной прочности с = 1). Подбор состава бетона включает в себя определение номинального состава, расчет и передачу в производство рабочего состава. Номинальный состав бе­тона определяют в следующей последовательности: устанавливают характеристики исходных материалов, производят расчет начального и дополнительных составов бетона, делают пробные замесы всех составов с корректировкой удобоукладываемости бетонной смеси; изготовляют и испытывают образцы бетона по всем требуемым пока­зателям качества; обрабатывают полученные результаты и выбирают номинальный состав бетона, обеспечивающий получение бетонной смеси и бетона с требуемыми показателями качества при минималь­ном расходе вяжущего.

Начальный состав бетона рассчитывают исходя из фактических характеристик материалов по известным методикам. Дополнитель­ные составы рассчитывают аналогично начальному при значениях варьируемых параметров состава, отличающихся от принятых при расчете начального на ±(15...30%). После определения номинального состава, устанавливают рабочий состав бетона с учетом фактической влажности заполнителей, который передают в производство.

При изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конст­рукций с целью повышения их надежности и безопасности проводят статистический контроль и приемку бетона по прочности с учетом фактической однородности.

Контроль может осуществляться разрушающим (по результатам испытаний образцов на прессе) или неразрушающим (ультразвуко­вым сквозным прозвучиванием или отрывом со скалыванием) мето­дами. Прочность на растяжение и сжатие в проектном возрасте (для сборных конструкций) контролируется только по образцам.

Для определения однородности прочности бетона номинального рабочего состава на месте изготовления конструкций в течение меся­ца, так называемого анализируемого периода, производят отбор не менее 30 проб бетонной смеси (по две пробы от каждой партии бето­на), из которых изготовляют соответствующее количество серий кон­трольных образцов по каждому виду прочности (отпускной, переда­точной, в промежуточном и проектном возрасте). В состав партии включают бетон, изготовляемый по одной технологии в течение не менее одной смены и не более недели. При неразрушающем методе контролируют 10% конструкций, но не менее 3 в партии. В качестве характеристики однородности прочности бетона используют средний коэффициент вариации по всем партиям бетона за месяц. Его вычис­ляют как среднеарифметическое из 15 коэффициентов вариации ло­кальных партий бетона. Далее, исходя из найденного среднего пар­тионного коэффициента вариации в соответствии с рекомендуемыми правилами контроля прочности бетона, определяют коэффициенты требуемой прочности бетона, на основании которых вычисляют кон­трольные характеристики требуемой (/? „,), среднего уровня (Я.), верх­ней предупредительной границы прочности (R_m^ens) и некоторые дру­гие ограничительные характеристики прочности бетона (в проектном возрасте) и локальных коэффициентов вариации прочности по от­дельным партиям.

Вычисленные характеристики однородности и прочности бетона используются для контроля производства в течение так называемого контролируемого периода, продолжительность которого также со­ставляет один месяц. Сохраняя в этот период методику отбора и ис­пытания проб бетонной смеси, принимают его за анализируемый и вычисляют новые значения среднего партионного коэффициента прочности и других статических характеристик прочности бетона, которые распространяют на последующий контролируемый период и т.д.

Приведенная методика подбора состава бетона распространяется на все его виды. Учитывая большой объем вычислений, все расчеты и аначиз полученных данных выполняются на компьютере по специ­альной программе

1. Расчет начального и дополнительных составов бетона начинают с определения цементно-водного отношения по формулам (10.2) или (10.3), исходя из заданного класса (марки) бетона. Выбор марки це­мента производят по таблице

При расчете состава бетона для конструкций, не подвергающихся агрессивным воздействиям, принимают вычисленное водо-цементное отношение, обеспечивающее требуемую прочность бетона. Однако к гидротехническим и другим конструкциям могут предъявляться до­полнительные требования (по морозостойкости, водонепроницаемо­сти, стойкости против химической коррозии и т.п.). Поэтому расчет состава гидротехнического и дорожного бетонов необходимо произ­водить с учетом установленного нормами ограничения В/Ц.

2. Количество воды затворения находят в зависимости от заданной подвижности или жесткости бетонной смеси по графикам или табли­цам с учетом водопотребности мелкого заполнителя.

3. Расход цемента находят, зная количество воды затворения и во­до-цементное отношение: Ц = В/(В/Ц). Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется меньше допускаемого по нормам, то количество его следует увеличить до требуемой нормы, сохранив прежнее В/Ц. Рас­ход воды при этом пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента. Минимальный расход вяжущего для бетонных конструкций - 200 кг/м³, для железобетонных - 220 кг/м³ и конструкций, работаю­щих в агрессивных средах - 250 кг/м³.

4. Расход крупного и мелкого заполнителей определяют исходя из следующих положений:

На кафедре строительных материалов МГСУ разработана такая про­грамма и она используется в учебном процессе.

а) объем плотно уложенного бетона (принимают в расчете равным 1 м³ или 1 ООО дм³ без учета воздушных пустот) слагается из объема зерен мелкого и крупного заполнителей и объема цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей. Уравнение, выражающее это положение и называемое уравнением абсолютных объемов, может быть представлено в следующем виде:

JL.±.JL*JL_mim.

Рц Рв Рп Рк

б) пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть за­полнены растворной частью с учетом.некоторой раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки К_РАЗд.

Ц П В К „

----- +------ +------ =--------- У ГУСТ К ' ^К1'МН»

Рц Рп Рв Рн.к

где Ц, В, П - расходы соответственно цемента, воды, песка и крупно­го заполнителя, кг/м³; рц, рц, р_п, рк - плотности этих материалов; р_нк - насыпная плотность крупного заполнителя; Упуст.к - относительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя, определяемый по формуле Упуст.к ⁼ (рн.к/рк) Кназд - коэффициент раздвижки: для жест­ких бетонных смесей, К_РАзд- 1, 05-1, 15, в среднем 1, 1, для подвижных смесей - по графику (рис. 10.10) в зависимости от объема цементного

Ц J^

теста Уцу, Уцг ⁼ ---------------- +------; с учетом водопотребности песка (В„)

Рц Рв

Кнлзд =К'_тд+(7 + В_п)0, 03.

К РЛЭЛ

1.S

V 12

200 250 3 00 350 400 У_{цт f} J

Рис. 10.10. Значения К'_РАЗд для пластичных бетонных смесей, изготовляемых с применением песка средней крупности (В_п - 7%)

Решая совместно приведенные выше два уравнения, получаем формулы для определения расходов (кг/м³): крупного заполнителя

К =

^УГУС7 ^кглш 1

Рн.к

и песка

Ц в к

Рц Рв Рк

Таким образом определен начальный состав бетона в виде расхода (кг/м³) компонентов: Ц, В, П, К. Он может быть выражен в относи­тельных единицах (по отношению к массе цемента):

1: В/Ц: П/Ц: К/Ц

Состав бетона проверяют и уточняют путем пробного замеса бе­тонной смеси, приготовляемой из производственных материалов.

Лабораторный состав бетона, полученный для сухих заполните­лей, пересчитывают на рабочий состав с учетом влажности заполни­телей, которая может меняться в процессе производства работ.