Формование и уплотнение бетонной смеси. Пример 5.28.

Бетонная смесь со средней плотностью р_с.6.см = 2420 кг/м³и водоцементным отношением В/Ц = 0, 5 имеет состав по массе 1: X: Y= I: 2: 4. Насыпная р_н и истинная р_и плотности цемента, песка и гравия соответственно равны, кг/л: 1, 3; 3, 1; 1, 56; 2, 65; 1, 5; 2, 6.

Вычислить коэффициент раздвижки зерен гравия цементно-песчаным раствором (коэффициент избытка раствора).

Решение: Коэффициент раздвижки зерен щебня есть отноше­ние абсолютного объема цементно-песчаного раствора в бетоне V _а.р к объему пустот крупного заполнителя V _п.г. Сумма абсолютных объемов цемента, песка и воды V _а.р = V_а.ц + V _а.п+ В.

кг.

Расход воды

В = В/Ц ∙ Ц = 0, 5 ∙ 323 = 161, 5 л/м³.

Расход песка

П = Х ∙ Ц = 2 ∙ 323 = 646 кг/м³.

Расход гравия

Г = Y∙ Ц = 4 ∙ 323 = 1292 кг/м³.

Тогда

V _а.р = л.

Пустотность крупного заполнителя

Объем пустот в крупном заполнителе

л.

Тогда коэффициент раздвижки зерен

Пример 5.29. На 1 м³ бетонной смеси израсходовано цемента Ц = 300 кг, песка П = 685 кг, щебня Щ = 1200 кг и воды В = 165 л. Истинные плотности р_и цемента, песка и щебня равны соответ­ственно 3, 1; 2, 65; 2, 61 кг/л.

Вычислить коэффициент уплотнения смеси.

Решение: Фактический коэффициент уплотнения бетонной сме­си К_ф.упл есть отношение определенной опытным путем средней плот­ности смеси к средней плотности, вычисленной теоретически.

Теоретический коэффициент уплотнения — отношение суммы абсолютных объемов материалов, составляющих 1 м³ бетонной сме­си, к объему смеси с пустотами.

Сумма абсолютных объемов материалов в 1 м³ смеси

V_а.б = V_а.ц + V_в + V_а.п + V_а.щ = л.

К_т.упл =

Пример 5.30. Номинальный состав бетона по массе при строи­тельстве аванкамеры насосной станции 1: 2, 2: 4, 4 при В/Ц = 0, 5. Средняя плотность бетона р_с.б = 2450 кг/м³. Насыпная плотность цемента р_н.ц = 1300 кг/м³, песка р_н.п = 1400 кг/м³, щебня р_н.щ = 1550 кг/м³.

Найти номинальный состав бетона по объему и рас­ход материалов на 1м³ бетона.

Решение: Расход цемента

кг.

Тогда расход песка и щебня

П = 302 ∙ 2, 2 = 664 кг; Щ = 302 ∙ 4, 4 = 1329 кг.

Объемы цемента, песка и щебня

л; л; л.

Номинальный состав по объему

1: Х: Y =

Пример 5.31. Железобетонная панель толщиной b = 0, 25 м форму­ется на виброплощадке с амплитудой колебаний А - 0, 5 мм и часто­той п = 3000 кол/мин. Определить величину максимального уплотня­ющего давления Р_mах, возникающего в толще формуемой панели, если формование осуществляется с пригрузом Р= 100 г/см². Среднюю плотность бетонной смеси принять р_с.6.сы = 2300 кг/м³.

Решение: Величина максимального уплотняющего давления складывается из давления от массы столба бетонной смеси, пригруза и давления, развиваемого вибраторами

где w - угловая скорость для круговых колебаний, рад/с; Aw² = 0, 01An² — ускорение колебаний, см/с²; g - 981 см/с².

г/см².

Пример 5.32. Железобетонные ненапорные трубы с внутрен­ним диаметром D_b = 1000 мм и толщиной стенки b — 65 мм изго­тавливаются из тяжелого бетона со средней плотностью р_с.6 = 2400 кг/м³. Формование труб осуществляется центрифуги­рованием.

Вычислить необходимое наименьшее число оборотов формы, обеспечивающее оптимальное распределение и уплотнение бетонной смеси.

Решение: Минимальное число оборотов формы в начальный пе­риод центрифугирования, т. е. в период распределения бетонной смеси по форме п _об.ф, вычисляется исходя из условия, обеспечива­ющего в верхней точке формы превышение центробежной силы над массой частиц бетонной смеси,

т.е. МRw² > Mg или R² w > g,

где М - масса бетонной смеси в верхней точке формы; R - наруж­ный радиус трубы

мм = 56, 5 см;

w - угловая скорость

g = 981 см/с² определяется как

Отсюда

об/мин.

п_об можно найти и из уравнения

n_об.р = 42 ,

где r — внутренний радиус трубы, м;

n_об.р = 42 об/мин.

С учетом вязкости бетонной смеси и других факторов число оборотов формы в период распределения принимают в два раза больше расчетного, т. е. 80-150 об/мин. Большие значения n_об.р -для труб меньшего диаметра.

Величина центробежной силы, необходимая для уплотнения бетонной смеси.

кг/см²,

где ; n_об.у – число оборотов формы в минуту в период уплотнения.

В случае применения бетонной смеси со средней плотностью, отличающейся от 2400 кг/м³ в ту или другую сторону

кг/см²,

где p_с.б.см – средняя плотность бетонной смеси, кг/м³.

Величина центробежной силы должна быть в пределах 0, 7 – 1, 5 кг/см². Принимая Р = 1, 2 кг/см², имеем

об/мин.

Длительность периода уплотнения занимает 70-80 % общего времени центрифугирования; 20-30 % от этого общего времени расходуется на распределение бетонной смеси.

Твердение бетона в нормальных условиях и ускорение твердения. Пример 5.33. Для 1м³ бетона на рядовых заполните­лях и портландцементе М 400 требуется: цемента Ц = 300 кг, пес­ка П = 600 кг, щебня Щ = 1200 кг, воды В = 178 л. Опытом уста­новлено, что введением 0, 2 % от массы цемента добавки лигносульфаната технического (ЛСТ) удается снизить расход воды на 16 л с сохранением требуемой подвижности бетонной смеси. При твердении бетона в химические реакции с цементом вступает лишь 10 % вводимой в бетонную смесь воды.

Вычислить степень повышения плотности бетона при сниже­нии расхода воды. Насколько повысится марочная прочность бето­на в результате понижения водоцементного отношения?

Решение: Характеристика бетона без добавок

средняя плотность

p_с.б = Ц + П + Щ + В = 300 + 600 + 1200 + 178 = 2278 кг/м³;

объем пустот за счет испарения излишка воды

V_п = В – 0, 1В = 178 – 178 ∙ 0, 1 = 160, 2 л;

пористость за счет испарившейся воды

%

прочность бетона

МПа.

Характеристика бетона с добавками ЛСТ

средняя плотность

p_с.д = p_с.б – m_в = 2278 – 16 = 2262 кг/м³;

объем пустот за счет испарения излишка воды

V'_п = (В – 16) – 0, 1 (В – 16) = 162 – 16, 2 = 145, 8 л;

пористость за счет испарившейся воды

%

прочность бетона

МПа.

Пористость бетона за счет испарившейся воды снизилась на 8 %, марочная прочность повысилась на 12 %.

Пример 5.34. Необходимые прочность бетона и удобоукладываемость бетонной смеси получены при В/Ц = 0, 5 и расходе це­мента Ц = 300 кг/м³. При введении в бетонную смесь пластифицирующей добавки ЛСТМ-2 (0, 2 %) такая же удобоукладываемость достигнута при В/Ц = 0, 48.

На сколько килограммов уменьшится расход цемента при введении ЛСТМ-2, если прочность бетона оставить без изменения?

Решение: При введении добавки ЛСТМ-2 расход воды

л/м³.

Чтобы сохранить прежнюю прочность бетона, необходимо оставить В/Ц = 0, 5, тогда

кг

Снижение расхода цемента

∆ Ц = Ц - Ц’ = 300 – 288 = 12 кг.