Примечание.

Данные таблицы справедливы для бетонной смеси на порт­ландцементе и песке средней крупности. При использовании пуццоланового портландцемента расход воды увеличивается на 20 кг/м³; в случае применения мелкого песка взамен среднего расход воды также увеличивается на 10 кг, а при использовании крупного песка уменьшается на 10 кг.

Расход цемента на 1 м³ бетона вычисляют по уже известному водоцементному отношению и определенной по табл. 2 водопотребности бетонной смеси.

Если расход цемента на 1 м³ бето­на окажется меньше минимально допустимого (200 - 220 кг/м³), то из условия получения плотного бетона расход цемента увели­чивают до требуемой нормы или вводят тонкомолотую добавку.

Расход заполнителей:

Расход заполнителей (песка, щебня или гравия), кг/м³, бетона вычисляют исходя из двух условий:

1. Сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона равна 1 м³ уплотненной бетонной смеси, т. е.

Ц/р_ц + В/р_в + П/р_п + Щ(Г)/р_щ(г) = 1,

Где,

- Ц, В, П, Щ (Г) - расход цемента, воды, песка и щебня (гравия), кг/м³;

- р_ц., р_в, р_п, р_щ(г) - истинная плотность этих материалов, кг/м³;

- Ц/р_ц, В/р_в, П/р_п, Щ(Г)/р_щ(г) - абсолютные объемы материалов, м³.

Таблица 3 Значения коэффициента α для пластичных бетонных смесей

Примечание. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент α находят ин­терполяцией.

2. Цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном
заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т. е.

Ц/р_ц + В/р_в + П/р_п = V_п.щ(г) * (Щ(Г)/р_н.щ(г)) α,

Где,

V_п.щ(г) - пустотность щебня (гравия) в рыхлом состоянии;

р_н.щ(г) - насыпная плотность щебня (гравия), кг/м³;

α - коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия), принимают в зависимости от расхода цемента и водоцементного отношения (для пластичных смесей по табл. 3, для жестких - 1, 05-1, 2).

Решая совместно эти два уравнения, находят формулу, для определения расхода щебня (гравия), кг/м³ бетона:

Щ(Г) = 1/[(V_п.щ(г) α)/(р_н.щ(г) ) + 1/ р_щ(г)]

После определения расхода щебня (гравия) рассчитывают расход песка, кг/м³, как разность между проектным объемом бе­тонной смеси и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя по формуле,

Определив расход компонентов Ц, В, П, Ш(Г) на 1 м³ бетон­ной смеси, кг, вычисляют ее расчетную среднюю плотность

р_{б см} = Ц + В + П + Ш(Г), кг/м³,

и коэффициент выхода бетона β - делением объема бетонной смеси (1 м³) в уплотненном состоя­нии на сумму объемов сухих составляющих, затраченных на ее приготовление:

Где,

- V_ц, V_п, V_{щ (г)} - объем сухих составляющих, затраченных на приготовление 1 м³ бетонной смеси, м³;

- Ц, П, Щ(Г) - расход сухих материалов, кг/м³ бетона;

- р_н.ц., р_н.п, р_н.щ(г) - насыпная плотность сухих материалов, кг/м³;

Значение коэффициента выхода бетона β обычно находится в пределах 0, 55 – 0, 75.

Уточнение расчетного состава бетона пробными замесами:

По­сле выполнения расчета состава бетона готовят пробный замес бетонной смеси объемом 30 - 50 л и определяют ее подвижность или жесткость.

Определение подвижности и жесткости бетонной смеси приведена в лабораторной работе № 13.

Если бетонная смесь полу­чилась менее подвижной, чем требуется, то увеличивают количе­ство цемента порциями по 10 % первоначального и добавляют соответствующее цементно-водному отношению количество во­ды.

В том случае, когда подвижность смеси получилась больше требуемой, добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель, сохраняя отношение их постоянным. Таким путем добиваются заданной подвижности бетонной смеси.

Объем замеса бетонной смеси, полученной после корректи­рования состава ее по подвижности, может быть определен деле­нием общей массы израсходованных материалов на среднюю плотность бетонной смеси:

V_з = (Ц_з, + В_з, + П_з, + Щ (Г)_з) / р_б.см,

Где,

- V_з, - объем замеса бетонной смеси, м³;

- Ц_з, В_з, П_з, Щ (Г)_з, - соответственно масса цемента, воды, песка и щебня (гравия), израсходованных на замес, кг;

- р_б.см - средняя плотность бетонной смеси, кг/м³.

Зная объем бетонной смеси и расход материалов для получе­ния этого объема, можно рассчитать расход материалов на 1 м³ бетонной смеси:

Ц = Ц_з * 1/ V_з;

В = В_з * 1/ V_з;

П = П_з * 1/ V_з;

Щ(Г) = Щ (Г)_з * 1/ V_з

Помимо данного замеса, для уточнения состава бетона реко­мендуется готовить еще два пробных замеса того же объема, что и первый, но в одном — водоцементное отношение принимается больше на 20 %, а в другом — меньше на 20 %, чем у основного замеса.

Для двух дополнительных составов бетона определяют расход воды, цемента, крупного заполнителя и песка аналогично приведенному выше расчету.

Из бетонной смеси каждого замеса изготовляют по три кон­трольных образца - куба размером 150 x 150 x 150 мм, которые ис­пытывают на сжатие через 28 сут. нормального твердения.

По ре­зультатам испытаний строят график R_б =f(В/Ц), по которому выбирают водоцементное отношение, обеспечивающее получе­ние бетона заданной марки.

Методика приготовления пробного замеса в условиях строи­тельной лаборатории. Цемент тщательно перемешивают и просеивают через сито, с сеткой № 1, 25, остаток на сите удаляют. Заполнители высушивают до постоянной массы, при температуре не выше 80 °С.

Компоненты дозируют по массе с точностью взвешивания + 0, 1 %. Составляющие бетонной сме­си перемешивают вручную или механическим способом. Объем бетонной смеси одного замеса при ручном перемешивании (ло­патами) не должен превышать 50 л.

На металлическую форму - боек размером в плане 1 * 2 м снача­ла высыпают отвешенное количество песка, затем добавляют це­мент и перемешивают до получения смеси однородного цвета; затем добавляют крупный заполнитель и всю смесь перемешива­ют до тех пор, пока щебень (гравий) не будет равномерно распре­делен в сухой смеси; в середине смеси делают углубление, куда вливают половину отмеренной воды, осторожно перемешивают и, добавив остальную часть воды, энергично перемешивают бе­тонную смесь до достижения ею однородности.

Длительность перемешивания (от момента приливания воды) должна состав­лять, при объеме замеса до 3 л - 5 мин, до 50 л - 10 мин.

При механическом перемешивании материалы, в бетоносме­ситель загружают в следующей последовательности: песок, це­мент, крупный заполнитель, вода; длительность перемешивания должна составлять 2 мин с момента окончания загрузки всех ма­териалов.

На пробных замесах проверяют подвижность или жесткость бетонной смеси, а также определяют ее среднюю плотность, ко­торая должна совпадать с расчетной.

По результатам пробных замесов и испытаний контрольных образцов-кубов вносят коррективы в расчетный состав бетона. При этом учитывают фактическую влажность заполнителей и пе­ресчитывают номинальный состав бетонной смеси на производ­ственный.

При таком пересчете количество влажных заполните­лей увеличивают на столько, чтобы содержание в них сухого ма­териала равнялось расчетному, а количество вводимой в замес воды уменьшают на значение, равное содержанию воды в запол­нителях.

Среднюю плотность уплотненной бетонной смеси можно оп­ределить при изготовлении контрольных образцов-кубов, взве­шивая пустую форму и форму с уплотненной бетонной смесью.

Производственный (полевой) состав бетона по массе вычисля­ют путем деления расхода каждого компонента бетонной смеси на расход цемента:

по объему состав бетона выражают следующим образом:

Где,

- Ц, П, Щ(Г) - расход материалов на 1 м³ бетона по массе, кг;

- V_ц, V_п, V_{щ (г)} - расход материалов на 1 м³ бетона по объему, м³.

Расчет дозировки составляющих бетонной смеси на один за­мес бетоносмесителя определенного объема с учетом найденно­го коэффициента выхода бетона выполняют по следующим фор­мулам (кг на 1 м³):

Где,

Ц_V, В_V, П_V, Щ(Г)_V – соответственно масса цемента, воды, песка, щебня (гравия), кг, на замес в бетоносмесителе с барабаном объемом V, м³,

Ц, В, П, Щ(Г) – расход материалов с естественной влажностью, кг/м³ бетона.

Пример. Требуется подобрать состав тяжелого бетона марки R_б = 30 МПа для бетонирования монолитных балок и колонн среднего сечения и рассчитать расход материалов на замес в бе­тоносмесителе с полезным объемом барабана 1200 л; подвиж­ность бетонной смеси ОК - 3 см.

Характеристика исходных материалов:

- портландцемент ак­тивностью R_ц = 47 МПа,

- насыпная плотность сухих составляю­щих р_н.ц = 1200 кг/м³; р_нп= 1500 кг/м³; р_нщ = 1600 кг/м³,

- ис­тинная плотность р_ц = 3100 кг/м³; р_п = 2620 кг/м³; р_щ = 2800 кг/м³;

- пустотность гранитного фракционированного щебня V_п.щ = 0, 43,

- наибольшая крупность зерен щебня 40 мм;

- влажность крупного кварцевого песка W_п = 3%;

- влажность щебня W_щ = 1%.

РЕШЕНИЕ:

1. Водоцементное отношение определяют по формуле:

После преобразования относительно В/Ц формула примет вид:

Значение А=0, 6 5 выбрано по табл. 1 как для высококачест­венных материалов.

2. Расход воды на 1 м³ бетонной смеси определяют по табл. 2, учитывая заданную осадку конуса бетонной смеси для бето­нирования балок и колонн ОК = 3 см. Для получения бетонной смеси такой подвижности с применением в качестве крупного заполнителя щебня с наибольшей крупностью зерен 40 мм, рас­ход воды на 1 м³ бетонной смеси должен составлять 175 кг.

3. Расход цемента на 1 м³ бетона:

Ц = В/(В/Ц) = 175/0, 68 = 259 кг.

4. Расход щебня в сухом состоянии на 1 м³ бетона:

Щ = 1/[(V_п.щ * α)/(р_н.щ ) + 1/ р_щ] = 1/(0, 43 - 1, 3/1600 + 1/2800) = 1416 кг

Значение коэффициента раздвижки зерен а = 1, 3 выбрано по табл. 9.3.

5. Расход песка в сухом состоянии на 1 м³ бетона:

П = [1 - (Ц/р_д + В/1000 + Щ/р_щ)] р_п =

= [1 - (259/3100 + 175/1000 + 141б/2800)]2620 = 617 кг.

В результате расчетов получают ориентировочный номиналь­ный (лабораторный) состав бетона, кг/м³:

цемент - 259

вода - 175

песок - 617

щебень - 1416

Итого - 2467

Полученное в итоге значение является расчетной средней плотностью бетонной смеси, т.е. р_б.см = 2467 кг/м³.

6. Коэффициент выхода бетона:

= 1 (259/1200 + 617/1500 + 1416/1600) = 0, 66.

7. Расход материалов на 0, 05 м³ (50 л) бетонной смеси пробного замеса рассчитывают, исходя из приведенного выше номинального состава бетона, кг:

- цемент = 259 * 0, 05 = 12, 95

- вода = 175 * 0, 05 = 8, 75

- песок = 617 * 0, 05 = 30, 85

- щебень = 1416 * 0, 05 = 70, 8

Отвешивают расчетное количество материалов и приготовля­ют бетонную смесь, подвижность которой определяют с помощью стандартного конуса. Если осадка конуса 1 см, т. е. меньше заданной (как в нашем примере), то для увеличения подвижнос­ти бетонной смеси добавляют 10 % цемента и воды (цемента 12, 95 * 0, 1= 1, 295 кг; воды 8, 75 * 0, 1 = 0, 875 кг).

Бетонную смесь с добавкой цемента и воды дополнительно хорошо перемешивают и проверяют подвижность. Если при проверке подвижности осадка конуса окажется 3 см, т. е. будет соответствовать задан­ной, опыт заканчивают и устанавливают действительный расход материалов с учетом добавления 10 % цемента и воды, определяя их абсолютный объем, м³:

Цемент - (12, 95 + 1, 295)/3100 = 0, 0046

Вода - (8, 75 + 0, 875)/1000 = 0, 0097

Песок - 30, 85/2620 = 0, 0116

щебень - 70, 1/2800 = 0, 0254