Бетоны. Определение состава бетона
Состав должен обеспечивать заданные свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона при минимальном расходе цемента как наиболее дорогостоящего компонента.
Исходные данные для определения состава содержатся в техническом проекте строительства и включают следующие требования: проектную марку или класс бетона по прочности, заданную условиями работ удобоукладываемость бетонной смеси, требования по водонепроницаемости, морозостойкости или коррозионной стойкости бетона, данные по наибольшей крупности заполнителя, длительности и режиму твердения и другим условиям производства работ.
Определение состава бетона начинают с выбора материалов для его приготовления. После этого устанавливают их характеристики, необходимые для расчета состава бетонной смеси: активность и плотность цемента, плотность заполнителей в сухом состоянии, крупность зерен заполнителей, показатель пустотности крупного заполнителя.
Выбор цемента для бетона. Для получения связанной структуры цементного теста в бетоне активность цемента должна быть в пределах 0,7…2 от требуемой прочности бетона. При значениях отношения активности цемента к прочности бетона меньше 0,7 и больше 2 цементное тесто теряет связность, что в свою очередь приводит к резкому ухудшению физико-механических свойств цементного камня и бетона. Для вибрированного бетона указанное отношение активности цемента к прочности бетона должно быть в пределах 1,2…2, вибрированного с пригрузом — 1,0…1,2, а величина отношения 0,7…1,0 рекомендуется для бетонов, уплотняемых прессованием, трамбованием.
Цементы, имеющие величину активности выше значения требуемой прочности бетона (раствора) в два и более раз, при отсутствии агрессии должны применяться с тонкомолотыми активными минеральными добавками или микронаполнителями, снижающими активность цемента, но увеличивающими общее количество вяжущего. Оптимальное содержание добавок следует устанавливать на основании лабораторных испытаний.
В соответствии с «Типовыми нормами расхода цемента для приготовления бетонов сборных и монолитных бетонных, железобетонных изделий и конструкций» (СНиП 5.01.23-83), марка цемента может быть выбрана в зависимости от средней прочности бетона при сжатии и условий его твердения.
Для неармированных конструкций (бетонных) минимальный расход цемента должен составлять не менее 170 кг на м³ бетона, а для железобетонных конструкций — не менее 220 кг. Максимальный расход цемента в бетоне не должен превышать 600 кг/м³.
| Проектная марка бетона | Марка цемента для тяжелого бетона при твердении в условиях | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| естественных | тепловой обработки при отпускной прочности бетона | |||||
| 70% проектной и менее | 80…100% проектной | |||||
| рекоменд- уемая |
допустимая | рекоменд- уемая |
допустимая | рекоменд- уемая |
допустимая | |
| М100 | 300 | — | 300 | — | — | — |
| М150 | 300 | 400 | 300 | 400 | 400 | 300, 500 |
| М200 | 400 | 300, 500 | 400 | 300, 500 | 400 | 500 |
| М250 | 400 | 300, 500 | 400 | 300, 500 | 400 | 500 |
| МЗ00 | 400 | 500 | 400 | 500 | 500 | 400 |
| М350 | 400 | 500 | 400 | 500 | 500 | 400 |
| М400 | 500 | 550, 600 | 500 | 550, 600 | 550 | 500, 600 |
| М450 | 550 | 500, 600 | 550 | 500, 600 | 600 | 500, 550 |
| М500 | 600 | 550, 500 | 600 | 550, 500 | 600 | 550 |
| М600 | 600 | 550 | 600 | 550 | — | — |
| Проектная марка бетона |
Марка цемента | |
|---|---|---|
| рекомендуемая | допустимая | |
| М100 | 300 | 400 |
| М150 | 400 | 500 |
| М200 | 400 | 500 |
| М250 | 500 | 400 |
| МЗ00 | 500 | 400 |
| М350 | 500 | 400 |
| М400 | 500 | — |
Выбор мелкого и крупного заполнителей в первую очередь зависит от требуемого класса бетона, т. е. от его нормативной прочности. Чем выше класс бетона, тем выше должны быть требования к качеству заполнителей для него. При этом стремятся использовать, как правило, местные заполнители или заполнители из близкорасположенных карьеров, но отбирают из них те, которые позволяют получать бетон с заданными свойствами при минимальном расходе цемента. Так, для бетонов класса до В10…В12,5 наряду с рядовыми заполнителями среднего качества можно использовать в отдельных случаях и заполнители пониженного качества, т. е. крупный заполнитель низкой прочности, например щебень из карбонатных горных пород и мелкий песок.
Для бетонов класса В15…В20 можно использовать рядовые заполнители среднего качества в том числе и гравий, для бетонов класса В25 и выше необходимо применять высококачественные чистые фракционные заполнители из плотных и прочных горных пород. Однако при окончательном выборе заполнителей для бетона необходимо учитывать также их стоимость.
Назначение удобоукладываемости бетонной смеси. Удобоукладываемость бетонной смеси назначают в соответствии со способом формования и типом конструкций по СНиП 5.01.23-83.
Состав бетона выражают в виде расхода цемента, мелкого и крупного заполнителя и воды на 1 м³ уплотненного бетона. Чтобы определить эти данные, используют различные зависимости, предложенные и апробированные научными организациями.
Методика расчета
1. Определение водоцементного отношения бетонной смеси:
(В/Ц)б = (0,23Rц+10)/(Rб+8)
где Rц и Rб — соответственно активность цемента и марка бетона, МПа.
2. Расход воды определяют по таблице.
Таблица 3. Ориентировочный расход воды для бетонной смеси
| Удобоукладываемость смеси |
Ориентировочный расход воды (кг) при наибольшей крупности (мм) |
|||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Осадка конуса, см | Жесткость, с | гравия | щебня | |||||
| 10 | 20 | 40 | 70 | 10 | 20 | 40 | ||
| 10…12 | — | 215 | 195 | 185 | 175 | 225 | 205 | 195 |
| 5…1 | — | 205 | 180 | 175 | 160 | 215 | 195 | 185 |
| 1…3 | — | 190 | 165 | 160 | 145 | 200 | 180 | 170 |
| — | 8…12 | 175 | 155 | 145 | 135 | 185 | 165 | 155 |
| — | 15…20 | 160 | 145 | 140 | 130 | 170 | 155 | |
| — | 22…30 | 155 | 140 | 135 | 125 | 165 | 150 | |
Примечание. Если искомый расход цемента окажется более 400 кг/м³ , то расход воды повышают из расчета 10 кг на каждые его 100 кг.
3. По расходу воды на 1 м³ бетона и водоцементному отношению бетонной смеси определяют расход цемента на 1 м³ бетона
Ц=В/(В/Ц)б Если расход цемента окажется меньше допустимого нормами, то следует применять минимально допустимый для данных условий эксплуатации конструкций. При этом следует увеличить и расход воды с учетом увеличенного расхода цемента, сохранив расчетное значение В/Ц.
4. Суммарный расход заполнителей (песка и щебня (гравия), кг) на 1 м³ бетонной смеси определяют из условия, что сумма всех составляющих компонентов бетонной смеси равна 1 м , при этом межзерновые пустоты в крупном заполнителе должны быть заполнены цементно-песчаным раствором:
7.Готовят пробный замес бетонной смеси, проверяют ее подвижность и при удовлетворительном значении делают контрольные образцы для определения прочности. Если удобоукладываемость оказывается меньше требуемой, то добавляют 5… 0 % воды от массы, использованной на пробный замес. Чтобы не изменилось В/Ц, одновременно добавляют такой же процент цемента. Если удобоукладываемость выше заданной, то добавляют одновременно 5…10 % песка и щебня от их расхода на пробный замес. Если полученная при испытании прочность бетона отличается от заданной более чем на 15 %, то изменяют В/Ц в большую или меньшую сторону.
Окончательно определенный лабораторный состав бетона, полученный для сухих материалов, пересчитывают на рабочий состав, в котором учтена влажность заполнителей. Для этого рассчитывают количество воды, содержащейся во влажных заполнителях.
Пример 2. В лабораторном составе расход сухого гравия равен 1209 кг, песка — 773 кг, воды — 170 кг. Определить расход заполнителей, если их влажность по массе составляет: гравия — 2 %, песка — 4 %.
Масса воды, содержащейся в гравии, равна 1209х0,02=24 кг, в песке 773х0,04=31 кг. Следовательно, расход влажного гравия составит 1209+24 =1233 кг, а песка — 773+31 = 804 кг. При этом надо сократить расход воды с учетом того, что часть ее содержится в заполнителях: 170 — (24 + 31) = 115 кг.
Иногда состав бетона выражают в относительных единицах, деля расходы всех компонентов бетонной смеси на массовый расход цемента. Если, например, для изготовления 1 м³ бетонной смеси требуется (кг): цемента — 300, воды — 200, песка -800, щебня — 1100, то состав в относительных единицах будет Ц : П : В : Щ = 1 : 0,67 : 2,67 : 3,67.
Читать по теме:
- Бетоны и строительные растворы
- Виды заполнителей и их назначение в бетонах и растворах
- Вода и добавки к бетонам и растворам
- Строительные растворы. Подбор состава, приготовление и транспортирование растворов
- Виды, составы и область применения растворов в строительстве. Растворы специального назначения. Сухие смеси и их применение в строительстве
- Свойства растворных смесей и затвердевших растворов
- Бетоны. Определение состава бетона
- Физико-механические свойства бетонов
- Технологические свойства бетонной смеси. Способы приготовления и укладки бетонной смеси
- Специальные бетоны
К разделу
td/td/tdtd