РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОго СОСТАВА

Расход воды в л на 1 м³ бетонной смеси (водопотребность) опре­деляют ориентировочно исходя из требуемой удобоукладываемости бетонной смеси и с учетом вида и наибольшей крупности зерен щебня или гравия по табл. 16.

При определении количества воды учитывается также нормаль­ная густота цементного теста и модуль крупности песка (см. приме­чание к табл. 16).

Таблица 16

Водопотребность бетонной смеси

Примечание.

Расход приведен для смеси на портландцементе с нормальной густотой цементного теста (НГЦТ) 26÷28 % и на песке с модулем крупности M_кр - 2.

При изменении НГЦТ на каждый процент в меньшую сторону расход воды уменьшается: на 5 л. в большую сторону - увеличива­ется на 5 л/м³.

При изменении модуля крупности песка на каждые 0,5 в меньшую сторону расход воды увеличивается на 5 л, в большую сторону - уменьшается на 5 л.

Определение расхода цемента.

Расход цемента на 1 м³ бетона вычисляют по формуле

Ц =В : (В/Ц)_б,

где Ц - расход цемента, кг; В - расход воды в л (кг); (В/Ц)_б - водоцементное отношение.

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

Определение расхода заполнителей.

Расход крупного и мелкого заполнителей вычисляют, исходя из двух условий:

- сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона должна быть равна 1м³ уплотненной смеси, следовательно,

где Ц, В, М3, КЗ - расход цемента, воды, мелкого и крупного заполнителей (кг); ρ_ц, ρ_в, ρ_мз, ρ_кз - истинная плотность этих материалов, кг/м³.

- абсолютные объемы материалов, кг;

 

Объем цементно-песчаного раствора должен быть равен объе­му пустот в крупном заполнителе с улетом некоторой раздвижки зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки зерен:

где V_пкз - пустотность крупного заполнителя в рыхлом состоянии; ρ_нкз - насыпная птотностъ крупного заполнителя, кг/м³;

К_разд - коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя це­ментно-песчаным раствором.

Для пластичных смесей К_разд принимается по табл. 17, для жестких К_разд=1,05÷1,20.

Таблица 17

Значение коэффициента К_разд для пластичных бетонных смесей

Расход цемента на 1 кг/м3 бетона	при В/Ц
0,3	0.4	0.5	0.6	0,7	0,8
	-	-	-	1,26	1.32	1,38
	-	-	1Д	1,36	1,42	-
	-	1.32	1,38	1,44	-	-
	1,31	1.4	1.46	-	-	-
	1,44	1.52	-	-	-	-
	1,52	1.56	-	-	-	-

Примечание.

При других значениях Ц и В/Ц коэффициент К_разд находится интерполяцией.

Решая совместно уравнения (2) и (4), получаем формулу для определения расхода крупного заполнителя (щебня или гравия) в кг на м³ бетона:

Расход мелкого заполнителя (песка) в кг на м³ бетона вычисляют как разность между проектным объемом бетонной смеси (1 м³) в уплотненном состоянии и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя:

Определение расчетной (теоретической) средней плотно­сти бетонной смеси.

Определив расход всех компонентов (воды, цемента, крупного н мелкого заполнителей) на 1 м³ бетонной смеси, вычисляем ее рас­четную среднюю плотность по формуле:

Определение коэффициента выхода бетона.

Коэффициент выхода бетона р равен объему бетонной смеси (1 м³) в уплотненном состоянии, деленному на сумму объемов су­хих составляющих, затраченных на ее приготовление. Его вычис­ляют по формуле:

где V_ц, V_мц, V_кз - объемы сухих составляющих (цемента, мелкого и крупного заполнителей), затраченных на приготовление 1 м³ бетон­ной смеси. м³; Ц, М3, КЗ - расход сухих материалов на 1 м³ бетона, кг; ρ_нп, ρ_нмз, ρ_нкз - насыпная плотность сухих материалов (цемента, мелкого и крупного заполнителей.

Численное значение коэффициента выхода бетона находится обычно в пределах 0,55÷0,75.

 

Лабораторная работа № 6

 

ИспытаНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ и бетона

 

Пробные замесы бетонной смеси готовят после выполнения рас­чета состава бетона и определения расхода составляющих на пробный замес. Объем бетонной смеси пробного замеса принимают 7÷10 л (из расчета изготовления 6÷9 контрольных образцов-кубов с ребром 100 мм). Указанного объема бетонной смеси достаточно и для оп­ределения ее удобоукладываемости (подвижности).

Методика определения подвижности бетонной смеси приведена в ГОСТ 10181.1-2000.

Изменять (регулировать) подвижность бетонной смеси можно за счет увеличения расхода цемента и воды, сохраняя водоцементное отношение, а также увеличивая количество мелкого и крупного за­полнителя (в том же соотношении). Наиболее эффективным спосо­бом повышения подвижности бетонной смеси является применение пластифицирующих добавок.

Цель работы:ознакомление студентов с методами приготовления тяжелого бетона и определения его основных характеристик.

Задачи работы:

1. Приготовить бетонную смесь расчетного состава.

2. Определить удобоукладываемость смеси.

3. Изготовить для испытаний образцы кубы.

4. Определить прочность и класс тяжелого бетона.

Оборудование и материалы: портландцемент;вода;песок кварцевый;щебень гранитный фр. 5÷20 мм или гравий природный фр..20 мм;весы электронные;стандартная форма-конус;металлическая линейка;штыковка.

Методика испытаний

Определение расхода материалов на замес.

Расход воды в л

B₁=B·V₃,

где В - расход воды в л на 1 м³ бетонной смеси; V3 - объем замеса в м³.

Расход цемента в кг

Ц₁=Ц·V_з,

где Ц - расход цемента в кг на 1 м³ бетонной смеси.

Расход крупного заполнителя в кг

K3₁ = K3 · V₃,

где K3₁ - расход крупного заполнителя в кг на 1 м³ бетонной смеси.

Расход мелкого заполнителя в кг

M3₁ =МЗ · V₃.

где M3₁ - расход мелкого заполнителя в кг на 1 м³ бетонной смеси.

Приготовление пробного замеса.

Цемент тщательно перемешивают и просеивают через сито № 1.25. Остаток на сите удаляют.

Заполнители предварительно высушивают до постоянной массы при температуре выше 80 - 90°С.

Компоненты бетонной смеси дозируют с точностью взвешива­ния ± 0.1 %. Все составляющие перемешивают вручную или меха­ническим способом (в бетономешалке).

При перемешивании вручную используют предварительно ув­лажненную металлическую форму-боек размером в плане 1x2 м. На поддон формы сначала высыпают отвешенное количество мелкого заполнителя, затем добавляют требуемое количество цемента. Ком­поненты перемешивают до получения смеси однородного состава, затем добавляют крупный заполнитель, и всю смесь тщательно пе­ремешивают до тех пор, пока щебень или гравий не будет равно­мерно распределен в сухой смеси. После этого в середине переме­шенной смеси делают углубление, вливают в него половину тре­буемого количества воды, осторожно перемешивают, собирают бе­тонную смесь в кучу и добавляют остальную часть воды. Затем энергично перемешивают бетонную смесь до достижения ее одно­родности. Продолжительность перемешивания (от момента затворения водой) должна составлять 5 минут.

В случае механического перемешивания в бетоносмеситель сна­чала загружают песок, затем цемент, крупный заполнитель и воду. Продолжительность перемешивания должна составлять 2 минуты с момента загрузки всех компонентов,

На пробных замесах определяют удобоукладываемость (под­вижность или жесткость) бетонной смеси.

Определение подвижности бетонной смеси.

Подвижность является статической характеристикой бетонной смеси, потому что оседание конуса, отформованного из бетонной смеси, происходит за счет собственной массы. Увеличение количе­ства цемента и воды, уменьшение доли крупного заполнителя или применение пластифицирующих добавок позволяет измеять под­вижность бетонной смеси.

Подвижность бетонной смеси оценивают по осадке изготовлен­ного из бетонной смеси конуса (ОК) в см. Бетонный конус изготав­ливают из бетонной смеси с помощью стандартной металлической формы (рис, 10.1) без дна в виде усеченного конуса высотой 300, диаметром верхнего и нижнего оснований соответственно 100 и 200 мм.

Форму предварительно очищают, протирают изнутри влажной тканью и устанавливают на плоскую горизонтальную поверхность, не впитывающую воду (металлический противень или кусок лино­леума). Затем форму через воронку заполняют бетонной смесью - тремя приблизительно равными по высоте слоями. Каждый слой 25 раз уплотняют путем равномерного штыкования металлическим стержнем диаметром 16 и высотой 300 мм на всю его высоту до нижележащего слоя. Форма при этом должна быть прижата к осно­ванию.

После окончания штыкования верхнего слоя воронку снимают, и избыток бетонной смеси срезают кельмой вровень с краями формы. Затем форму-конус поднимают строго вертикально вверх и держат в течение 5÷7 с таким образом, чтобы не разрушить бетонный ко­нус. Бетонная смесь, освобожденная от формы, под действием соб­ственной массы начинает оседать. После окончания осадки снятую форму ставят рядом с осевшим бетоном. На верхнее основание формы-конуса укладывают металлическую или деревянную линей­ку, и от нижнего ее ребра другой линейкой с делениями замеряют осадку бетонной смеси с точностью до 0,5 см (рис. 12). Если по­сле снятия формы-конуса бетонная смесь разваливается - сильно деформируется и приобретает форму, позволяющую определить ее осадку - измерение не выполняют, а повторяют испытание на но­вой порции бетонной смеси.

Общее время испытания с начала наполнения формы-конуса бе­тонной смесью до момента измерения ее осадки не должно превы­шать 10 минут.

Осадку конуса бетонной смеси определяют два раза, и за резуль­тат принимают среднее арифметическое двух определений.

Если при определении подвижности бетонной смеси осадка стандартного конуса равна нулю - смесь не обладает подвижно­стью, ее удобоукладываемость характеризуется жесткостью, оцени­вается по времени вибрации в секундах и определяется с помощью прибора для определения жесткости (рис. 13)

Изготовление контрольных образцов.

Для определения средней (марки) бетона и его класса по прочно­сти при сжатии изготавливают стандартные образцы-кубы с ребром 150 или 100 мм из бетонной смеси и выдерживают до испытания в течение 28 суток в нормальных условиях.

Образцы изготавливают в разборных стальных формах со строганой или шлифованной внутренней поверхностью. Размеры собранных форм не должны отклоняться по длине ребер более чем на 1 %, а углы между гранями прямоугольных форм должны быть прямыми.

Формы перед укладкой бетонной смеси очищают от остатков бе­тона, внутреннюю поверхность смазывают отработанным мине­ральным маслом или смазкой, препятствующими сцеплению бетона с поверхностью форм.

Бетонную смесь укладывают в формы и уплотняют не позднее чем через 20 мин после окончания перемешивания и определения ее удобоукладываемости. Методы укладки и уплотнения бетонной смеси в формах зависят от ее подвижности. Если она составляет бо­лее 12 см осадки конуса, ее укладывают в формы высотой 100 и 150 мм в один слой и уплотняют штыкованием металлическим стержнем диаметром 16 мм по спирали от краев к центру образца, Число штыкований принимают равным 10 погружениям стержня на каждые 100 см² верхней поверхности образца. После окончания уп­лотнения избыток бетона в верхнем слое срезают металлической линейкой вровень с краями формы, а поверхность образца заглажи­вают.

Жесткие бетонные смеси, а также смеси с подвижностью менее 12 см по осадке конуса, уплотняют вибрированием. Смесь уклады­вают в формы с некоторым избытком, устанавливают их на стан­дартную лабораторную виброплощадку и закрепляют вибрировани­ем. Затем включают виброплощадку и секундомер, фиксируя время уплотнения. Вибрирование продолжают до полного уплотнения, которое характеризуется прекращением оседания бетонной смеси, выравниванием ее поверхности и появлением на ней цементного раствора. Затем форму снимают, срезают излишки бетона и загла­живают поверхность образца.

При жесткости бетонной смеси более 20 с контрольные образцы изготавливают в формах с насадкой в следующей последовательно­сти. На форме закрепляют насадку высотой, равной высоте формы, жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке, заполняют бетонной смесью до половины высоты насадки, устанавливают на поверхность смеси пригруз (не менее 10 г на 1 см² поверхности) и вибрируют в течение 30÷60 с до прекращения оседания пригруза, Затем снимают пригруз и насадку, срезают избыток смеси и загла­живают поверхность образца.

Образцы в формах покрывают влажной тканью и хранят в поме­щении при температуре (20±2)°С в течение 1 сут, затем формы рас­крывают, вынимают образцы из форм и маркируют. До момента испытания образцы хранят в камере нормального твердения при температуре (20±20)°С с относительной влажностью воздуха не ме­нее 95 %.

Образцы в камере укладывают на стеллажи в один ряд по высоте с промежутками в 10÷20 мм.