Проектирование состава тяжелого бетона

Бетон - искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей, взятых в определенных пропорциях.

Эти пропорции (рациональные соотношения между составляющими материалами) определяются расчетами с последующим корректированием на пробных замесах. Рациональное соотношение расходов материалов должно обеспечивать необходимую удобоукладываемость бетонной смеси и приобретение заданной прочности в назначенный срок при наименьшем расходе вяжущего. В результате испытания выполненных из пробного замеса образцов-кубов устанавливается действительный состав бетонной смеси, обеспечивающий получение бетона заданной марки.

Состав бетона принято выражать двумя способами:

- в форме расходов всех составляющих материалов по массе на 1 м³ уложенной и уплотненной бетонной смеси,

- в виде отношения массы составляющих материалов к массе цемента, принимаемой за единицу, т. е. как 1:X:Y (цемент: песок: щебень) при указанном значении водоцементного отношения - В/Ц=Z.

Различают два состава бетона - номинальный (лабораторный), определяемый для материалов в сухом состоянии, и полевой (производственный), для материалов в естественно влажном состоянии.

Наиболее удобным для расчета состава бетона является метод “абсолютных объемов”. Исходное положение метода - свежеприготовленная бетонная смесь после укладки в опалубку и уплотнения не будет иметь пустот.

Проектирование состава бетона включает следующие этапы:

- назначение требований к бетону, исходя из вида и способа изготовления конструкции;

- выбор материалов и определение их характеристик;

- определение расчетом предварительного (ориентировочного) состава бетона;

- проверка свойств и корректирование состава бетона в пробных замесах;

- определение производственного (полевого) состава бетона.

 

2.1.1 Назначение требований к бетону и выбор материалов

 

Для расчета состава тяжелого бетона необходимо иметь следующие данные:

- проектная прочность бетона (марка) R_б, МПа;

- удобоукладываемость бетонной смеси, определяемая подвижностью

(осадка конуса ОК, см) или жесткостью Ж по вискозиметру (с);

- вид и активность (марка) цемента R_ц, МПа;

-насыпная плотность цемента r_нц, песка r_нп, щебня (гравия) r_{нщ(г )}, кг/м³;

- истинная плотность цемента r_ц, песка r_п, щебня (гравия) r_щ(г), кг/м³;

- пустотность щебня (гравия) V_пщ(г), объемные доли;

- наибольшая крупность зерен щебня (гравия) D_max, мм;

- влажность заполнителей (массовая доля воды в заполнителе) W_п,W_щ(г), %.

 

В зависимости от вида конструкции и способа уплотнения уложенного бетона задается подвижность или жесткость бетонной смеси (см табл. 2.1)

Таблица 2.1

Требования к подвижности бетонной смеси в зависимости от назначения бетона

 

Вид конструкции и способ уплотнения бетонной смеси	Жесткость по стандартному вискозиметру, с	Подвижность (ОК), см
1. Сборные железобетонные конструкции, формуемые на виброплощадках с немедленной распалубкой 2. Перекрытия с пустотами, стеновые панели, формуемые на виброплощадках в горизонтальном положении 3. Густоармированные элементы (колонны, ригели, плиты) изготовляемые с применением наружного и внутреннего вибрирования 4. Конструкции, формуемые на ударно-вибрационных установках 5. Конструкции, формуемые в кассетах 6. Центрифугированные конструкции 7. Гидропрессованные (трубы)	30 - 10     10 -5     5 - 3     30 -20   10 - 5 10 - 5 10 - 5	-     1 - 4     5 - 9     -   7 - 14 5 - 10 -

Примечание. При перекачивании бетонной смеси насосом осадка конуса (ОК) должна быть 6 -8 см.

Вид цемента выбирают в зависимости от назначения бетона и технологии изготовления конструкции:

- для сборных железобетонных конструкций, изготавливаемых с тепловлажностной обработкой - портландцемент, быстротвердеющие портландцемент и шлакопортландцемент;

- для морозостойких бетонов - гидрофобный, пластифицированный и сульфатстойкий портландцементы;

 

 

- для массивных монолитных гидротехнических сооружений - шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент.

Выбор марки цемента зависит от марки проектируемого бетона и должен обеспечивать экономное расходование цемента. Рекомендуемая марка цемента должна в 1,5 - 2 раза превышать проектную марку бетона.

При выборе заполнителей, зная истинную и насыпную их плотности, рассчитывают их пустотность (объемную долю межзерновых пустот в рыхлонасыпанном заполнителе) по формуле (%):

 

V_п= (1 -r_н/r) ^· 100, (2.1)

где r_н -насыпная плотность песка, щебня (гравия), кг/м³;

r - истинная плотность песка, щебня (гравия), кг/м³.

Пустотность заполнителей для тяжелого бетона не должна превышать 38 % для песка, 50 % для щебня, 45 % для гравия.