3599

10

1– цилиндр с фланцем в основании; 2 – конус; 3 – кольцо-держатель с руч- ками; 4 загрузочная воронка; 5 – штатив; 6 – направляющая втулка;

7 – фиксирующая втулка; 8 – диск с шестью отверстиями; 9 – стальная шайба; 10 – штанга

Рисунок 3 – Установка типа Вебе устройства, обеспечивающие при испытаниях их жёсткое крепление к по-

верхности виброплощадки.

11

Установку собирают и закрепляют на виброплощадке. Заполнение ко-

нуса бетонной смесью, уплотнение смеси и снятие с отформованной смеси конуса осуществляют в соответствии с п. 1.1.2, как для смесей марок П1 –

П3.

Поворотом штатива 5 диск 8 устанавливают над отформованным кону-

сом бетонной смеси и плавно опускают его до соприкосновения с поверхно-

стью смеси.

Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер и наблю-

дают за выравниванием и уплотнением бетонной смеси. Смесь вибрируют до тех пор, пока не начнётся выделение цементного теста из любых двух отвер-

стий диска 8. В этот момент выключают секундомер и виброплощадку. Из-

меренное время в секундах характеризует жёсткость бетонной смеси.

По жёсткости бетонные смеси подразделяют на марки:

Ж1 – Ж = 5 – 10 с;

Ж2 – Ж = 11 – 20 с;

Ж3 – Ж = 21 – 30 с;

Ж4 – Ж = 31 – 50 с;

Ж5 – Ж > 50 с.

1.2 Прочность бетона

1.2.1 Важнейшим показателем тяжёлого бетона является его класс по прочности при сжатии – В.

Класс бетона – одно из нормируемых значений унифицированного ряда данного показателя качества бетона, принимаемого с гарантированной обеспеченностью.

Необходимая прочность должна быть получена в определённом воз-

расте, называемом проектным. Проектный возраст бетона – время, в течение

12

которого должно быть обеспечено достижение бетоном заданных требова-

ний по маркам, классам или по другим показателям, которое устанавливается в нормативно-технической документации на бетонные или железобетонные изделия или в рабочих чертежах бетонных и железобетонных монолитных сооружений. Чаще всего проектный возраст составляет 28 суток, но в неко-

торых случаях может доходить до 1 года.

Класс бетона зависит не только от фактической его прочности, но и от однородности результатов испытаний (или наоборот – от разброса прочности в разных партиях бетонных изделий). Это выражается следующей теорети-

ческой формулой:

где В – класс бетона по прочности, МПа;

– средняя прочность бетона, МПа, которую следует обеспечить при

R

производстве конструкций;

Vп – коэффициент вариации прочности бетона;

t – коэффициент, характеризующий принятую при проектировании обес-

печенность класса бетона (обычно t = 0,95).

Таким образом, чтобы гарантировать прочность, соответствующую

классу В, необходимо обеспечить бóльшую прочность: > В, т.е. создать за-

R

пас прочности. И чем больше разброс прочности на данном заводе, тем

больше должен быть запас, т.е. тем больше будет отличаться от класса бе-

R

тона В.

Стандарт [8] предусматривает следующие классы бетонов по прочно-

сти при сжатии: В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В22,5; В25; В27,5; В30;

В35; В40; В45; В50; В55; В60; В70; В80; В90; В100; В110; В120.

1.2.2 Кроме прочности бетона в проектном возрасте – «проектной

прочности» различают также передаточную и отпускную прочность.

13

Передаточная прочность бетона – это прочность, при которой допуска-

ется передача усилия обжатия от напряжённой арматуры с упоров (формы или домкратов) на бетон.

Отпускной называют прочность бетона, при которой разрешается от-

грузка готовых бетонных или железобетонных изделий потребителям. От-

пускную прочность выражают в процентах от проектной. Связано это с тем,

что большинство железобетонных изделий не сразу нагружается полной рас-

чётной нагрузкой, а бетон, в свою очередь, способен набирать прочность длительное время. Отгрузка изделий с отпускной прочностью вместо проект-

ной позволяет удешевить строительство без ущерба для качества конструк-

ций.

2 Цель работы

2.1 Целью работы является ознакомление студентов с теоретическими основами и освоение ими практических навыков подбора состава и опреде-

ления основных свойств тяжёлых бетонов.

3 Общие указания по выполнению работы

3.1 Работа состоит из четырёх частей, каждая из которых проводится в течение одного занятия:

часть 1 – расчёт лабораторного состава бетонной смеси;

часть 2 – проведение опытного замеса с корректировкой состава по удобоукладываемости и изготовление образцов;

часть 3 – испытание образцов бетона на прочность;

часть 4 – расчёт производственного состава бетонной смеси.

14

Часть 4 может совмещаться с частью 3.

3.2 Работа может проводиться по звеньям или всей подгруппой.

4 Расчёт лабораторного состава тяжёлой бетонной смеси

4.1 Теоретические основы расчёта

4.1.1 Подобрать состав бетонной смеси – значит определить расходы сырьевых материалов, после перемешивания, уплотнения и твердения кото-

рых получится заданный объём бетона с заданными свойствами. Расчёт со-

става ведётся обычно на 1 м³ бетонной смеси.

В настоящее время существует несколько методов расчёта составов тя-

жёлых бетонных смесей, и работа по их совершенствованию продолжается.

В данной работе предлагается использование одной из двух методик, приве-

дённых в «Руководстве по подбору составов тяжёлого бетона» [11] и в мето-

дическом пособии «Методическое пособие. Рекомендации по подбору составов бетонных смесей для тяжелых и мелкозернистых бетонов» [12]. Так как обе методики основаны на одних и тех же базовых принципах, они при-

водятся ниже не поочерёдно, а одновременно, и по ходу расчёта приводятся различия между ними.

4.1.2 Прочность бетона зависит от большого числа факторов – актив-

ности вяжущего, прочности и формы зёрен заполнителей, условий и продол-

жительности твердения, вида и количества введённых добавок, состава бе-

тона и др. Учёт всех влияющих факторов является чрезвычайно трудной (и

до конца не решённой на сегодняшний день) задачей. Поэтому при расчёте состава учитываются только важнейшие, наиболее значимые факторы, что нашло своё выражение в нижеприведённых формулах, ориентированных на

28-суточный срок твердения в нормальных условиях.

15

В [11] применяется формула Боломея-Скрамтаева:

где Rб – прочность бетона, на которую ведётся расчёт, МПа;

А (А1) – коэффициент, учитывающий качество цемента и заполни-

телей. Принимается по таблице 4.1. При этом для бетонов с Ц/В до 2,5 (бе-

тоны низкой и средней прочности – приблизительно 48 МПа и ниже) приме-

няется коэффициент А, а при Ц/В больше 2,5 (бетоны с прочностью более

48 МПа) – коэффициент А1;

Rц – активность цемента, МПа. Т.к. раньше активность определя-

лась по отменённой в настоящее время методике, то активность, определён-

ную по ГОСТ 30744 [9], следует умножить на коэффициент 1,15. При неиз-

вестной активности цемента, используют его класс;

Ц/В – так называемое цементноводное отношение – отношение рас-

хода цемента к расходу воды по массе на единицу объёма бетонной смеси.

Данный фактор является одним из важнейших и выражает зависимость проч-

ности бетона от его пористости. Дело в том, что только часть вводимой в

бетонную смесь воды вступает в химические реакции с цементом. Другая часть, необходимая для получения требуемой удобоукладываемости, оста-

ётся свободной, а после её испарения в структуре бетона остаются поры, со-

ставляющие основную часть его капиллярно-пористой системы.

Знак плюс в скобках в формуле (4.1) применяется при Ц/В больше 2,5,

знак минус – при Ц/В ≤ 2,5. Связано это с тем, что на самом деле зависимость прочности бетона от указанных выше факторов нелинейная (рисунок 4), и

формула (4.1) является результатом линеаризации двух наиболее характер-

ных участков 1 и 2.

16

Таблица 4.1 – Значения коэффициентов А и А1

Рисунок 4 – Зависимость Rб/Rц от цементноводного отношения

18

Таблица 4.2 – Рекомендуемые расходы воды для приготовления бетонной

смеси [11]

Расход воды – в килограммах

Примечания.

1 Расход воды приведён для бетонной смеси на портландцементе с НГЦТ = (26 – 28) % и на песке с модулем крупности Мк = 2.

2 При изменении НГЦТ на каждый процент в меньшую сторону расход воды уменьшается на (3 – 5) кг, в большую сторону – увеличивается на (3 – 5) кг.

3 При изменении модуля крупности песка на каждые 0,5 в меньшую сторону расход воды увеличивается на (3 – 5) кг, в большую сторону – умень- шается на (3 – 5) кг.

4.1.4 По найденному по формуле (4.1), (4.2) или (4.3) цементноводному отношению и определённому по таблице 4.2 или 4.3 расходу воды можно рассчитать расход цемента:

19

Таблица 4.3 – Рекомендуемые расходы воды для приготовления бетонной

смеси [12]

Расход воды – в килограммах

Примечания.

1 Значения в таблице даны при применении фракции щебня 5(3) – 20 мм. При применении щебня фракции 5(3) − 10 мм расход воды увели- чивается на 10 − 15 л/м³; при применении щебня фракции 5 − 40 мм рас- ход воды уменьшается на 10 − 15 л/м³.

2 Водопотребность бетонной смеси с водоредуцирующими/пласти- фицирующими добавками определена при применении песка с модулем крупности 2,0.

3 Примерный объём вовлечённого воздуха без воздухововлекающих добавок в зависимости от максимальной крупности заполнителей от 1 % (фр. 5 − 40 мм) до 3 % (фр. 5(3) − 10 мм).

4 Изготовление бетонных смесей марок по подвижности П3, П4 и П5, без водоредуцирующих/пластифицирующих добавок не рекоменду- ется.

4.1.5 При расчёте состава бетона исходят из того, что 1 м³ бетонной смеси в уплотнённом состоянии состоит из цемента, заполнителей и воды (на самом деле в ней всегда присутствует ещё и воздух, но при расчёте плотных бетонов это не учитывается), следовательно, можно записать: