3599

где Vц, Vв, Vп, Vщ – абсолютные объёмы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, л;

Ц, В, П, Щ – расходы соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя на 1 м³ бетонной смеси, кг;

ρц – истинная плотность цемента, кг/л;

ρв – плотность воды, кг/л;

ρп – истинная плотность песка, кг/л;

ρщ – средняя плотность зёрен крупного заполнителя, кг/л.

Растворная часть (смесь цемента, песка и воды) должна полностью за-

полнять всё пространство между зёрнами крупного заполнителя. При этом зёрна крупного заполнителя располагаются в бетонной смеси менее плотно по сравнению с его естественным состоянием, что характеризуется коэффи-

циентом раздвижки зёрен – α. α – это отношение пустотности крупного за-

полнителя в составе бетонной смеси к его стандартной пустотности; прини-

мается равным 1,05 – 1,15 для жёстких бетонных смесей и по таблице 4.4 для подвижных бетонных смесей. Таким образом:

где Vпуст.щ – пустотность крупного заполнителя, подставляется в виде отно-

сительной величины.

Совместное решение уравнений (4.6) и (4.7) позволяет получить фор-

мулу для расчёта расхода крупного заполнителя:

Таблица 4.4 – Рекомендуемые значения коэффициента раздвижки зёрен

для пластичных бетонных смесей [11]

1 Для гидротехнических бетонов α увеличивается на 0,03 – 0,06 для повышения водонепроницаемости.

2 При других значениях расхода цемента и водоцементного отноше- ния значение α находится интерполяцией.

3 При использовании мелкого песка с водопотребностью более 7 % α уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности песка. При применении крупного песка с водопотребностью менее 7 % α увеличивают на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребности песка.

Значения всех плотностей в формулы (4.8) и (4.9) следует подставлять в ки-

лограммах на литр (или граммах на кубический сантиметр).

При неизвестных значениях плотностей песка и крупного заполнителя применяют методику, приведённую в приложении Б.

По [12] расходы песка и крупного заполнителя определяют по мето-

дике, приведённой в приложении В.

22

4.2 Порядок выполнения работы

Исходные данные для расчёта студентам предоставляет преподаватель.

Исходными данными являются:

-вид и условия эксплуатации конструкции;

-проектный класс бетона по прочности на сжатие – В;

-коэффициент вариации прочности бетона – Vп;

-требуемая подвижность или жёсткость бетонной смеси (можно также назначать по таблице 4.5);

-нормальная густота цементного теста – НГЦТ;

-истинная плотность цемента – ρц;

-насыпная плотность цемента – ρнц;

-вид крупного заполнителя (щебень или гравий);

-средняя плотность зёрен крупного заполнителя – ρщ;

-насыпная плотность крупного заполнителя – ρнщ;

-наибольший номинальный размер зёрен крупного заполнителя – D;

-влажность крупного заполнителя – Wщ;

-модуль крупности песка – Мк;

-истинная плотность песка – ρп;

-насыпная плотность песка – ρнп;

-водопотребность песка – ВПп;

-влажность песка – Wп.

Значения некоторых показателей сырьевых материалов можно брать из предыдущих лабораторных работ. Для приближённых расчётов допускается принимать следующие значения характеристик материалов:

-НГЦТ = 32 %;

-ρц = 3,15 г/см³;

-ρнц = 1300 кг/м³;

-ρщ = 2,55 г/см³;

23

-ρнщ = 1500 кг/м³;

-ρп = 2,63 г/см³;

-ρнп = 1450 кг/м³;

-ВПп = 7 %.

Таблица 4.5 – Рекомендуемые подвижность и жёсткость бетонной смеси

24

Продолжение таблицы 4.5

Примечания.

1 Рекомендации составлены для вибрационного способа уплотнения бе- тонных смесей.

2 При формовании изделий способом центрифугирования рекоменду- ется назначать подвижность бетонных смесей в пределах 4 − 12 см.

Результаты расчёта заносятся студентами в журналы лабораторных ра-

бот.

4.3 Расчёт состава тяжёлой бетонной смеси

4.3.1 Прочность, на которую следует вести подбор состава бетонной

смеси, определяется в соответствии с ГОСТ 18105 [5].

Определяется требуемая прочность бетона – Rт (прочность бетона,

гарантирующая с обеспеченностью 0,95, что средняя прочность бетона изделий при фактическом партионном коэффициенте вариации прочности –

Vп будет не меньше проектной прочности). В качестве проектной прочности

применяется заданный класс бетона – В.

Если в задании указан коэффициент вариации прочности, то Rт рассчи-

где Кт – коэффициент требуемой прочности, принимаемый для всех ви-

дов бетонов (кроме силикатных и ячеистых) и для всех видов конструкций

(кроме массивных гидротехнических) по таблице 4.6 [5].

25

Таблица 4.6 – Значения коэффициента требуемой прочности

Примечание – При промежуточных значениях коэффициента вариа- ции значения Кт принимаются по интерполяции.

При проектировании состава бетона для нового производства, а также при отсутствии статистических данных о прочности бетона, требуемая проч-

ность рассчитывается по формуле

Т.к. Rт – это минимально допускаемая прочность, то допускается уве-

личить полученное значение на (3 – 10) %.

4.3.2 По формуле (4.1), (4.2) или (4.3) определяется цементноводное от-

ношение – Ц/В. При этом в качестве Rб подставляется принятоее значение

Rт.

4.3.3 Определяется расход воды В по таблице 4.2, а при расчёте по ме-

тодике [12] – по таблице 4.3.

4.3.4 Определяется расход цемента Ц по формуле (4.4).

Полученный расход цемента сравнивается с минимально и макси-

мально допустимыми расходами на 1 м³ бетонной смеси – соответственно Цmin и Цmax = 600 кг. Цmin определяется по таблице 4.7. Если Цmin > Ц, то для дальнейших расчётов принимается Цmin. Если Ц > Цmax, то без специального обоснования и проверки применять такой бетон не рекомендуется.

4.3.5 При расчёте по [11] рассчитывается расход щебня Щ по формуле

(4.8). Затем рассчитывается расход песка по формуле (4.9).

26

Также допускается применять методику, приведённую в приложении

Б.

4.3.6При расчёте по [12] расходы песка и щебня рассчитываются по методике приложения В.

4.3.7Все рассчитанные расходы материалов следует округлить до це-

лых.

Таблица 4.7 – Минимально допустимые расходы цемента [8]

5 Лабораторная проверка состава тяжёлой бетонной смеси

5.1 Проведение опытного замеса. Изготовление контрольных образцов

5.1.1 Для проведения опытного замеса необходима следующая аппара-

тура и инструмент:

- весы с верхним пределом измерений до 10 кг, обеспечивающие по-

грешность взвешивания не более 0,1 %;

27

-гири 5 кг, 2 кг (2 шт.), 1 кг;

-линейки измерительные длиной не менее 300 мм – 2 шт.;

-секундомер или часы с секундомером;

-стеклянные или пластмассовые мерные цилиндры с верхним преде-

лом измерений 1000 мл и 250 мл или 100 мл;

- комплект приспособлений для определения подвижности бетонной

смеси: стандартный конус (рисунок 1) с загрузочной воронкой, гладкий лист,

стержень-штыковка;

-вибрационная площадка;

-зажимы для крепления формы на виброплощадке;

-две металлические формы для изготовления трёх стандартных образ-

цов с размерами 100 × 100 × 100 мм;

-металлическое корыто;

-лопата;

-совки (2 шт.);

-чашки или тазы для материалов (3 шт.);

-кельма или нож.

5.1.2 Рекомендуемый объём лабораторного замеса Vз = (6 – 8) л. Пред-

варительно на этот объём следует пересчитать расходы всех материалов по формуле

где Мзi – расход i-го материала (цемента, воды, заполнителей) на замес,

кг;

Мi – расход i-го материала на 1 м³ бетонной смеси, кг.

5.1.3 Твёрдые компоненты взвешивают на весах, воду рекомендуется отмеривать по объёму в мерном цилиндре.

28

Перед приготовлением замеса корыто и лопату протирают влажной тканью. В корыто высыпают взвешенный песок, в него высыпают цемент и перемешивают лопатой до получения однородной по цвету смеси. Затем в неё высыпают взвешенный крупный заполнитель и снова перемешивают. За-

тем в середине смеси делают углубление, выливают в него примерно поло-

вину отмеренной воды и через 30 с тщательно перемешивают смесь, посте-

пенно добавляя в неё оставшуюся воду. Продолжительность перемешивания должна быть не менее 5 мин.

5.1.4 При помощи стандартного конуса студенты определяют осадку конуса бетонной смеси по методике п. 1.1.2. Полученное значение округля-

ется до целых сантиметров. Если осадка окажется меньше заданной, то в бе-

тонную смесь добавляют примерно по (5 – 10) % цемента и воды, не меняя их соотношение. Корректирование повторяют до тех пор, пока не получится заданная подвижность.

Если осадка конуса окажется больше заданной, то в бетонную смесь добавляют по (5 – 10) % песка и щебня до тех пор, пока не получится задан-

ная подвижность.

После каждого добавления материалов бетонная смесь должна быть тщательно перемешана в корыте.

Все корректирующие добавки материалов должны быть записаны в журнал.

5.1.5 Бетонной смесью с заданной подвижностью заполняют стальную форму, которая должна быть предварительно смазана тонким слоем мине-

рального масла (смазки). Не допускаются подтёки смазки, так как они могут ухудшить качество бетона образцов!

Бетонную смесь уплотняют штыкованием стальным стержнем диамет-

ром 16 мм с закругленным концом. Число нажимов стержня должно быть не менее 10. Штыкование выполняют равномерно по спирали от краёв формы к

ее середине.