Лабараторные работы(практикум)

Т а б л и ц а 10.2

Требования к подвижности и жесткости бетонной смеси

№

Конструкции и способ уплотнения

Жест-

Подвиж-

пп

кость, с

ность, с

1

Сборные железобетонные с немед-

Н

У

11…30

ленной распалубкой, формируемые на

Б

Т

виброплощадках и вибронасадках

2

Перекрытия с пустотами, стеновые

5…10

1…4

панели, формируемые в горизонталь-

й

ном положении на виброплощадках

3

Густоармированные элементы (ко-

3…5

5…9

5

Формуемые в кассетах изготов

-

7…14

лонны, ригели, плиты),

ляе-

мые с применением наружного

ли

внутреннего вибрирован я

4

Формируемые на уда но-

20…30

-

тановках

вибрационных ус

6

т

-

5…10

Центрифугир ванныер

7

материалов для бетона осуществляется исходя из требо-

Гидропрессованные (трубы)

5…10

-

10.3.3. Выбор материалов для бетона

Выбор

ваний, предъявляемых к бетону, условий эксплуатации конструк-

п

ции,

с збенн стей технологии изготовления и экономических сооб-

ражений.

е

1. Цемент.

Р

Согласно СНиП 5.01.23-83, марку цемента выбирают в зависи-

Rц = (0,81 1,65) Rб.

(10.1)

Для бетонов высоких марок (М500…800),

когда Rб Rц,

соот-

У

ношение Rб / Rц близко к 1.

В зависимости от прочности бетона при сжатии в табл. 10.3 при-

ведены рекомендуемые и допускаемые марки цемента.

Т а б л и ц а 10.3

Выбор марки цемента

Т

Н

Предел прочности

9,8

14,7

19,6

29,4

39,2

49,0

58,8

бетона при сжатии,

(100)

(150)

(200)

(300)

(400)

(500)

(600)

МПа (кгс/см2)

Б

Класс бетона

В7,5

В10

В15

В25

В30

В40

В45

Марка

рекомен-

300

400

400

400

500

600

600

дуемая

цемен-

й

допускае-

-

400

300,

500

550,

500,

550

та

мая

600

550

500и

выбиратьрв соответствии с назначением

Вид

цемента следует

конструкций

ями эксплуатации, требуемым классом (мар-

кой) бетона, вел ч ной

пускнойили передаточной прочности бе-

тона для сборных

конструкций

или проектным возрастом бетона

для монолитных конструкц й на основании указаний стандартов,

технических

или документации на изделия, конструкции и

условий

сооружения с учет м ГОСТ 30515-97.

з

СНиП 5.01.23-83 устанавливает минимальный и максимальный

расход цемента в бетоне.

Для ноармированных бетонных сборных изделий минимальные

ти овые нормы не менее 200 кг/м3 бетона, для армированных (же-

п

3

л зоб тонных) – не менее 220 кг/м . Типовая норма расхода цемен-

та должна превышать 600 кг на 1 м3 бетона.

не

Р

222

2. Заполнители.

Заполнители для бетона должны удовлетворять требованиям

стандартов в отношении прочности, зернового состава, наличия

вредных примесей, морозостойкости.

В качестве крупных и мелких заполнителей для бетона следует

применять щебень из природного камня, гравий, щебень из гравия и

песок, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 26633-91. Допускается

применение в качестве заполнителя щебня из доменного шлака,

щебня и песка из шлаков тепловых электростанций, песка из отсе-

вов дробления горных пород, а также дробленого бетона из некон-

диционных бетонных и железобетонных изделий.

Н

У

При выборе вида крупного заполнителя предпочтение следует

отдавать щебню. Применение гравия возможно только приТсоответ-

ствующем технико-экономическом обосновании. Для высокопроч-

ных бетонов следует применять только щебень, прочность которого

й

не менее чем в

должна превышать среднюю прочность бетона

2 раза для бетона класса В25 и выше. Максимальная крупность зе-

Согласно СТБ 1114-98, для

изготовления бетонных смесей и по-

рен щебня (гравия) должна быть не более 1/3Бминимального разме-

ра конструкции и не более 3/4 на меньшего расстояния между

стержнями арматуры.

3. Вода.

о

ливки уложенного бет на п именяют питьевую или любую пригод-

ную воду, не содержащуювредных примесей, препятствующих

нормальному схва ыванию и твердению бетона. К вредным приме-

сям относят сульфа ы, минеральные и органические кислоты, жи-

з

отт па бетонируемых конструкций и вида арми-

ры, сахар др.

В завис

до

рования (с напрягаемой или ненапрягаемой арматурой) в воде, при-

меняем й длямостиатворения бетонной смеси, максимальное содержание

раств римых солей допускается от 3 000 до 10 000 мг/л, сульфатов –

от 2 000 5 000 мг/л, хлоридов – от 650 до 4 500 мг/л, взвешенных

частиц – от 200 до 500 мг/л. Водородный показатель воды рН не

Р

должен быть меньше 4 и больше 12,5.

пВ воде для промывки заполнителей, поливки рабочих швов, за-

конченных наружных поверхностей бетонных и железобетонных

еконструкций максимально допускаемое содержание растворимых

Задания

Н

У

Задание 1. РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО

Т

(ОРИЕНТИРОВОЧНОГО) СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО

ЕТО А

уплотненной

Методика испытаний

и

ма-

Состав бетона выражается расходом всех его составляющихБ

териалов по массе на 1 м3 уложенной

бетонной сме-

р

си. Иногда состав бетона выражают отношен ем массы составляю-

щих материалов бетонной смеси к массе цемента. За единицу при-

ериалов

нимают массу цемента, т. е. 1 : Х : У (цемент: песок: щебень (гра-

вий) при заданном (требуем м) к личестве воды (В / Ц + Z).

т

Различают лабораторный с став бетона, рассчитанный для состав-

ляющих материалов (песок, щебень (гравий)) в сухом состоянии, и про-

изводственныйсостав– дляма

сестественной влажностью.

з

Из существующ х ме одов расчета составов тяжелого бетона

наиболее простым является метод расчета по «абсолютным объе-

о

мам», в основу которого положено условие, что бетонная смесь по-

сле укладки в ф ирму уплотнения не будет иметь пустот. Состав

по

бет на

мет ду «абсолютных объемов» подбирают в два этапа. На

первом эта е рассчитывают ориентировочный состав бетона; на

щие

результатам пробных

замесов расчеты

проверяют и

втором

уточняют с учетом испытаний контрольных образцов.

Р

2) требуемую удобоукладываемость (подвижность или жест-

кость) бетонной смеси ОК, см, или Ж, с;

3) вид и активность (марку) цемента Rц;

4) насыпную плотность цемента Rнц;

5) насыпную плотность мелкого заполнителя нмз;

У

6) насыпную плотность крупного заполнителя нкз;

7) истинную плотность цемента ц;

Т

8) плотность зерен мелкого заполнителя мз;

9) плотность зерен крупного заполнителя кз;

10) пустотность крупного заполнителя Vпуст;

Н

11) наибольшую крупность зерен щебня или гравия;

12) влажность мелкого заполнителя Wмз.

Исходные данные для подбора состава бетона приведены в

табл. 10.4. Студенты, выполняющие вариант расчета № 1, исполь-

зуют

физические характеристики заполнителей и цемента, полу-

й

ченные в предыдущих лабораторных работах.

щих

БТ а б л и ц а 10.4

Исходные данные для подбора состава бетона

р

Подвиж-

Мини-

Насыпная плот-

Плотность зерен запол-

№

Сред-

ность

мально

ность составляю-

нителей, кг/м

3

няя

(жест-

д пусти-

бетона, кг/м3

вари-

проч-

кость)

мый

заполнители

истинная

анта

ность,

т

це-

мел-

круп-

плотность

бетонной

расх д

мел-

круп-

МПа

сме ,

цемен а,

мент

кого

ного

цемента,

си

кг/м3

кий

ный

кг/м3

см /(с)

1

7,5

3

220

3050

2

з

250

1540

1540

1050

2560

2600

3060

10

5

3

15

4

300

1550

1580

1100

2580

2700

3070

4

о

3

325

1560

1400

1150

2600

2620

3080

20

5

25

2

350

1570

1420

1200

2620

2640

3090

6

30

/100/

350

1580

1440

1250

2640

2660

3100

7

40

/180/

350

1520

1410

1020

2520

2450

3060

8

50

/150/

350

1590

1460

1300

2680

2680

3110

9

60

/200/

350

1600

1480

1280

2700

2700

3120

Р

10

7,5

4

300

1530

1550

1060

2540

2550

3070

п11 12,5

3

325

1540

1590

1100

2560

2650

3080

е

12

45

2

350

1550

1410

1140

2580

2630

3090

13

55

1

325

1560

1430

1160

2600

2650

3100

2. Определение водоцементного отношения.

Водоцементное отношение В/Ц вычисляют, исходя из требуемой

У

прочности бетона, активности цемента и с учетом вида и качества

составляющих по следующим формулам:

Т

для бетона с водоцементным отношением В/Ц = 0,40 (т. е. для

пластичных бетонов)

Н

Rб = А Rц (Ц/В – 0,5);

Б

(10.2)

для бетона с водоцементным отношением В/Ц < 0,4 (для жестких

бетонов)

й

(10.3)

Rб = А1 Rц (Ц/В + 0,5),

где Rб – прочность бетона при сжат , МПа;

р

Rц – активность цемента, МПа;

материалов

А, А1 – коэффициенты,

учитывающ е качество

(табл. 10.5).

о

и

Значение

Т а б л и ц а 10.5

коэффициентов А и А1

Качество

з

аполн телейт

А1 (формула 10.3)

и цемента

А (формула 10.2)

Выс к качестве ные

0,65

0,43

п

0,60

0,40

Рядовые

Пониженн

качества

0,55

0,37

е

Примгочание.

Р

1. К высококачественным материалам относятся щебень из плот-

ности.

После преобразования относительно В/Ц формулы (10.2) и (10.3)

имеют следующий вид:

Т

В Ц

А Rц

Н

У

;

(10.4)

R б 0,5A R ц

В Ц

А1 R ц

.

(10.5)

R

Rб 0,5A1

3. Определение расхода воды.

Б

щебня или гравия по табл. 10.5.

смеси

(водопотребность) опре-

Расход воды в л на 1 м3

бетонной

деляют ориентировочно исходя

з требуемойудобоукладываемости

р

бетонной смеси и с учетом в

да на большей крупности зерен

чание к табл. 10.6).

го

Т а б л и ц а 10.6

При определении к личества воды учитывается также нормаль-

т

ная густота цементн

теста и модуль крупности песка (см. приме-

и

з

Подви

Водопотребность бетонной смеси

Расход воды в л на 1 м

3

бетонной смеси

Уд б укладываемость

при наибольшей крупности

бет нн й смеси

заполнителя, мм

ж-

Жест-

Гравий

Щебень

Р

ность ОК, см

кость, с

10

20

40

10

20

40

п1

2

3

4

5

6

7

8

е

0

31

150

135

125

160

150

135

0

30…20

160

145

130

170

160

145

0

20…11

165

150

135

175

165

150

227

Окончание табл. 10.6

1

2

3

4

5

6

7

8

-

10…5

175

160

145

185

170

155

1…2

-

185

170

155

195

180

165

3…4

-

195

180

165

205

190

175

У

5…6

-

200

185

170

210

195

180

7…8

-

205

190

175

215

200

185

9…10

-

215

200

185

225

220

Т

195

Примечание.

Н

1. Расход приведен для смеси на портландцементе с нормальной

Б

густотой цементного теста (НГЦТ) 26…28 % и на песке с модулем

крупности Мкр = 2.

2. При изменении НГЦТ на каждый процент в меньшую сторону

й

расход воды уменьшается на 5 л, в большую сторону – увеличива-

ется на 5 л/м3.

вычисляют

3. При изменении модуля крупности песка на каждые 0,5 в

меньшую сторону расход воды увел ч вается на 5 л, в большую

сторону уменьшается на 5 л.

4. Определение расхода цемента.

где Ц – расход цемен а, кгбетона;

по формуле

Расход цемента на 1 м3

т

(10.6)

и

Ц = Вр: (В/Ц) б,

з

В – расход воды в л (кг);

(В/Ц) б – водоцементное отношение.

го

Если расх д цемента на 1 м3 бетона окажется меньше минималь-

но

допустим

(например, 200…220 кг/м3), то из условия получе-

ния

л тн й структуры бетона расход цемента увеличивают до тре-

буемой

н рмы или вводят тонкомолотую добавку.

5. О ределение расхода крупных заполнителей.

Р

Расход крупного и мелкого заполнителей вычисляют, исходя из

словий:

двух

Ц

В

МЗ

КЗ

1

(10.7)

ρц

ρв

ρмз

ρкз

где Ц, В, МЗ, КЗ – расход цемента, воды и заполнителей (кг);

ρц, ρв, ρмз, ρкз – истинная плотность этих материалов, кг/м3;

У

Ц

;

В

;

МЗ

;

КЗ

– абсолютные объемы материалов, м3;

ρц ρв

ρмз

ρкз

Т

2) объем цементно-песчаного раствора должен быть равен объе-

му пустот в крупном заполнителе с учетом некоторой раздвижки

Н

зерен, величина которой определяется коэффициентом раздвижки

зерен:

Б

Ц

В

МЗ

V

КЗ

К

разд

,

(10.8)

ρц ρв

ρмз

пкз

й

ρнкз

жки

где Vпкз – пустотность крупного заполнителя в рыхлом состоянии;

ρнкз – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м3;

р

Кразд – коэффициент раздв

зерен крупного заполнителя це-

ментно-песчаным раство ом.

о

Для пластичных смесей К

азд п инимается по табл. 10.7, для же-

стких Кразд = 1,05…1,2.

т

Т а б л и ц а 10.7

и

Значение коэфф ц ен а Кразд для пластичных бетонных смесей