1.4 Корректирование состава бетонной смеси
Корректирование производится в том случае, если бетонная смесь не удовлетворяет проектным требованиям по подвижности или жесткости. Кроме того, необходимость корректирования связана с наличием неоднородности бетонной смеси и данное несоответствие не связано с погрешностями при дозировании.
Примеры корректировки состава бетона приведены в таблице 49. После каждого добавления корректирующих материалов смесь тщательно перемешивают и делают повторное определение подвижности или жесткости до получения заданных показателей.
Продолжительность корректирования не должна превышать 15 минут. В связи с тем, что с введением в состав бетонной смеси корректирующих материалов объем смеси увеличивается, необходимо уточнить объем замеса и произвести пересчет состава сначала на уточненный объем замеса, а затем и на 1 м3 бетонной смеси.
2 Определение коэффициента уплотнения бетонной смеси
Расчет и корректирование состава бетона по методу абсолютных объемов предполагает отсутствие в отформованной бетонной смеси газовой составляющей (поры воздухововлечения и недоуплотнения). Однако такие поры всегда имеют место и их количество можно оценить коэффициентом уплотнения Ку. Для хорошо отформованных смесей он находится в пределах 0,96…0,98.
Коэффициент уплотнения определяют при формовании бетонной смеси в сосуде известного объема. Допускается определение Ку совмещать с изготовлением контрольных образцов-кубов.
Таблица 49 – Примеры корректировки состава бетона
Состояние бетонной смеси |
Корректирующие материалы* |
|
материал |
количество, % от исходного |
|
Вытекание цементного молока из-под основания металлического конуса при его заполнении – недостаточная водоудерживающая способность заполнителей |
Песок |
5...10
|
Подвижность смеси больше (жесткость меньше) заданной – избыток цементного теста |
Песок и крупный заполнитель |
5...10
|
Подвижность смеси меньше (жесткость больше) заданной – недостаток цементного теста |
Вода и цемент при расчетном В/Ц |
5…10
|
В бетонной смеси наблюдается пустоты между зернами крупного заполнителя (недостаток растворной составляющей смеси) |
Песок, вода и цемент при расчетном В/Ц |
3…5
|
* Порции материалов следует готовить заранее.
3 Изготовление контрольных образцов-кубов
В связи с тем, что в работе предусматривается определение Ку, совмещаемое с изготовлением контрольных образцов, то перед заполнением форм бетонной смесью они взвешиваются с предварительным смазыванием внутренней поверхности формы машинным маслом для уменьшения адгезии бетона к поверхности.
Уплотнение контрольных образцов бетона производится с учетом марки бетонной смеси по формуемости.
Марка бетона по удобоукладываемости П5 не требует уплотнения, т.к. ее называют «литой», такая смесь должна уплотняться под действием собственной массы.
Для марок бетона по удобоукладываемости ПЗ и П4 уплотнение производят 10-кратным штыкованием металлическим стержнем диаметром 16 мм по спирали от краев формы к ее центру
Для марок бетона по удобоукладываемости П1, Ж1, Ж2 и Ж3 образцы изготовляют вибрированием заполненной бетонной смесью формы, закрепленной на лабораторной виброплощадке (рисунок 37).
Смесь в форме уплотняют до момента прекращения оседания конуса и появления на поверхности цементного молока. Время вибрирования соответствует показателю жесткости, увеличенному на 30 секунд.
Для марки бетона по удобоукладываемости Ж4 уплотнение контрольных образцов производят аналогично, но с применением пригруза, обеспечивающего давление не менее 0,001 МПа.
После окончания формования образцы взвешивают, маркируют с обозначением даты изготовления, номера группы, подгруппы и звена с указанием В/Ц.
Образцы хранят в форме при температуре 18...22 С накрытой влажной тканью. После достижения распалубочной прочности образцы извлекают из формы и хранят в камене нормального твердения до достижения марочной прочности, которая определяется в 28-суточном возрасте. Допускается прочность контрольных образцов определять и в другие сроки с последующим пересчетом на марочную прочность, используя логарифмический закон роста прочности бетона, по формуле
R28 = Rnlg 28 / lg n, (41)
где R 28 – марочная прочность бетона, МПа; R n – прочность бетона в возрасте n суток (n = 3...90 суток), МПа.
Рисунок 37 – Лабораторная виброплощадка
1 – станина; 2 – пружины; 3 – электродвигатель; 4 – эксцентрик; 5 – площадка
Контрольные вопросы
1 Почему бетонная смесь обладает связностью и пластичностью?
1 Так как появляются силы капиллярного стяжения между твердыми частицами, смоченными водой.
2 Так как действуют силы трения между частицами заполнителей.
3 Так как действуют силы трения между растворной составляющей смеси и частицами крупного заполнителя, а пластификатором служат равномерно распределенные в смеси пузырьки вовлеченного воздуха.
4 Тонкодисперсные частицы вяжущего, добавок, пылеватых и глинистых примесей при взаимодействии с водой затворения образуют тесто, в котором на поверхности раздела фаз возникают силы межмолекулярного взаимодействия, капиллярного стяжения, вязкого трения, придающие смеси пластичность.
2 В каких условиях жесткие бетонные смеси пластичны?
1 Жесткие бетонные смеси не обладают пластичностью.
2 Жесткие бетонные смеси обладают пластичностью после перемешивания.
3 Жесткие бетонные смеси обладают пластичностью при сильном вибромеханическом уплотнении.
4 Жесткие бетонные смеси обладают пластичностью при коэффициенте раздвижки зерен более 1,3.
3 Что называется тиксотропностью бетонной смеси?
1 Повышение текучести бетонной смеси пластифицирующими добавками.
2 Уменьшение вязкости после вибромеханического воздействия.
3 Свойство бетонной смеси уменьшать вязкость и становиться более текучей при вибромехаиических воздействиях и загустевать после прекращения воздействия.
4 Изменение консистенции бетонной смеси добавлением воды до величины водоудерживающей способности.
4 По каким показателям оценивается удобоукладываемость бетонной смеси?
1 По подвижности, жесткости и связности.
2 По расслаиваемости и седиментации.
3 По оседанию конуса бетонной смеси при сотрясении бойка.
4 По соотношению свободной и физически связанной воды.
5 Как влияет количество воды затворения на подвижность (жесткость) бетонной смеси?
1 Чем больше воды затворения до определенного предельного значения, тем выше подвижность.
2 С увеличением количества воды затворения улучшается удобоукладываемость смеси, поэтому прочность бетона возрастает.
3 Чем больше воды затворения, тем больше жесткость.
4 Подвижность и жесткость бетонной смеси не зависят от количества воды затворения.
6 Будет ли изменяться подвижность бетонной смеси при изменении вида цемента и неизменной марке?
1 Подвижность бетонной смеси не зависит от вида и марки цемента.
2 Подвижность бетонной смеси зависит от вида, но не зависит от марки цемента.
3 Подвижность бетонной смеси зависит от марки, но не зависит от вида цемента.
4 Подвижность бетонной смеси находится в прямой зависимости от вида и марки цемента.
7 Почему ограничивается время определения показателя удобоукладываемости и корректирования состава бетонной смеси?
1 Чтобы исключить влияние изменения количества воды затворения вследствие ее испарения.
2 Время установлено произвольно.
3 Время установлено по физическим возможностям персонала строительных лабораторий.
4 При увеличении времени наблюдается влияние изменения вязкости смеси вследствие начинающейся гидратации цемента.
8 Как корректируется подвижность бетонной смеси в случае превышения проектной величины?
1 Уменьшается расход песка.
2 Увеличивается расход крупного заполнителя.
3 Увеличивается расход песка или совместно песка и крупного заполнителя в расчетном соотношении.
4 Увеличивается расход цемента.
9 Что такое коэффициент уплотнения бетонной смеси?
1 Отношение объема пустот уплотненной бетонной смеси к общему объему пустот в неуплотненной смеси.
2 Отношение средней плотности бетонной смеси, уплотненной конкретным способом, к ее теоретической средней плотности.
3 Отношение теоретической средней плотности бетонной смеси к средней плотности смеси, уплотненной конкретным способом.
4 Разность между теоретической средней плотностью бетонной смеси и средней плотностью смеси, уплотненной конкретным способом.
10 Как влияет седиментация бетонной смеси на основные свойства бетона?
1 Ее влиянием можно пренебречь.
2 Седиментация бетонной смеси повышает плотность и однородность бетона.
3 Седиментация бетонной смеси снижает однородность и прочность бетона.
4 Седиментация бетонной смеси способствует повышению удобоукладываемости бетонной смеси, однако плотность и прочность бетона снижается.
Лабораторная работа № 13
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА
Общие сведения
Качество бетона и его работа в сооружениях и конструкциях определяется свойствами, важнейшим из которых является прочность.
Под прочностью понимают способность материала сопротивляться разрушению от внутренних напряжений, возникающих под действием внешних нагрузок.
Бетон относится к материалам, которые хорошо сопротивляются сжимающим нагрузкам и усилиям; значительно хуже – растягивающим нагрузкам и усилий. Поэтому строительные конструкции проектируют так, чтобы бетон в них воспринимал сжимающие нагрузки. При необходимости восприятия растягивающих нагрузок и усилий конструкции армируют стальной арматурой, которая и обладает высоким сопротивлением этим нагрузкам.
Прочность бетона является интегральной характеристикой, которая зависит от свойств компонентов бетона, его состава, условий приготовления, твердения, эксплуатации и испытания. В свою очередь, с прочностью бетона связан и ряд других его свойств.
Не вдаваясь в подробности современных представлений о структуре и процессе разрушения бетона, можно выделить следующие основные положения:
– прочность бетона зависит от структуры и свойств цементного камня, который скрепляет зерна заполнителя в монолит. Структура и свойства цементного камня зависят от его минерального состава, водоцементного отношения, тонкости помола цемента, возраста, условий приготовления и твердения, от введенных добавок. Свойства бетона существенно зависят от вида и качества заполнителей. И в тех, и в других случаях прочность бетона может отличаться в 1,5...2,0 раза;
– разрушение бетона происходит постепенно. Оно сопровождается перераспределением напряжений и вовлечением в трещинообразование все большего объема материала, вплоть до образования сплошного разрыва, зависящего от формы образца и конструкции, ее размеров и других факторов;
– разрушение бетона при сжатии связано с развитием микротрещин отрыва, направленных параллельно действующему усилию. Происходит кажущееся увеличение объема образца, но в действительности нарушается сплошность материала;
– жидкая фаза бетона оказывает большое влияние на процесс разрушения. Степень влияния этого фактора зависит от скорости приложения нагрузки.
На результат определения прочности бетона влияет много факторов, которые можно разделить на три группы: статистические, технологические и методические.
К статистическим факторам следует отнести колебания активности цемента, его нормальной густоты и минерального состава, качества заполнителей, приводящие к неоднородности структуры бетона. В данном случае качество бетона определяется его средней прочностью и однородностью, которая оценивается по коэффициенту вариации прочности. Для нормирования прочности необходимо использовать стандартную характеристику – класс бетона В.
Класс бетона – это числовая характеристика прочности бетона, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95). Это значит, что установленная классом прочность бетона обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100.
Установлены следующие классы тяжелого бетона по прочности при сжатии (МПа): В3,5; В5; В7,5; B10; B12; B15; В20; B25; B30; В35; B40; В45; В50; В55; В60. Допускается также применение промежуточных классов В22,5 и B27,5. Например, класс бетона B20 следует понимать так: с вероятностью 0,95 при определении предела прочности при сжатии бетона на любом произвольно взятом участке конструкции будет получен результат 20 МПа и более, и лишь в 5% случаев можно ожидать значения менее 20 МПа. Для конструкций, запроектированных без учета возможных колебаний прочности, показатели прочности бетона характеризуются марками.
Марка бетона – числовая характеристика прочности бетона, принимаемая по его среднему значению, т.е. без учета статистического коэффициента вариации.
К технологическим факторам следует отнести факторы, связанные с приготовлением образцов (непараллельность и неплоскостность граней, шероховатость поверхности, возможность расслоения бетона по высоте).
К методическим факторам следует отнести различные аспекты методики испытаний (конструкции и особенности пресса, размеры образцов, скорость нагружения, влажность бетона и др.).
Метод определения прочности бетона испытанием контрольных образцов довольно прост и легко исполним для различных видов силовых воздействий.
С точки зрения соответствия результатов испытаний
Прочность бетона, определенная в лабораторных условиях, может значительно отличаться от прочности бетона, определенной в реальных конструкциях. Это связано со следующими недостатками:
– различие условий формования и твердения бетона в образцах и конструкциях;
– невозможность определить прочность бетона в ранее возведенных конструкциях;
– невозможность достоверно оценить прочность бетона и охарактеризовать дефектность его в различных частях конструкции;
– затрудненность проведения оперативного контроля качества бетона;
– невозможность проведения сплошного контроля качества бетона.
Для уменьшения влияния этих факторов на точность определения прочности бетона применяются наразрушающие методы контроля, основной особенностью которых является оценка качества бетона по косвенной характеристике при наличии соответствующей градуировочной зависимости между изучаемым свойством бетона и косвенной характеристикой. Такими косвенными характеристиками являются: скорость распространения ультразвука в бетоне; величина отскока бойка прибора от поверхности бетона; размер отпечатка на поверхности бетона; усилие местного скола бетона на ребре конструкции и ряд других.
Неразрушающими методами можно определять прочность бетона всех видов ее нормируемого уровня (передаточной, распалубочной, отпускной, марочной), контролировать набор прочности при твердении, а также при обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений.
Цель работы
– изучить стандартный метод разрушающего контроля прочности бетона;
– исследовать влияние В/Ц на прочность бетона;
– определить В/Ц для бетона проектной марки по результатам испытания образцов.
Порядок выполнения работы
Каждое звено студентов определяет предел прочности при сжатии разрушающим методом бетонных образцов, изготовленных при выполнении работы № 12. По результатам определения предела прочности при сжатии образцов различных составов определяется оптимальное значение В/Ц для получения запроектированной марки бетона.
Методы испытаний