Файл: Сизов В.П. Проектирование составов тяжелого бетона (подбор состава бетонной смеси).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.07.2024
Просмотров: 118
Скачиваний: 2
4. Правило постоянства величины коэффициента за полнения пустот и раздвижки зерен щебня или гравия раствором (величины а), необходимой для придания бе тонной смеси определенной подвижности или жесткости на песке и щебне данной крупности и зернового состава независимо от расхода цемента.
Это правило может быть выражено формулой
|
|
ѵр |
const, |
(2) |
-~щ ----------- = а = |
||||
V |
|
°пус.щ |
|
|
■пас.ід |
|
|
|
|
где знаменатель — объем |
'межзерновых пустот щ |
рыхлонасыпаннсш |
||
щебне, взятом в количестве, необходимом |
для 'приготовления 1 м3 |
|||
бетонной смеси. |
|
|
|
|
.Например, для бетона с осадкой конуса 2 см на щебне крупно стью 5—80 мм и песке с .модулем крупности 3 на портландцементе марки 400 с нормальной густотой цементного теста 28% коэффи циент заполнения пустот и раздвижки зеден щебня раствором не
зависимо от |
состава последнего равняется 1,29 при расходах цемен |
та от 150 до |
350 кг/м3 бетона. |
Величина |
а определяется как видом, исріушшстыо и зерновым со |
ставом .(тустотностью) щебня (гравия), так и характеристикам« при мененного песка.
•На (рис. 4, а показано изменение величины а е изменением круп ности щебня'(щебень гранитный, оптимальная смесь фракций), а также зернового состава « пустотности песка при подвижности бетонной смеси 2 см осадки конуса и при расходах цемента ,в пре делах .150—350 кг/м3.
Приведенный выше пример относится к смесям, характеризуе мым ОфИВОЙ //.
Изменения а в бетонных смесях с осадкой конуса 2 см и жесткостью 15 секгна щебне разной'крупности, «о на песке с модулем крупности 3 при расходе цемента до Э50 кг/м5 бетона и выше приведены на рис. 4, б.
Из графиков видно, что в бетонных смесях с посто янными осадкой конуса и жесткостью смеси величина а при уменьшении крупности заполнителей уменьшается. На крупном щебне и песке определенной крупности зна чение а выше, чем на мелком щебне. На щебне опреде ленной крупности, но на разных песках, значение а на мелком песке ниже, чем-на крупном.
При расходах цемента в пределах до 350 кг/м3 бето на а является величиной постоянной, но 'конкретное ено значение в зависимости от крупности заполнителей раз лично. При расходах цемента выше 350 кг/м3 бетона значение а повышается. Это увеличение а обусловлено тем, что при расходе цемента выше 350 кг/м3 бетона во-
14
допотребность бетонной смеси не остается постоянной, а увеличивается (см. правило 2) примерно на 1 л на каж дые 10 кг цемента выше указанного предела. Поэтому при постоянном значении а и увеличении водопотребиости расход песка на I м3 бетона резко уменьшается. Что бы обеспечить оптимальное содержание песка в бетоне, значение а при расходах цемента выше 350 кг/м3 бетона нужно увеличивать.
5. Правило, по которому в бетонных смесях с повы шенным содержанием песка (предназначенных для тон костенных или густоармированных конструкций, подвод ного бетонирования, литого бетона и т. д.), в отличие
от обычных смесей с оптимальным содержанием песка (правило 4), коэффициент раздвижки зерен щебня раст
вором а для заданной подвижности или жесткости смеси не зависит ни от расхода цемента, ни от крупности щеб ня, «в очень 'незначительных пределах изменяется с изме
нением крупности песка (рис. 5,а) и для песков с М"р е пределах 1,5—3 может приниматься постоянным (см. номограмму//, рис. 13).
Р.ис. 5. Значение коэффициентов а |
а)' |
ПЧ,д2 |
|||||||||
ос |
|||||||||||
раздвижки |
|
зерен |
и |
заполнения |
|
|
|||||
межзерновых пустот |
в |
щебне |
|
|
|||||||
|
|
|
|
раствором |
|
|
|
|
|
||
я — на |
песке |
разной |
крупности |
при |
|
|
|||||
расходе |
цемента |
в |
пределах |
150— |
|
|
|||||
350 |
кг/м3 (ом. |
иомопрамму // |
на |
рис. |
|
|
|||||
18); |
б — на |
щебне |
различной |
крупно |
|
|
|||||
сти |
н песке |
с |
модулем |
крупности 3 |
|
|
|||||
при расходах цемента в пределах |
|
|
|||||||||
150—550 |
кг/м3 |
бетона |
(тонкостенные, |
|
|
||||||
густоармированные |
конструкции, |
литой |
|
|
|||||||
|
|
н подводный бетоны) |
|
|
|
|
0
_______[______________ |
ШіЦ |
-350 45/7 -350 Т?5/7 ISO 0 10 ?0 .$0 |
80 |
Однако эта закономерность справедлива только при расходах цемента в пределах 150—350 кг/м3 бетона. Как следует из графика рис. 5,6, при расходах цемента выше 350 кг/м3 значение а не остается постоянным, а увеличи вается. Подробные обоснования приведены выше (см. правило 4).
15
6. Правило, согласно которому при одинаковой осад ке конуса удобоукладываемость бетонной смеси, оцени ваемая ее жесткостью в сек, тем лучше (жесткость мень
ше), чем меньше предельная крупность зерен заполни теля. В качестве примера на рис. 6 приведен график из менения удобоукладываемости бетонной смеси на песке
с МкР= 3 в зависимости от крупности щебня. Согласно этому правилу удобоукладываемость мелкозернистых
Рис. 6. Удобоукладываемость (жест кость) в сек бетонной смеси на щеб не различной крупности и песке с мо дулем крупности 3 три подвижности смеси 1, 2, 3 см осадки конуса
/, 2, 3, н 4 — щебень с крупностью зерен, соответственно до 10, 20, 40 н 80 мм
(бесщебеночных) бетонных смесей лучше, чем смесей на щебне при одинаковой подвижности, оцениваемой осад кой конуса.
7. Правило, согласно которому абсолютный суммар ный объем песка и цемента (Йп+Иц) на данных матери алах в бетонных смесях определенной пластичности и жесткости независимо от расхода цемента и водоцементного отношения является величиной постоянной
^п+ц = Ѵ'п + |
- const. |
8. Правило, согласно которому при одинаковой плас тичности и жесткости бетонной смеси на данных мате риалах количество раствора и щебня при расходе це мента до 350 кг/м3 постоянно.
Из перечисленных закономерностей правило постоян ства величины а независимо от расхода цемента (для бетонных смесей равной подвижности) является наибо лее важным, позволяющим на новой основе подбирать состав бетонной смеси и назначать оптимальное содер жание в ней песка.
16
Правило оптимального содержания песка в бетонной смеси, отвечающего наилучшей ее удобоукладываемости (ем. правило 3), является только следствием правила: постоянства величины а.
Б. Методика определения содержания песка в бетоне
Правильное назначение расхода песка имеет большое значение в технологии бетона.
Бетонные смеси с оптимальным содержанием песка наиболее экономичны по расходу цемента и рациональ ны с технической точки зрения: бетон получается более морозостойким, он меньше подвержен усадке. Образцы, изготовленные из бетонной смеси с оптимальным 'содер жанием песка, имели в наших опытах и лучшие прочно стные показатели. Таким образом, наилучшая удобоукладываемость бетонной смеси, обусловленная при про чих равных условиях оптимальным содержанием песка в бетоне, соответствует и наибольшей его прочности. При изменении содержания песка как в большую, так и в меньшую сторону от оптимального также можно полу чить требуемую прочность бетона, однако и в том и дру гом случае будет перерасход цемента против его коли чества, минимально необходимого для получения бетон ной смеси заданной удобоукладываемости.
«Запесоченные» бетоны вследствие перерасхода це мента отличаются повышенной усадкой, увеличенной экзотермией и пониженной морозостойкостью.
Бетонные смеси с недостатком песка (с избыточным содержанием щебня) расслаиваются и плохо поддаются уплотнению. Бетон получается низкого качества, с ра ковинами и другими дефектами. Чтобы обеспечить в этом случае требуемое качество, приходится увеличивать рас ход цемента.
Вопрос правильного выбора соотношения между песком и щебнем (П/Щ) занимает важное место в тех нологии бетона. По этому вопросу проведены большие исследования и опубликовано много трудов. Кроме то го, рекомендации по назначению П/Щ изложены и в ря де применяемых на практике методов подбора состава бетона.
Почти в каждом труде или методе подбора состава бетона вопрос определения П/Щ решается иначе, причем каждый автор утверждает, что найденішй"
песка на 1 м3 бетона является оптимальным. Однако со поставительные подборы составов бетона, анализ прове денных работ, а также расхода материалов выявили большой разнобой (при прочих равных условиях) в рас ходе песка на 1 м3 бетона. Как видно, по вопросу опре деления П/Щ до сих пор нет единых теоретических или экспериментально обоснованных предпосылок, кроме весьма приближенных обобщений имеющегося опыта. Часто оптимальное соотношение П/Щ рекомендуется ус танавливать опытным путам. Все это резко затрудняет работу производственных лабораторий по подбору и ус тановлению правильного и экономичного состава бетона.
В настоящее время определение оптимального соот ношения П/Щ 'производится по значениям К, г, а, ац.т. Однако четких рекомендаций по назначению указанных параметров в технической литературе нет.
Коэффициент а вначале определяли только с учетом расхода цемента. В последующих трудах величину а ус танавливают уже в зависимости от расхода цемента и В/Ц. Однако внесенные уточнения и опубликованные данные по назначению а неточны. Кроме того, по вопро су изменения а имеются ошибочные и неправильные трактования. Например, некоторые авторы утверждают, что с уменьшением крупности щебня значение а увеличи-
. вается, а при одинаковом расходе цементного теста (но при различных В/Ц) для бетонных смесей с осадкой ко нуса- 1 и 12 см а имеет постоянное значение. Наряду с этим в работах приводятся формулы для определения а в зависимости от г и других параметров. С этим предло жением согласиться также нельзя: если известна величи на г, то проще П/Щ определять по значению г и в этом случае не надо прибегать к определению а по формуле.
Предлагаемый автором метод определения оптималь ного содержания песка >в бетонной смеси основан на опи санном выше правиле ;(см. правило 4), согласно которому раздвижка 'зерен щебня (гравия) раствором '(коэффи циент а) на заполнителях определенного зернового со става является постоянной для бетонной смеси данной подвижности и не зависит от расхода цемента в преде лах до 350 кг/м3 бетона.
Многочисленными экспериментами по подбору соста ва бетона на различных материалах и анализом полу ченных результатов установлены определенные законо мерности в изменении величины коэффициента а в зави-
18
симости от свойств крупного и мелкого заполнителей, комплексно характеризуемых их пустотностью. При этом автор исходит из положения, что пустотность заполните лей (песка, щебня и гравия) является всеобъемлющей характеристикой, отражающей их крупность, чистоту, форму и характер поверхности зерен, а также удельный
и объемный веса. Таким |
образом, для каждого вида за |
||
полнителей и заданной |
подвижности |
бетонной |
смеси |
а будет иметь свое |
значение, а |
так как |
при |
определении расхода воды и В/Ц 'Качество за полнителей также учитывается, то каждому виду за полнителей будет соответствовать и свой расход цемента. Следовательно, определение а по предлагаемой методике производится не только в зависимости от пустотноети заполнителей, но косвенно и с учетом расхода цемента.
Такой путь определения величины а является, на наш взгляд, наиболее правильным и позволяет с достаточной для практических целей точностью определять и вели чину а, и зависящий от нее расход песка в бетонной сме си. Проведенные по этой методике многочисленные под боры составов ібетоіна различного 'назначения 'подтвер дили этот вывод.
Автором разработаны номограммы и графики для определения зависимости величины а от пустотности за полнителей. Одновременно разработаны формулы, поль зуясь которыми можно по ряду уже известных парамет ров и по величине а определить оптимальные абсолют ные объемы щебня и песка в бетоне.
В современной практике подбора состава 'бетона оп тимальное содержание песка в бетонной смеси иногда определяют по аналогичному же коэффициенту раз движки зерен и заполнения пустот в щебне, но не раст вором, а песком (коэффициент К). В.этом случае
Я
і г |
Ѵнас.п |
,о \ |
|
к = —щ------------. |
(3) |
||
V |
|
ѵпус .щ |
|
інас.щ |
|
|
Относительно выбора значения К. нет четких реко мендаций. Во многих работах рекомендуется принимать К равным от 0,9 до 1,3 независимо от подвижности или жесткости бетонных смесей. При этом не учитываются расход цемента, крупность и пустотность заполнителей.
19 "