Файл: Черкасов, Г. И. Введение в технологию бетона.pdf

В настоящее время еще не накоплены данные для установ­ ления значений коэффициентов А, С и п, поэтому формула может иметь только познавательное значение, характеризую­ щее зависимость прочности бетонов от некоторых факторов, в частности от уменьшения прослоек цементного камня меж­ ду заполнителями.

Для расчетов зависимости прочности бетонов на заполни­ телях, .удовлетворяющих требованиям ГОСТ, от Ц/В, жест­ кости смеси и марки цемента пользуются опытными данными, приводимыми в таблицах. Выборочные значения из них при­ ведены в табл. 6 и 7.

Т а б л и ц а 6

Значения Ц/В, обеспечивающие получение заданной прочности бетона на портландцементах разных марок и щебне, при

Значения Ц/В, данные в таблице, в зависимости от тре­ буемой жесткости следует уменьшать на величину поправки Д Ц/В (табл. 7).

Таблица 7

Значение поправки Д Ц В

Заканчивая рассмотрение основных закономерностей свойств бетона, необходимо отметить, что приведенные зави­ симости в настоящее время подвергаются критике со стороны многих ученых, так как фактические результаты удобоукла-

32

дываемости смеси и прочности бетона часто значительно от­ личаются от расчетных данных.

Основные закономерности в технологии бетона: закон водоцементного отношения, правило постоянства водосодержания, уравнение абсолютных объемов — определены исходя из упрощенного рассмотрения структуры и свойств бетона.

Успехи науки о бетоне позволили вскрыть сложность и многогранность особенностей этого материала начиная с приготовления смеси до затвердевания ее в прочный монолит

ипри дальнейшем поведении бетона под нагрузкой.

Впоследнее время в технологию бетона успешно внедря­ ются вероятностно-статистические методы исследования. С точки зрения математической статистики технология бетона рассматривается как сложная математическая модель, в ко­ торой наряду с точно предвиденными взаимодействиями (детерминированная система) действует и случайность (сто­ хастическая система).

Изучение достаточно представительных выборок экспери­ ментальных данных «состав — технология — свойства» для этих материалов позволяет статистически устанавливать тех­ нологические связи и закономерности с необходимой досто­ верностью.

Статистическая обработка данных позволяет учесть влия­ ние многочисленных факторов, рассмотреть реализацию раз­ личных вариантов состава и технологии производства и вы­ брать оптимальные из них для получения бетона заданных свойств.

Примеры практического использования зависимостей свойств бетона от его состава

1.Определяем водопотребность бетонной смеси требуемой подвижности (по графику):

В= 1 7 0 л/л З.

2.Определяем Ц/В, обеспечивающее требуемую прочность:

300 = 0,6-300 (Ц/В—0,5); Ц /В =2,17. 3. Определяем расход цемента на 1 м3 бетона:

Ц=2,17-170«370 кг.

4.Определяем расход заполнителя на 1 м3 бетона из уравнения абсо?

лютных объемов:

1 7 0 + 1 ^ + ^ = 1 0 0 0 ; П+ Г—1780 кг.

. Итак, состав бетона: В— 170 л; Ц — 370 кг\ 3—1780 кг.

Если известно значение г, можно определить количество заполнителей;

1.Водопотребность смеси с ОК=8 см (по графику) — 180 л.

2.Для обеспечения прочности бетона 300 кГ/см2 Ц/В остается без из­ менения. Расход цемента

Ц = 2,17-180 = 390 кг.

3. Расход заполнителей

так, чтобы прочность его составила 200 кГ/см2, без изменения подвижно­ сти (5 см).

1. Определяем Ц/В для обеспечения прочности 200 кГ/см2:

Ц= 1,61 -170=274 кг.

3.Содержание заполнителей

170+ГТ + Т Т ‘=1000; п + г=1810 кг.

З а д а ч а № 4. Изменить состав бетона определенный в задаче № 1, так, чтобы прочность его составляла 400 кГ/сл+ без изменения подвиж­ ности смеси (5 см).

Определяем Ц/В для обеспечения прочности Ro=400 кГ/см?: 400=0,4-300 (Ц/В+0,5); Ц/В = 2,88.

2.Считаем, что выше Ц/В критического (2,5) водопотребность увели­ чивается на 2% при увеличении Ц/В на 0,1, тогда

В=180+3-2-|щ =191 л.

3.Количество цемента;

Ц= 2 ,8 8 -191 =510 кг.

4.Количество заполнителей;

1.Водопогребность смеси (по графику) — 135 л.

2.Ц/.В (по табл. 6) =2,05.

34

Поправка к Ц/В на жесткость (по табл. 7) ДЦ /В = 0,25:

Ц/В = 2,05—0,15=1,90.

3.Ц = 1,90-135 = 257- кг.

4.Количество заполнителей

^ б + ^ + П + Щ ^ ю О О ; ГН-Щ=--1980 кг.

Технологические испытания заполнителей

Регламентируемые действующим ГОСТ показатели свойств заполнителей необходимы, но недостаточны для полной оценки эффективности использования в бетоне того или ино­ го заполнителя. В примечаниях к ГОСТ сказано, что оконча­ тельная оценка качества заполнителей может быть дана после их испытания непосредственно в бетоне с последую­ щим технико-экономическим обоснованием.

В настоящее время ведутся многочисленные исследования по разработке новых методов испытаний заполнителей, позво­ ляющих более полно характеризовать их свойства. Из имею­ щихся предложений остановимся на испытании качества крупного заполнителя и сравнении эффективности различных песков.

Испытание качества крупного заполнителя. Метод опреде­ ления качества крупного заполнителя, предложенного И. Ф. Френкелем и А. С. Дмитриевым, основан на следующих поло­ жениях: 1) бетон всегда разрушается только в результате: разрушения цементного камня; 2) если заполнитель значи­ тельно прочнее цементного камня и имеет хорошее сцепление 'с ним, то при увеличении количества заполнителя прочность бетона должна возрастать; 3) 'если заполнитель непрочен или обладает плохим сцеплением с цементным камнем, то проч­ ность бетона при увеличении количества заполнителя будет падать. Результаты опытов по влиянию на качество бетона

различных заполнителей в разном количестве приведены на рис. 8.

Методика испытаний заключается в том, что по требуемой прочности бетона и удобоукладываемости смеси определяют Ц/В, В и Ц и приготовляют два замеса с содержанием круп­ ного заполнителя 750 и 850 кг/м3. Содержание песка в заме­ сах устанавливают'по уравнению абсолютных объемов. Затем изготовляют образцы, которые после'надлежащего хранения испытывают на сжатие. Если прочность образцов из обоих

Rj, кГ/сма

Рис. 8. Зависимость прочности бетона от количества крупного за­ полнителя при постоянном В/Ц:

/ — гранитный щебень; 2 — кирпичный щебень; 3 — керамзитовый гравий.

замесов будет выше требуемой марочной, заполнитель при­ годен для производства бетона этой марки.

Испытания качества песков. Качество песков можно срав­ нивать, сопоставляя расходы цементного теста, необходимого для заполнения пустот в 1 кг песка и смазки поверхности его зерен. Этот показатель назван модулем эффективности Мэ<л.

36

Обычно водопотребность песков 5—12%. Предпочтение необходимо отдать песку с меньшей водопотребностью.

Аналогично можно определять и водопотребность .крупного заполнителя.

Водопотребность щебня (гравия) авторы рекомендуют определять следующим образом. Определяют осадку стан­ дартного конуса у раствора 1 :2 при (В/Ц)р, установленном при определении водопотребности песка. Приготовляют бе­ тонную смесь состава 1 : 2 : 3,5 й подбирают (В/Ц)б так, чтобы осадка стандартного конуса равнялась осадке конуса раствора.

Водопотребность вычисляют по формуле

Водопотребность плотного гравия обычно составляет 1—2%, щебня 2—4%, щебня из пористых карбонатных по­ род до 8—10%..VI

IV. ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

Правильный подбор состава является важнейшим меро­ приятием технологии бетона. Цель этой операции — полу­ чение бетона, удовлетворяющего заданным техническим тре­ бованиям при принятой технологии и наиболее экономичного по составу, т. е. бетона заданной марочной прочности пр,н определенной удобоукладываемости смеси с использованием имеющихся материалов (щебень, гравий, песок, цемент). Обычно экономичность обеспечивается минимальным расхо­ дом цемента.

Может решаться и обратная задача: при заданном расходе цемента подобрать состав, который при принятой технологии обеспечит получение максимальной прочности бетона.

Необходимо отметить, что, несмотря на многочисленные предложения, в нашей стране нет еще стандартного метода подбора состава бетона, который обеспечивал бы высокую точность получаемых результатов, был бы достаточно прост и нетрудоемок по времени при его выполнении.

Методы подбора состава бетона расчетно-эксперименталь-

38

ные и состоят из расчетной части и обязательной эксперимен­ тальной проверки и корректировки назначенного состава.

Расчет состава бетона

Как следует из предыдущей главы, расчет количества це­ мента, воды и заполнителей для обеспечения требуемой проч­ ности затвердевшего бетона и подвижности смеси может быть произведен по формулам и графикам, выражающим основ­ ные зависимости свойств бетона от его состава:

тать раздельныесодержания песка и щебня в смеси заполни­ телей. В то же время только при определенном г или П/Щ(Г) обеспечивается наилучшая удобоукладываемость смеси и,

В 30—40-х годах содержание песка определяли исходя.из необходимости получения максимальной плотности скелета заполнителей, для чего содержание фракций заполнителей назначали пользуясь кривыми просеивания, разработанными Фаулером, И. Боломеем и И. П. Александриным, или подби­ рали соотношение между песком и крупным заполнителем так, чтобы модуль крупности смеси заполнителей имел уста­ новленные значения. Некоторые исследователи предлагали определять наибольшую плотность смеси заполнителей рас­ четами и опытным путем.

Однако подборами состава бетонов доказано, что наибо­ лее плотные смеси из крупного заполнителя и песка не опре­ деляют рациональных значений г, так как цементное тесто не только заполняет пустоты в скелете заполнителей, но и обво­ лакивает их зерна пленками, толщина которых зависит ог удобоукладываемости бетона и принятого водоцементного отношения. Так, оптимальные значения г в бетонных смесях определенной удобоукладываемости и на одних и тех же за­ полнителях при изменении Ц/В смеси могут принимать зна­ чения от 0,28 до 0,42, тогда как определение г по максималь­

39