Тяжелый бетон

http://www.masterhome.ru/news426.html

Расчет состава тяжелого бетона заключается в установлении рационального соотношения между составляющими материалами (цементом, водой, песком, щебнем или гравием), которое должно обеспечить получение бетонной смеси заданной подвижности или жесткости, а также приобретение бетоном требуемой прочности в заданный срок при минимальном расходе цемента. В ряде случаев к бетону предъявляют требования повышенной плотности, морозостойкости, водонепроницаемости и пр.

Наиболее удобным и распространенным является метод расчета состава бетона по абсолютным объемам, разработанный Б. Г. Скрамтаевым и его школой. При расчете по этому способу исходят из того, что сумма абсолютных объемов материалов, расходуемых на 1 м3 бетона, должна составлять 1000 л. Так как после расчета обязательно выполняют экспериментальные лабораторные замесы с последующей корректировкой состава, метод иногда называют расчетно-экспериментальным.

Состав бетона с заданными характеристиками (с учетом требований, вытекающих из условий и сроков эксплуатации) определяют по следующей схеме:

1. Выбор исходных параметров (удобоукладываемость бетонной смеси, вид и марка цемента, крупность и прочность заполнителя).

2. Уточнение характеристик исходных материалов (цемента, щебня или гравия, песка).

3. Расчет расхода материалов на 1 м3 бетона.

4. Изготовление пробных лабораторных замесов с корректировкой их состава (при необходимости) для получения бетонной смеси заданной подвижности.

5. Уточнение расхода материалов на 1м3 бетона с учетом фактических данных, полученных при изготовлении лабораторных замесов (полученный состав называется номинальным).

6. Изготовление и испытание образцов.

Выбирать вид и марку цемента следует в соответствии с указаниями проекта и с учетом рекомендаций СН 386-74.

Крупность заполнителя определяется следующими требованиями:

наибольший размер зерен крупного заполнителя не должен превышать 1/3 наименьшего размера конструкции и 3/4 наименьшего расстояния в свету между стержнями арматуры;

при бетонировании плит допускается применение крупного заполнителя с наибольшей крупностью зерен, равной половине толщины плиты.

По прочности крупный заполнитель должен удовлетворять следующим требованиям: марка щебня из естественного камня, определенная

по дробимости при сжатии в цилиндре, должна быть выше марки бетона не менее чем в 1,5 раза для бетона марок ниже 300 и не менее чем в 2 раза для бетона марок 300 и выше.

При использовании гравия и щебня из гравия предварительно оценивают пригодность их (для бетонов различных марок) по прочности (в соответствии с ГОСТ 10268—70) и по дробимости (ГОСТ 8267—75).

Прежде чем приступить к расчету состава бетона, необходимо сделать анализ материалов и определить следующие характеристики:

для цемента — активность плотность, объемную массу в рыхлонасыпанном состоянии нормальную густоту цементного теста (НГ);

для песка — плотность, объемную массу в рыхлонасыпанном состоянии, гранулометрический состав, модуль крупности и влажность;

для щебня — объемную массу зерен щебня, объемную массу в рыхлонасыпанном состоянии, межзерновую пустотность, зерновой состав, наибольшую крупность зерен, влажность и прочностные характеристики.

Расчет расхода материалов на 1 м3 бетонной смеси.

1. Определяют водоцементное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности при использовании цемента определенной активности. В/Ц рассчитывают по следующим формулами

2 Определяют ориентировочный расход воды

3. Расход цемента вычисляют по уже известным расходу воды (В) и во до цементному отношению (В/Ц):

4. Расход крупного заполнителя — щебня, гравия — вычисляют по формуле

5. Расход песка определяют по формуле

6. После предварительного расчета состава бетона делают пробный замес бетонной смеси (обычно объемом 10 л) и определяют ее удобоукладываемость (подвижность, жесткость).

Если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то в расчет состава бетона вносят поправки — увеличивают количество цемента и воды без изменения водоцементного отношения. Если подвижность больше требуемой, добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель в соответствующем соотношении, что равнозначно уменьшению количества цементного теста. Таким образом, добиваются заданной подвижности.

Подвижность бетонной смеси характеризуется ее осадкой, измеряемой стандартным конусом, изготовленным из листовой стали и имеющим гладкую внутреннюю поверхность.

Осадку бетонной смеси определяют в такой последовательности.

Внутреннюю поверхность конуса смачивают водой, устанавливают его на ровную гладкую площадку, покрытую металлическим листом заполняют бетонной смесью в три слоя равными по объему частями и каждый слой штыкуют 25 раз металлическим стержнем диаметром 16 мм. Для удобства заполнения конуса .бетонной смесью на него надевают расширяющуюся кверху насадку.

По окончании штыкования верхнего слоя излишек бетона срезают, поверхность выравнивают кельмой вровень с краями формы-конуса. Конус осторожно снимают вертикально вверх и ставят на площадку рядом с конусом из бетонной смеси, осадку которого определяют, измеряя расстояние по вертикали между нижним краем линейки, наложенной ребром горизонтально на верхний обрез формы, и серединой верхнего основания конуса бетонной смеси.

Осадка конуса вычисляется как среднее арифметическое двух определений.

При максимальной крупности зерен заполнителя более 70 мм подвижность бетонной смеси определяют при помощи конуса высотой 450 мм с внутренним диаметром

нижнего основания 300 мм и верхнего — 150 мм и каждый слой в форме-конусе штыкуют 56 раз. Значение осадки конуса бетонной смеси приводится к значению осадки стандартного конуса умножением на коэффициент 0,67.

При бетонировании конструкций бетонной смесью малой подвижности пользуются понятием жесткости.

Жесткость бетонной смеси, выражаемую в секундах, определяют техническим вискозиметром, который закрепляют на лабораторной виброплощадке, заполняют его конус бетонной смесью с предварительным штыкованием. Затем уплотняют бетонную смесь в конусе вибрированием при амплитуде колебаний 0,35 мм и номинальной частоте (3000 ± 200) кол/мин в течение 5—30 с (до появления цементного молока из-под нижнего основания конуса). По окончании виброуплотнения выравнивают верхнюю кромку бетона и снимают конус строго вертикально вверх без перекосов.

После этого на вискозиметр устанавливают штатив и опускают диск на поверхность отформованного конуса бетонной смеси. Одновременно включают виброплощадку и секундомер. Время, за которое диск прибора опустится настолько, что риска штанги совпадет с верхней плоскостью направляющей головки штатива, и является характеристикой бетонной смеси.

Если жесткость бетонной смеси менее 100 с, допускается упрощенный метод определения этой характеристики (метод Скрамтаева). Для этого на лабораторной виброплощадке закрепляют форму с внутренними размерами 200 X 200 X 200 мм, вставляют в нее стандартный конус без нижних лапок и заполняют ее бетонной смесью с послойным1 Стыкованием. Затем, осторожно сняв конус, включают виброплощадку засекая время, в течение которого бетонная смесь растечется, заполнив все углы формы, и поверхность ее станет горизонтальной.

Чтобы получить жесткость бетонной смеси, приведенную к показанию технического вискозиметра, надо время, найденное упрощенным методом, умножить на коэффициент 1,5.

Показатель жесткости бетонной смеси вычисляют как среднее арифметическое двух определений, не отличающихся более чем на 20%.

В случае, когда бетонная смесь получилась менее удобоукладываемой, чем требуется, в расчет состава бетона вносят поправки — увеличивают количество цемента и воды без изменения водоцементного отношения. Если же удобоукладываемость будет больше требуемой, Добавляют небольшими порциями (по 10%) песок и крупный заполнитель, добиваясь заданной подвижности и жесткости.

Объемную массу бетонной смеси в свежеуплотненном состоянии вычисляют с помощью мерных цилиндрических сосудов, вместимость которых выбирают в зависимости от максимальной крупности зерен заполнителя: 5 л (высота и диаметр — по 186 мм) при крупности щебня до 40 мм и 15 л (высота и диаметр — по 267 мм), если крупность зерен заполнителя 70—80 мм.

В предварительно взвешенный сосуд загружают бетонную смесь и тщательно уплотняют вибрированием — до появления на ее поверхности цементного молока (но не более 1,5 мин).

По окончании уплотнения избыток бетонной смеси срезают, поверхность тщательно заглаживают вровень с краями мерного сосуда и снова взвешивают его. Объемную массу определяют по формуле. Значение ее считают как среднее арифметическое двух определений.

Расход материалов бетона уточняют по формулам:

Соответствие найденного состава бетона заданным прочностным характеристикам определяют путем изготовления и испытания образцов.

Состав бетона, найденный таким образом, называется номинальным.

Расчет расхода материалов на замес бетоносмесителя. Если вместимость бетоносмесителя задана по сумме объемов загружаемых материалов, то расход материалов на замес бетоносмесителя определяют по формулам:

Если вместимость смесителя задана по выходу бетона с одного замеса (эта характеристика указана в техническом паспорте на бетономешалку), то расход материалов на замес вычисляют, по формулам:

Рабочий состав бетона на один замес бетоносмесителя определяют перерасчетом (корректировкой) состава с учетом естественной влажности материалов (песка, щебня или гравия):

Предел прочности бетона при сжатии определяют испытанием образцов-кубов или образцов-цилиндров, изготовленных из бетонной смеси с последующим твердением в заданных условиях или выпиленных из готовых конструкций. Размер ребра образца-куба должен быть 300, 200, 150, 100 и 70,7 мм, а диаметр образца-цилиндра —200, 150, 100 и 71,4 мм, высота — соответственно 400, 300, 200 и 143 мм. При этом за эталон принимают куб размером 150 X 150 х 150 мм.

Формы для образцов изготовляют, как правило, из металла. Внутренние поверхности новых форм должны быть шлифованными, их шероховатость не должна превышать Ra = 2,5 мкм по ГОСТ 2789—73. Плотность прилегания боковых деталей друг к другу и ко Дну формы должна исключать возможность вытекания цементного теста при формовании образцов. Неплоскостность внутренних поверхностей не должна превышать 0,03 мм на 100 мм длины для новых форм и 0,04 мм — для форм, находящихся в эксплуатации Отклонения внутренних" размеров собранных форм от номинальных размеров образцов не должны превышать 1 %. Прессы для испытания бетонных образцов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8905—73

Формовать образцы следует не позднее чем через. 15 мин после приготовления замеса. При изготовлении образцов из бетонной смеси, характеризующейся подвижностью менее 12 см и жесткостью не более 60 с, форму, заполненную с избытком смесью, жестко закрепляют на вибростоле и вибрируют с. частотой 2800—3000 кол/мин и амплитудой 0,35—0,50 мм до полного уплотнения и появления на поверхности тонкого слоя цементного молока При изготовлений образцов из бетонной смеси подвижностью более 12 см уплотнение выполняют без вибрации — путем штыкования металлическим стержнем диаметром 16 мм. При изготовлении образцов из бетонных смесей, жесткостью более 60 с формование выполняют с пригрузом, обеспечивающим удельное давление 4МПа (40 кгс/см2). При этом формы применяют с насадками, а амплитуда колебаний виброплощадки должна быть 0,5 мм.

Контрольные образцы, предназначенные для определения проектной марки бетона (прочности в возрасте 28 суток или ином возрасте), следует хранить в камере нормального твердения при температуре ^20 + 2)° С и относительной влажности воздуха не менее 90%.

Для испытания образцы-кубы устанавливают одной из боковых граней на опорную плиту пресса и центрируют с помощью специального шаблона или пользуясь рисками на опорной плите. Нагрузка на образец при испытании должна возрастать равномерно со скоростью 5,06-01 кН/с (6—10 кгс/с).

Временное сопротивление бетона сжатию в пересчете на кубиковую прочность вычисляют для каждого образца по формуле с учетом переводного коэффициента к эталонной кубиковой прочности.

Переводные коэффициенты для приведения предела прочности образцов разных форм и размеров к кубиковой прочности эталонного образца (150 X 150 X 150 мм).

Среднюю прочность серии определяют, как правило, по результатам испытания трех образцов.

Если наименьший результат испытания одного из образцов отклоняется от наибольшего результата образца-близнеца более чем на 15%, наименьший результат отбрасывают и вычисляют среднюю прочность бетона по оставшимся двум показателям.

Неразрушающие методы определения прочности бетона. К ним относятся склерометрические методы, основанные на определении твердости поверхностного слоя бетона, и электронно-акустические методы.

Склерометрические методы в силу своей простоты и доступности находят все большее распространение на стройках и заводах сборного железобетона.

Недостаток этих методов заключается в том, что о прочности бетона не всегда можно судить по твердости поверхностного слоя. Поэтому если есть опасения, что внутри конструкции могут быть раковины или прочность по сечению неодинакова, следует применять электронно-акустические методы.

Устройство приборов, применяемых для склерометрических испытаний прочности бетона, основано, как правило, на использовании двух принципов: упругого отскока и пластических деформаций.

Испытания по принципу упругого отскока производят склерометрами с ударной энергией 7,5; 12,55 или 30 Дж (0,75; 1,255 или 3 кг/м).

При использовании принципа пластических деформаций применяют приборы трех типов: ударные молотки с эталонным стержнем (системы Кашкарова), ударные молотки с заданной массой и энергией удара (шариковые молотки и маятниковые приборы) и, наконец, гидравлические штампы.

Перед определением прочности бетона неразрушающими методами на каждом изделии надо выбрать не менее 12 участков для испытания с таким расчетом, чтобы не менее 2/3 из них приходились на наиболее нагруженные зоны конструкций, а остальные были равномерно распределены по всей поверхности. При выборе участков испытаний следует в первую очередь использовать боковые поверхности конструкции, прилегающие к опалубке, избегая, однако, участков стыков опалубки и других дефектных мест.

Каждый участок испытания должен иметь площадь не менее 100 см2, где по растворной части (без прикосновения к крупным зернам заполнителя) наносят 5—10 ударов.

Из многих методов склерометрических испытаний чаще всего прочность бетона определяют эталонным молотком системы Кашкарова. После удара, нанесенного молотком, диаметр отпечатка на бетоне сравнивают с диаметром отпечатка на эталонном стержне и вычисляют показатель твердости по формуле

Прочность бетона определяют по тарировочной кривой, построенной для выбранного состава бетона на данных материалах по результатам параллельных испытаний бетонных образцов эталонным молотком и под прессом. Для нанесения на график экспериментальных точек принимают значения показателей средней прочности бетона.

Татировочную кривую признают пригодной для использования, если значения средней прочности, полученные во время испытаний и нанесенные точками на график, не будут отклоняться от средней прочности, характеризуемой кривой, более чем на 15%. Большие отклонения показателей средней прочности образцов допустимы лишь для 5% испытанных образцов.

Для построения тарировочной кривой используют результаты испытаний не менее 36 образцов размером 200 X 200 X 200 мм или 150 X 15,0 X 150 мм, изготовленных из трех замесов бетонной смеси одинакового состава и испытанных в возрасте 3, 7, 28, 90 суток (но три образца в каждый срок).

При использовании эталонного молотка для определения прочности бетона в конструкции на объекте, где нет татировочных кривых, можно взять универсальные тарировочные кривые из инструкции к прибору. Однако для привязки к универсальной тарировочной кривой надо параллельно испытать разрушающими и неразрушающими методами не менее пяти контрольных образцов. При отсутствии контрольных образцов их вырезают из конструкции или, в крайнем случае, изготовляют из того же состава бетона и на тех же материалах, что и. испытываемая конструкция.

Испытание бетона эталонным молотком производят при нормальной температуре бетонат и воздушно-сухом состоянии поверхности изделия. Поэтому, как правило, не следует испытывать прочность бетона сразу после термовлажностной обработки или увлажнения. Выдержка конструкций после распалубки — не менее 48 ч. Допускается ускоренное подсушивание бетона на выбранных участках.

При испытании верхней горизонтальной поверхности бетона о нее сначала надо удалить слой затвердевшего цементного молока.

Бетоны, возраст которых превышает один год, испытывают после удаления шлифовальным камнем слишком твердого поверхностного слоя толщиной 3—5 мм.

Измерять диаметр отпечатков на бетоне и эталонном стержне рекомендуется с помощью увеличителя со шкалой. Допускается использование и углового масштаба.


По мотивам книги «Строительные материалы» авторы А.П.Чехов и В.М.Глущенко


При частичном или полном копировании материала ссылка на Masterhome.ru обязательна.

Строительные материалы
31-03-2006