Проектирование состава тяжелого бетона

Одной из основных технологических задач является проектирование состава бетонной смеси. Разработан ряд методов проектирования состава, в том числе имеются официальные руководства, облегчающие решение этой задачи. Каждый раз необходимо выбирать тот метод проектирования (или подбора), который при принятой технологии способен обеспечить получение наиболее достоверного состава и оптимальной структуры бетона. Тогда формируется качество бетона, при котором имеется не только комплекс заданных, но и экстремальных показателей свойств, что соответствует закону створа. При всех методах на начальной стадии производится обоснованный выбор исходных материалов, чему способствуют табличные данные и вспомогательные графики, помещаемые в соответствующие руководства по подбору составов. В них выбор материалов обусловлен проектной маркой бетона к определенному возрасту, разновидностью конструкций и эксплуатационными условиями с учетом марки бетона по морозостойкости, водонепроницаемости и др. На втором этапе проектирования производится определение количественных соотношений принятых материалов, что достигается с помощью несложных расчетов и опытов в лаборатории. Важно обосновать такие количественные соотношения компонентов бетонной смеси, при которых принятая технология в состоянии обеспечить получение бетона необходимого качества и оптимальной структуры. На третьем этапе получают пробный замес бетонной смеси и более детально проверяют ключевые качественные показатели, а при необходимости производят уточнение (корректирование) проектного состава.

 

Определяем подвижность (жесткость) смеси, которую назначают в зависимости от размеров конструкции, густоты армирования, способов укладки и уплотнения (таблица 1).

Таблица 1

Конструкция и способ уплотнения	Жесткость, с	Подвижность, см
ГОСТ 10181-81	ГОСТ 10181-62
Сборные ж/б с немедленной распалубкой, формуемые на виброплощадках или вибронасадком	30-10	120-40	-
Перекрытия с пустотами, стеновые панели, формуемые в горизонтальном положении на виброплощадках	10-5	40-20	1-4
Густоармированные элементы(колонны, ригели, плиты), изготавливаемые с применением наружного или внутреннего вибрирования	5-3	20-10	5-9
Формуемые на ударно-вибрационных установках	30-20	120-80	-
Формуемые в кассетах	10-5	-	7-14
Центрифугированные	-	-	5-10
Гидропрессованные (трубы)	10-5	40-20	-

 

Так как подбирать состав бетона мы будем для стеновых панелей формуемых в горизонтальном положении (согласно ГОСТ 10181-81), а подвижность смеси 1-4 см.

Минимальный расход цемента зависит от консистенции бетонной смеси и крупности заполнителя (таблица 2).

 

Таблица 2:

Смесь	Минимальный расход цемента, кг/м3, при предельной крупности заполнителя, мм
Особо жесткая (Ж>20 с)
Жесткая (Ж=10-20 с)
Малоподвижная (Ж=5-10 с)
Подвижная (ОК=1-10см)
Очень подвижная (ОК=10-16 см)
Литая (ОК>16 см)

 

Так как, жесткость смеси мы приняли 5-10 с (малоподвижная смесь), ав качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона применяют гравий и щебень из плотных горных пород с размером зерен от 5 до 40 мм, то принимаем минимальный расход цемента 160 кг/м3.

Для экономичного расходования цента необходимо, чтобы его марка превышала заданную марку бетона (таблица 3).

 

Таблица 3:

Марка бетона	Марка цемента	Марка бетона	Маара цемента
М100		М300
М150		М400
М200		М500

 

Так как, панели внутренних стен выполняют из бетона марок М150 - М200, то принимаем марку цемента 400.

Задание: Определить состав бетона марки М200 с подвижностью бетонной смеси по осадке конуса 7-14 см.

Применяемые материалы: ПЦ активностью 37,5 МПа и истинной плотностью 3,1 кг/л; песок средней крупности с водопотребностью 7% и истинной плотностью 2,64 кг/л; гранитный щебень с предельной крупностью 40 мм, истинной плотностью 2,81 кг/л и насыпной плотностью 1,56 кг/л.

1. Определяем водоцементное отношение:

 

 

где А – эмпирический коэффициент, учитывающий влияние заполнителей и др.факторов на прочность бетона, в среднем А=0,6;

- активность цемента;

- марка бетона

1. Определяем расход воды:

По графику водопотребности В пластичной и жесткой бетонной смеси, изготовленной с применением ПЦ, песка средней крупности (водопотребность 7%) и щебня наибольшей крупности, ориентировочный расход воды составляет 190 л/м³.

2. Определяем расход цемента:

 

 

3. Устанавливаем коэффициент раздвижки α для пластичных бетонных смесей:

По таблице «Оптимальные значения коэффициента α для пластичных бетонных смесей», коэффициент раздвижки α= 1,348 (по интерполяции)

4. Определяем расход щебня:

 

 

где - пустотность щебня;

- насыпная плотность щебня, кг/л;

- истинная плотность щебня, кг/л.

5. Определяем расход песка:

 

 

где - истинная плотность ПЦ, кг/л;

- истинная плотность песка, кг/л;

Плотность бетонной смеси равна 264+190+1358+638 = 2450 кг/м3. Состав проверяют и при необходимости уточняют на пробных замесах.