Подбор состава тяжелого бетона

От правильности проектирования состава тяжелого бетона зависят его плотность и прочность, которые, в свою очередь, во многом определяют такие важные свойства, как морозостойкость, водонепроницаемость и др. Рациональным считается тот состав тяжелого бетона, в котором расход вяжущего минимален при условии получения заданной прочности и других свойств бетона и необходимой удобоукладываемости бетонной смеси.

Состав бетона выражают двумя способами: на стройках в виде соотношения по массе (реже по объему, что менее точно) между расходами цемента, песка и щебня с обязательным указанием В/Ц; на бетонных заводах в виде расхода всех материалов в килограммах на 1 м³ уложенной и уплотненной бетонной смеси. В первом случае массу или объем цемента принимают за единицу, поэтому соотношение между составными частями бетона имеет вид 1:X:Y при определенном В/Ц (где X – количество частей песка; Y – количество частей щебня или гравия).

Сначала определяют номинальный (лабораторный) состав бетона без учета влажности заполнителей, затем производственный (полевой) – с учетом влажности заполнителей.

Подбор состава включает в себя как расчетные операции (определение предварительного состава), так и его проверку на опытных замесах.

Расчет предварительного состава тяжелого бетона производят на основе зависимости прочности бетона от активности цемента, цементно-водного фактора и качества заполнителей, а также зависимости подвижности бетонной смеси от расхода воды и других факторов.

Водопотребность бетонной смеси (расход воды на 1 м³ бетона) назначают в зависимости от ее удобоукладываемости (подвижности или жесткости). Удобоукладываемость смеси, если она не задана, выбирается в зависимости от вида конструкции и способа формования.

Определение расходов песка и крупного заполнителя основано на формулах, которые вытекают из физических основ структурообразования бетона (принципы метода абсолютных объемов):

а) сумма абсолютных объемов всех компонентов бетонной смеси равна 1 м³ свежеуложенного уплотненного бетона, т.е.

(1000 дм³);

б) цементно-песчаный раствор занимает промежутки между зернами крупного заполнителя с определенной их раздвижкой:

,

где Ц, В, П, Щ – расходы соответственно цемента, воды, песка и щебня в килограммах на 1 м³ бетона; V _п – пустотность щебня в долях единицы; r_щ, r_п и r_ц – истинные плотности соответственно щебня, песка и цемента, кг/дм³; r_нщ – насыпная плотность щебня, кг/дм³; a – коэффициент раздвижки зерен щебня раствором (a = 1,05...1,1 для жестких смесей; a = 1,25...1,4 для подвижных смесей).

Решая совместно эти два уравнения, получаем формулы для определения расхода заполнителей на 1 м³ бетона:

,

.

Полученный расчетом состав проверяют в лаборатории и при необходимости вносят в него соответствующие поправки.

Полевой состав бетона определяют с учетом влажности заполнителей. Для этого находят содержание воды в заполнителях по формулам

; ,

где В_п, В_щ – содержание воды в песке и щебне, кг; W _п, W _щ – влажность песка и щебня (в долях единицы).

Расход заполнителей увеличивают соответственно с массой содержащейся в них воды. Расход воды уменьшают на величину . Расход цемента не изменяют.

Коэффициент выхода бетона, который представляет собой степень уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с суммарным объемом исходных материалов и обычно равен 0,6 – 0,7, вычисляют по формуле

.

При определении состава бетона с химическими добавками учитывают их воздействие на свойства бетона соответствующими коэффициентами. Например, если в бетонную смесь вводят пластификатор (ЛСТ и др.) или суперпластификатор (С-3 и др.), то расход воды уменьшают соответственно на 10 или 20 %. В остальном порядок определения состава бетона не изменяют.