Расчетно-экспериментальный метод подбора состава легкого бетона плотной структуры

При подборе состава легких бетонов наиболее широко применяют расчетно-экспериментальный метод с использованием количественных зависимостей в виде таблиц, графиков, расчетных формул, которые получены па основании обобщения результатов многочисленных исследований. Используя эти зависимости, можно предварительно рассчитать состав бетона для пробного замеса, а затем по результатам испытания контрольных образцов бетонной смеси и бетона уточнить состав.

Однако этот метод имеет ряд недостатков. Во-первых, при расчете состава бетона по таблицам и графикам недостаточно четко раскрываются возможные способы регулирования свойств бетона. Во-вторых, он не является универсальным, так как расчетные таблицы и графики построены по усредненным показателям свойств исходных материалов, в практике же, как правило, применяют материалы, свойства которых значительно отличаются от усредненных.

Подбор состава легкого бетона по этому методу основан на определении экспериментальным путем зависимостей Rб=f(Ц) и уб=f(Ц) при постоянной заданной удобоукладываемости легкобетонной смеси.

При этом последовательно выполняют такие операции:

а) выбирают материалы для приготовления бетонной смеси и определяют свойства этих материалов;

б) устанавливают расчетным путем или по таблицам и графикам составы для исходных замесов;

в) приготовляют опытные замесы с заданной подвижностью (жесткостью) бетонной смеси. Формуют и испытывают образцы, обрабатывают результаты, полученные при испытании, и устанавливают оптимальный состав бетона, который должен удовлетворять заданным требованиям.

Для приготовления различных видов легких бетонов необходимо марку цемента выбирать с учетом требуемой проектной прочности бетона и условий его твердения. Ориентировочный расход цемента в зависимости от заданных свойств бетона назначают по табл. 5.1 и 5.2.

Расходы вяжущих для приготовления легких бетонов из малоподвижных смесей с жесткостью 20—30 сек, приведенные в табл. 5.1 и 5.2, даны применительно к цементу марки 400. Используя цементы других марок и легкобетонные смеси иной подвижности (жесткости), величины расходов цемента, приведенные в табл. 5.1 и 5.2, следует умножить на поправочные коэффициенты K1 (табл. 5.3) и K2 (табл. 5.4).

При выборе заполнителей необходимо установить предельную крупность их и зерновой состав смеси. Предельную крупность пористого заполнителя (гравия или щебня) принимают в зависимости от наименьшего сечения формуемых изделий и вида армирования, а также от прочности и объемной массы заполнителя.

Наибольшая крупность зерен гравия (щебня) должна быть не более 3/4 наименьшего расстояния между стержнями арматуры и 1/3 наименьшего размера бетонируемой конструкции. Для конструктивных легких бетонов предельная крупность пористых заполнителей должна быть не более 20 мм, теплоизоляционных и конструктивно-теплоизоляционных бетонов — 40 мм.

Зерновой состав пористых заполнителей значительно влияет как на удобоукладываемость легкобетонной смеси, так и на физико-механические свойства бетона. Под оптимальным зерновым составом смеси заполнителей обычно понимают такой состав, который в условиях принятой технологии изготовления изделий удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к бетону при минимальном расходе цемента.

Оптимальное количественное соотношение отдельных фракций заполнителя в их смеси, в том числе соотношение между крупным и мелким заполнителями зависит от выбранной предельной крупности заполнителя, его прочности, заданных характеристик бетона и определяется экспериментально на конкретных материалах.

Зерновые составы заполнителей, рекомендуемые для легких бетонов различного назначения, приведены в табл. 5.5.

Гранулометрический состав заполнителей уточняют экспериментально. Для этого приготовляют девять пробных замесов, используя три различных расхода цемента и три различных расхода крупного заполнителя.

Ориентировочный суммарный расход заполнителей по массе 3 на 1 м3 бетона заданной объемной массы вычисляют по формуле

Ориентировочный расход крупного пористого заполнителя в м3 на 1 м3 бетона определяют л зависимости от марки заполнителя, заданной прочности и объемной массы легкого бетона по табл. 5.6 и 5.7.

Зная объемную насыпную массу заполнителя, определяют его содержание по формуле

Установив содержание по массе крупного заполнителя, можно определить предварительный расход мелкого заполнителя в кг/м2 бетона исходя из заданной объемной массы бетона в сухом состоянии:

В легких бетонах плотной структуры межзерновая пустотность крупного заполнителя должна быть полностью заполнена цементно-песчаным раствором. Поэтому при расчете состава легкого бетона плотной структуры необходимо руководствоваться известным в технологии обычных бетонов принципом абсолютных объемов, согласно которому сумма абсолютных объемов компонентов бетона должна быть равна единице.

Следовательно, предварительный расход мелкого заполнителя в кг/м2 уплотненной легкобетонной смеси при принятом расходе цемента, воды и крупного заполнителя можно рассчитать по формуле

Для приготовления легких бетонов в качестве мелкого заполнителя используют плотные, пористые пески или их смеси, обеспечивающие получение бетона с заданными физико-механическими свойствами. Среднюю объемную массу зерен смеси фракций заполнителя определяют по формуле

Ориентировочный расход воды затворения, необходимый для получения легкобетонной смеси с заданной подвижностью (жесткостью), принимают по данным табл. 5.8 в зависимости от вида и объемной массы (пористости) используемого крупного заполнителя и вида песка. Этот расход воды уточняют путем изготовления пробных замесов. Подвижность (жесткость) легкобетонной смеси устанавливают в зависимости от типа изделий и способов формования бетонной смеси с учетом рекомендаций, приведенных ниже.

Для определения оптимального состава бетона аналогичным способом рассчитывают еще восемь составов для опытных замесов, которые отличаются от первого исходного расхода вяжущего на +10—20% и расхода крупного заполнителя на +5—10%.

Опытные образцы-кубики изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 11050—64 с обязательной проверкой объемной массы уплотненной бетонной смеси.

Объемную массу бетонной смеси усм в кг/м3 вычисляют по формуле

По полученной объемной массе бетонной смеси в уплотненном состоянии вычисляют фактический расход материалов на 1 м3 бетона:

После твердения образцов бетона по режиму, принятому на производстве, их испытывают в сроки, установленные стандартами и ТУ па данные изделия; при этом определяют прочность на сжатие и объемную массу в сухом состоянии. На основании полученных результатов строят графические зависимости прочности и объемной массы бетона от расхода цемента (рис. 5.2), по которым находят окончательный состав легкого бетона, удовлетворяющий всем заданным требованиям при минимальном расходе цемента. Этот состав характеризуется количеством всех компонентов по массе на 1 м3 бетона, а количество крупного пористого заполнителя характеризуется не только по массе, но и по объему с учетом его влажности.