Состав тяжелого бетона

Состав  бетона - рациональное соотношение  между его компонентами, обеспечивающее получение бетона с требуемыми показателями качества при минимальных материальных и энергетических затратах. 

Этап 1

Изделие: плита

Вид крупного заполнителя: щебень

Диаметр крупного заполнителя, мм: 10

Марка прочности, кг/см : 600  

Этап 2

Осадка  конуса – разность высот (см) металлической формы конуса и осевшей бетонной смеси.

Жесткость – время (с) необходимое для уплотнения смеси в техническом вискозиметре. 

Классификация бетонных смесей

 
 
 
 
 
 
 

Удобоукладываемость бетонной смеси

 

Вывод: при укладке  бетонной смеси с вибрацией осадка конуса составила 4…8 см. Поскольку  осадка конуса составила 4…8 см, смесь  будет подвижной. 
 
 
 
 

Этап 3

Определим расход воды В, необходимый для получения бетонной смеси с заданной удобоукладываемостью, по справочным данным, приведенным в таблице. 

Расход  воды на один кубический метр бетонной смеси для тяжелого бетона

 

Вывод: при осадке конуса 4…8 см, изделия плита, с крупным  заполнителем – щебень, диаметром  10 мм, расход воды на один кубический метр бетонной смеси составит 210 кг. 
 
 
 
 

Этап 4

Оптимальное значение цементно-водного отношения, обеспечивающее заданную прочность:

- для  бетонов с (Ц/В) меньше или равном 2,5

Ц/В=(Rб/А*Rц)+0,5

- для  бетонов с (Ц/В) больше 2,5

Ц/В=( Rб/А1*Rц)-0,5

Ц/В – это отношение массы цемента к массе воды в единице объема бетонной смеси за вычетом воды, поглощенной заполнителем;

Rб – это предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 суток нормального твердения, Па;

Rц – активность (марка) цемента, Па;

А, А1 – безразмерные коэффициенты, зависящие от свойств и качества применяемых материалов. 

Рекомендуемая марка цемента в зависимости  то проектируемой марки бетона, (МПа)

 

Значения  коэффициентов А и А1

 

Ц/В=(50/0,6*60)+0,5=1,9

Вывод: цементно-водное отношение, обеспечивающее заданную прочность  равно 1,9, что меньше 2,5. 

Этап 5

Расход  цемента:

Ц=В*(Ц/В)

Если  расход цемента Ц окажется меньше допускаемого нормами, то его следует увеличить, сохранив расчетное значение (Ц/В). При этом уточняется и расход воды с учетом увеличенного расхода цемента.

Норма:

200 кг/м - в бетонных конструкциях,

220 кг/м - в железобетонных,

250 кг/м - для работ в агрессивных средах.

Ц=210*1,9=399 (кг/м )

Вывод:

Расход  цемента Ц для изделия плита составил 399 кг/м . 

Этап 6

Расход крупного и мелкого заполнителей определяются исходя из следующих положений:

а) объем плотно уложенного бетона, принимаемый в  расчете равным 1 м или 1000 л, слагается из объема цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей и объема зерен мелкого и крупного заполнителей. Это положение выражается уравнением абсолютных объемов:

=1;

б) межзерновые пустоты в крупном заполнителе должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с учетом некоторой раздвижки зерен:

;

где: Ц, В, П, К – расходы на 1 м бетона соответственно цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг;

- истинная плотность зерен  этих материалов, кг/м ;

- насыпная плотность крупного  заполнителя, кг/м ;

k - коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя цементно-песчаным раствором, характеризующий превышение объема раствора над объемом пустот заполнителя;

- пустотность крупного заполнителя,

=1- /

=1-1600/2600=0,38 

Значение  коэффициента раздвижки зерен k

для подвижных бетонных смесей

 
 

Значение  коэффициента раздвижки зерен k

для жестких бетонных смесей

 
 
 
 
 

Совместное  решение приведенных уравнений  приведет к формулам для определения расхода крупного и мелкого заполнителей (кг/м ):

  ;

.

В/Ц=1/Ц/В=1/1,9=0,5 ,

следовательно, по таблице,  коэффициент раздвижки  зерен k =1,46

Находим расходы крупного и мелкого заполнителей:

 (кг/м ) ;

(кг/м ). 

Вывод: расход крупного и мелкого заполнителей для бетонной плиты соответственно составил – 1428,6 и 288,6 кг/м , при коэффициенте раздвижки зерен k =1,46 (для нахождения которого понадобились значения В/Ц и расход цемента). 

Этап 7

Определив расход Ц, В, П, К на 1 м бетонной смеси, вычисляют ее расчетную плотность (кг/м ):

.

В химическое взаимодействие с цементом вступает всего около 16% воды. Избыточная вода со временем испаряется и образует в цементном камне  поры, что снижает плотность и  прочность бетона. С учетом этого реальная плотность бетона составит (кг/м ): 

.

Средняя плотность  тяжелого бетона должна составлять 1800…2500 кг/м .

(кг/м ).

Вывод: средняя  плотность бетона с учетом испарения  избыточной воды составила 2149,8 кг/м . 

Этап 8

Экономическая эффективность бетонной смеси оценивают  коэффициентом выхода бетона β:

,

где: V , V , V - объем сухих составляющих, затраченных на приготовление 1 м бетонной смеси, м ;