Руководство по подбору составов тяжелого бетона 2020
Обновлено: 04.05.2024
Руководство по подбору составов тяжелого бетона 2020
Рекомендации
по подбору составов тяжелых и мелкозернистых бетонов (к ГОСТ 27006-86)
РЕКОМЕНДОВАНЫ к изданию научно-техническим советом НИИЖБ Госстроя СССР, ВНИИжелезобетоном Госстроя СССР, Оргэнергостроем.
Содержат методики подбора составов тяжелых и мелкозернистых бетонов с минеральными и химическими добавками, предназначенные для разработки номинальных и рабочих составов бетона на производстве и для обоснования производственных норм расхода материалов.
Для инженерно-технических работников заводских лабораторий и ОТК, строительных лабораторий, центральных исследовательских лабораторий и других организаций, проектирующих составы бетона.
При пользовании Рекомендациями следует учитывать утвержденные изменения государственных стандартов, публикуемые в журнале "Бюллетень строительной техники" Госстроя СССР и информационном указателе "Государственные стандарты СССР" Госстандарта СССР.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Рекомендации по подбору составов тяжелых и мелкозернистых бетонов разработаны к ГОСТ 27006-86 "Бетоны. Правила подбора состава" и предназначены для расчета и выдачи в производство составов тяжелых и мелкозернистых бетонов с заданными свойствами при экономном расходовании цемента на предприятиях строительной индустрии, и в строительных организациях при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций и приготовлении бетонной смеси для монолитных конструкций и сооружений, а также для разработки производственно-технических норм расхода материалов.
Рекомендации рассматривают вопросы подбора, назначения и выдачи в производство составов тяжелых и мелкозернистых бетонов с учетом особенностей свойств сырьевых материалов и технологии изготовления.
Разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (Л.А.Малинина, д-р техн. наук, М.И.Бруссер, канд. техн. наук - руководители темы; кандидаты техн. наук: С.А.Подмазова, А.С.Дмитриев, С.А.Высоцкий, И.М.Дробященко, В.К.Власов, А.Н.Мокрушин; инженеры: В.А.Голубев, О.В.Раскопин, С.А.Абрамова); ВНИИжелезобетона Госстроя СССР (В.Г.Довжик, канд. техн. наук, Л.И.Левин, инж.); Оргэнергостроем Минэнерго СССР (В.А.Дорф, канд. техн. наук).
Подготовлены к утверждению Отделом стандартизации в строительстве Главного управления технического нормирования, стандартизации и метрологии Госстроя СССР (В.В.Тишенко, И.Н.Нагорняк).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Рекомендации к ГОСТ 27006-86 распространяются на подбор составов тяжелых и мелкозернистых бетонов, изготавливаемых по поточно-агрегатной, конвейерной, стендовой или кассетной технологии с применением для уплотнения бетона и формования изделий всех видов вибрационных воздействий и центрифугирования, предназначенных для работы в эксплуатационных условиях под обычной статической постоянной или переменной нагрузкой в неагрессивной водной или воздушной среде. Рекомендации могут быть использованы при подборе составов бетонов, изготавливаемых по другим технологиям (например, вибропрессование, прокат, раздельная технология и т.д.), при условии обеспечения аналогичных режимов приготовления, уплотнения и твердения бетонной смеси в конструкциях и контрольных образцах или применения поправочных коэффициентов, принятых при контроле прочности, и других свойств бетона.
1.2. При подборе составов бетонов, к которым кроме прочности предъявляются дополнительные требования (морозостойкость, водонепроницаемость, коррозионная стойкость и т.д.) следует учитывать известные зависимости, связывающие качество материалов для бетона и технологию его приготовления со свойствами бетонов, которые необходимо обеспечить. В этих случаях состав бетона, отвечающий требованиям задания по прочности, проверяют на соответствие другим нормируемым показателям качества. Если это условие не выполняется, то производят новый подбор состава бетона с применением различных технологических приемов, обеспечивающих получение бетона со всеми нормируемыми показателями качества, как правило, без увеличения расхода цемента.
1.3. Подбор состава бетона производят с целью получения бетона в конструкциях с прочностью и другими показателями качества, установленными государственными стандартами, техническими условиями и проектной документацией на эти конструкции при минимально возможном расходе цемента.
1.4. При подборе состава бетона, подвергаемого тепловой обработке при температуре до 100 °С, следует учитывать, что:
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 53231-2008, здесь и далее по тексту.. - Примечание изготовителя базы данных.
бетоны классов В20, В25 (М250-М350) после тепловой обработки достигают прочности, близкой к требуемой отпускной или передаточной прочности (если их значения не превышают 70% проектной). В связи с этим фактическая прочность в проектном возрасте, на которую следует подбирать состав бетона, соответствует требуемой прочности по ГОСТ 18105-86;
бетоны классов В30 и выше (М400 и выше) при режимах средней и более средней продолжительности могут достигать значения отпускной прочности, превышающие 70% проектной, поэтому проектирование состава такого бетона следует осуществлять в соответствии с требуемой по ГОСТ 18105-86 проектной прочностью;
при нормируемой отпускной прочности бетона, не превышающей 60% проектной, подбор состава бетона всех классов (марок) следует производить согласно требуемой прочности бетона в проектном возрасте.
1.5. В Рекомендациях изложены новые принципы подбора обычных тяжелых и мелкозернистых бетонов с минеральными добавками различной природы и гидравлической активности.
1.6. Подбор номинального состава бетона производят при организации производства новых видов конструкций, изменении нормируемых показателей качества бетона или бетонной смеси, технологии производства, поставщиков, вида или марок применяемых материалов, а также при разработке и пересмотре производственных норм расхода материалов.
1.7. Номинальный состав бетона необходимо назначать по результатам обработки данных испытаний образцов, изготовленных из опытных замесов, на материалах, наиболее представительных для данного предприятия с учетом применяемой технологии приготовлениями транспортирования смеси, формования и твердения изделий.
1.8. Основными варьируемыми технологическими параметрами при подборе номинального состава тяжелого бетона должны быть: цементно-водное отношение, доля песка в смеси заполнителей и расход добавки.
1.9. Рассчитывая начальные составы бетона при подборе номинального состава, помимо методики, описанной в настоящих Рекомендациях, допускается применять другие методы, детально учитывающие специфику отдельных технологий и условий их применения.
1.10. Для построения технологических (базовых) зависимостей, особенно при подборе составов бетона с комплексными химическими, минеральными добавками и (или) с использованием многофракционных заполнителей, можно применять методы подбора состава бетона с применением математического планирования эксперимента.
1.11. Рабочие составы бетона назначают при переходе на новый номинальный состав или при поступлении новых партий материалов тех же видов и марок, которые принимались при подборе номинального состава, с учетом их фактического качества.
Рабочие составы бетона назначают по предварительно построенным базовым зависимостям с проверкой в лабораторных или производственных условиях.
1.12. Корректировку рабочих составов производят по результатам операционного контроля качества материалов данных партий и получаемой из них бетонной смеси, а также по результатам приемочного контроля качества бетона.
1.13. Корректировку рабочих составов производят по таблицам (алгоритмам) или построенным в ходе подбора номинальных составов базовым зависимостям, связывающим показатели качества бетонной смеси и бетона с качеством и расходом основных компонентов.
1.14. Подбор состава бетона выполняется лабораторией предприятия - изготовителя бетонной смеси или другими лабораториями по заданию, утвержденному главным инженером предприятия-изготовителя.
1.15. Результаты подбора номинального состава бетона, отвечающего требованиям утвержденного задания, должны быть оформлены в журнале подбора состава бетона и утверждены главным инженером предприятия-изготовителя. Рабочие составы подписываются начальником лаборатории или другим лицом, ответственным за подбор состава бетона.
1.16. При малых объемах или малосерийном нерегулярном производстве конструкций и изделий из монолитного бетона допускается принимать ориентировочные составы бетонов из материалов среднего качества, приведенные в разд.7, которые могут служить основой при назначении рабочего состава бетона с обязательной экспериментальной проверкой и корректировкой подвижности бетонной смеси.
2. ЗАДАНИЕ НА ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА
2.1. Задание на подбор состава бетона должно быть составлено для конструкций конкретной номенклатуры, изготавливаемых из бетона одного вида и качества по определенной технологии.
Если по одной технологии изготавливают конструкции (изделия) из бетонов одного или разных, но близких классов по прочности, то для них можно составить одно общее задание.
2.2. Задание на подбор состава разрабатывает технологическая служба предприятия - изготовителя бетонной смеси на основе проектной документации, действующих нормативных документов и конкретных условий производства на предприятии или стройплощадке.
2.3. Задание должно содержать:
1. Все нормируемые показатели качества бетона в соответствии с требованиями стандартов, технических условий и проектной документацией на конструкции, для которых предназначен бетон, в том числе:
класс (марку) бетона по прочности на сжатие;
отпускную прочность бетона сборных конструкций, % класса (марки);
передаточную прочность преднапряженных конструкций, % класса (марки);
классы (марки) бетона по прочности на растяжение, по морозостойкости, водонепроницаемости, истираемости и другим показателям качества, если они предусмотрены в нормативно-технической документации;
показатели однородности прочности и соответствующие им средние уровни прочности, согласно которым необходимо подбирать состав бетона.
* На территории Российской Федерации действуют СНиП 82-01-95;
** На территории Российской Федерации действуют СНиП 82-02-95. - Примечание изготовителя базы данных.
удобоукладываемость бетонной смеси, место и время ее определения, сохраняемость (см. приложение);
расслаиваемость, воздухосодержание и другие показатели, предусмотренные в технической документации.
3. Технологические условия производства в соответствии с действующими нормативно-техническими документами (технологические карты, проект организации работ и т.д.) и фактически имеющиеся на предприятии, в том числе:
сроки и условия твердения бетона до достижения им нормируемых показателей качества, включая режим ускоренного твердения;
способы и режимы приготовления бетонной смеси (например, раздельное приготовление с использованием скоростных активаторов);
особенности технологического процесса (немедленная распалубка, двухстадийное твердение, дополнительная отделка и т.д.);
способы и режимы уплотнения бетонной смеси в конструкциях.
4. Ограничения по составу бетона и качеству материалов, предусмотренные технической документацией, в том числе:
минимальный или максимальный расход цемента, заполнителей, воды и добавок;
максимальная крупность заполнителей;
максимальное или минимальное значение цементно-водного отношения.
5. Характеристики всех материалов, используемых для приготовления бетонов, в том числе:
виды цементов, их марки и активность при пропаривании;
виды и фракции заполнителей;
виды и характеристики добавок.
3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА
Материалы для приготовления бетона должны отвечать требованиям государственных и отраслевых стандартов и технических условий на эти материалы.
До начала работы по расчету состава бетона и приготовлению опытных замесов необходимо провести испытания материалов в соответствии со стандартами и техническими условиями с целью определения показателей их качества, необходимых для дальнейших расчетов.
При несоответствии отдельных составляющих бетон материалов требованиям ГОСТ, ОСТ и ТУ необходимо оценить их качество испытанием в бетонах и дать технико-экономические обоснования возможности и целесообразности их применения.
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 22266-94. - Примечание изготовителя базы данных.
Рациональные марки цементов для бетона различных марок приведены в табл.1.
Проектный класс бетона по прочности на сжатие*
Рекомендуемые и допускаемые марки цемента для тяжелого бетона
при твердении в условиях
Подбор состава бетона
Бетон – это искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно подобранной, перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, воды, мелких и крупных заполнителей. До затвердевания эта смесь называется «бетонной смесью». Здесь самое важное – бетонная смесь. По сути, подбор состава бетона – это подбор состава бетонной смеси.
Это и есть тот самый главный компонент, который впоследствии твердеет и дает нам бетон. Он не застывает, не замерзает, а именно твердеет.
Чаще всего для изготовления бетонов применяют цементы и неорганические заполнители.
Вяжущее вещество (цемент) и вода являются активными составляющими бетона. Благодаря реакции между ними образуется цементный камень и происходит сцепление его с заполнителем.
Заполнители в большинстве своем являются инертными, т.е. не вступают в химическое соединение с цементом и водой. Поэтому заполнители часто называют инертными материалами. Они образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, возникающую вследствие усадки цементного камня при твердении. В легких бетонах пористые заполнители уменьшают объемный вес и теплопроводность.
В качестве заполнителей используют преимущественно местные дешевые материалы (песок, гравий, щебень). Это снижает стоимость бетона и делает его в основном местным материалом, так как привозной цемент составляет всего около 10-15% его веса, а заполнители и вода – до 80-95%.
Следует отметить, что бетонная смесь по своему агрегатному состоянию является жидкостью, обладающей специфическими свойствами. Например, тиксотропностью – способностью жидкости при механическом воздействии разжижаться, становиться более текучей. Это свойство используется для уплотнения бетонной смеси: при погружении вибратора в бетонную смесь, она растекается.
Через какой-то промежуток времени бетонная смесь становится бетоном, и это уже твердое тело.
Существует определенный промежуток времени, который называется схватыванием. Схватывание имеет начало и конец. Начало и конец схватывания определяются ГОСТами в соответствии с вяжущими, в качестве которых могут быть: цемент, гипс, глиноземистый цемент, пуццолановый цемент т.д. В зоне схватывания бетон уже не жидкое тело, но и еще не твердое.
Конкретно для цемента сроки его схватывания определяются на приборе Вика с иглой и кольцом.
Для этого кольцо ставят на пластину, наполняют цементным тестом и погружают в него иглу через каждые 10 минут, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в одно и то же место.
Если игла не доходит до пластины, на который установлен образец на 2-4 мм, то это начало схватывания. Если наоборот, игла погружается в образец не более, чем на 1-2 мм, то это уже конец схватывания.
Принципы, на основе которых мы будем подбирать, проектировать состав нашего бетона, их всего два:
• Принцип абсолютных объемов;
• Принцип фаз.
Проще, это можно сформулировать следующим образом. Практически весь объем бетонной смеси занимает щебень, он выступает в роли каркаса. Пустоты между зернами щебня заполняет песок – это вторая структура внутри первой. И пустоты между песком и между щебнем, которые остались, заполняет цемент – это третья структура. Получается такая матрешка в матрешке.
Принцип фаз – это то, что щебень выступает в роли каркаса и занимает большую часть объема.
Принцип абсолютных объемов говорит, что все компоненты в составе тяжелого бетона, а именно вода, цемент, песок и щебень условно говоря, занимают 100% объема, не оставляя там пор.
Перейдем к исходным данным, к тому, на основании чего мы будем проектировать наш состав. Прежде всего нам нужно определиться с понятиями плотности истинной, плотности насыпной и плотности средней.
Средняя плотность материала ρ 0 (кг/м 3 ) – это масса единицы объема материала в естественном состоянии (с порами и пустотами). Вычисляют путем деления массы образца m на его геометрический объем с порами и пустотами:
Истинная плотность материала ρ (кг/м 3 ) – это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, без учета пор и пустот. Вычисляют путем деления массы образца m на его абсолютный объем (без пор и пустот):
Насыпная плотность материала – это отношение массы материала в свободном рыхло насыпанном состоянии к его объему.
Истинная плотность песка и щебня примерно 2,65-2,7 т/м 3 , цемента – 3,1 т/м 3 .
Средняя плотность песка и щебня – 1,4-1,45 т/м 3 .
Щебень мы будем рассматривать фракции 5-20 мм – основная фракция для производства бетона и изделий из него.
В данном алгоритме будем считать, что все составляющие – среднего качества. Также будем считать, что вода качеством не хуже питьевой.
Но самые главные исходные данные, которые необходимы нам для проектирования – это марка бетона по прочности на сжатие М б . Мы будем исходить из того, какой прочности бетон нам необходим. Также нам необходимо знать марку цемента М ц . Это, пожалуй, основной компонент, свойства которого влияют на состав бетонной смеси.
Также нам необходимо знать об удобоукладываемости смеси, которая говорит о легкости ее укладки и отсутствии расслоения. Удобоукладываемость бетонной смеси зависит от способа ее уплотнения: трамбованием или вибрацией. В процессе уплотнения из бетона удаляется воздух, в результате чего достигается максимальная плотность бетонной смеси. Весь процесс уплотнения бетона направлен на преодоление двух видов сцепления:
• сцепления между отдельными частицами в бетоне;
• сцепления между бетоном и опалубкой и поверхностью арматуры.
Прочность готового бетона напрямую зависит от степени уплотнения бетонной смеси. При наличии пор в бетоне его прочность резко снижается. Так, 2% пор могут привести к снижению прочности на 10%, а 5% пор снижают прочность уже на 30%.
По своей природе поры в бетоне – это или пузырьки поглощенного воздуха, или пространство, оставшееся после удаления воды. Объем пор, оставшихся после удаления воды, зависит от водоцементного соотношения в бетонной смеси. Количество воздушных пор зависит от гранулометрического состава мелкого заполнителя, то есть, от крупности песка.
По удобоукладываемости бетонные смеси делятся на три вида: подвижные (П), жесткие (Ж) и сверхжесткие (СЖ). Оценка удобоукладываемости бетонной смеси производится на основании показателей:
• для подвижных смесей – показатель подвижности. Это оценка по осадке конуса ОК (в см) или расплыву конуса (РК), отформованного из бетона;
• для жестких и сверхжестких бетонных смесей – показатель жесткости. Это оценка по времени вибрации в секундах, необходимого для уплотнения бетона.
Мы будем рассматривать исключительно подвижные смеси, так как это наиболее распространенный вариант.
Для примера зададимся следующими данными:
Марка по удобоукладываемости: осадка конуса – 5-9 см или П2.
Мы можем приступать к подбору состава.
Содержание скрытьОпределение водоцементного отношения В/Ц
Первое, с чего начинается подбор состава бетона – определение водоцементного отношения В/Ц . Это самый главный показатель, который характеризует прочность бетона. Физический смысл этой величины заключается в следующем: она показывает концентрацию цемента в водоцементной системе. Чем у нас больше цемента, тем больше концентрация, тем цементный камень при затвердевании будет прочнее.
Где А и А1 – коэффициенты, учитывающие качество заполнителей. Для заполнителей среднего качества принимается А = 0,6; А1 = 0,4.
Водоцементное отношение В/Ц<0,4 встречается относительно редко, так как смеси менее 40% довольно жесткие и редко встречаются.
Rб – марка бетона = 300;
Rц – марка цемента = 400.
В/Ц = 0,6 ∙ 400 / 300 + 0,5 ∙ 0,6 ∙ 400 = 0,57
Для полной гидратации всех цементных минералов необходимо примерно 18% воды от массы цемента . Для того, чтобы получить удобоукладываемую подвижную смесь мы добавляем воды намного больше, и значение водоцементного отношения в большинстве случаев варьируется от 0,4 до 1.
Возникает вопрос, что происходит с лишней водой, которая не пошла на гидратацию цемента? Она испаряется, и на месте испаренной воды образуются поры. А основной закон прочности каменных материалов: кривая зависимости прочности от пористости носит гиперболический характер – чем больше пористость, тем меньше прочность.
Возьмем на примере самые распространенные каменные материалы и простроим кривую зависимости их прочности от пористости.
График зависимости прочности различных строительных материалов от их пористости
Из графика видно, чем выше прочность, тем лавинообразней происходит ее спад при увеличении пористости. Лишняя вода, да и вообще вода, в принципе, вызывает пористость и снижает прочность. Когда заливают бетонную конструкцию бетоном с повышенным количеством воды, то идет водоотделение 5-10 см. Лишняя вода, испаряясь в большом количестве, оставляет такое же большое количество пор и пустот. Через месяц-два этот бетон, условно говоря, можно пальцем проткнуть. Через 2-3 года он начинает весь сыпаться и превращаться в труху.
Получается, вода для бетона плохо, но в тоже время, без воды невозможно получить удобоукладываемую смесь, с которой можно работать и которую можно уплотнять.
Определение количества воды
Количество воды определяется в зависимости от требуемой подвижности, в зависимости от того, гравий мы применяем или щебень, от их наибольшей крупности. Так как у щебня структура чуть рваная, то воды надо больше. Смачиваемая поверхность у гравия наоборот, меньше.
Водопотребность бетонной смеси:
Существуют специальные эмпирические таблицы, графики, на основе которых в зависимости от исходных данных можно определить необходимое количество воды.
ОК – осадка конуса в сантиметрах, см;
1 ÷ 4 – подвижность смеси П1 ÷ П4
Для подвижных смесей, для щебня фракции 5-20:
– для подвижности П1 нужно 180 литров воды;
– для П2 – 195 литров;
– для П3 – 210 литров;
– для П4 – 230 литров.
Понятно, что чем выше подвижность, тем больше воды нам надо.
Получается, для нашего примера берем расход воды 195 литров (для П2).
Никакая методика не гарантирует стопроцентного попадания в те свойства, которые нам были прописаны в задании. Поэтому обязательно нужно делать замесы, подтверждать подвижность смеси, прочность бетона. Если они не соответствуют заявленным, то производить корректировку.
Следует заметить, что современный бетон без пластификаторов – это не бетон. Строительная химия сейчас используется абсолютно везде, неважно, на заводе или при самостоятельном замешивании бетона.
Один из важных параметров пластификатора – это водоредуцирующий эффект, который измеряется в процентах. Водоредуцирующий эффект – это то значение, на которое пластификатор способен уменьшить количество затворяемой воды при сохранении той же самой удобоукладываемости смеси. Может быть 10%, 20%, 30%. Существует огромное количество пластификаторов, под различными брендами, торговыми марками, но активные компоненты у них одни и те же. В инструкции на пластификатор указаны как водоредуцирующий эффект, так и дозировка, которая зависит от массы цемента, и составляет от 0,1 до 1,5%.
Для примера возьмем пластификатор с водоредуцирующим эффектом 10% . И нам для подвижности П2 нужно брать уже не 195 литров, а:
В = 195 л – 20 л (10% от 195 л) = 175 литров
Определение количества цемента
Так как В/Ц = 0,57, и В = 175 литров, то
Ц = В / 0,57 = 175 / 0,57 = 310 кг
Определение количества пластификатора
Допустим, нам необходимо для получения водоредуцирующего эффекта 10% взять пластификатора 1% от массы цемента.
Ц ∙ 0,01 = 310 ∙ 0,01 = 3,1 кг;
Так как пластификатор тяжелее воды, с плотностью 1,1 т/м 3 , а дозировать его мы будем в литрах, то количество пластификатора в литрах:
Пл = 3,1 / 1,1 = 2,8 литров
Можно посчитать, сколько бы нам пришлось взять цемента без пластификатора.
Ц = В / 0,57 = 195 / 0,57 = 342 кг
Получается, при применении пластификатора мы экономим более 30 кг цемента. С учетом того, что 10% пластификатор стоит недорого, то это существенная экономия бюджета. А если взять пластификаторы последнего поколения, которые дают 30% водоредуцирующий эффект, то можно получить еще большую экономию цемента.
Определение количества щебня
Щебня должно быть 1000-1300 кг/м 3 .
При средней плотности щебня 1,4-1,45 т/м 3 , мы получаем, что по объему щебень будет занимать 70-95%.
Почему не 100%? Если мы возьмем 100%, то у нас зерна щебня будут соприкасаться между собой, будут иметь точки контакта, и цемент с песком не смогут полностью окружить эти зерна и обеспечить сцепление этих элементов каркаса между собой. Поэтому принимается определенная раздвижка зерен. В учебной литературе определяется коэффициент раздвижки зерен, который зерна щебня раздвигает, между ними образуются определенные промежутки и в них без проблем может расположиться песок и цемент и обеспечить надежное сцепление зерен между собой.
В какую сторону смещаться, ближе к 1000 или к 1300? Если берем щебня больше, то становится меньше водопотребность смеси, но она получается более жесткой, так как большое количество щебня в бетоне приводит к комкованию бетона. Такой бетон очень тяжело брать лопатами, тяжело заглаживать и уплотнять.
Если брать щебня меньше, то смесь становится более податливой, но больше воды уходит на затворение данной бетонной смеси.
Есть определенные канонические особенности: все зависит от региона. Где-то щебень стоит дороже песка, где-то наоборот, песок стоит дороже щебня.
Мы можем уменьшить до минимума количество щебня, если он слишком дорогой, а разницу снивелировать количеством песка.
Для нашего примера возьмем по максимуму, 1300 кг щебня.
Щ = 1300 кг
Определение количества песка
В классической методике определения состава бетона песок определяется с тем расчетом, что он займет оставшуюся часть объема, которую уже заняли щебень, вода и цемент.
То есть, от единицы объема отнимается объем щебня, воды и цемента и умножается на истинную плотность песка:
П = (1 – Щ – В – Ц) ∙ ρ ист
Одна интересная, адаптированная к действительности деталь для упрощенной методики, если некогда считать по последней формуле:
Средняя плотность практически любой бетонной смеси составляет 2400 кг/м 3 . И для того, чтобы нам найти количество песка, нам нужно от 2400 отнять все то, что мы уже насчитали:
П = 2400 – 175 (воды) – 310 (цемент) – 1300 (щебня) = 615 кг .
Песок и щебень как два брата, нивелируют друг друга. Мы можем взять щебня не 1300 кг, а по-минимуму, 1000 кг. Тогда, чтобы выйти на среднюю плотность бетонной смеси, песка нужно взять 615 + 300 = 915 кг.
Но все-таки не очень хорошая пропорция, когда песка и щебня примерно поровну. Лучше придерживаться классических принципов, когда щебень занимает по максимуму объема, формирует основной силовой каркас, а уже все остальное – песок и цемент.
Если мы посмотрим на подобранный состав:
В / Ц = 0,57
Вода = 175 л
Пластификатор = 2,8 л
Цемент = 310 кг
Песок = 615 кг
Щебень = 1300 кг
Цемент : песок : щебень : пропорции этих компонентов между собой соотносятся как 1 : 2 : 4 .
Когда-то на старых мешках с цементом, для Мц 400, и Мб 300 как раз и давались такие пропорции 1 : 2 : 4.
Рабочий состав бетона
То, что мы сейчас подобрали, это прежде всего лабораторный состав, либо номинальный. Что это значит? Здесь песок и щебень в абсолютно сухом состоянии. То есть, у них влажность нулевая W = 0%. Но на самом деле они хранятся под открытым небом, и они имеют какую-то влажность, и ее надо учитывать.
Щебень имеет влажность 3 – 5%. У песка, как дисперсного компонента влажность немного больше и составляет 5 – 7%.
Для того, чтобы перейти на рабочий состав, нам нужно эти значения умножить на (1 + W). То есть, количество песка нам нужно умножить на 1,05, а количество щебня на 1,03.
Получается новый состав, с учетом влажности песка и щебня:
Цемент = 310 кг
Песок = 615 ∙ 1,05 = 645 кг
Щебень = 1300 ∙ 1,03 = 1340 кг
Пластификатор = 2,8 л
Как посчитать количество воды: разница между влажным и лабораторным песком – 30 кг или 30 литров. Разница между влажным и лабораторным щебнем 40 кг или 40 литров. Эта разница и есть вода в этих составляющих бетонной смеси. Значит, чтобы найти необходимое количество воды для стройплощадки, нужно из лабораторного количества вычесть воду в щебне и в песке:
В = 175 литров – 30 литров – 40 литров = 105 литров
Марка цемента
При подборе компонентов бетонной смеси желательно, чтобы марка цемента была на 100 – 200 единиц выше, чем марка бетона. Если нам нужен бетон Мб = 200, то мы берем Мц = 300; если нужен Мб = 300, то Мц = 400 или 500.
Не очень хорошо, если у нас большой разрыв между маркой бетона и маркой цемента. Это значит, что цемент намного больше по своей активности, чем бетон.
Это можно увидеть из следующей таблицы:
В данном примере вода дана с учетом 20% водоредуцирующего эффекта.
В этой таблице стоит обратить внимание на цемент. В учебных пособиях регламентируется в том числе и минимальное значение расхода цемента на куб бетона. Оно примерно составляет 200 кг, где-то может и чуть больше. Исходя из каких условий вводится такое ограничение на минимум цемента?
Цемент не только выступает в роли вяжущего, которое обеспечивает сцепление компонентов между собой. Он также выступает в качестве мелкодисперсного заполнителя. И если заполнителя будет слишком мало, например, 180 кг, то мы не сможем получить абсолютно плотную структуру. Утрированно это можно проиллюстрировать так: возьмите ведро щебня и замешайте бетон без добавления песка – лопату цемента на ведро щебня. И вы получите такой пористый «козинак», который потом легко крошится.
То же самое происходит, только на уровне цемент – песок. Поэтому крайне нежелательно, чтобы количество цемента было меньше 200 кг/м 3 . А это как раз происходит, когда мы берем сильно прочный, активный цемент (марки 500) и низкой марки бетон (марки 200). Все-таки предпочтительней выбрать первый вариант, когда цемент и бетон по своей марке находятся близко друг к другу.
Если все-таки в наличии есть бетон и цемент с большим расхождением марки, то выходом из данной ситуации будет добавление в состав бетонной смеси какой-нибудь мелкодисперсный компонент, который по своей удельной поверхности соответствовал цементу. Это может быть и молотый кварцевый песок, и известняковая мука, и тонкомолотая активная минеральная добавка, например, зола уноса.
Добавим в наш состав 50 кг золы уноса. Но из того расчета, что средняя плотность бетонной смеси составляет фиксированные 2400 кг/м 3 , то нам нужно эти 50 кг отнять из количества песка:
Песок = 865 – 50 = 815 кг
Мы получили сбалансированный состав, где мелкодисперсного компонента у нас не 180 кг, а 230 кг.
Но если мы посмотрим внимательно, то 230 кг во второй колонке это не что иное, как 250 в первой, ведь цемент М 500 в большинстве своем – это чистый молотый клинкер 95% с 5% гипса. Если мы к цементу М500 добавляем только молотую минеральную добавку, то получаем тот же самый портландцемент М300. Поэтому, по сути, второй вариант превратился в первый. Если нет разницы, то зачем вводить лишний компонент, когда можно просто взять цемент М300 и на нем получать низкомарочный М200 бетон.
Но любой состав в конце всегда нужно проверять. Потому что ни одна методика не гарантирует 100% попадания в начальные свойства.
Если, например, подвижность у нас изначально была П2, а лабораторные испытания показали, что подвижность по факту П1, то надо увеличивать количество воды. Увеличиваем воду, значит увеличиваем цемент. Не меняя значения В / Ц, пересчитываем щебень и песок.
Если у нас прочность бетона получилась ниже, то нужно уменьшать В / Ц. Следовательно, нужно или уменьшать воду, или увеличивать цемент.
То есть, нужно обязательно проверять состав и потом делать корректировку.
Руководство по подбору составов тяжелого бетона 2020
Дата введения 2020-01-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона им.А.А.Гвоздева (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева) - структурным подразделением Акционерного общества "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 марта 2019 г. N 117-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 июня 2019 г. N 296-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 27006-2019 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2020 г.
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на тяжелый и мелкозернистый бетоны по ГОСТ 26633 и устанавливает правила подбора, назначения и передачи на производство состава бетона при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и монолитных конструкций.
Правила, устанавливаемые в настоящем стандарте, следует учитывать при разработке производственных норм расхода материалов.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия
ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости
ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний
ГОСТ 12730.5-84 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости
ГОСТ 18105-2015* Бетоны. Правила контроля и оценки прочности
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины, определения, обозначения и сокращения
3.1 Термины и определения
3.1.1 нормативная прочность класса бетона: Средняя кубиковая прочность бетона, соответствующая его классу с обеспеченностью 0,95 (тяжелый и мелкозернистый) при коэффициенте вариации 13,5% или с обеспеченностью 0,9 (гидротехнический бетон) при коэффициенте вариации 17%.
3.1.2 начальные составы бетона (основной и дополнительные): Составы бетона, рассчитанные теоретически и используемые после экспериментальной проверки, для назначения номинального состава бетона.
3.1.3 номинальный состав: Состав бетона, определяющий расход материалов фиксированного качества, необходимый для изготовления 1 м бетона заданного качества, который после твердения в определенных условиях обеспечивает в проектном возрасте (и других нормируемых возрастах) получение бетона, соответствующего всем нормируемым показателям качества.
3.1.4 рабочий состав: Состав бетона, полученный из номинального состава, путем его корректирования, учитывающего отличия фактических показателей качества материалов, применяемых для изготовления бетонной смеси, от показателей качества материалов, использованных при подборе номинального состава бетона.
3.1.5 уровень основного эффекта действия добавки: Критерий эффективности добавки по ГОСТ 24211 и техническим условиям изготовителя.
3.1.6 критерий оптимизации: Экстремальное значение количественного или качественного показателя свойств компонентов или состава бетона.
3.1.6.1 компоненты бетонной смеси: Экстремальный расход цемента или заполнителя, минимальная экзотермия цемента, минимальная водопотребность песка и т.д.
3.1.6.2 технологическая характеристика бетонной смеси: Минимальная пустотность смеси заполнителей, минимальная водопотребность бетонной смеси, минимальная расслаиваемость и т.д.
3.1.6.3 физико-механические свойства бетона: Кинетика набора прочности, усадочно-деформативные свойства, однородность свойств и т.д.
3.1.6.4 номинальный состав бетона: Минимальные стоимость, трудоемкость, сроки строительства и т.д.
3.1.7 рабочая дозировка: Дозировка рабочего состава бетона, необходимая для получения определенного объема готовой бетонной смеси.
3.2 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
, - необходимое количество мелкого и крупного заполнителя соответственно в 1 м бетона после корректирования, кг/м;
- процентное содержание мелкого заполнителя в крупном заполнителе, %; , , и - расход мелкого заполнителя, крупного заполнителя и воды соответственно в скорректированном по влажности рабочем составе, кг/м;
, и - расход цемента, мелкого заполнителя, крупного заполнителя и воды в номинальном составе соответственно, кг/м;
Читайте также: