Бетон и раствор

КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ








ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВОВ И
ИСПЫТАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ БЕТОНОВ И
СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

Методические указания

к лабораторным работам
для студентов















Казань
2003
Составители: М.Г. Габидуллин, Д.С. Смирнов

УДК 691:620


Проектирование составов и испытание тяжелых бетонов и строительных растворов. Методические указания к лабораторным работам по строительным материалам. КГАСА; Сост.: М.Г. Габидуллин, Д.С. Смирнов. Казань, 2003. – 39 с.


Табл. 9, илл. 6, библиогр. 16 наим.


Рецензент: доцент кафедры ТСМиК
Низамов Р.К.















Казанская государственная
архитектурно-строительная
академия, 2002
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВОВ И
ИСПЫТАНИЕ БЕТОНОВ

ГОСТ I0I8I.0-8I ГОСТ I0I8I.4-8I.
ГОСТ I0I80.0-90 (СТ СЭB 3978-83).
ГОСТ I8I05.0-86 (с изм.) ГОСТ I8I05.2-86 (с изм.).

1.1. Определение и классификация бетонов

Бетоном называется искусственный камень, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка, щебня или гравия).
Классифицируют бетоны по главнейшим признакам /1/:
средней плотности (особо тяжелый (0 > 2500 кг/м3; тяжелый (0 = I800-2500 кг/м3; легкий (0 =500-I800 кг/м3; особо легкий ((0 > 500 кг/м3);
виду вяжущего: цементные, силикатные, гипсовые, бетоны на органических вяжущих – асфальтобетоны и полимер (пласт-) бетоны;
прочности (марки 100, 150, 200, 250, 300, 400, 450, 500, 600);
морозостойкости (F 10, 15, 35, 50, I00, 150, 200, 300);
назначению (обычный, гидротехнический, для полов, дорожных покрытий и оснований; для зданий и легких покрытий, кислотоупорный, жароупорный и специального назначения).

1.2. Свойства бетонов

Свойства бетонов характеризуются /1/ пределом прочности при сжатии и изгибе, плотностью, проницаемостью для газов и жидкостей, морозостойкостью, усадкой и расширением, огнестойкостью и жароупорностью, стойкостью в агрессивных средах, стойкостью к истиранию. Прочность бетона характеризуют марками.
Маркой бетона называется установленное стандартами значение предела прочности (в 0,1 MПa, 1 кгс/см2) бетонных кубиков размером 15x15x15 см в возрасте 28 суток, твердевших при нормальных условиях твердения (относительная влажность не менее 95%, температура 20 + 2(С).
При определении прочности бетона испытанием кубиков других размеров, а также цилиндров учитывают масштабный фактор и влажность образцов /9/.
Размеры образцов в зависимости от наибольшей крупности заполнителя в пробе бетонной смеси приведены в табл. 1.
Образцы изготовляют сериями. Серия должна состоять не менее, чем из двух образцов.
Напряжение в образце должно возрастать непрерывно с постоянной скоростью: (0,6 + 0,4 МПа), (6 + 4) кгс/см2 в секунду до его разрушения. При испытании на осевое растяжение, а также при испытании образцов – призм на растяжение при изгибе – (0,05 + 0,02) МПа, (0,5 + 0,2) кгс/см2.
Таблица 1
Наибольший размер заполнителя, мм
Наименьший размер образца (ребро куба, сторона поперечного сечения призмы или восьмерки, диаметра и высоты цилиндра), мм

20
40
70
100
100
150
200
300


Прочность бетона определяется путем испытания образцов. Форма и размеры образцов в зависимости от вида испытания бетона, приводятся в табл. 2.
Таблица 2
Метод
Форма образца
Размеры образца, мм

Определение прочности на сжатие и на растяжение при раскалывании
Куб
Длина ребра: 100; 150;
200; 300


Цилиндр
Диаметр d: 100; 150;
200; 300
Высота h, равная 2d

Определение прочности на осевое растяжение
Призма квадратного сечения
100Х100Х400
150Х150Х600
200Х200Х800


Цилиндр
Диаметр d: 100; 150;
200; 300
Высота h, равная 2d

Определение прочности на растяжение при изгибе и при раскалывании

Призма квадратного сечения
100Х100Х400
150Х150Х600
200Х200Х800


При определении прочности на осевое растяжение допускается применять образцы восьмерки по рис. 1 и табл. 3.










Рис. 1. Образец восьмерка.
Таблица 3
Обозначение
Размера
Значение при поперечном сечении образца, мм


70Х70
100Х100
150Х150
200Х200

a
70
100
150
200

b
100
150
250
350

l
490
700
1050
1400

l1
210
300
450
600

l2
45
65
110
160

l3
95
135
180
250


За базовый принимают образец размерами рабочего сечения – 150 х 150 х 150 мм. Перед изготовлением образцов внутренние поверхности форм покрывают тонким слоем смазки, не оставляющей пятен на поверхности образцов. Образцы перед испытанием должны в течение 2-4 часов, находиться в помещении.
Прочность бетона, МПа (кгс/см2), следует вычислять с точностью до 0,1 МПа (1 кгс/см2) при испытаниях на сжатие и до 0,01 МПа (0,1 кгс/см2) при испытаниях на растяжение для каждого образца по формулам:
на сжатие
13 EMBED Equation.2 1415 (1)
на осевое растяжение
13 EMBED Equation.2 1415 (2)


на растяжение при раскалывании
13 EMBED Equation.2 1415 (3)
на растяжение при изгибе
13 EMBED Equation.2 1415 (4)
где F – разрушающая нагрузка, Н (кгс); А – площадь рабочего сечения образца, мм2 (см2); a, b, l – соответственно ширина, высота поперечного сечения призмы и расстояние между опорами при испытании образцов на растяжение при изгибе, мм (см); (, (, (, ( – масштабные коэффициенты для приведения прочности бетона к прочности бетона в образцах базовых размера и формы; kw – поправочный коэффициент для ячеистого бетона, учитывающий влажность образцов в момент испытания.
Допускается значения масштабных коэффициентов (, (, ( и ( для отдельных видов бетонов принимать по табл. 4.
Таблица 4
Форма и размеры
образца, мм
Масштабные коэффициенты


Сжатия (, всех видов бетонов, кроме ячеистого
Растяжения при раскалывании (
Растяжения при изгибе тяжелого бетона (
Осевого растяжения (



тяжелого бетона
мелкозер-нистого бетона



Куб (ребро) или квадратная призма (сторона)
70


0,85


0,78


0,87


0,86


0,85

100
0,95
0,88
0,92
0,92
0,92

150
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00

200
1,05
1,10
1,05
1,15
1,08

300
1,10
(
(
1,34
(

Цилиндры (диаметр Х высота)
100Х200


1,16


0,98


0,99


(


(

150Х300
1,20
1,13
1,08
(
(

200Х400
1,24
(
(
(
(

300Х600
1,28
(
(
(
(

Примечания:
1. Для ячеистого бетона со средней плотностью менее 400 кг/м3 масштабный коэффициент ( следует принимать равным 1,0 независимо от размеров и формы образцов.
2. Для ячеистого бетона со средней плотностью 400 кг/м3 и более масштабный коэффициент ( для выбуренных цилиндров диаметром и высотой 70 мм и выпиленных кубов с ребром длиной 70 мм принимают равным 0,90, а для цилиндров диаметром и высотой 100 мм и кубов с ребром длиной 100 мм – равным 0,95.
3. Применение экспериментальных масштабных коэффициентов (, (, ( и ( по приложению 11, отличающихся от единицы в сторону увеличения или уменьшения более, чем это указано в табл. 5 для отдельных видов бетонов и размеров образцов ( не допускается.

Значения коэффициента kw, для ячеистого бетона принимают по табл. 5. Коэффициент kw при промежуточных значениях влажности бетона определяют по линейной интерполяции. Для других видов бетона принимают kw равным единице.
Таблица 5
Влажность ячеистого бетона по массе в момент испытания w, %
Поправочный коэффициент kw
Влажность ячеистого бетона по массе в момент испытания w, %
Поправочный коэффициент kw

0
0,8
15
1,05

5
0,9
20
1,10

10
1,0
25 и более
1,15


Прочность бетона (кроме ячеистого) в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение в серии:
из двух образцов по двум образцам;
из трех образцов ( по двум наибольшим по прочности образцам;
из четырех образцов по трем наибольшим по прочности образцам.
из шести образцов по четырем наибольшим по прочности образцам.
При необходимости определения прочности бетона в любом возрасте используется экспериментальная логарифмическая формула проф. Б.Г. Скрамтаева.

Rn = R28 ( lg n / lg 28, (5)

где Rn – прочность бетона в любом возрасте (формула справедлива при n > 3), кгс/см2; R28 – прочность бетона (марка) в возрасте 28 суток.

1.3. Классы бетонов

Постановлением Госстроя СССР с I января I983 года введен СТ СЭВ I406-78. В этом стандарте прочность характеризуется не маркой (М), а классом (В). Марка бетона в старом понятии потеряла физический смысл. Известно, что до последнего времени марка бетона определялась испытанием эталонных образцов – кубов с размером ребер 150 х 150 х 150 мм. Марочная прочность не гарантировала соответствующей прочности бетона в изделиях, изготавливаемых на предприятиях, не обеспечивала требований к условиям производства. Статистический метод контроля прочности бетона позволяет достичь постоянства принятых при расчете конструкций нормативных сопротивлений (прочности) бетона.
При статистическом методе контроля требования к прочности бетона назначаются с учетом фактической однородности прочности, характеризуемой величиной коэффициента вариации прочности бетона. При этом на предприятиях с высокой культурой производства, изготавливающих и применяющих бетон с высокой однородностью, появляется возможность снизить требуемую прочность по сравнению с нормируемой (классом) с соответствующим сокращением расходов цемента или улучшением других технико-экономических показателей, т.е. при реализации нормативного сопротивления бетона появляется заинтересованность в повышении культуры и совершенствовании технологии производства (за счет снижения коэффициента вариации V).
Таким образом, переход от марок к классам по прочности на сжатие и растяжение является прогрессивным шагом в системе нормирования и реализации фактических показателей бетона. Классы бетона, обозначаемые символом В, отвечают его гарантированной прочности с обеспеченностью (доверительной вероятностью 0,95) и численно равны его нормативным сопротивлениям. А марка бетона отвечает его средней прочности.
Класс бетона определяется по формуле 6:

В = М (1 – 1,64 ( V), (6)

где В – класс бетона, М – марка бетона (средняя прочность); V коэффициент вариации (изменчивости) бетона. Для тяжелого бетона V = 0,I35.
Установлена следующая шкала классов по прочности на сжатие: В I; В I,5; В 2; В 2,5; В 3,5; В 5; В 7,5; В I0; В I2,5; В I5; В 20; В 25; В 35; В 40; В 45; В 50; В 55 и В 60.
Допускается изменение бетонов промежуточных классов В 22,5, В 27,5 (при условии, если это приводит к экономии цемента по сравнению с применением бетона соответственно классов В 25 и В 30). Действующая шкала классов бетона по прочности не совпадает с ранее действующей шкалой марок бетона по прочности бетона на сжатие.
Например, М 15 В I; М 25 В 2.
Условная марка бетона (М) определяется по формуле 7:

М = В / (0,980665 ( (1 – 1,64 ( V), (7)

где В – численное значение класса бетона МПа; 0,980665 переходный коэффициент от МПа к кгс/см2; V – номинальное значение коэффициента вариации прочности бетона.
Контроль прочности бетона проводится статистическим методом, позволяющим достичь постоянства принятой при расчете конструкции обеспеченности нормативных сопротивлений бетонов (классов).
Статистический метод контроля позволяет учитывать фактическую однородность прочности, которая характеризуется величиной коэффициента вариации прочности бетона. При достижении предприятием или стройплощадкой высокой однородности прочности бетона требуемая прочность бетона по сравнению с нормируемой должна быть снижена с соответствующим уменьшением расхода цемента.
При изготовлении единичных конструкций, когда нет возможности получить необходимое число результатов для статистических характеристик, допускается нестатистический метод контроля прочности бетона.
Однородность прочности бетона характеризуется среднеквадратическим отклонением S и коэффициентом вариации V. Определение показателей однородности прочности бетона приводится отдельно для каждого технологического комплекса. В технологический комплекс объединяются две или несколько технологических линий на предприятиях сборного железобетона или секций на бетонных заводах при условии, если средние значения коэффициентов вариации по партиям отличаются не более чем на 12 %, разность между максимальным и минимальным значениями коэффициента вариации – не более 2 %, а средняя прочность между максимальным и минимальным значениями – не более 5 %.
К одному технологическому комплексу могут относиться бетоны одного класса (марки), отличающиеся наибольшей крупностью заполнителей, подвижностью (жесткостью) бетонной смеси не более чем в два раза и расходом цемента не более чем на + 15 % от среднего значения.
Средняя прочность бетона в партии(R вычисляется как среднее арифметическое значение результатов единичных испытаний по формуле 8:

n
(R = ( Ri / n, (8)
i = 1

где (R – единичный результат (средняя прочность бетона серии образцов, конструкции или участка конструкции); n – число единичных результатов (серий образцов, конструкций или участков конструкций).
Среднее квадратическое отклонение для партии бетона или отдельно принимаемой конструкции вычисляется по формуле 9:

n
S = ( (Ri –(R)2 / (n – 1) . (9)
i = 1

Коэффициент вариации прочности бетона в процентах в партии или в отдельной конструкции вычисляется по формуле 10:

V = (S /(R) ( 100. (10)

Прочность бетона может быть определена также и ускоренным методом путем прогревания по определенному режиму образцов. При определении прочности бетона могут быть применены и неразрушающие методы: с помощью ультразвука /12/ , эталонного молотка Кашкарова /13/, метод ускоренного определения на сжатие /14/.
Морозостойкость бетона характеризуется наибольшим числом циклов попеременного замораживания при температуре минус 18 + 2(С и оттаивании при температуре плюс 15-20(С, которые способны выдерживать образцы 28-суточного возраста без снижения предела прочности более чем на 5 % по сравнению с контрольными образцами и потери массы более 3 % (для дорожного бетона) /8/.
Морозостойкость бетона может быть определена и ускоренными методами – по накоплению остаточных деформаций, замораживанию при температуре минус 50 + 2(С и по "компенсационному" фактору /8/.
Водонепроницаемость бетона характеризуется наибольшим давлением воды, при котором она еще не просачивается через образцы и обозначается В-2, В-4, В-6 и т.д. /11/.

1.4. Расчет состава бетонной смеси с заданными свойствами

Подбор состава сводится к установлению рационального соотношения между составляющими материалами бетона, определению номинального состава и корректировке рабочего состава, расчету и передаче в производство рабочих дозировок. Подобранный состав должен обеспечить заданную подвижность (удобоукладываемость), прочность бетона при минимальном расходе цемента.
До начала расчета необходимо проверить качество всех исходных материалов. Наиболее прост и удобен расчет по методу абсолютных объемов, предложенный профессором Б.Г. Скрамтаевым, Расчет ведется на I000 литров бетонной смеси. Удобнее показать его на примере.

З а д а н и е: подобрать состав бетона для железобетонного монолитного перекрытия в промышленном здании. Конструкция особо насыщена арматурой. Содержание арматуры – более 1%, минимальное расстояние между стержнями арматуры – 60 мм. Толщина плиты 100 мм, наименьшее измерение балок – 200 мм. Марка бетона "200" (принимается по чертежам конструкции). Пластичность бетонной смеси можно принять по таблице в зависимости от размеров конструкции и густоты армирования.
Таблица СНиПа рекомендует бетон пластичностью 5-8 см. Наибольшая крупность заполнителя может быть принята не более 1/2 толщины плиты, 1/3 наименьшего измерения балок и более 3/4 расстояния между стержнями арматуры в свету.
Следовательно, наибольшая крупность гравия может быть принята 40 мм (45 мм).

Характеристика материалов
Портландцемент марки "400":
плотность (ц = 3,1 г/см3 или 3,1 кг/л;
насыпная плотность (0ц = 1300 кг/м3.
Песок средней крупности Мкр =2,4 по зерновому составу соответствует стандарту;
плотность (п = 2,61 г/см3;
насыпная плотность (п = 1400 кг/м3
Гравий: наибольшая крупность Dнб = 40 мм;
плотность (г = 2,6 г/см3;
насыпная плотность (0г = 1510 кг/м3;
пустотность П =42 %;
коэффициент пустотности Кп = 0,42;
Вода питьевая водопроводная.

Расчет состава бетонной смеси производят
в следующей последовательности:

1.4.1. Определение водоцементного отношения

Водоцементное отношение или цементноводное отношение вычисляют по формулам прочности бетона:

Rб = А ( Rц (Ц/В – 0,5) применяют при В/Ц ( 0,4 ; (11)
Rб = А1 ( Rц (Ц/В + 0,5) применяют при В/Ц ( 0,4, (12)

где lp предел прочности бетона нормального твердения в возрасте 28 суток (марка); А и А1 коэффициенты, характеризующие качество материалов; Ц/В цементноводное отношение (по массе).
Цементноводное отношение из формулы 13:

Ц/В = (Rб / А ( Rц ) + 0,5 = (200 / (0,55 ( 400)) + 0,5 = 1,4, (13)

где А – эмпирический коэффициент принимается по табл. 6 (материалы пониженного качества).
Таблица 6
№№ п/п
Характеристики исходных материалов
А при
В/Ц ( 0,4
А при
В/Ц ( 0,4

1
Высококачественные (щебень из плотных пород, заполнители чистые, фракционированные, оптимального зернового состава. Портландцемент высокой активности).
0,65
0,43

2
Рядовые (гравий соответствует стандарту, портландцемент средней активности.
0,6
0,4

3
Пониженного качества (крупный заполнитель низкой прочности, цемент низкой активности).
0,55
0,37


1.4.2. Определение расхода воды на 1 м3 бетонной смеси

Расход воды может быть определен по вспомогательной табл. 7 или по графику проф. Миронова в зависимости от заданной пластичности бетонной смеси и наибольшей крупности гравия (см. характеристику исходных материалов).
Таблица 7
Характеристика бетонной смеси
Расход воды


Наибольшая крупность заполнителя, мм

Осадка конуса, см
Удобоукладываемость, сек.
10
20
40

0
0
0
0
0
1
2
3
5
7
8
10
150-200
90-120
60-80
30-50
15-30
145
150
160
165
175
185
190
195
200
205
210
215
130
135
145
150
160
170
175
180
185
190
195
200
120
125
130
135
145
155
160
165
170
175
180
185


Примечание: данные таблицы справедливы для бетона на портландцементе, песка средней крупности при использовании в качестве крупного заполнителя гравия. Водосодержание бетонной смеси увеличивается при применении пуццоланового портландцемента на 15-20 л; замене гравия щебнем – на 10 л; мелком песке – на 10 л.
Расход воды в нашем примере на 1 м3 бетонной смеси – 175 л.

1.4.3. Определение расхода цемента:

Ц = В/Ц = 175 / 0,7 = 250 кг, Vц = 250 / 3,1. (14)

1.4.4. Определение абсолютного объема цементного теста

Vц.т. = В + Vц = 175 + 250 / 3,1 = 256 л. (15)

1.4.5. Сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона в 1 м3 (1000 л) выражается уравнением (16):

(Ц / (ц) + (П / (п) + (Г / (гр) + В = 1000. (16)

1.4.6. Цементно-песчаный раствор заполняет пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен. Уравнение составляется из этого предположения:

(Ц / (ц) + (П / (п) + В = Кп ( (Г / (нас.гр) ( (, (17)

( - коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя, определяется по табл. 8.
Таблица 8
Расход цемента, кг/м3
Значения (


В/Ц


0,4
0,5
0,6
0,7
0,8

250
300
350
400
-
-
1,32
1,40
-
1,3
1,38
1,46
1,26
1,36
1,44
-
1,32
2,42
-
-
1,38
-
-
-


Решая совместно уравнения (16) и (17), находим формулу для определения потребности в гравии (щебне).

Г = 1000 / [(Кп ( ( / (нас.гр) + (1 / (гр)]. (18)

Подставляя в формулу (18) значения, определяем расход гравия

Г = 1000 / [(0,42 ( 1,32 / 1,51) + (1 / 2,6)] = 1330,5 кг.

1.4.7. Определение расхода песка.

П = (1000 – (Г / (гр) – Vц.т.) ( (п. (19)

Подставляя в формулу (19) значения, определяем расход песка

П = (1000 – (1330,5 / 2,6) – 255,64.) ( 2,61 = 607 кг.

Расход материалов на 1 м3 бетона (номинальный состав):
Цемента 250 кг;
Песка 607,16 кг;
Гравия 1330,5 кг;
Воды 175,0 кг;
Всего 2362,66 кг.
Таким образом, средняя плотность бетонной смеси (б.см. = 2363,0 кг/м3 (теоретическая).

1.4.8. Экспериментальная проверка расчетного состава бетонной смеси

Расчетный состав бетонной смеси может быть выдан на производство только после экспериментальной проверки его пластичности, прочности (после затвердевания), а в отдельных случаях морозостойкости, истираемости, водопроницаемости и других специальных свойств.
Количество бетонной смеси для определения пластичности и прочности (марки) выбирается в зависимости от размеров образцов и объема конуса:
а) образцы кубы 10х10х10 см 6 литров;
б) образцы кубы 15x15x15 см 11 литров;
в) образцы кубы 10x10x10 см (3 шт.) и балочки размером 10х10х40 см (для дорожных бетонов) I6 литров.
Если при проверке подвижности бетонной смеси окажется, что смесь имеет избыточную подвижность, то к ней добавляют песок и гравий, не меняя соотношения между ними. Если пластичность окажется недостаточной, то добавляют цемент к воде, не нарушая водоцементного отношения.
После проверки пластичности изготовляют образцы для испытания бетона на прочность, согласно приведенной выше методике. Оставшуюся неиспользованной бетонную смесь помещают в форму 10х10х10 см или 15x15x15 см, подвергают вибрации и замеряют объем бетонной смеси.
Значение средней полученной плотности экспериментальным способом сравнивают с теоретическим значением, полученным ранее по расчету.
Разница между ними может быть не более 3 %. Расхождение этих значений может быть вызвано ошибками в расчете состава или неточным определением характеристик исходных материалов.
Выход бетонной смеси (Vб.см.) в уплотненном состоянии определяют подсчетом объема бетонной смеси во всех формах.
Экспериментальная средняя плотность полученной смеси подсчитывается по формуле (20):

(0 б.см. = (mц + mв + mг + mп) ( 1000 / Vб.см , (20)

где mц, mв, mг, mп масса всех компонентов бетонной смеси, кг.
Если объем полученной бетонной смеси отличается от расчетного объема, то расход материалов на 1 м3 следует скорректировать. Например, расчетный объем был равен 6 л, после изготовления получили 5,7 л.
Отсюда поправочный коэффициент: К = 6 / 5,7 = 1,053.
Прочность бетона принятого состава проверяют по результатам испытания образцов-кубиков. Часто при испытании получают избыточную или недостаточную прочность. Объясняется это тем, что расчетной формуле прочности бетона (по которой определяют водоцементное отношение) коэффициент А не учитывает с достаточной точностью качественное разнообразие крупного и мелкого заполнителей.
Поэтому при экспериментальной проверке бетона необходимо изготовить еще не менее двух смесей, из которых одна будет иметь уменьшенное, а другая – увеличенное значение водоцементного отношения против расчетного на 5-7 %. Кроме того, в случае изготовления большого количества бетона, рекомендуется изготовить смесь с меньшим и большим соотношением заполнителей (песок-гравий) в отличие от основного. Из всех составов выбирают состав наиболее экономичный по расходу цемента и соответствующий проектной марке.

1.4.9. Расчет расхода материалов на замес бетономешалки

Каждая бетономешалка имеет определенную емкость смесительного устройства. Объем материалов, который можно загрузить в бетономешалку до перемешивания, называют загрузочной емкостью.
Бетономешалки выпускают с загрузочной емкостью 250, 425, 500, I200, 2400 л.
Если бетономешалку загрузить компонентами смеси, суммарный объем которых превысит загрузочную емкость, то бетонная смесь будет неоднородной в течение времени, отведенного для перемешивания.
И наоборот, недогруженная бетономешалка будет работать непроизводительно.
Расчет на замес может быть выполнен с учетом коэффициента выхода бетонной смеси.
Коэффициентом выхода бетонной смеси ( называют отношение объема смеси к сумме насыпных объемов сухих исходных компонентов.
Расчет можно вести по расходу материалов на 1000 л или по объему пробного замеса:

( = Vб.см / [(Ц / (0ц) + (П / (0п) + (Г / (0гр)], (21)

где ( – коэффициент выхода (0,55-0,70); Vб.см – объем полученной бетонной смеси в л; Ц, П, Гр – масса цемента, песка, гравия на принятый объем бетонной смеси (Vб.см.); (0ц, (0п, (0гр – насыпные плотности цемента, песка и гравия.
Дозировка материалов на замес бетономешалки определяется по формулам:

ЦV = ( ( V( Ц / 1000; (22)

ПV = ( ( V( П / 1000; (23)

ГрV = ( ( V( Гр / 1000; (24)

ВV = ( ( V( В / 1000, (25)

где ЦV, ПV, ГрV, ВV количество цемента, песка, гравия, воды на замес бетономешалки, кг; Ц, П, Гр, В расход цемента, песка, гравия, воды на 1000 л; V – загрузочная емкость бетономешалки, л.
В производственных условиях заполнители для бетона часто хранятся без укрытия и могут иметь значительную влажность. Поэтому необходимо несколько раз в день определять влажность песка и гравия и вносить соответствующие коррективы в дозировку материалов на замес бетономешалки.

Расход песка ПW = ПV + ПV ( Wп / 100; (26)

Расход гравия ГрW = ГрV + ГрV ( Wгр / 100; (27)

Расход воды ВW = ВV – [(ПV ( Wп / 100) + (ГрV ( Wгр / 100)], (28)

где Wп и Wгр – влажность песка и гравия в % по массе.
Полученная бетонная смесь расчетного состава подвергается испытанию.

1.5. Свойства и испытание бетонной смеси

Бетонная смесь – это рационально подобранная смесь, состоящая из вяжущего вещества, воды и заполнителей, способная затвердеть, образуя искусственный камень бетон. Она характеризуется пластичностью, подвижностью, жесткостью (удобоукладываемость) /1/.
При определении удобоукладываемости характеризуется внутренняя связность смеси, способность формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслаивания на отдельные составляющие /1/.
Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой в сантиметрах величиной осадки конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащего испытанию.
Для определения подвижности бетонной смеси пользуются конусом № 1 при наибольшей крупности зерен заполнителя до 40 мм и конусом № 2 бетонных смесей с наибольшей крупностью зерен заполнителя 70 и 100 мм. Размеры стандартных конусов (№ 1 и № 2) приводятся в табл. 9 и на рис. 2
















Рис. 2. Прибор для определения подвижности бетонной смеси: 1 - ручка; 2 - корпус прибора; 3 - упоры; 4 - сварной шов

Таблица 9
Наименование конуса
Внутренние размеры конуса, мм


D
D
h

Обычный
100(1
200(1
300(1

Увеличенный
150(1
300(1
450(1


С целью улучшения подвижности бетонной смеси, которая обуславливает удобоукладываемость (способность хорошо заполнять форму, хорошо уплотняться и давать наибольшую плотность изготавливаемых конструкций), в нее могут быть введены специальные добавки пластификаторы и суперпластификаторы.
Бетонные смеси, осадка конуса которых равна нулю, называются жесткими и особо жесткими.
Жесткость бетонной смеси (Ж) – время в секундах от начала вибрирования отформованной штыкованием или кратковременными вибрированиями бетонной смеси, помещенной в технический визкозиметр, до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из расплывшейся бетонной смеси по двум отверстиям диска прибора для определения жесткости бетонной смеси.
Методика определения и описание прибора для определения жесткости бетонной смеси приводится ниже.

1.5.1. Методика определения подвижности и жесткости бетонной смеси

Подвижность бетонной смеси характеризуется величиной осадки стандартного конуса (ОК) /1/.
При определении подвижности бетонной смеси в зависимости от наибольшей крупности заполнителя пользуются стандартным усеченным конусом № 1 или № 2.
Для подготовки конуса и приспособлений к испытаниям все соприкасающиеся с бетонной смесью поверхности следует очистить и протереть влажной тканью. Конус устанавливают на гладкий металлический лист и заполняют его бетонной смесью через воронку в три слоя одинаковой высоты.
Каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем:
- в обычном конусе 25 раз;
- в увеличенном конусе 56 раз.
Конус во время наполнения и штыкования должен быть плотно прижат к листу. После уплотнения бетонной смеси в конусе воронку снимают и избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса. Конус плавно снимают с отформованной бетонной смеси и устанавливают рядом с ней. Время, затраченное на съем конуса, должен составлять 3-7 с.
Осадку конуса бетонной смеси определяют, укладывая металлическую линейку ребром на верх конуса и измеряя расстояние от нижней грани линейки до верха бетонной смеси с погрешностью до 0,5 см.
Величину осадки конуса бетонной смеси, определенную в увеличенном конусе, приводят к величине осадки обычного конуса умножением величины осадки бетона увеличенного конуса на переводной коэффициент 0,67.
Осадку конуса бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала наполнения конуса бетонной смесью при первом определении и до момента измерения осадки конуса при втором определении не должно превышать 10 мин.
Осадку конуса бетонной смеси вычисляют с округлением до 1,0 см как среднее арифметическое результатов двух определений осадки конуса из одной пробы, отличающихся между собой не более чем:
- на 1 см при ОК 13 EMBED Equation.2 14154 см;
- на 2 см при ОК = 5-9 см;
- на 3 см при ОК 13 EMBED Equation.2 141510 см.
При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе.
Если осадка конуса бетонной смеси будет равна нулю, смесь признают не обладающей подвижностью, и она должна характеризоваться жесткостью.
Жесткость бетонной смеси Ж характеризуется временем вибрации (в секундах), необходимых для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости показанном на рис. 3.
Жесткость бетонной смеси с зернами заполнителя наибольшей крупностью до 40 мм включительно определяют на лабораторной виброплощадке.
Прибор на виброплощадке устанавливают и собирают в следующем порядке: устанавливают и жестко закрепляют цилиндрическое кольцо прибора 1, в которое вставляют конус 2 и закрепляют его ручками 3, заводя их в пазы кольца, после чего устанавливают воронку 4. Заполнение конуса прибора бетонной смесью, ее уплотнение и снятие конуса с отформованной смеси производят по методике, используемой при определении подвижности смеси. Поворотом штатива 5 диск 8 устанавливают над отформованным конусом бетонной смеси и плавно опускают его на поверхность конуса смеси. Штатив закрепляют в фиксирующей втулке 7 зажимным винтом.
Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер и наблюдают за выравниванием и уплотнением бетонной смеси. Вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из любых двух отверстий диска. В этот момент выключают секундомер и вибратор. Полученное время (в секундах) характеризует жесткость бетонной смеси.
Жесткость бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала заполнения конуса бетонной смесью в установленном приборе при первом определении и до окончания определения жесткости при втором определении не должно превышать 15 мин.
Жесткость бетонной смеси вычисляют с округлением до 1 с как среднее арифметическое результатов двух определений жесткости из одной пробы смеси, отличающихся между собой не более чем на 20 %. При большем расхождении результатов определение повторяют.



































Рис. 3. Прибор для определения жесткости бетонной смеси: 1 - цилиндрическое кольцо с фланцем в основании; 2 - конус; 3 - кольцо-держатель с ручками; 4 - загрузочная воронка; 5 - штатив; 6 - направляющая втулка; 7 - фиксирующая втулка с зажимным винтом; 8 - диск с шестью отверстиями; 9 - стальная шайба; 10 - штанга.

1.6. Методика изготовления образцов бетона

1.6.1. Формование и уплотнение образцов

Перед использованием форм их внутренние поверхности должны быть покрыты тонким слоем смазки, не оставляющей пятен на поверхности образцов и не влияющей на свойства поверхностного слоя бетона.
Укладку и уплотнение бетонной смеси следует производить не позднее, чем через 20 мин после отбора пробы.
При изготовлении одной или нескольких серий образцов, предназначенных для определения различных характеристик бетона, все образцы следует изготавливать из одной пробы бетонной смеси и уплотнять их в одинаковых условиях. Отклонения между собой значений средней плотности бетона отдельных серий и средней плотности отдельных образцов в каждой серии к моменту их испытания не должны превышать 50 кг/м3.
При несоблюдении этого требования результаты испытаний не учитывают.
При производственном контроле формование контрольных образцов, а также контрольных блоков из ячеистых бетонов следует производить по той же технологии, и с теми же параметрами уплотнения, что и конструкции. В случаях, когда эти условия не могут быть выполнены, а также при лабораторных исследованиях образцы из тяжелого и легкого бетонов формуют следующим образом.
Формы заполняют бетонной смесью слоями высотой не более 100 мм. Каждый слой укладывают штыкованием стальным стержнем диаметром 16 мм с закругленным концом. Число нажимов стержня рассчитывают из условия, чтобы один нажим приходился на 10 см2 верхней открытой поверхности образца, штыкование выполняют равномерно по спирали от краев формы к ее середине.
При подвижности бетонной смеси менее 10 см или жесткости менее 11 с форму с уложенной бетонной смесью жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке и дополнительно уплотняют, вибрируя до полного уплотнения, характеризуемого прекращением оседания бетонной смеси, выравниванием ее поверхности, появлением на ней тонкого слоя цементного теста и прекращением выделения пузырьков воздуха.
При изготовлении образцов из бетонной смеси жесткостью 11 с и более на форме закрепляют насадку. Форму с насадкой жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке и устанавливают на поверхность смеси пригруз, обеспечивающий давление 4 ± 0,5 кПа, и вибрируют до прекращения оседания пригруза плюс дополнительно 5 ( 10 с.
После окончания укладки и уплотнения бетонной смеси в форме верхнюю поверхность образца заглаживают мастерком или пластиной.
В случаях применения на производстве способов и режимов уплотнения бетона, приводящих к изменению его состава, способ изготовления контрольных образцов бетона или поправочный коэффициент к прочности образцов должен быть указан в стандартах или технических условиях на сборные конструкции или в рабочих чертежах монолитных конструкций.
Образцы в цилиндрических формах после заглаживания верхней поверхности закрывают крышками, кладут на боковую сторону и хранят в таком положении до распалубливания.
Непосредственно после изготовления образцов на них должна быть нанесена маркировка. Маркировка не должна повреждать образец или влиять на результаты испытания.

1.6.2. Твердение, хранение и транспортирование образцов

Образцы, предназначенные для твердения в нормальных условиях, после изготовления до распалубливания хранят в формах, покрытых влажной тканью или другим материалом, исключающим возможность испарения из них влаги, в помещении с температурой воздуха (20±5)°С.
При определении прочности бетона на сжатие образцы распалубливают не ранее чем через 24 ч для бетонов класса В 7,5 (М100) и выше, и не ранее чем через 48 ч ( для бетонов класса В 5 (М75) и ниже, а также для бетонов с добавками, замедляющими их твердение в раннем возрасте.
При определении прочности бетона на растяжение образцы распалубливают не ранее чем через 96 ч после их изготовления.
После распалубливания образцы должны быть помещены в камеру, обеспечивающую у поверхности образцов нормальные условия, т. е. температуру (20±3)°С и относительную влажность воздуха (95±5)%. Образцы укладывают на подкладки так, чтобы расстояние между образцами, а также между образцами и стенками камеры было не менее 5 мм. Площадь контакта образца с подкладками, на которых он установлен, не должна составлять более 30 % площади опорной грани образца. Образцы в камере нормального твердения не должны непосредственно орошаться водой. Допускается хранение образцов вод слоем влажных песка, опилок или других систематически увлажняемых гигроскопичных материалов.
Образцы, предназначенные для твердения в условиях тепловой обработки, должны быть помещены в формах в тепловой агрегат (пропарочную камеру, автоклав, отсек формы или кассеты и т.д.) и твердеть там вместе с конструкциями или отдельно по принятому на производстве режиму.
После окончания тепловой обработки образцы распалубпивают и испытывают или хранят в нормальных условиях.
Образцы, предназначенные для твердения в условиях, аналогичных условиям твердения бетона в монолитных конструкциях, могут твердеть или в формах, или в распалубленном виде.
Допускаются другие условия твердения образцов, например, водное или комбинированное, если эти условия установлены стандартами, техническими условиями или указаны в рабочих чертежах конструкции.
При транспортировании образцов бетона необходимо предохранять их от повреждений, изменения влажности и замораживания.
Прочность бетона образцов к началу их транспортирования должна быть не менее 2 МПа.

Задачи к теме "Расчет состава тяжелого бетона"

Рассчитать номинальный (лабораторный) состав тяжелого бетона для массивных армированных конструкций. Требуется бетон М 300. Материалы: портландцемент М 400 плотностью (ц =3,1 кг/л; песок средней крупности влажностью 7 %; плотностью (п = 2,63 кг/л и насыпной плотностью (0п = 1,58 кг/л; гранитный щебень с предельной крупностью 40 мм, плотностью (гр = 2,60 кг/л и насыпной плотностью (0гр = 1,48 кг/л. Заполнители рядовые.
Вычислить расход материалов на I м бетонной смеси с средней плотностью (0см = 2300 кг/м3 и водоцементном отношением В/Ц=0,42, если производственный состав бетона выражен соотношением по массе Ц:П:Щ =1:2:4 (цемент : песок : щебень).

Контрольные вопросы к лабораторной работе
"Расчет состава тяжелого бетона"

Что называется бетонной смесью?
Какая бетонная смесь называется пластичной? Как определяется пластичность бетонной смеси?
Какая бетонная смесь называется жесткой? В каких единицах измеряется степень жесткости бетонной смеси и как она определяется?
Что называется бетоном и какими свойствами он характеризуется?
Что называется маркой бетона? Какие марки бетона вы знаете?
Как определяется марка бетона?
Что называется классом бетона?
Какое принципиальное отличие класса бетона от марки?
Какое практическое значение имеют классы бетона?
На чем основывается расчет состава тяжелого бетона? Какие свойства исходных (каких) материалов должны быть заранее определены?
Какие формулы необходимо использовать при расчете состава бетона? Каков их физический смысл?
Какие свойства бетонной смеси и бетона проверяются экспериментально?
Что такое коэффициент выхода бетонной смеси (его физический смысл)?
Как учитывается естественная влажность заполнителей?
Как определяется расход материалов на один замес бетоносмесителя?
ОПРЕДЕЛЕНИЕ, СВОЙСТВА, ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВОВ И
ИСПЫТАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ

2.1. Определение, классификация и свойства строительных растворов

Строительным раствором называют искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого заполнителя-песка /1/.
Строительные растворы классифицируются по группам по следующим признакам:
средней плотности (тяжелые со средней плотностью 1500 кг/м3 и более, легкие – со средней плотностью менее I500 кг/м3);
виду вяжущего вещества (цементные, известковые, вяжущим, в которых служит воздушная или гидравлическая известь; гипсовые);
назначению (кладочные, отделочные, акустические, рентгенозащитные, тампонажные и другие растворы специального назначения);
физико-механическим свойствам (по прочности при сжатии приняты марки в МПа: 0,4; 1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 15,0; 20,0; 30,0);
по степени морозостойкости: Мрз 10, 15, 25, 35, 50, I00, I50, 200, 300;
свойства строительных растворов характеризуются прочностью, водопоглощением, морозостойкостью /1, 7/

2.2. Расчет состава строительного раствора

Состав раствора заданной марки с применением различных вяжущих и пластификаторов может быть ориентировочно рассчитан по эмпирическим формулам с последующим уточнением состава контрольными испытаниями в соответствии с ГОСТ 5802-86 «Методы испытаний»
Прочность цементных, цементно-известковых и цементно-глиняных растворов, применяющихся для кирпичной кладки, зависит в основном от активности (марки) цемента и расхода цемента на 1 м3 песка. Расход цемента может быть установлен по формуле (29):

Qц = Rр ( 1000 / 0,7 ( Rц , (29)

где Щ расход вяжущего в кг на 1 м3 песка; Rр заданная марка раствора в кгс/см2, Rц активность цемента в кгс/см2
Примечания:
Формула справедлива для песка с естественной влажностью 1-3 %, объем песка (1 м3) считают в рыхлонасыпном состоянии;
При применении сухого песка расход вяжущего повышают на 5 %.
При влажности песка более 3 % количество цемента уменьшают на 10 %.

Расход вяжущего в м3 на 1 м3 песка определяют по формуле (30):

Vц = Qц / (0ц . (30)

Количество пластификаторов (глиняного или известкового теста) определяют по формуле (31):

Vд = 0,17 (1 – 0,002 Qц) , (31)

где Vд – количество добавки в м3 на 1 м3 песка; Qц - расход вяжущего в кг на 1 м3 песка.
Вес добавки на 1 м3 песка определяют по формуле (32):

Qд = (0д Vд , (32)

где (0д – средняя плотность добавки (известкового теста), равная 1450 кг/м3.
Примечание: При применении растворов для каменных материалов с повышенным водопоглощением в районах с сухим и жарким климатом (например, в Средней Азии) расход известкового теста может быть увеличен в 1,5 раза.
Расход воды в л ориентировочно определяют но формуле (33):

В = 0,65 (Qц + Qд) , (33)

где Qц и Qд – масса в кг цемента и добавки на 1 м3 песка.
По результатам расчета готовят пробный замес (4 или 6л), проверяют подвижность растворной смеси, ее расслаиваемость, водоудерживающую способность. Если раствор по какому-либо свойству не отвечает требуемому, то вводят необходимые поправки, затем определяют среднюю плотность смеси и готовят образцы-кубики. Проверяют соответствие прочности заданной.

2.3. Свойства и испытания растворной смеси

Свежеприготовленный строительный раствор характеризуется подвижностью, средней плотностью, расслаиваемостью и водоудерживающей способностью.

Определение подвижности растворной смеси.

Подвижностью (консистенцией) растворной смеси называют ее способность растекаться под действием собственного веса.
Подвижность растворной смеси характеризуется измеряемой в сантиметрах глубиной погружения в нее эталонного конуса.
Для проведения испытаний применяют: прибор для определения подвижности (рис. 4); стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; кельму.
Масса эталонного конуса со штангой должна быть (300 ± 2) г.


Рис. 4. Прибор для определения подвижности растворной смеси: 1 штатив; 2 шкала; 3 эталонный конус; 4 штанга; 5 держатели; 6 направляющие; 7 сосуд для растворной смеси; 8 стопорный винт.



Прибор устанавливают на горизонтальной поверхности и проверяют свободу скольжения штанги 4 в направляющих 6. Сосуд 7 наполняют растворной смесью на 1 см ниже его краев и уплотняют ее путем штыкования стальным стержнем 25 раз и 56 кратным легким постукиванием о стол, после чего сосуд ставят на площадку прибора. Острие конуса 3 приводят в соприкосновение с поверхностью раствора в сосуде, закрепляют штангу конуса стопорным винтом 8 и делают первый отсчет по шкале. Затем отпускают стопорный винт. Конус должен погружаться в растворную смесь свободно. Второй отсчет снимают по шкале через 1 мин после начала погружения конуса.
Глубину погружения конуса, измеряемую с погрешностью до 1 мм, определяют как разность между первым и вторым отсчетом.
Глубину погружения конуса оценивают по результатам двух испытаний на разных пробах растворной смеси одного замеса как среднее арифметическое значение из них и округляют. Разница в показателях частных испытаний не должна превышать 20 мм. Если разница окажется больше 20 мм, то испытания следует повторить на новой пробе растворной смеси.

Определение расслаиваемости растворной смеси

Расслаиваемость растворной смеси, характеризующая ее связность при динамическом воздействии, определяют путем сопоставления содержания массы заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размерам 150х150х150 мм.
Для проведения испытаний применяют: формы стальные размерами 150х150х150 мм; лабораторную виброплощадку типа 435А; весы лабораторные по ГОСТ 2410488; шкаф сушильный по ОСТ 16.0.801.39787; сито с ячейками 0,14 мм; противень; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм.
Лабораторная виброплощадка в загруженном состоянии должна обеспечивать вертикальные колебания частотой 2900 ± 100 в минуту и амплитудой (0,5 ± 0,05) мм. Виброплощадка должна иметь устройство, обеспечивающее при вибрировании жесткое крепление формы с раствором к поверхности стола.
Растворную смесь укладывают и уплотняют в форме для контрольных образцов размерами 150х150х150 мм. После этого уплотненную растворную смесь в форме подвергают вибрационному воздействию на лабораторной виброплощадке в течение 1 мин. После вибрирования верхний слой раствора высотой (7,5 ± 0,5) мм из формы отбирают на противень, а нижнюю часть образца выгружают из формы путем опрокидывания на второй противень.
Отобранные пробы растворной смеси взвешивают с погрешностью до 2 г и подвергают мокрому рассеву на сите с отверстиями 0,14 мм. При мокром рассеве отдельные части пробы, уложенные на сито, промывают струей чистой воды до полного удаления вяжущего. Промывку смеси считают законченной, когда из сита вытекает чистая вода. Отмытые порции заполнителя переносят на чистый противень, высушивают до постоянной массы при температуре 105110°С и взвешивают с погрешностью до 2 г.
Содержание заполнителя в верхней (нижней) частях уплотненной растворной смеси V в процентах определяют по формуле (34):
13 EMBED Equation.2 1415 (34)
где т1 масса отмытого высушенного заполнителя из верхней (нижней) части образца, г; m2 масса растворной смеси, отобранной пробы из верхней (нижней) части образца, г.
Показатель расслаиваемости растворной смеси П в процентах определяют по формуле (35):
13 EMBED Equation.2 1415 (35)

где (V абсолютная величина разности между содержанием заполнителя в верхней и нижней частях образца, %; (V суммарное содержание заполнителя верхней и нижней частей образца, %.
Показатель расслоения для каждой пробы растворной смеси определяют дважды и вычисляют с округлением до 1 % как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе растворной смеси.

Определение средней плотности растворной смеси

Плотность растворной смеси характеризуется отношением массы уплотненной растворной смеси к ее объему и выражается в г/см3.
Для проведения испытаний применяют: стальной цилиндрический сосуд емкостью 1000+2 мл (рис. 5); весы лабораторные по ГОСТ 2410488; стальной стержень диаметром 12 мм, длиной 300 мм; стальную линейку 400 мм по ГОСТ 42775.


Рис. 5. Стальной цилиндрический сосуд

Перед испытанием сосуд предварительно взвешивают с погрешностью до 2 г. Затем наполняют растворной смесью с избытком. Растворную смесь уплотняют путем штыкования стальным стержнем 25 раз и 56 кратным легким постукиванием о стол. После уплотнения избыток растворной смеси срезают стальной линейкой. Поверхность тщательно выравнивают вровень с краями сосуда. Стенки мерного сосуда очищают влажной ветошью от попавшего на них раствора. Затем сосуд с растворной смесью взвешивают с точностью до 2 г.
Плотность растворной смеси (, г/см3, вычисляют по формуле (36):

13 EMBED Equation.2 1415 (36)

где m масса мерного сосуда с растворной смесью, г; m1 масса мерного сосуда без смеси, г.
Плотность растворной смеси определяют как среднее арифметическое значение результатов двух определений плотности смеси из одной пробы, отличающихся между собой не более чем на 5 % от меньшего значения.
При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе растворной смеси.

Определение водоудерживающей способности

Водоудерживающей способностью называют способность растворной смеси сохранять в себе после нанесения на пористое основание достаточное количество воды для обеспечения нормальных условий твердения гидравлического вяжущего и производства кладочных или штукатурных работ.
Растворная смесь с плохой водоудерживающей способностью после нанесения ее на пористое основание быстро теряет пластичность и становится "жесткой". Смесь с хорошей водоудерживающей способностью не ".садится" и такую смесь называют "мягкой".
Кладочные и штукатурные работы в последнем случае выполняются легче и производительность труда каменщика и штукатура возрастает.
Водоудерживающая способность растворных смесей улучшается после введения в них достаточного количества пластификаторов.
Водоудерживающую способность определяют путем испытания слоя растворной смеси толщиной 12 мм, уложенного на промокательную бумагу.
Для проведения испытаний применяют: листы промокательной бумаги размером 150х150 мм по ТУ 13-7308001-75888; прокладки из марлевой ткани размером 250х350 мм по ГОСТ 1110990; металлическое кольцо внутренним диаметром 100 мм, высотой 12 мм и толщиной стенки 5 мм; стеклянную пластинку размером 150х150 мм, толщиной 5 мм; весы лабораторные по ГОСТ 2410488; прибор для определения водоудерживающей способности растворной смеси (рис. 6).




Рис. 6. Схема прибора для определения водоудерживающей способности растворной смеси: 1 металлическое кольцо с раствором; 2 10 слоев промокательной бумаги; 3 стеклянная пластина; 4 слой марлевой ткани
Перед испытанием 10 листов промокательной бумаги взвешивают с погрешностью до 0,1 г, укладывают на стеклянную пластинку, сверху укладывают прокладку из марлевой ткани, устанавливают металлическое кольцо и еще раз взвешивают. Тщательно перемешанную растворную смесь укладывают вровень с краями металлического кольца, выравнивают, взвешивают и оставляют на 10 мин. Металлическое кольцо с раствором осторожно снимают вместе с марлей. Промокательную бумагу взвешивают с погрешностью до 0,1 г.
Водоудерживающую способность растворной смеси определяют выраженным в процентах содержанием воды в пробе до и после эксперимента по формуле (37):
13 EMBED Equation.2 1415 (37)
где т1 масса промокательной бумаги до испытаний, г; т2 масса промокательной бумаги после испытания, г; m3 масса установки без растворной смеси, г; m4 масса установки с растворной смесью, г.
Водоудерживающую способность растворной смеси определяют дважды для каждой пробы растворной смеси и вычисляют как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения.

Определение прочности раствора

Образцы из растворной смеси подвижностью до 5 см должны изготавливаться в формах с поддоном. Форму заполняют раствором в два слоя. Уплотнение слоев раствора в каждом отделении формы производят 12 нажимами шпателя: 6 нажимов вдоль одной стороны в 6 в перпендикулярном направлении. Избыток раствора срезают вровень с краями формы смоченной водой стальной линейкой и заглаживают поверхность.
Образцы из растворной смеси подвижностью 5 см и более изготавливают в формах без поддона. Форму устанавливают на кирпич, покрытый газетной бумагой, смоченной водой, или другой непроклеенной бумагой. Размер бумаги должен быть таким, чтобы она закрывала боковые грани кирпича. Кирпичи перед употреблением должны быть притерты вручную один о другой для устранения резких неровностей. Кирпич применяют глиняный обыкновенный влажностью не более 2 % и водопоглощением 1015 % по массе. Кирпичи со следами цемента на гранях повторному использованию не подлежат.
Формы заполняют растворной смесью за один прием с некоторым избытком и уплотняют ее путем штыкования стальным стержнем 25 раз по концентрической окружности от центра к краям.
Формы, заполненные растворной смесью на гидравлических вяжущих, выдерживают до распалубки в камере нормального хранения при температуре (20 ± 2) °С и относительной влажности воздуха 95100 %, а формы, заполненные растворной смесью на воздушных вяжущих, в помещении при температуре (20 ± 2) °С и относительной влажности (65 ± 10) %.
Образцы освобождают из форм через (24 ± 2) ч после укладки растворной смеси.
После освобождения из форм образцы должны храниться при температуре (20 ± 2) °С. При этом должны соблюдаться следующие условия: образцы из растворов, приготовленных на гидравлических вяжущих, в течение первых 3 сут должны храниться в камере нормального хранения при относительной влажности воздуха 95100 %, а оставшееся до испытания время в помещении при относительной влажности воздуха (65 ± 10) % (из растворов, твердеющих на воздухе) или в воде (из растворов, твердеющих во влажной среде); образцы из растворов, приготовленных на воздушных вяжущих, должны храниться в помещении при относительной влажности воздуха (65 ± 10) %.
Перед испытанием на сжатие (для последующего определения плотности) образцы взвешивают с погрешностью до 0,1 % и измеряют штангенциркулем с погрешностью до 0,1 мм.
Образцы, хранившиеся в воде, должны быть вынуты из нее не ранее чем за 10 мин до испытания и вытерты влажной тканью.
Шкалу силоизмерителя испытательной машины или пресса выбирают из условия, что ожидаемое значение разрушающей нагрузки должно быть в интервале 2080 % от максимальной нагрузки, допускаемой выбранной шкалой.
Нагрузка на образец должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью (0,6 ± 0,4) МПа [(6 ± 4) кгс/см2] в секунду до его разрушения.
Достигнутое в процессе испытания образца максимальное усилие принимают за величину разрушающей нагрузки.
Предел прочности раствора на сжатие R вычисляют для каждого образца с погрешностью до 0,01 МПа (0,1 кгс/см2) по формуле (38):
13 EMBED Equation.2 1415 (38)

где P разрушающая нагрузка, Н; А рабочая площадь сечения образца, см2.
Рабочую площадь сечения образцов определяют по результатам измерения как среднее арифметическое значение площадей двух противоположных граней.
Предел прочности раствора на сжатие вычисляют как среднее арифметическое значение результатов испытаний трех образцов.

Контрольные вопросы по теме "Расчет состава
строительных растворов"

Что называется раствором? Какими свойствами характеризуются растворы и растворные смеси? Что такое марка раствора, какие марки раствора знаете?
Расслаиваемость, оценка растворной смеси по стойкости к pacслаиванию?
Подвижность свежеприготовленного раствора. Метод определения подвижности?
Определение марки раствора с подвижностью менее 5 см, 5 см и более.
Определение марки растворов на воздушных вяжущих.
Определение марки растворов на гидравлических вяжущих.
Расчет состава строительного раствора.

Задачи к теме "Расчет состава строительного раствора"

Подсчитать расход материалов на I м3 известково-песчаного раствора состава 1:5 по объему при условии, что известковое тесто и готовый раствор пустот не имеют, а объем пустот в песке составляет 38 %; В/Ц = 0,9.
Определить марку цементно-известкового раствора состава 1:0,5:5 по объему и марку цементно-глиняного раствора состава 1:1:5; В/Ц = I,3 для обоих растворов. Для растворов применен цемент М 500.
Марку раствора подсчитать по формуле

Rр = 0,25 Rсм {[(Ц + Д)/В] – 0,4},

где Rсм – прочность смешанного вяжущего вещества;

Rсм = Rц / (1 + 1,5 Д/Ц),

где Ц и Д масса цемента и добавки.

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ

Перед началом работ по изготовлению и испытанию бетонных и растворных смесей проверить наличие необходимых приборов, все лишнее с рабочих мест должно быть убрано. После приготовления бетонной и растворной смеси рабочее место привести в порядок, инструменты и приспособления вычистить, положить на место.
При испытании образцов-кубиков из бетона и раствора должны соблюдаться правила техники безопасности при работе на гидравлических прессах ПСУ-10, ПСУ-50.
К работе на гидравлических прессах допускаются сотрудники кафедры, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Студентам разрешается работать на прессах под руководством преподавателя кафедры и только после прохождения инструктажа, о чем должна быть сделана соответствующая запись в журнале.

ЛИТЕРАТУРА:

Микульский В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): Учебное пособие. – М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.
Скрамтаев Б.Г., Дубова В.Д., Панфилова Л.И. и др. Примеры и задачи по строительным материалам / Под ред. проф. Шубенкина П.Ф. – М.: Высшая школа, 1970 – с.229.
ГОСТ 24211-91 Добавки для бетонов. Классификация. – М.: Издательство стандартов, 1991. – 6 с.
ГОСТ 4212-80* СПКП. Строительство. Бетоны. Номенклатура показателей. – М.: Издательство стандартов, 1986. – 6 с.
ГОСТ 4.233-86 ССКП. Строительство. Растворы строительные. Номенклатура показателей. – М.: Издательство стандартов, 1986. – 6 с.
ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия. – М.: Издательство стандартов, 1994. – 8 с.
ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. – М.: Издательство стандартов, I986. – 8 с.
ГОСТ 10060-95.Бетоны. Методы определения морозостойкости.. – М.: Издательство стандартов, 1995. – 25с.
ГОСТ 10180-90 (СТ CBB 3978-90), ГОСТ 18105.0-86 ГОСТ 18105.2-86. Методы определения и правила контроля прочности. – М.: Госстройиздат. 1990 – 55 с.
ГОСТ 10181.0-8I ГОСТ 10181.4-8I. Смеси бетонные. Общие требования к методам испытаний.(методы определения удобоукладываемости, плотности, пористости, расслаиваемости). – М.: Издательство стандартов, 1981 – 27 с.
ГОСТ 12730.0-78 – ГОСТ 12730.5-78. Бетоны. Методика определения плотности, влажности, водопоглощения, пористости и водопроницаемости. – М.: Госстройиздат, 1979. 20 с.
ГОСТ 17624-87.Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. – М.: Гостройиздат, 1987. 8 с.
ГОСТ 22690.0-80 – ГОСТ 22690.2-80. Бетон тяжелый. Общие требования к методам определения прочности без разрушения приборами механического действия. Метод определения прочности эталонным молотком Кашкарова – М.:Госстройиздат, 1980. – 12 с.
ГОСТ22783-77 Бетоны. Метод ускоренного определения прочности на сжатие. – М.: Издательство стандартов, 1978. – 8 с.
ГОСT 26633-85. Бетон тяжелый. Технические условия. – М.: Издательство стандартов, 1985. – 8 с.
ГОСТ 27006-86. Бетоны. Правила подбора состава. – М.: Издательство стандартов, – 9 с.






Проектирование составов и испытание
тяжелых бетонов и строительных растворов

Методические указания
к лабораторным работам по строительным
материалам



Составитель: Габидуллин Махмуд Гарифович
Смирнов Денис Сергеевич


Редактор: Н.Х. Михайлова


Редакционно-издательский отдел
Казанской государственной архитектурно-строительной академии
Лицензия ЛР № 020379 от 22.01.92 г.
Подписано в печать Формат 60х84/16
Заказ Тираж Печать офсетная Усл.-печ. л. 2,5
Бумага тип № 1 Уч.-изд. л. 2,5

Печатно-множительный отдел КазГАСА
Лицензия ПД № 0229 от 26.12.2000 г.
420043, Казань, Зеленая 1.
13PAGE 15


13PAGE 14315














Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 129783
    Размер файла: 735 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий