Проектирование состава легкого бетона

По сравнению с тяжелым бетоном проектирование состава легкого бетона является более сложным. Это связано в составе легкого бетона пористого заполнителя. В отличие от тяжелых бетонов в легких бетонах прочность цементного камня выше прочности крупного заполнителя. Другой особенностью легких бетонов является то, что их прочность зависит от расхода цемента и прочности крупного заполнителя. Все это накладывает некоторые особенности на проектирование состава легкого бетона.

Состав легких бетонов подбирают расчетно-экспериментальным и экспериментальным методами. Ниже приведен расчетно-экспериментальный метод проектирования состава легкого бетона.

При подборе состава легкого бетона предварительно задают следующие показатели: класс бетона, среднюю плотность бетона в сухом состоянии, условия твердения, удобоукладываемость бетонной смеси, вид изготовляемого изделия и его эксплуатационную функцию.

Сначала определяют зерновой состав крупного заполнителя и наибольший размер зерен. Для этого используют готовые таблицы или графики.

Зерновой состав керамзитового гравия, наиболее часто используемого крупного легкого заполнителя, может быть ориентировочно определен из табл. 8.10.

Таблица 8.10.

Ориентировочный зерновой состав заполнителей, применяемых в легких бетонах, на основе керамзитового гравия

Примечание. При использовании пористого щебня расход песка увеличивается на 5…7% и соответственно уменьшается количество крупного заполнителя.

Затем из готовых таблиц определяют количество цемента на 1 м³ бетонной смеси в зависимости от плотности бетона в сухом состоянии и марки легкого заполнителя (табл. 8.11.)

Таблица 8.11.

Ориентировочный расход цемента марки 400 на керамзитобетонную смесь с жесткостью 20…30 с

Примечания: 1. В числителе приведены расходы цемента (кг/м³), а в знаменателе – плотность бетона в сухом состоянии (кг/м³). 2. При использовании цемента марки 300 его расход увеличивают на 5, 7,5, 10, 15 и 20% соответственно для бетонов классов 5, 7,5, 10, 15 и 20. При использовании цемента марки 500 его расход уменьшают на 10, 12, 14 и 16% соответственно для бетонов классов 15, 20, 25 и 30. 3. При увеличении подвижности бетонной смеси до 2, 5 и 8 см расход цемента увеличивают соответственно на 7, 15 и 20%; при увеличении жесткости бетонной смеси до 40…60 с расход цемента уменьшают на 10%.

После назначения ориентировочного расхода цемента определяют расход цемента на 1 м³ бетонной смеси в зависимости от ее удобоукладываемости, плотности пористого заполнителя и вида мелкого заполнителя (плотный или пористый песок) (табл. 8. 12).

Таблица 8.12

Ориентировочные расходы воды на 1 м³ керамзитобетонной смеси

Примечания: 1. Данные таблицы справедливы при наибольшем размере зерен керамзитового гравия 20 мм и использовании песка средней крупности. При наибольшем размере зерен керамзитового гравия 10 мм расход воды увеличивается на 15 дм³, при 40 мм – уменьшается на 15 дм³; при использовании мелких песков и золы-уноса расход воды увеличивается на 10 дм³. 2. Данные таблицы справедливы для керамзитобетона, содержащего 35…45% песка в общем объеме смеси заполнителей. При меньшем содержании песка расход воды уменьшают на 1…1,5 дм³ на каждый процент снижения его количества; при большем содержании песка расход воды увеличивают на 1…1,5 дм³ на каждый процент повышения его расхода. 3. При использовании пуццолановых и шлаковых портландцементов расход воды увеличивают на 15…20 дм³.

Общий расход заполнителей, кг/м³, на 1 м³ бетонной смеси ориентировочно вычисляют по формуле

, (8.15.)

где ρ_б.сух – заданная плотность бетона в сухом состоянии, кг/м³; Ц – расход цемента, кг/м³; 1,15 – коэффициент, учитывающий количество химически связанной воды (примерно 15%).

После вычисления общего содержания заполнителей по табл. 9.10 определяют процентное содержание отдельных фракций, если используют фракционированные заполнители.

При применении нефракционированных заполнителей расход керамзитового гравия может быть определен из табл. 8.13.

Таблица 8.13.

Расход нефракционированного керамзитового гравия на 1 м³ бетона, м³

Определив объемный расход крупного заполнителя, вычисляют его расход по массе:

(8.16)

где V_г – расход крупного заполнителя по объему, м³; _цг – насыпная плотность гравия, кг/м³.

Расход песка определяют по формуле:

(8.17)

После определения ориентировочного расхода материалов приготовляют пробные замесы. Количество пробных замесов должно быть не менее трех. В одном из них расход цемента берут из таблицы, в двух остальных – с разницей от этого значения на ±20%. В случае необходимости определения оптимального зернового состава заполнителей количество пробных замесов увеличивают до девяти. Так, на трех заполнителях различного зернового состава и с тремя различными расходами цемента на каждом из них приготовляют девять замесов. Оптимальным считается тот зерновой состав заполнителей, при котором обеспечиваются заданные свойства бетона (прочность, плотность, удобоукладываемость смеси) с минимальным расходом цемента.

В каждом замесе опытным путем уточняют расход воды для получения заданной удобоукладываемости смеси. Затем определяют среднюю плотность бетонной смеси в каждом замесе, фактический объем замесов, а затем фактический расход материалов на 1 м³ бетонной смеси (см. § 8.1).

Из каждого замеса изготовляют образцы кубической формы и подвергают твердению по установленному режиму. После этого определяют плотность бетона в сухом состоянии и предел прочности при сжатии. Затем строят графики зависимости прочности бетона, его плотности в сухом состоянии, водопотребности бетонной смеси от расхода цемента. Из этих зависимостей определяют оптимальные расходы цемента и воды, обеспечивающие заданную прочность и плотность бетона. По фактической плотности бетонной смеси уточняют расход заполнителей.

Результаты определения состава легкого бетона записывают в нижеприведенные таблицы: 8.14…8.17.

Таблица 8.14.

Показатели подбора состава легкого бетона

Таблица 8.15

Фактический расход материалов на 1 м³ бетонной смеси в пробных замесах

Таблица 8.16

Результаты испытания образцов-кубов

Таблица 9.17

Оптимальный состав бетонной смеси