Лабораторная работа №1

ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ И ПРОЧНОСТИ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ НА ПРОЧНОСТЬ

БЕТОНА

Цель работы: установить зависимость прочности бетона от степени уплотнения бетонной смеси при одинаковом цементно-водном отношении, а также зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения при использовании крупного заполнителя различной прочности.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Степень уплотнения бетонной смеси характеризуется коэффициентом уплотнения бетонной смеси, который подсчитывается как отношение фактической (опытной) объемной массы бетонной смеси m_v^ф и расчетной (теоретической) объемной массы полностью уплотненной бетонной смеси m_v^p

Для определения коэффициента уплотнения бетонной смеси необходимо знать расход материалов (на 1 м бетона или на замес), а также плотность исходных материалов. Расчетная исходная масса полностью уплотненной бетонной смеси подсчитывается как отношение массы исходных материалов (израсходованных на 1м³ бетона или на замес) к сумме их абсолютных объемов.

Пример: Определить коэффициент уплотнения смеси К_упл при расходе материалов на 1 м бетона: цемента 285 кг, воды 175 л, песка 650 кг, щебня 1200 кг. Истинная плотность: цемента – 3,0 г/см³, песка - 2,6 г/см³, щебня - 2,58 г/см³, воды – 1,0 г/см³.

Решение. Коэффициент уплотнения можно подсчитать двумя способами.

Подсчитаем К_упл. Как отношение суммы абсолютных объемов материалов, содержащихся в 1м' уплотненной меси, к фактическому объему смеси (с учетом содержания в ней воздушных пустот).

Сумма абсолютных объемов материалов:

Посчитаем как отношение объема и массы:

Расчетная плотность бетонной смеси:

Опытная (фактическая) плотность бетонной смеси:

МЕТОДИКА ЭКСПЕРЕМЕНТА

При изучении свойств бетонных смесей и бетонов большое внимание на точность полученных результатов оказывает однородность свойств материалов. В этой связи при изучении влияния технологических факторов на свойства необходимо применять одни и те же исходные материалы. Заполнители, используемые в экспериментах, применяют сухие и хранят их раздельно по фракциям. Для исключения возможной ошибки перед экспериментом заполнители необходимо рассеять на требуемые фракции на соответствующих ситах.

Цемент храниться в плотно закрытой таре и перед испытаниями и применением его просеивают через сито с сеткой №09 по ГОСТ 3584.

Приготовление бетонных смесей производят вручную. Перемешивая материалы кельмой в специальном бойке, который доложен быть тщательно очищен от остатков бетона и протерт влажной тканью. На боек высыпают отвешенное количество песка, добавляют требуемое количество цемента и перемешивают до получения смеси однородного цвета. Далее добавляют крупный заполнитель и всю сухую смесь перемешивают дог тех пор. пока крупный заполнитель не будет равномерно распределен по всей смеси. После этого перемешанную сухую смесь собирают на бойке в виде продолговатой конической кучи, в середине которой делают углубление и вливают в него около половины необходимого на замес количества воды. Осторожно перемешивают материалы, не давая растекаться воде: полученную смесь снова собирают в кучу и добавляют остальную часть воды. После этого бетонную смесь энергично перемешивают до достижения однородности. Длительность перемешивания должна составлять 4-5 мин. Бетонная смесь должна быть подвергнута дальнейшим испытаниям не позднее 5 мин после окончания перемешивания. Бетонная смесь, предназначенная для приготовления образцов, должна быть уложена в формы не позднее 15 мин. после окончания перемешивания.

Перед изготовлением образцов внутренние поверхности форм должны быть покрыты тонким слоем смазки, не оставляющей пятен на поверхности образцов. Укладку и уплотнение бетонной смеси в формах в зависимости от ее подвижности производят по ГОСТ 10180 следующим образом:

а) при изготовлении образцов из бетонной смеси жесткостью менее 20 с или подвижностью менее 12 см форму, заполненную смесью с некоторым избытком, устанавливают и жестко закрепляют на виброплощадке и вибрируют до полного уплотнения, характеризуемого прекращением оседания бетонной смеси, выравниванием ее поверхности и появления на ней тонкого слоя цементного теста. Поверхность образца заглаживают кельмой;

б) при изготовлении образцов из бетонной смеси жесткостью более 20 с перед укладкой смеси на форме закрепляют насадку высотой, равной высоте формы, форму с насадкой жестко закрепляют на лабораторной виброплощадке и заполняют бетонной смесью (примерно до половины высоты насадки), устанавливают сверху на поверхность смеси пригруз, обеспечивающий давление, равное принятому при производстве изделий, но не менее 0,04 кгс/см, и вибрируют в течение 30-60с. После этого снимают пригруз и насадку, срезают избыток смеси в форме и заглаживают поверхность образца:

в) при изготовлении образцов из бетонной смеси подвижностью более 12 см уплотнение ее производят путем штыкование стальным стержнем диаметром 10 мм, не применяя вибрацию. Заполнение бетонной смесью форм высотой до 150 мм включительно производят в один слой, а форм высотой 200 мм и более в два слоя. Каждый слой уплотняют штыкованием из расчета одного нажима стержня на 10 см² поверхности образца. После уплотнения смеси поверхность образца заглаживают.

ПРОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1. Установить зависимость прочности бетона от степени уплотнения бетонной смеси при одинаковом водоцементном отношении.

Оборудование, инструменты и материалы: Пресс гидравлический - ГОСТ 8905: весы лабораторные электронные - ГОСТ 24104; комплект мерной металлической посуды; конус стандартный для определения подвижности бетонной смеси; формы для изготовления образцов - ГОСТ 22585; виброплощадка лабораторная; боек для приготовления бетона; кельмы.

Материалы: щебень гранитный и известковый, песок строительный, цемент.

Лабораторная работа выполняется в следующей последовательности:

1. Для каждой бригады задаются различные составы бетонной смеси. Расход материалов для опытных замесов принять по табл. 1.

Таблица 1- Расход материалов для опытных замесов

Примечание. Расход воды должен устанавливаться опытом в зависимости от вида применяемых заполнителей и обеспечивать получение бетонной смеси подвижностью 2-3 см.

2. Отвесить заданной количество исходных материалов для опытных замесов.

3. Приготовить бетонную смесь путем перемешивания отвешенного количества материалов с водой.

4. Приготовленную бетонную смеси с заданной подвижностью уложить в формы-двойчатки.

5. Произвести уплотнение бетонной смеси в формах соответствующим способом. обеспечивающим коэффициент уплотнения 0,98; 0,93; 0,9 по данным табл. 2

Таблица 2 - Значения коэффициента уплотнения бетонной смеси в зависимости от способа уплотнения

6. Образцы замаркировать. Испытание образцов на прочность при сжатии произвести после набора прочности бетона в условиях нормального твердения или после тепловлажностной обработки в лабораторной камере пропаривания.

7. Образцы после твердения испытывать на гидравлическом прессе и определить прочность при сжатии.

8. Произвести обработку результатов эксперимента и установить графическую зависимость влияния степени уплотнения бетонной смеси, приготовленной при одинаковом водоцементном отношении, на прочность бетона.

Задание 2. Установить зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения при использовании крупного заполнителя различной прочности.

Оборудование, инструменты и материалы:

То же, что и для задания 1.

Дополнительно материалы: гранитный щебень, известняковый щебень, гравий керамзитовый, песок строительный.

Работа выполняется в следующей последовательности:

1. Принять расход материалов для опытных замесов по табл. 3

Таблица 3 - Расход материалов для опытных замесов

Примечания:

1. Замес рассчитан на объем бетонной смеси, равный 3л, для изготовления двух опытных образцов со стороной 100 мм.

2. Первый замес изготавливается с подвижностью бетонной смеси (ОК) 1-2 см, для остальных замесов расход воды устанавливается по заданному значению В/Ц.

3. Каждая бригада использует в работе крупный заполнитель только одного вида, например, гравийный щебень; щебень известняк или гравий керамзитовый. Вид заполнителя принимается по указанию преподавателя.

4. Отвесить заданное количество исходных материалов для опытных замесов.

5. Приготовить бетонную смесь путем перемешивания исходных материалов.

6. Приготовленную бетонную смесь уложить в форму.

7. Уплотнить бетонную смесь в форме на лабораторном вибростоле.

8. Образцы маркировать. Испытания образцов на прочность при сжатии произвести после набора прочности бетона в условиях нормального твердения.

9. Произвести обработку результатов эксперимента и установить графическую зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения, а также графическую зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения для бетонов с применением заполнителей различной прочности по результатам испытаний всех бригад.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

По заданию № 1

1. Подсчитываем расчетную объемную массу полностью уплотненной бетонной смеси по методу абсолютных объемов:

m_γ^ρ = , (1)

где Ц, П, Щ, В – расход цемента, песка, щебня, воды на 1 м³ бетона или на замес.

ρ_ц, ρ_п, ρ_щ – плотность цемента, песка, щебня.

2.Подсчитываем количество бетонной смеси F_см, подлежащее укладке в форму с учетом К_упл, при объеме одной формы 3 л для каждого замеса:

1-й замес – F_см1 =3×0.98;

2-й замес – F_см2 =3×0.95;

3-й замес – F_см3 =3×0.93;

4-й замес – F_см =3×0.90;

3. Подсчитанное количество бетонной смеси на замес заносят в табл.4.

Таблица 4

Количество бетонной смеси для образцов

4. Результаты испытания образцов записываем по форме табл. 5 и 6.

Таблица 5

Результаты испытания бетона на прочность

Таблица 6

Прочность бетона в зависимости от степени уплотнения

5. По данным испытаний образцов строим график (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость прочности бетона от степени уплотнения бетонной смеси

По заданию № 2

1. Результаты испытания образцов, изготовленных из бетона с различным В/Ц и крупным заполнителем разной прочности, обрабатывают и записывают по форме табл. 7.

Таблица 7

Результаты испытания бетона на прочность

2. Далее строим график зависимости прочности бетона от Ц/В отношения по результатам испытаний одной бригады (рис. 2), а также график зависимости прочности бетона от Ц/В отношения для заполнителей различной прочности по результатам испытаний всех бригад (рис. 3).

Рис. 2. Зависимость прочности бетона от Ц/В отношения.

Рис. 3. Зависимость прочности бетона от Ц/В отношения

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ:

1. Как определяется коэффициент уплотнения бетонной смеси?

2. Как влияет степень уплотнения бетонной смеси на прочность бетона?

3. Каким образом производят укладку и уплотнение жесткой и подвижной бетонной смеси при изготовлении образцов?