книги из ГПНТБ / Яковлев, И. А. Экспериментальный метод определения составов бетона и раствора

ЧЕБОКСАРСКИЙ ЗАВОД ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИИ № 9

И. А. ЯКОВЛЕВ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ М Е Т О Д ________________

О П Р Е Д Е Л Е Н И Я С О С Т А В О В __________

БЕ Т О Н А ______________

ИР А С Т В О Р А

Чувашское книжное издательство Чебоксары — 1974

Выражаю глубокую благодарность Борису Сергеевичу СУМКИНУ, принявшему горячее и непосредственное участие в издании этой книги.

Автор.

0-3-2-9 Я "М~Т36(03)-74 заказн.

jgj Чувашское книжное издательство, 1974 г.

В настоящее время известно много различных спосо­ бов определения составов бетона. Однако наибольшее применение получил расчетно-экспериментальный метод, определения состава обычного (тяжелого) бетона, кото­ рый имеет ряд существенных недостатков: трудоемок, не учитывает всего разнообразия свойств конкретных строительных материалов, применяющихся для приго­ товления бетонов.

Автор справедливо критикует этот традиционный способ расчета состава бетона и предлагает свой экспе­ риментальный метод, основанный на построении различ­

Достоинством работы является то, что предлагаемый экспериментальный метод менее трудоемок, прост и учи­ тывает влияние основных свойств цементов, заполните­ лей на подбор составов бетонов и растворов в производ­ ственных условиях с учетом их пропаривания.

Автор правильно ставит зависимость водопотребности бетонных смесей от нормальной густоты цементного теста, и, чем выше Нг, тем больше водопотребность. Аналогичные результаты были получены исследователя­ ми Л. А. Кайсером, Л. И. Левиным (см. труды ВНИИЖелезобетона, выпуск 17. Заводская технология сборного железобетона, Стройиздат, М., 1972).

Г. Л. Баженов,

заведующий кафедрой строительных материалов Горьковского инженерно-строительного института им. В. П. Чкалова, доцент, кандидат технических наук.

В. И. Шеронов,

доцент, кандидат технических наук.

3

СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВОВ БЕТОНА И ИХ НЕДОСТАТКИ

Методов определения составов бетона существует до­ вольно много. Наиболее распространен расчетно-экспе­ риментальный метод. Он слагается из предварительных испытаний исходных материалов, расчета состава бетона и последующей проверки его опытными замесами. В ислытание материалов входит: определение активности цемента, объемных и насыпных весов заполнителей, ■объема пустот крупного заполнителя.

В основу расчета заложены эмпирические формулы, графики, таблицы, коэффициенты, определяющие сред­ ние значения искомых величин. Расчетный состав бето­ на всегда неточный, ориентировочный. Объясняется это тем, что коэффициенты, входящие в формулы для опре­ деления водоцементного отношения, величины водопотребности бетонных смесей, представляют собой средние величины и очень редко они соответствуют данным кон­ кретным составляющим бетона. Кроме того, никакие ис­ пытания не в состоянии учесть всего разнообразия свойств материалов (цемента, мелкого и крупного за­ полнителей), влияющих на свойства бетонных смесей, характер и скорость твердения бетона в различных усло­ виях и его конечную прочность. Следует также заме­ тить, что графики водопотребности бетонных смесей построены на основе так называемого правила постоян­ ства водопотребности, которого фактически не суще­ ствует. Поэтому составы, определенные расчетом, нель­ зя выдавать в производство без экспериментальной проверки.

4

Недостатки расчетно-экспериментального метода определения составов бетона

Расчетно-экспериментальный метод наиболее под­ робно описан в книге Б. Г. Скрамтаева, П. Ф. Шубенкина, Ю. М. Баженова «Способы определения состава бетона» (1966 г.). Ознакомимся подробнее с этим ме­ тодом.

Нахождению составов, как уже сказано, предшест­ вует определение активности цемента, определение объемных и насыпных весов заполнителей, испытание на водопотребность песка, определение пустотности

и наибольшей крупности гравия с поправками на водопотребность песка, на применение щебня вместо гравия» пуццоланового цемента вместо портландцемента и при расходах цемента, превышающих 400 кг/м3. По водо­ цементному отношению и найденному расходу воды (водопотребности) определяется расход цемента, по формулам определяются расходы песка и крупного за­ полнителя.

1.Определение водоцементного отношения

Водоцементное отношение, необходимое для получе­ ния заданной прочности (марки) бетона, определяется либо опытным путем, либо по формуле. Эксперимен­ тальное определение водоцементных отношений дает значительно более точные результаты, но, тем не менее, в большинстве случаев пользуются формулами, так как это проще и быстрее.

Формулы эти следующие:

а) для бетонов с В/Ц !>0,4;

5

всегда пользуются паспортной маркой цемента, так как определение активности занимает около тридцати дней, хотя это и снижает точность значений В/Ц.

Значения коэффициентов А и А| принимаются в за­ висимости от качества материалов по таблице № 1.

Таблица 1

без добавок или с минимальным количеством гидравлических доба­ вок. Заполнители чистые, промытые, фракционированные с опти­ мальным зерновым составом смеси фракций.

Рядовые материалы: заполнители среднего качества, в т. ч. гра­ вий, отвечающий требованиям ГОСТ 10268-62, портландцемент сред­ ней активности или высокопрочный шлакопортландцемент.

Материалы пониженного качества: крупные заполнители низкой прочности и мелкие пески, цемент низкой активности.

Практически же прочность бетона не совпадает с рас­ четной, определяемой по формулам 1 и 2. В этом убеж­ дается каждый работник строительной лаборатории, столкнувшийся с операцией по определению составов бетона. Иногда такое «отклонение» бывает весьма зна­ чительным. Недопустимые расхождения фактической прочности с расчетной бывают чаще всего в пропари­ ваемом бетоне. Это объясняется тем, что формулы 1 и 2 получены по результатам испытаний бетона нормально­ го твердения, но не пропаренного, содержат значения активности цемента, определяемой по ГОСТ 310-60 в образцах, твердеющих в нормальных условиях, совер­ шенно отличной от фактической его активности в пропа­ риваемом бетоне. Коэффициенты А и Ai не могут учесть всего разнообразия свойств цементов и заполнителей и всего многообразия их сочетаний, не могут учесть осо­ бенностей твердения различных цементов при пропари­ вании. Для каждого конкретного сочетания заполнителей с различными цементами коэффициенты А и Ai целесооб­

6

разнее было бы определять экспериментально при режи­ мах твердения, принятых на заводе. Для каждого вновь прибываемого цемента (имеется в виду, что заполнители не меняются) такое определение пришлось бы делать заново, так как двух одинаковых цементов не бывает.

имеют различные свойства. Они отличаются по активно­ сти, скорости твердения, а также и по другим призна­ кам. Еще более отличаются по своим свойствам порт­ ландцемента, пуццолановые и шлакопортландцементы.

Следует, кроме того, заметить, что в экспериментах по бетону для получения точного результата, одного опыта недостаточно (из-за разброса результатов). Как правило, нужно сделать серию из 4—5 опытов и выбрать средний результат. Естественно, такая работа весьма трудоемка. И, наконец, по формулам 1 и 2 невозможно определить водоцементное отношение для бетона с за­ данным процентом набора прочности, который твердеет

формулами для определения водоцементных отношений для пропариваемого бетона с заданным процентом на­ бора прочности, трудно, даже невозможно. Целесооб­ разнее производить определение водоцементных отно­ шений не по формулам, а непосредственно из опытных замесов. Экспериментальное определение В/Ц для про­ париваемого бетона рекомендуется, например, и Б. Г. Скрамтаевым, П. Ф. Шубенкиным, Ю. М. Бажено­ вым «Способы определения состава бетона».

2. Определение водопотребности

После определения водоцементного отношения, необ­ ходимого для получения заданной марки бетона, по гра­ фикам или таблицам определяется водопотребность бетонной смеси. Графики построены на основе так назы­ ваемого правила (некоторые авторы называют его даже законом) постоянства водопотребности бетонной смеси. Суть его заключается в следующем: для данных запол­ нителей и данной консистенции (осадки конуса) водо­ потребность бетонных смесей всех составов на всех це­ ментах (в пределах одного вида) одинакова. То есть, если построить график, на котором по оси абсцисс откладывать сумму долей заполнителей в составе бето­

7

Рис. 1. Водопотребность бетонных смесей согласно правилу постоянства водопотребности.

Многочисленные эксперименты, проведенные в лабо­ ратории Чебоксарского завода ЖБК № 9 показали, что линия водопотребности не является ни прямой, ни гори­ зонтальной. Только некоторая ее часть, начиная с соста­ вов 1 : 7 для бетонов на щебне, и 1 :9 (1 :2 3 ) для бе­ тонов на гравии, близка к горизонтали. На рис. 2 пред­ ставлены линии средних водопотребностей бетонных смесей с консистенцией по конусу ОК = 3—4 см, полу­ ченные по данным 32 пар серий замесов на цементах: портландцементе ТУСГС (по техническим условиям Саратовского Гидростроя), и портландцементе за­ вода «Большевик», портландцементе с умеренной

8

Песок (и для бетонов на щебне, и для бетонов на гра­ вии) с модулем крупности Мкр =2,0—2,4 из Камской песчано-гравийной смеси. Замесы производились для нахождения составов бетона по экспериментальному методу в лаборатории Чебоксарского завода ЖБК № 9 с мая 1965 года по февраль 1971 года (см. рис. 2).

Рис. 2. Усредненные водопотребности бетона; 1 — на щебне крупностью до 25 мм; 2 — на гравии

марок; «90», «100», «140». Для таких бетонов правило приблизительно верно, но для бетонов высоких марок — нет. Чтобы проверить правило постоянства водопотребно­ сти автор проделал и такой опыт. Четыре состава бето­

были рассчитаны так, что во всех четырех замесах рас­ ход воды и выход бетонной смеси были одинаковы, т. е. все четыре смеси обладали одной и той же водопотребностью. В каждом замесе после одинакового времени перемешивания замерялась консистенция. Если бы пра­ вило постоянства водопотребности было верно, то кон­ систенция всех замесов должна бы быть одинаковой, на графике зависимости осадки конуса от состава линия значений ОК должна быть прямой, параллельной оси составов. Фактически мы имеем кривую, у которой толь­ ко часть приближается к прямой (см. рис. 3).

9