Приложение 3 (рекомендуемое). Пример расчета состава бетонной смеси для подводной укладки с помощью вибрирования

Приложение 3
Рекомендуемое

Пример расчета состава бетонной смеси для подводной укладки с помощью вибрирования

При подборе состава малоподвижной бетонной смеси для подводной укладки с помощью вибрирования необходимо исходить из следующих основных положений:

1. Приведенная максимальная толщина пленок цементного теста, обволакивающих зерна заполнителей, должна составлять 10 мкм. При этом бетонная смесь обладает наилучшими показателями по жесткости, текучести по лотку и прочности.

2. Количество песка в смеси заполнителей не должно превышать объем пустот крупного заполнителя.

Это объясняется тем, что состав бетонной смеси подбирают исходя из объемной массы заполнителей в насыпном состоянии. Между тем при вибрировании происходит уплотнение заполнителей и в первую очередь крупного заполнителя, имеющего большую массу. Как правило, при этом наблюдается некоторый избыток цементного раствора (цементно-песчаного раствора), который выделяется на поверхность.

Расчет ведется с учетом удельной поверхности заполнителей. Принимаем, что емкость V объемом 1  загружена крупным заполнителем с коэффициентом пустотности . Тогда объем пустот крупного заполнителя составит

.

Этот объем должен быть заполнен песком:

.

Объем пустот песка при коэффициенте пустотности составит

.

Естественно, что этот объем должен быть заполнен цементным тестом:

.

Умножив объем заполнителей на их объемные массы в насыпном состоянии, получим массы материалов:

Умножив значение удельных поверхностей заполнителей на их соответствующие массы, получим поверхности заполнителей:

Общая поверхность заполнителей

,

должна быть покрыта пленкой цементного теста толщиной 10 мкм.

Тогда расход цементного теста, необходимого для обволакивания зерен заполнителей, составит

Объем цементного теста для заполнения пор песка и обволакивания зерен заполнителей будет равен

Задавшись значением В/Ц, определим расход цемента для приготовления необходимого объема цементного теста:

Сложив полученные объемы материалов, получим, что суммарный объем несколько превышает 1 . Тогда, разделив массы материалов на объем бетонной смеси с избытком, получим расход материалов для приготовления 1  бетона, т.е.

Пример расчета. Для приготовления бетона приняты материалы со следующими характеристиками:

плотность, :

      цемента гамма                      3,0

                   ц

      щебня гамма                        2,68

                 щ

      песка гамма                        2,60

                 п

Объемная масса в насыпном состоянии, :

                 щ

      щебня гамма                        1,41

                 об

                 п

      песка гамма                        1,56

                 об

Удельная поверхность, :

      щебня S                            5

             щ

      песка S                            80

             п

Пористость:

                                        щ

                          гамма  - гамма

                               щ        об

      щебня    эпсилон  = ----------------          0,475

                      щ        гамма

                                    щ

                                               п

                          гамма  - гамма

                               п        об

      песка    эпсилон  = -----------------  0,40

                      п      гамма

                                  п

Толщина пленки цементного теста , обволакивающей зерна заполнителей, принимается равной 10 мкм, или 0,001 см.

Итак, если щебень занимает объем , то объем его пустот составит:

 л.

Этот объем должен быть заполнен песком:

 л.

Объем пустот песка

 л

должен быть заполнен цементным тестом.

Таким образом, объем цементного теста будет равен

 л.

По имеющимся объемам и объемным массам определим их расход:

 кг (1410000 г);

 кг (740000 г).

Общая поверхность заполнителей составит

 .

Тогда объем цементного теста, обволакивающего зерна заполнителей, будет равен

 л.

Общий объем цементного теста

 л.

Определим в первом приближении водоцементное отношение.

Принимаем, что марка используемого цемента М 400 (ГОСТ 10178-85), а марка бетона в возрасте 180 сут должна составить 300. Тогда прочность в возрасте 28 сут. составит*

(20 МПа).

Водоцементное отношение определим по формуле НИИЖБ**:

Тогда расход цемента составит:

кг.

Расход воды:

 л.

Для определения расхода материалов на приготовление 1  бетонной смеси определяем общий объем бетонной смеси:

 л.

Проверяем по абсолютным объемам:

л.

Расход материалов на приготовление 1  бетонной смеси (бетон марки 300 в возрасте 180 сут) при марке цемента М 400 (ГОСТ 10178-85) составит (в кг):

;

;

;

;

.

Объемная масса бетонной смеси 2418 кг.

Приведенный расчет показывает, что содержание цемента в бетоне лимитируется пустотностью смеси заполнителей и будет находиться в пределах 300 кг на 1  бетона. Поэтому для получения нужной марки бетона лучше всего использовать цементы различных марок или изменять В/Ц.

Полевой состав бетонной смеси рассчитывается с учетом влажности заполнителей. При этом для сохранения вычисленного В/Ц и заданной прочности бетона - необходимо расход воды, полученный при расчете, уменьшить на количество воды, содержащейся в заполнителях, а сухие песок и крупный заполнитель заменить влажными.

Предположим, что влажность песка 3%, а щебня 1%, тогда количество воды

в песке  кг,

в щебне  кг.

Общее количество воды составит

 кг.

Производственный состав бетонной смеси на 1  будет следующий (в кг):

цемента - 243;

воды 160 - 34 = 126;

песка 695 + 21 = 716;

щебня 1320 + 13 = 1333

Всего 2418

Таким образом, объемная масса бетонной смеси не изменяется.

При введении в бетонную смесь воздухововлекающих добавок расход материала следует определять с учетом вовлеченного в смесь воздуха.

Обычно содержание вовлеченного воздуха при введении добавок колеблется от 3 до 5%. Примем содержание воздуха равным 4%, тогда его объем в суммарном объеме бетонной смеси составит

 л.

Общий объем смеси будет равным

 л.

Расход материалов для приготовления 1  бетонной смеси при введении воздухововлекающих добавок составит (в кг):

Проверим значение по абсолютным объемам:

 л.

Следовательно, при полученных расходах бетонная смесь занимает объем 1 .

Объемная масса бетона будет равна 2323 вместо 2418 кг, т.е. при введении воздухововлекащих добавок его объемная масса несколько уменьшается.

______________________________

* Указания по подбору составов гидротехнического бетона. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.

** Водоцементное отношение может быть также определено по формуле ВНИИЖелезобетона:

.