Главная » Стройматериалы



Подбор составов тяжелых и мелкозернистых бетонов



Мелкозернистым бетоном (МЗБ) называют бетон с максимальной крупностью заполнителей не более 10 мм. Чаще МЗБ изготавливают, используя только мелкий заполнитель (песок), в таком случае бетон называют песчаным. Иногда для улучшения свойств заполнителя МЗБ используют щебень мелких фракций. МЗБ наиболее целесообразно использовать для тонкостенных и густоармированных конструкций, так как больший размер заполнителя обычных тяжелых бетонов

мешает равномерному его распределению и необходимом уплотнению.

При рациональном подборе состава МЗБ по прочности не уступает обычному тяжелом бетона, причем характеризуется повышенной прочностью на растяжение при изгибе (Rр.з.): если для бетонов с крупным заполнителем соотношение Rр.з. / Rст (Rст - прочность бетона на сжатие ) находится в пределах 1/6. 1/8, то для мелкозернистых - 1/4. 1/6. Такие бетоны отличаются повышенной однородностью, а потому более высокими значениями морозостойкости и водонепроницаемости, хотя требуют некоторой перерасхода цемента.

Количество цемента в МЗБ больше чем в бетонах с щебнем такой же прочности на 20. 40%. Причиной этого является повышенная пустотность мелкого заполнителя. Например объем пустот в кварцевом песке с Мкр = 1,8 составляет 45. 48%, Мкр = 2,4 - 42. 44%, тогда как в смеси тех же песков с гранитным щебнем фракции 5. 20 мм пустотность - 32. 35%.

Повышенном расходе цемента в МЗБ способствует более высокая удельная поверхность заполнителя и, соответственно, более высокая водопотребность бетонных смесей.

Снижение расхода цемента в МЗБ можно достичь следующими приемами:

- уменьшением пустотности и удельной поверхности мелкого заполнителя путем использования мелкого щебня или других Укрупняя добавок (крупный песок, отсев дробления);
- использованием эффективных пластифицирующих добавок, позволяющих снизить водосодержание бетонной смеси и В/Ц, а поэтому достичь необходимой прочности при меньшем расходе цемента;
- повышением жесткости бетонной смеси и использованием интенсивных методов уплотнения (вибрирования, вибрирования с пригрузом, вибровакуумування, вибропрессования).

На склад МЗБ. что обеспечивает необходимые характеристики, значительно влияют следующие факторы: активность цемента; крупность, удельная поверхность и пустотность заполнителя; легковкладальнисть бетонной смеси; способ уплотнения. Ориентировочные составы МЗБ с использованием песка средней крупности приведены в табл. 1.

Ориентировочные составы мелкозернистого бетона

Примечание. Склады действительны при использовании песка с Мкр = 2,4. 2,5

Вследствие мелкозернистой структуры бетонной смеси, для МЗБ характерно значительное повитровтягування, а также наличие зажатого воздуха (в результате недоущильнення, а также возможной нехватки цементного теста для полного заполнения пустот в песке (особенно в смесях повышенной жесткости)). Так, в подвижной цементно-песчаной смеси количество воздуха после уплотнения составляет около 10 л/м 3. а в жесткой - до 70. 80 л/м 3. Данный фактор необходимо учитывать при проектировании состава, потому что каждые 10 л воздуха в МЗБ снижают его прочность на 5. 6 МПа.

Недоущильнення МЗБ обусловливается не только пустотностью заполнителя, но и повышенной площадью поверхности зерен, увеличивает влияние сил трения, особенно в жестких смесях. Влиять на качество уплотнения МЗБ можно не только использованием пластифицирующих добавок, но и изменением зернового состава заполнителя (применением укрупнительн ых добавок).

Повышенные расходы цемента в ДЗБ в некоторых случаях могут быть экономически оправданными, например, при высоких требованиях к конструкциям, изготавливаемых и необходимости изготовления изделий сложной конфигурации; при значительных затратах на доставку крупных заполнителей, укрупнительн ых и других добавок.

Использование ДЗБ особенно целесообразно в регионах, которые не обеспечены кондиционными щебнем и гравием.

Расчет составов мелкозернистого бетона

УДК 666.971
Дворкин Л.И. докт. техн. наук, проф. Дворкин О.Л. докт. техн. наук, проф. Житковский В.В. к.т.н. (Украинский государственный университет водного хозяйства и природопользования).

РАСЧЕТ СОСТАВОВ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА

Использование мелкозернистого бетона в строительстве (для дорожного покрытия, дорожных и тротуарных плит и др.) имеет ряд преимуществ над обычным бетоном [1].

Предлагаемая методика проектирования состава мелкозернистого бетона имеет ряд особенностей по сравнению с существующими [1, 2]:

  • При назначении необходимого цементно-водного отношения (Ц/В), учитывается тип бетонной смеси по ее удобоукладываемости, который определяет способ формования изделий и конструкций;

  • Используется физическая концепция формирования плотной структуры бетонной смеси (цементное тесто заполняет пустоты между зернами заполнителя и создает на его зернах пленку некоторой толщины , величина которой зависит от удобоукладываемости бетонной смеси. Ц/В, особенностей заполнителя и учитывает степень уплотнения бетонной смеси);

  • Учитывается не только крупность, но и форма зерен заполнителя через величину его удельной поверхности.

Многочисленные экспериментальные данные показывают, что на прочность мелкозернистого бетона при сжатии кроме Ц/В, активности цемента и качества заполнителя, влияет много других факторов. таких как удобоукладываемость смеси, условия твердения бетона, наличие и количество активных минеральных добавок и т.д. Наряду с этим значительное влияние на свойства мелкозернистого бетона имеет также и способ уплотнения смеси.

Для расчета прочности на сжатие мелкозернистого бетона можно использовать формулу общего вида [3]:

Анализ наших экспериментальных данных (табл.1), а также данных других авторов [2, 4] (рис.1) позволяет предложить усредненные значения коэффициентов А и b в формуле (1) (табл.2).

Влияние цементно-водного отношения и качества заполнителя

При расчете состава мелкозернистой бетонной смеси необходимо учитывать, что после ее уплотнения в бетоне всегда остается некоторый объем воздуха. Количество вовлеченного воздуха определяется особенностями конкретных воздухововлекающих добавок. Определенный объем воздуха остается в результате недоуплотнения бетонной смеси (защемленный воздух Vз.в ). Аппроксимация данных [2] позволяет предложить выражения для расчета объем защемленного в мелкозернистых бетонных смесях воздуха (л):

Для смесей, жесткость которых нельзя определить обычными методами (сверхжесткие или полусухие (сыпучие) смеси), а также для бетонных смесей, которые уплотняются силовыми способами. объем защемленного воздуха зависит от параметров и особенностей способа уплотнения. Для сыпучих бетонных смесей, которые уплотняются вибропрессованием количество защемленного воздуха можно найти по номограмме полученной на основе наших экспериментальных данных [5] (рис. 2).

Расходы всех компонентов мелкозернистой бетонной смеси связываются между собою условием:

где Vц.т. -объем цементного теста, л; Vп. -объем песка, л.

Количество цементного теста должна быть таким. чтобы заполнить пустоты между зернами песка и создать на них пленку некоторой толщины .

Можно записать условие:

где п – пустотность заполнителя (песка);  – толщина пленки цементного теста; S – удельная поверхность заполнителя; н.п – средняя плотность заполнителя в насыпном состоянии; П – расход заполнителя.

А
нализ известных экспериментальных данных [1, 6] дает возможность утверждать. что условная толщина пленки (зависит от удобоукладываемости бетонной смеси (Ж или ОК), Ц/В, удельной поверхности заполнителя (S), пустотности заполнителя в насыпном состоянии (п ) и объема между зернами заполнителя незаполненного цементным тестом (Vн ).

Определить условную толщину цементной пленки на зернах заполнителя можно пользуясь номограммами (рис.3, 4).

Удельную поверхность заполнителя (S, см 2 /см 3 ) с достаточной точностью можно определить, использовав формулу А.С. Ладинского [6]:

где k – коэффициент, который зависит от вида песка; а. е – частные остатки на стандартных ситах с размером отверстий от 5 до 0,16 мм, %; ж – проход через сито с отверстиями 0,16 мм, %.

В еличина Vн характеризует недостаток цементного теста для заполнения пустот между зернами заполнителя (а в некоторых случаях и на создание пленки условно-минимальной толщины (13 мкм)), наличие защемленного воздуха и уменьшение пустотности песка во время уплотнения смеси. Последний фактор можно учитывать. подставляя в формулы (6, 7) пустотность заполнителя в уплотненном состоянии.

В первом приближении Vн можно принимать равным объему защемленного воздуха Vз.в.. однако в случае, если полученная величина будет м
еньше 13 мкм, Vн нужно увеличивать. пока условие (≥13 мкм) не будет выполнено.

Номограммы (рис. 3, 4) справедливы при применении портландцемента с нормальной густотой цементного теста НГ=28%, при НГ 28% – увеличивать из расчета 5% на 1% изменения НГ. Для уточнения Vн по номограммам нужно соответственно сместить линию =13 мкм влево, если НГ 28% и вправо – если НГ (9)

где Vц – объем цемента; Vв – объем воды.

Из системы (9) находим расходы заполнителя и цемента:

Расход воды находится из условия:

Примеры расчета состава мелкозернистого бетона

Состав и способ приготовления мелкозернистого бетона

В строительной практике широкое применение получил такой материал, как мелкозернистый бетон. Он относится к большому семейству строительных материалов, носящих общее название бетоны. В зависимости от состава и пропорций компонентов они могут иметь различные свойства и область применения.

Свойства и особенности материала

Главной особенностью, позволяющей различать мелкозернистый и обычный бетоны, является их состав. В первом случае основными компонентами рабочего раствора являются цемент, песок и вода. Во втором к ним добавляется фракционированный щебень или песчаногравийная смесь.
Отсутствие в рабочем растворе крупных инородных включений позволяет получить при застывании более плотную и структурно однородную массу.

Достоинства

Кроме равномерной объемной структуры, можно выделить еще ряд достоинств материала:

  • высокая прочность при изгибающих и ударных нагрузках;
  • большая плотность конечного монолита;
  • морозостойкость;
  • при правильно подобранном соотношении компонентов высокая водонепроницаемость.

С технологической точки зрения мелкозернистый бетон является очень выгодным материалом:

  • хорошая текучесть и пластичность раствора позволяет выполнять различные формы методом литья;
  • имеется возможность длительной транспортировки в бетономешалках-миксерах без расслаивания;
  • допускается возможность механизации процесса нанесения бетонной смеси на обрабатываемые поверхности;
  • достаточно простая технология изготовления, допускающая самостоятельное приготовление.

Недостатки

Наряду со всеми положительными моментами имеется и ряд недостатков, которые необходимо учитывать при работе:

  • высокая твердость материала и как следствие трудность механической обработки;
  • значительная степень усадки при формировании изделий методом отливки;
  • большой расход вяжущего компонента (цемента).

Область применения

Благодаря своему составу, физическим и технологическим свойствам мелкозернистый бетон имеет большую сферу применения:

  • получение бетонных изделий различной конфигурации методом отливок (арки, кольца, тротуарная плитка, бордюры);
  • жидкие составы для ремонта швов и трещин в бетонных блоках;
  • изготовление тонкостенных высокопрочных конструкций с густым внутренним армированием.

Немаловажным фактором является отсутствие необходимости добавлять в состав материала наполнитель в виде гравия. При изготовлении рабочих смесей на месте в случае отсутствия местного гравийного сырья должного качества это может послужить решающим аргументом в пользу выбора.

Рабочие смеси

Состав и пропорции для приготовления смеси могут несколько варьироваться как по вяжущему веществу, так и по наполнителю и использованию специальных добавок.

Состав смеси

В качестве вяжущего вещества может быть использован портландцемент марок М400 или М500. В зависимости от условий эксплуатации могут быть использованы коррозионноустойчивые пуццолановые и сульфатостойкие цементы.

Мелкозернистая однородная структура возникает при использовании мелкого наполнителя. В этом качестве используется крупный, хорошо отмытый речной песок с размером зерен от 0,3 до 5 мм.

При подборе крупности песка следует придерживаться «золотой» середины. Использование частиц, размеры которых превышают 5 мм, ведет к снижению расхода цемента и одновременно уменьшает прочность конечного изделия. Мелкий (пылеватый) песок увеличивает плотность мелкозернистого бетона, но одновременно приводит к резкому росту расхода связующего вещества.

Оптимальный гранулометрический состав наполнителя получается, если используется трехстадийный метод приготовления. В этом случае разные по размерам фракции песка смешиваются в определенном соотношении.

Кроме вяжущего и наполнителя в обязательном порядке добавляется вода. Для придания большей текучести раствора возможно добавление вспомогательных веществ – пластификаторов.

Подготовка сухих компонентов

Для получения рабочего раствора надлежащего качества необходимо соблюдение ряда условий:

  • срок годности цемента не должен выходить за пределы, установленные производителем;
  • в массе связующего не допускается наличие затвердевших и слежавшихся комков;
  • в наполнителе должны отсутствовать глинистые примеси, мусор, следы органики.

Чистый и отмытый песок подвергается просеиванию. Для получения различных фракций используется трехстадийный метод приготовления на ситах с различными размерами ячеек:

Затем полученные фракции смешиваются друг с другом в определенном соотношении:

  • первая (самая крупная фракция) – 50-60%;
  • оставшиеся 50–40% приходятся на две другие фракции, которые берутся в равных пропорциях.

Смешивание

Далее следует выполнить смешение связующего и наполнителя. В зависимости от условий эксплуатации и требуемых прочностных характеристик состав мелкозернистого бетона может несколько варьироваться. Соотношение цемента к песку может колебаться в пределах от 1:1,5 для высокопрочных «жирных» растворов, до 1:3,5 для «тощих» составов.

Количество воды и при необходимости пластификатора, которое надо добавить, определяется в каждом конкретном случае отдельно. Определяющим параметром будут реологические характеристики рабочего раствора. Должна быть обеспечена соответствующая плотность, текучесть смеси и прочность бетонного монолита при застывании.

Технологические приемы при работе с бетоном

Однородная и равномерная структура позволяет наносить мелкозернистый бетон механизированным способом. Приготовленная смесь при помощи специального насоса подается в сопло распылителя, где смешивается со сжатым воздухом и под давлением поступает в швы и трещины.

Возможен вариант работы с сухой смесью. В этом случае смешение с водой происходит непосредственно в сопле распылителя.

Выполнение работ по заливке густоармированных или фасонных конструкций требует удаления из объема пузырьков воздуха. Плотность бетона после такой обработки усиливается многократно.
Процесс удаления воздуха можно выполнить на стационарных вибролитьевых установках. Как вариант, могут быть использованы мобильные вибрационные приспособления.

Источники: http://chemtech-bayern.com.ua/ru/statti-2/57-%D0%BA%D0%B0%D0%BA%D0%B8%D0%B5-%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8-%D0%BC%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%BE%D0%B7%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%B1%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%BD%D0%B0.html, http://dereksiz.org/raschet-sostavov-melkozernistogo-betona.html, http://tehno-beton.ru/beton/vidy/melkozernistyi.html

Комментариев пока нет!

Ваше имя *
Ваш Email *

Сумма цифр внизу: код подтверждения



МЕНЮ

Избранные статьи

Система отопления фиат дукато схема

Новый сайт А что вы далее...


Какого цвета обои и пол

Какой цвет пола выбрать для квартиры? Цвет далее...


Фундамент под сип панельный дом

Выбираем фундамент для дома далее...




Популярные статьи

Интересно

Теплый пол в гараже своими руками видео

Теплый пол в гараже своими руками Идея теплого пола в гараже не новая. Особенно по вкусу она людям, которые далее...


Отопление дома с помощью газовых баллонов

Отопление в доме газовыми баллонами Наша компания оказывает услуги по установке отопления дома газовыми баллонами. Высокий профессионализм наших сотрудников, а далее...


Полный фильм каркасный дом построй своими руками

Полный Фильм Каркасный дом построй своими руками Полный Фильм Каркасный дом построй своими руками Полный Фильм Каркасный дом далее...