Расчет состава бетона по методу

«АБСОЛЮТНЫХ ОБЪЕМОВ»

Начальный состав бетона рассчитывают по фактическим характеристикам исходных материалов в соответствии с методиками, пособиями и рекомендациями научно-исследовательских институтов. Одним из широко применяемых способов расчета начального состава бетона является способ «абсолютных объемов», разработанный профессором Б.Г. Скрамтаевым.

Расчет состава бетона по «абсолютным объемам» выполняют в следующем порядке.

1. Определяют водоцементное отношение M_w/M_c:

а) из условий прочности (14.33) и (14.34) с учетом R_b = R_mu

при M_w / M_c ³ 0,4

; (14.35а)

при M_w / M_c < 0,4

; (14.35б)

значения коэффициентов k₁ и k₂ приведены.в табл. 14.7;

б) из условия плотности

; (14.36)

для дальнейшего расчета принимается наименьшее водоцементное отношение.

2. Определяют расход воды M_w из условия обеспечения требуемой удобоукладываемости бетонной смеси. Обычно для этого используют графики и таблицы эмпирических зависимостей h_q = f (M_w) и t_q = f (M_w). Расчет расхода воды может быть также выполнен по формулам, предложенным В.И. Кузьминым

; (14.37)

, (14.38)

где h_q — осадка конуса, см; t_q — жесткость, с; a₀, a₁, b₀ и b₁ — коэффициенты, приведенные в приложении 14, табл. 3.

3. Находят расход цемента М_с = M_w:(M_w / M_c).

Его оценивают в сравнении с нормируемыми минимальным М_с,min и максимальным M_c,max расходами цемента. Если расход цемента окажется меньше М_с,min, то для обеспечения достаточной плотности бетона необходимо увеличить его содержание до требуемой нормы или ввести тонкомолотую добавку, чтобы дисперсной фазы было достаточно для заполнения пустот между зернами заполнителей. Если же расход цемента получится больше M_c,max,его следует заменить более активным цементом и произвести расчет повторно.

4. Определяют расходы заполнителей из условий равенства абсолютных объемов, полагая уложенную отформованную бетонную смесь абсолютно плотной, т. е. пренебрегая объемом пор воздухововлечения:

а) сумма абсолютных объемов всех компонентов бетонной смеси равна абсолютному объему свежеуложенного бетона (l м³):

; (14.39)

б) абсолютный объем растворной части бетона равен объему межзерновых пустот в крупном заполнителе с учетом раздвижки его зерен, обусловливаемой необходимостью получения эффек­тивной структуры (см. §14.8) и требуемой удобоукладываемости бетонной смеси:

. (14.40)

Решая систему уравнений (14.39) и (14.40) относительно неизвест­ных расходов щебня (гравия) и песка, получают формулы для определения искомых расходов заполнителей:

; (14.41)

, (14.42)

где r_c, r_s — плотность цемента и песка, т/м³, r_m,g — средняя плотность щебня (гравия), т/м³, r_s,g — насыпная плотность щебня (гравия), т/м³; n_s,g — относительный объем пустот (межзерновая пустотность) крупного заполнителя, определяемый по формуле n_s,_g = 1- r_s,g / r_m,g; α — коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя, определяемый в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, расхода цемента и водоцементного отношения.

Для жестких бетонных смесей коэффициент раздвижки принимают равным 1,05...1,15, для пластичных (подвижных) — 1,2...1,6, причем его значения должны быть тем больше, чем выше расход цемента и водоцементное отношение (приложение 14, табл. 4).

Пример расчета начального состава бетона приведен в приложении 14.

Метод «абсолютных объемов» построен на строгих теоретических предпосылках и дает хорошую сходимость расчетных характеристик с результатами экспериментальной проверки по удобоукладываемости и прочности, но он не свободен от недостатков по рациональности состава. Расходы цемента и щебня получаются, как правило, повышенные, а расход песка — пониженный. Это обусловлено тем, что расчет учитывает только пустотность крупного заполнителя при двухкомпонентной системе смеси (крупный заполнитель + цементный раствор) и исходит из остаточного принципа определения расхода песка. Для рационализации состава методика предусматривает выполнение дополнительных расчетов и испытаний составов, отличающихся содержанием песка, что значительно усложняет подбор.

Отмеченные выше недостатки состава удается избежать, применяя новый унифицированный метод расчета начального состава бетона по параметрам комплексной информационно-вычислительной технологии (КИВТБ), разработанный в ВИТУ. На кафедре строительных материалов ВИТУ в 1998 г. был предложен новый унифицированный метод расчета начального состава бетонов по параметрам КИВТБ (см. приложение 14, §§ 1…2). Алгоритм расчета начального состава бетона, приготавливаемого по технологии раздельного бетонирования вибронагнетательным способом (см. § 14.7), представлен в § 3 приложения 14.