6.5. Проектирование состава мелкозернистого бетона

Состав цементно-песчаного бетона рассчитывают в следующем порядке:

1. Определяют водоцементное отношение, необходимое для получения заданной марки бетона:

, (6.26)

где: А – коэффициент, равный 0,8 для высококачественных материалов, 0,75 – для материалов среднего качества и 0,65 – для цемента низких марок и мелкого песка; Rц – активность цемента, МПа;Rб – прочность бетона, МПа.

2. По графикам определяют соотношение между цементом и песком, обеспечивающее заданную подвижность или удобоукладываемость цементно-песчанной смеси при определенном В/Ц, установленном по формуле (6.26). На графиках (рис. 6.1) показана подвижность и удобоукладываемость цементно-песчанной смеси, приготовленной на песке с модулем крупности 2,5 и водопотребностью 7%. При применении другого песка влияние его крупности на подвижность цементно-песчаной смеси учитывают по графику на рисунке 6.2.

3. Рассчитывают расход цемента:

, (6.27)

где: ρц,ρп – истинные плотности цемента и песка;n – соотношение между цементом и песком, определяемое в соответствии с указаниями п.2.

4. Определяют расход воды:

В=Ц∙В/Ц, (6.28)

5. Рассчитывают расход песка:

П=n∙Ц, (6.29)

Рис. 6.1.График для выбора соотношения между цементом и песком средней крупности (водопотребность 7%), которое обеспечивает заданную подвижность – расплыв конуса РК и жесткость Ж цементно-песчаной смеси при определенном водоцементном отношении В/Ц

Примечание: Если водопотребность песка неизвестна, то соотношения между цементом и песком корректируют по модулю крупности песка на основании рисунка 6.2.

Рис. 6.2. График для корректировки соотношения Ц/П, обеспечивающего заданную подвижность цементно-песчанной смеси в зависимости от крупности песка

1 – Мкр=2,5; 2 – Мкр=1,5; 3 – Мкр=0,75

(Ц/П – соотношение для песка средней крупности, принимаемое по рис.6.1)

6.6. Определение состава бетона с химическими добавками

Расчет состава бетона с добавками основан на единой методике, рассмотренной ранее (в зависимости от вида бетона).

При этом учитывают, что добавки не изменяют характера зависимостей, в частности зависимостей подвижности бетонной смеси от расхода воды и прочности бетона, от активности цемента и цементно-водного отношения, а только изменяют количественное соотношение между разными факторами. Величина подобных изменений зависит от дозировки добавки и может быть учтена на основе рекомендаций, содержащихся в технических условиях, или инструкции по применению данной добавки или установлена по результатам предварительных опытов.

Сравнение пластифицирующего действия на бетонную смесь различных суперпластификаторов показало, что оно приблизительно одинаково. Например, при содержании добавки 0,5% массы цемента и расходе цемента 500 кг/м³ снижение водопотребности ∆В ориентировочно составляет 15%, а каждое последующее увеличение дозировки на 0,25% снижает расход воды еще на 4–5%.

Определение оптимальной дозировки суперпластификаторов на практике производят опытным путем. Для расчета состава пробных замесов можно ориентировочно принимать, что для обычных бетонов оптимальная дозировка добавки составляет 0,5-0,7%, а для высокопрочных бетонов 0,7-1,2% массы цемента.

При введении в бетонную смесь СДБ или добавок подобного класса, т.е. близких по эффекту воздействия, для расчета ориентировочно можно использовать донные таблицы 6.9. При улучшении пластифицирующих свойств СДБ посредством модификации ее щелочами или полимерными добавками (добавки ХДСК или ЛСТМ) значение ∆В повышается до 12-15 %. Для воздухововлекающих добавок значение ∆В составляет 3-7%.

Таблица 6.9 – Снижение водопотребности бетонной смеси при введении СДБ

Жесткость, с	Подвижность, см	Снижение водопотребности, %, при расходе цемента, кг/м3
		500	400	300
─	10-12	15	12	10
─	5-7	12	10	8
20-30	─	10	8	6
30-100	─	8	6	─

Оптимальные дозировки пластифицирующих и воздухововлекающих добавок приведены в таблицах 6.10 и 6.11. При дозировке пластифицирующих добавок учитывается вид цемента, а при выборе дозировки воздухововлекающих добавок – расход цемента.

Таблица 6.10 - Рекомендуемое количество пластифицирующих и

пластифицирующе-воздухововлекающих добавок

Вид цемента	Добавки в расчете на сухое вещество, % массы цемента
	СДБ, УПР	М, ВЛХК, ГКЖ-10, ГКЖ-11	ВРП-1
Портландцемент, быстротвердеющий портландцемент	0,15-0,25	0,1-0,2	0,005-0,01
Сульфатостойкий портландцемент	0,1-0,2	0,05-0,15	0,01-0,02
Шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент	0,2-0,3	0,1-0,2	0,01-0,03

Таблица 6.11 – Рекомендуемое количество воздухововлекающих

и газообразующих добавок

Добавки	Количество в расчете на сухое вещество, % массы цемента, при расходе его, кг/м3
	до 300	300-450	более 450
СНВ, СПД, ЦНИПС-1, СДО, С, ОП	0,005-0,015	0,01-0,02	0,015-0,035
ГКЖ-94	0,06-0,08	0,05-0,07	0,03-0,05

Определение состава бетона с пластифицирующей, суперпластифицирующей, воздухововлекающей добавкой производят в следующей последовательности:

1. По таблицам (6.1 или 6.5) для обычного бетона определяют расход воды В в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси.

2. Устанавливают расход воды В₁ для бетона с добавкой:

В₁=К₁∙В (6.30)

где К₁– коэффициент, который показывает на сколько уменьшается в бетонной смеси с добавкой расход воды, требуемый для получения заданной подвижности, по сравнению с обычной бетонной смесьюК₁ = (100-∆В)/100

3. Определяют требуемое значение Ц/В по формуле 6.3 или 6.4

4. Определяют расход цемента

Ц=(Ц/В)∙В₁ (6.31)

5. Определяют по формулам 6.6 и 6.7 расходы щебня и песка. При этом коэффициент раздвижки К_раз при применении пластифицирующе-воздухововлекающих и воздухововлекающих добавок можно принимать на 0,1-0,2 больше, чем для обычного бетона. Это обеспечивает лучшую однородность и связность материалов.

Добавки-ускорители твердения существенно изменяют прочность бетона в раннем возрасте, однако влияние их на кинетику твердения бетона зависит от вида цемента, состава бетона, условий твердения и ряда других факторов.

Добавки-ускорители твердения должны вводиться в бетонную смесь в оптимальных количествах. Обычно оптимальная дозировка добавок устанавливается из условий, что добавка оказывает еще достаточно эффективное воздействие на бетон, но при этом не вызывает побочных отрицательных явлений. При меньшей дозировке добавки падает ее эффективность, при большей дозировке, с одной стороны, значительно понижается эффект от воздействия каждого дополнительного количества добавки, вводимого в бетон сверх оптимального, что снижает общий технико-экономический эффект, а с другой стороны, могут наступить нежелательные явления, например добавка СаСl₂ в повышенных количествах может способствовать коррозии арматуры. Оптимальные дозировки добавок обычно устанавливают опытным путем. Для определения состава бетона при расчетах можно принимать оптимальные дозировки добавок по таблице 6.12.

Таблица 6.12 – Оптимальное содержание добавок-ускорителей твердения и

ингибиторов коррозии стали

Вид цемента	В/Ц	Содержание добавок в расчете на сухое вещество, % массы цемента
		СН, ХК	НК, ННХК	ННК, НН
Портландцемент, БТЦ, сульфатостойкий портландцемент	0,35-0,55	1-1,5	1,5-2,5	2,5
	0,55-0,75	0,5-1	1-2	2
Шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент, пластифицированный или гидрофобный портландцемент	0,35-0,55	1,5-2	2-3	2,5
	0,55-0,75	1-1,5	1,5-2,5	3