Постановка задачи и исходные данные
Требуется для каждой из трех зон сооружения запроектировать состав бетона, удовлетворяющий заданному классу по прочности, и маркам по водонепроницаемости и морозостойкости (табл. 1). Кроме того, бетон должен быть стойким в отношении коррозии и термического трещинообразования. Бетонная смесь должна иметь заданную подвижность.
Таблица 1. Требования к свойствам бетона и бетонной смеси
№ п/п |
Зона сооружения |
Вид бетона |
Класс бетона по прочности |
Марка по водонепроницаемости |
Марка по морозостойкости |
ОК, см |
I |
Надземная |
Обычный |
В12,5 |
- |
- |
20 |
II |
Подводная |
Гидротехнический |
В20 |
W8 |
- |
15 |
III |
Переменного уровня воды |
В15 |
W6 |
F50 |
18 |
Сооружение расположено в открытом водоеме. Химический состав воды приведен в табл. 2. Температура окружающего воздуха text=3,5°C.
Таблица 2. Химический состав воды-среды
Содержание ионов, мг/л |
Суммарное содержание солей, мг/л |
Временная жесткость, мг-экв/л |
Содержание агрессивной СО2, мг/л |
рН |
|||||||
К+ +Na+ |
Mg2+ |
NH4+ |
SO42- |
28000 |
1,06 |
24 |
3,0 |
||||
6030 |
2950 |
710 |
730 |
Выбор материалов для бетона
В данном случае для зоны I следует использовать портландцемент марки 300 для класса бетона В12,5. Для зон II и III выбор цемент производим после оценки агрессивности. Результаты оценки сводим в табл. 3.
Таблица 3. Оценка агрессивности воды-среды
Вид коррозии |
Показатель агрессивности |
Бетон зоны |
Вид цемента |
Водонепроницаемость |
Значение показателя агрессивности |
Вывод об агрессивности воды |
|
фактич |
допустим |
||||||
Выщелачивающая |
Временнаяжесость |
II |
- |
W8 |
1,06 |
Не норм |
Не агрессивна |
III |
- |
W6 |
Не норм |
Не агрессивна |
|||
Общекислотная |
Водородный показатель, Рн |
II |
- |
W8 |
3,0 |
>3,5 |
Агрессивна |
III |
- |
W6 |
>4,0 |
Аргессивна |
|||
Углекислая |
Содержание активной углекислоты, мг/л |
II |
- |
W8 |
24 |
Не норм |
Не агрессивна |
III |
- |
W6 |
<40 |
Не агрессивна |
|||
Магнезиальная |
Содержание ионов Mg2+ , мг/л |
II |
- |
W8 |
2950 |
<3000 |
Не агрессивна |
III |
- |
W6 |
<2000 |
агрессивна |
|||
Аммонийная |
Содержание ионовNH4+, мг/л |
II |
- |
W8 |
710 |
<800 |
Не агрессивна |
III |
- |
W6 |
<500 |
Агрессивна |
|||
Щелочная |
Содержание ионов К+ +Na+,мг/л |
II |
- |
W8 |
6030 |
<80000 |
Не агрессивна |
III |
- |
W6 |
<60000 |
Не агрессивна |
|||
Общесолевая |
Суммарное содержание всех солей, мг/л |
II |
- |
W8 |
28000 |
<50000 |
Не агрессивна |
III |
- |
W6 |
<20000 |
Агрессивна |
|||
Сульфтная |
Содержание ионовSO42-, мг/л |
II |
шпц |
W8 |
730 |
<2550 |
Не агрессивна |
ппц |
<5100 |
Не агрессивна |
|||||
III |
пц |
W6 |
<325 |
агрессивна |
|||
сспц |
<3900 |
Не агрессивна |
НСО3=61/44*24/44+1,06=1,82
Вывод 1: Вода агрессивна по общекислотной, магнезиальной, общесолевой и сульфатной коррозии в отношении бетона марки W6 по водонепроницаемости и по общекислотной коррозии в отношении бетона марки W8 по водонепроницаемости. Избежать коррози можно двумя способами: устройством гидроизоляции бетона или повышением его водонепроницаемости. Поскольку допустимые значения показателя при марке бетона по водонепроницаемости даются для бетонов с W8 и выше, следует использовать устройство гидроизоляции. Для бетона IIIзоны следует повысить водонепроницаемость до марки W8.
Вывод 2: Вода агрессивна по сульфатной коррозии для бетона III зоны при использовании портландцемента. В этой зоне следует принятьсульфатостойкий портландцемент.
Окончательно принимаем следующие материалы для приготовления бетона (табл. 5).
Таблица 5. Материалы для бетона
Бетон зоны |
Вид цемента |
Марка цемента |
Мелкий заполнитель |
Крупный заполнитель |
|||
Вид |
Порода |
Dнаиб, мм |
Число фракций |
||||
I |
ПЦ |
400 |
Полевошпатовый песок |
Непромытый щебень |
Известняк |
20 |
2 |
II |
ШПЦ |
500 |
140 |
3 |
|||
III |
ССПЦ |
400 |
Таблица 6.Определение количества фракций и доли песка для 1 зоны
Вид заполнителя |
Dнаиб |
Проходы, %, на сите с отверстием, мм |
|
5 |
20 |
||
Щебень |
140 |
27,4 |
100 |
Доля песка - 27,4%, количество фракций – 2(0…5-27,4%; 5…20 – 72,6%).
Таблица 7.Определение количества фракций и доли песка для 2 и 3 зон. Построение кривой просеивания
Вид заполнителя |
Dнаиб |
Проходы, %, на сите с отверстием, мм |
|||||
4,375 |
8,75 |
17,5 |
35 |
70 |
140 |
||
Щебень |
140 |
24 |
33 |
44 |
57 |
75 |
100 |
проходы,%
D/Dmax
Рис. 1 Кривая просеивания
Содержание каждой фракции:
0…4,375 24%
4,375…8,75 9%
8,75…17,5 11%
17,5…35 13%
35…70 18%
70…140 25%
Итого 100%