Справочная энциклопедия дорожника (том III) Дорожно-строительные материалы. Под редакцией Быстрова Н.В

Подождите немного. Документ загружается.

Такое же согласование необходимо на дальнейшее

изготовление и использование конструкций, если средний партионный

коэффициент вариации на последующий контролируемый период

попадает в область недопустимых значений.

Значения фактической и требуемой прочности бетона должны

быть указаны в документе о качестве партии сборных конструкций по

ГОСТ 13015.3 или бетонной смеси по ГОСТ 7473 и в журнале

бетонных работ для монолитных конструкций.

Для контроля прочности бетона неразрушающими методами

действует ряд дополнительных требований, предусмотренных в ГОСТ

18105.

5.6 Проектирование бетона

Проектирование бетона – это процесс, обеспечивающий

создание бетона с заданным комплексом строительно-технических

свойств (прочности, морозо- и солестойкости, водо- и

газонепроницаемости, деформативности и др.), назначаемых в

зависимости от условий эксплуатации конструкций и сооружений.

Согласно проф. С.В. Шестопёрову, проектирование бетона

включает решение следующего комплекса задач: 1) определение

условий работы бетона; 2) выбор организации и способа работы для

получения конструкции (сооружения) с заданными строительно-

техническими свойствами; 3) выбор и испытание исходных

материалов; 4) подбор состава бетона; 5) составление технических

условий для проектирования технологии.

Первая стадия – определение условий, в которых бетон будет

эксплуатироваться в конструкциях, сооружениях или в их частях

(зонах). В соответствии с этими условиями и заданным в проекте

сроком эксплуатации сооружения назначаются физико-механические

641

свойства бетона и его стойкость к воздействию различных

климатических факторов.

Вторая стадия – учёт условий твердения и способов

производства бетонных работ, времени ввода сооружения в

эксплуатацию и загрузки его расчётными усилиями.

Третья и четвёртая стадии – выбор материалов для

изготовления бетона (исходя из вышесказанного), расчёт (подбор)

состава бетона. На этих стадиях производятся испытания материалов,

проверка правильности расчёта состава бетона и его соответствия

требуемым проектом строительно-техническим свойствам.

Подбор состава бетона производится в соответствии с ГОСТ

27006.

Подбор состава бетона включает: определение номинального

состава, расчет и корректировку рабочего состава, расчет и передачу

в производство рабочих дозировок.

Подбор номинального состава бетона производят при

организации производства новых видов конструкций, изменении

нормируемых показателей качества бетона или бетонной смеси,

технологии производства, поставщиков, вида или марок применяемых

материалов, а также при разработке и пересмотре производственных

норм расхода материалов.

Рабочие составы бетона назначают при переходе на новый

номинальный состав и далее при поступлении новых партий

материалов тех же видов и марок, которые принимались при подборе

номинального состава, с учетом их фактического качества. При

назначении рабочих составов их проверяют в лабораторных или

производственных условиях.

В дальнейшем по результатам операционного контроля

качества материалов данных партий и получаемой из них бетонной

смеси, а также приемочного контроля качества бетона производят

корректировку рабочих составов.

642

Рабочую дозировку назначают по рабочему составу бетонной

смеси с учетом объема приготовляемого замеса.

Задание на подбор состава бетона

Подбор состава бетона должен выполняться по утвержденному

заданию, разработанному технологической службой предприятия.

Задание на подбор состава бетона должно быть составлено

для конструкций конкретной номенклатуры, изготовляемых из бетона

одного вида и качества по определенной технологии.

Задание должно содержать:

нормируемые показатели качества бетона в соответствии с

техническими требованиями стандартов, технических условий или

проектной документации на конструкции конкретных видов, для

которых предназначен бетон;

показатели качества бетонной смеси, длительность и режимы

твердения бетона и другие условия производства, принимаемые по

технологической документации, разработанной в соответствии с

действующими стандартами, нормами и правилами;

показатели однородности прочности бетона всех видов и

плотности легких и ячеистых бетонов, а также соответствующий им

средний уровень прочности и плотности, планируемые на

предстоящий период;

ограничения по составу бетона и применению материалов для

его приготовления, установленные нормативно-технической и

технологической документацией.

Подбор номинального состава бетона

Состав бетона следует подбирать исходя из среднего уровня

прочности, а для легкого и ячеистого — и плотности бетона.

Подбор номинального состава бетона производят по

следующим этапам:

643

- выбор и определение характеристик исходных материалов

для бетона;

- расчет начального состава;

- расчет дополнительных составов бетона с параметрами

составов, отличающихся от принятых в начальном составе в большую

и меньшую сторону;

- изготовление пробных замесов начального и дополнительных

составов, отбор проб, испытание бетонной смеси, изготовление

образцов и их испытание по всем нормируемым показателям

качества;

- обработка полученных результатов с установлением

зависимостей, отражающих влияние параметров состава на

нормируемые показатели качества бетонной смеси и бетона и

предназначенных для назначения номинального, а также назначения

и корректировки рабочих составов бетона;

- назначение номинального состава бетона, обеспечивающего

получение бетонной смеси и бетона требуемого качества.

Подбор номинального состава производят:

- для вяжущего каждого вида и марки каждого предприятия-

изготовителя;

- для крупного заполнителя каждого карьера с одинаковой

максимальной крупностью;

- для крупного пористого заполнителя каждой марки по

насыпной плотности и прочности каждого предприятия-изготовителя;

- для песков каждого карьера;

- для химических добавок каждого вида.

Выбор материалов, применяемых для изготовления бетона,

следует производить на основе их паспортных характеристик в

соответствии с требованиями стандартов и технических условий.

Материалы, применяемые для подбора состава, должны

соответствовать требованиям стандартов или технических условий на

644

эти материалы. До начала работы по расчетам состава бетона и

приготовлению опытных замесов следует провести испытания

материалов по соответствующим стандартам для определения

показателей их качества, необходимых для проведения расчетов.

Активность цемента (или прочностные характеристики другого

вяжущего, если их невозможно определить стандартными методами)

для расчета начального и дополнительных составов следует

принимать в зависимости от его фактической прочности в бетоне

постоянного состава, который является наиболее массовым для

предприятия-изготовителя бетонной смеси, либо другими экспресс-

методами, проверенными на практике.

Указанные данные о фактической прочности цемента,

примененные при подборе номинального состава, используются в

дальнейшем для назначения рабочих составов бетона.

Допускается активность цемента для расчета состава бетона

принимать равной его гарантированной марке. В этом случае при

получении новой партии цемента в целях его использования в

соответствии с фактической активностью рабочий состав бетона (в

части расхода цемента) подбирают аналогично номинальному.

Расчёт начального номинального состава выполняют в

следующей последовательности.

1. Определение среднего уровня прочности.

Значения среднего уровня прочности для подбора состава

бетона принимают по ГОСТ 18105 с учетом фактической

однородности бетона и планируемых мероприятий по ее

повышению.

Средний для контролируемого периода уровень прочности

(отпускной, передаточной для сборных конструкций, в промежуточном

и в проектном возрасте для монолитных конструкций) бетона (R

МПа, определяют по формуле

= R

м.п

, (5.52)

645

где Км.п — коэффициент, принимаемый в зависимости от

среднего за анализируемый период коэффициента вариации V

, но не

более 1,10 (см. табл. 5.41).

- требуемая прочность бетона (отпускная, передаточная, в

промежуточном или проектном возрастах) – см. раздел "Правила

контроля прочности бетона".

Для случаев, когда отсутствуют данные о фактической

однородности бетона, средний уровень прочности при подборе его

состава принимают равным требуемой прочности по ГОСТ 18105 для

бетона данного класса или марки при коэффициенте вариации,

равном для тяжелого бетона 13,5 % (см. раздел "Правила контроля

прочности бетона").

Таблица 5.41

Значение коэффициента Км.п. в зависимости от коэффициента

вариации прочности бетона

, % 6 и

менее

От 6

до 7

От 7

до 8

От 8

до 10

От 10

до 12

От 12

до 14

14 и

более

м.п

1,03 1,04 1,05 1,07 1,09 1,12 1,15

В случаях, когда бетон, подбираемый лабораторией

предприятия-изготовителя из условий обеспечения проектной марки

по водонепроницаемости, морозостойкости или других требований,

должен иметь среднюю прочность выше, чем средний уровень

прочности в проектном возрасте, вычисленный по формуле, то в

качестве среднего уровня принимают прочность, определенную при

подборе состава.

2. Определение водоцементного отношения.

Ориентировочный расчёт требуемого из условий прочности

водоцементного отношения может производиться по различным

эмпирическим зависимостям, например:

646

- при определении В/Ц из условия обеспечения требуемого

предела прочности на сжатие:

В/Ц = АR

/ (R

+ 0,5AR

) (при В/Ц более 0,4) (5.53)

В/Ц = А

/ (R

- 0,5AR

) (при В/Ц менее 0,4) (5.54)

где R

– средний уровень прочности (на сжатие), МПа;

– активность цемента (на сжатие), МПа;

А и А

– коэффициенты, учитывающие качество

заполнителей (см. табл. 5.42).

В случае применения воздухововлекающих добавок следует

принимать во внимание, что вовлечённый воздух снижает

прочность бетона, приблизительно на 2-5% на 1% вовлечённого

воздуха; это обстоятельство не учтено в вышеприведённых

формулах расчёта водоцементного отношения из условия

прочности при сжатии.

Таблица 5.42

Значения коэффициентов А и А

, учитывающих качество

заполнителей

Материалы для бетона А А

Высококачественные (щебень из плотных

горных пород высокой прочности, песок

оптимальной крупности; заполнители чистые,

с оптимальным зерновым составом)

0,65 0,43

Рядовые 0,6 0,4

Пониженного качества 0,55 0,37

При определении В/Ц из условия обеспечения требуемого

предела прочности на растяжение при изгибе может применяться

формула:

В/Ц = АR

изг

/ (R

изг

+ 0,1АR

изг

) (5.55)

где R

изг

– средний уровень прочности бетона на растяжение

при изгибе (МПа);

изг

– активность цемента (по изгибу), МПа

647

А – коэффициент, зависящий от принятого содержания

вовлечённого в бетонную смесь воздуха, принимаемый равным

0,34 при содержании вовлечённого воздуха 5-6%, а при отсутствии

воздуховолечения - 0,39.

После получения значения водоцементного отношения,

рассчитанного из условия прочности, проверяют, не превышает ли оно

предельных значений, установленных для конструкций конкретных

видов из условий морозостойкости и долговечности. В случае, если

водоцементное отношение превышает установленный предел, его

значение принимают равным максимально допустимому.

3. Определение расхода воды.

Расход воды зависит, главным образом, от требуемой

удобоукладываемости бетонной смеси. При условии отсутствия

пластифицирующих (водоредуцирующих) добавок расход воды

ориентировочно соответствует значениям, приведённым в табл. 5.43.

Таблица 5.43

Ориентировочные расходы воды для получения бетонных

смесей заданной удобоукладываемости (при отсутствии химических

добавок)

Марка

бетонной

смеси по

удобоукла

дываемост

Жёсткость,

Подвижнос

ть, см

Расход воды, л/м

, при

использовании щебня

фр. 5-20

мм

фр. 5-40

мм

Ж4 31 и более - 150 135

Ж3 21 … 30 - 160 145

Ж2 11 … 20 - 165 150

Ж1 5 … 10 - 175 160

П1 - 1 … 4 190 175

П2 - 5 … 9 200 185

П3 - 10 … 15 215 200

648

П4 - 16 … 20 230 215

Взяв за основу значение расхода воды по таблице, его

уменьшают с учётом водоредуцирующего (пластифицирующего)

действия химических добавок. Водоредуцирующий

(пластифицирующий) эффект от применения химической добавки

можно оценить, зная, к каким группам эффективности

водоредуцирующих и пластифицирующих добавок она относится.

Для бетона дорожных и аэродромных покрытий, укладываемого

в скользящей опалубке из смесей марки П1, расход воды с учётом

действия химических добавок составляет ориентировочно 150-160 л/

4. Определение расхода цемента.

Расход цемента определяют по формуле:

Ц = В / (В/Ц), кг/м

, (5.56)

где: В – расход воды, скорректированный с учётом действия

химических добавок;

В/Ц – водоцементное отношение, скорректированное с учётом

действующих ограничений.

5. Определение расхода щебня

Расход щебня определяют по формуле:

Щ = 1000 / [(Р

/ 

нас

) + 1/

], кг/м

(5.57)

где Р

– пустотность щебня в относительных единицах;



нас

– насыпная плотность щебня, кг/л;



– плотность зёрен щебня, определённая по ГОСТ 8269, кг/л;

 - коэффициент раздвижки зёрен крупного заполнителя

цементно-песчаным раствором (для бетона дорожных и аэродромных

покрытий ориентировочно принимается равным: в случае применения

мелких песков с М

= 1,5-2,0 -  =1,7-1,9; для средних песков с М

= 2,0-

649

2,5 –  =1,8-2,0; в случае применения крупных песков с М

более 2,5 -

 =1,9-2,1).

6. Определение расхода песка.

Расход песка вычисляют по формуле:

П = [1000 – (Ц/

+ В + Щ/

+ V

)]

, кг/м

(5.58)

где Ц, В, Щ – расходы цемента (кг/м

), воды (л/м

), щебня (кг/м

);



, 

– истинная плотность цемента (кг/л), истинные

плотности щебня и песка (кг/л);

– содержание вовлечённого воздуха, л/м

7. Определение расхода химических добавок.

Расход химических добавок определяют в зависимости от их

вида, назначения и эффективности и выражают в % от массы цемента

по сухому веществу.

Ориентировочные расходы добавок составляют:

суперпластификатор С-3 – 0,4 … 0,8 % от массы цемента по

сухому веществу;

пластификаторы типа ЛСТ, ЛПМ – 0,2 … 0,3 % - " - ;

воздухововлекающая добавка СНВ – 0,01 … 0,03 % - " -.

650