Рекомендации
по подбору составов
легких бетонов

(к ГОСТ 27006-86)

 

 

Москва 1990

 

Утверждены протоколом Госстроя СССР от 19 декабря 1989 г. № АЧ-40.

Содержат методики подбора составов конструкционно-теплоизоляционных и конструкционных легких бетонов, в том числе с минеральными и химическими добавками.

Для инженерно-технических работников заводских лабораторий и ОТК, строительных лабораторий, центральных исследовательских лабораторий и других организаций, проектирующих составы бетона.

При пользовании Рекомендациями следует учитывать утвержденные изменения государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта СССР.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Рекомендации разработаны к ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава» и предназначены для назначения и выдачи в производство составов легкого бетона с заданными свойствами при экономном расходовании цемента на предприятиях и в строительных организациях при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций и приготовлении бетонной смеси для монолитных конструкций и сооружений, а также для разработки производственно-технических норм расхода материалов.

Рекомендации включают методы подбора, назначения и выдачи в производство состава легких конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных бетонов с учетом специфических требований к ним, особенностей свойств сырьевых материалов и технологии изготовления.

Разработаны ВНИИжелезобетона Госстроя СССР (В.Г. Довжик, канд. техн. наук - руководитель темы; кандидаты техн. наук: Е.В. Фридман, И.С. Хаймов; инженеры: Б.А. Верскаин, М.Г. Панфилова, Е.Н. Трунович, С.П. Абрамова), НИИЖБ Госстроя СССР (И.Е. Путляев, д-р техн. наук; кандидаты техн. наук: Р.К. Житкевич, В.И. Савин, В.Н. Ярмаковский), Оргэнергостроем Минэнерго СССР (В.А. Дорф, канд. техн. наук), ЦНИИСом Минтрансстроя СССР (К.М. Кац, канд. техн. наук).

Подготовлены к изданию Отделом стандартизации в строительстве Главного управления технического нормирования, стандартизации и метрологии Госстроя СССР (В.В. Тишенко, И.Н. Нагорняк).

При разработке Рекомендаций учтены положения и инструкции по технологии и подбору составов легких бетонов, разработанные АрмНИИС Госстроя АрмССР, ЦНИИЭП жилища Госкомархитектуры, НИИСМИ Минстройматериалов УССР, ДальНИИС Госстроя СССР, ЦНИИОМТП Госстроя СССР, МИСИ им. В.В. Куйбышева Госкомобразования СССР и другими организациями, а также опыт передовых предприятий стройиндустрии страны.

Все замечания и предложения по содержанию Рекомендаций, а также сведения о результатах их применения просьба направлять во ВНИИжелезобетон Госстроя СССР по адресу: 111524, Москва, ул. Плеханова, 7.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации разработаны к ГОСТ 27006-86 и распространяются на подбор состава легких бетонов, приготовленных на цементном вяжущем, крупном пористом и мелком пористом или плотном заполнителях.

1.2. Изложенные в Рекомендациях методы подбора состава легких бетонов распространяются на:

конструкционно-теплоизоляционные бетоны, применяемые для изготовления однослойных стеновых панелей и крупных блоков и теплоизолирующего слоя многослойных стеновых панелей, а также других ограждающих строительных конструкций жилых, общественных и производственных зданий, к которым в первую очередь предъявляются требования по теплоизолирующей способности;

конструкционные бетоны, применяемые для изготовления несущих строительных конструкций зданий и сооружений и других конструкций, а также для конструкционных слоев многослойных панелей, цокольных панелей, для которых требования по теплоизолирующей способности не предъявляются или не являются определяющими.

1.3. Приведенные в Рекомендациях методы подбора состава бетона учитывают, в первую очередь, условия производства сборных конструкций и изделий из легких бетонов. При подборе составов легких бетонов для монолитного строительства помимо основных положений методики, описанной в Рекомендациях, необходимо учитывать специфические требования к бетонам и бетонным смесям для монолитного строительства с учетом условий их приготовления, транспортирования, укладки и твердения.

1.4. Подбор состава конструкционно-теплоизоляционного и конструкционного легкого бетона производят с целью получения бетона в конструкциях с прочностью, средней плотностью (далее - плотностью) и другими показателями качества, установленными государственными стандартами, техническими условиями и проектной документацией на эти конструкции при минимально возможных расходе цемента и общей стоимости материалов на 1 м³ бетона. Для конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов классов В2,5 - В5 подобранный состав должен обеспечивать получение минимально возможной плотности, за исключением случаев, когда требуемая нормативно-технической документацией плотность легкого бетона не может быть ниже нормируемой.

1.5. Подбор конструкционного и конструкционно-теплоизоляционного состава легких бетонов включает в себя выбор исходных материалов, расчет начального и определение номинального состава бетона и его проверку в производственных условиях, назначение и корректировку рабочего состава, расчет и передачу в производство рабочих дозировок.

1.6. Подбор номинального состава легкого бетона производят при организации производства новых видов конструкций, при изменении нормируемых показателей качества бетона или бетонной смеси, технологии производства, поставщиков, вида применяемых материалов, а также при разработке и пересмотре производственных норм расхода материалов.

1.7. Номинальный состав легкого бетона необходимо назначать по результатам обработки данных испытаний образцов, изготовленных из опытных замесов в лабораторных или производственных условиях на материалах, наиболее представительных для данного предприятия с учетом применяемой технологии приготовления и транспортирования смеси, формования и твердения изделий.

1.8. Варьируемыми технологическими параметрами при подборе номинального состава конструкционно-теплоизоляционного бетона могут быть: плотность бетона, расход мелкого заполнителя или цемента, расход воздухововлекающей (порообразующей) добавки. При подборе номинального состава конструкционного бетона за варьируемый технологический параметр принимается расход цемента. В необходимых случаях в качестве варьируемого технологического параметра можно принимать расходы пластифицирующей или минеральной добавки, а также крупного пористого заполнителя.

1.9. Для расчета начальных составов бетона при подборе номинального состава помимо методики, описанной в настоящих Рекомендациях, допускается применять другие методы, детально учитывающие специфику отдельных разновидностей легких бетонов, условия их приготовления и применения.

1.10. Для построения технологических (базовых) зависимостей, особенно при подборе составов бетона с комплексными химическими, минеральными добавками и (или) использованием многофракционных заполнителей, можно использовать математические методы подбора состава бетона с применением планирования эксперимента.

1.11. Рабочие составы легкого бетона назначают при переходе на новый номинальный состав, а также при поступлении новых партий материалов тех же видов, которые принимались при подборе номинального состава, с учетом их фактического качества.

Рабочие составы легкого бетона назначаются по предварительно построенным базовым зависимостям с их проверкой в производственных условиях.

1.12. Корректировку рабочих составов производят по результатам операционного контроля качества материалов данных партий и получаемой из них бетонной смеси, а также по результатам приемо-сдаточного контроля качества бетона. Основными показателями при операционном контроле являются:

насыпная плотность крупного пористого заполнителя, оцениваемая по данным объемно-весового дозирования, влажность заполнителя, плотность (преимущественно для конструкционно-теплоизоляционного бетона) и удобоукладываемость (преимущественно для конструкционного бетона) бетонной смеси.

1.13. Корректировку рабочих составов производят по таблицам (алгоритмам) объемно-весового дозирования и построенным в ходе подбора номинальных составов базовым зависимостям, связывающим показатели качества бетонной смеси и бетона с расходом основных компонентов.

1.14. Подбор состава бетона выполняется лабораторией предприятия-изготовителя или центральными научно-исследовательскими лабораториями по утвержденному заданию, разработанному технологической службой предприятия-изготовителя.

1.15. Результаты подбора номинального состава легкого бетона, отвечающего требованиям утвержденного задания, должны быть оформлены в журнале подбора состава бетона и утверждены главным инженером предприятия-изготовителя. Рабочие составы подписываются начальником лаборатории или другим лицом, ответственным за подбор состава бетона.

1.16. При малых объемах или малосерийном нерегулярном производстве конструкций и изделий допускается принимать ориентировочные составы легких бетонов на наиболее массовых пористых заполнителях, приведенные в приложении 1 (без проведения подбора номинального состава), с обязательной проверкой их в производственных условиях.

2. ПРОЕКТНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЛЕГКИМ БЕТОНАМ И БЕТОННЫМ СМЕСЯМ

2.1. Основные показатели свойств легких бетонов для конструкций конкретной номенклатуры устанавливаются проектной организацией и указываются в проектной документации в соответствии с существующими нормами проектирования и стандартами на изделия и конструкции с учетом максимального удовлетворения требований экономичности и технологичности изготовления, транспортирования и применения конструкции, а также требований защиты окружающей среды.

2.2. Технологические требования к легким бетонам и легкобетонным смесям для конструкций конкретной номенклатуры устанавливают технологические службы предприятия-изготовителя в соответствии с положениями СНиП 3.09.01-85 и нормативно-технической документацией по технологии монолитного бетона с целью обеспечения необходимого качества изделий (конструкций) и соответствия свойств легкого бетона в конструкциях требованиям проекта с учетом специфических условий производства - методов, режимов и оборудования для приготовления, транспортирования, укладки и уплотнения бетонной смеси, твердения бетона, исходя из максимального сокращения и улучшения условий труда, экономии материальных и топливно-энергетических ресурсов.

2.3. Проектные и технологические требования к легким бетонам и легкобетонным смесям должны быть полностью отражены в задании на подбор состава легкого бетона.

ПРОЕКТНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЛЕГКИМ БЕТОНАМ

2.4. Легкие бетоны должны соответствовать техническим требованиям, предъявляемым ГОСТ 25820-83, и обеспечивать изготовление изделий и конструкций, удовлетворяющих требования стандартов, технических условий, проектной и технологической документации на изделия и конструкции конкретных видов.

2.5. Основными характеристиками легких бетонов, указываемыми в проектной документации, являются класс (марка) по прочности (В или М) и марка по средней плотности (D) (далее - плотности). Марки по плотности устанавливаются в сухом состоянии.

2.6. Для бетонных и железобетонных конструкций, в соответствии со СНиП 2.03.01-84*, предусматриваются легкие бетоны следующих классов по прочности на сжатие при марках по плотности:

D800, D900           - В2,5; В3,5; В5; В7,5;

D1000, D1100       - В2,5; В3,5; В5; В7,5; B10; B12,5;

D1200, D1300       - В2,5; В3,5; В5; В7,5; B10; B12,5;

D1400, D1500       - В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30;

D1600, D1700       - В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35;

D1800, D1900       - В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40;

D2000                    - В20; В25; В30; В35; В40.

Допускается применение бетона промежуточных классов по прочности на сжатие В22,5 и В27,5 при условии, что это приведет к экономии цемента по сравнению с применением бетона соответственно классов В25 и В30 и не снизит других технико-экономических показателей конструкции.

2.7. При производстве сборных железобетонных конструкций отпускная прочность легкого бетона должна отвечать требованиям ГОСТ 13015.0-83*, стандартам и техническим условиям на отдельные изделия и конструкции и, как правило, соответствовать, %:

конструкционно-теплоизоляционных бетонов   - 80 в летний и зимний периоды

конструкционных бетонов                                     - 70 в летний и 90 в зимний периоды

2.8. Фактическая прочность бетона (в проектном возрасте, передаточная и отпускная) должна соответствовать требуемой, назначаемой по ГОСТ 18105-86 в зависимости от класса (марки) бетона по прочности, указанных в проектной документации, и от показателя фактической однородности бетона по прочности.

2.9. При производстве сборного железобетона в качестве основного параметра прочности легкого бетона, на который подбирается его состав, рекомендуется, как правило, значение отпускной прочности. Для конструкционного легкого бетона преднапряженных конструкций основным параметром прочности, по которому подбирается его состав, является передаточная прочность.

2.10. Кроме отпускной (передаточной) прочности при подборе состава бетона необходимо производить определение прочности в проектном возрасте и проверку ее соответствия классу (марке) бетона.

При условии, если состав бетона, подобранный на заданную отпускную (передаточную) прочность, не обеспечивает требуемой прочности в проектном возрасте, за основной показатель при подборе состава бетона принимается требуемая прочность в проектном возрасте. При этом необходимо повысить средний уровень отпускной прочности.

2.11. Показатели прочности легкого бетона определяются в соответствии с ГОСТ 18105-86 с учетом среднего значения партионного коэффициента вариации V_п по прочности на сжатие.

Если подбор состава бетона должен производиться на действующем производстве, например, при смене поставщика сырьевых материалов, то коэффициент вариации принимают с учетом имеющихся данных о фактической однородности бетона и планируемых мероприятий по ее повышению. Для случаев, когда данные об однородности бетона отсутствуют, например, вновь создаваемое производство, коэффициент вариации принимают равным 13,5 %.

2.12. Требуемое значение прочности на сжатие, R_т, МПа, для бетона данного класса или марки, указанных в проектной документации на конкретное изделие (конструкцию), определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 18105-86 с учетом коэффициента вариации по соотношению

R_т = К_тВ_норм или R_т = К_тМ_норм,

где В_норм или М_норм - нормируемое значение прочности бетона, МПа, для бетона данного класса или марки;

К_т - коэффициент требуемой прочности, принимаемый в соответствии со средним коэффициентом вариации V_п по табл. 1.

2.13. Средний уровень прочности, R_у (среднее значение прочности бетона, устанавливаемое в соответствии с принятой однородностью бетона по прочности, на которое подбирается его состав и которое поддерживают в производстве) вычисляют по формуле

R_y = R_тK_м.п,                                                             (1)

где K_м.п - коэффициент, принимаемый по ГОСТ 18105-86 в зависимости от среднего за анализируемый период коэффициента вариации V_п по табл. 1. Для вновь создаваемого производства значение K_м.п принимается равным 1,1.

Таблица 1

2.14. Фактическая плотность легкого бетона должна соответствовать требуемой, назначаемой по ГОСТ 27005-86 в зависимости от нормируемого значения плотности, указанной в проектной документации, и показателя однородности бетона по плотности.

Значение требуемой плотности вычисляют по формуле

ρ_т = K_тρ_н,                                                                   (2)

где ρ_н - нормируемое значение плотности, кг/м³,

К_т - коэффициент требуемой плотности, принимаемый по ГОСТ 27005-86 в зависимости от вида бетона и среднего по партиям коэффициента вариации V_п существующего производства.

Для случаев, когда данные об однородности отсутствуют, требуемое значение плотности принимают равным значению нормируемой плотности (марки по плотности).

2.15. Средний уровень плотности бетона ρ_у (среднее значение плотности, на которое подбирается его состав) вычисляют по формуле

ρ_у = ρ_нК_тК_м.п,                                                                (3)

где К_м.п - коэффициент, принимаемый по ГОСТ 27005-86 в зависимости от фактического среднего коэффициента вариации по плотности (табл. 2).

Для случаев, когда данные об однородности по плотности отсутствуют, средний уровень плотности в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-86 принимают равным марке бетона по плотности (требуемой плотности).

Таблица 2

2.16. Легкий бетон в конструкциях и изделиях должен иметь однородную плотную или поризованную структуру с заполнением всех пустот между зернами заполнителя цементным раствором и объемом межзерновых пустот в уплотненной бетонной смеси и затвердевшем бетоне не более 3 %.

2.17. Допускается в обоснованных случаях, предусмотренных в стандартах, технических условиях или проектной документации на изделия или конструкции конкретных видов, применять легкие бетоны плотной структуры, приготовленные без добавок, регулирующих пористость бетонной смеси, с объемом межзерновых пустот не более 6 %.

2.18. Для конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов получение плотной структуры при минимальной плотности бетона и надлежащей формуемости бетонной смеси обеспечивается введением воздухововлекающих добавок, поризующих бетонную смесь и приводящих к получению плотной (слитной) структуры при ограниченном расходе мелкого заполнителя.

2.19. При применении «относительно тяжелых» крупных пористых заполнителей, не позволяющих получить требуемую плотность бетона (разд. 3), допускается применение беспесчаных, поризованных технической пеной легких бетонов, отличающихся повышенным расходом цемента.

2.20. Для конструкционных легких бетонов заданной плотности получение плотной структуры обеспечивается применением плотного или пористого песка или их смеси при оптимальной объемной концентрации крупного пористого заполнителя и удобоукладываемости смеси, отвечающей принятым условиям формования.

2.21. Коэффициент теплопроводности (в сухом состоянии) конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов, предназначенных для изготовления наружных стеновых панелей жилых и общественных зданий, должен отвечать требованиям СНиП II-3-79**.

2.22. Фактическое значение коэффициента теплопроводности легкого бетона подобранного номинального состава не должно более чем на 10 % превышать значений, установленных проектной документацией, или требований соответствующих стандартов.

2.23. Влажность (по объему) легкого бетона (кроме бетона на вспученном перлитовом песке или золе), предназначенного для наружных стеновых панелей и крупных блоков, при отпуске его потребителю, не должна превышать, %:

13 - для жилых, общественных и вспомогательных зданий и сооружений;

15 - для производственных зданий.

2.24. Отпускная влажность легкого бетона на вспученном перлитовом песке или золе не должна превышать, %:

15 - для жилых, общественных и вспомогательных зданий и сооружений;

18 - для производственных зданий.

2.25. Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости должны соответствовать установленным проектной документацией в зависимости от режима эксплуатации конструкций и климатических условий района строительства согласно СНиП 2.03.01-84*.

Помимо перечисленных, к легким бетонам можно предъявлять дополнительные требования, которые указывают в проектной документации на изделия.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЛЕГКОБЕТОННЫМ СМЕСЯМ

2.26. Смеси для изготовления легких бетонов должны соответствовать требованиям ГОСТ 7473-85, а также стандартам предприятия или технологическим картам, разработанным с учетом эксплуатируемого на производстве технологического оборудования и конкретных условий производства и утвержденным в установленном порядке.

2.27. Бетонные смеси, применяемые для изготовления однослойных ограждающих конструкций, формуемых на виброплощадках или вибронасадками, должны в соответствии со СНиП 3.09.01-85 иметь удобоукладываемость 5 - 10 с (марка Ж1). Для формования многослойных стеновых панелей применяют смеси с удобоукладываемостью 1 - 4 см (марка П1).

2.28. Для формования монолитных ограждающих конструкций рекомендуется применение смесей марок П1 или П2. Выбор марок смесей для формования несущих сборных конструкций производится по рекомендациям СНиП 3.09.01-85, а для монолитных конструкций - в соответствии с действующими рекомендациями по возведению отдельных зданий и сооружений. Смеси марок П2 и П3 необходимо приготавливать с пластифицирующими добавками. Подвижность бетонных смесей, предназначенных для перекачивания по трубам, должна быть не менее 6 см.

2.29. Заданная удобоукладываемость бетонной смеси должна обеспечиваться в течение времени, необходимого от момента приготовления до формования (не более 30 мин).

2.30. Объем вовлеченного воздуха в бетонных смесях, предназначенных для изготовления однослойных ограждающих конструкций, не должен превышать, %:

12 - для бетонов, содержащих мелкий заполнитель;

20 - для беспесчаных поризованных бетонов.

Возможно приготовление смесей с большими значениями V_в при условии обеспечения требуемых по проекту характеристик бетона и защиты стальной арматуры от коррозии.

2.31. Объем вовлеченного воздуха в бетонных смесях, предназначенных для изготовления многослойных стеновых панелей несущих конструкций из бетонов повышенной морозостойкости, не должен превышать 5 - 8 % и должен обеспечивать получение заданной прочности бетона без увеличения расхода цемента.

2.32. Поризованные бетонные смеси, применяемые для формования однослойных ограждающих конструкций, должны обладать высокой воздухоудерживающей способностью, что обеспечивается мелкопористой структурой, достаточным количеством (не менее 220 - 250 кг/м³) дисперсных частиц (цемента, золы, пылевидных фракций песка или других микронаполнителей) в составе бетонной смеси, избыточным содержанием воздухововлекающей добавки. Потеря вовлеченного воздуха после 30-минутного выдерживания бетонной смеси не должна превышать 25 % первоначального его объема.

2.33. Показатель расслаиваемости подвижных, высокоподвижных и литых бетонных смесей марок П2 - П4, определяемый по ГОСТ 10181.4-81, должен быть не более 6 %.

2.34. Минимальный расход цемента в бетонных смесях, предназначенных для армированных конструкций, должен быть не менее 200 кг/м³, а при применении зол ТЭС или других микронаполнителей - 180 кг/м³. При использовании зол ТЭС с удельной поверхностью более 4000 см²/г и содержанием п.п.п более 15 % минимальный расход цемента для армированных конструкций должен быть не менее 220 кг/м³.

Для неармированных изделий минимальный расход цемента не ограничивается при условии обеспечения требуемых по технологии свойств бетонной смеси и проектных характеристик затвердевшего бетона.

2.35. Для пластифицированных высокоподвижных смесей и смесей, перекачиваемых бетононасосами, расход цемента должен быть не менее 300 кг/м³, а суммарный расход цемента и пылевидных фракций песка (или золы) - не менее 400 кг/м³.

2.36. Для приготовления конструкционных бетонов повышенной водонепроницаемости, применяемых в агрессивных средах, расходы цемента должны быть не менее указанных в табл. 3.

Таблица 3

2.37. Расход крупного заполнителя по насыпному объему, л/м³, не должен превышать:

600 - в смесях, предназначенных для внутренних стеновых панелей с повышенной звукоизолирующей способностью;

700 - в смесях, предназначенных для перекачивания по трубопроводам;

850 - в смесях для бетонов с повышенной водонепроницаемостью и в нерасслаиваемых высокоподвижных смесях.

При этом минимальный расход крупного заполнителя по насыпному объему должен быть не менее 400 л/м³.

ЗАДАНИЕ НА ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

2.38. Задание на подбор состава легкого бетона должно быть составлено для конструкций конкретной номенклатуры, изготавливаемых из бетона одного вида и качества по определенной технологии.

Если по одной технологии изготавливают конструкции (изделия) из бетонов разных (близких) классов по прочности или марок по плотности, то для них можно составлять одно общее задание.

2.39. Задание на подбор состава разрабатывает техническая служба предприятия-изготовителя совместно с лабораторией на основе проектной документации, действующих нормативных документов и конкретных условий производства на предприятии или стройплощадке.

2.40. Задание должно содержать:

нормируемые показатели качества бетона в соответствии с проектной документацией, требованиями стандартов и технических условий: класс бетона по прочности на сжатие, величину отпускной или передаточной прочности, марку бетона по плотности, коэффициент теплопроводности (для бетонов, к которым предъявляются требования по теплопроводности), марку по морозостойкости, марку по водонепроницаемости (для бетонов, к которым предъявляются требования по водонепроницаемости) и др.;

технологические требования к бетону, устанавливаемые с учетом конкретных условий технологии изготовления конструкции: показатели однородности (средние партионные коэффициенты вариации) по прочности на сжатие и по плотности, средние уровни прочности и плотности;

технологические требования к бетонным смесям: подвижность или жесткость, жизнеспособность (время выдерживания), температура, показатель расслаиваемости (для смесей марки П2 - П4) и др.;

характер структуры бетона, допустимые значения объема межзерновых пустот и объема вовлеченного воздуха;

виды, марки и характеристики сырьевых материалов: вид, завод-поставщик и марка цемента; вид, завод (карьер)-поставщик, марки по насыпной плотности и фракции пористого заполнителя, возможные к применению виды и поставщики мелких заполнителей и химических добавок;

ограничения по составу бетона и применению материалов для его приготовления в соответствии с видом и условиями эксплуатации конструкций;

способ и режим приготовления бетонной смеси;

способ и режим транспортирования бетонной смеси;

способ и режим уплотнения смеси и формования изделий (конструкций);

способ, длительность и температурный режим твердения бетона, условия и длительность выдерживания изделий до отправки потребителю;

особенности изготовления конструкций (немедленная распалубка, отсутствие или наличие отделочно-облицовочных слоев и т.п.).

2.41. Задание следует составлять в произвольной форме.

В качестве примера в табл. 4 приведено задание на подбор состава конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона для изготовления наружных стеновых панелей.

Таблица 4

3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА

3.1. В качестве вяжущего для легких бетонов следует применять, согласно СНиП 3.09.01-85 и ГОСТ 25820-83: портландцемент, шлакопортландцемент и их разновидности, соответствующие требованиям ГОСТ 10178-85.

Марки цемента для бетона различных классов должны соответствовать требованиям табл. 5.

Таблица 5

3.2. Вид цемента следует принимать в соответствии с назначением конструкций и условиями их эксплуатации на основании указаний стандартов или технических условий на изделия и конструкции. При производстве сборных железобетонных и бетонных изделий и конструкций, подвергаемых тепловой обработке, следует использовать цементы I и II группы эффективности при пропаривании по ГОСТ 22236-85. Применение цемента марки 300 допускается при условии, если вызываемое увеличение расхода вяжущего не приводит к превышению плотности легкого бетона проектным требованиям.

Для приготовления конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов следует, при прочих условиях (длительная высокотемпературная тепловая обработка, близкие значения активности и др.), использовать шлакопортландцемент марки 400, позволяющий получать бетоны с пониженной теплопроводностью.

3.3. Крупные и мелкие пористые заполнители для изготовления легкого бетона должны соответствовать требованиям ГОСТ 9757-83, а также следующим стандартам на отдельные виды заполнителей: ГОСТ 9759-83 (керамзитовые гравий и песок), ГОСТ 19345-83 (шунгизитовый гравий), ГОСТ 11991-83 (аглопоритовый щебень и песок), ГОСТ 22263-76 (пористые щебень и песок из горных пород), ГОСТ 10832-83 (вспученный перлитовый песок и щебень), ГОСТ 9760-86 [(пористые щебень и песок из металлургического шлака (шлаковая пемза)]. Допускается применение других видов пористых заполнителей, указанных в отраслевых стандартах или технических условиях.

3.4. Крупные пористые заполнители должны применяться в виде отдельных фракций размером зерен от 5 до 10 мм, св. 10 до 20 мм. Допускается применение смеси фракций 5 - 20 мм преимущественно для конструкционных бетонов на щебнеподобных заполнителях. Наибольший размер зерен крупного пористого заполнителя должен быть не более 3/4 расстояния между арматурными стержнями, 1/3 толщины изделия и конструкции.

Применение фракции 20 - 40 мм допускается для конструкционно-теплоизоляционных бетонов крупнопористой структуры и в ограниченном количестве для бетонов плотной и поризованной структуры, особенно на щебневидных заполнителях из пористых горных пород.

3.5. Выбор той или иной фракции крупного пористого заполнителя и их соотношения производят при подборе состава бетона с учетом требований ГОСТ 25820-83 к крупному заполнителю по насыпной плотности и прочности.

3.6. При дозировании фракций 5 - 10 и 10 - 20 мм содержание фракции 5 - 10 мм должно быть от 25 до 50 % объема. При использовании фракции 20 - 40 мм ее содержание должно быть от 10 до 30 % объема. Для высокоподвижных пластифицированных нерасслаиваемых бетонных смесей содержание фракции 5 - 10 мм должно отвечать требованиям табл. 23.

Для поризованных беспесчаных бетонов допускается применение одной фракции 10 - 20 мм.

3.7. Выбор крупных пористых заполнителей по насыпной плотности производят в зависимости от требований к прочности и средней плотности бетона, вида и свойств применяемого мелкого заполнителя, формы крупного заполнителя (гравий, щебень) в соответствии с рекомендациями табл. 6 - 8.

Таблица 6

Таблица 7

Примечание к табл. 6, 7. Данные таблицы соответствуют бетонам, приготовленным с воздухововлекающими добавками. При приготовлении бетонных смесей без воздухововлекающих добавок значения насыпной плотности крупного пористого заполнителя уменьшаются для бетонов на песке того же вида и золе ТЭС на 100 кг/м³, для бетонов на вспученном перлитовом песке - на 50 кг/м³.

Таблица 8

Примечания: 1. Для бетонов классов В25 - В40 рекомендуется применение пористого песка совместно с плотным.

2. В случаях применения зол ТЭС или воздухововлекающих добавок насыпная плотность крупного заполнителя может быть повышена на 50 - 100 кг/м³, а в случаях применения пластифицирующих добавок должна быть понижена на 50 - 100 кг/м³

3.8. Марка крупного пористого заполнителя по прочности в зависимости от класса легкого бетона должна быть не ниже значения, приведенного в табл. 9.

Таблица 9

Примечания: 1. Крупный заполнитель относят к той или иной марке по прочности по результатам испытаний в цилиндре по ГОСТ 9758-86, в соответствии с требованиями ГОСТ 9757-83 или непосредственным испытаниям в бетоне по методике ГОСТ 9758-86. При использовании пористого заполнителя нескольких фракций учитывают его средневзвешенную прочность, определяемую по формуле:

                                                (4)

где , ,  - прочность в цилиндре отдельных фракций, МПа,

X₁, X₂, X₃ - содержание отдельных фракций, % по объему.

2. Применение заполнителей меньшей прочности, в частности, для бетонов на шлаковой пемзе, допускается при условии, что расход цемента не будет превышать указанного в СНиП 5.01.23-83.

Если средневзвешенная прочность крупного пористого заполнителя не удовлетворяет требованиям табл. 9, целесообразно уменьшить или исключить содержание крупных (наиболее легких и наименее прочных) фракций или использовать для получения бетона требуемой прочности заполнитель одной наименьшей фракции 5 - 10 мм, имеющий наибольшую прочность.

3.9. В качестве мелких заполнителей для приготовления легких бетонов следует использовать:

конструкционно-теплоизоляционных - пористые пески, золы и золошлаковые смеси ТЭС;

конструкционных - пористые или плотные пески или их сочетание с введением зол или золошлаковых смесей ТЭС.

Применение плотного песка для конструкционно-теплоизоляционных бетонов допускается в случаях, установленных в стандартах или технических условиях на конкретные виды изделий и конструкций при соответствующем технико-экономическом обосновании и обеспечении требуемых по проекту теплотехнических характеристик (плотности и теплопроводности) бетона.

3.10. Применяемые для приготовления легких бетонов плотные пески должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-85 и ГОСТ 10268-80.

3.11. Выбор того или иного вида мелкого заполнителя или их сочетания проводят в зависимости от заданных требований к бетону по прочности и средней плотности, вида и марки по насыпной плотности крупного пористого заполнителя в соответствии с рекомендациями табл. 6 - 8, а также фактического зернового состава возможных к применению мелких заполнителей с учетом требований п. 3.12.

При этом в первую очередь используют местные и недефицитные мелкие заполнители, преимущественно из промышленных отходов, обеспечивающие требуемые качественные показатели бетонов при наименьшем расходе цемента.

3.12. Зерновой состав пористых песков должен отвечать требованиям ГОСТ 9757-83.

Требуемый зерновой состав мелкого заполнителя можно обеспечивать применением:

рядового пористого песка (обжигового или дробленого);

двух видов пористых песков - крупного и мелкого (например, керамзитового с перлитовым);

пористого песка в сочетании с золой или золошлаковой смесью ТЭС или другими микронаполнителями.

3.13. Насыпная плотность пористых песков для конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов должна находиться в пределах 200 - 1000 кг/м³ и быть по возможности наименьшей для получения бетонов с минимальной плотностью. Для конструкционных бетонов насыпная плотность пористых песков должна быть не менее 600 кг/м³ для бетонов классов В12,5 - В20 и не менее 800 кг/м³ для бетонов классов В25 и выше. При этом прочность при сдавливании в цилиндре по ГОСТ 9758-86 должна быть не менее значений, приведенных в табл. 10. При использовании пористых песков в сочетании с плотными, золой ТЭС или другими микронаполнителями значение минимальной прочности пористых песков, указанное в табл. 10, может быть уменьшено на 20 - 40 %.

Вспученный перлитовый песок, применяемый для приготовления легких бетонов классов В3,5 - В7,5, должен иметь марку по насыпной плотности 200 - 400, а классов В10 - В20 - марку по насыпной плотности не ниже 400. При применении вспученного перлитового песка в сочетании с другими мелкими заполнителями, когда расход не превышает 0,25 м³/м³, марка по насыпной плотности может быть снижена до 150.

Таблица 10

3.14. При приготовлении легких бетонов следует, по возможности, использовать в качестве мелкого заполнителя промышленные отходы, в первую очередь золы и золошлаковые смеси ТЭС, которые должны отвечать требованиям соответственно ГОСТ 25818-83 и ГОСТ 25592-83.

Для приготовления конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона классов В3,5 - В7,5 рекомендуется использовать преимущественно золу и золошлаковую смесь с удельной поверхностью 2000 - 4000 см²/г, заменяя ею полностью или частично мелкий заполнитель.

Для приготовления конструкционного легкого бетона классов В10 - В15 рекомендуется использовать золу или золошлаковую смесь с удельной поверхностью 3000 - 4000 см²/г для частичной замены мелкого заполнителя и экономии цемента.

При приготовлении конструкционного легкого бетона классов В25 - В30 рекомендуется использовать золу с удельной поверхностью не менее 3000 см²/г, вводимую в количестве 100 - 150 кг/м³ взамен части мелкого заполнителя с целью экономии цемента.

При изготовлении шлакопемзобетона вместо золы рекомендуется использовать добавку тонкомолотых шлаков с удельной поверхностью 2000 - 2500 см²/г для конструкционно-теплоизоляционного бетона и 2500 - 3000 см²/г для конструкционного бетона.

3.15. Отдельные или комплексные химические добавки, применяемые для снижения средней плотности, влажности и улучшения структуры конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона, повышения подвижности бетонной смеси, снижения расхода цемента, улучшения строительно-технических свойств конструкционных легких бетонов, должны отвечать требованиям ГОСТ 24211-80, стандартам и техническим условиям на конкретные добавки.

3.16. Выбор добавок следует производить в соответствии с рекомендациями СНиП 3.09.01-85 и Пособия по применению химических добавок при производстве сборных железобетонных конструкций и изделий (М.: Стройиздат, 1989).

При этом конструкционно-теплоизоляционные бетоны, предназначенные для наружных стеновых панелей и крупных блоков, должны обязательно приготовляться с применением структурообразующих добавок - воздухововлекающих или порообразующих; высокоподвижные (П3) и литые бетоны (П4) - с применением суперпластификаторов или эффективных пластификаторов; конструкционные бетоны повышенной морозостойкости (марки F200 и более) - с применением воздухововлекающих, пластифицирующе воздухововлекающих или газообразующих добавок.

3.17. В качестве воздухововлекающих добавок для конструкционно-теплоизоляционных бетонов рекомендуется использовать: смолу древесную омыленную (СДО) по ТУ 13-05-02-83, смолу нейтрализованную воздухововлекающую (СНВ) по ТУ 81-05-75-74, хлорный сульфанол (С) по ТУ 6-01-1001-77.

Допускается применение других воздухововлекающих добавок, обеспечивающих необходимую степень воздухововлечения и воздухоудерживающей способности в соответствии с требованиями ГОСТ 24211-80.

3.18. В качестве пенообразующих добавок рекомендуются универсальный синтетический пенообразователь (УСП) на основе пасты алкилсульфатов первичных спиртов по ТУ 38-10755-80, клееканифольный пенообразователь на основе костного клея по ГОСТ 2067-80, канифоли по ГОСТ 19113-84 и едкого натра по ГОСТ 2263-79, пенообразователь на основе смолы древесной омыленной (СДО) по ТУ 13-05-02-83 и стабилизатора извести по ГОСТ 9179-77, приготовляемый по Рекомендациям по изготовлению изделий из керамзитобетона, поризованного вязкой пеной (М.: НИИЖБ, 1984). Допускается применение других пенообразующих добавок, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 24211-80.

3.19. В качестве пластифицирующих добавок рекомендуются суперпластификаторы С-3 по ТУ 6-14-625-80**, 40-03 по ТУ 38-40258-87, эффективный пластификатор ЛСТМ-2 по ОСТ 13-287-85 и другие эффективные пластификаторы на основе модифицированных технических лигносульфонатов.

4. ПОДБОР НОМИНАЛЬНОГО СОСТАВА ЛЕГКИХ БЕТОНОВ

4.1. Подбор номинального состава конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона

4.1.1. Подбор номинального состава конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона с целью получения бетона требуемой прочности при минимальных плотности и расходе цемента производят расчетно-экспериментальным способом по следующим основным этапам:

определение характеристик исходных материалов;

расчет начального состава с требуемым уровнем прочности и плотности;

расчет дополнительных составов с целью назначения состава бетона с требуемым уровнем прочности при минимальной плотности;

проведение пробных замесов начального и дополнительных составов в лабораторных условиях с уточнением расходов структурообразующих добавок и воды, необходимых для получения заданной удобоукладываемости, слитной структуры и расчетного выхода бетонной смеси;

обработка полученных результатов с построением зависимости «прочность - плотность» - R_б = f(ρ_б), по которой устанавливается значение плотности бетона, соответствующее заданному уровню его прочности;

пересчет состава бетона на найденное значение плотности и расчет дополнительных составов с целью минимизации расхода цемента;

проведение в лабораторных условиях пробных замесов бетона с целью минимизации расхода цемента;

проверка найденного по результатам лабораторных замесов состава бетона требуемой прочности с минимальными плотностью и расходом цемента в производственных условиях;

назначение по результатам лабораторных и производственных испытаний номинального состава легкого бетона, обеспечивающего получение бетонной смеси и бетона требуемого качества при минимальном расходе цемента.

Примечание. В случае отсутствия лабораторного смесителя производят опытные замесы начального состава непосредственно в производственных условиях, повторяя их в течение нескольких дней (смен) с последующей корректировкой по плотности и расходу цемента по данным статистической обработки полученных результатов.

4.1.2. Выбор марки и определение характеристик исходных материалов, фракционного состава крупного пористого заполнителя и вида мелкого заполнителя производится в соответствии с рекомендациями разд. 3 с учетом реальных показателей качества поставляемых или намеченных к поставке заполнителей.

При этом расчеты и опытные замесы рекомендуется проводить с применением нескольких (как правило, трех) характерных проб крупного пористого заполнителя данного поставщика с различной насыпной плотностью и прочностью - максимальной, средней и минимальной - в целях получения номинальных составов бетона и построения базовых зависимостей для последующей корректировки рабочих составов с учетом вариации качества пористого заполнителя.

4.1.3. Объем проб отобранных материалов пористых заполнителей и цемента должен быть достаточен для проведения всех необходимых экспериментов при подборе состава легкого бетона с заданными требованиями и составлять, как правило, не менее 50 л для крупного пористого заполнителя данной насыпной плотности, 25 л - для мелкого заполнителя, 15 кг - для цемента.

Отобранные пробы заполнителя высушивают до постоянной массы и просеивают с разделением крупного заполнителя на фракции 5 - 10, 10 - 20 и 20 - 40 мм и отсевом зерен размером менее 5 мм, а также отсевом от мелкого заполнителя зерен крупнее 5 мм. Определяют процентное содержание отдельных фракций и отсева в крупном и мелком заполнителе и далее учитывают найденный фактический зерновой состав во всех определениях, расчетах и навесках.

4.1.4. Для отобранных и подготовленных проб заполнителя проводят определение по ГОСТ 9758-86 следующих характеристик:

для крупного пористого заполнителя - насыпную плотность, плотность зерен в цементном тесте, прочность в цилиндре, водопоглощение;

для мелкого заполнителя - насыпную плотность, плотность зерен в цементном тесте, водопотребность.

РАСЧЕТ НАЧАЛЬНОГО И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ БЕТОНА

4.1.5. При расчете составов конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона исходят из условия максимального насыщения его крупным пористым заполнителем. Расход крупного пористого заполнителя для начального и дополнительных составов принимают по табл. 11 в зависимости от его зернового состава и прочности, а также вида мелкого заполнителя, и уточняют по результатам лабораторных и производственных замесов с учетом степени дробления и разрушения зерен в процессе перемешивания.

Таблица 11

Примечания: 1 Приведенные в табл. 11 значения предусматривают применение при приготовлении бетонной смеси воздухововлекающих добавок. При отсутствии добавок для получения плотной структуры бетона расход крупного заполнителя уменьшают на 5 - 10 %. Для поризованных беспесчаных бетонов расход крупного заполнителя принимают таким же, как в бетонах на золе ТЭС или плотном песке.

2. При использовании двух фракций крупного заполнителя приведенные в таблице значения характеризуют сумму их пофракционных объемов. Соотношения фракций принимают в соответствии с рекомендациями п. 3.6.

3. Назначение расхода заполнителя в пределах указанного в таблице диапазона производят с учетом того, что расход крупного заполнителя повышается с увеличением жесткости смеси и уменьшается с увеличением крупности применяемого мелкого заполнителя. Как правило, при расчете начального состава бетона принимают среднее значение в указанном диапазоне.

4.1.6. Расход цемента для расчета начального и дополнительных составов бетона принимают по табл. 12 (для гравиеподобных заполнителей) и табл. 13 (для щебнеподобных заполнителей) в зависимости от класса бетона по прочности, марки крупного и вида мелкого заполнителя.

Таблица 12

Таблица 13

Примечания к табл. 12, 13: 1. При использовании цемента марки 300 его расход повышается на 5 % для бетона класса В3,5; на 7 % - для бетона класса В5 и на 10 % - для бетона класса В7,5.

2 Данные таблицы справедливы при виброформовании панелей в горизонтальном положении (марка по удобоукладываемости Ж1). При вертикально-кассетном способе (марка по удобоукладываемости П2) расход цемента повышается на 10 %.

3. При использовании вспученного перлитового песка марки 200 расход цемента повышается на 10 %, марки 400 - снижается на 15 %.

4.1.7. Расход мелкого заполнителя в начальном и дополнительных составах бетона рассчитывают по формуле

П = ρ_б - 1,15Ц - К,                                                        (5)

где П - расход мелкого заполнителя, кг/м³;

ρ_б - заданный средний уровень плотности бетона в сухом состоянии, кг/м³, принимаемый для начального состава равным среднему уровню, установленному в задании на подбор состава бетона, а для дополнительных составов на 5 - 10 % (50 - 75 кг/м³) меньше или больше среднего уровня;

Ц - расход цемента, кг/м³ (по табл. 12 - 13);

К - расход крупного заполнителя, кг/м³, определяемый по формулам:

при дозировании одной фракции (5 - 20 или 10 - 20 мм)

K = V_к;                                                                    (6)

при дозировании двух фракций (5 - 10, 10 - 20 мм)

                                            (7)

где V_к - объем крупного заполнителя, м³/м³ (по табл. 11);

Х₁, Х₂ - содержание отдельных фракций, % по объему;

, ,  - насыпная плотность крупного заполнителя смеси или отдельных фракций, кг/м³.

4.1.8. При применении двух видов мелкого заполнителя (например, пористого песка и золы ТЭС, пористого и плотного песков и др.) их суммарный расход по массе рассчитывают по формуле (5), а соотношение принимают исходя из достижения оптимального зернового состава песка (п. 3.12). При этом расход золы ТЭС должен находиться в пределах 80 - 150 кг/м³, расход плотного песка 0,05 - 0,10 м³/м³, расход вспученного перлитового песка 0,1 - 0,2 м³/м³.

4.1.9. При подборе составов бетонов двух соседних классов по прочности и марок по плотности (например, В3,5 D900 и В5 D1000), приготовляемых на одних и тех же материалах и по одинаковым режимам, рассчитывают два начальных состава и два дополнительных со значением ρ_б на 5 - 10 % (50 - 75 кг/м³) больше и меньше соответственно наибольшего и наименьшего значений среднего уровня по плотности.

4.1.10. При подборе составов беспесчаных поризованных бетонов дополнительные составы рассчитывают при варьировании расхода цемента в пределах ±(10 - 20) % от принятого в начальном составе.

4.1.11. Ориентировочный расчетный расход воды устанавливается по формуле (8) в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, вида, крупности и водопоглощения крупного заполнителя и водопотребности и количества мелкого заполнителя. Расчетный расход воды уточняется в процессе проведения лабораторных и в дальнейшем производственных замесов в целях обеспечения требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, степени воздухововлечения, условий формования изделий

В = В₀ + В₁ + В₂,                                                            (8)

где В - расчетный расход, л/м³;

В₀ - начальный расход воды по табл. 14, л/м³;

В₁ - поправка на водопотребность мелкого заполнителя, л/м³.

В₁ = 0,025                                                       (9)

где П - расход мелкого заполнителя, кг/м³, по формуле (5);

ρ_п - средняя плотность зерен мелкого заполнителя в цементном тесте, кг/дм³;

(для плотного песка - плотность, определяемая по ГОСТ 8736-85 или принимаемая равной 2,65, для золы - плотность зерен, принимаемая равной 2,0 кг/дм³);

В_п - водопотребность мелкого заполнителя, %;

В₂ - поправка на водопоглощение крупного заполнителя, л/м³:

                                         (10)

где В₀, В₁, Ц и К - см. формулы (5) и (8);

W_к - водопоглощение крупного пористого заполнителя, %;

15 - «стандартное» водопоглощение крупного заполнителя, учтенное в табл. 14;

m₁ - коэффициент, учитывающий форму зерен крупного заполнителя, равный 1,0 для гравия и 0,65 для щебня;

m₂ - коэффициент, учитывающий наличие вовлеченного воздуха в растворной составляющей, равный в среднем 0,75.

4.1.12. При использовании для приготовления легкого бетона двух видов мелкого заполнителя значение В₁ рассчитывается для каждого из них.

Таблица 14

Примечания: 1. Приведенные в таблице значения справедливы для бетонных смесей с воздухововлекающими и пенообразующими добавками на заполнителе предельной крупности 20 мм. Для бетонных смесей, приготовляемых без добавок, расход воды повышается на 20 л/м³, а при использовании пористого щебня крупностью до 40 мм расход воды снижается на 10 л/м³.

2. Указанные расходы учитывают воду, входящую в состав воздухововлекающей добавки рабочей концентрации и технической пены.

4.1.13. При отсутствии данных по значениям В_п, ρ_п, W_к поправка на В₂ принимается равной 0, а значение B₁ можно принять ориентировочно по данным табл. 15, предварительно определив расход мелкого заполнителя по насыпному объему по формуле

V_п =                                                                  (11)

где  - насыпная плотность пористого песка, кг/м³.

Таблица 15

4.1.14. Для того чтобы убедиться, что рассчитанные составы позволяют получить плотную или поризованную структуру бетона и определить расчетное содержание вовлеченного воздуха, %, производят проверку по принципу абсолютных объемов, V_абс, по формулам

ΣV_абс =                                                 (12)

V_в = 0,1(1000 - ΣV_абс),                                                     (13)

где Ц, К, П, - см. формулы (5) - (9);

ρ_ц - плотность цемента, кг/дм³, принимаемая равной 3,1 и определяемая по ГОСТ 310.2-76;

ρ_к - плотность зерен крупного заполнителя в цементном тесте, кг/дм³;

п - коэффициент, учитывающий увеличение плотности зерен крупного заполнителя за счет дробления при перемешивании бетонной смеси, определяют экспериментально или принимают равным 1,1 - 1,15 для заполнителя марки по прочности П75 и менее и 1,05 - 1,1 для заполнителя марки по прочности более П75.

4.1.15. Определенное по формуле (13) расчетное значение объема вовлеченного воздуха не должно превышать 12 % для бетонов, содержащих мелкий заполнитель и приготовляемых с воздухововлекающими добавками, и 20 % для беспесчаных поризованных бетонов. При отсутствии воздухововлекающих добавок рассчитанное по формуле (12) значение ΣV_абс должно находиться в пределах 950 - 1050 л/м³. Если найденные значения V_в или ΣV_абс выходят за указанные пределы, необходимо повторить расчет, изменив расход крупного заполнителя по табл. 11 или (и) отклонение величины ρ_б от принятого среднего уровня в дополнительных замесах. Если желаемый результат не достигнут, то это значит, что на принятых заполнителях невозможно получить легкий бетон плотной структуры с заданным уровнем средней плотности. Необходимо применять более легкие крупные или мелкие заполнители. Возможно также изменение структуры бетона в соответствии с рекомендациями разд. 3.

Правильность расчета состава бетона (при отсутствии данных ρ_к, ρ_п и В_п или для ориентировочных расчетов) может быть установлена по расходу мелкого заполнителя, который для бетонов с воздухововлекающими добавками должен находиться в пределах, указанных в табл. 16.

Таблица 16

Примечание. Нижний предел указан из условий обеспечения устойчивого воздухововлечения бетонной смеси при минимальном расходе цемента, верхний - из условий наименьшей плотности бетона.

4.1.16. Ориентировочные расходы воздухововлекающих добавок и пенообразователей, используемых для опытных замесов, принимают в соответствии с рекомендациями табл. 17 и 18 в зависимости от необходимого объема вовлеченного воздуха и вида мелкого заполнителя. Они уточняются в ходе опытных замесов в целях получения слитной (плотной или поризованной) структуры бетона при заданном выходе бетонной смеси с учетом особенностей смесителя, условий транспортирования и укладки смеси.

Таблица 17

Примечания: 1. Расходы добавок приведены по сухому товарному продукту.

2. Расходы даны применительно к бетонам на пористом гравии. Для бетонов на пористом щебне расход добавок увеличивают в 1,2 - 1,5 раза в зависимости от формы его зерен и водопоглощения.

3. Указанные расходы приведены для бетонных смесей жесткостью 5 - 10 с (марки Ж1). Для бетонных смесей марки П1 расход добавки уменьшают на 15 - 30 %.

4. Расходы добавок даны для бетонных смесей на золе (ЗШС), исходя из условия применения зол с удельной поверхностью S_уд = 1500 - 2500 см²/г и п.п.п 5 %. При использовании каменноугольных и антрацитовых зол с S_уд до 4000 см²/г и п.п.п соответственно до 7 и 15 % расход добавки увеличивают примерно в 1,5 раза. Работа на более дисперсных золах с более высокими потерями при прокаливании увеличивает потребность в воздухововлекающей добавке, расход которой должен устанавливаться опытным путем.

Таблица 18

Примечания: 1. УСП имеет рабочую концентрацию 1:40, клееканифольный пенообразователь 1:20, а третий пенообразователь готовится на основе СДО 10 %-ной концентрации и известкового молока с ρ = 1,055 - 1,057 кг/дм³ в соотношении 1:1 (по объему)

2. Расходы даны применительно к бетонам на пористом гравии. Для бетона на пористом щебне расход пенообразователей увеличивают в 1,2 - 1,5 раза.

3. Указанные расходы приведены для бетонных смесей с ОК = 1 - 4 см. Для бетонных смесей с ОК = 5 - 9 см расход добавки уменьшают на 15 - 30 %.

4.1.17. По полученным значениям расхода отдельных компонентов рассчитывают величину ожидаемой средней плотности легкобетонной смеси в уплотненном состоянии для начального и дополнительных составов бетона по формуле

 = Ц + К + П + В.                                                       (14)

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТНЫХ ЗАМЕСОВ

4.1.18. Опытные замесы начального и дополнительных составов бетона производят в лабораторных условиях с перемешиванием бетонной смеси в растворосмесителях или бетоносмесителях принудительного действия вместимостью 15 - 80 л. Объем каждого опытного замеса должен не менее чем на 10 % превышать суммарный объем изготовляемых из него образцов и проб, используемых для контроля свойств бетонной смеси и быть 40 - 70 % номинального объема смесителя, но не менее 10 л.

Ручное перемешивание легкобетонных смесей со структурообразующими добавками не допускается. При отсутствии лабораторных смесителей опытные замесы выполняют непосредственно в производственных условиях в соответствии с рекомендациями, изложенными ниже.

4.1.19. Дозировку материалов на каждый опытный замес рассчитывают по формуле

g_м = V₃M,                                                               (15)

где g_м - масса данного компонента на замес, кг;

V₃ - объем опытного замеса, м³;

М - расчетный расход данного компонента, кг/м³.

При расчете дозировки воды учитывают ее объем, содержащийся в растворе структурообразующей добавки, который готовят, как правило, 10 %-ной концентрации.

4.1.20. Перед началом проведения опытных замесов смачивают внутреннюю поверхность лабораторного раствора или бетоносмесителя, а также емкости и рабочие инструменты, с которыми может соприкасаться бетонная смесь.

Взвешивают формы для изготовления контрольных образцов. Изготовление начального и дополнительных замесов производят, как правило, в течение одной смены с минимальными интервалами так, чтобы время от момента приготовления первого и последнего замеса не превышало 1,5 ч. Это необходимо для исключения различия в длительности и условиях выдерживания отформованных бетонных образцов до начала их тепловой обработки. Для уменьшения данного периода рекомендуется заранее делать навески для всех опытных замесов.

4.1.21. Дозирование всех материалов производят по массе с погрешностью не более 1 %. При неоднородном, недостаточном усредненном крупном пористом заполнителе (с колебаниями по насыпной плотности более 2 %) его рекомендуется дозировать по насыпному объему со взвешиванием общего объема отдозированного материала. Если при этом величина навески отличается более чем на 3 % от предварительно рассчитанной, следует внести соответствующую поправку в ожидаемую величину средней плотности бетонной смеси по формуле (14). Воду и раствор структурообразующей добавки дозируют по массе или объему с погрешностью не более 1 %.

Вода и все материалы должны иметь температуру 15 - 25 °С, если условиями задания не предусмотрено использование подогретых материалов или приготовление предварительно разогретой бетонной смеси.

4.1.22. Сухие отдозированные материалы загружают в смеситель и перемешивают первоначально в течение 15 - 30 с. Затем постепенно добавляют в замес 80 - 90 % назначенного расчетного объема воды, равномерно распределяя ее по всему объему смесителя и добиваясь получения полностью увлажненной смеси без признаков водоотделения. Далее постепенно заливают в работающий смеситель раствор воздухововлекающей добавки (или техническую пену, приготовленную в пеногенераторе) и визуально наблюдают за процессом воздухововлечения, которое интенсивно начинается через 30 - 60 с и сопровождается повышением пластичности бетонной смеси и появлением в ней избыточного количества растворной части. При недостаточном воздухововлечении вводят оставшийся объем воды, а в случае, если увеличение ее расхода не приводит к увеличению содержания воздуха в смеси, - дополнительное количество раствора воздухововлекающей добавки или технической пены, добиваясь получения слитной бетонной смеси с небольшим избытком растворной составляющей. Общее время перемешивания должно быть 3 - 5 мин.

4.1.23. Для того чтобы убедиться, что приготовленная бетонная смесь имеет требуемые показатели, из остановленного смесителя отбирают в 2 - 5-литровый цилиндр пробу смеси для определения плотности. Плотность бетонной смеси должна быть на 30 - 50 кг/м³ ниже значения, установленного для данного состава бетона по п. 4.1.17. При достижении таких показателей отобранные пробы выгружаются в смеситель, смесь перемешивается еще 10 - 15 с и после этого полностью выгружается на противень.

Если плотность бетонной смеси оказалась более высокой или смесь визуально имеет неплотную структуру, то отобранную пробу выгружают в смеситель и всю смесь перемешивают еще 1 - 2 мин с дополнительно отдозированной водой и раствором воздухововлекающей добавки или технической пеной до получения требуемых характеристик бетонной смеси. Затем всю приготовленную смесь выгружают на противень.

Если плотность и жесткость смеси оказались более низкими, чем требуется, т.е. смесь «перепоризована», отобранную пробу выгружают в смеситель и дополнительно перемешивают смесь с введенными в нее сухими материалами в принятом для данного состава соотношении в количестве 5 - 10 % первоначальной навески.

4.1.24. Выгруженную на противень приготовленную бетонную смесь с требуемыми характеристиками выдерживают в течение 15 мин, после чего изготовляют в соответствии с ГОСТ 10180-89 из нее одну или две серии образцов (два или три образца в серии) размером 15×15×15 см. Формы очищают от лишнего бетона, взвешивают и определяют ориентировочную (из-за незнания фактических размеров образца) плотность приготовленной смеси в уплотненном состоянии. Замес признается удовлетворительным, если бетон имеет слитную структуру, а фактическая плотность отличается от расчетной не более чем на ±3 %.

Если эти условия не соблюдены, а также если в процессе проведения опытов требуемые показатели были достигнуты лишь в результате неоднократных корректировок расхода воды, добавки или твердых материалов при увеличенной продолжительности перемешивания, рекомендуется проведение повторного замеса с заранее уменьшенными или увеличенными расходами воды и структурообразующей добавки.

4.1.25. Отформованные образцы подвергают тепловой обработке по заданному режиму в лабораторной или производственной камере. При этом продолжительность выдерживания до начала тепловой обработки определяют от момента окончания формования последней серии образцов. Через 4 ч распалубленные образцы взвешивают, измеряют и испытывают на сжатие по ГОСТ 10180-90.

ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1.26. По результатам измерений образцов определяют величину плотности бетонной смеси в уплотненном состоянии, а также фактический расход материалов на 1 м³ по формулам:

                                                          (16)

                                                             (17)

                                                           (18)

                                                            (19)

                                                            (20)

                                                            (21)

                                                           (22)

где  и  - единичное и среднее значения плотности бетонной смеси, кг/м³;

m_б, m_ф - масса формы с уплотненной свежеуложенной бетонной смесью и без нее, г;

п - число образцов;

V_о - фактический объем образца по данным его обмера, дм³;

Ц, П, К, В и Д - фактические расходы цемента, мелкого и крупного заполнителя, воды и добавки в опытном замесе, кг/м³;

g_ц, g_п, g_к, g_в, g_д - масса соответственно цемента, мелкого заполнителя, крупного заполнителя, воды и добавки в замесе, кг;

Σg - суммарная масса всех материалов (и воды) в замесе, кг.

4.1.27. Расчет плотности бетона в сухом состоянии производят по формуле

 = 1,15Ц + П + К.                                                 (23)

Для самоконтроля рекомендуется устанавливать значение плотности в сухом состоянии по ГОСТ 12730.1-78 определением средней влажности испытанных образцов высушиванием при температуре 100 - 105 °С до постоянной массы отобранной после испытания на сжатие пробы массой 1 кг по формулам:

                                                     (24)

                                                     (25)

где W - влажность бетона в момент испытания, %;

т₂, т₁ - масса пробы разрушенного бетона до и после высушивания, г;

 - средняя плотность бетона в серии образцов в момент испытания, кг/м³.

При тщательном проведении экспериментов значения  и , рассчитанные по формулам (23) и (25), должны совпадать или отличаться не более чем на 10 - 20 кг/м³. При несовпадении за истинное значение ρ_б принимается определенное по ГОСТ 12730.1-78.

4.1.28. По полученным для каждого испытанного состава бетона значениям прочности R_б и плотности в сухом состоянии  строят линейную зависимость R_б = f(), по которой устанавливают значение среднего уровня плотности бетона , соответствующего заданному значению среднего уровня прочности. Найденная величина не должна превышать установленную в задании на подбор состава бетона.

Если найденное по зависимости R_б = f() значение  окажется больше установленного заданием, проводят новые подборы составов, используя более легкие крупные заполнители в соответствии с рекомендациями разд. 3 или режимы ТВО с большей температурой и длительностью.

4.1.29. Состав бетона с найденной величиной плотности  рассчитывают, вычисляя расходы цемента, крупного заполнителя, воды и добавки интерполяцией установленных фактических расходов по формулам (18) - (22) для опытных замесов с плотностью, большей и меньшей, чем . Для вычисления используют формулу

                                               (26)

где М, М₁ и М₂ - расходы материалов в искомом составе бетона и составах с плотностью бетона, большей  или меньшей  искомой.

Расход мелкого заполнителя рассчитывают по формуле (5) при ρ_б =  и значениях Ц и К, установленных по формуле (26).

РАСЧЕТЫ СОСТАВОВ И ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТНЫХ ЗАМЕСОВ ДЛЯ МИНИМИЗАЦИИ РАСХОДА ЦЕМЕНТА

4.1.30. Рассчитывают два дополнительных состава легкого бетона с установленной минимальной плотностью  и расходами цемента, отличными от принятого в первой серии Ц₁. Один состав рассчитывают с расходом цемента Ц₂, минимально допустимым для конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона в соответствии с рекомендациями разд. 2, второй - с расходом цемента Ц₃, равным 1/2(Ц₁ + Ц₂). Расчет указанных составов проводят аналогично расчетам в первой серии. При этом расходы воды и добавки устанавливают с учетом различий в расчетных и фактических значениях, выявленных в результате проведения опытных замесов первой серии. Если в результате первой серии не была достигнута заданная плотность бетона при требуемой прочности, рассчитываются дополнительные составы бетона требуемой плотности с расходами цемента на 10 - 20 % больше и меньше, чем в первой серии.

В случае, если расход цемента в первой серии равен минимально допустимому, дополнительные составы во второй серии не рассчитывают и не испытывают.

4.1.31. Для каждого из трех составов второй серии проводят опытные замесы в соответствии с рекомендациями пп. 4.1.18 - 4.1.25 и с изготовлением контрольных образцов для испытаний после тепловой обработки и в 28-суточном возрасте и определением удобоукладываемости бетонной смеси, объема вовлеченного воздуха и межзерновых пустот по ГОСТ 10181.1-81, ГОСТ 10181.3-81 и ГОСТ 12730.4-78.

4.1.32. Результаты опытных замесов обрабатывают в соответствии с рекомендациями пп. 4.1.26, 4.1.27 и по полученным данным находят наименьший расход цемента, который при установленной минимальной плотности обеспечивает получение наибольшей прочности бетона - не ниже заданного среднего уровня.

При найденном расходе цемента, в соответствии с рекомендациями п. 4.1.29, рассчитывают расходы остальных компонентов.

4.1.33. Повторяя расчеты и опытные замесы на различных по качеству (в первую очередь, по насыпной плотности) пробах крупного пористого заполнителя, устанавливают составы бетона с требуемым уровнем прочности и минимальными значениями плотности и расхода цемента в зависимости от характеристик пористого заполнителя. По полученным данным строят зависимости расходов мелкого заполнителя, воды и добавки от насыпной плотности крупного пористого заполнителя, которые являются основой для последующих корректировок рабочих составов бетона и составления таблиц и алгоритмов объемно-весового дозирования.

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТНЫХ ЗАМЕСОВ В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

4.1.34. Перед проведением опытных замесов в производственных условиях должно быть проверено соблюдение на данном предприятии установленных технологических параметров производства конструкций и их соответствие рекомендациям СНиП 3.09.01-85.

4.1.35. Выявленные в результате расчетов и опытных лабораторных замесов составы легкого бетона проверяют непосредственно в производственных условиях в течение 2 - 3 дней (смен) с учетом всех технологических особенностей работы предприятия (дозировочное, смесительное, транспортное, формовочное оборудование, агрегаты для тепловой обработки).

4.1.36. Расходы цемента, крупного и мелкого заполнителя принимаются по данным подбора состава применительно к конкретным характеристикам крупного пористого заполнителя (в первую очередь, его насыпной плотности) в расходном бункере. Расход крупного заполнителя определяется по формулам (6), (7), расход мелкого - по формуле (5) при значении , принятом по данным лабораторных подборов для заполнителя с аналогичными характеристиками. Если замесы в производственных условиях выполняют без предварительных экспериментов в лабораторных условиях (см. примечание к п. 4.1.1), то расходы цемента, крупного и мелкого заполнителя рассчитывают по рекомендациям пп. 4.1.5 - 4.1.8 для начального состава бетона. Если фактическая прочность или плотность окажутся не соответствующими требуемым значениям, опытные замесы дополнительных составов бетона проводят в этом случае по результатам испытаний бетона начального состава.

4.1.37. При проведении опытных замесов в производственных условиях учитывают влажность заполнителей, их фактический зерновой состав - наличие фракции менее 5 мм в крупном заполнителе и более 5 мм в мелком, с пересчетом рабочих дозировок в соответствии с рекомендациями разд. 5.

4.1.38. Расходы воды и рабочего раствора воздухововлекающей добавки и пенообразователя с учетом ее фактической концентрации устанавливают ориентировочно по данным лабораторных замесов или рекомендаций пп. 4.1.11 - 4.1.16 и уточняют непосредственно при приготовлении бетонной смеси по визуальному контролю за ее удобоукладываемостью и воздухововлечением. При корректировке расходов воды и добавки следует учитывать, что процесс воздухововлечения обычно начинается не ранее чем через 1 - 2 мин после окончания дозирования воды и добавки и что увеличение расхода воды способствует повышению воздухововлечения при данном расходе добавки.

4.1.39. Для контроля за качеством приготовленной бетонной смеси рекомендуется до выгрузки из смесителя проверять ее плотность. Для этого из остановленного после 3 - 4-минутного перемешивания смесителя отбирают пробу бетонной смеси и определяют ее плотность в 5-литровом сосуде, уплотняя встряхиванием и постукиванием о стенки сосуда. Плотность бетонной смеси при слитной ее структуре, в зависимости от числа перегрузок смесителя до укладки ее в формы, должна на 50 - 150 кг/м³ быть ниже расчетной, определенной по формуле (14).

4.1.40. Приготовленную бетонную смесь выгружают из смесителя в транспортные средства и формуют из нее опытные изделия с оценкой условий укладки и распределения смеси, ее уплотнения и последующего заглаживания верхнего фактурного слоя. Из выгруженной в форму смеси отбирают пробы для определения удобоукладываемости и объема вовлеченного воздуха и изготовления контрольных образцов на прочность и плотность, а также теплопроводность и морозостойкость. Среднюю плотность бетонной смеси и расход материалов на 1 м³ определяют по рекомендациям п. 4.1.26, по данным испытаний образцов размером 15×15×15 см, отформованных из пробы смеси, отобранной на формовочном посту.

Примечание. Образцы для определения теплопроводности и морозостойкости изготовляются из лабораторных замесов второй серии или на 2-й и 3-й день опытных производственных замесов после отработки состава и получения требуемых значений прочности и средней плотности бетона.

4.1.41. Отформованные опытные изделия и образцы подвергают тепловой обработке или другим условиям твердения по производственному режиму и после распалубки осматривают с оценкой слитности, плотности и однородности структуры бетона в изделии (конструкции) и образцах, проверкой массы изделия, отпускной влажности бетона (для сборных конструкций). Определяют прочность приготовленных образцов по ГОСТ 10180-90, их плотность в сухом состоянии по ГОСТ 12730.1-78.

НАЗНАЧЕНИЕ НОМИНАЛЬНОГО СОСТАВА

4.1.42. Выявленный и откорректированный в результате производственных замесов и формования изделий состав бетона признают удовлетворительным и принимают за номинальный, если при обеспечении необходимых технологических требований бетон в изделиях имеет слитную однородную структуру, масса изделий не превышает заданную, прочность бетона после тепловой обработки (и в дальнейшем в проектном возрасте) не ниже требуемой и не превышает верхнюю предупредительную границу по ГОСТ 18105-86, плотность легкого бетона в сухом состоянии не превышает требуемое значение по ГОСТ 27005-86, отпускная влажность, теплопроводность, объем межзерновых пустот и объем вовлеченного воздуха не превышают требуемые величины, указанные в разд. 2 и в задании на подбор состава бетона.

4.2. Подбор номинального состава конструкционного легкого бетона.

4.2.1. Подбор номинального состава конструкционного легкого бетона производят в соответствии с заданием с целью получения бетона требуемой прочности и плотности при минимальном расходе цемента.

Основой подбора номинального состава конструкционного легкого бетона является построение зависимости прочности бетона от расхода цемента при заданных постоянных, отвечающих заданию удобоукладываемости бетонной смеси и плотности бетона в сухом состоянии.

4.2.2. Расчетно-экспериментальный способ, рекомендуемый для подбора номинального состава конструкционного легкого бетона, включает в себя следующие основные этапы:

определение характеристик исходных материалов;

расчет начального состава с требуемыми уровнями отпускной (передаточной) прочности и плотности;

расчет дополнительных составов с целью получения бетона с требуемыми уровнями отпускной (передаточной) прочности и плотности при минимальном расходе цемента;

проведение пробных замесов начального и дополнительных составов в лабораторных условиях с уточнением расхода воды для получения бетона заданной удобоукладываемости;

обработка полученных данных с построением зависимости «прочность - расход цемента» R_б = f(Ц), по которой устанавливается минимальный расход цемента, обеспечивающий получение заданного среднего уровня отпускной (передаточной) прочности, пересчет состава бетона на найденное значение расхода цемента;

проведение в производственных условиях пробных замесов бетона установленного состава, определение отпускной (передаточной) прочности и прочности в проектном возрасте;

назначение по результатам лабораторных и производственных испытаний номинального состава легкого конструкционного бетона, обеспечивающего получение бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона требуемого качества при минимальном расходе цемента.

4.2.3. Выбор и определение характеристик исходных материалов производят в соответствии с рекомендациями пп. 4.1.2 - 4.1.4. При этом, учитывая возможность изготовления при подборе составов конструкционных легких бетонов образцов размером 10×10×10 см, объем пробы крупного заполнителя может быть уменьшен до 30 л, мелкого - до 15 л. При испытании крупного пористого заполнителя дополнительно определяют его межзерновую пустотность по ГОСТ 9758-86.

РАСЧЕТ НАЧАЛЬНОГО И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ СОСТАВОВ БЕТОНА

4.2.4. Расчет начального состава легкого конструкционного бетона на плотном песке производится в следующем порядке

4.2.4.1. По графикам (черт. 1 - 8) в соответствии с заданным средним уровнем прочности бетона на сжатие (отпускной, в проектном возрасте) определяют расход цемента Ц, кг/м³, в зависимости от его марки, а также вида (гравий, щебень) и марки по прочности крупного заполнителя.

4.2.4.2. Корректируют найденный расход цемента умножением на поправочные коэффициенты, учитывающие удобоукладываемость бетонной смеси, наибольшую крупность заполнителя данной прочности, модуль крупности (водопотребность) плотного песка, группу цемента по эффективности при пропаривании (для бетонов, подвергаемых тепловой обработке).

Значение поправочных коэффициентов принимают:

для смесей П1 - 1,06;

«      «       П2 - 1,15;

«      «       П3 - 1,2;

«      «       Ж2 - 0,93;

для заполнителя с наибольшей крупностью 10 мм - 1,07;

для песка с М_к 1,5 - 2 (В_п = 8 - 10 %)                              - 1,05;

«         «        «   1 - 1,5 (В_п > 10 %)                                  - 1,1;

для цемента I группы                                                       - 0,93;

«          «       III    «                                                            - 1,07.

4.2.4.3. Начальный расход воды В₀ для приготовления бетонной смеси на плотном песке в зависимости от заданной удобоукладываемости смеси, наибольшей крупности и вида крупного заполнителя определяют по табл. 19.

4.2.4.4. Объемную концентрацию крупного заполнителя φ в зависимости от заданного среднего уровня плотности бетона, плотности зерен крупного заполнителя, а также найденных по пп. 4.2.4.1 - 4.2.4.3 расходов цемента и воды определяют по табл. 20.

При этом значение j не должно превышать более чем на 0,05 оптимальную величину, устанавливаемую по табл. 21 в зависимости от межзерновой пустотности крупного заполнителя и удобоукладываемости бетонной смеси. Если это условие не обеспечивается, следует часть плотного песка заменить пористым, золошлаковой смесью или золой и проводить расчет состава в соответствии с рекомендациями п. 4.2.5. Для конструкционного бетона классов В10 - В15 можно рекомендовать при использовании плотного песка введение воздухововлекающих добавок, вовлекающих 3 - 6 % воздуха и снижающих значение j на 0,03 - 0,06.

Отпускная прочность легкого бетона в зависимости от расхода цемента марки 400

Черт. 1

Прочность легкого бетона в 28-суточном возрасте в зависимости от расхода цемента марки 400

Черт. 2

Отпускная прочность легкого бетона в зависимости от расхода цемента марки 500

Черт. 3

Прочность легкого бетона в 28-суточном возрасте в зависимости от расхода цемента марки 500

Черт. 4

Отпускная прочность шлакопемзобетона в зависимости от расхода цемента марки 400

Черт. 5

Прочность шлакопемзобетона в 28-суточном возрасте при различном расходе цемента марки 400

Черт. 6

Отпускная прочность шлакопемзобетона в зависимости от расхода цемента марки 500

Черт. 7

Прочность шлакопемзобетона в 28-суточном возрасте при различном расходе цемента марки 500

Черт. 8

Таблица 19

Примечания: 1. Начальные расходы воды приведены для бетонов с расходом цемента 450 кг/м³ и менее в случае использования плотного песка с В_п = 7 % при объемной концентрации крупного заполнителя j = 0,37 и водопоглощении по ГОСТ 9758-86 - 15 %.

2. При иных характеристиках крупного или мелкого заполнителя или составах бетона общий расход воды устанавливается в соответствии с рекомендациями пп. 4.2.4.8 и 4.2.5.7.

3. Бетонные смеси марок П3 и П4 приготавливают только с пластифицирующими добавками, и начальные расходы воды для них принимают в соответствии с рекомендациями п. 4.2.6.

Таблица 20

Примечания: 1. Приведенные значения справедливы для бетонов с расходом цемента, Ц = 400 кг/м³, начальным водосодержанием В₀ = 200 л/м³, водопотребностью песка В_п - 8 %.

2. При изменении расхода цемента на ±100 кг/м³ j соответственно изменяется в ту же сторону на 0,01 - 0,02, а при изменении Ц на ±200 кг/м³ - на 0,03 - 0,05.

3. При увеличении В₀ на каждые 20 л/м³ j уменьшается на 0,02, при уменьшении В₀ на каждые 20 л/м³ j увеличивается на 0,02.

4. При уменьшении или увеличении В_п на 2 % j соответственно увеличивается или уменьшается на 0,01.

5. При промежуточных значениях плотности бетона или зерен пористого заполнителя значения j устанавливают интерполяцией.

Таблица 21

4.2.4.5. Расход крупного пористого заполнителя, кг/м³, по массе и насыпному объему определяют по формулам:

К = 1000j × ρ_к;                                                             (27)

V_к =                                                                     (28)

Сопоставляют найденное значение V_к с рекомендуемыми ограничениями для отдельных видов легких бетонов, исходя из технологических требований (разд. 2), и в случаях несовпадения принимают решение об использовании смеси плотного и пористого песков, изменении фракционного состава крупного пористого заполнителя, использовании золы или золошлаковой смеси и других технологических приемов, способствующих снижению j и V_к при данной плотности бетона.

4.2.4.6. Расход плотного песка, кг/м³, рассчитывают в зависимости от расхода цемента Ц, крупного заполнителя К и воды В по формуле

                                  (29)

где ρ_ц, ρ_к, n - см. формулу (13);

В₀ - начальный расход воды, принятый по табл. 19;

В₃ - поправка на объемную концентрацию крупного заполнителя j, определяемая по формуле

В₃ = 2000(j - 0,37)²;                                                           (30)

В₄ - поправка на расход цемента, рассчитываемая при Ц > 450 по формуле

В₄ = 0,15(Ц - 450);                                                              (31)

при Ц £ 450 В₄ = 0;

 - поправка на плотность зерен и водопотребность плотного песка, рассчитываемая по формуле

                                                   (32)

где  - водопотребность плотного песка, %, определяемая по ГОСТ 9758-86.

4.2.4.7. Соответствие полученного расчетного значения плотности бетона требуемому по заданию проверяют, используя для этого формулу (23).

Расчет признается удовлетворительным, если значение  по формуле (23) отличается от требуемого по заданию не более чем на ±20 кг/м³. При несовпадении значений  повторяют расчет, варьируя значение j с учетом рекомендаций п. 4.2.4.4.

4.2.4.8. Общий расход воды В, л/м³, рассчитывают с учетом поправок на расходы и водопоглощение крупного пористого заполнителя и водопотребность песка:

В = В₀ + В₁ + В₂ + В₃ + В₄,                                                  (33)

В₁ - поправка на водопотребность плотного песка, рассчитываемая по формуле (9);

В₂ - поправка на водопоглощение в бетонной смеси крупного пористого заполнителя:

                                         (34)

W_к - водопоглощение крупного пористого заполнителя по ГОСТ 9758-86, %;

m₁ - коэффициент, учитывающий форму зерен крупного заполнителя, равный 1 для гравия и 0,65 для щебня.

В₃ и В₄ - см. формулы (30) и (31).

4.2.5. Расчет начального состава легких бетонов на пористом или смешанном (пористом и плотном) песке производится в следующем порядке:

4.2.5.1. По графикам (см. черт. 1 - 8) в соответствии с заданным средним уровнем прочности бетона на сжатие (отпускной или в проектном возрасте) определяют расход цемента Ц, кг/м³, в зависимости от его марки, а также вида (гравий, щебень) и марки по прочности крупного заполнителя.

4.2.5.2. Найденный расход цемента корректируют умножением на поправочные коэффициенты в соответствии с рекомендациями п. 4.2.4.2.

4.2.5.3. Начальный расход воды В₀ в зависимости от заданной удобоукладываемости бетонной смеси, наибольшей крупности и вида крупного заполнителя определяют по табл. 19.

4.2.5.4. Объемную концентрацию крупного заполнителя в зависимости от его межзерновой пустотности и удобоукладываемости бетонной смеси определяют по табл. 21 и по формулам (27) и (28) рассчитывают расход крупного заполнителя по массе и насыпному объему.

Для бетонных смесей, где расход крупного заполнителя ограничен технологическими требованиями (см. разд. 2), в случае несовпадения найденных и рекомендуемых значений V_к принимают для расчетов рекомендуемые значения. Величину j в этом случае рассчитывают по формулам (27) и (28).

4.2.5.5. По формуле (35) рассчитывают расход пористого песка П_пор, кг/м³, обеспечивающий получение заданной плотности бетона в сухом состоянии  в зависимости от расхода цемента и воды (В₀ + В₃ + В₄), объемной концентрации крупного заполнителя j, водопотребности пористого и плотного  песков, %, плотности цемента ρ_ц и зерен пористого песка в цементном тесте , кг/л;

                                                           (35)

где

А = 1000 (1 - j) -  - (В₀ + В₃ + В₄);                                          (36)

ΣП = ρ_б - 1,15Ц - К;                                                      (37)

                                                     (38)

где К, В₃ и В₄ - см. соответственно формулы (27), (30) и (31);

 - см. формулу (32).

4.2.5.6. Расход плотного песка П_пл, кг/м³, в смешанном песке рассчитывают по формуле

П_пл = ΣП - П_пор.                                                        (39)

Примечания: 1. Если при расчете по формуле (35) величина П_пор окажется меньше 20 кг/м³, то бетон следует готовить только на плотном песке и расчет состава вести в соответствии с п. 4.2.4 настоящих Рекомендаций.

2. Если при расчете по формуле (39) величина П_пл окажется в пределах ±20 кг/м³, то бетон следует готовить только на пористом песке.

3. Если при расчете по формуле (39) величина П_пл окажется меньше 20 кг/м³, то следует повторить расчет с объемной концентрацией крупного заполнителя, увеличенной на 0,05 против оптимальной, указанной в табл. 21. Для легкого конструкционного бетона классов В10 - В15 рекомендуется использовать воздухововлекающие добавки в соответствии с п. 4.2.4.4.

4.2.5.7. Общий расход воды рассчитывают по формуле

В = В₀ +  + B₂ + B₃ + В₄,                                        (40)

где , B₂, B₃, В₄ - рассчитывают по формулам (9), (30), (31), (34),

 - поправка на водопотребность пористого песка, определяемая по формуле

                                                           (41)

4.2.6. Расчет начального и дополнительных составов легких конструкционных бетонов, приготовляемых с применением пластификаторов и суперпластификаторов, проводят по методике пп. 4.2.4 или 4.2.5 настоящих Рекомендаций со следующими дополнениями и изменениями:

4.2.6.1. Дозировку конкретных добавок и условия их применения принимают в соответствии с Пособием по применению химических добавок при производстве сборных железобетонных конструкций и изделий (М.: Стройиздат, 1989), Рекомендациями по применению добавок суперпластификаторов в производстве сборного и монолитного железобетона (М.: НИИЖБ и ЦНИИОМТП Госстроя СССР, 1987), Рекомендациями по применению эффективного пластификатора ЛСТМ-2 в производстве сборного железобетона (М.: ВНИИжелезобетон, 1987) и другой технической документацией по применению химических добавок.

Для наиболее массовых добавок рекомендуются следующие дозировки, % от массы цемента:

С-3......................... 0,4 - 0,8;

40-03..................... 0,3 - 0,6;

ЛСТМ-2................ 0,15 - 0,25.

При этом для бетонов на пористом щебне дозировку добавок принимают несколько больше, чем для бетонов на гравии.

4.2.6.2. Для выявления эффективности применения добавок в целях снижения водопотребности бетонных смесей и расхода цемента для конкретного вида цемента рекомендуется предварительно установить коэффициент редукции применяемой пластифицирующей добавки К_р испытанием в растворе в соответствии с методикой, описанной в приложении 3.

4.2.6.3. Расход цемента для начального состава бетона определяют, используя графики на черт. 1 - 8 и поправочные коэффициенты по п. 4.2.4.2 и вводя дополнительный коэффициент на применение пластификатора по формуле

                                                            (42)

где g - поправка на удобоукладываемость бетонной смеси и на расход цемента, устанавливаемая по табл. 22.

Таблица 22

При отсутствии данных по К_р его величина может быть принята ориентировочно 0,88 для добавок С-3 и 40-03 (возможный диапазон колебаний от 0,84 до 0,92) и 0,95 для добавок ЛСТМ-2, ЛТМ, НИЛ-20, ЛСТ (возможный диапазон колебаний от 0,92 до 0,98).

Минимальный расход цемента должен при этом удовлетворять требованиям, приведенным в разд. 2.

При подборе состава литых пластифицированных бетонных смесей (группа П4) расход цемента принимают на 5 % больше рассчитанного для группы П3.

4.2.6.4. Начальные расходы воды по табл. 19 корректируют умножением на  по формуле (42) и табл. 22. Для смесей групп П3 и П4 начальные расходы воды принимают соответственно на 5 и на 10 % больше, чем для группы П2.

4.2.6.5. По откорректированным значениям Ц и В₀ находят по табл. 20 (при приготовлении бетонных смесей на плотном песке) или по табл. 21 (при приготовлении бетонных смесей на пористых или смешанных песках) объемную концентрацию крупного заполнителя j с учетом всех положений, изложенных соответственно в пп. 4.2.4 и 4.2.5.

4.2.6.6. Для получения нерасслаиваемых бетонных смесей групп П3 и П4 рекомендуется ввести в состав бетона вместо части песка 150 - 200 кг/м³ золы или золошлаковой смеси в соответствии с рекомендациями п. 4.2.7 и увеличивать содержание фракции 5 - 10 мм в крупном заполнителе в соответствии с табл. 23.

Таблица 23

4.2.6.7. По методике, изложенной в пп. 4.2.4 и 4.2.5, устанавливают расходы мелкого заполнителя и общие расходы воды, при найденных по пп. 4.2.6.3 - 4.2.65 значениях Ц, В₀ и j.

4.2.7. Расчет начального и дополнительных составов легкого конструкционного бетона с применением золы или золошлаковой смеси ТЭС производят по методике пп. 4.2.4 или 4.2.5 настоящих Рекомендаций со следующими дополнениями и изменениями:

4.2.7.1. При приготовлении с золой подвижных смесей (группы П2 и более) учитывают, что при данной осадке конуса смеси с золой обладают лучшей формуемостью. Поэтому при расчете составов и приготовлении опытных замесов исходят из условий получения бетонных смесей с подвижностью на одну группу ниже, чем для смесей без золы.

4.2.7.2. Найденный по графикам (рис. 1 - 8) расход цемента дополнительно корректируют на поправочный коэффициент 0,85.

4.2.7.3. Расход золы или золошлаковой смеси на 1 м³ принимают равным 150 кг; при возможности проводят опыты по установлению оптимального расхода золы, обеспечивающего наименьший расход цемента, варьируя его в пределах 100 - 300 кг/м³ для бетонов классов В10 - В15 и 100 - 200 кг/м³ для бетонов классов В20 - В30.

4.2.7.4. Корректируют расход воды, В₀, найденный по табл. 19, с учетом водопотребности применяемой золы по формуле

                                            (43)

где В₀ - начальный расход воды по табл. 19, л/м³;

З - расход золы, кг/м³;

ρ₃ - плотность зерен золы в цементном тесте, кг/дм³, определяемая по ГОСТ 9758-86 или принимаемая равной 2 кг/дм³;

В_зол - водопотребность золы (золошлаковой смеси), %, определяемая по ГОСТ 9758-86.

Значения водопотребности зол и золошлаковых смесей в зависимости от дисперсности и формы зерен и вида золы могут колебаться от 20 до 40 %.

4.2.7.5. По табл. 20 при откорректированном значении В₀ находят объемную концентрацию крупного пористого заполнителя для бетона заданной плотности. Для обеспечения строго заданного значения плотности найденную величину уменьшают на 0,03 - 0,05. В противном случае плотность бетона с золой будет ниже требуемой из-за меньшей плотности зерен золы, заменяющей плотный песок. Для более точного учета этого фактора рекомендуется определять расход крупного заполнителя по формуле

                      (44)

4.2.7.6. Расход плотного песка рассчитывается по формуле

                                (45)

4.2.7.7. Общий расход воды определяют по формуле (33) при значении B’₀, указанном в формуле (43).

4.2.7.8. При применении золы в сочетании с пористым песком расчет составов проводят по методике п. 4.2.5, заменяя в формулах показатели для плотного песка на показатели для золы. При этом для бетонов классов B10 - B15 возможно полное исключение пористого песка из состава бетона в соответствии с примечанием 1 п. 4.2.5.6.

4.2.8. В случаях, когда для приготовления легкого бетона используют крупный и мелкий пористые заполнители одного вида (в первую очередь, природные пористые щебень и песок) и в задании на подбор состава в соответствии с нормативными документами указывают только верхний предел плотности бетона, расход отдельных фракций заполнителей для приготовления бетона можно устанавливать по табл. 24 в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, принятых расходов цемента и наибольшей крупности заполнителей.

Таблица 24

Далее расчетом определяют ожидаемую плотность бетона в сухом состоянии , кг/м³, по формуле

                                              (46)

Если расчетная плотность превышает требуемое значение, следует повторить расчет состава бетона в соответствии с рекомендациями п. 4.2.5, принимая в формуле (35)  = 0.

Если при расчете по этой методике расчетная плотность бетона окажется выше требуемой, для приготовления бетона необходимо применять более легкие пористые заполнители.

4.2.9. Помимо начального состава для опытных замесов рассчитывают по методикам, описанным соответственно в пп. 4.2.4 - 4.2.8, два дополнительных состава с расходом цемента, отличающимся от принятого в начальном составе на ±(15 - 30) % с учетом рекомендаций разд. 2.

4.2.10. При подборе составов бетонов двух или трех соседних классов по прочности при одинаковой марке по плотности и одной и той же удобоукладываемости, приготавливаемых на одних и тех же материалах и изготавливаемых по одинаковым режимам, рассчитывают два или три начальных состава и два дополнительных состава с расходами цемента на 10 - 20 % больше и меньше соответственно принятых для бетонов наибольшего и наименьшего класса.

4.2.11. Если на принятых материалах нельзя получить заданную плотность бетона при допустимых значениях j, то диапазон варьирования расхода цемента по пп. 4.2.9, 4.2.10 следует уменьшить для выполнения условия в пределах, указанных в п. 4.2.9, или применить технологические приемы, обеспечивающие получение заданной плотности бетона (например, введение воздухововлекающих добавок), или принять другие заполнители.

4.2.12. При подборе составов конструкционных бетонов на пористых или смешанных песках помимо дополнительных составов, отличающихся расходами цемента, рекомендуется также проводить испытания дополнительных составов, отличающихся значениями j в пределах ±0,05 от значения, принятого при расчете начального состава. Расчет этих дополнительных составов производят по методике п. 4.2.5 при расходе цемента такой же, как и в начальном составе.

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТНЫХ ЗАМЕСОВ

4.2.13. Опытные замесы начального и дополнительных составов бетона производят в лабораторных условиях с перемешиванием бетонной смеси в растворосмесителях или бетоносмесителях принудительного действия. Допускается ручное перемешивание легкобетонных смесей. Объем каждого опытного замеса должен не менее чем на 10 % превышать суммарный объем изготавливаемых из него образцов и проб, используемых для контроля свойств бетонной смеси.

4.2.14. Дозировку материалов на каждый опытный замес рассчитывают по формуле (15).

4.2.15. Дозирование всех материалов производят по массе с погрешностью не более 1 %. Неоднородный, плохо усредненный, крупный пористый заполнитель рекомендуется дозировать по насыпному объему с последующим определением массы общего объема отдозированного материала.

4.2.16. Сухие отдозированные материалы перемешивают первоначально в течение 15 - 30 с. Затем постепенно добавляют в замес 80 - 90 % расчетного количества воды. После перемешивания в течение 1 - 2 мин визуально определяют соответствие консистенции смеси требуемой удобоукладываемости. При необходимости добавляют дополнительное количество воды. Общее время перемешивания должно быть 3 - 5 мин.

4.2.17. Для того чтобы убедиться, что приготовленная смесь имеет требуемые показатели, отбирают пробу смеси и определяют ее удобоукладываемость (жесткость или подвижность). Для высокоподвижных смесей определяют показатель расслаиваемости.

Если удобоукладываемость оказалась ниже требуемой, в смесь добавляют еще некоторое количество воды и дополнительно перемешивают в течение 20 - 30 с.

Если подвижность смеси оказалась выше требуемой, добавляют сухие материалы в принятом для данного состава соотношении в количестве 5 - 10 % первоначальной навески. Смесь перемешивают в течение 1 - 1,5 мин с повторным контролем удобоукладываемости.

4.2.18. Приготовленную бетонную смесь с требуемыми характеристиками выдерживают в течение 15 мин, после чего изготавливают из нее в соответствии с ГОСТ 10180-50 одну или две серии образцов размером 10×10×10 или 15×15×15 см. Формы очищают от излишнего бетона, взвешивают и определяют ориентировочную плотность приготовленной смеси в уплотненном состоянии. Замес признается удовлетворительным, если фактическая удобоукладываемость отвечает заданной, а плотность отличается от расчетной не более чем на ±3 %.

Если эти условия не соблюдены, а также если в процессе проведения опытов требуемые показатели были достигнуты лишь в процессе неоднократных корректировок расхода воды или твердых материалов при увеличенной продолжительности перемешивания, рекомендуется проведение повторного замеса с заранее уменьшенными или увеличенными расходами воды.

4.2.19. Отформованные образцы подвергают тепловой обработке по заданному режиму в лабораторной или производственной камере или оставляют на нормальное твердение. При этом продолжительность выдерживания до тепловой обработки определяют с момента окончания формования последней серии образцов. Распалубленные образцы через 4 ч взвешивают, измеряют и испытывают на сжатие по ГОСТ 10180-90 в сроки, указанные в задании на подбор состава.

ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.2.20. По результатам измерения массы уплотненной смеси и размеров образцов вычисляют величину плотности бетонной смеси в уплотненном состоянии, а также фактический расход материалов на 1 м³ по формулам (16) - (22).

4.2.21. По полученным по п. 4.2.20 расходам материалов рассчитывают плотность бетона в сухом состоянии по формуле (23).

По полученным значениям прочности R_б и расхода цемента для каждого испытанного состава бетона строят зависимость R_б = f(Ц), каждая точка которой соответствует бетону постоянной (заданной) плотности и бетонной смеси заданной удобоукладываемости. По этой зависимости определяют значение расхода цемента, обеспечивающего получение бетона с заданным средним уровнем прочности. При подборе состава бетона, подвергаемого тепловой обработке, проверяют по зависимости для  = f(Ц) обеспеченность требуемой прочности в проектном возрасте при расходе цемента, найденном из условия получения заданной отпускной прочности. В случае, когда указанный в задании средний уровень прочности в проектном возрасте при найденном расходе цемента не достигается, для расчета номинального состава принимают значение расхода цемента по зависимости  = f(Ц).

4.2.22. Состав бетона с найденной величиной расхода цемента рассчитывают, вычисляя расходы песка, крупного заполнителя и воды интерполяцией установленных фактических расходов по формулам (16) - (22) для опытных замесов с прочностью, большей и меньшей . При расчете используют формулу

М = М₁ +                                             (47)

где M₁, M₂ - фактические расходы материалов в тех же опытных замесах, кг/м³;

Ц₁ и Ц₂ - фактические расходы цемента в опытных замесах, между которыми находится установленный расход цемента Ц₀, кг/м³.

4.2.23. Повторяя расчеты расхода материалов и опытные замесы на различных по качеству (в первую очередь по прочности и насыпной плотности) пробах крупного пористого заполнителя, устанавливают составы бетона с требуемыми уровнями прочности и плотности и минимальным значением расхода цемента в зависимости от характеристик пористого заполнителя.

4.2.24. По полученным данным строят зависимости расходов цемента, мелкого заполнителя и воды от насыпной плотности крупного пористого заполнителя, которые являются основой последующих корректировок рабочих составов бетона и составления таблиц и алгоритмов объемно-весового дозирования.

4.2.25. Составы легкого бетона, выявленные в результате расчетов и лабораторных опытов, проверяют непосредственно в производственных условиях в течение 2 - 3 дней (смен) с учетом всех технологических особенностей работы предприятия (дозировочное, смесительное, транспортное, формовочное оборудование, агрегаты для тепловой обработки).

Расходы цемента, крупного и мелкого заполнителей принимают по данным подбора состава применительно к конкретным характеристикам крупного пористого заполнителя в расходном бункере.

4.2.26. При проведении опытных замесов в производственных условиях учитываются влажность заполнителей и их фактический зерновой состав (наличие фракции менее 5 мм в крупном заполнителе и более 5 мм - в мелком) с пересчетом рабочих дозировок в соответствии с рекомендациями разд. 5.

4.2.27. Для контроля качества приготовленной бетонной смеси рекомендуется до выгрузки из смесителя проверить ее удобоукладываемость. Для этого из остановленного после 3 - 4-минутного перемешивания смесителя отбирают пробу бетонной смеси и определяют ее подвижность по ГОСТ 10181.1-81, а при необходимости и показатель расслаиваемости по ГОСТ 10181.4-81.

4.2.28. Приготовленную бетонную смесь выгружают из смесителя в транспортные средства и формуют из нее опытные изделия с оценкой условий и качества укладки, распределения смеси, ее уплотнения. При приготовлении бетонных смесей с пластифицирующими добавками и золой ТЭС обращают внимание на формуемость смесей и правильность назначения показателя удобоукладываемости. Из выгруженной в форму смеси отбирают пробы для определения удобоукладываемости (для подвижных смесей - расслаиваемости) и изготовления контрольных образцов в количестве, обеспечивающем контроль всех указанных в задании параметров бетона (прочность, плотность, морозостойкость и др.). Средняя плотность бетонной смеси и расход материалов на 1 м³ определяют по рекомендациям п. 4.2.20, по данным испытаний образцов, отформованных из пробы смеси, отобранной на формовочном посту.

4.2.29. Отформованные изделия и образцы подвергают тепловой обработке по производственному режиму и после распалубки осматривают с оценкой однородности структуры бетона. Прочность изготовленных образцов определяют, учитывая заданные сроки по ГОСТ 10180-89 и их среднюю плотность в сухом состоянии - по ГОСТ 12730.1-78.

4.2.30. Составы бетона, выявленные и откорректированные в результате производственных замесов и формования изделий, признают за номинальные, если при соответствии бетонной смеси технологическим требованиям бетон в изделии имеет плотную однородную структуру, прочность бетона после тепловой обработки и в проектном возрасте не ниже требуемой и не превышает верхнюю предупредительную границу по ГОСТ 18105-86, средняя плотность в сухом состоянии не превышает требуемого значения по ГОСТ 27005-86, все другие контролируемые параметры соответствуют требованиям, указанным в задании на подбор состава бетона.

5. НАЗНАЧЕНИЕ И КОРРЕКТИРОВКА РАБОЧИХ СОСТАВОВ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ

НАЗНАЧЕНИЕ РАБОЧИХ СОСТАВОВ

5.1. Рабочие составы легкого бетона назначают по данным подбора номинальных составов применительно к конкретным показателям качества материалов для приготовления бетона и используемым методам их дозирования.

5.2. Расход цемента и сухой золы устанавливают по массе. Расход крупного пористого заполнителя во всех случаях пересчитывают на насыпной объем, расход мелкого заполнителя устанавливают по массе или насыпному объему в зависимости от способа его дозирования. Расход плотного песка, золы или золошлаковой смеси - по массе. При этом учитывают их среднюю влажность W и пересчитывают расход по формуле

                                                       (48)

Естественную влажность крупного пористого заполнителя в дозировке по насыпному объему во внимание не принимают, а учитывают в дальнейшем при разработке таблиц объемно-весового дозирования и установлении дозировки воды.

5.3. Расход раствора воздухововлекающей или пластифицирующей добавки В_д устанавливается, исходя из принятой на производстве рабочей концентрации по формуле

                                                            (49)

где X - дозировка добавки от массы цемента, %;

Ц - расход цемента в рабочем составе, кг/м³;

r - концентрация рабочего раствора добавки, %.

5.4. Расход воды в рабочем составе устанавливают по формуле

                                                  (50)

где В⁰ - общий расход воды по номинальному составу, л/м³;

З_i - расход по номинальному составу отдельных фракций сухого крупного и мелкого заполнителя (плотного песка или золошлаковой смеси), кг/м³;

W_i - средняя влажность по массе отдельных фракций заполнителя, %;

В_д - расход рабочего раствора добавки по формуле (49), л/м³.

5.5. При использовании в бетоне мелких и крупных заполнителей одного вида рабочие составы назначают с учетом среднего содержания песка в крупном заполнителе и крупного заполнителя в песке по формулам:

                                  (51)

                                   (52)

где ,  - расходы песка и крупного заполнителя в рабочем составе, кг/м³;

ρ_п, ρ_к - средняя плотность зерен песка и крупного заполнителя, кг/м³;.

П, К - нескорректированные (исходные) расходы песка и крупного заполнителя в номинальном составе, кг/м³;

П_п, К_к - содержание крупного заполнителя в песке и песка в крупном заполнителе, доли массы.

5.6. В случаях применения плотного песка и наличия в нем гравийных фракций в допускаемых по ГОСТ 8736-85 пределах расход крупного пористого заполнителя по формуле (52) не пересчитывают. При наличии в крупном пористом заполнителе песчаных фракций расход крупного заполнителя по насыпному объему оставляют неизменным.

5.7. Рабочие составы легкого бетона, установленные для средних характеристик применяемых цемента и заполнителей, являются основой для составления производственно-технических норм расхода материалов на планируемый период.

5.8. Рабочие составы легкого бетона, установленные для конкретных характеристик крупного пористого заполнителя, являются основой для составления таблиц объемно-весового дозирования, позволяющих варьировать состав бетона при изменении насыпной плотности крупного пористого заполнителя по данным его взвешивания в объемно-весовом дозаторе.

5.9. При приготовлении конструкционно-теплоизоляционного бетона таблицы объемно-весового дозирования составляют исходя из следующих принципов:

5.9.1. Расход крупного пористого заполнителя оставляют постоянным, принятым по номинальному составу независимо от его насыпной плотности.

5.9.2. Расход цемента принимают постоянным или изменяющимся по мере изменения насыпной плотности (прочности) крупного пористого заполнителя в соответствии с результатами подбора номинальных составов на заполнителях с различными характеристиками (разд. 4) или по рекомендациям табл. 12 и 13. При этом расход цемента должен быть не ниже значений, указанных в разд. 2.

5.9.3. Расход мелкого заполнителя определяют по формуле (5) при значениях  и Ц, установленных в результате подбора номинальных составов на крупных пористых заполнителях различной насыпной плотности и значении К, вычисленных по формуле (6) или (7). При этом расход мелкого заполнителя должен находиться в пределах, указанных в табл. 16.

5.9.4. Расход воды В принимают по данным подбора номинальных составов с учетом водопотребности и расхода мелкого заполнителя по формуле (8) и условий обеспечения устойчивого воздухововлечения бетонной смеси, выявленных в ходе лабораторных и производственных замесов. Как правило, расход воды по мере увеличения насыпной плотности крупного пористого заполнителя незначительно понижается.

5.9.5. Расход воздухововлекающей добавки или пенообразователя принимают по данным подбора номинальных составов в лабораторных и производственных условиях на конкретных пробах (партиях) крупного пористого заполнителя. При этом расход воздухововлекающей добавки или пенообразователя по мере увеличения насыпной плотности крупного пористого заполнителя для обеспечения необходимого объема вовлеченного воздуха повышается.

5.9.6. Пример рабочих составов конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона и таблицы объемно-весового дозирования приведены в приложении 4.

5.10. При приготовлении конструкционного легкого бетона таблицы объемно-весового дозирования составляют исходя из следующих принципов:

5.10.1. Расход крупного пористого заполнителя по насыпному объему при колебаниях его насыпной плотности в пределах ±50 кг/м³ оставляют неизменным, при колебаниях в больших пределах - изменяют в соответствии с результатами подбора номинальных составов. При использовании смеси плотного и пористого песков в последнем случае расход крупного заполнителя также оставляют неизменным, а варьируют в таблицах соотношение между пористым и плотным песком.

5.10.2. Расход цемента изменяют по данным подбора номинальных составов на пробах заполнителя с различной насыпной плотностью (прочностью). При отсутствии таких данных допускается оценивать величину изменения расхода цемента по черт. 1 - 8, предварительно установив значения прочности пористого заполнителя различной насыпной плотности.

Расход цемента устанавливают для получения среднего уровня прочности в соответствии с заданным на подбор состава.

5.10.3. Расходы мелкого заполнителя устанавливают по методике и формулам п. 4.2 настоящих Рекомендаций, проверяя соответствие расчетной плотности бетона среднему уровню по заданию (допускаемое отклонение ±2 %). При использовании в составе мелкого заполнителя золы или золошлаковой смеси ТЭС ее расход оставляют неизменным.

5.10.4. Расход воды устанавливают по данным подбора номинальных составов с учетом влажности заполнителя.

5.10.5. Примеры подбора рабочих составов конструкционного легкого бетона и таблицы объемно-весового дозирования приведены в приложении 2.

КОРРЕКТИРОВКА РАБОЧЕГО СОСТАВА

5.11. Корректировку рабочего состава бетона и таблиц объемно-весового дозирования проводят в случае:

существенного изменения качества материалов;

устойчивого (неслучайного) отклонения удобоукладываемости бетонной смеси от заданного интервала;

устойчивого неслучайного отклонения прочности или плотности бетона от среднего уровня.

5.12. Существенным изменением качества материалов является изменение:

активности цемента на 2,5 МПа и более;

нормальной густоты цемента на 1,5 % и более;

содержания илистых, глинистых и пылевидных частиц в плотном песке на 1,5 абс. % и более;

содержания песка в крупном заполнителе и крупного заполнителя в песке на 2 % и более;

водопотребности мелкого заполнителя на 2 % и более;

насыпной плотности пористых заполнителей на 50 кг/м³ и более;

осадки конуса или жесткости бетонной смеси соответственно на 2 см или 5 с и более;

плотности уплотненной бетонной смеси на 5 % и более.

5.13. Отклонение удобоукладываемости бетонной смеси, прочности и плотности бетона считают устойчивыми, если выполняется хотя бы одно из требований, указанных в табл. 25.

Таблица 25

5.14. Корректировку расхода цемента при изменении активности цемента рекомендуется проводить:

для конструкционных бетонов по номограмме на черт. 9;

для конструкционно-теплоизоляционных бетонов классов В3,5; B5 и В7,5 (марок М50, М75 и М100) на 1,25; 2,0 и 2,5 % соответственно на каждые 2,5 МПа изменения активности.

Номограмма корректировки расхода цемента в зависимости от его активности

Черт. 9

При пользовании номограммой (черт. 9) на нее наносят точку, соответствующую активности и расходу цемента в исходном номинальном (рабочем) составе. Затем проводят линию, параллельную кривым номограммы до пересечения с вертикальной прямой, проведенной от точки нового значения активности цемента, и, снося ее на ось ординат, находят скорректированный расход цемента.

5.15. Корректировку расхода цемента при изменении средней насыпной плотности пористого заполнителя следует производить по таблицам или графикам объемно-весовой дозировки в соответствии с рекомендациями п. 5.9.2 и 5.10.2.

5.16. Корректировку расхода воды при изменении качества материалов и удобоукладываемости бетонной смеси рекомендуется производить при изменении:

нормальной густоты цементного теста по формуле:

DВ = 0,01Ц/Dр,

где Ц - расход цемента, кг/м³;

Dр - изменение нормальной густоты цемента, %;

содержания илистых, глинистых и пылевидных частиц в плотном мелком заполнителе - на 1,5 % каждый процент изменения содержания этих частиц;

влажности заполнителей - по формуле (50);

водопотребности мелких заполнителей - по формуле (9);

удобоукладываемости бетонной смеси по формуле

DВ = к × DУ,

где DВ - корректировка расхода воды, л/м³;

к - коэффициент по удобоукладываемости, принимаемый по табл. 26;

DУ - изменение удобоукладываемости, осадки конуса, см, или жесткости, с.

Таблица 26

5.17. Регулирование удобоукладываемости и плотности бетонных смесей для конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов следует проводить изменением расхода воздухововлекающей добавки и воды до получения требуемой плотности в соответствии с рекомендациями подразд. 4.1.

5.18. Регулирование удобоукладываемости бетонной смеси при ее устойчивом отклонении для конструкционных легких бетонов следует, как правило, проводить корректировкой расхода воды по базовой зависимости «удобоукладываемость - расход воды» или по п. 5.16 настоящих Рекомендаций. Допускается регулировать удобоукладываемость корректировкой расхода пластифицирующих добавок или одновременной корректировкой расхода воды и добавок.

5.19. Регулирование прочности конструкционного легкого бетона при ее устойчивом отклонении следует, как правило, проводить корректировкой расхода цемента по базовой зависимости «прочность - расход цемента» независимо от регулирования его плотности. Регулирование прочности конструкционно-теплоизоляционных бетонов проводят с учетом его плотности и с использованием базовой зависимости «прочность - плотность».

5.20. При устойчивом превышении среднего уровня прочности конструкционно-теплоизоляционного бетона следует по базовой зависимости «прочность бетона - плотность бетона» рассчитать плотность, соответствующую среднему уровню прочности и скорректировать расход песка по формуле:

П =  - 1,15Ц - К,                                                     (53)

где  - скорректированное значение плотности бетона;

Ц и К - расход цемента и крупного заполнителя, кг/м³.

Одновременно при этом корректируют расход воды и добавки в соответствии с рекомендациями пп. 5.9.4, 5.9.5.

5.21. При устойчивом снижении прочности конструкционно-теплоизоляционного бетона по сравнению со средним уровнем следует увеличить средний уровень плотности бетона в соответствии с базовой зависимостью «прочность бетона - плотность бетона» и пересчитать расход песка по формуле (53). При этом плотность бетона не должна превышать средний уровень по ГОСТ 27005-86.

В случаях, когда плотность бетона близка среднему уровню, повышение прочности бетона следует осуществлять за счет увеличения расхода цемента.

5.22. Регулирование плотности конструкционно-теплоизоляционного бетона при ее устойчивом отклонении следует производить корректировкой расхода песка по формуле (53) и соответствующей корректировкой расхода воздухововлекающей добавки и воды.

5.23. Корректировку состава при устойчивом отклонении плотности, прочности и удобоукладываемости следует проводить исходя из среднего арифметического значения показателей числа партий, приведенных в табл. 25.

5.24. При корректировке расхода воды в случае приготовления конструкционных бетонов следует пропорционально скорректировать расход цемента для сохранения заданного отношения В/Ц, кроме случаев изменения влажности заполнителей.

5.25. При корректировке расхода воды до 10 л/м³ или расхода цемента - до 30 кг/м³ допускается не корректировать расход заполнителей. При корректировке расходов воды и цемента в больших пределах следует скорректировать расход песка на величину

DП = ρ_п(DВ + ),                                                      (54)

где DП, DВ и DЦ - изменение расходов песка, воды и цемента при корректировке;

ρ_п и ρ_ц - плотность зерен песка и цемента, кг/м³.

5.26. Корректировку состава конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов следует осуществлять также при отклонениях плотности свежеприготовленного бетона от величины, установленной для применяющегося рабочего состава более чем на ±50 кг/м³. В этом случае выясняют фактическую дозировку и насыпную плотность крупного пористого заполнителя и проверяют соответствие расчетной и фактической дозировки полученной плотности бетонной смеси. При отличии более чем на ±3 % проводят корректировку состава, регулируя расход песка, добавки и воды в соответствии с рекомендациями п. 5.22.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ СОСТАВЫ НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ВИДОВ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ

1. Ориентировочные составы конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона для однослойных панелей

1.1. На золах или золошлаковых смесях ТЭС

Таблица 27

1.2. На дробленом керамзитовом песке

Таблица 28

1.3. На плотном песке

Таблица 29

Примечания: 1. Расходы СДО для составов на золах даны для зол, отвечающих требованиям ГОСТ 25592-83 и ГОСТ 25818-83.

2. В составах принято, что дробленый керамзитовый песок отвечает требованиям ГОСТ 9759-83.

3. Составы с применением плотного песка рекомендуются преимущественно для панелей промышленных зданий, а также цокольных и парапетных панелей.

4. Марка цемента - 400, марка по удобоукладываемости - П1, отпускная прочность - 80 %.

2. Ориентировочные составы керамзитобетона для изготовления трехслойных панелей

Таблица 30

Примечания: l. Bo всех составах дополнительно вводят золу или золошлаковую смесь ТЭС в количестве 200 кг/м³ или дробленый керамзитовый песок в количестве 0,25 - 0,35 м³/м³.

2. Марка по подвижности бетонных смесей П1 без пластифицирующих добавок и П3 или П4 - при введении соответственно эффективных пластификаторов и суперпластификаторов.

3. Цемент марки 400, отпускная прочность - 70 %.

4. При применении эффективных пластификаторов расход цемента уменьшают на 5 - 10 %.

3. Ориентировочные составы керамзитобетона на плотном песке для несущих конструкций

Таблица 31

Примечания: 1. Цемент марки 400, марка удобоукладываемости бетонной смеси - П1, отпускная прочность - 70 %.

2. Составы бетонов даны без пластификаторов. При использовании пластификаторов расход цемента уменьшают на 5 - 10 %.

4. Ориентировочные составы конструкционно-теплоизоляционного шлакопемзобетона

Таблица 32

Примечания: 1. Шлакопемзовый щебень марки по насыпной плотности 700, марки по прочности П125.

2. ТМД - тонкомолотый доменный граншлак с удельной поверхностью 2000 - 2500 см²/г.

5. Ориентировочные составы конструкционного шлакопемзобетона

Таблица 33

Примечания: 1. Шлакопемзовый щебень марки по насыпной плотности 800, марки по прочности П150.

2. Марка по удобоукладываемости бетонной смеси - Ж1.

3. Составы бетона даны без пластификаторов. При использовании последних расход цемента снижается на 5 - 10 %.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА И ПОДБОРА НОМИНАЛЬНЫХ СОСТАВОВ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ

Пример 1. Подбор номинального состава конструкционно-теплоизоляционного керамзитобетона для изготовления наружных стеновых панелей.

Задание на подбор состава дано в табл. 4.

Для подбора состава отбираем керамзитовый гравий трех партий с минимальной, по данным поставок, насыпной плотностью, средней и максимальной, и проводим его испытания (табл. 34).

Таблица 34

Проверка фактических характеристик имеющихся в наличии материалов показала, что керамзитобетон класса В3,5 с маркой по средней плотности D900 может быть получен в случае использования в качестве мелкого заполнителя дробленого керамзитового песка или золы ТЭС на керамзите любой из отобранных партий (см. табл. 6).

Дальнейшие работы по подбору составов выполняем с применением в качестве мелкого заполнителя золы ТЭС, т.к. это позволяет существенно снизить стоимость бетона и уменьшить расход цемента. Определяем водопотребность, насыпную плотность и плотность зерен золы в цементном тесте, которые соответственно равны 18 %, 830 кг/м³ и 1,83 кг/дм³. В качестве воздухововлекающей добавки используем СДО.

В соответствии с п. 4.1.3 отбираем пробы керамзитового гравия, цемента и золы ТЭС для проведения всех экспериментов по подбору составов в количестве соответственно 50 л, 15 и 15 кг.

РАСЧЕТ НАЧАЛЬНОГО И ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СОСТАВОВ

Расход крупного заполнителя исходя из условия максимального им насыщения бетона (п. 4.1.5) принимаем по табл. 11 равным 1,1 м³ (30 % объема фракции 5 - 10 мм и 70 % фракции 10 - 20 мм в соответствии с рекомендациями п. 3.6).

На первой стадии подбора начального и дополнительного составов используем керамзитовый гравий фракций 5 - 10 и 10 - 20 мм со средней насыпной плотностью соответственно 440 и 400 кг/м³ (2-я партия). По формуле (7) рассчитываем расход крупного заполнителя по массе:

К = (70 × 400 + 30 × 440)1,1/100 = 450 кг/м³.

Расход цемента марки 400 для начального и дополнительных составов в соответствии с табл. 12 принимаем равным 200 кг/м³.

Расход золы ТЭС в начальном и дополнительном составах рассчитываем по формуле (5), принимая в дополнительных составах уровень плотности на 50 кг/м³ больше и меньше, указанного в задании (850 кг/м³), т.е. 800 и 900 кг/м³.

Начальный состав

П = 850 - 1,15 × 200 -  кг.

Аналогично рассчитывают расход золы в дополнительных составах - соответственно 120 и 220 кг. Ориентировочный расчетный расход воды определяем по формуле (8).

Начальный расход воды В₀ принимается по табл. 14 равным 150 л, а поправки на водопотребность мелкого заполнителя B₁ и на водопоглощение крупного В₂ подсчитывают соответственно по формулам (9) и (10).

Начальный состав:

В₁ = 0,025 ×  × (18 - 7) = 25 л;

В = 150 + 25 + 16 = 191 л.

Аналогично рассчитывают расход воды в дополнительных составах.

Принятые и рассчитанные по вышеуказанным таблицам и формулам расход керамзитового гравия, цемента, золы и воды для начального и дополнительных составов приведены в табл. 35.

Таблица 35

Определяем для рассчитанных составов по формулам (12) и (13) объем вовлеченного воздуха, необходимого для получения керамзитобетона слитной структуры.

Для начального состава:

V_в = 0,1 × (1000 - 913) = 8,7 %.

Аналогично рассчитываем V_абс и V_в для дополнительных составов (табл. 36).

Таблица 36

В соответствии с установленными значениями V_в ориентировочно принимаем по табл. 17 расход СДО в начальном составе на керамзите 2-й партии равным 0,25 % массы цемента. Для остальных замесов - от 0,2 до 0,4 % (см. табл. 35).

Рассчитываем по формуле (14) на основании установленных расходов компонентов величины ожидаемой средней плотности свежеуложенного керамзитобетона.

Для начального состава:

 = 200 + 453 + 170 + 190 = 1013 ≈ 1010 кг/м³.

Аналогично рассчитываем  и для дополнительных составов (см. табл. 36).

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТНЫХ ЗАМЕСОВ

Приготовление керамзитобетонной смеси начального и дополнительного составов в соответствии с рекомендациями п. 4.1.18 производим в лабораторной растворомешалке емкостью 40 л. Объем замеса, из которого необходимо заформовать три куба размером 15×15×15 см (V ≈ 10,5 л) принимают равным 12 л.

Расчет материалов на каждый опытный замес производят по формуле (15). Результаты приведены в табл. 37.

Начальный состав:

Ц = 200 × 0,12 = 2,4 кг;

К_5-10 = 145 × 0,012 = 1,73 кг;

К_10-20 = 308 × 0,012 = 3,70 л;

З = 170 × 0,012 = 2,04 кг;

В = 190 × 0,012 = 2,28 л;

СДО = 0,5 × 0,012 = 0,0060 кг (сухое вещество)

или 0,06 кг 10 %-ной концентрации.

Таблица 37

Аналогично рассчитывают расход материалов и для дополнительных составов.

Опытные замесы проводим в соответствии с рекомендациями пп. 4.1.20 - 4.1.25. В ходе замесов уточняем расход воды и воздухововлекающей добавки, обеспечивающих слитную структуру бетонной смеси и совпадение фактической плотности с расчетной (отклонение ±3 %) для каждого проверяемого состава. Отформованные образцы подвергаем тепловой обработке и испытываем на сжатие.

По результатам измерений образцов определяем плотность керамзитобетонной смеси, а также фактические расходы материалов на 1 м³ по формулам (16) - (22) и рассчитываем величины плотности бетона в сухом состоянии по формуле (23).

Начальный состав:

В дополнительных составах расходы материалов рассчитывают по аналогии.

Результаты определений и расчетов приведены в табл. 37 и 38.

Таблица 38

По полученным значениям прочности и плотности в сухом состоянии строим линейную зависимость R_б = f() (см. черт. 10), по которой устанавливаем значение среднего уровня плотности , соответствующее заданному значению среднего уровня прочности 3,8 МПа.

Зависимость прочности керамзитобетона от его плотности (к примеру 1)

Черт. 10

Подборы показали, что на керамзитовом гравии фракции 5 - 10 мм с ρ_нас = 440 кг/м³ и фракции 10 - 20 мм с ρ_нас = 400 кг/м³ при использовании золы Ново-Рязанской ГРЭС можно получать керамзитобетон с плотностью в сухом состоянии 830 кг/м³ (т.е. ниже заданного уровня) при требуемом уровне отпускной прочности.

По аналогу с изложенным рассчитываем состав керамзитобетона с плотностью 830 кг/м³.

Расходы цемента и керамзита оставляем равными соответственно 200 кг/м³ и 1,1 м³/м³ (0,33 м³ фракции 5 - 10 мм и 0,77 м³ фракции 10 - 20 мм). Расход золы устанавливаем по формуле (5) равным 150 кг/м³, а расход воды и СДО определяем интерполяцией по формуле (26) соответственно равным 200 л/м³ и 0,71 кг/м³ в расчете на сухое вещество.

Аналогично проводим анализ построенной по результатам испытаний зависимости R_б = f() для керамзита 1-й и 3-й партий. В первом случае керамзитобетон с требуемым уровнем отпускной прочности получен при плотности в сухом состоянии 810 кг/м³, во втором - на более тяжелом 3-й партии - с плотностью 850 кг/м³.

Пересчитываем составы бетона на испытанных керамзитах на выявленный уровень плотности и в результате получаем следующие номинальные составы (табл. 39).

Таблица 39

Пример 2. Подбор номинального состава конструкционного керамзитобетона.

Задание на подбор состава дано в табл. 40.

Таблица 40

ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

Определение характеристик исходных материалов

Гравий керамзитовый. Определяем характеристики отдельных фракций (табл. 41). Принимаем соотношение фракций 5 - 10 и 10 - 20 мм (по массе) 40:60 и рассчитываем среднюю плотность зерен керамзита в цементном тесте:

По формуле (4) настоящих Рекомендаций рассчитываем среднюю прочность керамзита в цилиндре:

 = 0,01(3,9 × 40 + 3,1 × 60) = 3,4 МПа.

По ГОСТ 9757-83 этой величине соответствует марка керамзита по прочности П150. Смешивая их в соотношении 40:60, находим среднюю насыпную плотность смеси ρ_ок = 580 кг/м³ и с учетом средней плотности зерен рассчитываем пустотность смеси a = 0,43.

Таблица 41

Расчет начального состава

Определяем расход цемента для получения на керамзите марки по прочности П150 легкого бетона с заданным значением отпускной прочности (70 % проектной), равным 18 МПа. Для этого пользуемся графиком (см. черт. 3) для цемента М500. По графику расход цемента оказывается равным 330 кг/м³. В соответствии с п. 4.2.4.2 вводим поправочный коэффициент на применение смеси с маркой по удобоукладываемости П1, равный 1,06. В связи с тем, что цемент относится ко II группе по эффективности пропаривания, а песок имеет М_к = 2,5, поправочные характеристики на эти параметры не вводим.

В итоге расход цемента составляет: Ц = 330 × 1,06 = 350 кг/м³.

По табл. 19 находим начальный расход воды для пористого гравия с предельной крупностью 20 мм при марке бетонной смеси по удобоукладываемости П1 В₀ равен 210 л/м³.

По табл. 20 определяем объемную концентрацию крупного заполнителя j при среднем уровне плотности бетона 1620 кг/м³, плотности зерен керамзитового гравия 1,02 кг/л, расходе воды В₀ = 210 кг/м³ и расходе цемента 350 кг/м³. По интерполяции табличных значений находим j, равное 0,38, поправки на расход цемента и водопотребность песка не вводим, а поправку на расход воды принимаем равной 0,01. Окончательное значение j получаем равным 0,38 - 0,01 = 0,37.

Эта величина меньше приведенной в табл. 21 для смеси марки по удобоукладываемости П1 при межзерновой пустотности заполнителя 0,43, следовательно, является допустимой. Расход керамзита рассчитывается по формуле (27)

К = 1000 × 0,37 × 1,02 = 377.

Определяем по формуле (29) расход, кг/м³, плотного песка в зависимости от расхода цемента, крупного заполнителя и воды. При этом поправки на объемную концентрацию крупного заполнителя и расход цемента при расчете расхода воды не вводим.

, поправку на плотность зерен и водопотребность плотного песка, рассчитываем по формуле (32) при  = 6,5 и  = 2,62:

С учетом поправки расчетный расход песка оказывается равным

Рассчитываем по формуле (23) плотность бетона при вычисленных значениях расходов материалов:

ρ_б = 1,15 × 350 + 377 + 854 = 1634 кг/м³.

Поскольку расчетное значение плотности бетона превышает требуемое на 14 кг/м³ (не более 20 кг/м³), расчет признаем удовлетворительным.

Вычисляем общий расход воды с поправкой на водопоглощение в бетонной смеси крупного заполнителя В₂, равный В₂ =  С учетом этой поправки общий расход воды составляет: 210 - 11 = 199 л/м³.

Экспериментальная проверка и назначение номинального состава

В соответствии с п. 4.2.9 настоящих Рекомендаций для опытных замесов рассчитываем по аналогичной методике еще два состава с расходом цемента, отличающимся на ±20 %. Рассчитанные расходы материалов приведены в табл. 42. Объем замеса в соответствии с п. 4.2.13 Рекомендаций принимаем 7 л, изготавливаем из него образцы размером 10×10×10 см в количестве 6 шт.

В процессе приготовления бетонной смеси расход воды для получения заданной подвижности пришлось немного увеличить. Удобоукладываемость ОК проверяем через 20 мин после окончания перемешивания смеси и убеждаемся, что жизнеспособность смеси, указанная в задании на подбор состава, обеспечена.

После формования образцов определяем плотность бетонной смеси по ГОСТ 10181.2-81 и рассчитываем фактические расходы материалов. Образцы подвергаем тепловой обработке по заданному режиму и испытываем через 4 ч после пропаривания и после 28-суточного последующего твердения в нормальных условиях.

После испытания образцов на сжатие рекомендуется отобрать из них пробы и высушить для определения влажности и расчета плотности бетона в сухом состоянии. Все результаты испытаний заносим в табл. 42.

Таблица 42

Составы керамзитобетона и результаты испытаний

В соответствии с п. 4.2.21 Рекомендаций строим графики прочности бетона после пропаривания и в 28-суточном возрасте в зависимости от расхода цемента (см. черт. 11)

Зависимость прочности керамзитобетона от расхода цемента (к примеру 2)

Черт. 11

1 - после пропаривания; 2 - в 28-суточном возрасте

По условиям задания отпускная прочность должна быть 18 МПа. На кривой  = f(Ц) находим, что прочность 18 МПа соответствует расходу цемента 340 кг/м³. По кривой  = f(Ц) убеждаемся, что прочность бетона в 28-суточном возрасте при этом расходе цемента соответствует заданной и равна 27,8 МПа. Найденный расход цемента находится между 280 и 351 кг/м³ (замесы 1 и 2).

Подставляя эти значения в формулу (47), находим:

Окончательный состав:

цемент - 340 кг; песок - 862 кг; керамзит - 376 кг; вода - 202 л.

Пример 3. Подбор номинального состава конструкционного шлакопемзобетона.

Задание на подбор дано в табл. 43.

Таблица 43

ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА

Определение характеристик исходных материалов

Щебень шлакопемзовый. Определяем насыпную плотность, равную 780 кг/м³, плотность зерен в цементном тесте, равную 1,75 кг/л, пустотность - 0,5, водопоглощение - 15 % и прочность в цилиндре - 2,5 МПа. По ГОСТ 9757-83 устанавливаем, что прочности в цилиндре, равной 2,5 МПа, соответствует марка по прочности П200.

Песок шлакопемзовый. Определяем плотность зерен в цементном тесте, равную 1,8 кг/л, водопотребность - 14 %.

Песок плотный. Определяем М_к = 2, плотность - 2,65 кг/л, водопотребность - 8 %.

Цемент. Определяем нормальную густоту цементного теста, равную 25 %.

Расчет начального состава

По графику (см. черт. 5) находим расход цемента 265 кг/м³. В соответствии с п. 4.2.4.2 настоящих Рекомендаций находим поправочные коэффициенты на подвижность смеси П1 - 1,06, наибольшую крупность зерен крупного заполнителя 10 мм - 1,07.

С учетом поправочных коэффициентов находим расход цемента, равный 316 кг/м³.

По табл. 19 находим начальный расход воды для бетона на пористом щебне предельной крупностью 10 мм при марке бетонной смеси по удобоукладываемости П1 В₀ = 240 л/м³.

По табл. 20 определяем объемную концентрацию крупного пористого заполнителя, равную 0,35, и рассчитываем расход К шлакопемзового щебня по массе 1000 × 0,35 × 1,75 = 613 кг и по объему  = 0,785 м³.

По формуле (35) рассчитываем расход пористого песка, обеспечивающий получение бетона заданной плотности 1550 кг/м³ при расходе цемента 316 кг/м³ и воды (В₀ + В₃ + В₄), объемной концентрации крупного заполнителя, равной 0,35, водопотребности пористого - 14 % и плотного - 8 % песков, плотности цемента 3,1 кг/л и плотного песка 2,65 кг/л и плотности зерен пористого песка в цементном тесте 1,75 кг/л.

В₃ = 2000(0,35 - 0,37)² = 0,8 л/м³;

В₄ = 0;

В₀ + В₃ + В₄ = 240 + 0,8 = 241 л/м³;

A = 1000 (1 - 0,35) -  - 241 = 307;

ΣП = 1550 - 1,15 × 316 - 613 = 574;

П_пл = 574 - 297 = 277.

Рассчитываем общий расход воды, прибавляя поправки на водопотребность пористого и плотного песков:

В = 241 + 2,6 + 29,7 = 273 л.

Расход материалов на 1 м³ бетона составил, кг:

цемент - 316; щебень шлакопемзовый - 613; песок шлакопемзовый - 297; песок плотный - 277; вода - 273.

В соответствии с указаниями п. 4.2.9 рассчитываем аналогичным образом еще два состава с расходами цемента, отличающимися на ±20 %. Дальнейший ход проведения опытных замесов и обработка опытных данных не отличаются от приведенных в примере 2.

Пример 4. Подбор номинального состава конструкционного керамзитобетона с пластифицирующей добавкой

Задание на подбор состава остается таким же, что и в примере 2 (см. табл. 40), вводится дополнительно условие - применение эффективного пластификатора ЛСТМ-2.

Определяем характеристики материалов (см. табл. 41) и дополнительно по методике, приведенной в приложении 3, устанавливаем величину коэффициента редукции К_р. Для данного цемента К_р = 0,95.

Расход цемента при применении добавки ЛСТМ-2 устанавливаем, как и в примере 2, при этом дополнительно вводим коэффициент на применение пластификатора  по п. 4.2.6.3, равный

 = К_рg,

где g - принимается по табл. 22 равным 1,0.

Расход цемента равен 350 × 0,95 = 333 кг/м³.

Расход пластификатора ЛСТМ-2 принимаем по п. 4.2.6.1 0,2 % сухого вещества от массы цемента.

Начальный расход воды принимаем так же, как и в примере 2, но с учетом коэффициента  п. 4.2.6.4 В₀ = 210 × 0,95 = 200 л/м³.

По табл. 20 определяем объемную концентрацию крупного заполнителя, которая в данном случае равна 0,38, что на 0,01 больше, чем в бетоне без пластификатора. Расход керамзитового гравия по массе К = 0,38 × 1,02 = 388 кг/м³.

По формуле (29) определяем расход плотного песка при  = 0,38:

П = [1000 - ()] ×  кг/м³.

Рассчитываем плотность бетона в сухом состоянии по формуле (23), которая в данном случае будет равна 1639 кг/м³.

Расчетное значение не отличается от требуемого более чем на 20 кг/м³, поэтому расчет признается удовлетворительным.

Определяем общий расход воды с учетом водопоглощения в бетонной смеси крупного заполнителя В₂, равный

Общий расход воды составляет 200 - 12 = 188 л/м³.

Аналогично рассчитываем дополнительные составы с расходом цемента 270 и 400 кг/м³. Экспериментальную проверку проводим так же, как в примере 2.

Построив в соответствии с п. 4.2.21 зависимость «прочность - расход цемента» (см. черт. 12), получаем, что средний уровень отпускной прочности 18 МПа соответствует расходу цемента 310 кг/м³. При этом расходе цемента прочность бетона в 28-суточном возрасте выше заданной и равна 27,0 МПа.

Зависимость прочности керамзитобетона от расхода цемента (к примеру 4)

Черт. 12

1 - после пропаривания; 2 - в 28-суточном возрасте

Далее, как и в примере 2, рассчитываем расход остальных материалов на 1 м³.

Полученный расход цемента на 9 % ниже, чем в примере 2, где бетон приготовлялся без пластификатора.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕДУЦИРУЮЩЕГО ЭФФЕКТА ПЛАСТИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК

Методика предназначена для оценки сокращения водопотребности бетонной смеси и расхода цемента при подборе состава бетона с пластифицирующими добавками.

Редуцирующий эффект характеризуется коэффициентом редукции К_р, представляющим собой отношение водосодержания бетонных смесей без добавки и с добавкой для равноподвижных (или равножестких) смесей при сохранении величины водоцементного отношения.

Оценка величины коэффициента редукции применительно к конкретному цементу производится испытанием пластифицирующей добавки в стандартных цементно-песчаных (растворных) смесях. В результате испытаний получают величину коэффициента редукции растворной смеси К_р.

При данной добавке К_р зависит от характеристик применяемого цемента и состава бетонной смеси. При данном цементе К_р уменьшается с увеличением объема цементного теста - повышением расхода цемента - вещественного и минералогического состава и дисперсности цемента; значения К_р могут колебаться при данной добавке на ±(5 - 7) %.

Для определения К_р подбирают составы растворной смеси на плотном песке без добавки и с оптимальной дозировкой данной добавки при одинаковой консистенции и постоянном отношении Ц/В смеси.

При приготовлении растворной смеси и определении ее консистенции используют:

чашу и лопатку по ГОСТ 310.3-76;

встряхивающий столик, форму-конус, насадку и штыковку по ГОСТ 310.4-81.

Дня приготовления растворных смесей применяют усредненные пробы песка фракции 0,14 - 2,5 мм и испытываемого цемента и водные растворы добавок.

Для приготовления растворных смесей с отношением Ц/В = 2,0 отвешивают 150 г воды, 300 г цемента и 700 г песка.

Растворные смеси перемешивают вручную в течение 3 мин. Через 15 мин после затворения дополнительно перемешивают смеси в течение 30 с, после чего производят определение расплыва конуса по ГОСТ 310.4-81. Раствор встряхивают на столике 30 раз при частоте одно встряхивание в секунду, после чего штангенциркулем измеряют диаметр конуса по нижнему основанию в двух перпендикулярных направлениях и берут среднее значение.

В ходе испытаний подбирают два состава раствора без добавки: расплыв конуса РК = 150 - 200 мм и один состав раствора с добавкой РК = 180 - 200. Регулировку консистенции смеси производят изменением содержания песка в замесе при сохранении содержания воды и цемента. Исходя из полученного содержания материалов в замесах вычисляют фактическое водосодержание растворных смесей с добавками и без добавок при равной величине РК по формуле

                                                      (55)

где П, Ц, В - количество соответственно песка, цемента и воды в замесе, г;

ρ_п, ρ_ц, ρ_в - плотность песка, цемента и воды, кг/см³.

Водосодержание смесей с добавками В_д определяется для экспериментально полученной величины РК. Для той же величины РК интерполяцией определяют водосодержание растворной смеси без добавки В₀.

На основании полученных значений вычисляют К_р с точностью до 0,01 по формуле:

К_р = В_д/В₀.                                                                (56)

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ПРИМЕРЫ РАБОЧИХ СОСТАВОВ ЛЕГКИХ БЕТОНОВ И ТАБЛИЦ ОБЪЕМНО-ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ

1. Конструкционно-теплоизоляционный керамзитобетон класса В3,5 марки по плотности D900.

Номинальный состав бетона на 1 м³:

цемент марки 400 - 200 кг;

керамзит марки 450 - 495 кг (1,1 м³), фракции 10 - 20 мм - 0,8 м³;

фракции 5 - 10 мм - 0,3 м³;

зола ТЭС - 160 кг;

добавка СДО - 0,5 % массы цемента;

вода - 215 л.

1.1. Рабочие составы бетона при изменении насыпной плотности керамзита

1.2. Дозировочные расходы материалов на замес керамзитобетона объемом 1 м³

Примечание. Приведенные расходы воды скорректированы с учетом ее содержания в рабочем растворе СДО.

2. Конструкционный керамзитобетон класса В15, марки по плотности D1600 марки по удобоукладываемости П1.

Номинальный состав бетона на 1 м³:

цемент марки 400 - 320 кг;

керамзит: фракции 5 - 10 мм марки 600 (40 %)	- 360 кг (0,65 м3);
«       10 - 20   »      »     550 (60 %)

песок плотный (сухой) - 880 кг;

вода - 200 л.

2.1. Рабочие составы бетона при изменении насыпной плотности (прочности) керамзита

Примечание. Влажность песка принята 5 %.

2.2. Дозировочные расходы материалов на замес объемом 1 м³

Примечание. Влажность песка - 5 %.

 

СОДЕРЖАНИЕ