Спосіб визначення складу високоміцного, тріщиностійкого і водонепроникного бетону

1 Спосіб визначення складу бетону, що включає визначення вмісту в суміші щебеню Щ і піску П за формулами 100 Щ=. а, опт ° Р НАС 1000--% П= НАС п де Flyc ^, Пус - пустотність щебеню і піску в насипному стані, насипна густина щебеню і піску, Р НАС ' НАС рЩ , рП - істинна густина щебеню і піску, 'опт - величина оптимального коефіцієнта роз -2,1 • -1,1 ШІОПТ Р В = (В/Ц)опт-Ц + Щ'У^ + Г7-И/7, де рц - істинна густина цементу, (В/Ц)опт - оптимальне водоцементне відношення 2 Спосіб за п 1, що відрізняється тим, що в цемент додають наповнювач Н, середній розмір часток якого менше середнього розміру часток цементу, експериментальним чи розрахунковим шляхом визначають оптимальне відношення (В/Н)опт, з урахуванням якого визначають оптимальне відношення витрати наповнювача до витрати (Н/Ц)опт щ 0,167 Ц)опт 1/рн сч Н )ОПТ 1000-Щ/рЩ -П/рп -П -Wn -Щ-\А/Щ ШЬпт Щопт пт п Ц)опт +Н со (О £ 3 а потім КІЛЬКІСНИЙ вміст в суміші цементу, наповнювача і води за формулами Р - величина оптимального коефіцієнта розсуву зерен піску, і 7' Ц = 2,1- 1 + а, опт 1 -П Ц= ц= суву зерен щебеню, У опт 1000-Щ 1 цементу Р 1 , d'' - середні розміри фракцій щебеню і піску, що мають максимальну густину розподілу, c/^-f - середній розмір найбільшої фракції цементу, який відрізняється тим, що у воду замішування вводять суперпластифікатор відповідної концентрації, експериментально визначають водопоглинання щебеню ИЛч і піску И / " , з урахуванням цих характеристик визначають витрату цементу Ц і води В за рівняннями +п-\л/ +щ-\л/Щ (О 62613 Винахід відноситься до способів визначення складу бетону і може знайти застосування в будівництві та промисловості будівельної індустрії Відомий спосіб визначення складу бетонної суміші [Баженов Ю М Технология бетона - М Высшая школа, 1987- с 425], що включає визначення густини і пустотності щебеню, піску і цементу, визначення вмісту води замішування, виходячи з необхідної рухливості бетонної суміші, вмісту цементу, виходячи з необхідної МІЦНОСТІ бетону, вмісту щебеню з урахуванням коефіцієнта розсунення зерен щебеню Ці ознаки збігаються з істотними ознаками винаходу, що заявляється Потім спосіб включає визначення вмісту піску в КІЛЬКОСТІ, 3 що доповнює загальний обсяг суміші до 1 м , тобто за залишковим принципом Недоліком цього способу є те, що він не забезпечує досягнення надійної недеформовуваності, тріщиностійкості і водонепроникності бетону Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб визначення складу бетонної суміші [А с SU 1787972 АІ Способ определения состава бетонной смеси / Плугин А Н , Калинин О А и др - Заявл 26 06 1990-Опубл 15 0 1 9 3 - Б ю л №2], що включає визначення густини і пустотності щебеню, піску і цементу, вмісту в суміші щебеню і піску з урахуванням коефіцієнтів розсунення їх зерен і вмісту води В замішування з урахуванням необхідної рухливості бетонної суміші, в якому роблять розсів за фракціями щебеню і піску, за результатами розсіву визначають середній розмір фракцій щебеню і піску, що мають максимальну ЩІЛЬНІСТЬ розподілу, установлюють середній розмір найбільшої фракції цементу і з урахуванням зазначених середніх розмірів фракцій послідовно визначають КІЛЬКІСНИЙ вміст у суміші щебеню Щ, піску П і цементу Ц за формулами щ 100 а ° опппус 1 щ () 1 нення зерен піску, -1,1 щ 11 сі , d - середні розміри фракцій щебеню і піску, що мають максимальну ЩІЛЬНІСТЬ розподілу, u d - середній розмір найбільшої фракції цементу Даний спосіб передбачає одержання високої тріщиностійкості, водонепроникності і МІЦНОСТІ бе тону і забезпечення заданої рухливості бетонної суміші Недоліком цього способу є те, що у випадку високорухливих бетонних сумішей з великим вмістом води і великою осадкою конуса ОК він не дозволяє одержати бетон високої МІЦНОСТІ, низької д ефо р мати в н ості і водопроникності через невисоку витрату цементу, а у випадку малорухливих і жорстких бетонних сумішей з малою витратою води він передбачає високу витрату цементу, яка є економічно невигідною В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу визначення складу високоміцного бетону, в якому досягається підвищення МІЦНОСТІ, особливо при згині, зниження д ефо р мати в н ості і водопроникності бетону з забезпеченням високої рухливості (вібророзтічності) бетонної суміші, у той час як осадка конуса ОК прагне до нуля (близька до нуля) Поставлена задача досягається шляхом визначення складу бетону розрахунковоекспериментальним способом, що включає визначення вмісту в суміші щебеню і піску з урахуванням оптимальних величин коефіцієнтів розсуву Зерен ЩебеНЮ ( o m І ПІСКу (J.Onm 33 формулами (1, 2, Xn 4, 5), після чого згідно винаходу у воду замішування додають суперпластификатор відповідної концентрації, експериментальне визначають водопоглинання щебеню \Л/Щ і піску W n , з урахуванням цих характеристик визначають КІЛЬКІСНИЙ ВМІСТ цемен ту і води за рівняннями \л/щ - п 1000-Щ 1000 К М-оптПус Щ= (2) 1 РЙАС Ц 1000 (5) К \ VK rJ. (3) ' р" р де Пус щ , Пус11 - пустотність щебеню і піску в насипному стані, РНАС > РНАС ' насипна густина щебеню і піску, р щ , р п , р ц - істина густина щебеню, піску і цементу, cionm - величина оптимального коефіцієнту розсунення зерен щебеню «опт =2,1- 1 + d1 І -1,1 (4) - величина оптимального коефіцієнту розсу (6) опт П-\Л/П п , щ L (7) де р ч - істинна густина цементу, (В/Ц)опт - оптимальне водоцементне відношення, після чого визначають вібророзтічність (жорсткість) бетонної суміші Ж Крім того, ВІДПОВІДНО до винаходу в цемент додають наповнювач Н, середній розмір часток якого менший середнього розміру часток цементу, експериментальним чи розрахунковим шляхом визначають оптимальне відношення (В/Н)0Пт, з урахуванням якого визначають оптимальне відношення витрати наповнювача до витрати цементу (В/Ц)опт 62613 0,167 (8) ОПТ де р - істинна густина наповнювача, а потім КІЛЬКІСНИЙ ВМІСТ у суміші цементу, наповнювача і води за формулами Щ П П Щ 1000-Щ/р -П/р -П-\Л/ -Щ-\Л/ Ц (9) опт (10) опт - фіг 7 - зміна сумарної (у стиснутій і розтягнутій зонах) деформацій бетонних балок при згині у часі, - фіг 8 - зміна сумарних відносних деформацій бетонних балок у стиснутій зоні при згині і граничній деформації звичайного високоміцного бетону в часі На фіг 1 представлені схеми будови прошарків з більш дрібних часток матриці між більш крупними структуроутворюючими елементами СЭ, зокрема зерен піску між зернами щебеню для а і часток цементу між зернами піску для ц, Оптимальній структурі на макро- і мезорівні, або ( o m і Mom У рівняннях, ВІДПОВІДНО, (4) і (5) відXn -n повідає будова прошарку, зображена на фіг1, а, яка досягається при витратах щебеню і піску, визначених за (1) і (2) При цьому ЩІЛЬНІСТЬ І МІЦНІСТЬ В=Ц ] + Н І - І + П-\Л/П + Щ-\Л/Щ ЦІопт Кпт Додавання у воду замішування суперпластифікатора відповідної концентрації забезпечує зниження витрати води і високу зручноукладальність (вібророзтічність) бетонної суміші Визначення витрати цементу за формулами (6) і (9) забезпечує максимальне заповнення пустот у бетоні, підвищує його ЩІЛЬНІСТЬ Визначення витрати води за рівняннями (7) і (11) забезпечує необхідне змочування поверхні всіх складових бетону і виключення вільної води і осадки конуса бетонної суміші (ОК дорівнює нулю) Додавання в цемент мінерального наповнювача за (10) замість частини цементу, середній розмір часток якого менший середнього розміру часток цементу, обумовлює зниження витрати цементу, визначення оптимального відношення вода - наповнювач (В/Н)0Пт, дозволяє визначити оптимальне відношення наповнювач - цемент (Н/Ц)опт, а визначення водопоглинання щебеню \Л/Щ і піску W n дозволяє визначити оптимальну витрату води Сутність винаходу пояснюється схемами і графіками, на яких зображене - фіг 1 - схема прошарків матриці між структуроутворюючими елементами СЭ, - фіг 2 - залежність МІЦНОСТІ цементного каменю на 28 добу твердіння R від водоцементного відношення В/Ц [Киреенко И А Расчет состава высокопрочных и обычных бетонов и растворов Киев ГосстройиздатУССР, 1961-с 79], - фіг З - залежність густини цементного каменю р від водоцементного відношення В/Ц [Плугин А А Совершенствование состава и структуры бетона с учетом электроповерхностных свойств его составляющих для повышения прочности и стойкости изделий кольцевого сечения Дисс канд техн наук 05 23 05- Харьков ХИСИ, 1994с 245], - фіг 4 - залежність густини р нв суміші наповнювача (кварцовий пил) з водою Н+В від відношення В/Н, %, - фіг 5 - залежність густини р нв суміші наповнювача (кварцовий пил) з водою Н+В від відношення В/Н, %, - фіг 6 - залежність відношення МІЦНОСТІ при згині до МІЦНОСТІ при стиску від відношення В/Н, бетону є максимальними (для ВІДПОВІДНИХ величин В/Ц), деформативні (довготривала повзучість) і фільтраційні (водопроникність) характеристики бетону є мінімальними Неоптимальна структура (фіг 1, б, в), не забезпечує максимальні ЩІЛЬНІСТЬ І МІЦНІСТЬ і мінімальні деформативність і водопроникність За даними, наведеними на фіг 2 і фіг 3 видно, що при (В/Ц)=0,23 спостерігається найбільша МІЦНІСТЬ І ЩІЛЬНІСТЬ цементного каменю, виготовленого з портландцементу Отже, оптимальна величина (В/Ц)Щть у виразі (6) дорівнює (В/Ц)=0,23 Збільшення В/Ц понад 0,23 приводить до виникнення вільної води, КІЛЬКІСТЬ якої збільшуєтьсязі збільшенням В/Ц ВІДПОВІДНО, збільшується пористість і МІЦНІСТЬ цементного каменю При В/Ц