На составление смеси для высокопрочного бетона влияют свойства цемента, песчаных заполнителей и водоцементное соотношение при прочности на сжатие выше 40 МПа.
Для достижения высокой прочности необходимо использовать минимально возможное водоцементное соотношение, что неизменно влияет на обрабатываемость смеси и требует применения специальных методов вибрирования для правильного уплотнения.
На современном уровне техники бетон с желаемой прочностью на сжатие на 28 сутки до 70 МПа может быть изготовлен при соответствующем соотношении ингредиентов с использованием обычных методов вибрации для уплотнения бетонной смеси.
Эмпирические графики Эрнтроя и Шеклока:
Эрнтрой и Шеклок предложили эмпирические графики, связывающие прочность на сжатие с произвольным “контрольным числом” для бетона, изготовленного с использованием дробленого гранита, крупного заполнителя и неравномерного гравия.
Эти графики показаны на рисунке 1 и 2 для смесей с обычным портландцементом и на рисунке 3 и 4 для смесей с быстротвердеющим портландцементом.
Зависимость между водоцементным отношением и контрольным числом для заполнителей с максимальным размером 20 мм и 10 мм показана на рисунке 5, где рассмотрены четыре различные степени обрабатываемости. Диапазон степеней обрабатываемости от крайне низкой до высокой соответствует значениям коэффициента уплотнения 0,65 и 0,95 соответственно.
Соотношения между заполнителем и цементом и водоцементным отношением для достижения желаемой степени обрабатываемости при заданном типе и максимальном размере заполнителя представлены в таблицах 1 и 2 для двух различных типов цементов. Ограничения этих расчетных таблиц заключаются в том, что они были получены при использовании заполнителей, содержащих 30% материала, проходящего через сито IS 4,75 мм.
Таким образом, при использовании других ингредиентов необходимо внести соответствующие коррективы. Имеющиеся на стройплощадке заполнители могут быть скомбинированы графическим методом, чтобы удовлетворить вышеуказанным требованиям. Учитывая значительные различия в свойствах заполнителей, обычно рекомендуется сначала сделать пробные смеси и внести соответствующие коррективы в сортировку и пропорции смеси для достижения желаемых результатов.
Таблица – 1: Соотношение заполнителя и цемента (по весу), необходимое для получения четырех степеней обрабатываемости при различных соотношениях вода-цемент при использовании обычного портландцемента
Таблица – 2: Соотношение цемента и заполнителя (по весу), необходимое для получения четырех степеней обрабатываемости при различных соотношениях вода-цемент с использованием быстротвердеющего цемента.
Проектирование смеси для высокопрочного бетона – процедура
Рис.1: Связь между прочностью на сжатие и условным номером (Эрнтрой и Шеклок)
Рис. 2: Связь между прочностью на сжатие и справочным числом (Эрнтроя и Шеклока)
Рис-3: Связь между прочностью на сжатие и справочным числом (Эрнтрой и Шеклок)
Рис-4: Связь между прочностью на сжатие и справочным числом (Эрнтрой и Шеклок)
Рис-5: Связь между водоцементным отношением и справочным числом
Рис-6: Комбинирование мелких и крупных заполнителей
Таблица – 3: Количество порций на кубический метр бетона
Пример проектирования высокопрочной бетонной смеси
Спроектируйте высокопрочный бетон для использования в производстве сборного предварительно напряженного бетона в соответствии со следующими требованиями:
Заданная 28-дневная прочность в кубах = 50 МПа
Очень хорошая степень контроля; коэффициент контроля = 0,80
Степень обрабатываемости = очень низкая
Тип цемента = обычный портландцемент
Тип крупного заполнителя = дробленый гранит (угловатый) максимальным размером 10 мм.
Тип мелкого заполнителя = природный песок
Удельный вес песка = 2,60
Удельный вес цемента = 3,15
Удельный вес крупного заполнителя = 2,50
Мелкий и крупный заполнители содержат 5 и 1 процент влаги соответственно и имеют следующие характеристики градации:
Размер сита IS
Процент прохождения
Крупный заполнитель
Мелкий заполнитель
20 мм
100
–
10 мм
96
4,75 мм
8
98
2,36 мм
80
1,18 мм
65
600 микрон
50
300 микрон
–
10
150 микрон
0
Проектирование бетонной смеси
Средняя прочность = (50 / 0,80) = 63 МПа
Справочное число (рис.1)= 25
Водоцементное отношение (рис. 5) = 0,35
Для заполнителя максимального размера 10 мм и очень низкой обрабатываемости, соотношение заполнителя и цемента для желаемой обрабатываемости (таблица-1) =3,2
Заполнители объединяются графическим методом, как показано на рис. 6, таким образом, чтобы 30% материала проходило через сито IS 4,75 мм.
Соотношение мелкого и общего заполнителя = 25%
Необходимые пропорции по весу сухих материалов:
Цемент – 1
Мелкие заполнители – [(25/100)x3,2] = 0,8
Крупные заполнители – [(75/100)x3.2)] = 2.4
Вода = 0,35
Если C = вес цемента, необходимого на кубический метр бетона, то
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДРОБЛЕНОГО ПЕСКА.
- Расчет состава бетонной смеси для бетонов M20, M25, M30 с процедурой и примером.
- Процедура проектирования бетонной смеси и пример IS456.
- Обычный бетон и высокопрочный бетон Свойства и различия высокопрочного бетона.
- Какие факторы влияют на обрабатываемость бетона?.
- Проектирование бетонной смеси по IS 10262-2009 – процедура и расчеты.
- Факторы, влияющие на расчетную прочность бетонной смеси.