ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ БЕТОНА С ДОБАВКАМИ

 

Цель работы – познакомить студентов с методикой подбора состава бетона с добавками-пластификаторами и установить степень их влияния на свойства бетонной смеси и бетона.

 

Для улучшения свойств бетонной смеси и обеспечения необходимых эксплуатационных характеристик бетонов применяют различного вида добавки. Их вводят непосредственно в бетонную смесь в виде сухого порошка или водных растворов и суспензий.

Определение состава бетона с добавкой производится по соответствующим исходным данным расчетно-экспериментальным методом с использованием формул, графиков и таблиц без добавки. В результате устанавливается лабораторный состав бетона на сухих заполнителях для пробных замесов.

Расчетный состав бетона проверяют в пробных замесах, исходя из заданных подвижности и прочности бетона (при необходимости корректируются).

Исходные данные для определения состава тяжелого бетона с добавками-пластификаторами включают:

- проектную марку бетона и срок ее достижения, определенную долю этой прочности к заданному сроку твердения (распалубочную, передаточную и т.п.);

- технологические требования к бетонной смеси;

- вид и марку (активность) цемента;

- вид и основные характеристики мелкого и крупного заполнителей;

- вид применяемой добавки, плотность и концентрацию ее водного раствора;

- условия перемешивания исходных материалов, уплотнения бетонной смеси и твердения свежеуложенного бетона.

Подвижность бетонной смеси с добавками-пластификаторами следует назначать исходя из требуемой подвижности бетонной смеси без добавки и вида добавки по таблице 23.

Объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха с пластифицирующе-воздухововлекащей добавкой ЩСПК должен быть в пределах, указанных в таблице 24.

Расчет исходного состава бетона при применении добавок-пластификаторов производится в следующей последовательности.

1. Рекомендуемое количество добавки С – 3 находится по графику рисунок 3, а добавок СДБ и ЩСПК по таблице 25.

2. Водоцементное отношение определяется ориентировочно по формулам:

при В/Ц≥0,4 В/Ц=К₁·А·R_ц/(R_б+0,5К₁·АR_ц);

при В/Ц<0,4 В/Ц=К₁·А₁·R_ц/(R_б-0,5К₁·А₁R_ц);

3. Значения коэффициента А и А₁ принимаются по таблице 12, а коэффициента К₁, учитывающего влияние добавки-пластификатора на прочность бетона по таблице 26.

 

Таблица 23 - Подвижность бетонной смеси одинаковой удобоукладываемости при уплотнении вибрированием

Осадка конуса бетонной смеси без добавки, см	Осадка конуса бетонной смеси с добавкой, см
СДБ, С-3	ЩСПК
1…2	1…2	1…2
3…4	2…3	1…2
5…6	4…5	3…4
7…8	6…7	5…6
9…10	8…9	7…8
11…12	9…10	8…9
13…14	11…12	10…11
15…16	13…14	12…13
17…18	15…16	14…15

 

Таблица 24 - Допускаемое количество вовлеченного воздуха в бетонной смеси с добавкой ЩСПК

Наибольшая крупность щебня (гравия), мм	Объем вовлеченного воздуха, % не более, при В/Ц
0,4	0,41…0,5	0,5

С,%   1,2     1,0     0,8     0,6

 

 

 

 

24 26 28 30 32 НГЦ.Т., %

 

Рисунок 7 - Рекомендуемое количество добавки С-3 от нормальной густоты

цементного теста

 

 

Таблица 25 - Рекомендуемое количество добавок СДБ и ЩСПК

Вид цемента	Количество добавки (в расчете на сухое вещество), % от массы цемента при его расходе, кг/м3
≤ 300	≤ 400	≤ 500	> 600
СДБ	ЩСПК	СДБ	ЩСПК	СДБ	ЩСПК	СДБ	ЩСПК
Портландцемент и быстротвердеющий портландцемент	0,15	0,15	0,2	0,25	0,25	0,4	0,3	0,6
Сульфатостойкий и гидрофобный портландцемент	0,1	0,1	0,15	0,2	0,2	0,3	0,25	0,4
Шлако- и пуццолановый портландцемент	0,2	0,25	0,25	0,3	0,3	0,5	0,35	0,8

 

Примечания: 1. Количество добавки приведено для среднеалюминатных цементов с содержанием С₃А 6...10 %.

2. Пи содержании С₃А более 10 % количество добавки увеличивается на 0,05 %, а при содержании С₃А менее 6 % - уменьшается на 0,05 %.

 

Таблица 26 - Значение коэффициента К₁

Вид добавки	К1 при подвижности бетонной смеси, см
1…4	5…7	8…10	11…14	15…18
С-3, СДБ	1,05	1,02	1,01	1,0	0,98
ЩСПК	0,9	0,92	0,94	0,95	0,96

 

3. Устанавливается расход воды для обеспечения заданной подвижности бетонной смеси с добавкой по формуле:

 

В=К₂∙В₁, л/м³, (47)

 

где В₁ - водопотребность бетонной смеси той же подвижности без добавки, л/м³ (находится по таблице 17);

К₂ – коэффициент, учитывающий влияние оптимального количества добавки ПАВ на подвижность бетонной смеси (выбирают из таблицы 27).

 

Таблица 27 - Значение коэффициента К₂

Вид добавки	К2 при расходе цемента в бетонной смеси, см
Добавка С-3
1…4	0,9	0,88	0,86	0,84
5…10	0,88	0,86	0,84	0,82
11…14	0,86	0,84	0,82	0,79
15…18	0,84	0,82	0,80	0,77
Добавки СДБ и ЩСПК
1…4	0,96	0,94	0,92	0,9
5…10	0,94	0,92	0,90	0,88
11…14	0,92	0,90	0,88	0,86
15…18	0,90	0,88	0,86	0,85

 

4. Расход цемента в бетоне с добавкой определяется по формуле

 

, (48)

 

5. Расход раствора добавки известной концентрации, л на 1 м³ бетона, определяется по формуле

 

, (49)

где Ц - расход цемента на 1 м³ бетона, кг;

С - дозировка добавки, % массы цемента;

К - концентрация раствора добавки, %;

П - плотность приготовленного раствора, кг/м³ (находится из таблицы 24).

 

Таблица 28 - Зависимость «концентрация - плотность» для водных растворов добавок-пластификаторов

Концентрация	Плотность водных растворов добавок, кг/м3
С-3	СДБ	ЩСПК
	-	1,004	1,003
	-	1,013	1,015
	1,02	1,021	1,031
	1,06	1,043	1,066
	-	1,053	1,079
	-	1,063	1,092
	1,074	1,073	1,106
	-	1,083	1,119
	1,09	1,091	1,132
	1,116	1,117	1,161
	1,148	1,144	-
	1,180	1,173	-
	1,205	1,202	-
	-	1,226	-

 

6. Количество воды для затворения бетонной смеси определяется с учетом воды, содержащейся в растворе добавки известной концентрации по формуле

 

, (50)

 

7. Коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия) раствором устанавливается по формулам:

при подвижности бетонной смеси с добавками С-3 и СДБ не более 6 см и с добавкой ЩСПК не более 12 см

 

, (51)

 

при подвижности бетонной смеси с добавками С-3 и СДВ более 6 см и с добавкой ЩСПК более 12 см

, (52)

 

8. Расход песка и щебня определяется так же, как и в лабораторной работе № 6.

9. Теоретическая плотность бетонной смеси с добавкой-пластификатором в уплотненном состоянии, кг/м³, находится по формуле

 

, (53)

 

Проведение опытных замесов и обработка результатов производятся в следующей последовательности. Расчетный состав бетонной смеси необходимо экспериментально проверить на пробных замесах.

Для этого каждая бригада студентов готовит по три образца из бетонной смеси рассчитанного состава с различным расходом добавки. Рабочие растворы добавок производятся перед приготовлением бетонной смеси. Для бетонной смеси определяют удобоукладываемость и объем вовлеченного в бетонную смесь воздуха по формуле:

, %, (54)

 

где ; - теоретическая к фактическая плотности бетонной смеси, кг/м³.

Полученные результаты испытаний всех бригад объединяют в сводную таблицу 29 и строят графики зависимостей:

- прочность - расход добавки;

- плотность бетона – расход добавки;

- объем вовлеченного воздуха - расход добавки.

 

Таблица 29 - Результаты испытаний бетонной смеси и бетона

Номер бригады	Расход материалов на 1 м3 бетона, кг	Удобоукладываемость	Плотность бетонной смеси кг/м3	Плотность бетона кг/м3	Прочность при сжатии, МПа (кгс/см2)	Объем вовлеченного воздуха, %
цемента	песка	щебня	воды	добавки, % от Ц, (л)	теоретическая	фактическая

 

По результатам работы делаются выводы о влиянии расхода и вида добавок ПАВ на свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона.

Вопросы для защиты лабораторной работы №8

1. Цель применения добавок

2. Исходные данные для определения состава тяжелого бетона с добавками-пластификаторами

3. Последовательность расчета исходного состава бетона при применении добавок-пластификаторов.

4. Как вводят добавки в бетонную смесь?

5. Формула для определения объема вовлеченного в бетонную смесь воздуха.

6. Эффект от применения добавок-пластификаторов.