Примеры подбора состава тяжелого бетона с суперпластификаторами
Суперпластификаторы – это пластифицирующие добавки I-ой группы, повышающие марку подвижности бетонных смесей с П1 до П4 без потерь прочности бетона. Схема технического воздействия (модифицирования) суперпластификатора в бетоне, отражена на рис.12. Рис.12. Схема влияния СП на свойства бетонной смеси и бетона. ——— -без добавок; ------- - с добавкой СП; 1- пластифицирующий эффект СП; 2 – водорегулирующий или водоиммобилизирующий (водо-редуцирующий) эффект; 3 - комбинированный эффект. Суперпластификаторы применяют с целью получения следующих эффектов: - придания высокой подвижности бетонным смесям (например, о т 2-4см до 20см и более) без последующего снижения прочности бетонов; - благодаря водоиммобилизующего (водоредуцирующего) действия: повышения прочности, непроницаемости морозостойкости, непроницаемости, сокращения сроков тепловлажностной обработки или сроков распалубки бетона естественного твердения (при полном или частичном сохранении расхода цемента при сокращении расхода воды); - сокращения расхода цемента (при сохранении подвижности бетонной смеси и В/Ц с уменьшенным расходом воды). Эффективность суперпластификаторов повышается с пони-жение алюминатности цементов и других показателей качества бетонов - получения комбинированного эффекта с частичным модифицированием (количественно пониженным) первых двух. В России широкое применение получил суперпластификатор - С-3 (СП С-3 или С-3). При испарении или высыхании раствора добавка образует твердые кристаллы, которые могут скапливаться в местах резких перегибов магистрали подачи и в запирающей арматуре (реко-мендуются шаровые краны). Вся система подачи после окончания работы с добавкой должна быть тщательно промыта. Пластификация цементных систем при введении СП С-3 происходит за счет адсорбции входящих в состав добавки олигомеров и полимеров на поверхности зерен новообразований клинкерных минералов цемента. Адсорбция носит сложный характер, и зависит как от состава добавки, так и от состава цемента. Добавка, как бы смазывая зерна - продукты гидратации раз-ных клинкерных минералов, снижает поверхностное натяжение (трение скольжения превраща-ется в трение качения). Добавка, как правило, вводится с водой затворения. Однако действие её более эффективно, если она будет введена с опозданием – именно тогда, когда часть зерен це-мента уже прореагиривала с водой. Рекомендуемые дозировки С-3 в расчете на сухое вещество находятся в пределах 0,3... 0,8% от массы цемента. Оптимальная дозировка добавки, приводящая к максимальной пластификации смеси без снижения прочности относительно бетона без добавки, или для других выше упо-мянутых целей устанавливается только экспериментальным путем для каждого конкретного це-мента в процентах от его массы. Она существенно зависит от минералогического состава це-мента, степени закристаллизованности клинкерных минералов, количества активной минераль-ной добавки в цементе (опока, трепел), тонкости помола цемента, а также других неизвестных нам факторов. Она не зависит ни от подвижности смеси, ни от расхода цемента, а только от вещественного состава самого цемента. Это упрощает поиск оптимальной дозировки, для которого предложена методика. Оптимальным следует считать то минимальное количество добавки, которое обеспечивает максимальный технический эффект: увеличение подвижности бетонной смеси с ОК=2-4см до 16см без изменения прочности бетона при равном расходе цемента и воды, либо максимальное снижение водопотребности и увеличение прочности. При введении суперпластификаторов (СП) в количестве меньше оптимального значения не достигается максимальный технический. Повышение дозировки добавки сверх оптимального значения, приводит к расслоению бетонной смеси или повышенному воздухововлечению и тем к существенному замедлению роста прочности (зерна твердеющего цемента оказываются заблокированными добавкой). Оптимальную дозировку СП рекомендуется находить экспресс методом на мини - конусе (рис. 13), с последующей ее проверкой в бетоне.
а) Экспресс метод определения оптимальной дозировки суперпластификатора в бе-тонные смеси (метод мини-конуса). Для проведения испытаний используется следующее оборудование: мини-конус фарфоровая или эмалированная чашка, фарфоровая ложка или шпатель, палочка стеклянная D =3…5мм, стеклянная пластинка 300×300 мм. Рис.13. Мини-конус. Мини-конус изготавливается из нержавеющей стали или прочной пластмассы. Внутренняя сто-рона конуса должна иметь гладкую поверхность со степенью шероховатости по ГОСТ 2789-73 не более 1,6 мкм. При испытании 100г цемента смешивают с 35г воды в течение 1мин. Мини-конус помещают на стеклянную пластинку и заполняют приготовленной цементной пастой за один прием. При необходимости штыкуют стеклянной палочкой и тщательно снимают излишки пасты с конуса и со стекла. Необходимо следить, чтобы стеклянная пластинка и конус перед определением расплыва были увлажнены одинаково. После заполнения конуса его немедленно плавно (со скоростью 1мм/мин) поднимают вертикально вверх. После полного оседания пасты под собственным весом определяют её диаметр (расплыв конуса) путём трёх измерений в разных направлениях и принимают среднее арифметическое значение диаметра. Определение проводят на серии цементных паст с дозировкой СП в интервале от 0,2 до 1,5 (2) % от массы цемента (в расчете на сухое вещество), сохраняя принятое водоцементное отношение. Дозировка добавки увеличивается на 0,1% до тех пор, пока диаметр лепешки перестанет увеличиваться, либо водо-отделение вокруг лепешки превысит 2,5мм. При появлении водоотделения измеряется только диаметр расплыва цементной пасты без учета отделившейся воды. По полученным резуль-татам строят график зависимости диаметра расплыва лепешки цементного теста от дозировки добавки и определяют минимальную дозировку, при которой достигается максимальный плас-тифицирующий эффект-точку перелома на кривой, после которой диаметр лепешки практи-чески перестает увеличиваться. Ее считают оптимальной дозировкой (Допт). Если расплыв конуса цементного теста без добавки превышает 75мм, расход воды следует понизить до 30г, а при отсутствии расплыва - повысить до 40...45 г. Метод дает надежные результаты, когда в тесте 100×В/Ц - НГ = 6...10%. а) Проверка оптимальной дозировки добавки в бетоне. Проверка пластифицирующей способности оптимальной дозировки и ее влияния на водо-потребность бетонной смеси заданной подвижности в интервале ОК=2...25 см и прочность бе-тона проводится на составах бетонной смеси, приведенных в таблице 22. Работа начинается с установления расхода воды в эталонных составах №1 и №5. Проверка найденного по мини-конусу значения Допт проводится на составах №2 и №6. Если после вве-дения в бетонную смесь принятой дозировки добавки ОК её будет меньше 16см, то следует увеличить дозировку на 0,1-0,2% и снова приготовить смесь. В случае если прочность пропа-ренного бетона с Допт окажется меньше эталонной, следует проверить параметры бетонной смеси и бетона с уменьшенным на 0,1…0,2% расходом добавки. Таблица 22 Рабочие составы бетонных смесей
Минимальная дозировка добавки, при которой бетонная смесь достигает марки по подвиж-ности П4, (П5) и при этом сброса прочности по сравнению с эталоном не происходит считает-ся оптимальной. Однако результаты определения прочности и подвижности не могут быть признаны досто-верными, если из вода бетонной смеси отделяется, каркас щебня оголяется, то есть происходит ее расслоение. В таких смесях оголившийся крупный заполнитель на границе слоев бетониро-вания образует «холодный шов», то есть в нижней части уложенного слоя бетон - в виде ого-ленного щебня. А герметичной опалубке или в массивной монолитной конструкции смесь расслаивается так, что снизу оказывается бетон, насыщенный щебнем, выше- слой раствора с малым количеством щебня, а еще выше - цементное тесто. Расслоение бетонной смеси может не сказаться на определении прочности бетона в кон-трольных образцах в связи с их малым обьемом, но в конструктивном элементе однородность прочность бетона будет нарушена. Для установления состояния прямого расслоения бетонной смеси с добавками возможно воспользоваться экспериментальными данными нашего учёного технолога по бетону М В. Младовой, приведёнными в таблице 23. Если диаметр осевшего бето-на превышает эти значения, то это свидетельствует о расслоении бетонной смеси. Таблица 23. Максимальный диаметр расплыва конуса нерасслаивающейся бетонной смеси.
Эксперимент должен быть повторен с увеличенным расходом песка на составе 2,5:6:6,5 кг вместо составов №№1...4. Таблица 22 содержит составы, в основу которых положены два эталонных состава (№1 и №5), обеспечивающие разные расходы цемента и Ц/В. Остальные сос-тавы отличаются от эталонных наличием оптимальной дозировки добавки при разной осадке конуса, по которым оцениваются: - максимальное разжижение бетонной смеси; уточнение оптимальной дозировки добавки (№2 и №6); - максимальное повышение прочности бетона (№4 и №8); - влияние расхода воды на подвижность пластифицированной бетонной смеси (№№2,3,4 и №№6,7,8). В составы №1 и №5 вода затворения вводится в количестве, необходимом для получения бетонной смеси с ОК=2.. .4см. В составах №2 и №6 расход воды сохраняется таким же, как соответственно в №1 и №5 с учетом воды в добавке при введении ее в оптимальном количестве. Рекомендуется использовать добавку в виде раствора с концентрацией не более 10%. Расход находится по формулам: Д=(Ц×х)/А,кг или Д=(Ц×х)/(А×ρд),л; где: Д - расход добавки в кг или л; Ц- расход цемента, кг; х - оптимальная дозировка сухой добавки в % от массы цемента; А - концентрация раствора добавки в %; ρд - плотность раствора добавки в г/см3 (кг/л). В составах №№3,4,7 и 8 сохраняется оптимальная дозировка добавки, но расход воды последо-вательно уменьшается сначала до ОК=8...10см, а затем до исходной подвижности ОК=2...4см. По результатам экспериментов вычисляют Ц/В отношение путем деления расхода цемента на полученный расход воды. Из бетонной смеси формуются 3 серии контрольных образов-кубов. Две серии контрольных кубов пропариваются по режиму 3(4)+3+6 для испытания сразу после пропаривания после (6-8 час – охлаждения) и в возрасте 28 суток; образцы третьей серии испытывают через 28 суток «нормального хранения». Все перечисленные составы бетона изго-тавливают последовательно и пропаривают в одной камере при условии, что между первым и последним замесом проходит время не более 1 часа. В противном случае одновременно готовят только 4 состава: с №1 по №4 и с №5 по №8 в разные дни, либо №№ 1,2,5,6 и №№3,4,7,8 в разные дни. Для бетонов «нормального хранения» прочность определяется через 3,7 и 28 суток. По полученным результатам строят графические (либо находят функциональные) зависи-мости: - относительной прочности пропаренного бетона от Ц/В отношения Rпр/Rц= f(Ц/В); - относительной прочности пропаренного или бетона «нормального хранения» в возрасте 28 суток от Ц/В R28/Rц = f(Ц/В); - кинетику роста прочности модифицированного бетона; - расхода воды (водопотребность) пластифицированной бетонной смеси от ОК В = f(ОК). Полученными результаты используются при проектировании или корректировке составов бетонных смесей с суперпластификатором С-3. Помимо С-3 существуют и другие отечественные суперпластификаторы: дофен (ДФ), мела-мин-формальдегидная смола МФ-АР (МФ-АР), НКНС 40-03 (40-03), СМФ (СМФ).
Пример 1. Требуется подобрать состав тяжелого бетона марки М400 с суперпластификато-ром, формуемого из бетонной смеси с осадкой конуса 22-24см. Бетонная смесь состава без до-бавки имеет осадку по стандартному конусу 2-4см. Твердение - пропаривание по режиму 3+3+6+2ч, с температурой изотермического прогрева -80°С. Прочность бетона после пропа-ривания должна соответсвовать - 70 % от марочной. Используемые материалы: портландцемент - среднеалюминатный М500 активностью - 48,5 МПа, с НГЦТ (нормальной густотой цементного теста - 25 % и ρц= 3100 кг/м3); щебень гранит-ный фракции 5-20мм (ρщ = 2600 кг/м3); песок - речной (Мкр = 2,2, ρп = 2650 кг/м3). 1. В соответствии с правилами подбора состава по ГОСТ 27006-86 подобран состав бетона без добавки с расходом материалов, кг/м3: цемент ............................. 392 песок .................................650 щебень .............................1155 вода ...................................200 В/Ц = 0,51; r = 0,36; ОК = 3,5см. 2. Бетон аналогичного состава изготавливается с добавкой суперпластификатора в количестве 0,5 % (в пересчёте на остаток-1,96 кг/м3). Полученная ОК бетонной смеси соответствует 18см или - на 4-6см ниже требуемой. 3. Снова приготавливается бетон аналогичного состава с СП в количестве 0,6 % (сухой остаток-2,35 кг/м3). ОК уже достигла более 24см. Бетонная смесь расслаивается, вода отделяется. 4. С целью исключения этого явления полезен один из приемов: - готовится бетон аналогичного состава с 0,55 % СП (2,16кг/м3). ОК достигает - 23см; - готовится бетон с 0,6 % СП со сниженным В/Ц до 0,48 . ОК достигает - 22см; - готовится бетон с 0,6 % СП (2,35 кг/м3) с измененным соотношением и крупного и мелкого заполнителей (r = 0,38): расход песка -686 кг/м3, щебня - 1119 кг/м3. ОК - 22,5см. 5. Из состава бетонной смеси с СП (ОК = 22-24см) и состава бетонной смеси без добавки (ОК = 2-4см) изготавливают образцы – кубы и подвергают их пропариванию по режиму, принятому на производстве (3+3+6+2 ч). Температура изотермического прогрева- 80°С, 6. Пропаренные бетонные кубы испытывают на прочность при сжатии. Получено, что Rсж бетона без добавки - 33,5 МПа, бетона с СП - 31,2 МПа. 7. Для повышения прочности бетона с СП выбирают один из следующих приемов: повторно изготовленный состав с СП пропаривается по режиму 5+3+4+2 ч; готовится новый состав бетона с дозировкой СП, превышающей предыдущую на 0,05-0,1 %, и соответственно на 5-10 % понижается водосодержание бетонной смеси (до получения ОК = 22-24см). Образцы пропариваюся по режиму 3+3+6+2 ч. 8. Состав, имеющий максимальную прочность (34,1 МПа), считается удовлетворительным для применения на производстве. Пример 2.Требуется максимально повысить прочность бетона введением в его состав добавки СП. Бетонная смесь без добавки соответствует ОК = 2-4см. Исходные данные по бетону – в примере 1. 1. По методике примера 1 подбирается состав бетонной смеси с оптимальной дозировкой СП - или точнее состав с максимальными подвижностью и прочностью бетона. (В данном случае экономически предпочтительнее идти на увеличение дозировки добавки с одновременным сни-жением водоцементного отношения). 2. Полученный состав бетона по расходу материалов на 1м3 ,кг составил: цемент ............................. 394 песок .............................. 653 щебень ............................. I160 вода ............................... 188 СП ................................. 2,36 (0,6 55) В/Ц = 0,48; ОК = 23см. 3. По методике ГОСТ 310.4- определяют величину понижения водопотребности растворной составляющей смеси. Она соответствует 20 %. 4. Изготавливается следующий состав бетона с сокращенным на 20 % водосодержанием. При этом, учитывая, что масса сокращённой воды в 1м3 бетоне фактически замещается увеличенным расходом всех материалов, производится пересчет его составляющих, но при условии сохранения прежнего расхода цемента, равного расходу на 1м3 бетона, указанному в п.2 настоящего примера, т.е. - 394 кг/м3. В результате фактический состав бетона (расход материалов, кг/м3) составил: цемент ...........................394 песок ............................ 675 щебень ..........................1199 вода ............................. 150 СП ............................... 2,36 (0,6 %} В/Ц = 0,38. Замерами осадки конуса смеси установлена ОК = 6см. 5. Дополнительным снижением расхода воды на 2-3 % С и одновременным пересчетом состава бетона добиваются ОК= 2-4см. 6. Изготовленные бетоны с добавкой и без добавки пропаривают по режиму 3+3+6+2 ч и после остывания через 4ч определяют их прочность. Для бетонов без добавки она равна 34,8 МПа, а для бетона с добавкой - 47,5 МПа. Полученный состав рекомендуется к производству Пример 3.Определить сокращение времени термообработки и температуры изотермического прогрева при введении в бетон суперпластификатора СП. Исходные данные - в примере 1. 1. По методике примера 2 подбирают состав бетона, изготовливаемый из бетонной смеси с ОК = 2-4см и достигающий по сравнению с эталоном без добавки наибольшего прироста прочности - на 12,7 МПа. 2. Выполняют повторный замес с СП. Образцы пропаривают по режиму 2+3+4+2 ч (сокращают на 1 ч время предварительной выдержки и на 2 ч время изотермического прогрева). Темпе-ратура изотермического прогрева - 80 °С. Прочность бетона после пропаривания - 38,8 МПа. 3. Выполняют третий замес с СП. Образцы пропаривают по режиму 2+3+4+2 ч. Снижают температуру изотермического прогрева на 10°С (до70°С). Прочность бетона после пропа-ривания - 33,1 МПа. Данный режим термообработки считается оптимальным. Примечание. В заводском производстве сокращение времени предварительного выдерживания возможно в ограниченном числе технологий, например, в стендовом производстве крупноразмерных изделий формуемых, когда формуется одно изделие и оно находится в отдельной пропарочной камере. Пример 4.Определить возможность снижения расхода цемента для бетона с суперпластифи-катором при условии сохранения подвижности бетонной смеси и прочности бетона. Исходные данные по бетону - в примере 1. 1. По методике примера 2 подбирают состав бетона с СП. При том же приросте прочности по сравнению с эталоном - 12,7 МПа. 2. Изготавливается другой состав бетона с сокращенным (по сравнению с составом, приве-денным в пп. 4 и 5 примера 2) на 70кг расходом цемента при сохранении требуемой подвиж-ности бетонной смеси за счёти увеличения водоцементного отношения на 0,02. В результате получен состав бетона следующим расход материалов (кг/м3): цемент ............................324 песок ...............................707 щебень ............................267 вода ................................130 СП ..................................1,94 (0,6%) и В/Ц = 0,40. Полученная осадка конуса составила ОК = 3-4см. 3. После пропаривания бетона по режиму 3+3+6+2 ч определяютего прочность, которая составила - 35,1 МПа. Этот состав уже рекомендуется для производства. Пример 5.Определить комплексное воздействие СП на бетонную смесь и бетон. Исходные данные - по примеру 1. 1. По примеру 1 подбирают состав бетона с СП, в результате чего получено: бетонная смесь пластифицируется от 2-4 до 20-22см; прочность бетона - на уровне эталона. 2. По существующей на заводе технологии требуется применение бетонной смеси с ОК = 6-8см. Поэтому готовится второй состав бетона с СП по аналогии с примером 2 (см. пп. 3-5) и отформованные образцы пропариваются бетона - по режиму 3+3+6+2 ч. Определения прочнос-ти бетона показали, что она соответствует -45,8 МПа. 3. Сокращают режим термообработки за счёт стадии изотермического прогрева на 2ч. Для чего изготавливают бетон такого же состава и образцы пропаривают по режиму 3+3+4+2 ч. Определения прочности бетона показали, что она соответствует - 38,1 МПа. 4. Изготавливают бетон того же состава и пропаривание проводят по сокращенному режиму с дополнительно сниженной на 20°С температурой изотермического прогрева. Определения прочности бетона показали, что она составляет - 35,7 МПа. 5. Изготавливают бетон, в составе которого ещё сокращают на 20 кг/м3 расход цемента. Фак-тический состав его (кг/м3) составил: Ц .............................. 374 П .............................. 668 Щ ..............................1190 В .............................. 150 Д .............................. 2,25 (0,6%) В/Ц = 0,40. 6. Определения прочности бетона показали, что она составляет 32,1 МПа. Полученный состав бетона и режим его пропаривания рекомендуется к производству изделий.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2836)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |