Водоцементное отношение для бетона класса в30
Основой современных способов подбора (проектирования) состава бетона на заданную прочность является закон водоцементного отношения, впервые сформулированный русским ученым проф. И.Г. Малюгой в конце прошлого столетия. Согласно этому закону, прочность бетона Rб, приготовленного на одних и тех же материалах, не зависит от его состава (1:x:y) и, следовательно, от расхода цемента, а определяется водоцементным отношением В/Ц, т.е.
Этой зависимости следуют бетоны одного возраста, твердевшие в одних и тех же температурно-влажностных условиях и приготовленные из бетонных смесей при одной и той же степени уплотнения и при расходе цемента от 200 до 450 кг/м 3 .
Зависимость Rб(n) = f(B/Ц) с максимумом при водоцементном отношении 0,3-0,4 приведена на рис. 6.2.
Рис. 6.2. Зависимость Rб28 = f(B/Ц)
Положение максимума может смещаться влево (в область более низких значений В/Ц) при применении более совершенных способов укладки, позволяющих плотно укладывать бетонные смеси с пониженным расходом воды; при этом прочность бетона, соответствующая максимуму на кривой, существенно повышается. С увеличением водоцементного отношения (правая ветвь кривой) прочность бетона понижается вследствие уменьшения плотности цементного камня, так как только часть воды затворения входит в состав новообразований. Понижение прочности бетон при уменьшении водоцементного отношения (левая ветвь кривой Rб = f(В/Ц)) вызывается тем, что при этом ухудшается удобоукладываемость бетонной смеси, что исключает возможность достаточно плотной ее укладки. Для получения удобоукладываемых бетонных смесей обычно применяют водоцементные отношения, превышающие значения, соответствующие максимуму на кривой Rб = f(В/Ц).
Впервые для отечественных цементов кривые Rб(n) = f(В/Ц) были экспериментально получены Н. М. Беляевым, который дал математическое выражение для правой ветви кривой в виде
.
где Rб28 – предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 сут. при твердении в нормальных температурно-влажностных условиях, МПа; Rц активность цемента, МПа; А – коэффициент, учитывающий вид крупного заполнителя и равный для щебня 3,5, а для гравия 4.
При замене щебня гравием прочность бетона понижается примерно на 10-15 %, что объясняется меньшим сцеплением цементного раствора с гравием, имеющим окатанную поверхность.
Прочность бетона Rб28 в зависимости от цементно-водного отношения Ц/В описывается формулой:
в которой прочность бетона уже линейно связана с Ц/В, что делает ее более удобной для практического использования.
Однако при Ц/В > 2,5 (В/Ц 0,4) зависимость (6.8) нарушается, и действительные показатели прочности оказываются ниже расчетных значений. Для практических целей удобно зависимость Rб = f(Ц/В) при Ц/В > 2,5 принимать прямолинейной, но с меньшим углом наклона прямой, чем при Ц/В 2,5)
Rб = А1Rц/(Ц/В + 0,5). (6.10)
Значения коэффициента А и А1 принимаются по табл. 6.4
источник
Исходные данные по сырьевым материалам приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Характеристики сырьевых материалов
, кг/м 3
, кг/м 3
Рассчитать состав тяжёлого бетона класса В 20 при коэффициентах вариации прочности бетона Vп = 6; 11; 15 %. Жесткость бетонной смеси — 15 с. Рассчитать дозировку материалов на замес для бетоносмесителя V = 500 л.
Согласно ГОСТ 18105-2010 («Бетоны. Правила контроля и оценки прочности») требуемая прочность бетона (отпускная в промежуточном или проектном возрасте) при нормировании ее по классам (Rт, МПа) определяется по формуле (1.1):
, (1.1)
где Bнорм – нормируемое значение прочности в МПа для бетона данного класса по прочности на сжатие, или осевое растяжение, или при изгибе; в данной задаче Bнорм = 20 МПа;
Кт – коэффициент требуемой прочности, принимаемый в зависимости от среднего коэффициента вариации прочности бетона Vп (таблица 1.2).
Таблица 1.2 – Значение коэффициента Кт в зависимости от Vп
источник
Водоцементное отношение – это отношение объема воды к массе цемента в бетонном замесе. От величины данного параметра напрямую будет зависеть непроницаемость бетона. В строительстве водоцементное отношение высчитывается по формуле в/ц = масса воды/масса цемента, обычно равно 0.25, что в пропорциях получается как 1:4.
Некоторые добавляют воду в соотношении 0.35-0.6 для облегчения работы с раствором, что сказывается на прочности кладки или монолита. Поэтому если есть необходимость сделать раствор более текучим, но сохранить прочность, можно использовать специальные пластификаторы.
Соотношение песка, воды и цемента влияет на стойкость бетона к усилию на сжатие. Чем больше воды в смеси, тем менее прочным будет бетон, более проницаемым и менее плотным, что соответствующим образом сказывается на прочности и долговечности всего здания или конструкции. Лишняя вода, которая не вступила в реакцию, в процессе застывания бетона будет испаряться и может стать причиной появления трещин, пустот, иных дефектов.
Бетон затвердевает при прохождении химической реакции воды с цементом и песком – реакции гидратации, сопровождаемой выделением тепла (теплота гидратации). Для получения качественного раствора для каждого кг цемента берут 250 миллилитров воды.
Для расчета потребности материалов берут распространенное соотношение 1:3:5 – первая цифра указывает на вес цемента, вторая обозначает песок и третья гравий. Воду добавляют в соотношении 0.25 к весу цемента. Погрешность может составлять около 10%.
Перед тем, как готовить бетон, необходимо посчитать, сколько всего понадобится смеси для выполнения работ. Так, если заливается ленточный фундамент, то значение (по проекту) периметра здания умножают на высоту основания (все расчеты в метрах). В других случаях используют подходящие методы вычисления объема. Полученное число умножается на 250 килограммов, ведь именно столько цемента нужно для замеса куба бетонной смеси хорошей жесткости.
При покупке цемента обязательно нужно обращать внимание на дату производства – чем больше срок хранения, тем хуже качество цемента. После полутора лет хранения цемента в идеальных условиях для выполнения серьезных работ он непригоден. Чтобы проверить качество цемента в бытовых условиях, можно насыпать его на сухую ладонь и сжать ее в кулак – цемент оптимального качества почти полностью «вытечет» сквозь пальцы.
Песок лучше выбирать мелкозернистый – до 1.25 миллиметров, что позволит понизить объем воздушных промежутков. В песке не должно быть пыли, других включений органики. Фракция щебня/гравия не должна превышать треть ширины опалубки. Для приготовления жесткого бетона недопустимо использовать щебенку известковых пород.
Если планируется выполнять армирование, фракция частиц должна быть равна максимум четверти наименьшего размера конструкции и трем четвертям просвета между стержнями арматуры. Несоблюдение этих правил приведет к появлению пустот в бетонном монолите, что значительно понизит прочность и долговечность конструкции.
Водоцементное отношение для бетона очень важно. Без воды не пройдет реакция затвердения цемента и не удастся получить желаемый результат. Для прохождения реакции достаточно воды в объеме, равном четверти веса цемента. Но мешать такую смесь достаточно сложно, поэтому обычно воду берут в большим объемах, повышая его текучесть (пластичность).
С добавлением воды в смесь нужно быть очень осторожным, так как лишняя вода способствует заполнению смесью формы самотеком, просачивается через опалубку, долго испаряется, способствует появлению пор в бетоне, распространению трещин. Бетон точно не будет прочным, если в раствор влито много воды.
Для того, чтобы цементный раствор поддавался укладке и плотно заполнял форму, гарантируя максимальную прочность, обычно берут показатель 0.6. Нужно отметить, что такое водоцементное отношение актуально для бетона марки М75: для приготовления кубического метра раствора берут около 150 л (кг) воды.
Чтобы понять, сколько воды нужно, желательно понять принцип ее действия в растворе. Вода нужна для двух функций: прохождения химической реакции схватывания и отвердевания цемента (около 30% от общего веса воды, что используется) и придания текучести бетону (чтобы с ним можно было работать). Таким образом, большая часть воды нужна для повышения комфорта работы со смесью – ее-то и можно уменьшать: добавлять пластификаторы, работать с жестким бетоном, трамбуя его специальными вибраторами или вручную.
Жесткий бетон содержит небольшой объем воды в составе. В процессе укладки требует мощного механического уплотнения, прессования или трамбовки. Для приготовления жесткой смеси берут сравнительно немного цемента. Использование такого бетона актуально для создания сборных железобетонных конструкций в условиях заводов, оборудованных мощными машинами для уплотнения. В индивидуальном строительстве такие бетоны редко применяют.
Нужную прочность получают посредством соблюдения пропорций ингредиентов в бетоне. Чтобы понять, подойдет ли выбранная пропорция для приготовления прочного бетона и выполнения работ, желательно сделать пробный замес.
Чтобы в домашних условиях приготовить бетон нужной консистенции и характеристик, выполняют пробный замес. Сначала все работы выполняются с использованием мастерка или лопаты совкового типа, потом же, после определения нужной пропорции, используют бетономешалку.
В емкость или на стальной лист, подготовленную площадку насыпают лопату цемента, 3 полных лопаты песка, увлажняют смесь, тщательно перемешивают лопатой. Далее всыпают крупную фракцию в объеме 5 лопат, добавляют по чуть-чуть воду и мешают, пока не получится вязкая консистенция. Воду лучше лить из емкости, чтобы определить нужный объем.
Потом бетонную смесь берут в руки, делают шар, кладут на любую площадку. На руках явных следов цемента быть не должно, а ком затвердеет и сохранит форму – значит, замес правильный. Такой бетон соответствует марке М75. Если же ком плывет – в нем много воды. Расслоение говорит о недостаточном объеме воды.
Если есть время ожидать затвердения раствора, можно провести другую проверку: залить бетон, выждать нужный период, потом ударить по монолиту зубилом в попытках расколоть. Если зубило вошло в толщу максимум на 5 мм, водоцементное отношение правильное, это бетон М75. И кусочки от монолита откалываться не должны.
В процессе замеса и укладки жесткие цементные смеси требуют знания правил работы с ними. Бетон марки М75 довольно часто применяется в частном строительстве, так как демонстрирует хорошие показатели усилия на сжатие (до 75 килограммов силы на квадратный сантиметр площади). Этого достаточно для гарантии надежности и долговечности конструкции. Нагрузки на изгиб/растяжение компенсируются армированием.
- Для снижения нагрузки берут небольшую бетономешалку и ручной вибратор с наконечником соответствующего диаметра.
- Между слоями, залитыми в разное время, схватывание будет плохим. Поэтому необходимо армирование либо заливка (засыпка) за один раз.
- При ручной трамбовке больше 30 сантиметров слоя заливать нежелательно.
- После заливки и трамбовки смесь укутывают гидроизоляцией – накрывают полиэтиленовой пленкой, к примеру, чтобы избежать преждевременного схватывания бетона. Зимой конструкцию нужно утеплить.
- Опалубка должна быть очень прочной, чтобы выдержать заливку и вибрацию, трамбовку.
- После демонтажа опалубки вид фундамента будет не очень эстетичным – это нормально, все несовершенства будут сглажены отделочными работами.
Водоцементное отношение – очень важный параметр для замеса правильной бетонной смеси с нужными характеристиками. Поэтому всегда до начала приготовления раствора нужно все тщательно просчитывать, чтобы получить желаемый результат.
источник
Вода для бетона- не такой простой вопрос. Для бетонной смеси можно брать водопроводную или колодезную, или любую воду, но не в коем случае не кислую, рН должен быть больше или равен 4 (но не более 12,5), а лакмусовая бумажка окрашена в красный. В воде для бетона недопустимы не только кислоты, но и нефтепродукты, жиры, масла, фенолы, сахара и слишком много соли, особенно сульфатные. Насчет солей – для бетона иногда применяют морскую воду, если содержание всех солей в ней не выше 5000мг/литр. Но для конструкций зданий, особенно в сухом климате, есть исключение, так как морская соль может проступить на поверхность бетона, а внутри – способствовать коррозии металлической арматуры. Промышленную, сточную или болотную воду использовать для бетона – никак нельзя. Обычная вода из колодца или водопровода как правило, подходит для бетона. Для ухода за бетоном – полива водой, нужно применять такую же воду, как и для замеса.
Лишняя вода в бетоне вредна, она резко усложняет технологию бетонных работ из-за расслоения бетонной смеси, и крайне негативно скажется на прочности созревшего бетона. Оптимальным является такое соотношение вода/цемент, чтобы бетонная смесь была подвижной и связанной, то есть не расслаивалась. Потери прочности созревшего бетона в результате замеса с лишней водой, уж не говоря о том, что в бетон добавили водички после замеса – эти потери прочности составляют не доли прочности – а разы. Бетон марки 400 вполне реально превратить в бетон марки 200, просто добавив лишнюю водичку.
Объяснений этому негативу много, поскольку химия бетона очень сложная, можно привести один — для примера. Вода, которая не нужна для реакции гидратации цемента, частично останется в бетоне несвязанная, поспособствовав образованию пор и капилляров, а в морозы будет замерзать, увеличиваться в объеме и разрывать бетон – то есть резко снизит и прочность, и морозостойкость. Часть воды все же испарится, особенно ближе к поверхности конструкции, при этом получаются поры покрупнее, капилляры ближе к поверхности, итог тот же – резкое снижение прочности и морозостойкости созревшего бетона.
Слишком большое В/Ц видно даже на глаз – из бетонной смеси при вибрации отделяется водичка.
В/Ц, или водоцементное отношение — это масса воды/масса цемента.
Цементу нужно для реакции гидратации всего четверть массы воды от массы собственно цемента, остальная вода остается несвязанной. По теории – достаточно В/Ц = 0,2. На практике, конечно, все не так, ведь такая смесь будет слишком жесткой. Практический диапазон В/Ц 0,4 – 0,75.
Для элементов и конструкций, работающий в условиях особой тяжести, и при невозможности устройства гидроизоляции – например, в случае тротуарной плитки, принимают нижнюю границу В/Ц = 0,4. Для бетонной смеси, применяемой для заливки фундаментов – максимально В/Ц = 0,75. Хорошие показатели морозостойкости имеет бетон с В/Ц не более 0,5.
Очень частая ошибка при самостоятельном приготовлении бетонной смеси – превышение В/Ц. Это понятно, ведь уложить и уплотнить бетон очень важно, а для этого его надо приготовить как можно более подвижным. Но надо искать золотую середину. Как вариант – можно применять пластификаторы.
Еще одна серьезная ошибка – неправильный уход за бетоном. Нужно помнить, что бетон, проходящий гидратацию во влажных условиях, то есть смоченный или политый водой и укрытый полиэтиленовой пленкой от испарения, будет иметь показатели прочности и морозостойкости в несколько раз выше, чем бетон, который «высушили» в темпе. Конечно, все не так просто. С бетоном нет такого понятия, как «просто», как и нет ни одной линейной зависимости. При малом В/Ц бетон быстро наберет прочность за первые один – три дня твердения, но затем – в три месяца и через год, такой бетон будет менее прочным, чем бетон, приготовленный с большим В/Ц. Это связано с химией бетона. Лучший вариант – для замеса применять заполнители с нормальной влажностью, и соблюдать рецепт, или подбор состава, в котором В/Ц подобрано оптимально. Оптимальное В/Ц по маркам бетона в зависимости от марки применяемого портландцемента:
источник
Бетон — искусственный камень, образующийся в результате химических реакций, происходящих в смеси цемента, наполнителей и воды.
Наиболее интенсивно химические реакции в бетонной смеси происходят в течение первых семи суток. Окончательное схватывание — процесс очень длительный, считается, что требуемую прочность бетон набирает за 28 суток. После окончания этого периода скорость набора прочности резко замедляется.
Марка бетона — цифра, соответствующая пределу прочности на сжатие бетонного куба 28-суточной выдержки со стороной 20 см, выраженная в кг/см2.
С помощью молотка и зубила. Если под ударом молотка весом 300-400 г зубило вбивается в бетон не более чем на 5 мм, прочность бетона соответствует марке 75-100, больше чем на 5 мм — прочность бетона менее 75. Если зубило «не идет» и откалывает от бетона мелкие кусочки, прочность такого бетона — не менее 150-200 кг/см2.
Цифры в маркировке цемента (например, М300, ПЦ500) характеризуют прочность изделий из него. Марку цемента выбирают, исходя из необходимой прочности (марки) бетона. Общее правило: для бетонов марки до 300 выбирают цементы, значение марки которых в 2,5-3 раза выше; для бетонов более высоких марок соотношение снижается до 1-1,5. Практически используемые соотношения марок бетона и цемента приведены в таблице 1.
Срок хранения цемента ограничен, ввиду его способности впитывать влагу из воздуха. Поэтому для увеличения срока хранения цемент надо хранить в сухом помещении без сквозняков в заводской упаковочной таре, дополнительно укутанной несколькими слоями воздухонепроницаемой (полиэтиленовой) пленки. Цементы разных марок не следует держать вместе. При соблюдении этих условий цемент без значительной потери свойств можно хранить до полутора-двух лет.
Сжатый в кулак цемент хорошего качества должен «вытекать» сквозь пальцы. Оставшийся в кулаке рыхлый комок свидетельствует о потере части активности цемента. В дачном строительстве его еще можно использовать, но расход целесообразно увеличить примерно в полтора раза.
Разные, от древесных опилок до керамзита. Классические наполнители — песок, гравий, щебень.
Чистый — без мусора, пыли, остатков растений, глины и суглинков. Содержание всех глинистых и илистых частиц в песке для обычного бетона не должно превышать 5%. Тонкий песок с диаметром песчинок менее 1,2 мм малопригоден.
Наберите в бутылку или другую емкость 200 мл песка. Залейте его водой и хорошо взболтайте. После отстаивания в течение 1,5-2 минут слейте воду. Повторите процедуру несколько раз до тех пор, пока сливаемая вода не будет чистой. Если после этого в емкости осталось более 185-190 мл песка, такой наполнитель годится для замешивания бетона.
В любом случае размер частиц наполнителя (щебень, гравий) не должен превышать 120 мм (150 мм для бутобетона). Общее правило по определению пригодности наполнителя по наибольшему размеру частиц — он не должен превышать 1/3 минимального размера конструкции и 3/4 от расстояния между прутьями арматуры.
После замеса раствора в процессе заливки в опалубку часто укладывают крупные камни, обломки кирпича или строительных блоков с целью экономии материала. Такой бетон называют бутобетоном.
Воду, пригодную (в сыром виде или после кипячения) для питья.
Водоцементное отношение В/Ц — это пропорция веса цемента и воды, используемая для приготовления бетонной смеси. Наряду с маркой цемента В/Ц определяет марку бетона, его прочность. Практические значения водоцементного отношения для бетонной смеси на основе гравия приведены в таблице 2. При использовании щебня значения В/Ц из таблицы следует увеличить на 0,05.
| Марка цемента | ||||||
| 300 | 0,75 | 0,65 | 0,55 | 0,50 | 0,40 | — |
| 400 | 0,85 | 0,75 | 0,63 | 0,56 | 0,50 | 0,40 |
| 500 | — | 0,85 | 0,71 | 0,64 | 0,60 | 0,46 |
| 600 | — | 0,95 | 0,75 | 0,68 | 0,63 | 0,50 |
От количества воды в смеси зависит ее пластичность и прочность бетона после застывания. При определении необходимого количества воды следует ориентироваться на жесткие бетоны с минимальной пластичностью, так как при неудобстве в работе добавить воду в смесь всегда легче, чем добавлять цемент и наполнители. Внешний признак жесткого бетона — бугорок смеси на лопате сохраняет форму и не расползается. Использование наполнителей с мелкой фракцией требует большего расхода воды.
В дачном строительстве часто используемый вариант бетонных смесей — 1/3/5, что означает, что на каждый килограмм цемента требуется ввести в смесь 3 кг песка и 5 кг гравия или щебня.
Исходные данные для расчета бетонной смеси — вид наполнителя, марка имеющегося цемента, требуемая прочность бетона. При расчете пригодятся данные, приведенные в таблицах 1-3. Предположим, требуется бетон марки М200, вналичии есть цемент М400 и крупный гравий с размером зерна 40 мм.
Водоцементное отношение В/Ц для цемента М400 — 0,63 (табл. 2). В таблице 3 находим, что для бетона с гравийным наполнителем 40 мм потребуется 155 л воды на кубометр смеси. По значению В/Ц определяем вес цемента 155/0,63=246 кг.
Исходя из принятого соотношения ингредиентов (1/3/5) вычисляем, что для приготовления одного кубометра бетонной смеси кроме цемента потребуется 738 кг песка и 1230 кг крупного гравия.
Для начала цемент тщательно перемешивают с песком, после этого смесь слегка (!) смачивают водой,снова перемешивают и вводят гравий или щебень, постепенно и понемногу добавляя требуемое количество воды. Воду лить следует крайне осторожно; момент, когда ее становится много, наступает неожиданно, поэтому добавлять воду можно только маленькими порциями. Количество воды, приведенное в таблице 3 — не конечные идеальные значения. На практике воды может понадобиться больше или меньше в зависимости от влажности ингредиентов.
В древности бетонные смеси готовили, перемешивая ингредиенты вручную. Это очень кропотливый и трудоемкий процесс. Дачнику ручное смешивание можно рекомендовать только в случае малых объемов работы и их редкой периодичности во времени. В любом случае, использование бетономешалки предпочтительнеее, так как происходит сокращение трудозатрат и улучшается качество смешивания составляющих, от которого напрямую зависит прочность бетона и его долговечность.
Основная трудность при заливке опалубки — уплотнение бетонной смеси. Наличие пустот снижает прочность. Чтобы заполнить все пустоты, применяют электрические вибраторы. При их отсутствии бетон в опалубку заливают слоями 10-15 см, тщательно уплотняя каждый слой штыкованием металлическим штырем или деревянной палкой, а также несильным, но частым постукиванием по опалубке деревянной колотушкой.
Водоцементное отношение ( В / Ц) и удельное содержание цемента ( Ц) рассчитывают путем введения определенного значения а в номограммы. [1]
Водоцементное отношение равно отношению массы воды к массе цемента в замесе. От его величины зависит непроницаемость бетона. Считается, что при отношении, равном 0 56 — 0 6, бетон имеет нормальную непроницаемость, 0 46 — повышенную непроницаемость, 0 45 — очень высокую непроницаемость. [2]
Водоцементное отношение является по существу решающим фактором в регулировании пористости бетона. Известно [4], что количество химически связанной воды цементами среднего минералогического состава округленно можно принять равным к трехмесячному сроку 20 %, а к годичному 25 % от. Вся излишняя вода, вводимая в бетон в силу ( Необходимости получения удобоукладываемой бетонной смеси, создает пористую структуру цементного камня. Если же учесть, что, кроме пористости цементного камня, имеют место другие виды неплотностей бетона, то общая пористость его будет несколько выше. [3]
Водоцементное отношение является по существу решающим фактором в регулировании пористости бетона. Известно [83], что количество химически связанной воды цементами среднего минералогического состава к трехмесячному сроку достигает около 20 / о, а к годичному — 25 % веса цемента. Излишняя вода, вводимая в бетонную смесь для повышения удобоукладываемости, создает пористую структуру цементного камня. [4]
Водоцементное отношение принимают равным 1: 4 как для первой, так и для второй рецептуры. [5]
Водоцементное отношение находим интерполяцией по табл. 193: В / Д-035. Пользуясь табл. 194, которая соответствует этому значению В / Ц, определяем состав смеси: цемента 525 кг, песка 590 кг, щебня 1100 кг, вода 185 л на 1 м3 бетона. [6]
Водоцементное отношение и расход цемента являются важными факторами; повышенный расход цемента позволяет получить плотную смесь при низком водоцементном отношении. Хорошее уплотнение бетона и высокое качество работ, особенно в конструкциях стыков, имеют большое значение. Вид применяемого цемента имеет меньшее значение; хорошие результаты дают глиноземистый, сульфатостойкий, шлакопорт-ландцемент и пуццолановый портландцемент. [7]
Водоцементное отношение раствора подбирается опытным путем так, чтобы расплыв конуса из раствора после 30 встряхиваний на встряхивающем столике находился IB пределах 106 — 115 мм. Выбранная консистенция в 105 — 110 мм обеспечивает хорошее уплотнение раствора при 3-мин вибрации. Испытание цемента в пластичном растворе с определенной консистенцией, но с различным В / Ц позволяет определять прочность вяжущего с учетом его водопотребности. [8]
Водоцементное отношение раствора для изготовления балочек устанавливают по консистенции раствора, определяемого расплывом конуса. [9]
Водоцементное отношение мокрой смеси обычно на 20 % больше. [10]
Водоцементное отношение приготовляемого цементного раствора, в зависимости от класса цемента, должно соответствовать значениям, приведенным ниже. [11]
| Зависимость прочности бетона от величины водоцементного отношения. [12] |
Водоцементным отношением ( В / Ц) называют отношение массы воды к массе цемента в свежеизготовленной бетонной смеси, причем учитывают только свободную, не поглощенную заполнителями воду. [13]
Водоцементным отношением называется отношение количества воды затворения к количеству цемента по массе. [14]
Установив Водоцементное отношение в бетоне и руководствуясь потребной консистенцией бетонной смеси, видом заполнителя и его наибольшей крупностью, определяют, пользуясь табл. 194 — 202, количество цемента ( Ц), песка ( Я), крупного заполнителя ( Кр) и воды ( В) на 1 ж3 уплотненного бетона. [15]
До тех пор пока перемешанную бетонную смесь можно укладывать и уплотнять, она называется свежеприготовленной бетонной смесью. Смесь должна быть замешана таким образом, чтобы с учетом способов транспортировки, укладки и уплотнения она была удобоукладываема и полностью уплотняема. Определяющим является тот фактор, что затвердевший бетон приобретает свойства жесткого бетона.
1. Значение содержания воды Свежая бетонная смесь изготавливается путем замешивания цемента, крупного и мелкого зернистого заполнителя и воды. Благодаря использованию различных присадок и добавок в настоящее время стало возможным комбинировать необходимые свойства свежеприготовленной бетонной смеси с многообразием свойств жесткого бетона.
При смешивании цемента с водой образуется цементный клей. После его затвердевания (гидратации) образуется цементный камень. Процессу гидратации могут способствовать добавки. Содержание эффективной воды и тем самым водоцементное отношение могут в значительной степени повлиять на удобоукладываемость, но, прежде всего, на прочность и плотность цементного камня и тем самым на свойства жесткого бетона.
1) Исходя из этого, на свойства свежеприготовленной бетонной смеси и свойства жесткого бетона могут оказать влияние различные добавки. В обычном бетоне цементный клей должен обволакивать зерна заполнителя и заполнять оставшиеся пустоты. По сравнению с крупнозернистым заполнителем, содержание цементного клея в смеси повышается при использовании мелкозернистого заполнителя, а также заполнителя с шероховатой и ребристой поверхностью зерен, или, соответственно, плоской или остроугольной формой.
Содержание эффективной воды складывается из удерживаемой зернистым заполнителем поверхностной влаги, воды, содержащейся в добавках и присадках, а также добавляемой воды (таблица 1). Зернистые заполнители с пористой структурой дополнительно впитывают влагу, называющуюся влажностью зерна. Она не сказывается на консистенции и водоцементном отношении, но может способствовать благоприятной внутренней обработке, когда в последствии еще негидратированный цемент будет впитывать эту влагу. Если же напротив влажность пористых зерен заполнителя не учитывается при расчете общего содержания воды, следует ожидать более густую консистенцию бетонной смеси и нарушение сцепления в жестком бетоне.
2. Требования к добавляемой воде Для приготовления бетонной смеси может использоваться питьевая вода, а также природная вода, если она не содержит компонентов, отрицательно влияющих на твердение или других свойствах бетона или нарушающих антикоррозионную защиту его арматуры. Требования к добавляемой воде регулируются нормой DIN EN 1008.
Для замеса бетона в соответствии с DIN EN 1008 может использоваться также остаточная вода, регенерированная при производстве бетона. При производстве высокопрочного бетона и ячеистого бетона остаточную воду использовать нельзя. Требования к остаточной воде регулируются нормой DIN EN 1008.
Содержание воды в добавкахи присадках
Таблица 1: Общее содержание воды
Рис. 1 Свойства свежеприготовленной бетонной смеси и жесткого бетона в зависимости от водоцементного отношения
Например: Соотношение 165 л = 165 кг воды и 300 кг цемента образуют следующее водоцементное отношение:
Если при одинаковом содержании цемента в бетонную смесь вместо 165 л воды добавляется 210 л, то водоцементное отношение повышается
Например: Соотношение 210 л = 210 кг воды и 300 кг цемента образуют следующее водоцементное отношение:
летучей золы, учитываемых в содержании цемента, образуется эквивалентное водоцементное отношение (в/ц)экв (смотри также спецификацию цемента B 16 „Высокопрочный бетон/Сверхпрочный бетон“).
3. Водоцементное отношение
Массовое соотношение содержания эффективной воды к содержанию цемента, на 1 м3 уплотненной свежей бетонной смеси называется водоцементным отношением.
Например: Соотношение 165 л = 165 кг воды и 280 кг цемента и 60 кг учитываемой летучей золы (к = 0,4) образуют следующее эквивалентное водоцементное отношение:
(в/ц) экв = 165/(280+ 0,4 • 60) = 0,54
Химически и физически цемент может связывать количество воды, составляющее ок. 40 % от его массы (в/ц = 0,40). Если цементный клей имеет более высокое водоцементное отношение, то несвязанную воду обозначают как избыточную. Она образует разветвленные, способные впитывать влагу (капиллярные) поры.
4. Определение водоцементного отношения
Для того чтобы получить достаточную плотность и прочность цементного камня, необходимо снижать водоцементное отношение бетона соответствующего класса экспозиции. При определении водоцементного отношения в соответствии с таблицей 1 отдельные показатели не должны превышать предельных значений более чем на 0,02.
Таблица 2 Максимальные водоцементного отношения
Классы экспозиции, свойства бетона
XD1, XS1, XF2 1), XF3 1), XM1, XM2 2)
Высокое сопротивление проникновению воды (толщина строительного элемента до 40 см) Подводный бетон
1) Ячеистый бетон 2) Только с обработкой поверхности Водоцементное отношение, необходимое для получения желаемой прочности бетона на сжатие, можно определить с помощью предела прочности цемента при сжатии, смотри рисунок 2. При введении присадок и добавок может выявиться изменение зависимости между водоцементным отношением, пределом прочности цемента и бетона при сжатии.
5. Консистенция Одной из существенных характеристик свежеприготовленной бетонной смеси является консистенция. В бетонной технологии консистенция описывает удобообрабатываемость, уплотняемость, перекачиваемость и удобоукладываемость бетонной смеси. На основании испытаний можно выделить различные классы консистенции свежей бетонной смеси. В соответствии с DIN EN 206-1 выделяют 4 различных вида испытаний для определения консистенции бетонной смеси и, соответственно, следующие классы консистенции. Классы S1 — S5 (определение осадки конуса) в соответствии с DIN EN 12350-2 Классы V0 — V4 (метод Вебе) в соотв. с DIN EN 12350-3 Классы C0 — C4 (определение степени уплотнения) в соответствии с DIN EN 12350-4
Классы F1 — F6 (определение подвижности бетонной смеси) в соответствии с DIN EN 12350-5
Следует использовать преимущественно определение подвижности, а для более твердых консистенций испытание на степень уплотнения (таблица 3).
1) Для высокопрочного бетона предел прочности цемента на сжатие не имеет значения.
Пояснения к диаграмме: f с, dry, cube: среднее значение 28-дневного испытания прочности бетона на сжатие с использованием пробных кубиков толщиной 150 мм; выдерживание в соответствии с DIN
Бетонные смеси классов консистенции > F4 должны поставляться с разжижителем. Бетонные смеси классов консистенции F5 и F6 обозначаются как «легкоуптлотняемые бетонные смеси».
Таблица 3: Консистенция свежеприготовленной бетонной смеси (классы F и C)
Характеристика раствора с мелкозернистым песком
Характеристика свеже- приготовленной бетонной смеси при укладке
откомковатой до однородной
сильное вибрирование и/или сильное трамбование при тонком слое засыпки
«удаление воздуха» путем штыкования или легкого вибрирования
6. Определение консистенции свежеприготовленной бетонной смеси 6.1 Определение подвижности бетонной смеси в соответствии с DIN EN 12350-5 (рис. 3)
С помощью определения подвижности свежеприготовленная бетонная смесь может быть отнесена к одному из следующих
EN 12390-2, национальное приложение (1 день в форме, 6 дней в воде, 21 день на открытом воздухе) Рис. 2 Взаимосвязь между прочностью бетона на сжатие, классом прочности цемента и водоцементным отношением классов консистенции: F1 — густая, F2 — пластичная, F3 — мягкая, F4 — очень мягкая, F5 — текучая или F6 — очень текучая. При расплыве бетонной смеси 60 см измерение методом, указанным в DIN EN 12350-5, не подходит.
Следующие условия могут отрицательно повлиять на результаты испытания
— Резонирование (так называемое «подпрыгивание») виброплощадки, возникающее в большинстве случаев из-за неправильной установки или неподходящего основания. — Вибрация из-за жесткого удара об верхний ограничитель («ручная» ошибка)
— Снижение скорости падения стола из-за медленного открывания штифта.
Рис. 3: Определение расплыва
Вследствие первых двух условий получается слишком большой расплыв бетонной смеси. Данный факт следует постоянно учитывать, особенно в том случае, если верхний предел расплыва определяется как «твердый» критерий. В последнем случае получается слишком маленький расплыв бетонной смеси.
Проведение испытания: — Установите виброплощадку на ровную, горизонтальную, твердую поверхность (песчаная подушка) — Проверьте ее работоспособность — Слегка увлажните очищенный стол и форму — Установите форму на середину стола и выровняйте ее — С помощью лопатки заполните форму бетонной смесью в два слоя одинаковой высоты — С помощью штока выровняйте каждый слой 10-ю легкими толчками — Снимите выступающую часть бетонной смеси, не уплотняя ее, вровень с краями формы — Очистите свободную часть стола от бетонной смеси — Медленно поднимите форму в вертикальном направлении — Зафиксируйте установочную раму на подножке — Плавно поднимите стол за ручку до упора 15 раз и дайте ему свободно опустится. Время, затраченное на каждую операцию, должно составлять > 2 и 1,45 не представляет собой действующих измерений
.
Рис. 4: Определение степени уплотнения
Проведение испытания: — Слегка увлажните внутреннюю поверхность чистой емкости — С помощью кельмы по очереди заполните емкость бетонной смесью со всех 4-х сторон — Линейкой снимите выступающую за края часть бетонной смеси, не уплотняя ее — Уплотните бетонную смесь на вибрационном столе или с помощью внутреннего вибратора, пока она не перестанет уменьшаться в объеме — В случае необходимости выровняйте неровную поверхность с помощью легкого трамбования — По середине каждой стороны емкости измерьте расстояние между поверхностью бетонной смеси и верхним краем емкости — Из 4 измерений высчитайте среднее значение s в мм
— Определите степень уплотнения с и укажите результат с точностью до 2 десятых.
Например: Измерьте расстояние [мм] между поверхностью бетонной смеси и верхним краем емкости:
Среднее значение: s = (51 + 50 + 53 + 54) мм : 4 = 52 mm Высота уплотненной смеси: h2 — s = 400мм — 52 мм = 384 мм
Определение класса консистенции в соответствии с таблицей 2: C2 — пластичная
7. Определение плотности свежеприготовленной бетонной смеси в соответствии с DIN EN 12350-6 По своей плотности бетоны подразделяют на легкий (обычный) бетон и тяжелый бетон. Плотность свежеприготовленной бетонной смеси при известном значении заданной плотности указывает на полноту уплотнения. Кроме этого по данному показателю можно сделать выводы об однородности бетонной смеси.
Проведение испытания: Для проведения измерений необходимо использовать водонепроницаемую и достаточно жесткую металлическую емкость с гладкой внутренней поверхностью и гладкими и ровными краями: либо 8 литровую чашу прибора для измерения давления (чаша для измерения воздушных пор в свежеприготовленной бетонной смеси), либо форму для изготовления образцов бетона, например, бетонных кубиков. Разрешается использование насадки для более легкого наполнения смеси. Она может быть уплотнена с помощью внутреннего вибратора, виброплощадки, стержня или трамбовки.
— Определите плотность свежеприготовленной бетонной смеси D и укажите результат с точностью до 0,01 кг/дм3: D Плотность свежей бетонной смеси [кг/дм3] m1 Масса емкости [кг] m2 Масса емкости с массой бетонной пробы [кг]
8. Определение содержания воздуха Даже хорошо составленная бетонная смесь после тщательного уплотнения содержит поры укладки. В бетонной смеси с заполнителем, максимальный размер зерна которого составляет 32 мм, эти поры занимают от 1% до 2% объема. Чем меньше размер зерен заполнителя, тем больший объем занимают поры укладки. Содержание воздуха указывает на уплотняемость и на свойства свежеприготовленной бетонной смеси (непроницаемость, долговечность).
Бетон с требованиями к высокой морозостойкости, и соответственно, устойчивости к попеременному замерзанию/оттаиванию (XF) может относиться к классу выдержки XF2 и XF3 или должен соответствовать классу выдержки XF4 и изготавливаться с использованием воздухововлекающей добавки (LP).
Искусственные воздушные поры, образованные с помощью воздухововлекающей добавки, имеют небольшой размер и круглую форму. В качестве побочного эффекта улучшается способность сохранять приданную форму и удобоукладываемость свежеприготовленной бетонной смеси, но снижается прочность, которая может быть приведена в соответствие. Содержание воздуха (поры укладки, воздушные поры) может быть определено методом выравнивания давления. В большинстве случаев, одновременно определяется плотность свежеприготовленной бетонной смеси.
Проведение испытания: — Слегка увлажните пустую чистую чашу прибора для измерения давления (рис. 5, см. 1) и взвесьте ее — Бетонной смесью заполните чашу в три слоя одинаковой высоты — Полностью уплотните каждый слой с помощью внутреннего вибратора, виброплощадки, стержня или трамбовки — Определите последний слой таким образом, чтобы не удалять лишний бетон. Можно добавлять небольшое количество смеси и уплотнять ее.
Рис. 5 Метод выравнивания давления (чаша для измерения воздушных пор в бетонной смеси)
— Тщательно очистите края чаши — Взвесьте чашу с пробой бетонной смеси — Установите и закрепите верхнюю часть прибора — С помощью резинового шприца/промывной колбы через широкий клапан (3) вливайте воду до тех пор, пока из другого клапана не будет выходить вода без пузырей — Слегка постучите по прибору деревянным молотком, чтобы вышел оставшийся воздух, закройте оба клапана (3) — Отделите насос (4), закачивайте воздух в воздушную камеру (5) до тех пор, пока стрелка манометра (6) не встанет за калибровочной меткой — Проведите точную настройку (7), пока стрелка не будет закрыта калибровочной меткой — Приведите в действие кнопочный клапан (8) и одновременно постучите по стенкам емкости, пока стрелка манометра не остановится — Проверьте на манометре (6) содержание воздуха в свежеприготовленной бетонной смеси со следующей точностью: 0% — 3 % объема на 0,1 % 3% — 6% объема на 0,2%
9. Изготовление и хранение образцов для испытания на прочность в соответствии с DIN EN 12390-2
Прочность жесткого бетона на сжатие проверяется преимущественно на бетонных кубиках, длина ребра которых составляет 150 мм (альтернативно цилиндрическому образцу диаметром 150 мм, высота 300 мм). При изготовлении образцов можно определить плотность свежеприготовленной бетонной смеси. Рекомендуется использовать установочную раму.
Проведение испытания: — Взвесьте чистую форму — Перемешайте бетонную смесь перед заполнением ее в форму — Наполните свежеприготовленную бетонную смесь минимум в 2 слоя, в то время как толщина каждого слоя не будет превышать 10 см — Полностью уплотните каждый слой с помощью внутреннего вибратора, виброплощадки, стержня или трамбовки — При использовании установочной рамы определите количество бетонной смеси таким образом, чтобы после уплотнения бетонного слоя в установочной раме осталось 10% — 20% от высоты испытуемого образца — Снимите выступающую часть бетонной смеси вровень с краями формы — Взвесьте форму с пробой бетонной смеси — Четко обозначьте испытуемый образец — Сохраните записи, определяющие испытуемый образец с момента взятия пробы до проведения испытаний — Поместите испытуемый образец на 24± 2 часа в форму в закрытое помещение с температурой воздуха 15 — 22 °C, желаемая температура 20 ± 2 °C — Примите меры по защите образца от сквозняков и высыхания — Во время твердения примите меры по защите от вибрации, например, при транспортировке — Выньте образец из формы, поместите на 6 дней на решетку в емкость с водопроводной водой при температуре 20 ± 2 °C
— За 7 дней до испытания поместите образец на деревянную решетку в закрытое помещение, защищая его от прямых сквозняков, при температуре 15 °C — 22 °C и относительной влажности воздуха 65 ± 5 %
Температура свежеприготовленной бетонной смеси не должна превышать 30 °C, в противном случае с помощью дополнительных мер придется определять, что такая высокая температура не будет иметь негативных последствий. При укладывании бетона при низкой температуре воздуха необходимо придерживаться минимальных температур бетонной смеси при бетонировании, смотри таблицу 3. Как правило, замораживание бетона возможно только тогда, когда его температура как минимум в течение 3 дней не опускалась ниже 10 °C или прочность бетона на сжатие составляет fсм ≥ 5 Н/мм2. (Устойчивость свежего бетона к замораживанию).
Таблица 4: Требования к температуре бетона для бетонирования при низкой температуре
Минимальная температура свежеприготовленной бетонной смеси во время укладки
источник
14 Июл 2019 admin 13