Все существующие методы проектирования состава бетона являются расчетно-экспериментальными, т. е. требующими после выполнения всех расчетов, экспериментальной проверки — возможности получения проектируемых характеристик бетонной смеси и бетона на небольших (пробных) замесах в лабораторных условиях.
При этом все данные можно условно разбить на две группы:
— проектные данные, которые можно получить при анализе проектной и нормативной документации. В простейшем случае это могут быть класс бетона по прочности на сжатие и характеристика удобоукладываемости бетонной смеси. Однако, в проекте могут быть заданы и требуемая морозостойкость, водонепроницаемость бетона и другие его характеристики, что усложняет процесс проектирования состава бетона, но сохраняет при этом его порядок;
— исходные данные, касающиеся характеристик используемых строителями материалов, которые определяются при их испытании в строительных лабораториях;
— активность цемента Rц, плотность ρц и насыпная плотность ρнц;
— модуль крупности песка Мкр;
— плотность ρп и насыпная плотность ρнп песка;
— диаметр наибольшей крупности Dнк;
— плотность ρщ и насыпная плотность ρнщ;
— пустотность nщ щебня.
Поскольку в проекте чаще всего задается класс бетона, а в предлагаемых формулах используется характеристика средней прочности бетона (марка) необходимо воспользоваться формулой перехода от класса бетона к его прочности.
B=R(1-1,64 v) (1)
Для корректного перехода в данном случае необходимо знание коэффициента корреляции ν для конкретного предприятия, производящего бетонную смесь или железобетонные конструкции. При отсутствии таких данных для определения условной прочности используется коэффициент корреляции, установленный ГОСТ 1805 для тяжелого бетона ν=13,5% .
Достаточно часто перед специалистом встает необходимость самостоятельного назначения удобоукладываемости бетонной смеси в зависимости от оборудования, используемого в процессе формования. В этом случае можно воспользоваться рекомендациями, приведенными в Таблице 3.
Таблица 3
Назначение удобоукладываемости бетонной смеси в зависимости от вида конструкции
| Конструкции и способ уплотнения | Жесткость по стандартному вискозиметру, с. | Подвижность, см | |
| Монолитные конструкции | |||
| Подготовка под фундаменты и основания дорог | 50-60 | 0 | |
| Полы, покрытия дорог, массивные неармированные конструкции | 25-35 | 0-2 | |
| Массивные армированные конструкции, плиты, балки, колонны большого и среднего сечения бетонируемые на месте | 15-25 | 2-4 | |
| Тонкостенные конструкции, сильно насыщенные арматурой (до 1%) | 10-15 | 4-6 | |
| Конструкции особо насыщенные арматурой (>1%), мосты, опорные блоки | 10-15 | 5-8 | |
| Сборные бетонные и железобетонные изделия | |||
| Кольца, трубы, блоки высотой до 1,2 м, формуемые на виброплощадках с немедленной распалубкой | 30-45 | — | |
| Покрытия с пустотами, стеновые панели, формуемые в горизонтальном положении на виброплощадках | 5-10 | 1-4 | |
| Густоармированные элементы (колонны, ригели, плиты), изготавливаемые с применением наружного или внутреннего вибрирования | 3-5 | 5-9 | |
| Формуемые на ударно-вибрационных установках | 20-30 | — | |
| Формуемые в кассетах | 3-5 | 7-14 | |
| Центрифугированные | 3-5 | 3-10 | |
| Гидропрессованные трубы | 5-10 | — | |
При использовании бетононасосов смесь должна иметь ОК>8 см для обеспечения её прокачиваемости по трубопроводам. В последнее время при монолитном бетонировании для густоармированных тонкостенных конструкций используются литые бетонные смеси с ОК = 16-20 см и выше с добавками супер и гиперпластификаторов.
Бетонная смесь обладает необходимой подвижностью только при содержании в ней необходимого количества цемента. Ниже определенных величин повышается опасность расслоения бетонной смеси, появления в ней макропустот, снижения прочности и долговечности бетона. Минимальный расход цемента зависит от консистенции бетонной смеси, крупности заполнителя и способа уплотнения (Таблица 4).
Таблица 4
Минимальный расход цемента для получения нерасслаивающейся бетонной смеси (кг/м3)
| Смесь | Предельная крупность заполнителя, мм | |||
| 10 | 20 | 40 | 70 | |
| Особожесткая (Ж>20с) | 160 | 150 | 140 | 130 |
| Жесткая (Ж=10-20с) | 180 | 160 | 150 | 140 |
| Малоподвижная (Ж=5-10с) | 200 | 180 | 160 | 150 |
| Подвижная (ОК=1-10см) | 220 | 200 | 180 | 160 |
| Очень подвижная (ОК=10-16см) | 240 | 220 | 210 | 180 |
| Литая (ОК>16см) | 250 | 230 | 200 | 190 |
При использовании технологии безопалубочного виброформования подвижность (измеряемая ОК) находится в пределах 1-5 см.
Если при расчете состава бетона окажется, что расход цемента, требуемый для получения заданной прочности, ниже указанных значений, то в расчете принимают минимальный расход цемента. При этом необходимо помнить, что в ГОСТ 10178 и 22266 в зависимости от вида конструкций и условий эксплуатации также установлены минимальные расходы цементов исходя из обеспечения требуемой плотности бетона (Таблица 5).
Ограничения, предусмотренные Государственными стандартами, позволяют при изготовлении железобетона уменьшать расходы цемента при условии предварительной проверки обеспечения защитных свойств бетона по отношению к стальной арматуре.
В качестве заполнителей следует (по возможности) использовать местные материалы из близко расположенных карьеров, но отбирают из них те, которые позволяют получать бетоны с заданными свойствами при минимальных расходах цемента. Требуемую подвижность бетонной смеси обеспечивают правильным назначением расхода воды и химдобавок, а прочность бетона — правильным назначением водоцементного отношения и расхода цемента.
Таблица 5
Минимальный расход цемента в зависимости от вида конструкций и условий эксплуатации
| Вид конструкций | Условия эксплуатации | Вид и расход цемента, кг/м3 | ||
| ПЦ-Д0, ПЦ-Д5, ССПЦ-ДО | ПЦ-Д20, ССПЦ-Д20 | ШПЦ, ССШПЦ, ПуццПЦ | ||
| Неармированные | Без атмосферных воздействий При атмосферных воздействиях | Не нормируется 150 170 170 | ||
| Армированные с ненапрягаемой арматурой | Без атмосферных воздействий При атмосферных воздействиях | 150 200 | 170 220 | 180 240 |
| Армированные с преднапряженной арматурой | Без атмосферных воздействий При атмосферных воздействиях | 220 240 | 240 270 | 270 300 |
Авторским коллективом AО «Строительные Технологии и Машины» в составе Копша С.П. и Заикин В.А, под редакцией эксперта РАН, д.т.н., профессора Львовича К.И. подготовлено Методическое пособие «Подбор состава бетонной смеси для российской технологии изготовления преднапряженных железобетонных изделий методом непрерывного виброформования на длинных стендах«.
По вопросам приобретения Методического пособия и за консультациями просим обращаться:
+7 903 722 02 98
stm-moscow@mail.ru