Подбор состава бетона: расчет степени уплотнения

Плотность бетона является важнейшей характеристикой, определяющей его прочностные, морозостойкие, водонепроницаемые и другие характеристики. При этом, конечно же, плотность бетонной смеси и уже затвердевшего бетона могут значительно другу от друга отличатся. Чтобы получить качественный бетон бетонная смесь должна быть максимально возможно плотной. На рисунке ниже вы можете увидеть зависимость прочности (на сжатие) бетона от коэффициента уплотнения бетонной смеси. Для оценки качества уплотнения бетонной смеси вводят так называемый коэффициент уплотнения:

Kупл = ρд/ ρр

где ρд – реальная плотность, ρр – расчетная. Нормальной считается Kупл > 0,98. Следует помнить, что уменьшение пористости смеси на один процент повышает прочность бетона на 5%. Для повышения плотности бетонной смеси свежеуложенную смесь подвергают процедуре уплотнения, которая представляет собой один из вариантов: вибрирование, центрифугирование, вакуумирование, вибропрокат, виброштампование, вибротрамбование, трамбование или штыкование. Расчеты, связанные с вибраторами, мы рассмотрим в отдельных статьях.

График прочности от уплотнения

Зависимость прочности бетона от степени уплотнения

Допустим, что мы провели расчет состава бетона, который нам обеспечил весовое соотношение составляющих – цемент, песок, щебень: 1 : 2 : 4,1 при водоцементном отношении В/Ц = 0,6. Объемная масса (плотность) бетонной смеси 2310 кг/м3, плотность цемента 3,1 г/см3, плотность песка равна плотности щебня и они обе равны 2,63 г/см3. Рассчитаем степень плотности бетонной смеси.

Расход цемента на 1 м3 определим по формуле (как 1 весовую часть):

Ц = 2310/(1+2+4,1+0,6) = 300 кг

            Расход песка П, щебня Щ и воды В определим согласно расчетному составу бетона:

П = 300·2 = 600 кг

Щ = 300·4,1 = 1230 кг

В = 300·0,6 = 180 кг

            Теперь определим абсолютные объемы на 1 м3 каждого из составляющих (в дм3):

Vцемент = 300/3,1 = 97 дм3

VП+Щ = (2130+600)/2,62 = 700 дм3

Vводы = 180 дм3

            Полученный объем смеси, состоящей только из материалов, составляет:

Vсмеси = (97 + 700 + 180) = 977 дм3

            Расчет состава бетона был проведен на 1 м3, следовательно, оставшийся объем занимают пустоты (воздух):

Vпустот = 23 дм3,

а степень плотности бетонной смеси равна 97,7%, что несколько меньше нормальной – 98%.

Вычислим теперь по этим же данным объемную массу и пористость затвердевшего бетона, взяв в паспортных данных для цемента, что химически связанная вода составляет 20% от массы цемента. Также учтем, что влажность бетона составляет 2% от массы (допустим данные из лаборатории).

Во-первых, определим количество химически связанной воды:

Всв = 0,2·300 = 60 кг.

            Таким образом, количество свободной воды составляет 120 кг. Это означает, что объемная масса затвердевшего бетона будет на 120 кг меньше:

mVб = 2190 кг/м3.

            Однако нам в условии задачи было дано, что влажность бетона составляет 2%, это означает, что «истинная» объемная масса равна

mVб = 2190·1,02 = 2233 кг/м3.

            Пористость же затвердевшего бетона с учетом степени плотности бетонной смеси равна:

100%·(23 + 120)/1000 = 14,3%

Данный расчетный пример показывает, как важно учитывать степень плотности бетонной смеси, поскольку без ее учета мы получили бы заниженное значение пористости в 12% и, соответственно, завышенное значение прочности бетона (примерно на 10%).  Как выше уже описывалось, существуют различные технологические методы уплотнения бетонной смеси, самым популярным является виброуплотнение.

Комментарии закрыты.