Расчет водопотребности заполнителей через нормальную густоту

Для оценки водопотребности цемента используют такое понятие, как нормальная густота – это такая подвижность цементного теста (другими словами, вязкость), при которой цилиндр-пестик прибора Вика (см. рисунок ниже), погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит на 5‑7 мм до пластинки, на которой установлено кольцо.

Водопотребность цемента в таком случае будет определяться как количество воды в процентах от массы цемента необходимое для формирования нормальной густоты цементного теста. При смешении цемента с песком, чтобы получить раствор с подвижностью аналогичной цементному тесту с нормальной густотой, потребуется большее количество воды.  При этом часть воды поглощается песком и эта часть называется водопотребностью песка. Аналогичная ситуация и с крупным заполнителем, например, щебнем – при затворении бетонной смеси, включающей цемент, щебень и песок, чтобы достичь подвижности такой же как и у цементного теста нормальной густоты, потребуется большее количество воды, часть которой будет поглощаться щебнем. Эта часть воды в процентах от массы щебня называется водопотребность крупного заполнителя.

Рисунок прибора

Для нахождения водопотребности песка и щебня в бетоне существует определенная методика, суть которой заключается в получении одинаковых по подвижности (нормальная густота) цементного теста, цементно-песчаного раствора и бетонной смеси. Далее для каждого определяется водоцементное отношение и по формулам, приведенным ниже, рассчитывается водопотребность заполнителей. Приведем пример - допустим, что нормальная густота цементного теста равна 25% (В/Цт = 0,25), нормальная густота цементно-песчаного раствора состава 1:2 достигается при В/Цр = 0,45, а нормальная густота бетонной смеси состава 1:2:3,5 достигается при В/Цб = 0,52. Тогда водопотребность щебня и песка вычисляется по формулам:

Вщ = (В/Цб – В/Цр)/3,5 = 0,02 = 2% (щебень)

Вп = (В/Цр – В/Цт)/2 = 0,01 = 10% (песок)

В следующем примере, допустим, что цементное тесто нормальной густоты при В/Цт = 0,25 и цементно-песчаный раствор состава 1:2 при В/Цр = 0,39 показали одинаковые расплывы конуса на встряхивающем столике (показали одинаковую подвижность). Рассчитаем водопотребность песка и водоцементное отношение равноподвижного цементно-песчаного раствора состава 1:3.

Общая формула для расчета водопотребности песка в растворе 1:n

Вп = (В/Цр – В/Цт)/n,

            по которой получаем Вп = 0,07 = 7%.

Для водоцементного отношения в равноподвижном растворе 1:3 получим следующую формулу:

В/Цр = n·Вп + В/Цт = 0,48.

Водопотребность заполнителей непосредственно в бетонной смеси – это интегральный показатель качества заполнителей, она зависит от формы и характера поверхности зерен и резко возрастает при применении легких пористых заполнителей, вследствие увеличения их внутренней поверхности. С физической точки зрения водопотребность это суть явление смачивания зерен заполнителя.

В следующем примере, мы рассмотрим ситуацию обогащения песка, зерновой состав которого приведен в следующей таблице:

Зерновой состав начального песка

Остатки на ситах

Размеры отверстий сит, мм

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

частные, %

0,7

4,5

27,7

42,1

13,5

полные, %

0,7

5,2

32,9

75

88,5

Из таблицы видно, что в песке преобладают зерна размером от 0,63 до 0,315 мм и для использования такого песка в бетонной смеси недостает зерен крупнее 0,63 мм (см. график зернового состава ниже – красная кривая 1). Для обогащения такого песка можно использовать щебень, содержащий 8% фракции 3‑5 мм. Рассчитаем зерновой состав песка с учетом мелкой фракции (3‑5 мм) щебня, приняв соотношение между песком и щебнем 0,4.

При добавке щебня в песок, содержание зерен фракции 3‑5 мм увеличится на 8/0,4 = 20% и при этом частный остаток на сите 2,5 мм будет равен

а2,5 = (0,7 + 20)/120 = 17,2%.

            Частные остатки на других ситах (менее 2,5) уменьшатся на величину пропорционально 100/120 = 0,835 и новый зерновой состав представлен следующей таблицей:

Зерновой состав обогащенного песка

Остатки на ситах

Размеры отверстий сит, мм

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

частные, %

17,2

3,75

23,1

35,1

11,3

полные, %

17,2

20,95

44,05

79,15

90,45

 Новый зерновой состав удовлетворяет требованиям ГОСТ и может быть использован в бетонной смеси.

Рисунок с графиками

Рис. 1. График зернового состава начального песка - 1, и обогащенного песка - 2

На рисунке представлены графики начального и обогащенного состава с заштрихованной областью, которая определяет кривые зерновых составов допустимых для использования в бетонных смесях. Из рисунка видно, что совместное использование мелкозернистого песка и щебня с наличием мелкой фракции приводит к оптимальному составу заполнителей.

Комментарии закрыты.