Расчет прочности бетона при пропаривании

Пропариванием бетона называется специальный режим его твердения при повышенной температуре и влажной среде. Большую роль в этом режиме также играет давление – для твердения бетона в условиях повышенного давления его помещают в специальные автоклавы. Главной целью пропаривания бетона является увеличение скорости набора прочности. Например, иногда вместо 28 дней нужную прочность можно получить за 24 часа! Однако в виду особенностей метода (пар, высокая температура) его применение ограничено производством сборных конструкций.

Одной из задач экспериментально-расчетного метода определения состава бетона является поиск состава по полученным опытным данным. Представим такую ситуацию – нам необходимо после пропаривания получить прочность бетона равную Rб = 200 кгс/см2. При этом мы сделали два пробных образца по одинаковой технологии с применением следующих материалов:

1) расход цемента Ц1 = 330 кг/м3, воды В1 = 190 л/м3

2) расход цемента Ц2 = 380 кг/м3, воды В2 = 195 л/м3

и для заполнителей (которые в обоих случаях также были одинаковые) – песок кварцевый с истинной плотностью ρист = 2,65 г/см3 и насыпной плотностью ρнас = 1,55 г/см3, щебень с истинной и насыпной плотностями ρист = 2,66 г/см3, ρнас = 1,38 г/см3, крупностью 20 мм и пустотностью α = 0,48. Истинная плотность цемента в обоих случаях равна 3,1 г/см3. После определения прочности каждого из полученных образцов бетона получили следующие данные: первый образец – 160 кгс/см2, второй – 217 кгс/см2. Рассчитаем состав бетона для требуемой прочности – 200 кгс/см2.

Сделаем главное предположение – зависимость прочности бетона от расхода цемента имеет линейный характер (т.е. прямопропорциональная зависимость). Также линейный характер имеет и расход воды в зависимости от расхода цемента. Это означает, что

(RR1)·( Ц2Ц1) = (R2R1)·(ЦЦ1),

где R – прочность бетона, состав которого нужно найти, R1, R2 – прочности опытных образцов. Ц – искомый расход цемента, Ц1, Ц2 – данные расходы цементов.

Формула для расчета расхода воды будет выглядеть аналогичным образом:

(ВВ1)·( Ц2Ц1) = (В2В1)·(ЦЦ1).

Используя эти две формулы, найдем Ц = 365 кг/м3, В = 193 л/м3.

Для поиска расхода щебня и песка на 1 м3 воспользуемся методом абсолютных объемов – объем бетона равен сумме абсолютных объемов остальных составляющих без учета воздушных пор:

Vц + Vп + Vщ + Vв = Vб = 1000 м3,

или

Ц/ρци + П/ρпи + Щ/ρщи + В = 1000.

Второе уравнение – водноцементнопесчаная смесь заполняет все пустоты между зернами щебня с учетом их обмазки (что учитывается коэффициентом раздвижки, которые зависит от расхода цемента и определяется по специальным таблицам):

Vц + Vп + В = (αVщ)·K (в нашем случае K = 1,42 – см. табл.)

Выразив из этих формул расходы щебня и песка, получим следующие соотношения:

Щ = 1000/(1/ρщи + Kα/ρщн),

П = (1000 – [Ц/ρци + Щ/ρщи + В])·ρпи,

где индексы и, н соответствуют истинной и насыпной характеристикам (в данном случае ‑ плотности).

Коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя (зависит также от песка)

Расход цемента, Ц, кг/м3

Бетон

на щебне

на гравии

250

1,3

1,34

300

1,36

1,42

350

1,42

1,48

400

1,47

1,52

Подставив численные значения, получим:

Щ = 1000/(1/2.66 + 1,42·0,48/1,38) ≈ 1150 кг/м3,

П = [1000 – (193 + 365/3,1 + 1150/2,66)] ≈ 680 кг/м3.

Расчетная плотность полученного бетона будет равна:

ρ = 365 + 193 + 680 + 1150 = 2388 кг/м3,

и, окончательно, состав выразится формулой:

Ц : Щ : П = 1:3,15 : 1,86 при В/Ц = 0,53.

 

Комментарии закрыты.