В предыдущей статье мы определили ключевые понятия, связанные с плотностью бетонной смеси и затвердевшего бетона, среди которых был коэффициент уплотнения. На коэффициент уплотнения сильно влияет содержание воды в бетонной смеси – чем больше воды, тем более плотная смесь получается. Однако увеличение воды приводит к увеличению пористости в затвердевшем бетоне и, следовательно, к уменьшению плотности. Поэтому для достижения оптимальной при заданных расходах материалов (кроме воды) плотности бетона необходимо уметь правильно рассчитывать коэффициент уплотнения и плотность.Итак, проведем расчет коэффициента уплотнения несколькими способами.
Пусть расчет состава бетона выдал нам следующие расходы материалов на 1 м3:
Ц – цемент: 285 кг
В – вода: 175 л
П – песок: 650 кг
Щ – щебень: 1200 кг
Изучаем паспортные данные материалов и определяем истинные плотности каждого из компонент:
плотность цемента – 3 г/см3
плотность воды – 1 г/см3
плотность песка – 2,6 г/см3
плотность щебня – 2,58 г/см3
Первый способ – рассчитаем коэффициент уплотнения как отношение суммы абсолютных объемов материалов, содержащихся в 1 м3 уплотненной смеси, к фактическому объему смеси – с учетом содержащихся в ней воздушных пустот:
а) сумма абсолютных объемов – 285/3 + 175/1 + 650/2,6 + 1200/2,58 = 985 дм3
б) фактический объем = 1000 дм3
в) следовательно, коэффициент уплотнения Купл = 0,985
Второй способ – рассчитаем коэффициент уплотнения как отношение объемных масс:
а) расчетная объемная масса = (285 + 175 + 650 + 1200)/0,985 = 2347 кг/м3
б) фактическая объемная масса = (285 + 175 + 650 + 1200)/1000 = 2310 кг/м3
в) следовательно, коэффициент уплотнения Купл = 2310/2347 = 0,985
В процессе гидратации (взаимодействие цемента с водой) объем бетонной смеси уменьшается из-за связывания воды. Этот процесс называется контракцией. Для обычных цементов величина контракции составляет примерно 6 л воды на 100 кг цемента. Рассмотрим такую задачу – рассчитаем объем пор в 1 м3 бетона, образовавшихся вследствие контракции. Возьмем значение контракции – 10 мл на 100 г вяжущего. В качестве вяжущего возьмем обычный портландцемент, расход которого возьмем равным 250 и 400 кг и сравним результаты:
а) величина контракции на 1 кг цемента = 10·1000/100 = 100 см3 = 0,1 л
б) объем пор в 1 м3 бетона от контракции:
Ц250 -> 0,1·250 = 25 л
Ц400 -> 0,1·250 = 40 л
Таким образом, при более высоком расходе цемента прямопропорционально увеличивается также и объем пор.
Рассмотрим пример расчета объема капиллярных пор на 1 м3 бетона для расхода цемента 360 кг и с водоцементным отношением 0,472:
а) расход воды В = 360*0,472 = 170 л
б) для расчета пор воспользуемся формулой Горчакова Vп = (В – 0,5αЦ)/1000, по которой получим относительный объем (на 1 м3), здесь В – начальное количество воды, Ц – расход цемента, α – степень гидратации цемента (в нашем случае равна 0,5). Тогда относительный объем равен 0,08 или в процентном отношении – 8%.
Технологические приемы для уменьшения капиллярной пористости (увеличения водонепроницаемости) заключаются в уменьшении водоцементного отношения (путем добавок или изменения марки цемента). Также можно повысить степень гидратации цемента благодаря изменению температурно-влажностных условий твердения.
