Состав бетона: расчет методов уплотнения – вакуумирование

После укладывания бетонной смеси необходимо произвести ее уплотнение – удаление излишков воздуха из смеси. Наличие воздуха приводит к формированию пористой структуры, что негативно сказывается на прочности затвердевшего бетона. Кроме того, в задачу уплотнения также входит создание наиболее плотной упаковки из зерен цемента и заполнителей.

Существуют несколько методов уплотнения бетонной смеси, однако, мы остановимся на трех наиболее популярных: вибрирование, вакуумирование и центрифугирование. На самом деле, последние два редко используются отдельно от виброуплотнения и являются дополнительными факторами, улучшающими плотность. Основным же является виброуплотнение: наиболее выгодная технология, как с экономической точки зрения, так и для достижения наилучших технических характеристик. Мы в отдельной статье рассмотрим расчеты, связанные с методом виброуплотнения, в данной же статье мы приведем несколько расчетных примеров на нахождение объемных масс до и после уплотнения.

Для начала напомним, что метод вибрирования заключается в передаче колебательного движения бетонной смеси или ее небольшим объемам; метод вакуумирования – отсасывание излишков воздуха/воды в вакуумную камеру, и, наконец, центрифугирование – это вращение бетонной смеси, что приводит к выделению излишков воды (под действием центробежной силы).

Допустим, что у нас имеется бетонная смесь с осадкой конуса 2,5 см при расходе воды 190 л на 1 м3, которая после виброуплотнения имеет объемную массу mV = 2380 кг/м3. Рассчитаем, как изменится объемная масса бетонной смеси после 25% вакуумирования (извлечение воды). Также проведем расчет того, как измениться подвижность бетонной смеси в результате потери воды, если был использован щебень крупностью 20 мм.

Объем воды на 1 м3 в бетонной смеси при вакуумировании составляет:

ΔВ = 190·0,25 = 42 л.

Следовательно, масса бетонной смеси будет mV = 2338 кг, а объем V = 958 л. Таким образом, объемная масса после вакуумирования:

mV = m/V = 2441 кг/м3,

а изменение объемной массы в %:

ΔmV/mV = 2,57%.

В результате вакуумирования подвижность бетонной смеси уменьшается (т.к. происходит потеря воды). Содержание воды в 1м3 вакуумированного бетона составит:

В' = 155 л

По таблице расходов воды в бетонной смеси определяем, что при расходе воды 155 л и крупности щебня 20 мм имеем жесткую смесь жесткостью 80‑90 сек, в то время, как начальная смесь была подвижной (осадка конуса 2,5 см).

Таблица расходов воды в бетонной смеси, л/м3

Характеристика бетонной смеси

Наибольшая крупность, мм

осадка конуса, см

жесткость, сек

гравия

щебня

10

20

40

10

20

40

150‑200

145

130

120

155

145

130

90‑120

150

135

125

160

150

135

60‑80

160

145

130

170

160

145

30‑50

165

150

135

175

165

150

20‑30

175

160

145

185

175

160

1

15‑20

185

170

155

195

185

170

2‑2,5

190

175

160

200

190

175

3‑4

195

180

165

205

195

180

5

200

185

170

210

200

185

7

205

190

175

215

205

190

8

210

195

180

220

210

195

10‑12

215

200

190

225

215

200

Рассмотрим другой пример расчета, связанный с уплотнением и вакуумированием. Допустим, что состав бетона задан соотношением 1 : 2 : 4 с В/Ц = 0,67 и бетонную смесь во время укладки сперва подвергают вибрированию, а затем вакуумированию, при котором из смеси извлекается 25% воды, что составляет ΔВ = 50 л на 1 м3 уплотненной смеси. Необходимо рассчитать, какую объемную массу имела свежеуложенная бетонная смесь перед вакуумированием, а также определить объемную массу бетонной смеси и содержание в ней материалов (на 1м3) после вакуумирования.

Во-первых, определяем содержание воды в 1 м3 бетонной смеси до вакуумирования:

В = ΔВ/0,25 = 200 л/м3,

а содержание материалов в кг на 1 м3:

Ц = 200/0,67 = 300 кг/м3 (цемент)

П = 600 кг/м3 (песок)

Щ = 1200 кг/м3 (щебень)

следовательно, объемная масса бетонной смеси перед вакуумированием:

mV = Ц + П + Щ + В = 2300 кг/м3.

Во-вторых, объемная масса бетонной смеси после вакуумирования с учетом потери воды и уплотнения примет значение:

mV = m/V = (2300‑50)/(1‑0,05) = 2368 кг/м3.

Водоцементное отношение с учетом извлеченной воды:

В/Ц = 150/300 = 0,5,

а новое содержание материалов на 1м3 после вакуумирования будет следующим:

Ц = 2368/(1+2+4+0,5) = 316 кг/м3

П = 632 кг/м3

Щ = 1264 кг/м3

В = 158 кг/м3

Сравнительная таблица результатов расчета характеристик бетонной смеси до и после вакуумирования

Характеристики

Показатели

до вакуумирования

после вакуумирования

Состав

1 : 2 : 4

1 : 2 : 4

В/Ц

0,67

0,5

Объемная масса, кг/м3

2300

2370

Расход материалов на 1м3 в кг:

цемент

песок

щебень

вода

 -

300

316

600

632

1200

1264

200

158

Удобоукладываемость:

подвижность, см

жесткость, сек

 -

5

85

В таблице приведены результаты расчетов для облегчения сравнения – после вакуумирования мы имеем более низкое водоцементное отношение и более плотный бетон с меньшей теплоемкостью и большим коэффициентом теплопроводности. Расход материалов на такой бетон увеличился, что сказывается на конечной стоимости.

Комментарии закрыты.