Проектирование составов различных видов тяжелых бетонов (самостоятельно на лабораторной работе)

Характеристика разновидностей бетона

Высокопрочный бетон

В современных условиях, возможно, получать высокопрочные бетоны с R 50-100 МПа и особо высокопрочные с прочностью больше 100 МПа. Для полученных высокопрочных бетонов необходимо создать особоплотную, прочную и монолитную структуру. Этого можно достичь при выполнении следующих условий: 1) применением высокопрочных цементов и заполнителей; 2) предельно низким В/Ц; 3) высоким предельно допустимым расходом цемента; 4) применением суперпластификаторов и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры бетона; 5) особо тщательным перемешиванием и уплотнением бетонной смеси; 6) созданием наиболее благоприятных условий твердения бетона.

Необходимо применять цементы активностью R_ц больше 50 МПа желательно с низким значением нормальной густоты, определённого минералогического состава, тонкомолотые, с повышенным содержанием C₃S C₃A и быстротвердеющие цементы. Для массивных конструкций и изделий, изготовляемых на полигонах без Т.О., рекомендуются цементы с пониженным содержанием C₃A и ограниченным содержанием C₃S (меньше 50 %), лучше белитовые.

Заполнители должны быть чистыми и обладать хорошим зерновым составом и малой пустотностью, не содержать слабых зерен.

Для гарантированного получения плотной и прочной структуры расход цемента в высокопрочном бетоне ограничивается, т.к. это способствует получению менее дефектной структуры.

Наилучшие условия твердения – нормальные. Не следует назначать слишком длительных режимов прогрева, необходимо применять более длительную предварительную выдержку, очень мягкий режим с постепенным подъёмом и спуском температуры.

Быстротвердеющий бетон

Получение БТ бетона, обладающего относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1-3 сут.) при твердении в нормальных условиях, достигается применением БТЦ, а также различными способами ускорения твердения цемента. К этим способам относятся: 1) применение жесткой бетонной смеси с низкими значениями В/Ц; 2) использование добавок ускорителей твердения (CaCl₂), глиноземистого цемента и др.; 3) сухое или мокрое домалывание цемента с добавкой гипса (2-5% от массы цемента) или с применением комплексных специальных добавок; 4) активация цементного раствора.

При выборе состава бетона можно пользоваться формулой

R_б1=0,65 ^. R_ц1(Ц/В-1,3)

R_ц1 – прочность цемента при сжатии через 1 сутки, МПа.

Бетон на мелком песке

Ввиду широкого распространения в природе мелких песков и отсутствия в некоторых районах песков с удовлетворительным зерновым составом, допускается применять в бетоне мелкие и тонкие пески (Мкр < 1,5) при условии соответствующего технико-экономического обоснования.

Мелкие пески по сравнению со средними и крупными характеризуются большей пустотностью и удельной поверхностью и худшим зерновым составом. Вследствие этого они несколько понижают прочность бетона и уменьшают подвижность бетонной смеси, что вызывает увеличение расхода цемента для получения равнопрочных и равноподвижных бетонов.

Замена крупного песка мелким в большей степени сказывается на осадке конуса и в меньшей – на удобоукладываемости бетонной смеси.

Вместе с тем мелкий песок меньше раздвигает зерна крупного заполнителя и обладает лучшей водоудерживающей способностью, в результате чего уменьшается оптимальное содержание песка в бетоне и, следовательно, в меньшей мере заметно его влияние на водопотребность бетонной смеси.

При определении состава бетона на мелком песке необходимо учитывать следующие особенности и вводить поправки в подбор состава тяжелого бетона:

1) Значение В/Ц

В/Ц = 0,55 Rц / (Rб + 0,55 ×0,5Rц)

2) содержание мелкого песка в смеси заполнителя уменьшают, т.е. уменьшают β коэффициент раздвижки зерен

3) подвижность бетонной смеси назначают либо по удобоукладываемости, либо по осадке конуса.

Бетон для гидротехнических сооружений

Бетон для гидротехнических сооружений должен обеспечивать длительную службу конструкций, постоянно или периодически омываемых водой. Поэтому в зависимости от условий службы к гидротехническому бетону помимо требований прочности предъявляются также требования по водонепроницаемости, а нередко и по морозостойкости.

Требования по водонепроницаемости и морозостойкости – дифференцированы в зависимости от характера конструкций и условий ее работы.

Обычно гидротехнический бетон делят на следующие разновидности: подводный, постоянно находящийся в воде, расположенный в зоне переменного горизонта воды, надводный, подвергающийся эпизодическому омыванию водой. Кроме того различают массивный и немассивный бетон и бетон напорных и безнапорных конструкций.

Прочность на сжатие гидротехнического бетона определяют в возрасте 180 суток. В строительстве применяется бетон классов В10 … В40.

По водонепроницаемости бетон делят на 4 марки: W2, W4, W6, W8. (бетон не должен пропускать воду при давлении 0,2 Мпа, 0,4 МПа ….).

По морозостойкости гидротехнический бетон делят на марки: F100, F150, F200, F300.

Состав гидротехнического бетона можно определить рассмотренным выше методом. Специальные свойства этого бетона обеспечиваются:

1) выбором материалов, обеспечивающих требуемые морозостойкость и водонепроницаемость;

2) определением В/Ц не только из уровня прочности, но и из условия долговечности;

3) назначением расхода цемента в определенных пределах;

4) выбором коэффициента раздвижки, обеспечивающим получение плотного и долговечного бетона;

5) применением в некоторых случаях микронаполнителей, уменьшающих тепловыделение и объемные деформации и гарантирующих получение плотного бетона при низких расходах цемента;

6) применением воздухововлекающий добавок.

Для гидротехнического бетона допускается применение портландцемента (ПЦ), пластифицированного и гидрофобного цементов, пуццоланового и шлакового, а в некоторых случаях, сульфатостойкого. Пуццолановый цемент характеризуется большей физической и химической стойкостью при действии на бетон природных вод. Для повышенной водонепроницаемости и морозостойкости бетона применяются химические добавки (СДБ, СНВ), заполнители из изверженных и осадочных горных пород и кварцевый песок. Песок, по возможности, необходимо обогащать.

Расход цемента должен быть больше минимальных значений. Расход песка в смеси заполнителей должен быть несколько увеличен против обычных значений.

Бетон для дорожных и аэродромных покрытий

В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба, т.к. покрытие работает на изгиб, как плита на упругом основании. Поэтому, при расчете состава бетона надо установить такое соотношение между его составляющими, которое обеспечивает требуемую прочность бетона на растяжение при изгибе, так же достаточную прочность на сжатие и морозостойкость.

Проектную прочность дорожного бетона устанавливают в зависимости от назначения бетона.

Марки бетона по морозостойкости назначают в соответствии с климатическими условиями района строительства. Для обеспечения требуемой морозостойкости бетона и его стойкости против хлористых солей, применяемых для борьбы с гололедом и замораживанием бетона при отрицательных температурах В/Ц отношение следует принимать для однослойных покрытий и верхнего слоя двухслойных покрытий не менее 0,5; для нижнего слоя двухслойных покрытий не менее 0,6; для оснований усовершенствованных покрытий не менее 0,75.

Для бетона однослойных покрытий следует применять ПЦ не ниже М400 с содержанием С₃А < 10%, для оснований бетонных дорог допускается не ниже М300. Желательно использовать дорожные пластифицированные или гидрофобные цементы.

Для бетона однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий применяют щебень, щебень из гравия и гравий только после промывки, при этом содержание глинистых, илистых и пылеватых частиц не должно превышать 1,5% по массе, для нижнего слоя двухслойных покрытий – 2%.

Щебень необходимо применять из прочных горных пород. Наибольший размер зерен щебня или гравия д.б. не менее: для верхнего слоя двухслойных покрытий – 20 мм; для однослойных и нижнего слоя двухслойных покрытий – 40 мм; для оснований покрытий – 70 мм.

Для повышения морозостойкости бетона и качества бетонной смеси в нее вводят ПА добавки: ССБ – пластифицирующие и воздухововлекающие – ацетат натрия, мылонафт.

Окончательное суждение о выборе консистенции смеси.