Ю. М. БАЖЕНОВ, Л. А. АЛИМОВ, В. В. ВОРОНИН, доктора техн. наук, профессора (МИСИ), Принципы определения состава бетона на основе вяжущих низкой водопотребности
Разработка эффективных вяжущих НИЗКОЙ водопотребности (ВНВ) с повышенным содержанием суперпластификаторов и различным наполнителем требует применения для каждого вида ВНВ особых методов проектирования состава бетона
Ранее установлено, что при расчете состава бетона с воздухововлекающими добавками или суперпластификаторами, вводимыми с водой затворения, можно пользоваться общепризнанной методикой для бетона с учетом влияния добавок на основные зависимости, которые лежат в основе определении расхода воды, цемента и соотношения между мелким и крупным заполнителем, обеспечивающие получение бетонных смесей и бетонов с заданными свойствами [1].
При этом было показано, что добавки, не влияя на характер зависимостей для бетонных смесей и бетонов от главных факторов, изменяют только количественные соотношения между разными параметрами. Изменение свойств учитывают по рекомендациям, приведенным в нормативных документах но применению добавок иди по результатам экспериментов.
Этот принцип использовали при разработке основных положений метода определения состава бетона на основе ВНВ. Статистический анализ результатов исследований, проводимых в НИИЖБе, В Н И ИЖелезобетоне позволил обобщить данные, однако выявить основные закономерности изменения свойств бетонной смеси и бегонов на основе ВНВ от главных факторов не удалось. Поэтому авторы уточнили огненные зависимости. необходимые для подбора состава бетона на основе ВНВ. В качестве вяжущего использовали ВНВ-1Ш и ВНВ-50 с кварцевым наполнителем и супер пластификатором С-3. Основу ВНВ составлял
Старооскольский и Белгородский портландцемент. Мелкими и крупными заполнителями служили кварцевый песок средней крупности и гранитный щебень фракции 5... 10, 5...40 мм. При этом варьировали В - Ц, расход цемента и долю песка в смеси заполнителей. Изменение B/U при постоянном расходе цемент,-. изменяет содержание воды в бетонной смеси, влияя на ее подвижность. В результате таких экспериментов можно изучить поведение бетонных смесей различной подвижности и бетоны, приготовленные на этих смесей, различной прочности. В связи с тем, что однородность и связность смесей с добавками ПАВ, а также на основе ВНВ, содержащих значительное количество пластификатора, зависят от соотношения между мелким и крупным заполнителями ч расхода цемента, третьим фактором выбрали долю песка в смеси заполнителей.
Полученные зависимости подвижности и жесткости бетонных смесей от расхода воды показали, что применение ВНВ повышает подвижность смеси и резко уменьшает расход воды, необходимый для получения равноподвижиых смесей. Однако основные зависимости в бетоне на основе ПЦ и ВНВ аналогичны, изменяются только количественные результаты.
Сохраняется также правило постоянства водопотребности бетонной смеси при принятых расходах цемента, характерное для бетонных смесей на основе ПЦ при расходе 220...380 кг/м3. Следовательно, использование в качестве вяжущего ВНВ также не нарушает и этой закономерности, но изменяет водо- потребность и пределы, в которых проявляется эта завлсимость.
Таким образом, влияние ВНВ на водопотребность бетонной смеси можно учесть коэффициентом, представляющим отношение нормальной густоты ВНВ (Кг) к нормальной густоте портландцемента (Кi), который показывает, насколько уменьшается расход, воды в бетонной смеси на основе ВНВ, по сравнению с обычной смесью
Характер зависимости прочности бетона на основе ВНВ от Ц/В также не изменяется. Обобщение данных исследований, проведенных в НИИЖБе, ВНИИЖелезобетоне, МИСИ, по нахождению зависимости кубиковой прочности бетона нормального твердения на основе ВНВ и плотных заполнителях от активности вяжущего и Ц/В показало, что эта зависимость описывается уравнением
Установлено существенное влияние мелких фракций (цемента и песка) в бетонной смеси на основе ВНВ на ее подвижность, однородность и связность. Вероятностно-статистическая обработка полученных данных позволила установить оптимальное соотношение между мелким и крупным заполнителе:.. с учетом расхода вяжущего по коэффициенту раздвижки зерен, который для бетонных смесей на основе ВНВ
Реологические свойства бетонных смесей на основе ПЦ и ВНВ изучали с помощью прибора в виде цилиндра емкостью 6 дм3, снабженного пригрузом со следящим устройством к отверстием для выхода бетонной смеси в процессе вибрирования на стандартной виброплощадке [2].
Обработка полученных результатов позволила получить двухфакторные квадратичные модели, описывающие зависимость между жесткостью или подвижностью на основе ПЦ и ВНВ и временем выхода, которые и характеризуют формуемость смеси: для жестких смесей А=0,924—0.0036Ж—0.042 (Н.Г.) + + О.ООООЭБЖ* + 0,00046 (Н.Г.) 2 + +0,000191Ж(Н.Г.), (4)
для подвижных смесей
В связи е различной формуемо- етью бетонных смесей на основе ПЦ и ВНВ-50 можно, пользуясь предложенными зависимостями, более точно выбрать жесткость или подвижность бетонных смесей на основе ВНВ с учетом повышенной их тикеотропии.
Таким образом, установлены основные зависимости свойств бетонных смесей и бетонов на основе ВНВ от главных факторов, которые можно использовать при проектировании составов бетонов требуемых свойств.
Проектирование состава бетона на основе ВНВ так же, как и на основе ПЦ, включает назначение требований к бетонной смеси и бетону, выбор материалов для бетонов и определение их свойств, предварительный расчет состава бетона, приготовление пробных замесов с изготовлением контрольных образцов, испытание их на прочность при сжатии, построение графика зависимости /? = /( Ц/В) и уточнение состава.
При расчете состава бетона на основе ВНВ выбирают подвижность или жесткость бетонной смеси в зависимости от размеров изделий, густоты армирования, способа укладки и уплотнения бетонной смеси как для случая применения портландцемента. Затем е помощью зависимостей (4) или (5) уточняют выбранную прочность или подвижности для бетонных смесей на основе ВНВ. После этого устанавливают требования к бетону, его отпускной прочности и др., определенные по данным, указанным в рабочих чертежах или стандартах на данные изделия. Предварительный состав бетона находят на основе зависимости прочности бетона от активности вяжущего, Ц/В, качества исходных материалов и характере изменения удобоукладываемоети от расходов воды.
Пример. Допустим, что необходимо определить состав бетона на основе ВНВ при заданной средней прочности 30 МПа с О.К.=4...5 см. Материалы: ВНВ-50 активностью 40 МПа, Н.Г.= 18 % и плотностью 2900 кг/м3, песок средней крупности с водопотребноетью и плотностью 2630 кг/м3 щебень с предельной крупностью 40 мм и плотностью 2600 кг/м3.
Сначала находят O.K. для бетонных смесей на основе ВНВ-50. Затем подсчитывают A для бетонной смеси на основе ПЦ (например е Н.Г.=25%), имеющей О.К.=4...5 ем. Сохраняя рассчитанное значение формуемости Л, определяют O.K. для бетонной смеси на основе ВНВ-50, в данном случае 2,5.
Устанавливают расход воды по графикам или таблицам для бетонной смеси на основе ПЦ с К =2,5 см. В данном примере 5=170 кг/м3. Для бетонной смеси на основе ВНВ-50 по формуле (1) 6=123 кг/м3. По формуле (2) Ц/В=2,19. Расход вяжущего Ц=(Ц/В)В=270 кг.
Выводы
Для бетонных смесей и бетонов на основе ВНВ и ПЦ основные зависимости аналогичны, изменяются только положение кривых и получаемые по ним количественные результаты. С учетом этих изменений можно состав бетона на основе ВНВ устанавливать по единой методике, принятой для определения составов бетонов на основе ПЦ.
Бетон и железобетон, 1992