Книги, научные публикации
Министерство образования Российской Федерации Восточно-Сибирский государственный технологический университет ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВОВ БЕТОНОВ С ХИМИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ
Методические указания по курсу Технология бетона, строительных изделий и конструкций Составители: Заяханов М.Е.
Цыремпилов А.Д.
Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2000 Методические указания 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА БЕТОНА С по курсу Технология бетона, строительных изделий и кон- ДОБАВКАМИ - УСКОРИТЕЛЯМИ ТВЕРДЕНИЯ струкций для студентов специальности 290600 - Производ ство строительных материалов, изделий и конструкций и на- Введение добавок - ускорителей твердения способ правления 550100 - Строительство ствует повышению прочности бетона. Добавки - ускорите ли твердения позволяют получать более высокий предел прочности или при прочих равных условиях необходимую прочность бетона в более раннем возрасте (чем и оправды вают свое название). Поэтому модификацию бетонов до бавками - ускорителями твердения называют химической Рецензент: Беппле Р.Р. активацией бетонов.
Введение в бетонную смесь добавок также вызыва ет сокращение сроков схватывания бетонной смеси. Так, например, при 2%-й добавке от массы цемента продолжи тельность периода от затворения смеси до начала ее схва тывания сокращается в два раза, при 4%-й - в четыре, а при 5%-й - в пять раз.
Уплотнение характеризуется коэффициентом кон тракции, являющимся отношением теоретического значения средней плотности цементного теста к средней плотности цементного теста в начале его схватывания (табл.1).
Добавки - ускорители твердения способствуют пластификации цементного теста и бетонной смеси. Эффек тивность пластификации характеризуется коэффициентом снижения водопотребности цемента Кс.в., учитывающим снижение показателя нормальной густоты цементного теста при введении добавки (табл.1).
Таблица 1 (СН) Нитрит-нитрат 0,978 0,964 0,951 0,94 0, Значение коэффициента контракции цементного теста кальция (ННК) с химическими добавками Методика расчета состава бетона с добавкой - ус Со Значение коэффициента контракции при относительном водо корителем твердения.
де содержании цементного теста Х 1. Значение коэффициента активации определяют по рж 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1, ан формуле ие Какт=1+(Ку - 1)Кэ, до где К - коэффициент, учитывающий увеличение ба прочности за счет снижения водосодержания цементного вк теста в бетоне: Ку = 1/К2с.в;
Кэ - коэффициент, учитываю и, % щий влияние водосодержания цементного теста на эффект 1,04 1,04 1,03 1,03 1,00 активации:
0 1,026 1,019 1,011 1, 5 3 8 2 Кэ = (i-1)/(1-1), (1) 1,02 1,02 1,02 1,01 1, 1 1,014 1,01 1,001 1,000 где i - коэффициент контракции для цементного 5 4 1 8 теста без добавок при принятом Х;
1,01 1,,0 1,01 1, 2 1,008 1,006 1,000 - 1 - коэффициент контрации для цементного теста 5 13 1 1,00 1,00 1,00 без добавок при Х=1 (при нормальной густоте теста).
3 - - - - - 7 6 Принимая во внимание, что коэффициент контрак 1,00 1,00 1, ции цементного теста без добавок при Х=1 равен 1,043, 4 - - - - - 1 1 Кэ = (i-1)/0, 1, 5 - - - - - - - 2. Определяют значение относительного водосодержания цементного теста в бетонной смеси:
Х=Кк Кз Какт Rц /Rсж Таблица 3. Уточняют значение коэффициента активации и Значение коэффициента Кс.в.
определяют прочность бетона:
Вид химической Значение коэффициента Кс.в. при содержании Rсж=Кк Кз Какт Rц /X добавки добавки, % 1 2 3 4 4. Объем крупного заполнителя для приготовления Хлорид кальция 0,94 0,91 0,89 0,885 0, 1м3 бетонной смеси находят по графику (рис.1) в (ХК) зависимости от установленного значения относительного Нитрит кальция водосодержания цементного теста и необходимой (НК) Нитрит-нитрат- 0,968 0,947 0,928 0,912 0,902 удобоукладываемости бетонной смеси.
хлорид-кальция (ННХК) Сульфат натрия Рис.1. Изменение под- Vп= (1-Vк)+VкПк, (3) вижности ОК и жест- где Пк - пустотность крупного заполнителя.
кости Ж бетонной сме- 7. Расход песка определяют по формуле:
П1= Vп п.в, си в зависимости от ее (4) водосодержания и сте- где п.в - плотность песка в виброуплотненном со пени заполнения бето стоянии.
на крупным заполните 8. Объем пустот в смеси заполнителей вычисляют по лем:
формуле:
1 - Х=0,876;
2 - 1,0;
Vп.см= VпПп, (5) 3 - 1,1;
4 - 1,2;
5 - 1,3;
где Пп - пустотность песка.
6 - 1,4;
7 - 1,5;
8 - 1,65;
9. Суммарную площадь поверхности зерен заполни 1, 2, 3, 4 - жесткость;
телей рассчитывают по формуле:
3, 4, 5, 6, 7, 8 Sсм=Sп+Sк=16П1Кф.п(Р2,5+2Р1,2+4Р0,6+8Р0,3+16Р0,14+ подвижность.
32Р0,1)/ п +К1Кф.к(Р40+2Р20+4Р10+8Р5)/ к, (6) где Рi - процентное содержание каждой фракции заполни телей;
Кф.п и Кф.к - коэффициенты формы зерен песка и крупного заполнителя (1,3-1,5 - для речного песка, 1,7-1,9 - горного, 1,5-1,8 - гравия, 1,8-1,9 - щебня);
п и к - сред няя плотность зерен песка и крупного заполнителя, кг/м3.
10. Объем бетонной смеси вычисляют с учетом раз движки зерен заполнителей по формуле:
Vб=1+tоб Sсм, (7) где tоб - толщина оболочек цементного теста на зер нах заполнителей (0,000013м);
5. Расход крупного заполнителя в бетоне определяют по а объем цементного теста по формуле:
формуле: Vт=(Vп.см+tобSсм)/Vб, (8) К1=Vк к.в, (2) где Vб - объем бетона, м 11. Расход цемента в бетоне определяют с уточнен где Vк - объем крупного заполнителя;
к.в - плотность заполнителя в виброуплотненном со- ным показателем нормальной густоты, которая будет изме няться за счет пластификации цементного теста химической стоянии.
добавкой, определяемым по формуле 6. Объем песка для приготовления 1м3 бетонной смеси К1н.г=Кс.в Кн.г (9 ) вычисляют по формуле:
Расход цемента ным соответственно 0,965;
0,93;
0,91;
0,89;
0,875;
0,86;
0, Ц=1000Vт/[ (1000/ ц +ХК1н.г)] и 0,825. Схватывание наступает в сроки, составляющие со (10) ответственно 70;
55;
43;
35;
27;
20;
13 и 10% от срока схва При этом значение коэффициента контракции тывания цементного теста без добавок.
цементного теста для бетонной смеси с химическими К пластифицирующим добавкам относятся: суль добавками принимают из табл.1.
фитно-дрожжевая бражка (СДБ), водорастворимый препа 12. Расход заполнителей на 1м3бетонной смеси коррек рат (ВРП-1), мылонафт (М1), мелассная упаренная послед тируют по формулам:
рожжевая барда (УПБ), пластификатор адипиновый (ПАЩ П2=П1/Vб (11) 1) и др.
К2=К1/Vб (12) Прочность цементного камня и бетона с добавкой 13. Водопоглощение заполнителей определяют по фор несколько понижается при тех же значениях водосодержа муле:
ния по сравнению с цементным камнем и бетоном без до В3=0,0001(П2 Рпi Bз.пi +К2 Ркi Bз.кi ), (13) бавки. Как известно, это обусловлено экранирующим дей где Bз.пi и Bз.кi - величина водопоглощения каждой ствием добавок, блокирующих зерна цемента. Снижение фракцией песка и крупного заполнителя (табл.3). прочности можно характеризовать коэффициентом блоки 14. Общий расход воды для приготовления 1м3 бетон- ровки Кбл, который принимают при процентном содержании ной смеси находят как сумму расходов воды на получение це- добавки 0,05;
0,1;
0,15;
0,2;
0,25;
0,3;
0,35;
0,4;
0,45 и 0,5% ментного теста и водопоглощение заполнителей: соответственно равным 0,985;
0,997;
0,955;
0,94;
0,925;
0,91;
B=ЦХК1н.г+Bз (14) 0,875;
0,83;
0,77 и 0,7.
Методика расчета состава бетона с пластифици 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА БЕТОНА С рующей добавкой.
ПЛАСТИФИЦИРУЮЩЕЙ ДОБАВКОЙ 1. Коэффициент пластификации цементного теста вычисляют по формуле Использование пластифицирующих добавок способст- Кпл=Ку Кбл, вует повышению плотности и прочности бетона за счет где Ку=1/К2с.в;
Кбл - коэффициент блокировки це уменьшения расхода воды вследствие пластифицирующего ментных зерен пластифицирующим веществом.
эффекта и сокращает сроки схватывания цементного теста. 2. Поскольку прочность бетона выражается уравне Эффект пластификации бетонной смеси добавкой обусловлен нием:
снижением водопотребности цемента в присутствии добавки, Rсж=Кк Кз Кпл Rц /Х2, проявляется в уменьшении показателя нормальной густоты относительное водосодержание цементного теста можно цементного теста. При введениидобавки в размере 0,05;
0,1;
найти из выражения 0,15;
0,2;
0,25;
0,3;
0,4 и 0,5% от массы цемента показатель Х= Кк Кз Кпл Rц/Rсж нормальной густоты цементного теста понижается и характе- 3. При принятом значении Х прочность бетона со ризуется коэффициентом снижения водопотребности Кс.в, рав- ставит:
Rсж=Кк Кз Кпл Rц/Х2 Содержание вовлеченного воздуха в цементном тесте при 4. Объем крупного заполнителя для бетона определяют введении добавки в количестве 0,01;
0,02;
0,05;
0,1;
0,2 и по графику ( рис.1) 0,3% от массы цемента составляет соответственно 3;
4,5;
6;
5. Расход крупного заполнителя вычисляют по формуле 7,5;
9 и 10%.
(2) Воздухововлечение способствует проявлению пла 6. Объем песка в бетоне определяют по формуле (3) стификации бетонной смеси и цементного теста. Пластифи 7. Расход песка находят по формуле (4) кация характеризуется коэффициентом снижения водопо 8. Объем пустот в смеси заполнителей рассчитывают по требности цемента Кс.в, учитывающим снижение показателя формуле (5) нормальной густоты цементного теста при введении добав 9. Суммарную площадь поверхности зерен определяют ки. Снижение водопотребности цемента с добавкой стано по формуле (6) вится заметным лишь при содержаниидобавки более 0,05% 10. Объем бетонной смеси вычисляют с учетом раз- от массы цемента. Значения коэффициента Кс.в при содер движки зерен заполнителей по формуле (7), а объем цементно- жании добавки 0,05;
0,1;
0,2 и 0,3% равны соответственно го теста в бетоне - по формуле (8) 0,993;
0,984;
0,955 и 0,912.
11. Расход цемента в бетоне устанавливают по формуле Вовлечение воздуха в цементное тесто и бетонную смесь (10) при измененном значении показателя нормальной густоты приводит к снижению прочности бетона. Исследованиями цементного теста, определяемом по формуле (9) доказано, что каждый процент повышения объема вовле 12. Принимая во внимание раздвижку зерен заполните- ченного воздуха приводит к снижению прочности примерно лей цементным тестом, производят корректировку расхода за- на 6%.
полнителей по формулам (11,12) К воздухововлекающим добавкам относятся: смола 13. Водопоглощение заполнителей вычисляют по фор- нейтрализованная (СНВ), синтетическая поверхностно муле (13) активная добавка (СПД), омыленный древесный пек 14. Общий расход воды для приготовления 1м3 бетон- (ЦНИПС-1), смола древесная омыленная (СДО), сульфонол ной смеси находят по формуле (14) (С) и др.
С учетом свойств бетона с добавкой методика опре 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА БЕТОНА С деления состава бетона будет иметь следующие дополне ВОЗДУХОВОВЛЕКАЮЩЕЙ ДОБАВКОЙ ния: а) по содержанию введенной добавки необходимо оп ределить объем вовлеченного воздуха (или его процентное Использование воздухововлекающих добавок позволяет содержание от объема цементного теста в бетоне);
б) по получать бетоны повышенной морозостойкости. Установлено, процентному содержанию вовлеченного воздуха необходи что эффективность добавок проявляется при дозировке мо определить величину снижения прочности бетона и 0,01Е0,05% от массы цемента. Снижение средней плотности среднее значение значение снижения его плотности.
бетона происходит за счет вовлечения воздуха в цементное Методика расчета состава бетона с воздухововле тесто бетонной смеси с добавкой и повышения его пористости. кающей добавкой.
1. Определение значения коэффициента, учитывающего 13. Водопоглощение заполнителей определяют по воздухововлечение в цементном тесте. формуле (13) Коэффициент воздухововлечения вычисляют по фор- 14. Общий расход воды вычисляют по формуле (14) муле Кв.в=Ку(1-6Рв), где Ку=1/К2с.в;
Рв - относительное содержание вовле ченного воздуха в цементном тесте.
2. Относительное водосодержание цементного теста в бетонной смеси с воздухововлекающей добавкой Рекомендуемая литература Х=Кк Кз Кв.в Rц/Rсж 1. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных 3. При принятом значении Х прочность бетона соста- и железобетонных изделий. - М.: Стройиздат, 1984.
вит: 2. Производство сборных железобетонных изделий.
Rсж=Кк Кз Кв.вRц/Х2 Справочник / Под ред. К.В. Михайлова и др./ - М.: Стройиз 4. Объем крупного заполнителя в бетоне устанавливают дат, 1998.
по графику ( рис.1) 3. Шалимо М.А. Лабораторный практикум по техно 5. Расход крупного заполнителя определяют по форму- логии бетонных и железобетонных изделий. - Минск, ле (2) Высш. школа, 1987.
6. Объем песка 1м3 бетонной смеси рассчитывают по 4. Руководство по применению химических добавок формуле (3) в бетоне / НИИЖБ Госстроя - М.: Стройиздат, 1980.
7. Расход песка вычисляют по формуле (4) 8. Объем пустот в смеси заполнителей в бетоне опреде ляют по формуле (5) 9. Суммарную площадь поверхности зерен заполните лей рассчитывают по формуле (6) 10. Объем бетонной смеси определяют с учетом раз движки зерен заполнителей цементным тестом по формуле (7), а объем цементного теста в бетоне - по формуле (8).
11. Расход цемента в бетоне определяют с учетом объе ма вовлеченного воздуха и уточненного показателя нормаль ной густоты цементного теста:
Ц1=(Vт-VтРв) 1000/[ (1000/ ц +ХКТн.г)], где Кн.г=Кс.в Кн.г 12. Расход заполнителей корректируют по формулам (11,12)
Книги, научные публикации