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).
(СН) Таблица 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 рж 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,65 1. Значение коэффициента активации определяют по ан формуле ие Какт=1+(Ку - 1)Кэ, до где К - коэффициент, учитывающий увеличение ба прочности за счет снижения водосодержания цементного вк и, теста в бетоне: Ку = 1/К2 ;
Кэ - коэффициент, учитываю с.в % щий влияние водосодержания цементного теста на эффект 1,04 1,04 1,03 1,03 1, 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, 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 - 5 13 1 1 - коэффициент контрации для цементного теста 1,00 1,00 1, без добавок при Х=1 (при нормальной густоте теста).
3 - - - - - 7 6 Принимая во внимание, что коэффициент контрак 1,00 1,00 1, 4 - - - - - ции цементного теста без добавок при Х=1 равен 1,043, 1 1 Кэ = (i-1)/0, 1, 5 - - - - - - - 0 2. Определяют значение относительного водосодержания цементного теста в бетонной смеси:
Таблица 2 Х=Кк Кз Какт Rц /Rсж Значение коэффициента Кс.в. 3. Уточняют значение коэффициента активации и Вид химической Значение коэффициента Кс.в. при содержании определяют прочность бетона:
добавки добавки, % Rсж=Кк Кз Какт Rц /X 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 (НК) водосодержания цементного теста и необходимой Нитрит-нитрат- 0,968 0,947 0,928 0,912 0, 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:
си в зависимости от ее П1= Vп п.в, (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) к.в К1=Vк, (2) где Vб - объем бетона, м где Vк - объем крупного заполнителя;
11. Расход цемента в бетоне определяют с уточнен ным показателем нормальной густоты, которая будет изме к.в - плотность заполнителя в виброуплотненном со няться за счет пластификации цементного теста химической стоянии.
добавкой, определяемым по формуле 6. Объем песка для приготовления 1м3 бетонной смеси К1 =Кс.в Кн.г (9 ) н.г вычисляют по формуле:
Расход цемента ным соответственно 0,965;
0,93;
0,91;
0,89;
0,875;
0,86;
0, и 0,825. Схватывание наступает в сроки, составляющие со Ц=1000Vт/[ (1000/ ц +ХК1 )] (10) н.г 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 Bз.пi +К2 Bз.кi ), (13) Рпi Ркi 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=ЦХК1 +Bз (14) н.г 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/К2 ;
Кбл - коэффициент блокировки це с.в 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/К2 ;
Рв - относительное содержание вовле- с.в 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 +ХКТ )], н.г где К =Кс.в Кн.г н.г 12. Расход заполнителей корректируют по формулам (11,12)
Книги, научные публикации