ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

випробування на міцність при стиску контрольних зразків (не менш трьох), виготовлених з кожного замісу і котрі тверділи у завданому

			В
режимі, накреслюють графічну залежність	R =	f			і по ній
			Ц

знаходять те значення ЦВ , яке забезпечує одержання бетону

потрібної міцності. Уточнення складу бетону після його коректування здійснюють в процесі приготування пробних замісів.

На заформованих зразках із пробного замісу бетонної суміші визначають такі показники:

– фактичну середню густину бетонної суміші в ущільненому стані

	ρбтфакт =	Р2 − Р1	1000 , кг/м3	(5.14)
		V

де Р1 – маса форми, кг; Р2 – маса форми з бетонною сумішшю, кг;

V– об’єм форми, л.

–фактичний об’єм бетонної суміші у пробному замісі

	V	=	P	, м3,	(5.15)
			ρб
	факт
			т.факт

де Р – сума мас матеріалів, витрачених на виготовлення пробного замісу разом з водою, кг;

ρбтфакт – фактична середня густина бетонної суміші, кг/м3.

Фактичні витрати матеріалу на 1 м3 бетону визначають з використанням фактичного об’єму отриманої бетонної суміші у пробному замісі і витрат кожного із складових матеріалів на цей об’єм

	Щ =	Щ1	1000;	П =	П1	1000;
		V			V
		факт			факт

121

	Ц =	Ц1	1000;	В=	В1	1000 ,	(5.16)
		V			V
		факт			факт

де Щ1, П1, Ц1 і В1 – витрати відповідно щебеню, піску, цементу та води на пробний заміс, кг;

Vфакт – фактичний об’єм бетонної суміші, л.

Номінальний склад бетону розраховують після визначення витрати матеріалів в 1 м3 бетонної суміші:

за масою

Ц

:

П

:

Щ

= 1 :

П

=1

:

П

:

Щ

;

(5.17)

Ц

Ц

Ц

Ц

Ц

Ц

за об’ємом

Vц

V

Vщ

V

Vщ

:

п

:

=1 :

п

:

.

(5.18)

V

V

V

V

V

ц

ц

ц

ц

ц

Коефіцієнт виходу бетону показує відношення об’єму фактично отриманої бетонної суміші до суми витрачених для цього об’ємів складових матеріалів у сухому стані. Його визначають за формулою

β =		Vфакт		,	(5.19)
	V	+V	+V
	щ	п	ц

де Vщ, Vп, Vц – об’єми відповідно щебеню, піску та цементу, що витрачені на пробний заміс, л;

Vфакт – об’єм фактично отриманого бетону, л.

Польовий склад бетону визначають на підставі визначення лабораторного складу з урахуванням вологісті щебеню і піску, що впливає на загальну витрату води

Цпол = Ц (оскільки цемент обов’язково зберігають у сухому стані);

Ппол = П + П;	(5.20)
Щпол = Щ + Щ;	(5.21)

122

		П		W	+ Щ		Wщ
	Впол = В –			п					;	(5.22)
			100			100

де Wп, Wщ – вологість піску та щебеню.

Витрати матеріалів на заміс бетонозмішувача визначають з урахуванням коефіцієнта виходу бетону

v

βV

Ц

=

б

Цпол ;

(5.23)

1000

v

βV

П

=

б

Ппол ;

(5.24)

1000

Щv =

βVб

Щпол ;

(5.25)

1000

v

βV

В

=

б

Впол,

(5.26)

1000

де Цv, Пv, Щv, Вv – витрати відповідно цементу, піску, щебеню та води на заміс бетонозмішувачу об’ємом Vб.

Цпол, Ппол, Щпол, Впол – витрати відповідно цементу, піску щебеню, води на 1 м3 бетонної суміші (польовий склад).

Приклад розрахунку складу бетону

Вихідні дані. Розрахувати склад бетону марки 350 для нижнього шару двошарових дорожніх покриттів, які улаштовують бетоноукладачами. Потрібна рухомість бетонної суміші 1–2 см. Використовують матеріали з такими властивостями.

Портландцемент активністю 42 МПа, з істинною густиною 3100 кг/м3, насипною густиною 1300 кг/м3, нормальною густотою

27 %.

Щебінь гранітний з найбільшим розміром зерен 40 мм, середньою густиною 2650 кг/м3, насипною густиною 1480 кг/м3, пустотністю 44 %.

V п =	1−	ρнщ 100		=	1−	1470	100 = 44 % .
щ		ρ	щ
						2650

123

Пісок кварцовий дрібнозернистий з Мкр = 1,5, водопотребою 8 %, істинною густиною 2630 кг/м3, насипною густиною 1400 кг/м3.

Порядок розрахунку

1. Визначають ЦВ за залежністю (5.8).

Оскільки А = 0,6 (для рядових заповнювачів)

	В	=		0,6Rц	=	0,6	42	= 0,53.
	Ц		R	+0,3R		35 +0,3 42
			б	ц

Приймають ЦВ = 0,5, оскільки при ЦВ > 0,5 знижується морозо-

стійкість цементного бетону.

2.Визначають витрати води з урахуванням властивостей заповнювачів для отримання суміші із завданою легкоукладальністю (див. табл. 5.8)

В= 175 + 5 = 180 л.

3.Встановлюють витрати цементу на 1 м3 бетону згідно з формулою (5.9).

Ц= ВВ = 1800,5 = 360 кг.

Ц

4.Визначають витрати щебеню згідно із залежністю (5.12)

Щ =

1000

=

1000

=1235

кг.

1

+

Vщα

1

+

0,14 1,73

ρ

щ

ρщ

2,65

1,48

н

Коефіцієнт розсування зерен α визначаєють за табл. 5.10 інтерполяцією з уточненням величини α згідно з крупністю піску та завданою його водопотребою Вп = 8 %

α = 1,40 – 0,03 = 1,37.

124

5. Витрати піску визначають за залежністю (5.13)

П =

1000

−

Ц

+

Щ

+

В

ρп =

ц

щ

в

ρ

ρ

ρ

=	1000 −	360		+	1235	+	180		2630 = 626 кг.
			3,1	2,65		1

На підставі отриманих даних визначають вміст матеріалів, перераховуючи його на пробний заміс (10 л), зводять їх значення у таблицю (табл. 5.11).

	Витрати матеріалів на пробний заміс			Таблиця 5.11
				Витрати
Матеріал	Витрати матеріалу по масі, кг
	розрахункові	додаткові	загальні	матеріалу по
				об’єму, л
Цемент	3,60	0,36	3,96	3,04
Пісок	6,26	-	6,26	4,47
Щебінь	12,35	-	12,35	8,34
Вода	1,80	0,18	1,98	-
Разом	-	-	24,55	15,85

Розрахункова середня густина бетонної суміші

ρбм = 360 + 180 + 1235 + 626 = 2401 кг/м3.

6.Для перевірки рухомості бетонної суміші та врахування витрат води та цементу готуємо пробний заміс об’ємом 10 л. Витрати матеріалів на пробний заміс наведені у табл. 5.11.

В разі меншого ніж завдане осідання конуса на пробному замісі, додають до суміші по 10 % цементу та води для отримання необхідної легкоукладальності цементобетонної суміші.

7.Після уточнення складу за легкоукладальністю з бетонної суміші формують зразки-куби з розміром ребра 150 мм для контролю міцності бетону при стиску.

Для контролю міцності бетону на розтяг при вигині формують

зразки-балки розміром 150 × 150 × 600 мм (об’єм замісу для цього має бути не менш 15 л).

125

8. Визначають фактичну середню густину бетонної суміші

(5.14)

	ρбтфакт =	Р2 − Р1	100 =	12,45 −4,10		1000 = 2474 кг/м3 .
		V			3,37

9. Визначають фактичний об’єм бетонної суміші (5.15)

Vфакт =	∑Р	=	24,55	1000 = 9,92 л.
			2474
	ρбтфакт

10. Уточнюють фактичні витрати матеріалів на 1 м3 бетону

(5.16)

	Ц =	3,96		100		= 398 кг;		П =	6,26		100		= 632 кг;
		9,92							9,92
	Щ =	12,35			100		=1245 кг;	В =		1,98		100		=199 л.
			9,92
									9,92

11. Визначають номінальний склад бетону (5.17) (5.18): за масою

	3,96	:	6,26	:	12,35		=1	: 1,58 : 3,12;	В	= 0,5;
	3,96		3,96			3,96			Ц

за об’ємом

	3,04	:	4,47	:	8,34	=1 : 1,5 : 2,7;	В	= 0,5.
	3,04		3,04		3,04		Ц

12. Визначають коефіцієнт виходу бетону (5.19)

β =	9,92	= 0,62.
	3,04 + 4,47 +8,34

13. Підрахунок польового (виробничого) складу бетону. Для цього попередньо визначають вологість піску та щебеню.

126

Наприклад, якщо вологість піску Wп = 2 % та вологість щебе-

ню Wщ = 3 %,

Цпол = 398 кг/м3; Ппол = 632 + 0,02 632 = 645 кг;

Щпол = 1245 + 0,03 1245 + 1282 кг;

Впол = 199 – (0,02 632 + 0,03 1245) = 149 кг.

14. Підраховують витрати матеріалів на заміс бетонозмішувача

	місткістю 1200 л (5.23)–(5.26)
	Ц v =		398	1200 062 = 296 кг;	П v =		645	1200 0,62 = 480 кг;
		1000				1000

Щv = 128210001200 062 = 954 кг; B v = 1000149 1200 062 =111 кг (л).

5.4.Технологічні властивості бетонних сумішей

Легкоукладальність – це здатність бетонної суміші заповнювати форму та ущільнюватися у ній під дією власної ваги або невеликого механічного зусилля. Вона визначається рухомістю або жорсткістю.

Залежно від показника легкоукладальності бетонні суміші згідно з ДСТУ Б В.2.7.-96 поділяються на марки (табл. 5.12).

Мірою легкоукладальності рухомих бетонних сумішей є рухомість, що визначаєтся осіданням під дією власної ваги зрізаного конуса стандартних розмірів, який сформовано з бетонної суміші.

Рухомість бетонної суміші визначають за допомогою спеціального зразка з бетонної суміші у вигляді зрізаного конуса висотою 300 мм, який при максимальному розмірі зерен щебеню до 40 мм має діаметр нижньої основи 200 мм і діаметр верхньої основи 100 мм. Зразок виготовляють за допомогою металевих форм відповідних розмірів (рис. 5.1). Значення величини осідання конуса бетонної суміші, яке визначають за допомогою зрізаного конуса висотою 450 мм та розмірами нижньої та верхньої основ 300 та 150 мм, доводять до значення величини осідання конуса висотою 300 мм з множенням на коефіцієнт 0,67.

127

Таблиця 5.12

Легкоукладальність бетонних сумішей

	Марка за легко-	Норма легкоукладальності за показником
			рухомості, см
	укладальністю	жорсткості, с
			осідання конуса	розплив конуса
		Наджорсткі суміші
	НЖ 3	більше 100	-	-
	НЖ 2	51–100	-	-
	НЖ 1	50 і менш	-	-
		Жорсткі суміші
	Ж4	31–60	-	-
	Ж3	21–30	-	-
	Ж2	11–20	-	-
	Ж1	5–10	-	-
		Рухомі суміші
	Р1	4 і менше	1–4	-
	Р2	-	5–9	-
	Р3	-	10–15	-
	Р4	-	16–20	26–30
	Р5	-	21 і більше	31 і більше

100

300

270

500

200

Рис. 5.1. Форма-конус для визначення рухомості бетонної суміші: 1 – ручка; 2 – корпус приладу; 3 – упори; 4 – зварний шов

Рухомість бетонної суміші згідно з ГОСТ 10181 визначають у такій послідовності: встановлюють форму-конус на металевий лист, протирають внутрішню поверхню форми-конуса вологою тканиною

128

і заповнюють форму-конус бетонною сумішшю крізь лійку трьома шарами однакової товщини. Кожний шар бетонної суміші ущільнюють штикуванням 25 натисками стандартного металевого стержня у формі висотою 300 мм. При цьому форму притискують до листа за допомогою двох лопаток. Знімають лійку, зрізають надлишок суміші по самі вінця з верхніми краями форми і повільно підіймають її вертикально догори, після чого встановлюють формуконус біля сформованої бетонної суміші.

Осідання конуса визначають у сантиметрах за допомогою укладання металевої лінійки ребром на верхівку форми-конуса і вимірюють відстань від нижньої грані лінійки до верхівки конуса з бетонної суміші з точністю до 0,5 см (рис. 5.2, а).

Осідання конуса (ОК) визначають з точністю до 1 см як середнє арифметичне результатів двох випробувань бетонної суміші з однієї проби. Результати двох випробувань не повинні відрізнятися між собою більше, ніж на 1 см при ОК < 4 см; 2 см при ОК = 5–9 см; 3 см при ОК ≥ 10 см.

Якщо осідання конуса дорівнює нулю, вважають, що бетонна суміш не має рухомості і належить до жорстких або наджорстких сумішей. Характеристикою їх легкоукладальності є показник жорсткості. Жорсткість визначають терміном вібрування суміші в секундах, необхідним для надання відформованому конусу бетонної суміші циліндричної форми (рис. 5.2, б).

Рис. 5.2. Оцінка лекгоукладальності бетонної суміші за допомогою стандартного конуса для визначення рухомості (а) та жорсткості (б):

1 – жорстка суміш; 2 – рухома суміш; 3 – осідання конуса; 4 – зміна положення суміші при вібрації

129

Жорсткість бетонних сумішей (час вібрації у секундах) визначають на лабораторному вібростолі, що забезпечує частоту 2800–3000 коливань за хвилину та амплітуду 0,5 мм. Випробування проводять у такій послідовності: встановлюють на вібростолі циліндричне кільце приладу і жорстко його закріплюють. У кільці розташовують стандартний металевий конус і закріплюють його ручками заведенням їх до пазів кільця; встановлюють лійку. Заповнюють форму-конус приладу бетонною сумішшю, піддають її стандартному ущільненню, після чого знімають форму-конус з відформованої суміші таким же чином, як і при визначенні легкоукладальності бетонної суміші. Далі диск приладу діаметром 230 мм, товщиною 4 мм і вагою 50 г приводять в контакт з поверхнею суміші. Закріплюють штатив у фіксуючій втулці шляхом затискування гвинтом. Одночасно вмикають вібростіл та секундомір і спостерігають за вирівнюванням та ущільненням бетонної суміші під дією вібрації.

Вібрування бетонної суміші продовжують доти, поки не розпочнеться виділення цементного тіста з перших двох отворів диску. В цю мить одночасно вимикають секундомір і вібростіл. Визначений час вібрування (у секундах) характеризує жорсткість бетонної суміші. Жорсткість бетонної суміші визначають з точністю до 1 с як середнє арифметичне значення результатів двох випробувань жорсткості однієї проби суміші, які відрізняються між собою не більше, ніж на 20 %.

Розчиновідділення цементобетонної суміші Пластичність – здатність цементобетонної суміші при ущіль-

ненні не розшаровуватись. Розшарованість бетонної суміші, яка характеризує її зв’язність при дінамічній дії, згідно з ГОСТ 10181.4, визначають шляхом порівняння вмісту розчинної складової бетонної суміші у нижній і верхній частинах щойно відформованного зразка розмірами 200 × 200 × 200 мм.

Виготовлену бетонну суміш укладають та ущільнюють у формі для контрольних зразків розмірами 200 × 200 × 200 мм. Після цього ущільнену жорстку бетонну суміш у формі піддають вібраційній дії на лабораторному вібростолі протягом часу, який дорівнює 10Ж (Ж – показник жорсткості суміші) або 25 с для рухомих бетонних сумішей. Після закінчення вібрування верхній

130