Проєктування складу важкого бетону з хімічними добавками | Проєктування складу важкого бетону з хімічними добавками | Сучасні бетонні технології Навчальна Програма

<div class="xblock xblock-public_view xblock-public_view-vertical" data-course-id="course-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026" data-init="VerticalStudentView" data-runtime-class="LmsRuntime" data-runtime-version="1" data-block-type="vertical" data-usage-id="block-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@vertical+block@e93a59ff8a4b457791b7165719f3e8a0" data-request-token="65ab5fcece7211f1a052e616e0feadfa" data-graded="False" data-has-score="False"> <div class="vert-mod"> <div class="vert vert-0" data-id="block-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@html+block@8ff767051b2d4b7f912962454dca5374"> <div class="xblock xblock-public_view xblock-public_view-html xmodule_display xmodule_HtmlBlock" data-course-id="course-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026" data-init="XBlockToXModuleShim" data-runtime-class="LmsRuntime" data-runtime-version="1" data-block-type="html" data-usage-id="block-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@html+block@8ff767051b2d4b7f912962454dca5374" data-request-token="65ab5fcece7211f1a052e616e0feadfa" data-graded="False" data-has-score="False"> <script type="json/xblock-args" class="xblock-json-init-args"> {"xmodule-type": "HTMLModule"} </script> Для забезпечення необхідних експлуатаційних якостей бетону ключовим етапом є ретельний вибір вихідних матеріалів та їхнього кількісного співвідношення. В процесі проєктування і залізобетонних конструкцій визначаються обов'язкові характеристики бетону, серед яких клас міцності на стиск, марка морозостійкості та водонепроникності. Величину, що відповідає опору стиску (МПа) зразків кубів з ребром 15см, віком 28 діб, приймають за проєктну марку бетону за міцністю на стиск.  <table style="width: 100%; margin: auto;"> <tbody> <tr> <td style="width: 30%; background-color: #f9cabb; text-align: justify; border: none;"> За міцністю бетони поділяють на такі класи: С 8/10, С 10/12,5, С 12/15, С 16/20, С 18/22,5, С 20/25, С 25/30, С 28/35, С 32/40, С 35/45, С 40/50, С 45/55. </td> <td style="width: 3%; background-color: #ffffff; border: none;"></td> <td style="width: 30%; background-color: #f9cabb; text-align: justify; border: none;"> За морозостійкістю важкі бетони поділяють на такі марки: F 50, F 75, F 100, F 150, F 200, F 300, F 400, F 500, F 600, F 800, F 1000 (проєктну марку призначають за умовами експлуатації). </td> <td style="width: 4%; background-color: #ffffff; border: none;"></td> <td style="width: 30%; background-color: #f9cabb; text-align: justify; border: none;"> Для конструкцій, від яких вимагають непроникності для води, встановлені марки за водонепроникністю: W 2, W 4, W 6, W 8, W 10, W 12. </td> </tr> </tbody> </table> Клас бетону за міцністю вказує на гарантовану міцність матеріалу, враховуючи можливі відхилення від середніх значень, і був введений для точнішої оцінки якості цементного каменю. Цифрове значення класу (після літери «В») показує навантаження в мегапаскалях, яке бетон точно витримає. Важливо знати, що співвідношення між класом «В» та старою маркою «М» бетону не є лінійним і крок їхніх вимірювань відрізняється. Сучасне позначення класу бетону за європейськими стандартами (літера «С» з двома числовими значеннями) враховує різні методи випробувань міцності на циліндричних та кубічних зразках, що використовуються в різних країнах. Річ у тім, що в деяких європейських країнах, таких як Великобританія, для перевірки міцності бетону на стиск використовують зразки у вигляді циліндра, висота якого є вдвічі більшою за його діаметр. В інших країнах для перевірки міцності використовують бетонні кубики. Тому для цих зразків показники будуть різними. <div style="background-color: #005189; padding: 16px 20px; margin-bottom: 16px; border-radius: 5px;"> Щоб не плутатися, обираючи бетон за характеристиками, потрібно використовувати таблицю відповідності класів і марок бетону, а також їхні порівняння з фактичними показниками міцності (табл. 7.1). </div> Таблиця відповідності класів і марок бетону (Таблиця 7.1) <img height="895" width="1057" src="/assets/courseware/v1/b9dc145376264554e37a7346a9571afc/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_table-7-1.png" alt="t7-table7-1" /> <div style="background-color: #005189; padding: 16px 20px; margin-bottom: 16px; border-radius: 5px;"> Пояснення до таблиці: бетон класу С12/15 показує, що мінімальна міцність циліндра під час стискання дорівнює 12МПа; – мінімальна міцність кубика під час стискання – 15МПа, тобто 15МПа це і є клас В15, яким користуються в Україні. </div> Проєктування складу бетону передбачає одержання заданих властивостей бетону за мінімальних витрат сировинних ресурсів. Мета підбору складу бетонної суміші полягає в тому, щоб за мінімальної витрати цементного тіста з'єднати у моноліт великий та дрібний заповнювачі. Для цього цементне тісто у вигляді прошарку повинно перебувати не тільки на кожному контакті між усіма частинками заповнювача (великого і дрібного), але й заповнювати весь простір між ними. Ця умова може бути виконана за правильного підбору співвідношення між великим та дрібним заповнювачами і відповідною мінімальною витратою цементного тіста. Залежно від характеристик міцності вихідних матеріалів проєктується (та прогнозується) певний клас (марка) бетону. Отже, міцність бетону в основному залежить від міцності цементного каменю, що утвориться, у порожнинах і прошарках між великим та дрібним заповнювачами. За правильно підібраного складу цементне тісто займає 22-34% об'єму бетону, а об'єм заповнювачів, відповідно, становить 66-78%. </div> </div> <div class="vert vert-1" data-id="block-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@html+block@1088d24d50db4c6dbbf129d0504a29ea"> <div class="xblock xblock-public_view xblock-public_view-html xmodule_display xmodule_HtmlBlock" data-course-id="course-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026" data-init="XBlockToXModuleShim" data-runtime-class="LmsRuntime" data-runtime-version="1" data-block-type="html" data-usage-id="block-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@html+block@1088d24d50db4c6dbbf129d0504a29ea" data-request-token="65ab5fcece7211f1a052e616e0feadfa" data-graded="False" data-has-score="False"> <script type="json/xblock-args" class="xblock-json-init-args"> {"xmodule-type": "HTMLModule"} </script> <div style="background-color: #b1d5e4; padding: 16px 20px; margin-bottom: 16px; border-radius: 5px; text-align: justify;"> Мета процесу – встановити раціональну витрату матеріалів на 1м³ бетонної суміші, за якої найбільш економічно забезпечується одержання легкоукладальної бетонної суміші й заданої міцності бетону, а в ряді випадків – необхідної морозостійкості, водонепроникності й спеціальних властивостей бетону. </div> <div style="background-color: #f9cabb; padding: 16px 20px; margin-bottom: 16px; border-radius: 5px; text-align: justify;"> Прилади і матеріали: <ul> <ul> <li>портландцемент (відповідно до чинного ДСТУ Б В.2.7–46:2010 «Цементи загальнобудівельного призначення. Технічні умови»)</li> <li>щебінь гранітний фракції 5–20 мм (відповідно до чинного ДСТУ Б В.2.7–75–98 «Будівельні матеріали. Щебінь та гравій щільні природні для будівельних матеріалів, виробів, конструкцій та робіт. Технічні умови»)</li> <li>пісок кварцовий (відповідно до чинного ДСТУ Б В.2.7–32–95 «Будівельні матеріали. Пісок щільний природний для будівельних матеріалів, виробів, конструкцій і робіт. Технічні умови»)</li> <li>вода для замішування (відповідно до чинного ДСТУ Б В.2.7–273:2011 «Вода для бетонів і розчинів. Технічні умови»)</li> <li>хімічна добавка (відповідно до чинного ДСТУ EN 934–2:2019 «Добавки для бетонів і будівельних розчинів. Загальні технічні умови. Частина 2. Добавки для бетонів. Визначення, вимоги, відповідність маркування, етикетування» (EN 934–2:2009 + A1:2012, IDT)/</li> <li>ваги технічні</li> <li>лабораторний бетонозмішувач</li> <li>металеві форми для виготовлення бетонних кубів у розмірі 100x100x100мм</li> <li>гідравлічний прес для випробування міцності бетону на стиск</li> </ul> </ul> </div> Сучасні технології перемішування бетонної суміші та методи її ущільнення часто не дозволяють в процесі проєктування складу призначати мінімальну кількість води, розраховану виключно для забезпечення реакцій гідратації цементу. Технологічно необхідний надлишок води зумовлює підвищену пористість цементного каменю та погіршує контакт між заповнювачами, знижуючи міцність зчеплення. Найпоширенішим методом розрахунку складу бетону для звичайних важких бетонів є метод абсолютних об'ємів, запропонований Б. Г. Скрамтаєвим. Розрахунок виконується на основі проєктного класу (марки) бетону за міцністю на стиск та заданої легкоукладальності (рухливості або жорсткості) бетонної суміші. Крім того, для конкретних матеріалів, що використовуються в процесі проведення бетонних робіт, необхідно знати вид, активність, об'ємну та питому вагу цементу, гранулометричний склад великого й дрібного заповнювачів та їхні об'ємну й питому вагу. <h3>Величину водоцементного відношення визначають за формулою (7.1).</h3> Для звичайної рухливої бетонної суміші: <img height="auto" width="1080" src="/assets/courseware/v1/e7bd942761f628f5e0caff53e08fce79/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-1.png" alt="f_6-1" /> де: <ul> <ul> <li>А – коефіцієнт, що залежить від якості матеріалів, властивостей бетонної суміші й бетону</li> <li>Rц – активність (марка) цементу, кгс/см² </li> <li>Rб – міцність бетону на стиск у віці 28 діб, кгс/см²</li> <li>К₁ – коефіцієнт, що враховує мінеральний склад цементу й умови твердіння бетону</li> <li>К₂ – коефіцієнт, що враховує виробничі умови</li> </ul> </ul> Значення коефіцієнтів К1 і К2 наведено в таблиці 7.3 Орієнтовна витрата води в л на 1м³ бетонній суміші з витратою цементу до 400кг/м³ визначають по таблиці 7.2. Значення коефіцієнта А для визначення В/Ц (Таблиця 7.2) <img height="440" width="1318" src="/assets/courseware/v1/06cfd8b0b6a7d42aa6dc8225c1147a21/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_table-7-2.png" alt="t7-table7-2" /> Значення коефіцієнтів К1 і К2 (Таблиця 7.3) <img height="606" width="1320" src="/assets/courseware/v1/831c1f97f54eca77d16f8eb74c5802f6/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_table-7-3.png" alt="t7-table7-3" /> Подальше корегування витрати води здійснюється з урахуванням характеристик застосовуваних матеріалів <img height="65" width="1080" src="/assets/courseware/v1/3eb049066acb52acf14c2a67575fead5/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-2.png" alt="t7_f-7-2" /> Витрата цементу на 1м³ бетонній суміші визначають із залежності: <img height="142" width="1082" src="/assets/courseware/v1/694850e109c8c50ce963ac7117e1ea97/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-3.png" alt="t7_f-7-3" /> При витраті цементу більше 400кг/м³ кількість води на 1м³ бетонної суміші необхідно збільшувати на 10л на кожні додаткові 100кг цементу. Водопотреба бетонної суміші (Таблиця 7.4) <img height="870" width="707" src="/assets/courseware/v1/e166b42f0c62640f6fa8af527a6a2557/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_table-7-4.png" alt="t7-table7-4" /> Корегування витрати води (Таблиця 7.5) <img height="440" width="709" src="/assets/courseware/v1/bb85d9fe52e2382a88424abbde159287/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_table-7-5.png" alt="t7-table7-5" /> Витрату крупного заповнювача (щебеню або гравію), на 1м³ бетонної суміші обчислюють за формулою: <img height="98" width="1081" src="/assets/courseware/v1/c148896558f3c22f6196a3ff6627f5ec/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-4.png" alt="t7_f-7-4" /> де: <ul> <ul> <li> Vпуст – пустотність щебеню або гравію в стандартно насипному стані</li> </ul> </ul> <img height="98" width="1084" src="/assets/courseware/v1/91c1ae25bea2bb38fec8020a1af352d0/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-5.png" alt="t7_f-7-5" /> де: <ul> <ul> <li>α – коефіцієнт розсунення зерен великого заповнювача (надлишку розчину) для рухливих сумішей 1,2-1,56, визначається за допомогою табл. 7.6.</li> </ul> </ul> Для жорстких бетонних сумішей – 1,05-1,1 <ul> <ul> <li>γщн – насипна щільність великого заповнювача;</li> <li>γщ – середня щільність зерна крупного заповнювача.</li> </ul> </ul> Для пластичних бетонних сумішей, приготовлених з піском середньої крупності й водопотребою 7%, коефіцієнт α можна брати з довідкової літератури. Значення коефіцієнту α для рухливих бетонних сумішей (Таблиця 7.6) <img height="440" width="709" src="/assets/courseware/v1/bb85d9fe52e2382a88424abbde159287/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_table-7-5.png" alt="t7-table7-5" /> </div> </div> <div class="vert vert-2" data-id="block-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@html+block@51983525d9a14fc19881ec91c2a0c4f3"> <div class="xblock xblock-public_view xblock-public_view-html xmodule_display xmodule_HtmlBlock" data-course-id="course-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026" data-init="XBlockToXModuleShim" data-runtime-class="LmsRuntime" data-runtime-version="1" data-block-type="html" data-usage-id="block-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@html+block@51983525d9a14fc19881ec91c2a0c4f3" data-request-token="65ab5fcece7211f1a052e616e0feadfa" data-graded="False" data-has-score="False"> <script type="json/xblock-args" class="xblock-json-init-args"> {"xmodule-type": "HTMLModule"} </script> Витрата піску на 1 м³ бетонній суміші <img height="103" width="1081" src="/assets/courseware/v1/b6e6d633cfe26237836df56b1ec91afd/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-6.png" alt="t7_f-7-6" /> де: <ul> <ul> <li>Ц, В и Щ – витрата цементу, води, великого заповнювача, кг/м³ бетонної суміші</li> <li>γц, γщ,γn – середня щільність цементу, заповнювача й піску, кг/л</li> </ul> </ul> Правильність розрахунку перевіряють за допомогою: <img height="103" width="1081" src="/assets/courseware/v1/77f8cdb8ca1b3dd4524bab680be18c40/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-7.png" alt="t7_f-7-7" /> Розрахункова теоретична щільність бетонної суміші: <img height="100" width="1082" src="/assets/courseware/v1/fe50d3225c39643d1dab2ed7230ae673/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-8.png" alt="t7_f-7-8" /> Щоб одержати необхідну рухливість бетонної суміші, ці дані коригують і роблять пробні заміси в 8-12л суміші зі зміною кількості цементу й води (зберігаючи прийняте В/Ц) або заповнювачів. На основі уточненого складу роблять пробні заміси об'ємом від 15 до 50л і виготовляють шість контрольних зразків на два терміни випробувань. Після витримування в нормальних умовах зразки випробовують на стиск. Коригування складу бетонної суміші вважається закінченим, якщо міцність зразків відповідає проєктній (заданій) марці бетону. Для внесення змін до складу бетону з урахуванням впливу хімічної добавки беруть вже розроблений (робочий) склад, який, залежно від поставлених цілей, може бути попередньо скорегований. Добавки рекомендується вводити в бетонну суміш із водою для замішування. Орієнтовні витрати добавок визначаються за експериментальними або довідковими даними залежно від мети застосування. Витрата добавки визначається у відсотках від маси цементу, розраховуючи на суху речовину. Потім проводиться перерахунок на водний розчин добавки з урахуванням його густини. Кількість водного розчину добавки в л на 1м³ бетону визначається із залежності: <img height="101" width="1082" src="/assets/courseware/v1/4b25a1573684844cda0ced45d5ff66c0/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-9.png" alt="t7_f-7-9" /> де: <ul> <ul> <li>Ц – витрата цементу на 1м³ бетону, кг</li> <li>С – витрата добавки, % від маси цементу</li> <li>К – концентрація водного розчину, %</li> <li>ρ – щільність водного розчину добавки, кг/м³</li> </ul> </ul> Необхідна для приготування 1м³ бетону кількість води В₃ у літрах визначається зі співвідношення: <img height="100" width="1081" src="/assets/courseware/v1/d89117f02bc4870a2d7022ed8acb54ae/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-10.png" alt="t7_f-7-10" /> де В – витрати води на 1м³ бетону без добавки, л. <div style="background-color: #f9cabb; padding: 16px 20px; margin-bottom: 16px; border-radius: 5px;"> Корегування складу бетону здійснюється в наступній послідовності: <ul> <ul> <li> визначається пластифікуючий ефект добавки в бетоні контрольного складу</li> <li> залежно від мети застосування призначається склад бетону, що забезпечує в умовах виробництва задані властивості</li> </ul> </ul> </div> Для визначення пластифікуючого ефекту добавки готуються проби контрольного складу і складу з добавкою в рекомендованому інтервалі значень. Визначаються показники рухливості бетонної суміші та міцності бетону на стиск через 7 діб природного твердіння або 4 години після термообробки і в 28-добовому віці. Призначається витрата добавки для забезпечення необхідного максимального пластифікуючого ефекту без зниження міцності. <div style="background-color: #005189; padding: 16px 20px; margin-bottom: 16px; border-radius: 5px;"> Для підвищення міцності бетону, із заданою легкоукладальністю і незмінною витратою цементу, витрата добавки призначається за умови мінімального водовмісту бетонної суміші тієї ж рухливості й максимального приросту міцності. </div> <h3>З метою зменшення витрати цементу, корегування складу бетону виконується за умови заданої легкоукладальності та необхідної міцності шляхом зниження вмісту цементу і води в послідовності: </h3> <ul> <ul> <li>виготовляються зразки бетону контрольного складу із заданою легкоукладальністю;</li> <li>виготовляються зразки бетону такої ж легкоукладальності з витратою добавки в рекомендованому інтервалі значень;</li> <li>зразки піддаються тепловій обробці або твердіють у нормальних умовах, після чого випробовуються на міцність на стиск. Оптимальним вважається склад з добавкою, що забезпечує найбільшу міцність RI (є максимальним);</li> <li>визначається коефіцієнт ефективності Кеф= RI / R0, де RI - міцність бетону з добавкою в регламентований після теплової обробки строк, % від R28, R0 – те ж без добавки;</li> <li>розраховується збільшене значення В/Ц з урахуванням приросту міцності бетону за формулою:</li> </ul> </ul> <img height="98" width="1080" src="/assets/courseware/v1/eeb40178214280702200937004190fe5/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-11.png" alt="t7_f-7-11" /> де: <ul> <ul> <li> Rц – активність цементу, МПа</li> <li>Rб – задана міцність бетону на стиск, МПа</li> <li>А – коефіцієнт якості заповнювачів</li> </ul> </ul> <ul> <li>скорочується витрата цементу, з урахуванням зниження водовмісту витрати води з оптимальною витратою добавки й збільшеного В/Ц;</li> <li>здійснюється наступне подальше корегування складу бетону за незмінної частки піску в суміші заповнювачів;</li> <li>за формулою (7.12) визначається економія цементу в бетоні нормального твердіння:</li> </ul> <img height="99" width="1081" src="/assets/courseware/v1/c4b0dbd53691a5d8c1eba8e28f65c277/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-12.png" alt="t7_f-7-12" /> де: <ul> <ul> <li> R – приріст міцності бетону в заданий термін твердіння в порівнянні з міцністю в 28 діб без добавки, %</li> </ul> </ul> Для скорочення тривалості термообробки або в умовах нормального твердіння витрата добавки призначається з умови мінімально можливого водовмісту (В/Ц) у бетонній суміші за збереження вихідної рухливості й витрати цементу. Скорочення тривалості термообробки досягається за рахунок приросту міцності бетону. <div style="background-color: #005189; padding: 16px 20px; margin-bottom: 16px; border-radius: 5px;"> Для скорочення тривалості термообробки або в умовах нормального твердіння витрата добавки прpизначається з умови мінімально можливого водовмісту (В/Ц) у бетонній суміші за збереження вихідної рухливості й витрати цементу. Скорочення тривалості термообробки досягається за рахунок приросту міцності бетону. Для скорочення тривалості термообробки раціональну витрату добавки визначають у наступній послідовності: – із бетонної суміші без добавки (еталон) і з різною витратою добавки виготовляються по 9 контрольних зразків; – 6 зразків піддаються тепловій обробці за прийнятим на виробництві режимом або за режимом 2+3+6+3 з температурою ізотермічної витримки +80-85°С, випробування проводять через 4г і 28 діб; – 3 зразки витримують у нормальних умовах для випробувань через 28 діб; – після аналізу отриманих результатів визначаються відносні показники у відсотках від міцності бетону нормального твердіння; – виходячи з максимальної міцності бетону з добавками, визначається можливість скорочення тривалості теплової обробки і витрати цементу; – орієнтовна тривалість скороченого режиму теплової обробки визначається за формулою: </div> <img height="100" width="1080" src="/assets/courseware/v1/89da6d4c063cbe52c67995f82de3aa3d/asset-v1:Profosvita+CS-010-EDUP+2026+type@asset+block/t7_f-7-13.png" alt="t7_f-7-13" /> де: <ul> <ul> <li> Ϯс – тривалість теплової обробки бетону без добавки</li> <li>Ri – міцність бетону з добавкою в регламентований строк після теплової обробки, % від R₂₈</li> <li>R₀ – те ж без добавки</li> <li>а – коефіцієнт рівний 0,02, 0,03 або 0,04 за міцності бетону після теплової обробки 50, 70, 85% від R₂₈ відповідно</li> </ul> </ul> Для досягнення декількох ефектів одночасно склад бетону підбирається залежно від рівня планованих показників. Робочі склади з добавками можуть використовуватися у виробництві тільки після перевірки їхньої відповідності досягненню необхідних властивостей бетонної суміші й бетону. </div> </div> </div> <script type="text/javascript"> (function (require) { require(['/static/js/dateutil_factory.762fd6ff462b.js?raw'], function () { require(['js/dateutil_factory'], function (DateUtilFactory) { DateUtilFactory.transform('.localized-datetime'); }); }); }).call(this, require || RequireJS.require); </script> <script> function emit_event(message) { parent.postMessage(message, '*'); } </script> </div>

Завершення тесту

Тестування завершено.