Строительные материалы и изделия (стр. 4 )

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
24	Арочная плотина	Надводная	Внутренняя	Особо суровая	Средняя	20	0,6	400	3	Пониженное
25	Водобойная стенка и плита открытого перепада	Переменная	Наружная	Суровая	Средняя	12,5	0,4	200	3	Пониженное

3.1. Общие принципы проектирования состава бетона

В задачу проектирования состава бетона гидротехнического плотного на цементном вяжущем [СТБ 1307−2002, с. 9, Б 9] входит выбор цементов, заполнителей, воды и добавок; установление их оптимальных соотношений при минимальном расходе цемента; обеспечение необходимых технологических свойств бетонной смеси; получение бетона с заданными проектными физико-механическими свойствами по прочностным показателям, водонепроницаемости, морозостойкости, коэффициенту фильтрации, коррозионной стойкости, трещиностойкости и т. д.

При проектировании состава бетонной смеси должны учитываться все возможные факторы, влияющие на конечное качество бетона с целью обеспечения надежности и долговечности бетонной или железобетонной конструкции.

Прежде чем приступить к проектированию состава бетонной смеси, необходимо знать:

а) климатические условия месторасположения гидротехнического сооружения, назначение бетонной или железобетонной конструкции и ее размеры, место ее расположения в сооружении и по отношению к воде;

б) в какой водной или грунтовой среде будет работать бетон и возможные виды его коррозии;

в) класс бетона, а при необходимости, требуемую долю марочной прочности к определенному сроку;

г) проектную марку бетона по водонепроницаемости, морозостойкости;

д) удобоукладываемость (подвижность) бетонной смеси.

Условное обозначение бетонной смеси состоит [СТБ 1035−96, с. 3] из сокращенного обозначения бетонной смеси с указанием степени готовности, вида бетона, марки бетонной смеси по удобоукладываемости, а также класса бетона по прочности, марки по морозостойкости, водонепроницаемости, гарантированное достижение которых обеспечивает данная бетонная смесь, средней плотности (для легкого бетона).

Пример условного обозначения готовой к употреблению бетонной смеси тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В 25, марки по удобоукладываемости П 1, морозостойкости F 200 и водонепроницаемости W 4: БСГГ П1 В25 F200 СТБ 1035−96.

То же для сухой бетонной смеси тяжелого бетона: БССТ П1 В25 F200 W4 СТБ 1035−96.

Долговечный высококачественный бетон может быть получен при наилучшей структуре бетонной смеси, которая образуется только при использовании доброкачественного цемента, минимального требуемого количества воды, оптимального гранулометрического состава качественных заполнителей, ввода соответствующих добавок.

Наиболее простым способом проектирования состава бетонной смеси является метод абсолютных объемов, где приготовленная, уложенная и уплотненная бетонная смесь не должна иметь в своем составе пустот и пор. Учитывая, что после расчета обязательно выполняют экспериментальные лабораторные замесы с последующей корректировкой составов, этот способ называют расчетно-экспериментальным. При этом различают номинальный (лабораторный) состав бетона, рассчитанный для сухих материалов, и производственно-полевой – для материалов в естественно-влажном состоянии. Лабораторный состав бетона определяют расчетно-экспериментальным методом. Для этого вначале рассчитывают ориентировочный состав бетона, а затем уточняют его по результатам пробных замесов  и испытаний контрольных образцов-кубов.

3.2. Расчет ориентировочного состава бетона

Для определения ориентировочного состава бетонной смеси необходимо иметь следующие исходные данные:

по бетону – назначение бетона, проектные классы бетона В, выбранные по пределу прочности при сжатии Rб в определенные сроки, а в некоторых случаях при растяжении Rt; водонепроницаемости W и морозостойкость F;

по бетонной смеси – показатели удобоукладываемости (осадка конуса ОК или жесткость Ж);

по компонентам – активность Rц и вид цемента, истинную и среднюю насыпную плотности цемента (сц, сн. ц), песка (сп, сн. п) и крупного заполнителя (сн, сн. кр); пустотность крупного заполнителя Пкр; наибольшую его крупность Dнаиб; влажность песка щп и крупного заполнителя щкр; водопоглощение крупного заполнителя Вкр.

Проектирование состава бетонной смеси выполняют в следующей последовательности.

1. Для заданного класса бетона В назначают рациональную марку цемента по табл. 3.2 и его вид в зависимости от зоны расположения бетона по табл. 3.3.

Т а б л и ц а 3.2. Соотношение между классом бетона и маркой цемента

Класс бетона	10	15...20	25...30	35...40	45 и выше
Марка цемента	30	30...40	40...50	50...60	60 и выше

Предельные расходы цемента (табл. 3.3) для гидротехнического бетона рекомендуется принимать в соответствии с маркой по водонепроницаемости (W), морозостойкости (F) и удобоукладываемости смеси.

Т а б л и ц а 3.3. Вид цемента в зависимости от зоны расположения бетона

Зона расположения бетона	Виды цемента
рекомендуемые	допустимые
1. Подводная 2. Внутренняя зона массивного бетона 3. Зона переменного уровня воды 4. Надводная	Пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, портландцементы с тонкомолотыми добавками или с добавками золы-уноса, портландцемент с умеренной экзотермией, пластифицированный или сульфатостойкий портландцемент Шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент, портландцементы с тонкомолотыми минеральными добавками или добавками золы-уноса Портландцемент с умеренной экзотермией, сульфатостойкий, пластифицированный и гидрофобный портландцементы Пластифицированный и гидрофобный портландцемент	Другие виды цементов Сульфатостойкий портландцемент, пластифицированный портландцемент, портландцемент с умеренной экзотермией Другие виды портландцемента и гли-ноземистый цемент Сульфатостойкий портландцемент

2. Необходимо определить среднюю прочность бетона Rб. Между классом бетонов и его средней прочностью Rб при коэффициенте вариации прочности бетона п = 0,135 и коэффициенте обеспеченности f=0,95 существует следующая зависимость:

,

где Rб – средняя прочность бетона, МПа;

  В – класс бетона по прочности.

Из условия заданного класса бетона (прочности) на осевое сжатие определяют требуемое водоцементное отношение (В/Ц). Марка бетона принимается в возрасте 28 суток при нормально-влажностном твердении.

Требуемое из условия обеспечения средней прочности бетона, активности цемента и качества материалов водоцементное отношение определяется по формулам:

для обычного бетона с В/Ц ≥ 0,4 −

В/Ц = АRц / (Rб + 0,5 А Rц);  (3.1)

для высокопрочного бетона с В/Ц < 0,4 −

В/Ц = А1 Rц / (Rб - 0,5 А1 Rц),  (3.2)

где А и А1 – коэффициенты, учитывающие качество используемых материалов; принимаются по данным табл. 3.4;

  Rц – активность цемента, МПа;

  Rб – средняя прочность бетона, МПа.

Т а б л и ц а 3.4. Коэффициенты, характеризующие качество заполнителей

Характеристика заполнителей	А	А1
1. Высококачественные (чистые фракционированные заполнители из плотных и прочных горных пород) 2. Рядовые (заполнители среднего качества, в том числе гравий) 3. Пониженного качества (крупный заполнитель низкой прочности, например, щебень из карбонатных пород, мелкий песок)	0,65 0,6 0,55	0,43 0,4 0,37

Предельная величина В/Ц для сборных гидротехнических конструкций должна приниматься не выше значений, приведенных в табл. 3.5 и 3.6 с учетом того, что увеличение водоцементного отношения снижает водонепроницаемость в 8, а морозостойкость – в 2...3 раза. Если полученное требуемое водоцементное отношение окажется больше предельно допустимого, дальнейший расчет ведется из условия

[В/Ц]тр = min [В/Ц].  (3.3)

Т а б л и ц а 3.5. Выбор водоцементного отношения в зависимости от условий работы конструкции и агрессивности среды

Условия работы конструкции	Наибольшее водоцементное отношение при степени агрессивности среды
Слабая	Средняя	Сильная
Конструкции, работающие в зоне переменного горизонта воды Подводные конструкции Надводные конструкции	0,45 0,50 0,55	0,43 0,45 0,50	0,40 0,40 0,45

Т а б л и ц а 3.6. Максимальные значения водоцементного отношения

Место расположения бетона в конструкции и климатические условия	Наибольшее водоцементное отношение в конструкциях
немассивных	массивных в зоне
наружной	внутренней
Зона переменного горизонта воды в климатических условиях:   умеренных   суровых   особо суровых Подводная зона Надводная зона	0,50 0,45 0,42 0,55 0,60	0,53 0,47 0,45 0,57 0,62	0,75 0,75 0,75 0,75 0,75

Предельные размеры зерен крупного заполнителя в зависимости от вида конструкций приведены в табл. 3.7.