Проектування і оптимізація складу бетонної суміші

 

1. Вихідні дані для проектування
2. Технологічний аналіз ситуації
3. Вибір сировинних матеріалів
4. Визначення складу бетонної суміші

 

Бетон — це штучний каменеподібний матеріал, що утворюється у результаті твердіння раціонально підібраної суміші в'яжучого, заповнювачів, води і, у разі потреби, спеціальних добавок. До затвердіння таку суміш називають бетонною.

Бетон — один з основних видів будівельних матеріалів. У загальній вартості матеріальних ресурсів, використовуваних у капітальному будівництві, вартість збірних та монолітних бетонних виробів і конструкцій становить майже 25 %.

Одночасно бетон є економічним матеріалом, оскільки вироби з нього більш як на 80 % об'єму складаються з місцевої сировини: піску, щебеню, гравію чи побічних продуктів промисловості у вигляді шлаків, зол тощо.

Оскільки бетон — штучний будівельний конгломерат, то, змінюючи склад бетонної суміші, можна в період формування надавати виробам і конструкціям практично будь-якої конфігурації та розмірів, а після затвердіння одержувати задані в широкому діапазоні властивості щодо міцності, щільності, теплопровідності і т.д. Ці можливості тепер значно зростають завдяки науковим успіхам у пошуку різного роду добавок. Склад бетонної суміші розраховують і добирають залежно від потрібних властивостей матеріалу. Суміш ретельно гомогенізують у бетонозмішувачах різної конструкції, укладають в опалубку або форми й ущільнюють механізованими способами. Відформована суміш твердне в природних, а з метою прискорення твердіння — в штучних тепло-вологісних умовах (пропарювання, автоклавна обробка, електропрогрівання, безпарове прогрівання, попереднє розігрівання тощо) з додержанням спеціальних режимів або при введенні комплексу хімічних добавок.

У зв'язку з численністю видів, складів і властивостей бетонів їх класифікують за такими ознаками:

1. за основним призначенням бетони поділяють на конструкційні і спеціальні (жаро- та хімічно стійкі, декоративні, радіаційно-захисні, теплоізоляційні тощо);
2. за видом в'яжучого — на основі цементних, вапняних, гіпсових, шлакових та спеціальних в'яжучих; 
3. за видом заповнювачів — на щільних, пористих і спеціальних заповнювачах;
4. за структурою — щільні, поризовані, ніздрюваті, крупно-пористі.

Зазначені положення щодо застосування в'яжучих корисно доповнити такими відомостями: шлаколужний бетон — на шлаколужному в'яжучому; кислотостійкий — на кислотостійкому в'яжучому (суміш меленого кварцового піску з розчинним склом і добавкою кремнефториду натрію); полімерцементний — на портландцементі з добавкою полімерів; полімербетон (пластбетон) — на в'яжучому з органічних полімерів; бетонополімер — цементний бетон, модифікований полімерами; асфальтобетон — на бітумних в'яжучих (нафтових, сланцевих, природних), дьогтебетон — на дьогтьових в'яжучих (кам'яновугільних тощо)

Крім того, бетони класифікують за середньою густиною:

• особливо важкий середньою густиною понад 2500 кг/м3. Такий бетон на заповнювачах із звичайних щільних гірських порід одержати не вдається, тому використовують барит, залізні руди, сталеві ошурки, стружки;
• важкий (звичайний) середньою густиною 2200...2500 кг/м3 на заповнювачах із щільних гірських порід (щебінь, гравій, пісок). Це найпоширеніший різновид бетону;
• полегшений середньою густиною 2000...2200 кг/м3 на заповнювачах зниженої щільності (вапняк-черепашник, цегельний бій);
• легкий середньою густиною 500...2000 кг/м3 на природних і штучних пористих заповнювачах (вулканічні та вапнякові туфи, пемза, керамзит, шлакова пемза, аглопорит);
• особливо легкий середньою густиною до 500 кг/м3; це насамперед ніздрюваті бетони та бетони на особливо легких заповнювачах (спучені перліт і вермикуліт).

Розрізняють також бетони за розмірами крупного заповнювача. Верхня границя крупності заповнювача лімітується перерізом елемента виробу чи конструкції, розміщенням та ступенем насичення арматурою, відстанями між її прутками.  За розмірами заповнювача розрізняють бетон:

• крупнозернистий — із заповнювачем найбільшою крупністю від 10 до 150 мм,
• дрібнозернистий — із заповнювачем найбільшою крупністю до 10 мм. Різновидом його є цементно-піщаний бетон з крупністю піску до 5 мм, який відрізняється від розчину вищими вимогами щодо піску, меншою рухливістю суміші і більшим вмістом цементу.

До закінчення формування суміші мають перемішуватися, транспортуватися й укладатися з найменшими затратами енергії; не розшаровуватися; швидкість твердіння відформованого бетону має відповідати заданим строкам розпалублення; витрата цементу в суміші має бути обґрунтовано мінімальною, оскільки він є найдорожчим компонентом.

Бетони для конструкцій повинні мати задану міцність, а для відкритих частин будівель і споруд — достатню морозостійкість.

Бетони для гідротехнічних споруд повинні забезпечувати високу водонепроникність, стійкість проти вилуговувальної дії фільтрувальних та мінералізованих вод, мати задану міцність і морозостійкість, малу усадку та низьке тепловиділення при твердінні в масивних частинах споруд.

Бетони для стін опалюваних будівель при заданій міцності повинні мати знижену середню щільність, щоб забезпечити низьку теплопровідність.

Бетони для підлог промислових будівель мають бути зносостійкими й міцними на вигин, а бетони для дорожніх і аеродромних покриттів, крім того,—морозостійкими

Якщо бетони проектують для вузько спеціальних галузей застосування, вимоги до них формулюють більш цілеспрямовано й детально.

 

2. Вихідні дані для проектування

Б-3  Марка бетону - М 400.

В-5 тип конструкції і особливості технології виготовлення:  ЗБК, які формують в касетах.

Г-1 Найменші розміри: товщина виробу, відстань між арматурними  стержнями і стінкою форми – середньої якості - 40 мм.

Ж-1в  Спеціальні вимоги до бетону ЗБК: Морозостійкість, циклів:F300 .

З-2 Умови твердіння бетону – теплова обробка.

І-2 Умови транспортування  і укладання бетонної суміші – бункери, бадді, які переміщують кранами і т.п.;

 

 

 

 

Крупний заповнювач поставляють фракціями: 5...10; 10...20;