Расчет зернового состава заполнителей для тяжелого бетона

Одним из ключевых показателей качества заполнителей для тяжелого бетона считается гранулометрический (зерновой) состав. От него напрямую зависят удобоукладываемость смеси, расход цемента, плотность и итоговая прочность бетона.

Смысл «правильной» гранулометрии простой: мелкие зерна должны максимально заполнять пустоты между крупными. Тогда смесь из крупного и мелкого заполнителя получается более плотной, с минимальным объемом межзерновых пустот. А значит — требуется меньше цементного теста для заполнения пор, и бетон в итоге выходит экономичнее и стабильнее по характеристикам.

Зачем рассчитывают зерновой состав

Расчет и анализ зернового состава выполняют, чтобы:

• оценить пригодность песка и щебня для тяжелого бетона;

• подобрать оптимальное соотношение фракций и снизить пустотность;

• спрогнозировать расход цемента и воды;

• улучшить плотность, а значит и прочность, морозостойкость, водонепроницаемость бетона;

• обеспечить соответствие заполнителей требованиям проекта и нормативов.

Как определяют зерновой состав: рассев на ситах

Для оценки гранулометрии выполняют рассев мелкого и крупного заполнителя на стандартном наборе сит.

Процедура в общем виде выглядит так:

1. Отбирают пробу материала (песка и/или щебня) установленной массы.

2. Высушивают пробу до постоянной массы (если требуется методикой).

3. Просеивают через набор стандартных сит.

4. Определяют:

   • частные остатки на каждом сите (масса, оставшаяся на конкретном сите);

   • полные остатки (сумма частных остатков на этом и более крупных ситах);

   • процентные показатели по каждой фракции.

Что рассчитывают по результатам рассева

После определения остатков рассчитывают основные характеристики зернового состава:

• процентные остатки и проходы по каждой ячейке;

• кривую гранулометрического состава (график распределения);

• показатели, позволяющие судить о плотности и «сцепляемости» зернового скелета (в зависимости от принятой методики и требований проекта).

Построение графика и выводы

Далее строят график зернового состава (кривую распределения зерен) и анализируют его:

• насколько равномерно распределены фракции;

• есть ли «провалы» (дефицит промежуточных фракций);

• не слишком ли много мелочи или, наоборот, крупняка.

Именно по графику обычно делают главный вывод: подходит ли материал как заполнитель для тяжелого бетона или требуется корректировка фракционного состава (например, добавление песка другой крупности или щебня другой фракции).

Определение прочности тяжелого бетона

Для оценки прочности тяжелого бетона не всегда достаточно стандартных испытаний контрольных образцов. Причина практическая: образцы имеют другие размеры и условия изготовления, а это влияет на:

• формование;

• уплотнение;

• твердение;

• структуру бетона.

Поэтому на объектах широко применяются неразрушающие методы контроля прочности, которые позволяют:

• ориентировочно определить прочность непосредственно в конструкции;

• проверить прочность локально — на отдельных участках;

• оценивать качество без отбора кернов и без разрушения элемента.

Группы неразрушающих методов

Неразрушающий контроль прочности условно делят на две группы.

1) Механические (поверхностные) методы

Основаны на реакции бетона на локальное воздействие:

• ударный импульс;

• отскок (склерометрия);

• пластическая деформация;

• отрыв участка конструкции и т.п.

Такие методы удобны для оперативных проверок, но требуют корректной калибровки и учета условий поверхности.

2) Физические методы

Используют физические параметры материала:

• метод свободных колебаний;

• ультразвуковые методы;

• резонансные методы.

Они особенно полезны для оценки однородности бетона и сравнительного контроля по зонам конструкции.

Какие данные фиксируют в итоговой таблице

Результаты испытаний обычно оформляют в таблицу. В нее вносят:

• вид контролируемой прочности и ее требуемое значение;

• наименование неразрушающего метода, тип прибора;

• среднее значение косвенной характеристики прочности;

• значение прочности бетона по градуировочной зависимости, МПа;

• поправочный коэффициент;

• прочность с учетом поправочного коэффициента, МПа;

• среднее значение прочности бетона, МПа.