Бетонные смеси помогают фундаменту создать надежную инфраструктуру. Разработка бетонной смеси включает в себя процесс приготовления, в ходе которого смесь ингредиентов создает необходимую прочность и долговечность бетонной конструкции. Поскольку каждый ингредиент в смеси обладает различными свойствами, создать отличную бетонную смесь — непростая задача. Крайне важно, чтобы все ингредиенты были протестированы для определения их физических свойств и несущей способности в месте реализации проекта. Ингредиенты, подлежащие тестированию: вода, мелкий заполнитель (песок), крупный заполнитель, цемент, химикаты, арматура и грунт.
Разработка бетонной смеси — непростая задача из-за широко варьирующихся свойств составляющих материалов, условий, преобладающих на месте проведения работ, в частности условий воздействия, и условий, которые требуются для конкретной работы, для которой предназначена смесь.
Значения физических свойств, полученные после испытаний, будут использоваться в качестве основы для всех соображений по проектированию бетонной смеси. Это обеспечит прочность конструкции и предотвратит разрушение смеси. Важно отметить, что ингредиенты для смеси могут варьироваться в зависимости от места реализации проекта, поэтому физические свойства должны быть проверены на соответствие требованиям, указанным для каждого места.
Выбор конструкции бетонной смеси
Современные конструкции бетонных смесей могут быть сложными. Выбор бетонной смеси зависит от потребностей проекта как с точки зрения прочности и внешнего вида, так и в соответствии с местным законодательством и строительными нормами.
Проектирование начинается с определения требований к бетону. Эти требования учитывают погодные условия, которым бетон будет подвергаться в процессе эксплуатации, и требуемую расчетную прочность. Прочность бетона на сжатие определяется путем взятия стандартных формованных цилиндрических образцов стандартного отверждения.
Необходимо учитывать множество факторов, от стоимости различных добавок и заполнителей до компромиссов между “осадкой” для удобства смешивания и укладки и конечной производительностью. Затем готовится смесь с использованием цемента (портландцемента или другого вяжущего материала), крупных и мелкодисперсных заполнителей, воды и химических добавок. Также будет указан метод смешивания, а также условия, в которых он может быть использован.
Это позволяет пользователю бетона быть уверенным в том, что конструкция будет работать должным образом. Для специального применения были разработаны различные типы бетона, которые стали известны под этими названиями. Бетонные смеси также можно разрабатывать с помощью программных средств. Такое программное обеспечение предоставляет пользователю возможность выбрать предпочитаемый им метод приготовления смеси и ввести данные о материале для получения правильного дизайна смеси.
Типы бетонных смесей
Существует два типа бетонных конструкций, каждый из них описан ниже.
Обычный бетон
Обычный бетон — это простой термин, обозначающий бетон, который получают, следуя инструкциям по смешиванию, которые обычно публикуются на пакетах цемента, обычно с использованием песка или другого распространенного материала в качестве заполнителя, и часто смешивают в импровизированных емкостях. Ингредиенты в любой конкретной смеси зависят от характера применения. Обычный бетон обычно выдерживает давление примерно от 10 МПа (1450 фунтов на квадратный дюйм) до 40 МПа (5800 фунтов на квадратный дюйм), при этом более легкие виды применения, такие как бетон для слепки, имеют гораздо меньшую прочность на сжатие, чем конструкционный бетон. Существует множество типов предварительно замешанных бетонов, которые включают порошкообразный цемент, смешанный с заполнителем, для которого требуется только вода.
Высокопрочный бетон
Высокопрочный бетон обладает прочностью на сжатие более 40 МПа (5800 фунтов на квадратный дюйм). В Великобритании стандарт BS EN 206-1 определяет высокопрочный бетон как бетон с классом прочности при сжатии выше C50/60. Высокопрочный бетон получают путем снижения водоцементного соотношения (по массе) до 0,35 или ниже. Часто пары кремнезема добавляют для предотвращения образования свободных кристаллов гидроксида кальция в цементной матрице, которые могут снизить прочность связи цемента с заполнителем. Низкое соотношение Ж / К и использование диоксида кремния делают бетонные смеси значительно менее удобоукладываемыми, что особенно вероятно при применении высокопрочного бетона, где, скорее всего, будут использоваться плотные каркасы из арматуры. Чтобы компенсировать пониженную обрабатываемость, в высокопрочные смеси обычно добавляют суперпластификаторы. Для высокопрочных смесей необходимо тщательно выбирать заполнитель, поскольку более слабые заполнители могут оказаться недостаточно прочными, чтобы противостоять нагрузкам, оказываемым на бетон, и вызвать разрушение заполнителя, а не матрицы или пустоты, как это обычно происходит в обычном бетоне.
Лучшая бетонная смесь — это та, которая удовлетворяет всем аспектам, для которых она была разработана
Прочность- Прочность 95%-ного куба, отлитого после 28 дней отверждения, должна превышать характеристическую прочность, на которую рассчитан бетон.
Удобоукладываемость и укладка- По мере изменения условий эксплуатации меняются и желаемые свойства бетона, который может быть легко уложен без расслоения и с наименьшим требуемым уплотнением.
Долговечность- Бетон должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать суровые условия окружающей среды, для которых он был разработан.
Это основные свойства, которые учитываются при проектировании бетона, и бетон, удовлетворяющий этим условиям, может быть назван наилучшей конструкцией бетонной смеси. Конструкция бетонной смеси зависит от марки бетона. Кроме того, минимальная марка бетона определяется с учетом требований к прочности и долговечности. В конкретных условиях воздействия марка бетона может варьироваться для разных конструктивных элементов. IS 456 определяет минимальную марку бетона для легких, умеренных, тяжелых и очень тяжелых условий воздействия.
Факторы, влияющие на выбор пропорций смеси для бетонных смесей
Различными факторами, влияющими на конструкцию смеси, являются:
Прочность на сжатие
Это одно из наиболее важных свойств бетона и влияет на многие другие описываемые свойства затвердевшего бетона. Средняя прочность на сжатие, необходимая в определенном возрасте, обычно 28 дней, определяет номинальное водоцементное соотношение смеси. Другим фактором, влияющим на прочность бетона в определенном возрасте и отверждение при заданной температуре, является степень уплотнения.
Удобоукладываемость
Требуемая степень обрабатываемости зависит от трех факторов. Это размер бетонируемого участка, количество арматуры и используемый метод уплотнения. Для узких и сложных участков с многочисленными углами или труднодоступными участками бетон должен обладать высокой обрабатываемостью, чтобы полное уплотнение могло быть достигнуто с разумными затратами усилий. Это также относится к закладным стальным профилям. Желаемая обрабатываемость зависит от оборудования для уплотнения, имеющегося на объекте.
Долговечность
Долговечность бетона заключается в его устойчивости к агрессивным условиям окружающей среды. Высокопрочный бетон, как правило, более долговечен, чем бетон низкой прочности. В ситуациях, когда высокая прочность не является необходимой, но условия воздействия таковы, что высокая долговечность жизненно важна, требования к долговечности будут определять используемое водоцементное соотношение.
Максимальный номинальный размер заполнителя
Как правило, чем больше максимальный размер заполнителя, тем меньше потребность в цементе при определенном водоцементном соотношении, поскольку обрабатываемость бетона повышается с увеличением максимального размера заполнителя. Однако прочность на сжатие имеет тенденцию увеличиваться с уменьшением размера заполнителя. IS 456: 2000 и IS 1343:1980 рекомендуют, чтобы номинальный размер заполнителя был как можно большим.
Сортировка и тип заполнителя
Степень разбавления заполнителя влияет на пропорции смеси для получения заданной удобоукладываемости и водоцементного соотношения. Чем крупнее будет смесь, которую можно использовать, тем больше будет разбиений. Очень жидкая смесь нежелательна, поскольку она не содержит достаточно мелкого материала для придания бетону сцепления. Тип заполнителя сильно влияет на соотношение заполнитель-цемент для получения желаемой обрабатываемости и заданного водоцементного соотношения. Важной характеристикой удовлетворительного заполнителя является однородность фракции, которая может быть достигнута путем смешивания различных по размеру фракций.
Контроль качества
Степень контроля может быть оценена статистически по различиям в результатах испытаний. Различия в прочности являются результатом различий в свойствах ингредиентов смеси и отсутствия контроля за точностью дозирования, смешивания, укладки, отверждения и тестирования. Чем меньше разница между средней и минимальной прочностью смеси, тем ниже будет требуемое содержание цемента. Фактор, контролирующий эту разницу, называется контролем качества.
Факторы, которые следует учитывать при проектировании бетонных смесей
Прочность и долговечность конструкции из бетонных смесей зависят от следующих факторов:
Обозначение марки: Прочность бетона измеряется в Н / мм2 при испытании после отверждения в любой отверждающей среде. Выбор марки бетона зависит от его использования.
Выбор цемента: Выбор цемента варьируется в зависимости от применения. Цемент должен быть протестирован на характеристики, требуемые при его использовании, прежде чем быть включенным в состав расчетной смеси.
Выбор размера заполнителя: Заполнители, необходимые для каждой смеси, зависят от физических свойств, необходимых для конструкции. Перед использованием все заполнители должны быть качественно подобраны.
Тип воды: Любая вода, используемая для приготовления бетонной смеси, должна быть протестирована перед использованием, чтобы убедиться, что ее количество находится в пределах нормы, необходимой для приготовления бетона. Практически вся расходуемая вода пригодна для бетонных работ, но ее все равно следует протестировать.
Соотношение воды и цемента: Соотношение воды и цемента следует проверять на консистенцию, начальное и окончательное схватывание, прочность цемента, удобоукладываемость, осадку бетона и коэффициент уплотнения.
Удобоукладываемость: Это показатель легкости смешивания бетона без расслоения или растекания. В основном это зависит от расчетной осадки бетона.
Долговечность: Это показатель требуемой прочности (Н / мм2) любого сорта бетона после 28 дней отверждения. Долговечность должна быть проверена на месте.
Назначение бетонной смеси-конструкции
Конструкция бетонной смеси заключается в экономичном распределении компонентов бетона для повышения прочности и долговечности в зависимости от строительной площадки. В то время как номинальная бетонная смесь может содержать большее количество цемента, когда это расчетная смесь (здесь номинальная бетонная смесь и расчетная бетонная смесь — это два типа конструкции бетонной смеси), потребность в цементе может быть ниже для одного и того же сорта бетона для данного участка. Пропорции, полученные в результате расчета бетонной смеси, проверяются на прочность с помощью испытаний на прочность при сжатии бетонных кубов и цилиндров.
Хорошо подобранная бетонная смесь гарантирует, что готовая конструкция будет максимально прочной. Она также повышает эффективность ингредиентов за счет сокращения потерь и получения максимального количества бетона из влажных и сухих ингредиентов.
Проектирование бетонных смесей выполняется для получения бетона по вашему выбору из местных доступных материалов. Прочность, долговечность и удобоукладываемость являются основными критериями, которые должны быть установлены перед проектированием смеси любого бетона. Соотношение воды к цементу и заполнителя к цементу являются основными факторами, влияющими на свойства бетона. Таким образом, проектирование смесей — это процесс определения наиболее подходящих пропорций воды: цемента: мелкого заполнителя: крупного заполнителя: добавки для желаемого бетона.
Целью проектирования бетонных смесей является определение пропорций материалов, которые позволят получить бетон требуемых свойств. Пропорции смеси должны быть выбраны таким образом, чтобы полученный бетон обладал желаемой обрабатываемостью в свежем виде и его можно было легко укладывать и уплотнять по назначению. Свежий бетон должен быть достаточно жидким, чтобы заполнить опалубку и полностью окружить арматуру, а затвердевший бетон должен обладать требуемой прочностью и долговечностью.
Все производители готовых смесей стремятся найти идеальные пропорции этих ингредиентов, чтобы оптимизировать свои бетонные смеси и придать им прочность, долговечность, удобоукладываемость и другие желаемые свойства. Важно оптимизировать бетон, чтобы обеспечить наименьшую стоимость при сохранении максимальной прочности вашей смеси. Это далеко не просто, поскольку каждое добавление или уменьшение количества бетонной смеси влечет за собой корректировку компонентов, что делает процесс очень сложным и неэффективным.
Заключение
Следует тщательно соблюдать правила и смешанные пропорции, поскольку незначительная ошибка может привести к повреждению конструкции и невозможности достижения желаемой цели. Выбирайте подходящие пропорции воды: цемента: мелкого заполнителя: крупного заполнителя: добавки для нужного вам бетона под руководством специалиста.