Способ подбора гранулометрического состава заполнителя для бетонов

 

Изобретение относится к способам подбора состава заполнителя для .бетона и может быть применено в промьшшенности строительных материалов. Цель изобретения - повьшение прочности бетона при одновременном сокращении расхода вяжущего. Состав заполнителя подбирают следующим образом. Отбирают наибольшую и последующие фракции , затем определяют плотность, межзерновую пустотность и коэффициент формы зерен каждой фракции в глицерине или цементном тесте в виброуплот ненном состоянии, дополнительно рассчитывают относительное объемное содержание эллипсоидов, соответствующих размерам отобранных фракций, после чего рассчитывают количественное содержание фракций по формулам. Повьшение прочности батона составляет 34% при сокращении расхода цемента на 14%. 2 табл. t (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sg 4 С 04 В 20/00, 28/00

ВЛ:.:. -! :„ = "", РАТЕ. Л. :"., .Л

Г. ==.. :С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4069672/31-33 (22) 22.06.86 (46) 30.11.88. Бюл. и 44 (71) Томский инженерно-строительный институт (72) А.И. Кудяков, А.Г. Смирнов . и В.И. Киселев (53) 666.973(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 779883, кл. С Ol N 33/38, 1978.

Гершберг О.А. Технология бетонных и железобетонных изделий. М., 1971, с. 72-74. (54) СПОСОБ ПОДБОРА ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ЗАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ БЕТО НОВ (57) Изобретение относится к способам подбора состава заполнителя для .бетона и может быть. применено в про"

„.Я0„„1440888 А1 мышленности строительных материалов.

Цель изобретения — повьппение прочности бетона при одновременном сокращении расхода вяжущего. Состав заполни- теля подбирают следующим образом. Отбирают наибольшую и последующие фракции, затем определяют плотность, межзерновую пустотность и коэффициент формы зерен каждой фракции в глицерине или цементном тесте в виброуплотненном состоянии, дополнительно рассчитывают относительное объемное содержание эллипсоидов, соответствующих размерам отобранных фракций, после чего рассчитывают количественное содержание фракций по формулам. По- Я вьппение прочности бЕтона составляет

34Х прн сокращении расхода цемента на

14Х. 2 табл.

1440888

Изобретение относится к способам подбора состава заполнителя для бетона и может найти применение в промышленности строительных материалов.

Целью изобретения является повышение прочности бетона при одновременном сокращении расхода вяжущего.

Пример. Исходные материалы: крупный "-аполнитель — гравий фракций 20-40, 10-20 и 5-10 мм с истинной плотностью 2630 кг/м, мелкий заполнитель — фракции песка с истинной плотностью 2630 кг/м 2,5-5,0; 1,252, 5; О, 63-1,25; 0,31-О, 63; 0,14- 5

0,31 мм. Отбирают наибольшую фракцию — 20-40 мм.

Соотношение между средними диаметрами первой и второй фракций должно быть !:4, а между последующими 1:2 ° 20

Поэтому для составления смеси отбирают две фракции гравия: 20-40 мм, 5-10 мм и пять фракций песка: 2,55,0; 1,25-2,5; 0,63-1,25; 0,31-0,63;

0,14-0,31 мм, всего семь фракций за- 25 полнителя.

Определяют плотность Р; каждой фракции в растворе глицерина 937.-ной концентрации или цементном т сте с

В/Ц =. 0,5. Для этого берут пробу 30 (навеску) заполнителя каждой фракции по 5 кг, вводят в раствор глицерина и перемешивают, укладывают в сосуд, сверху в сосуд опускают пуансон (пригруз) и устанавливают его на виброплощадку. Вибрируют заполнитель по режиму формования железо-. бетонных изделий (например, амплитуда 0,3 мм, частота 3000 об/мин) до установления постоянного уровня. 1О

Определяют объем уплотненного заполнителя, рассчитывают плотность фракции заполнителя в виброуплотненном состоянии по формуле .

m — 1 где m — масса заполнителя, кг;

V — объем заполнителя в виброуплотненном состоянии.

Так, для фракции 20-40 мм

О С30 = 1660 Kr/ А гично определяют плотность последую55 щих фракций.

Рассчитывают межзерновую пустотность Р; каждой фракции, используя формулу

Р

P — 100 р S истинная плотность зерен

И1 заполнителя i-и фракции, кг/м

Так, для фракции 20-40 мм

Рассчитывают коэффициенты формы зерен каждой фракции по формуле

1 в Р;/100

0,74

Так, для фракции 2,5-5,0 мм

1-Оа38 р Вд

0,74

В табл. 1 приведены плотность, межзерновая пустотность и коэффициент формы зерен остальных фракций, определенных указанными методами.

Рассчитывают коэффициент (по формуле

Р1 36,9 1,42

26 26

Ч; о! М1

П -" Кф, М;

i=h где П; произведение коэффици- ентов формы зерен второй и последующих фракций.

Рассчитывают приближенным числовым методом относительное содержание эл- липсоидов (V;), соответствующих размерам отобранных фракций заполнителя °

Оно составляет в долях объема цля фракции 20-40 мм-1; 5-10 мм — 0,106;

2,5-5 мм — 0,06; 1,25-2,5 — 0,041;

О, 63-1, 25 — О, 023, 0,31 -О, 63 — О, 014, 0,14-0,31 — 0,010.

Определяют значение К<, т.е. величину раздвижки первой фракции цементным тестом с частично абсорбиt рованными на их поверхности зернами более мелких фракций. Для этого берут пробу первой фракции, например, в объеме 5 л. Рассчитывают теоретически необходимое количество по массе каждой фракции для заполнения пустот смеси, состоящей из более крупных фракций.

Количество по массе первой фракции (М,) определяют по формуле M „ =

P;.Vp, где U и — объем пробы первой фракции, м, Vfi = 0,005 м .

Количество второй и последующих фракций (М;) определяют по формуле

1440888

0,106 8,3 1,42

0,85

1,47 кг;

0,06 8,3 ° 1,42

Размер фракции мм

Содержание фракции на

I м, кг

15

25 где m> кг — фракция

256,6 кг42

40 — 172 кг

Итак, М, = 1660.0,005 = 8,3 кг, .и т.п. .По результатам расчета получают.

М 8,3 кг, М = 1,47 кг, М3

099 кг, М = 081 кг, М 056, М 0,42 кг, М7 = 0,40 кг.

Составляют смесь из рассчитанных количеств каждой фракции и определяют реальный объем смеси фракций (Ч ) в цементном тесте в виброуплотненном состоянии. Чр = 5,75 л. Затем рассчитывают коэффициент раэдвижки зерен:

ЧЕ 575 1 15

5 5

По полученным исходным данным рассчитывают количественное содержание каждой из фракций на l м бетона по формулам

1 V .ш 1

7l

Кр П 1=2 КФ1 — количественное содержание первой, наибольшей фракции;

30 — количественное содержание второй и последующих фракций °

m, = = 1443

1660

20-40 мм;

0,106 ° 1443.1

0,85 фракция 5-10 мм;

0,06 1443 1,42

0,85 0,84 фракция 2,5-5 мм

0,040 1443 -1,42 45

0,85.0,84 0,82 фракция 1,25-2,5 мм

0 023 1443 1 42

0,85.О,84 0,82-0,82 фракция 0,63-1,25 мм;

0,О14 1443 1,42

0,85 0,84 .0,82 0,82 0,81

73 кг -фракция О, 31-0, 63 мм;

0,010 1443 1,42

0,85 0,84 .0,82 0,82 0,81 0,76

70 кг — фракция 0,14-0,31 мм.

Составляют смесь из рассчитанных фракций заполнителя для приготовления бетона. Пустотность полученной смеси фракций воставляет 10,5%.

Количественное содержание фракций на 1 м бетона, рассчитанное по способу-прототипу, представлено ниже:

20-40 820

5-10 320

0,6 — 1,2 340

0,15-1,2 320

0,06 — 0,15 242

Пустотность смеси фракций заполнителя, подобранной по способу-прототипу, составляет 22,87. .Состав, рассчитанный по предлагаемому способу, имеет меньшую пустот- ность.

На основе рассчитанного состава заполнителя были приготовлены бетонные образцы с использованием цемента Ачинского цементного завода

М 400. Составы бетонов и предел прочности на сжатие их в 28-суточном возрасте приведены в табл. 2.

Как следует из табл. 2, бетон на заполнителе, подобранном по предлагаемому способу, при расходе цемента М 400 175 кг/м имеет прочность

35,5 МПа, а по прототипу при расходе цемента 210 кг/м (т.е.на 14Хбольше) — прочность 23,4 МПа, т.е. на

34,1Ж меньше.

Таким образоМ, предлагаемый способ подбора гранулометрического состава позволяет значительно уменьшить межзерновую пустотность заполнителя, повысить прочность бетона при одновременном уменьшении расхода цемента.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ подбора гранулометрического состава заполнителя для бетонов, включающий фракционирование, определение плотности, межзерновой пустотности каждой фракции, определение коэффициента раздвижки зерен и составление смеси из фракций, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности бетона при одновременном сокращении расхода вяжущего, отбирают наибольшую фракцию, 1440888 где mq

Кр

1=h

П .

1=1

mt

Р

V; m„.

П .=" .К 1

Таблица 1

Плотность заРазмер фракций, мм

Иежзерновая пустотность, (Р;), Z

Коэффициенты формы зерен, К, Вид заполни теля полнителя в виброуплотненном состоянии, кг/м

Гравий 20-40

5-10

36,9

0,85

1660

1650

37,3

0,85

0,84

1630

Песок 2,5-5,0

0,82

1,25-2,5

0,63-1,25

0,31-0,63

0,14-0,3!! 600

0,82

1600

40

0,81

I5!8

0,76

1413 вторую смежную с ней, средний диаметр которой меньше в 4 раза, и последующие фракции непрерывной грану» лометрии с соотношением средних диаs метров I:2, затем отбирают пробу каждой фракции, вводят, в цементное тесто или глицерин, виброуплотняют и определяют плотность, после чего определяют межзерновую пустотность 10 и коэффициент формы зерен каждой фракции по формуле

1 — Р/100где К вЂ” коэффициент формы зерен, !б

Ф

P — м е жз ер нов ая пус то тиос ть, определенная в цементном тесте или глицерине в виб-. роуплотненном состоянии, дополнительно рассчитывают относи- 20 тельное объемное содержание эллипсоидов, соответствующих размерам отобранных фракций, в плотнейШей упаковке, а количественное содержание фракций по массе рассчитывают по 25 формулам

9 количественное содержание. первой наибольшей фракции; количественное содержание второй и последующей фракций 1 плотность наибольшей фракции заполнителя, определенная в цементном тесте или глицерине в виброуплотненном состоянии коэффициент раздвижки зерен наибольшей фракции; относительное объемное содержание эллипсоидов с размерами, соответствующими

i-м фракциям заполнителя, в плотнейшей упаковке V<

1 000 V = 0106; Vэ=

= 0,060; 7,! = 0,041; Ч

0,023; V 0,014; V 7 =

0,010; коэффициент, равный

Р где P — межзерновая пустотность первой фракции; произведение коэффициентов формы зерен второй и последующих фракций.

Таб лица 2

14ч0888

Прочность

Состав бетона

Расход компонентов на1м. на сжатие, МПа

Цемент xr Вода л

175 I15 20

Предлагаемому

35,5

По прототйпу

210

156 30

23,4

Составитель Н. Федорова

Техред А.Кравчук

Редактор Т. Лазоренко

Корректор С. Шекмар

Тираж 594

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 6|40/27

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 на заполнителе, подобранном по способу

Удо 6 о ук ла - дываемость, с