Способ подбора гранулометрического состава заполнителя для бетонов Советский патент 1988 года по МПК C04B20/00 C04B28/00 

О СХ) 00 00

114

Изобр€ тение относится к способам подбора состава заполнителя для бетона и может найти применение в про- мьпиленнос.ти строительных материалов.

Целью изобретения является повьппе ние прочности бетона при одновременном сокращении расхода вяжущего.

Приме р. Исходные материалы: крупный 5;аполнитель - гравий фрак- ций 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 ,25 2,5; 0,63-1,25; 0,31-0,63; 0,14- 0,31 мм. Отбирают наибольшую фракцию - 20-40 мм.

Соотношение между средними диаметрами первой и второй фракций должно быть 1:4, а между последующими 1:2. Поэтому для составления смеси отбирают две фракции гравия: 20-40 мм, 5-10 мм и пять фракций песка: 2,5- 5,0; 1,25-2,5; 0,63-1,25; 0,31-0,63; 0,14-0,31 мм, всего семь фракций за- полнителя.

Определяют плотность р,- каждой фракции в растворе глицерина 93%-ной концентрации или цементном с В/Ц 0,5. Для этого берут пробу (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 железобетонных изделий (например, амплитуда 0,3 мм, частота 3000 об/мин). до установления постоянного уровня. Определяют объем уплотненного заполнителя, рассчитывают плотность фракции заполнителя в виброуплотненном состоянии по формуле

m fc-.w

где m - масса заполнителя, кг-,

V - объем заполнителя в виброуплотненном состоянии.

Так,

для 5

мм

фракции 20-40

1660 кг/м . АналоJ 0,0301 гично опр еделяют плотность последующих фракций.

Рассчитывают межзерновую пустотность Р- каждой фракции, используя формулу

р -

,100,

где

P,

Hi

истинная плотность зерен заполнителя i-й фракции, кг/м . Так, для фракции 20-40 мм

,,Щ1.,,,,,,,,,,.

Рассчитьшают коэффициенты формы зерен каждой фракции по формуле

К

fi

1- Pi/lOO

дли

0,74 фракции

t

Так,

.2,5-5,0 мм

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

Рассчитьтают коэффициент of по формуле

36,9 26

1.42

Рассчитывают приближенным числовым

методом относительное содержание эл

0

5

0

5

5

липсоидов (V,) соотве тствующих раз мерам отобранных фракций заполнителя. Оно составляет в долях объема для фракции 20-40 мм-1 5-10 мм - 0,106; 2,5-5 мм - 0,06; 1,25-2,5- 0,041; 0,63-1,25 - 0,023; 0,31-0,63 - 0,014; 0,14-0,31 - 0,010.

Определяют значение Кр, т.е. величину раздвижки первой фракции цементным тестом с частично абсорбированными на их поверхности зернами более мелких фракций. Для этого берут пробу первой фракции, например, в объеме 5л. 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 М , P;-VO, где Vp объем пробы пер- 0 вой фракции, м Vn 0,005 м.

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

V,-- с( М 1

М

l::h

где П ;.

П.

- произведение коэффици- ентов формы зерен второй и последующих фракций.

так, М, 1660-0,005 - 0,106-8,3-1,42

М-,

М

О,, 85

0,06-8,34,42 0,85-0,84

8,3 кг; 1,47 кг;

0,99 кг

г;

1440888.

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

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

Изобретение относится к спосо- бам подбора состава заполнителя для .бетона и может быть применено в промьшшенности строительных материалов. Цель изобретения - повьшение 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 виброуплот ненном состоянии, дополнительно рассчитывают относительное объемное содержание эллипсоидов, соответствующих размерам отобранных фракций, после чего рассчитывают количественное содержание фракций по формулам. По- вьшение прочности батона составляет 34% при сокращении расхода цемента на 14%. 2 табл. t (Л

и т.п.

По результатам расчета получают М| 8,3 кг, Mj 1,47 кг, Мз 0,99 кг, М 4 0,81 кг, М 0,56, Mt 0,42 кг, М 7 0,40 кг.

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

Ур 5,75 5 5

По полученным исходным данным рассчитывают количественное содержание каждой из фракций на 1 м бетона по

10

Размер фракции, мм

Содержание фракции на I м

кг

20

Кр

1,15..

25

формулам

f,

m.

Кг

m,

V,-m,.c(

П I,

К

ri

где m - количественное содержание

первой, наибольшей фракции; га - количественное содержание второй и последующих фракций.

30

m

1660

1,15 20-40 мм;

0,106 Ч 443-1,42 .,85

фракция 5-10 мм;

0,06 1443-1,42

m

0,85-0,84

фракция 2,5-5 мм;

m .

- 0,040.1443 -1,42

0,85-0,84-0,82 1,25-2,5 мм-,

фракция

- 0,023-1443-1,42

m ,-

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

0,014-1443-1,42

тс

0,85-0,84 -0,820,82-0,81 73 кг-фракция 0,31-0,63 мм;

0,010-1443-1,42

m т

0,85-0,84 -0,82 0,820.,81 0,76 70 кг - фракция 0,14-0,31 мм.

20-40820

-5-10320

15 0,6-1,2340

0,13-1,2320

0,06-0,15242

Пустотность смеси фракций заполнителя, подобранной по способу-прототипу, составляет 22,8%,

.Состав, рассчитанный по предлагаемому способу, имеетменьшую пустот- ность.

На основе рассчитанного состава заполнителя были приготовлены бетонные образцы с использованием це- . мента 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 Ша, а по прототипу при расходе цемента 210 кг/м (т.е. на 14%больше) - прочность 23,4 МПа, т.е. на 256,6кг- 34,1% меньше.

Таким образом, предлагаемый способ подбора гранулометрического сое- тава позволяет значительно уменьшить межзерновую пустотность заполнителя, повысить прочность бетона при одновременном уменьшении расхода цемента.

Формула изобретения

Способ подбора гранулометрического состава заполнителя для бетонов, включающий фракционирование, определение плотности, межзерновой пустот- ности каждой фракции, определение козффициента раздвижки зерен и составление смеси из фракций, о т л и- 55 чающийся тем, что, с целью повьшгения прочности бетона при одновременном сокращении расхода вяжущего, отбирают наибольшую фракцию.

1443 кг - фракция 35

40

172 кг 141 кг 45

97 кг 50

Размер фракции, мм

Содержание фракции на I м

кг

20

25

30

40

45

55

50

вторую смежную с ней, средний диаметр которой меньше в 4 раза, и последующие фракции непрерь1вной -гранулометрии с соотношением средних диаметров 1:2, затем отбирают пробу каждой фракции, вводят, в цементное тесто или глицерин, виброуплотняют и определяют плотность, после чего определяют межзерновую пустотность и коэффициент формы зерен каждой фракции по формуле

1 - Р/100- Ч

где К ж - коэффициент формы зерен; Р - межзерновая пустотность, определенная в цементном тесте или глицерине в виброуплотненном состоянии, дополнительно рассчитьюают относительное объемное содержание эллипсоидов, соответствующих размерам отобранных фракций, в плотнейпГей упаковке, а количественное содержд- ние фракций по массе рассчитьгоают по формулам

Я,

IDi

га

Кр V; mi-c

П

-К

«i

равий

есок

20-40 5-10 2,5-5,0 1,25-2,5 0,63-1,25 0,31-0,63 0,14-0,31

1660 1650 1630 1600 1600 . 1518 1413

5

0

5

0

mi TO

Р К„ V: rf П

1 П i-i

Количественное содержание. первой наибольшей фракции; количественное содержание второй и последующей фракций

плотность наибольшей фракции заполнителя, определенная в цементном тесте или глицерине в -виброуплотненном состоянии; коэффициент раздвижки зерен наибольшей фракции} относительное объемное содержание эллипсоидов с размерами, соответствукщими i-M фракциям заполнителя, в плотнейшей упаковке V 1,000 V, 0,106; УЭ 0,060; V4 О.,041; Vj 0,023; V fe 0,014; V 7 0,010;

р

коэффициент, равный ,

. /о

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

Таблица 1

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

Предлагаемому 175 По прототипу 210

Т а б л и д л 2

20 30

35,5 23,4