4. ПОДБОР СОСТАВА ДОРОЖНОГО БЕТОНА
Общие положения
4.1. Подбор состава заключается в определении рационального соотношения между компонентами бетонной смеси в соответствии с предъявляемыми требованиями:
к подвижности (жесткости) бетонной смеси;
к объему вовлеченного воздуха (или выделившегося газа) в свежеуложенной бетонной смеси;
к долговечности бетона, т.е. длительной и устойчивой его работе в окружающей среде в соответствии с проектными марками морозостойкости;
к прочности бетона в соответствии с проектными марками прочности.
4.2. По технологическим свойствам бетонная смесь должна удовлетворять требованиям, изложенным в п. 3.6 Инструкции.
Наиболее существенное положительное влияние на воздухоудерживающую способность бетонной смеси оказывает увеличение относительной доли песка в смеси заполнителей (или коэффициента раздвижки щебня раствором), дисперсности песка и количества воздухововлекающей добавки. Устойчивость кромок и боковых граней свежеотформованной плиты повышается с уменьшением подвижности бетонной смеси, крупности заполнителя и с увеличением относительной доли песка в смеси заполнителей (коэффициента раздвижки щебня раствором).
4.3. Показатель подвижности (жесткости) бетонной смеси должен назначаться с учетом уплотняющей способности бетоноотделочной машины, скорости бетонирования, удобообрабатываемости (отделываемости), длительности транспортирования, периода между укладкой и уплотнением, температуры воздуха в период производства работ.
4.4. Объем вовлеченного воздуха должен назначаться по стандарту на дорожный бетон с учетом длительности транспортирования бетонной смеси и температуры воздуха в период производства работ. Содержание воздуха в бетонной смеси при подборе состава бетона следует регулировать изменением дозировки воздухововлекающей добавки.
4.5. При подборе состава определение показателя подвижности, объема вовлеченного воздуха, а также изготовление контрольных образцов должно производиться не ранее 30 мин и не позднее 60 мин после приготовления бетонной смеси. Бетонная смесь должна быть защищена от испарения воды затворения.
4.6. При подборе состава бетона с воздухововлекающей или комплексной добавкой ПАВ (совместно пластифицирующей и воздухововлекающей) необходимо, как правило, подвижность бетонной смеси, кроме осадки конуса, оценивать и показателем жесткости.
4.7. Подбор состава бетона должен производиться расчетно-экспериментальным методом с расчетом по формулам и графикам и с последующим уточнением экспериментальным путем в следующем порядке:
определить расчетным путем ориентировочное водоцементное отношение (В/Ц), необходимое для получения заданной марки бетона по прочности на растяжение при изгибе;
назначить в зависимости от требований к бетону средний объем вовлеченного воздуха и ориентировочное количество добавки ПАВ;
определить водопотребность бетонной смеси принятой подвижности (жесткости) на основе имеющегося в лаборатории опыта или по рекомендуемым в литературе таблицам и графикам;
рассчитать по величинам водопотребности и В/Ц содержание цемента в 1 м3 бетона;
назначить коэффициент раздвижки  крупного заполнителя раствором и найти содержание крупного заполнителя в 1 м3 бетона;
рассчитать содержание песка в 1 м3 бетона;
уточнить экспериментальным путем состав бетона.
4.8. Подбор состава бетона должен производиться на материалах, удовлетворяющих требованиям ГОСТ на дорожный бетон и раздела 3 Инструкции и принятых к производству работ.
Бетонную смесь при подборе состава следует приготавливать в бетоносмесителях, например марки С-674А, с объемом годового замеса 60 л, поскольку от способа перемешивания компонентов зависит объем вовлеченного воздуха. Длительность перемешивания после введения раствора ПАВ и воды затворения должна быть в пределах 1,5-2 мин.
Расчет состава бетона
4.9. Ориентировочно В/Ц следует рассчитывать по формулам: для бетона с нормированным стандартом на дорожный бетон
содержанием вовлеченного воздуха В/Ц=
.для бетона без вовлеченного воздуха В/Ц=
где -предел прочности цемента на растяжение при изгибе, определенный экспериментально или принятый для данной марки цемента по ГОСТ на портландцемент и шлакопортландцемент;
 -марка бетона по прочности на растяжение при изгибе.
4.10. Ориентировочно содержание воды следует назначать не более 165-170 кг.
Для снижения водопотребности бетонной смеси, помимо совместного применения пластифицирующих и воздухововлекающих добавок ПАВ, следует применять обогащенные мелкий и крупный заполнители, укрупняющие добавки природного и дробленого песков.
4.11. Содержание цемента следует определять по формуле:
Ц=В:В/Ц
где В - содержание воды, кг/м3;
Ц - содержание цемента, кг/м3.
4.12. Содержание крупного заполнителя следует определять по формуле:
где  -содержание крупного заполнителя в 1 м3 бетона, кг;
 -коэффициент раздвижки, минимальное значение которого для бетона с вовлеченным воздухом в зависимости от крупности песка следует назначать в пределах 1,7-1,9 и в дальнейшем уточнить экспериментально;
 -пустотность крупного заполнителя в стандартном насыпном состоянии в виде относительной величины, которую следует находить по формуле:
 -объемная насыпная масса крупного заполнителя, кг/л;
 -плотность крупного заполнителя, кг/л, определяемая по стандарту на методы испытания щебня из естественного камня, гравия, щебня из гравия для строительных работ.
Минимальное значение коэффициента раздвижки щебня раствором в зависимости от крупности песка следует принимать равным:
1,7 - для мелких песков с модулем крупности от 1,5 до 2;
1,8 - для средних песков с модулем крупности от 2 до 2,5;
1,9 - для крупных песков с модулем крупности более 2,5.
Максимально возможное значение коэффициента раздвижки разрешается уточнять экспериментально на пробных замесах путем построения графика зависимости осадки конуса и показателя жесткости бетонной смеси с одинаковым В/Ц и водосодержанием от коэффициента раздвижки.
Максимальное значение коэффициента раздвижки соответствует значению коэффициента раздвижки на графике, при котором показатели подвижности и жесткости бетонной смеси существенно не изменяются по сравнению со смесью с минимальными коэффициентами раздвижки.
Максимальное значение коэффициента раздвижки не должно превышать минимальное значение более чем на 0,2-0,3.
Под крупным заполнителем следует понимать смесь отдельных его фракций, подбираемую экспериментально по наибольшей массе.
4.13. Содержание песка в 1 м3 бетона следует определять по формуле:
где  -содержание цемента в 1 м3 бетона, кг;
 -объем вовлеченного воздуха в 1 м3 бетона, принимаемый по стандарту на дорожный бетон, л;
 и-соответственно плотности цемента и песка, кг/л.
4.14. Для обеспечения необходимого количества вовлеченного воздуха следует при расчете состава бетона назначить добавку СНВ (смолы нейтрализованной воздухововлекающей) в количестве 0,01-0,02% от массы цемента в расчете на сухое вещество смолы и добавку СДБ (сульфитно-дрожжевой бражки) в количестве 0,2% от массы цемента в расчете на сухое вещество.
4.15. Номинальный состав бетона по массе следует определять по формуле:
Экспериментальное уточнение расчетного состава бетона
4.16. Расчетный состав бетона должен быть подвергнут экспериментальному уточнению на предназначенных к применению материалах с целью уточнения:
водопотребности смеси, количества воздухововлекающей, а также пластифицирующей (при комплексном их применении) добавок ПАВ к коэффициента раздвижки щебня раствором;
В/Ц для получения заданных марок бетона по прочности на растяжение при изгибе и сжатии.
4.17. Экспериментальное, уточнение расчетного состава бетона разрешается производить в соответствии с положениями “Методических рекомендаций по подбору состава дорожного бетона” (Союздорнии. М., 1973) и “Методических рекомендаций по конструкции и технологии строительства дорожных одежд с цементобетонным покрытием, устраиваемых высокопроизводительным комплектом машин со скользящими формами” (Союздорнии. М., 1976).
Производственные поправки к номинальному составу бетона
4.18. Экспериментально уточненный состав бетона является номинальным, так как в нем не учтена влажность заполнителей.
В номинальный состав бетона следует вносить поправки на фактическую влажность заполнителей, чтобы получить рабочий состав бетона.
Если влажность песка  (%), а влажность крупного заполнителя  (%), то рабочий расход воды  (кг), песка  (кг) и крупного заполнителя  (кг) должны соответственно составить:
где  -соответственно содержание воды, песка и крупного заполнителя в 1 м3 бетона номинального состава.
4.19. Рабочий состав бетона (содержание воды) должен корректироваться с учетом концентрации водных растворов ПАВ.
4.20. Выбранный в лаборатории состав бетона должен быть проверен в производственных условиях при пробном бетонировании. При этом необходимо оценивать качество уплотнения и отделки поверхности бетона, а также устойчивость кромок и боковых граней покрытия после прохода бетоноукладчика. В случае необходимости состав бетонной смеси следует корректировать.
Пример подбора состава бетона
4.21. Требуется подобрать состав бетона для однослойного покрытия автомобильной дороги марок по прочности на растяжение при изгибе 50 (5 МПа), по прочности при сжатии 350 (35 МПа), а по морозостойкости Мрз 200. Бетон укладывают бетоноукладочной машиной на гусеничном ходу со скользящими формами со скоростью до 2 м/мин (требуемая осадка конуса смеси равна 2 см). Материалы: цемент марки 400 (40 МПа) прочностью на растяжение при изгибе 6 МПа, плотность - 3,1 кг/л; крупный заполнитель - гранитный щебень, состоящий из 60% фракции 5-20 мм и 40% фракции 20-40 мм; плотность щебня - 2,60 кг/л, объемная насыпная масса смеси фракции - 1,47 кг/л; пустотность щебня - 0,435; мелкий заполнитель - песок с модулем крупности 2,2; плотность - 2,60 кг/л; вода - питьевая; добавки ПАВ - СДБ и СНВ.
4.22. Определяем В/Ц по формуле В/Ц=
Это меньше предельного значения В/Ц по ГОСТ на дорожный бетон.
4.23. Для расчетов принимаем расход воды, равный 150 кг.
4.24. Расход цемента составляет: Ц=150:0,39=385 кг.
4.25. Расход добавок составляет: СДБ=0,002385=0,77 кг, СНВ=0,0001 385=0,0385 кг.
4.26. Расход щебня составляет:  =1089 кг (коэффициент раздвижки принят 1,8).
4.27. Расход песка составляет:
 =668 кг
(50 л - объем вовлеченного воздуха на 1 м3, требуемый ГОСТ на дорожный бетон).
4.28. Расчетная объемная масса бетонной смеси составляет 2292 кг/м3.
4.29. Расчетный состав бетонной смеси уточняется экспериментально в соответствии с п.п. 4.16-4.17 Инструкции.
|
