О «законе створа» в технологии бетона
В технологии бетона установлен ряд законов, например законы водоцементного отношения, постоянства водопотребности и др., которью являются основными. Известны и закономерности, которые также имеют важное значение в технологии бетона и учитываются при подборе состава бетона оптимальных структур с наименьшим расходом цемента. Например, известно, что цементный камень имеет наибольшую прочность при нормальной или близкой к ней густоте цементного теста (НГЦТ). Наибольшая объемная масса и наименьшая пустотностъ смеси заполнителей (П + Щ) получаются только при строго определенном содержании песка. Причем экстремальные их значения находятся на одной вертикали и соответствуют одному и тому же значению г. Наилучшая удобоукладываемость бетонной смеси при конкретных ВЩ и расходах цемента обеспечивается при строго определенном расходе песка. Наибольшая прочность бетона и минимальный расход цемента получаются при наилучшей удобоукладываемости бетонной смеси, соответствующей оптимальному расходу песка, и т. д. Наличие этих закономерностей позволяет устанавливать составы бетона оптимальных структур. Подбор составов бетона с учетом современных достижений в теории и технологии бетона подробно изложен в ГП
В монографии совпадение оптимальных свойств бетона и бетонных смесей в зависимости от BJU, П/Щ, г названо «законом створа». Понятие это заимствовано из геодезии, но придание этому термину нового смысла нельзя признать удачным. Что касается совпадения экстремальных значений, то, действительно, в ряде случаев оптимальные свойства бетона обеспечиваются при некоторых оптимальных значениях В U. Соблюдается эта закономерность от ВЩ главным образом в цементном камне при двухкомпонентной системе. Бетон является многокомпонентным материалом, и оптимальные его свойства ие всегда совпадают.
Из рис. 1 видно, что наибольшая прочность бетона при постоянных ВЩ и O.K. обеспечивается при г = 28е, максимальная насыпная объемная масса смеси заполнителя (УнаТз- ПРИ г = = 34%, а коэффициент выхода бетона (Кя) растет с увеличением значения г. Из этого следует, что на смесях заполнителя, имеющих наибольшую объемную массу, ие всегда обеспечивается наибольшая прочность бетона. Расход песка зависит от расхода цемента, а расход
Последнего — от Re. ВЩ и O.K. Например, для бетона с O.K. = 2 см при расходе цемента 500 кг расход песка составляет 450—500 кг на 1 м3 бетона и при расходе цемента 200 кг—750— 800 кг.
В работе [2] изложена также общая теория искусственных строительных конгломератов (ИСК), приводятся единая их классификация, формула для определения прочности бетона и примеры подбора его состава. Как известно, каждому виду бетона и раствора на неорганических и органических вяжущих присущи свои закономерности. Поэтому переносить законы, присущие тяжелому бетону, на асфальтобетон, а тем более на фибролит ни в коем случае нельзя. В связи с этим можно говорить о едином подходе к решению технологических вопросов, а не об общей теории ИСК, которая в монографии [2] не разработана, а совпадение оптимальных свойств бетона при данном Ц/В находится в соответствии с законом ВЩ. В соответствии с общей теорией ИСК цемент, известь, гипс, магнезиальное вяжущее относятся к безобжиговым материалам. Однако все они являются обжиговыми и не относятся к конгломератам. Безобжиговыми материалами и конгломератами являются только бетоны и растворы на их основе. Таким образом, новая классификация не лишена недостатков, она не имеет никаких преимуществ перед научно обоснованной классификацией строительных материалов, опубликованной в трудах Б. Г. Скрамтаева.
Для определения прочности бетона, а следовательно, и ВЩ предложены новые формулы:
Покажем на примере подбора состава бетона, как реализуются «закон створа» и общая теория ИСК. На первом этапе устанавливается требуемая прочность бетона в возрасте 7 сут. Для заданной марки бетона М350 она принята 24,5 МПа без каких-либо пояснений. Видимо, она определяется из условия обеспечения в возрасте 7 сут 70% марочной прочности. Однако в зависимости от минералогического состава цемента она колеблется от 21 до 28 МПа.
На втором этапе определяется П/Щ по Yar (в уплотненном состоянии). В соответствии с «законом створа» соотношение П. Щ = 0,54 при П:Щ = 35:65. Объемные массы песка и щебня также определяются в уплотненном состоянии. По стандартам на заполнители эти характеристики определяются в насыпном (неуплотненном) состоянии, поэтому определять их в уплотненном нет необходимости. К тому же работа по их определению трудоемка. В связи с обеспечением требуемой O.K. зерна щебня в бетоне раздвинуты больше, чем получается при стандартном определении объемной массы. Например, уНасщ = 1,4 (при НКЩ = 20 мм), тогда как щебия на 1 м-ч бетона расходуется 1100—1260 кг. Следовательно, объемная масса щебня в бетоне равна 1,1 —1,26 кг/л (только в жестких смесях щебня расходуется 1380—1450 кг).
Соотношение между расходом воды и цемента определяется по зависимости (1), однако с ее помощью можно определим. только В Ц. но не расход воды и цемента. Нужно знать О. К., и только в зависимости от О. К. можно назначить В. В монографии [2] расход воды (примерно для О. К. = 0,5 см) принят 105 л, однако пояснений к этой цифре не дается, г. е. состав бетона подбирается без учета O.K. как для асфальтобетона.
Водоцементное отношение определяется но формуле (2), но вначале устанавливается п. для чего затворяются 3—4 замеса при ВЩ = 0,55 с разным объемом заполнителя при П:Щ = 35:65. Затем изготовляют кубики и испытывают их в возрасте 7 сут. На основе полученных данных строится график Яь = =/(П-)-Щ) (рис. 2), и но нему определяется максимальная прочность бетона, а затем — значение и по формуле (3);
Таким образом, чтобы в соответствии с «законом створа» установить состав бетона, необходимо затворить около 15 различных замесов. Для проведения этих работ требуется 35—45 сут. При этом нет никакой гарантии в установлении оптимального его состава с обеспечением заданных свойств бетона и смеси.
Однако по [1] состав бетона можно рассчитать за 20—30 мин. Пример расчета; все характеристики материалов принимаются из [2]. Ход расчета; по формуле (4) ВЩ = 0,48. Расход В принимается равным 165 л, тогда Ц = = 165/0,48 = 345 кг, и = 650, Щ = 1280 кг (при А1р = 2,50, НКЩ = 20 мм и г = 0,34).
Монография [2] является учебным пособием для строительных специальностей вузов. «Закон створа» включается в статьи, монографии и диссертации. Все это дезориентирует специалистов и строителей. Нужно единое учебное пособие по строительным материалам и ГОСТ на подбор состава бетона, базой для разработки которых являются учебник Б. Г. Скрамтаева и Руководство [1].
Выводы
Формула (1) для определения прочности бетона сложна и менее точна. Она не имеет никаких преимуществ перед формулой (4).
Метод подбора состава бетона громоздок и практически является методом пробных затворений, а марка цемента в нем учитывается только косвенно через .
«Закон створа» не позволяет теоретически устанавливать параметры, при которых получают бетоны оптимальных структур, они должны устанавливаться опытным путем. Так и поступают технологи сейчас при подборах составов бетона.
Оптимальные свойства бетона не всегда совпадают между собой. Например, оптимальные величины г в смеси заполнителя не всегда совпадают с оптимальным г в бетонах. Это также подтверждается и данными [2]. Например, оптимальная смесь заполнителя получилась при П; :Щ = 35:65, тогда как бетон оптимальной структуры обеспечен при П:Щ = = 38:62.
Предложенный метод подбора составов тяжелого бетона не представляется возможным рекомендовать для практического применения в строительных и заводских лабораториях.