Расчет состава ячеистого бетона

Обновлено: 10.01.2025

Пример проектирования состава ячеистого бетона

2. Кремнеземистый компонент – молотый кварцевый песок.

в) S = 2500см 2 /г

3 Порообразователь – алюминиевый порошок ПАП-3

а) порообразующая способность К = 1,4 л/г

4. Расчет ориентировочного состава ячеисто-бетонной смеси.

а) по таблице 1 – базовые Со = 1, С1 = 0,75, С2 = 1,25

Вяж =	0,7	3х 1,3 = 1,24 кг
1,1(1+1)

Кр = 1,24 х 1 = 1,24 кг

Г = 1,24 х 0,03 = 0,037 кг

е) расход компонентов на замес растворной смеси для установленного В/Т

V₃ = 3 х 1,3 = 3,9 л

Ц 1 = 1,116 х 1/3,9 = 0,286 кг

И 1 = 0,124 х 1/3,9 = 0,032 кг

К_р 1 = 1,24 х 1/3,9 = 0,318 кг

Г 1 = 0,037 х 1/3,9 = 0,0095 кг

В 1 принимаем 50% от массы сухихи компонентов

В 1 = (0,286+0,032+0,318+0,0095) х 0,5 = 0,322 л

Расплыв смеси по прибору Суттарда был равен 20 см

Добавляем 5% воды от расчетного количества 0,322 л

Пластичность смеси составила 22см, что соответствует теоретическому из таблицы 2. Таким образом , окончательно принимаем расход воды

Расчет состава ячеистых бетонов

Расчет состава ячеистых бетонов основан на следующих положениях:

1. любой единичный объем состоит из объема цемента, наполнителя и объема пор, часть которых заполенена водой, что может быть представлено для объема смеси 1 куб. м. в виде уравнения

(1)

Ц — расход цемента кг\куб. м.

Н — расход наполнителя, кг\куб. м.

В — расход воды, л\куб. м.

Vпор — объем пор за счет применения порообразователя, л

— соответственно истинная плотность цемента и наполнителя кг\л

Расчетная плотность ячеистого бетона

1,15Ц+Н= (2)

Соотношение между цементом и наполнителем Н/Ц=С принимается по таблице 1.

Соотношение С=Н/Ц для ячеистых бетонов

Из уравнения (2) с учетом данных таблицы 1 получим:

1,15Ц+СЦ= (3)

Ц= /(1,15+С) (4)

Из уравнения (1), принимая В=(В/Т)(Ц+Н), где В/Т — водотвердое отношение, принимаемое по таблице 2, получим

(6)

откуда определяется требуемое количество пор за счет применения порообразователя.

Ориентировочные значения В/Т

Средняя плотность ячеистого бетона

Примечание: Значения В/Т более точно определяются экспериментальным путем. При этом в качестве основного критерия принимается требуемая текучесть смеси, значения которой представлены в таблице 3

Требуемая текучесть смеси по Суттарду при литьевом способе формирования

Средняя плотность ячеистого бетона

Диаметр расплыва по Суттарду, см

Далее определяется необходимое количество порообразователя Д:

для газобетона, кг/куб. м.

(7)

где К — коэффициент, учитывающий эффективность использования газообразующей добавки — алюминиевой пудры, принимается равным 0,85

для пенобетона, л/куб. м.

(7)

где К — коэффициент, учитывающий эффективность использования пенообразователя, принимается по опытным данным. Допускается для предварительной оценки состава принимать К=0,8

Совершенствование методики расчета состава ячеистого бетона

Данная статья,призывая на помощь довольно простой математический аппарат, предлагает улучшить методическую базу расчетасостава ячеистого бетона.

Существующаяметодика расчета состава ячеистого бетона [2] основана на методе абсолютныхобъемов, при котором считается, что объем готового ячеистого бетона VЯБ состоит издвух составляющих: объема твердой фазы VТФ и объема пор VП.

Пористостьячеистого бетона, в свою очередь, рассматривается как состоящая из двух частей,отличающихся механизмом ее формирования. Первая часть формируется за счетреакции газообразования, например, алюминиевой пудры Al с гидрооксидомкальция Ca(OH)2 вяжущего свыделением водорода H2при получении газобетона или за счет объема введенной пены при производствеизделий из пенобетона. Вторая часть формируется за счетиспарения той части воды затворения, которая осталась свободной, не связавшисьв гидросиликаты кальция при твердении ячеистого бетона.

Следовательно,объем ячеистого бетона можно выразить формулой:

. (1)

Далеепоступают следующим образом. Объем готового ячеистого бетона принимается заединицу. Доля химически связанной воды учитывается через коэффициент КС,который показывает степень увеличения массы сухих материалов формовочной смесиза счет гидратационного связывания воды при образовании гидросиликатов кальция.

Тогдарасход сухих материалов для получения ячеистого бетона средней плотности Бвыражается через Б/КС. Умножив его на величину принятогов производстве водотвердого отношения В/Т, рассчитываем долю пористостиячеистого бетона, которая формируется за счет испарения воды:

.

Пористость,создаваемая газообразователем, рассчитывается по величине удельногогазообразования в каждом конкретном случае из уравнения химической реакциигазообразования. В случае использования алюминиевой пудры идет реакция:

Величинаобозначается в [2] какПГ.

Доляобъема, приходящаяся в ячеистом бетоне на твердую фазу рассчитывается как VТФ=Б/КС•W, где W — удельный объем сухих материалов,затраченных на получение ячеистого бетона, л/кг. Удельный объем представляетсобой величину, обратную истинной плотности вещества, и характеризует объем,занимаемый единицей его массы. Таким образом, принцип абсолютных объемов в [2]выражен зависимостью 1= Б/КС(W+В/Т)+ПГ, в которой объемячеистого бетона принят за единицу.

Привыполнении расчета состава ячеистого бетона наиболее проблематичным оказываетсяопределение величины W,поскольку эта характеристика зависит от соотношения твердых материалов вформовочной смеси: доли цемента в смешанном вяжущем; отношения массыкремнеземистого компонента к массе вяжущего; величины истинной плотностикремнеземистого компонента, которая существенно отличается в случаях заменыпеска, например, золой или шлаком.

Посколькув состав сырьевой смеси для ячеистобетонных изделий входят материалы (известь,портландцемент), вступающие в химическое взаимодействие с водой, использованиепоследней в качестве рабочей жидкости в пикнометрах и объемомерах Ле Шательепри прямом определении истинной плотности исключается, и требуется замена воды инертнымипо отношению к испытуемым материалам жидкостями: керосином, уайт-спиритом и т. п.,что значительно усложняет проведение эксперимента.

Поэтомув [2] предусматривается определение W по результатам опытного замеса, но по более простой методике.Смесь сухих материалов затворяется водой в соответствии с принятым значением В/Ти определяется фактическое значение плотности растворной смеси , кг/л, обратная величина которой дает абсолютный объем,занимаемый единицей массы жидкого раствора. Вычитая из полученного результатавеличину В/Т, получаем искомое значение абсолютного объема, занимаемогоединицей массы сухих материалов:

, л/кг.

Крометого, чтобы обеспечить размерность получаемого результата в л/кг, надовычитаемое В/Т разделить на плотность воды В=1 кг/л, о чемумалчивается в [2].

Необходимостьэкспериментального определения фактической плотности раствора затрудняетпроектные технологические расчеты расхода сырьевых материалов при производствеячеистых бетонов. В то же время, зная физические характеристики исходныхсырьевых материалов, величину их удельного объема, можно рассчитатьаналитически для всех случаев их соотношения в формовочной массе.

Выразимабсолютный объем составляющих ячеистобетонной смеси как

, (2)

где— затраченные на ееполучение массы извести, портландцемента, кремнеземистого компонента и гипса, а— значения их истиннойплотности соответственно.

Соотношениекомпонентов в сырьевой смеси выразим в соответствии с [2]. Так, доля nпортландцемента в смешанном вяжущем, которая принимается в зависимости отусловий эксплуатации ячеистобетонного изделия в диапазоне от 0 до 0,7, рассчитываетсякак

, откуда . (3)

Каждомувиду вяжущего соответствует своя оптимальная доля кремнеземистого компонента,зависящая от содержания в вяжущем гидроокиси кальция, способной вступать всоединение с кремнеземистым компонентом при автоклавной обработке. Еслисодержание кремнеземистого компонента выше оптимального, его избыток становитсяинертным наполнителем, снижающим прочность изделия. При заниженном содержаниикремнеземистого компонента недоиспользуются возможности вяжущего; изделияудорожаются; из-за повышенной усадки снижается их трещиностойкость. Количествокремнеземистого компонента, приходящегося на единицу массы вяжущего,обозначается в [2] через С, а исходные значения этого коэффициента рекомендуютсяв зависимости от вида вяжущего и требуемой средней плотности ячеистого бетона [1].

Дляизвестково-цементного вяжущего при различных соотношениях между цементом иизвестью исходное значение ССВ рассчитывается по формуле:

гдеСЦ и СИ — оптимальное отношения массы кремнеземистогокомпонента к массе цемента и извести соответственно. Тогда суммарная массакремнеземистого компонента может быть рассчитана по формуле:

. (4)

МассаmГ гипсовогокамня, используемого для регулирования экзотермичности процесса гашенияизвести, определяется как

. (5)

Подставляяформулы(3–5) в (2), получим расчетную формулу для аналитического определенияабсолютного объема, занимаемого массой сухих материалов ячеистобетонной смеси.

. (6)

Отсюдаполучим значение удельного объема сухих материалов W, разделив величину V на общую массу сухих материалов.

Выполнениерасчетов на ЭВМ позволяет исследовать различные соотношения компонентов иосуществить подбор состава с требуемыми свойствами, не прибегая к выполнениюлабораторных экспериментов.

,

получимвыражение для удельного объема сухих материалов

. (7)

Еслипренебречь долей гипса в смеси сырьевых материалов ввиду его сравнительномалого расхода, а иногда и полного отсутствия в рецептуре, расчетная формулапримет вид:

. (8)

Каквидно, величина удельного объема сухих материалов, рассчитанная по формулам(7) или (8), определяется только их соотношением в сырьевой смеси — n,СИ, СЦ и константами поставляемых материалов — величинамиих истинной плотности, что соответствует физическому смыслу рассчитываемойвеличины.

Нарис.1 представлена рассчитанная на ЭВМ зависимость удельного объема сухихматериалов для Б= 650 кг/м3 при изменении значения n от0 до 0,5 при исходных величинах И = 2,95 кг/л; Ц = 3,1кг/л; К = 2,65 кг/л; СИ = 4, Сц = 1.

Рис. 1. Зависимость удельного объемасухих материалов от доли цемента в смешанном известково-цементном вяжущем

Нарис.2 изображен график изменения W для тех же материалов при n=0,5; СЦ = 1, когда СИизменяется в пределах от 3 до 6.

Рис. 2. Изменение удельного объемасухих материалов ячеистобетонной смеси в зависимости от соотношения массы кремнеземистогокомпонента и извести

Рис.3 показывает изменение величины W для названных материалов при n = 0,5; СИ = 4, СЦ= 1, при изменении К от 2,3 до 2,65 кг/л.

Рис. 3. Зависимость удельного объемасухих материалов ячеистобетонной смеси от истинной плотности кремнеземистогокомпонента

Каквидно, наибольшее влияние на величину W оказывает вид кремнеземистого компонента (значение его истиннойплотности).

Такимобразом, разработанная методика аналитического расчета величины удельногообъема сухих составляющих ячеистого бетона весьма чувствительна к изменениямтехнологических параметров ячеистобетонной смеси.

Посколькудля нахождения оптимальных составов надо провести опытные замесы сизменяющимися в широком диапазоне значениями соотношения кремнеземистогокомпонента и вяжущего (другими словами, перерасчеты состава требуется выполнятьнеоднократно), определение величины удельного объема составляющих смесианалитическим расчетом существенно сокращает трудоемкость технологическогопроектирования. Кроме того, это открывает широкие возможности повышенияточности результатов путем использования ЭВМ в процессе технологическогопроектирования.

1.Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого автоклавного бетона покомплексной вибрационной технологии. — М.: Стройиздат, 1975.

2.Инструкция по изготовлению изделий из ячеистого бетона. СН277-80. — М.:Стройиздат, 1981.

3.Общесоюзные нормы технологического проектирования предприятий по производствуизделий из ячеистого и плотного бетонов автоклавного твердения. ОНТП-9-81. — Таллинн:Минстройматериалов СССР, 1985.

Проектирование состава ячеистого бетона

В качестве кремнеземистого компонента рекомендуется применять:

— Кварцевый песок, соответствующий ГОСТ 8736 с содержанием квар-
ца не менее 85%, слюды не более 0,5%, илистых и глинистых при-
месей не более 3% и не более 1% глинистых примесей типа монт-
мориллонита. Применение других песков обосновывается путем их
испытаний;

— Тонкодисперсные вторичные продукты обогащения руд, содержа-
щие SiO2 не менее 60%, железистых минералов не более 20%,
сернистых соединений в пересчете на SO3 не более 2%, щелочей
в пересчете на Na2O не более 2%, пылевидных, глинистых частиц
не более 3%, слюды не более 0,5%. Удельная поверхность песка и
тонкодисперсных вторичных продуктов обогащения руд должны
устанавливаться опытным путем в зависимости от требуемой
средней плотности ячеистого бетона и способа формирования его
структуры. Чем больше удельная поверхность кремнеземистого
компонента, тем меньшую среднюю плотность ячеистого бетона
можно достичь;

— Кислая зола-унос ТЭС с электрофильтров от сжигания углей должна
иметь стекловидных и оплавленных частиц не менее 50%. Потери
при прокаливании должны быть не более 3% для золы бурых углей
и не более 5% для золы каменных углей. Удельная поверхность
зол бурого угля – не менее 4 тыс. см2/г, а зол каменноугольных
не более 5 тыс. см2/г. Зола должна выдерживать испытания на
равномерность изменения объема;

— Карбонатные породы с удельной поверхностью 2,5…5 см2/г в ко-
личестве 20…30% от массы цемента, в том числе карбонатный
шлам, содержащий CaO + MgO 80…85%, Fe2O3 + Al2O3 – 5…15%,
удельная поверхность 4,5…6 см2/г.;

— Волокнистые материалы – асбест 5 и 6 сортов (ГОСТ 12871), хи-
мические волокна-заменители асбеста (полиакрилнитрильные,
поливинилспиртовые), полимерные волокна и другие;

— Вода, порообразователи (см. гл. );

— Химические добавки и ПАВ, применяемые для пластификации
смеси, регулирования процессов структурообразования, нарастания
пластической прочности и ускорения твердения бетона:

Гипс двухводный (ГОСТ 4013), К2СО3 (ГОСТ 4221), Na2CO3 (ГОСТ
5100), жидкое стекло (ГОСТ 13078), тринатрийфосфат (ТНФ)
(ГОСТ 201), суперпластификатор С-3 (ТУ-14-625) и другие, NaOH
(ГОСТ 2263), Na2SO4 (UJCN 21458).

Состав ячеистого бетона проектируют в соответствии с ГОСТ 27006 и
СН-277-80.

Исходными данными для проектирования являются средняя плотность
бетона в сухом состоянии, прочность, вид вяжущего, кремнеземистого ком-
понента и порообразователя, условия твердения, коэффициент вариации по
прочности на сжатие, требования по долговечности (морозостойкость).

Сначала определяют характеристики исходных материалов. Проектиро-
вание состава ведут с обеспечением бетону среднего уровня прочности, кото-
рый рассчитывается с учетом заданного коэффициента вариации прочности
(см. гл. ). Если коэффициент вариации прочности не задан, то его принимают
равным 17%.

В зависимости от вида, состава вяжущего и условий твердения бетона
по табл. Принимают исходное значение " С ", представляющее собой отно-
шение массы кремнеземистого компонента к массе вяжущего.

ЯЧЕИСТЫЕ БЕТОНЫ

Ячеистые бетоны представляют собой искусственные каменные материалы, состоящие из затвердевшего вяжу­щего вещества с равномерно распределенными в нем воздушными ячейками (порами).

Пэ способу получения ячеистые бетоны делятся на пенобетоны и газобетоны. .

По виду вяжущего вещества ячеистые бетоны под­разделяются на следующие разновидности: на цементе (пенобетон и газобетон); на известковом вяжущем (пе­носиликат и газосиликат); на гипсовом вяжущем (пе­ногипс и газогипс).

Кроме того, при'получении ячеистых бетонов могут быть использованы гипсоцементнопуццолановое вяжу­щее и смешанное вяжущее, состоящее из портландце­мента и извести.

Пористую структуру при получении пенобетонов со­здают путем перемешивания растворов с предваритель­но приготовленной пеной или путем введения пенообра­зователя непосредственно в раствор, что способствует вовлечению пузырьков воздуха внутрь раствора при ин­тенсивном его перемешивании с применением вибрацион­ной обработки или без нее.

Для получения стойкой пены в промышленности применяют следующие основные виды пенообразовате­лей: а) клееканифольный, б) смолосапониновый, в) алю - мосудьфонафтеновый, г) КИСК, состоящий из канифо­ли, извести, казеинового клея и ССБ.

В качестве порообразователя при производстве газо­бетонов и газосиликатов, применяют алюминиевую пуд­ру марок ПАК-3 и ПАК-4, значительно реже — техниче­ский пергидроль, представляющий собой 30%-ный рас­твор перекиси водорода в воде.

В качестве мелкого заполнителя в ячеистых бетонах чаще всего применяют молотый кварцевый песок и золу - унос, получаемую при сжигании твердого пылевидного топлива.

Выполнение данной работы имеет целью научить сту­дентов определять состав теплоизоляционного ячеистого бетона в зависимости от заданных свойств, применяю­щихся сырьевых материалов и порообразователей.

Работа выполняется бригадами студентов по 2—3 человека. Варианты заданий приведены в табл. 13.

В процессе работы каждая бригада выполняет сле­дующие операции: производит расчет состава ячеистого бетона заданного состава; приготавливает порообразова - тель; формует контрольные образцы; производит испы­тание образцов, определяя среднюю плотность и проч­ность при сжатии, вносит коррективы в состав ячеистого бетона п производит подсчет расхода материалов на

1 м3 готовых изделий.

А. Приготовление и подготовка пено - и газообразова - телей. Для приготовления клееканифольного пенообра­зователя применяют клей костный или мездровый, ка­нифоль, едкий натр и воду.

Процесс приготовления этого пенообразователя со­стоит из следующих операций: получения клеевого рас­твора, приготовления водного раствора щелочи, варки канифольного мыла, смешивания • клеевого раствора с канифольным мылом.

Для получения клеевого раствора клей разбивают на куски размером 2—3 см, укладывают в железный бак и заливают водой, температура которой 15—20° С, в про­порции 1 : 1 (по массе). Клей замачивают в воде в тече­ние 24 ч. Клеевой раствор получают нагреванием замо­ченного клея при температуре 40—50°С в течение 1,5—

2 ч до полного его растворения.

Для приготовления канифольного мыла в 1 л воды растворяют при кипячении 166 г едкого натра (плот­ность раствора должна быть равна 1,16). Канифоль, раздробленную на мелкие куски и просеянную через сито с отверстиями 5 мм, постепенно добавляют в кипящий раствор едкого натра при непрерывном перемешивании. Соотношение канифоли и раствора едкого натра следу­ет брать 1:1, при этом канифоль берут по массе (кг), а раствор едкого натра — по объему (л). Смесь раство­ра едкого натра с канифолью кипятят 1,5—2 ч до пол­ного растворения канифоли, которое харктеризуется получением однородного цвета массы и отсутствием ко-

Мочков и крупинок. Испаряющуюся при кипячении воду по мере надобности восполняют горячей водой, заранее подогретой до температуры 70—80° С.

Смешивание клеевого раствора и канифольного мыла в пропорции 1 :0,7 (по массе) производят при темпера­туре клея 30° С и канифольного мыла 60° С. Клеевой рас­твор небольшими порциями вливают в канифольное мыло и тщательно перемешивают. Полученная смесь называется клееканифольным пенообразователем. Хра­нить его надо в стеклянной посуде в прохладном месте при положительной температуре.

Перед применением клееканифольный пенообразова­тель разбавляют горячей водой (50—60° С) в пропорции 1 :5 (по объему). В таком виде он называется рабочим составом и может загружаться в пеновзбиватель пе - нобетоиомешалки.

Б. Приготовление пенообразователя КИСК. Для при­готовления пенообразователя КИСК применяют казеи­новый клей, канифоль и воду, а иногда, с целью регули­рования жесткости и стойкости пены, в состав пенооб­разователя вводят известь и ССБ.

Пенообразователь КИСК приготавливают в верти­кальной лопастной мешалке при 10—20 мин-1. В не­прерывно работающую мешалку заливают подогретую до температуры 30—35° С воду, а затем всыпают поро­шок казеинового клея и продолжают перемешивание до полного растворения клея. Расход клея составляет 10 г на 1 л воды. После полного растворения клея в мешалку вводят молотую канифоль, просеянную на сите с отвер­стиями 0,5 мм в количестве 10 г на 1 л воды и продол­жают перемешивание еще 20—25 мин. После выполнения этих операций пенообразователь считается готовым.

Для получения рабочего раствора пенообразователь разбавляют водой в соотношении 1 :9 (по объему). Взби­вание пены из этого раствора производят в пеновзбива - теле при частоте вращения вала 250—300 мин-1.

Для получения более жесткой пены в состав компо­нентов пенообразователя при его приготовлении вводят известь-пушонку из расчета на 1 л воды 18 г извести. Введение в состав пенообразователя небольшого количе­ства водного раствора сульфитно-спиртовой барды с плотностью 1,04 повышает стойкость пены.

В. Приготовление водно-алюминиевой суспензии. С целью активизации алюминиевой пудры и лучшего пе - 178
Ремешивания с раствором производят ее обработку по­верхностно-активными веществами. Непрокаленную алю­миниевую пудру ПАК-3 или ПАК-4 смешивают с рас­твором ССБ, канифольного мыла и т. п.

1. Смешивание производят в следующем порядке. В сосуд емкостью 7—10 л (при лабораторных исследо­ваниях 0,5—1 л) осторожно всыпают необходимое коли­чество пудры, затем вливают раствор поверхностно-ак­тивного вещества в количестве 5% (из расчета на су­хое вещество) от количества алюминиевой пудры и 1—3 л (при лабораторных исследованиях 0,3—0,5 л) во­ды. После тщательного перемешивания в течение 2— 4 мин, когда все частицы пудры будут смочены раство­ром, суспензия считается готовой.

2. Подбор состава теплоизоляционного ячеистого бе­тона производят для получения изделий заданных сред­ней плотности и прочности при возможно меньшем рас­ходе вяжущего и порообразователей.

Исходными данными для подбора являются задан­ные средняя плотность образцов в сухом состоянии и кубиковая прочность их при сжатии, а также вид поро - образователя и сырьевых материалов.

Для получения ячеистого бетона с заданными пока­зателями свойств опытным путем устанавливают водо- -твердое отношение (В/Т), расход порообразователя и количественное соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим веществом (Рк : Рвчт=С).

Для пробных замесов ячеистого бетона соотношение между кремнеземистым компонентом и вяжущим веще­ством принимают по табл. 14.

Работа по подбору состава ячеистого бетона состоит из следующих этапов: 1) определение исходного во до- твердого отношения (В/Т); 2) расчет расхода материа­лов на один замес массы исходного состава; 3) приготов­ление пробных замесов и формование образцов; 4) теп - ловлажностная обработка образцов по заданному режи­му; 5) испытание образцов и расчет окончательного состава ячеистого бетона.

За исходные В/Т принимают такие величины, которые соответствуют значениям текучести раствора, приведен­ным в табл. 15.

Текучесть раствора определяют по его раеплыву (в см), используя прибор Суттарда, который состоит из медного или латунного полого цилиндра с внутренним

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие распространяется на проектирование элементов бетонных и железобетонных конструкций из различных видов ячеистых бетонов автоклавного и неавтоклавного твердения, применяемых в конструкциях гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий.

Поскольку конструкции из ячеистых бетонов выполняются только в виде стеновых панелей, плит покрытий и перекрытий, то многие виды расчетов, предусмотренные СНиП 2.03.01-84, в Пособии не приводятся, в частности, расчеты кольцевых сечений на растяжение и кручение, выносливость, ширину раскрытия и закрытия косых трещин, влияние поперечной силы на прогиб, а также расчеты косвенного армирования.

В скобках указаны номера пунктов, таблиц и формул СНиП 2.03.01-84.

В Пособии использованы материалы разработок НИИСК и ДонпромстройНИИпроекта Госстроя СССР, ВНИИстрома, НИПИсиликатобетона Минстройматериалов СССР, НИИстроительства Госстроя ЭССР, ЛенЗНИИЭПа Госгражданстроя, а также ряда других научно-исследовательских и проектных организаций, высших учебных заведений, предприятий, изготовляющих изделия из ячеистых бетонов, строительных и монтажных организаций, осуществляющих строительство зданий с применением конструкций из ячеистых бетонов, а также использован опыт эксплуатации таких зданий. Пособие разработано НИИЖБ (кандидаты техн. наук К.М.Романовская, В.В.Макаричев) и ЦНИИСК им. Кучеренко (канд. техн. наук Н.И.Левин).

Замечания и предложения просьба направлять в НИИЖБ и ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская, д. 6.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.03.01-84 и может быть использовано при проектировании элементов конструкций зданий и сооружений для гражданского, промышленного и сельскохозяйственного строительства из различных автоклавных и неавтоклавных ячеистых бетонов, работающих при систематическом воздействии температур не выше 50 о С и не ниже минус 70 °С, а именно:

а) бетонных однослойных, работающих на изгиб и внецентренное сжатие;

б) железобетонных однослойных с обычным армированием, работающих на изгиб и внецентренное сжатие;

в) железобетонных двухслойных с обычным армированием и предварительно напряженных, работающих на изгиб.

Автоклавные и неавтоклавные ячеистые бетоны, предусмотренные настоящим Пособием, должны соответствовать требованиям ГОСТ 25485-82.

Виды применяемых ячеистых бетонов приведены в прил. 1.

Проектирование ячеисто бетонных конструкций для сейсмических районов допускается при условии выполнения требований СНиП II - 7 - 81.

1.2. При проектировании элементов конструкций из ячеистых бетонов следует руководствоваться общими требованиями СТ СЭВ 384-76, СНиП II -6-74, СНиП II-3-79, СНиП 2.01.01-82, СНиП 2.03.01-84, а также требованиями настоящего Пособия.

1.3. Проектирование бетонных и железобетонных конструкций для работы в условиях агрессивной среды следует вести с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 2.03.11-85.

1.4. В целях обеспечения долговечности конструкций из ячеистых бетонов следует предусмотреть защиту их от увлажнения грунтовыми водами и интенсивного увлажнения атмосферными осадками, для чего рекомендуется применять защитно-декоративные отделки наружных поверхностей стен окрасочными составами, поризованными растворами с дроблеными каменными материалами в соответствии с СН 277-80.

1.5. Однослойные конструкции из ячеистых бетонов следует предусматривать для зданий с относительной влажностью воздуха внутри помещений до 60 %, а при наличии пароизоляции на внутренней поверхности стен - для зданий с влажностью воздуха внутри помещений до 75 %.

Допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании вместо устройства пароизоляции увеличение толщины элементов стен исходя из условия исключения выпадания конденсата на их внутренней поверхности. Двухслойные конструкции с внутренним слоем из тяжелого бетона допускаются к применению без специальных мер защиты при влажности воздуха внутри помещений до 75 %.

1.6. Расчетная зимняя температура наружного воздуха и влажность окружающей среды определяются в соответствии с п. 1.8 СНиП 2.03.01-84.

1.7. Теплотехнический расчет элементов конструкций из ячеистых бетонов следует производить в соответствии со СНиП II-3-79.

Теплофизические характеристики ячеистых бетонов для наружных ограждающих конструкций в случае их отсутствия в СНиП II-3-79 рекомендуется принимать на основании опытных данных.

1.8. В рабочих чертежах, технических условиях на элементы конструкций из ячеистого бетона следует указывать вид ячеистого бетона и его характеристики: класс бетона по прочности на осевое сжатие, марку надежности, прочность бетона при отпуске изделий с завода, а для элементов наружных ограждающих конструкций также марку по морозостойкости.

Кроме того, должны быть указаны вид, класс и марка стали для арматуры и закладных деталей.

1.9. При проектировании конструкций из ячеистых бетонов следует учитывать требования, предъявляемые СН 277-80 к способу их формования (литьевому, по вибротехнологии, по резательной технологии), и другие требования этой Инструкции.

1.10. Автоклавные ячеистые бетоны рекомендуется применять в зданиях и сооружениях I , II и III классов по степени ответственности.

Неавтоклавные ячеистые бетоны рекомендуется применять в зданиях и сооружениях II и III классов по степени ответственности.

Примечание. Классы по степени ответственности следует принимать по «Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций», утвержденным постановлением Госстроя СССР № 41 от 19 марта 1981 г.

1.11. При проектировании следует предусмотреть защиту арматуры и закладных деталей от коррозии в соответствии с СН 277-80 .

1.12. Автоклавные и неавтоклавные ячеистые бетоны могут применяться в следующих элементах конструкций:

а) одно- и двухслойных панелях наружных и однослойных панелях внутренних стен;

б) одно- и двухслойных плитах покрытий;

в) неармированных и армированных стеновых крупных блоках;

г) неармированных стеновых мелких блоках.

Примечания 1. Проектирование конструкций стен из мелких блоков осуществляется в соответствии со СНиП II -22-81, а прочностные характеристики ячеистых бетонов принимаются согласно настоящему Пособию.

2. Армированные крупнозернистые элементы из неавтоклавных ячеистых бетонов могут применяться при отсутствии в них недопустимых усадочных трещин.

3. Применение ячеистых бетонов в конструкциях внутренних стен и междуэтажных перекрытий допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

1.13. Стеновые панели из автоклавных ячеистых бетонов разрешается применять в зданиях независимо от их этажности при условии обеспечения расчетом необходимой прочности и деформативности.

Усилия, на которые рассчитываются ячеисто бетонные стеновые панели и крупные блоки, а также стены из мелких блоков, определяются расчетом в зависимости от способа соединения наружных и внутренних стен или несущих каркасов (колонн, ригелей и плит перекрытий).

При жестком соединении наружных и внутренних стен с помощью сварки закладных деталей или замоноличивания арматурных выпусков стены рассчитываются как совместно работающие, т.е. как несущие. В этом случае нагрузки, приходящиеся на наружные стеновые панели или блоки из ячеистых бетонов, определяются из общего расчета зданий как совместной системы продольных, поперечных и горизонтальных дисков с учетом соотношения упругопластических свойств ячеистого бетона и материала внутренних конструкций зданий.

При соединении наружных ячеисто бетонных стен с внутренними несущими конструкциями зданий (колоннами или стенами) с помощью горизонтальных гибких стержней и при наличии зазора между стенами и внутренними конструкциями элементы стен (панели или блоки) рассчитываются как самонесущие.

Для бескаркасных зданий, имеющих жесткое соединение (монолитную связь) между стенами из неавтоклавных ячеистых бетонов, предельной высотой следует считать три этажа.

1.14. Двухслойные плиты перекрытий или покрытий рекомендуется проектировать из слоя тяжелого бетона, плотного силикатного бетона класса по прочности не менее В 10 при армировании без предварительного напряжения и не менее В 17,5 с предварительным напряжением.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.15. Основные расчетные требования к проектированию бетонных и железобетонных однослойных конструкций из ячеистых бетонов принимаются в соответствии с п.п. 1.10-1.13 и 1.19-1.22 СНиП 2.03.01-84, двухслойных предварительно напряженных с учетом п.п. 1.17; 1.18 и 1.23-130 СНиП 2.03.01-84.

1.16 (1.16). К трещиностойкости конструкций из ячеистых бетонов предъявляются требования только 2- и 3-й категорий, т.е. допускается ограниченное по ширине кратковременное и длительное раскрытие трещин. Ко 2-й категории относятся предварительно напряженные двухслойные конструкции с арматурой классов A - V , A-VI и проволокой классов B-II и Bp - II диаметром 3,5 мм и более. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин для данных конструкций принимается кратковременная a_{crc 1} = 0,2 мм.

Однородные конструкции и конструкции с другими видами арматуры относятся к 3-й категории трещиностойкости. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин для данных конструкций принимается: кратковременная a_{crc 1} =0,4 мм, длительная a_{crc 2} = 0,3 .

При расчете ширины раскрытия трещин коэффициент надежности по нагрузке (постоянной, длительной и кратковременной) g _f принимается равным 1.

Указанные категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций относятся к трещинам, нормальным к продольной оси элемента.

Во избежание раскрытия продольных трещин следует принимать конструктивные меры (устанавливать соответствующую поперечную арматуру), а для предварительно напряженных элементов, кроме того, ограничивать значения сжимающих напряжений в бетоне в стадии предварительного обжатия (см. п. 1.29 СНиП 2.03.01-84).

Примечание . В конструкциях, в которых арматура покрывается антикоррозионным составом, допускается ширина раскрытия трещин a_{crc 2} до 0,5 мм.

1.17. Прогибы элементов железобетонных конструкций из ячеистых бетонов не должны превышать предельно допустимых значений, указанных в п. 1.20 СНиП 2.03.01-84.

Для элементов покрытий сельскохозяйственных зданий производственного назначения, если прогибы не ограничиваются технологическими или конструктивными требованиями, предельно допустимые прогибы принимаются равными при пролетах: до 6 м - 1/150 пролета, от 6 до 10 м - 4 см.

1.18. (1.21). При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет e_a , обусловленный не учтенными в расчете факторами. Эксцентриситет e_a в любом случае принимается: не менее 1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения; не менее 2 см для несущих стен и 1 см для самонесущих стен.

Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения e_a принимается равным эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции, но не менее e_{a .} . В элементах статически определимых конструкций эксцентриситет е_о находится как сумма эксцентриситетов - определяемого из статического расчета конструкции и случайного.

Расчет сжатых бетонных элементов прямоугольного сечения (в том числе армированных симметричной конструктивной арматурой) при величине эксцентриситета, определенного в соответствии с указанием настоящего пункта, 0 < e_a £ 0,225 h и расчетной длине элемента l₀ £ 20h допускается производить в соответствии с прил. 2 .

1.19. Расстояние между температурно-усадочными швами устанавливается в соответствии с п. 1.22 СНиП 2.03.01-84.

1.20. При статических и теплотехнических расчетах элементов ячеисто бетонных конструкций следует учитывать среднюю установившуюся влажность ячеистого бетона, принимаемую по табл. 1.

Расчетная средняя установившаяся влажность ячеистых бетонов, % (по массе)

Расчет расхода материалов на пробный замес исходного состава ячеистого бетона

Расход составляющих компонентов ячеистобетонной смеси и воды на пробный замес определяют по следующим формулам:

К_с – коэффициент увеличения массы ячеистого бетона за счет связанной воды, К_с = 1,1;

V – объем замеса, л, равный объему форм, изготовляемых из одного замеса, умноженному на коэффициент избытка смеси, равный для пенобетона – 1,05, для газобетона – 1,1. 1,15;

C – соотношение кремнеземистого компонента и вяжущего; п – массовая доля извести в вяжущем (исходную долю извести в смешанном вяжущем принимают по табл. 10).

Количество газообразователя или пены теоретически должно быть таким, чтобы выделенный объем газа или введенный объем пены соответствовал получению пористости, рассчитываемой по формуле

В действительности порообразователь не полностью используется на создание пористости в растворе. Поэтому обычно расход его принимают больше, чем теоретически необходимый.

Расчет газообразователя или водного раствора пенообразователя Р_п на замес производят по формуле

где П_г – пористость, которая должна создаваться порообразователем в ячеистом бетоне для получения заданной плотности;

К_п – выход пор (количество газа или объем пены, получаемые из 1 кг порообразователя), л/кг;

К_п = 1390 л/кг при использовании алюминиевой пудры;

К_п = 18. 20 л/кг при использовании пенообразователя;

Wс – удельный объем сухой смеси, л/кг; принимается по табл. 13 в зависимости от вида кремнеземистого компонента, вида вяжущего вещества и их массового соотношения в смеси.

Алюминиевую пудру вводят в раствор в виде водно-алюминиевой суспензии. Для ее приготовления на 1 мас. ч. алюминиевой пудры расходуется 0,05 мас. ч. сухого ПАВ (мылонафта, С-3 и др.) и 30 мас. ч. воды.

Эту воду учитывают в общем количестве воды затворения. Выход пор при использовании алюминиевой пудры устанавли- вают расчетным путем, пользуясь, например, уравнением реакции газовыделения

Из уравнения следует, что при реакции 54 г алюминия с известью выделяется 6 г водорода. Поскольку одна грамм-молекула газа занимает при нормальных условиях объем 22,4 л, то, следовательно, 1 г алюминия выделяет при нормальных условиях (3·22,4/54 = 1,244) л водорода.

Пример подбора состава ячеистого бетона.

Требуется получить автоклавный газобетон средней плотности 500 кг/м 3 по литьевой технологии с применением смешанного цементно-известкового вяжущего с возможно большей прочностью.

Объем одного замеса – 10 л.

1. Пользуясь соответствующими формулами, подсчитывают расход материалов на один замес с учетом следующих исходных величин:

n = 0,45 (по табл. 11), C = 1,5 (по табл. 12), К_с = 1,1.

По табл. 13 определяют, что расплыв растворной смеси (исходная текучесть) должен быть 30 см при литьевой технологии изготовления ячеистого бетона.

Опытным путем устанавливают, что такая текучесть растворной смеси имеет место при В/Т = 0,44. По табл. 15 находят, что при применении данных материалов удельный объем сухой смеси W= 0,48 л/кг.

Коэффициент выхода пор К_п = 1390 л/кг,

Установив эти величины, производят расчет расхода материалов на один замес:

Р_вяж = 0,5·10 / 1,1(1 + 1,5) = 1,8 кг;

Р_ц = 1,8 – 0,81 = 0,99 кг;

молотый гипсовый камень

В = (1,8 + 2,7) 0,44 = 1,98 л.

Пористость, которую необходимо создать при помощи порообразователя для получения средней плотности,

П_г = 1 - 0,5(0,48 + 0,64) /1,1 = 0,49 (49 %).

Зная пористость, определяют расход: алюминиевой пудры

Р_п = 0,49 10/1,390,85 =4,15 г;

мылонафта для приготовления водно-алюминиевой суспензии

Хотя в настоящее время современное технологическое оборудование в состоянии обеспечить необходимую точность дозирования компонентов, однако это не всегда гарантирует стабильность получения ячеистобетонной смеси и ячеистого бетона с требуемыми характеристиками. Для каждого вида изделий разрабатываются свои алгоритмы подбора и коррекции состава ячеистобетонной смеси, которые должны обеспечить стабилизацию прочностных свойств, подвижности смеси, степень ее поризации и оптимизацию состава.

На современном уровне развития технологии ячеистых бетонов, а также аппаратных средств контроля качества материалов и управления технологическим процессом следует ограничиться только коррекцией состава бетона, которую можно производить двумя принципиально разными методами. Первый состоит в полном расчете состава ячеистого бетона по характеристикам материалов, проводимом как бы «на чистом месте». Второй метод состоит в коррекции заданного лабораторией номинального (базового) состава. В ряде случаев при таком подходе достаточно, не меняя заданного базового состава, скорректировать только фактические расходы материалов для «возврата» к номинальному составу. При этом учитываются факторы наиболее значимые для качества продукции.

Задача 1

Рассчитать автоклавный газобетон средней плотности 600 кг/м 3 по вибрационной технологии с применением цементного вяжущего с возможно большей прочностью.

Объем одного замеса – 10 л.

Задача 2

Рассчитать автоклавный газобетон средней плотности 300 кг/м 3 по литьевой технологии с применением смешанного вяжущего с возможно большей прочностью.

Объем одного замеса – 10 л.

Задача 3

Рассчитать неавтоклавный газобетон средней плотности 400 кг/м 3 по литьевой технологии с применением цементного вяжущего с возможно большей прочностью.

Объем одного замеса – 10 л.

Задача 4

Рассчитать неавтоклавный газобетон средней плотности 700 кг/м 3 по литьевой технологии с применением смешанного вяжущего с возможно большей прочностью.

Объем одного замеса – 10 л.

Контрольные вопросы

1. Какие основные пути получения пористой структуры бетона вы знаете?

2. Какие бетоны называют ячеистыми?

3. Каковы преимущества ячеистых бетонов перед другими?

4. Как различают ячеистые бетоны по условиям твердения?

5. Каков порядок подбора состава ячеистого бетона?

6. Какие исходные данные необходимы для подбора состава ячеистого бетона?

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №4

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Читайте также:

  
• Селитра кальциевая применение для огурцов в теплице из поликарбоната
  
• Производство кирпичей из мусора
  
• Gj6a 51 4c5 цоколь
  
• Кладка кирпича под углом 45
  
• Сковорода какую выбрать качественную для керамической плитки