Определить интегральную пористость в затвердевшем цементном тесте изготовленном из портландцемента

34,9%

2. Для приготовления пробного замеса бетона в лаборатории отвесили 3 кг цемента; 6,5 кг песка; 14 кг гравия, добавили 1,8 л воды и после перемешивания получили бетонную смесь с осадкой конуса ОК = 2 см. Поскольку заданная подвижность составляла 5-6 см, в пробный замес два раза добавляли по 10% цемента и воды. Средняя плотность бетонной смеси составила 2320 кг/м3. Определить состав бетона по массе.

Номинальный состав бетона определяется в условиях абсолютно сухих заполнителей. В таком случае количество цемента на 1м3 бетона можно определить как:
Ц=1∙ρср1+П+Г+ВЦ
где Ц – количество (масса) цемента, кг;
П – количество (масса) песка, кг;
Г – количество (масса) гравия, кг;
ВЦ – водоцементное соотношение.
ρср – средняя плотность бетона.
Если количество цемента и воды увеличивали на 10% два раза, то в итоге их было:
∆=10%∙Ц0=0,1∙3 кг=0,3 кг
Ц=2∙∆+Ц0=2∙0,3+3=3,6 кг
∆=10%∙В0=0,1∙1,8 л=0,18 кг
В=2∙∆+В0=2∙0,18+1,8=2,16 л
Тогда конечное водоцементное соотношение равно:
ВЦ=2,163,6=0,6
Таким образом, состав бетона в кг будет:
Цемента 3,6 318
Песка 6,5 574
Гравия 14 1237
Воды 2,16 191
всего: 26,26 кг 2320 кг
Тогда, номинальный состав бетона по массе равен:
ЦЦ:ПЦ:ГЦ=1:1,8:3,8 при В/Ц=0,6.

Вопросы
1. Марки и классы бетона

Затвердевший бетон относится к материалам составного (конгломератного) типа, так как включает в себя заведомо разнородные компоненты - зерна заполнителей, скрепленные цементным камнем. Поэтому к важнейшим свойствам, определяющим качество цементного камня, относятся прочность и адгезия, т. е. способность к сцеплению с зернами заполнителя.
Основными показателями качества тяжелого бетона являются прочность на сжатие и растяжение, морозостойкость и водонепроницаемость.
Прочность бетона в проектном возрасте характеризуют классами прочности на сжатие и осевое растяжение. Отличительная особенность бетонных работ - значительная неоднородность получаемого бетона. Чем выше культура строительства, лучше качество приготовления и укладки бетона в конструкции, тем меньше колебания прочности. Следовательно, важно не только получить бетон заданной средней прочности, но и обеспечить ее во всем объеме изготовляемых конструкций.
Показателем, который учитывает возможные колебания качества, является класс бетона. Класс бетона - численная характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (обычно 0,95). Это значит, что установленное классом свойство, например прочность бетона, достигается не менее чем в 95 случаях из 100.
Понятие «класс бетона» позволяет назначать прочность с учетом ее фактической или возможной вариации. Чем меньше изменчивость прочности, тем выше класс бетона при одной и той же его средней прочности.
ГОСТ 26633-91 устанавливает следующие классы тяжелого бетона по прочности на сжатие: В3,5; В5; В7,5; BIO; B12,5; B15; В20; В25; В30; В35; B4Q- В45; В50; В55; В60; В65; В70; В75 и В80. Класс бетона по прочности на сжатие обозначают латинской буквой В1, справа от которой приписывают его предел прочности в МПа. Так, у бетона класса В15 предел прочности при сжатии - не ниже 15 МПа с гарантированной обеспеченностью 0,95.
В необходимых случаях устанавливают также классы бетона по прочности на осевое растяжение, обозначаемый индексом В,, и на растяжение при изгибе - Btb.
На растяжение бетон работает намного хуже, чем на сжатие: предел прочности при растяжении в 10...20 раз меньше предела прочности при сжатии. Для повышения несущей способности, в особенности при изгибе и растяжении, бетон сочетают со стальной арматурой, изготовляя железобетонные конструкции.
В соответствии со стандартом СЭВ 1406-78, класс - основной показатель прочности бетона. Для изделий и конструкций, запроектированных без учета требований этого стандарта, прочность бетона характеризуют маркой. Марка бетона - это численная характеристика какого-либо его свойства, рассчитываемая как среднее значение результатов испытания образцов. При определении марок по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости принимают нижнее предельное значение свойств, а марку по средней плотности определяют по верхнему предельному значению. В отличие от класса марка бетона не учитывает колебаний прочности во всем объеме бетонируемой конструкции.
Марка по прочности на сжатие - наиболее распространенная характеристика бетона. Марку определяют испытанием на осевое сжатие ( 14) бетонных образцов-кубов размерами 15x15x15 см в установленном проектном возрасте (обычно 28 сут.). Полученный при испытании предел прочности при сжатии как среднее арифметическое значение по двум наибольшим (в серии из трех образцов), выраженный в кгс/см2, является численной характеристикой марки.
Установлены следующие марки тяжелого бетона по прочности на сжатие: М50; М75; М100; М150; М200; М250, М300; М350; М400; М450; М500; М550; М600; М700; М800; М900 и Ml000. В обозначении используют индекс «М». Например, марка бетона М200 означает, что его предел прочности при сжатии - не менее 200 кгс/см2.
По прочности на осевое растяжение тяжелый бетон может быть следующих марок (кгс/см2): Pt5; PtlO и далее через 5 кгс/см2 до Pt50.
Бетон для изготовления изгибаемых железобетонных конструкций дополнительно характеризуют марками по прочности на растяжение при изгибе.
Соотношение между классами и марками бетона неоднозначно и зависит от однородности бетона, оцениваемой с помощью коэффициента вариации. Чем меньше коэффициент вариации, тем однороднее бетон. Класс бетона одной и той же марки существенно увеличивается, если снижают коэффициент вариации. Например, при марке по прочности на сжатие М300 и коэффициенте вариации 18 % получают бетон класса В15, а при коэффициенте вариации 5 % - класса В20, т. е. на целую ступень выше. Это подчеркивает необходимость тщательного выполнения всех технологических рекомендаций, повышения технического уровня и культуры производства бетонных работ.
Прочность - основная характеристика бетона как конструкционного материала. Числовое значение прочности определяется действием многих факторов. К важнейшим из них относятся качество применяемых материалов и пористость бетона.
Бетон на портландцементе набирает прочность постепенно.. При нормальной температуре и постоянном сохранении влажности рост прочности бетона продолжается длительное время, но скорость набора прочности со временем затухает.
Марка бетона по морозостойкости F определяется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания испытываемых в возрасте 28 сут. в насыщенном водой состоянии образцов, при котором допускается снижение прочности бетона на сжатие не более чем на 15 %.
Марку по морозостойкости назначают и контролируют для бетона гидротехнических сооружений, мостовых и дорожных покрытий и др. Установлены следующие марки тяжелого бетона по морозостойкости в циклах: F50, F75, F100, F150, F200, F300 F400, F500, F600, F800, F1000.
Для приготовления морозостойких бетонов рекомендуется применять портландцемент и его разновидности: пластифицированный, гидрофобный, быстротвердеющий и сульфатостойкий. Допустимое количество трехкальциевого алюмината С3А в клинкере для портландцемента в зависимости от марки бетона по морозостойкости должно составлять, %: для бетона марки F300 и выше - не более 5 %, для F200 - не более 7 %, для F100 — не более 10 %.
В цемент не рекомендуется вводить активные минеральные добавки, которые повышают водопотребность вяжущего в бетоне. Для сокращения водопотребности бетонной смеси и уменьшения доли микропор в бетоне следует использовать добавки поверхностно-активных веществ, оказывающих воздухововле-кающее, микрогазообразующее, гидрофобизирующее или пластифицирующее действие на бетонную смесь. Для гидротехнических сооружений с нормируемой морозостойкостью F200 и выше объем вовлеченного воздуха при максимальной крупности заполнителя 20 мм и В/Ц = 0,41.. .0,5 должен быть 2...4 %.
Морозостойкий бетон может быть получен при обеспечении точной дозировки составляющих материалов, тщательного перемешивания, уплотнения и надлежащего ухода за твердеющим бетоном. При этом необходимо следить, чтобы не возникали деструктивные процессы при тепловой обработке бетона, которые связаны с тепловым расширением составляющих, а также воды и воздуха в свежеуложенном бетоне.
При изготовлении бетонных и железобетонных конструкций повышенной морозостойкости (F200) для твердения бетона предпочтительны естественные условия при положительной температуре и сохранение одновременно его влажностного состояния в течение 10 дней.
Марку по водонепроницаемости назначают для бетона конструкций, которые должны обладать ограниченной проницаемостью при одностороннем давлении воды. За марку по водонепроницаемости принимают наибольшее давление воды (кгс/см2), которое выдерживают бетонные образцы диаметром и высотой 150 мм при испытании по установленной методике. Утверждены следующие марки бетона по водонепроницаемости (кгс/см2): W2, W4, W6, W8, W10, W12, W14, W16, W18, W20.
Необходимо разделять факторы, определяющие водонепроницаемость бетона на стадии приготовления смеси, укладки и твердения бетона, и способы повышения водонепроницаемости затвердевшего материала.
Активность цемента. Замена цемента, имеющего активность 400 кгс/см2, цементом с активностью 500 кгс/см2 позволяет получить бетон с высокой степенью водонепроницаемости даже при увеличении на 15...20 % значения В/Ц и снижении на 7... 10 % расхода цемента.
Водоцементное отношение. С увеличением значения В/Ц качество цементного теста снижается, в твердеющем бетоне создается развитая система пор и капиллярных каналов. Так, при повышении В/Ц от 0,4 до 0,8 коэффициент фильтрации цементного камня увеличивается в 10.. .20 раз.
На величину В/Ц при данной подвижности влияет расход цемента. Согласно СНиП 5.01.23-83, для бетона водонепроницаемостью W8 при формовании из бетонной смеси ОК = 5...9 см расход цемента дол

Определить интегральную пористость в затвердевшем цементном тесте, изготовленном из портландцемента, если тесто содержит 48% воды, а для прохождения реакций твердения требуется 20%. Истинная плотность портландцемента 3,1 г/см3.

Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом:
Vт=13,1+0,48=0,8026
Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем:
Vк=13,1+0,2=0,5226
Объем цементного теста без пор:
VкVт=0,52260,8026=0,651
Пористость равна:
П=1-VкVт∙100%=1-0,651∙100%=34,9%