Виготовлення бетонних і залізобетонних конструкцій містить в собі наступні технологічні операції:
- підбір складу бетону;
- приготування і транспортування бетонної суміші;
- її укладання і ущільнення ;
- забезпечення необхідного режиму затверднення бетону.
Склад бетону повинен бути таким, щоб бетонна суміш і затверділий бетон мали задані значення властивостей (зручноукладуваність, міцність, морозостійкість і т.п.), а вартість бетону при цьому була якомога низкою.
Розраховують склад бетону для даних сировинних матеріалів, використовуючи залежності, що зв'язують властивості бетону з його складом, у вигляді формул, таблиць і номограм. Загальна схема розрахунку наступна.
Для проектування складу бетону необхідно мати такі вихідні дані:
- призначення бетону;
- необхідна марочна міцність бетону на стиск;
- необхідна зручноукладуваність бетонної суміші;
- вид і марка (активність) цементу, (рекомендується задаватися маркою (активністю), що 2...2,5 рази перевищує значення необхідної міцності бетону );
- щільність дійсна й насипна всіх компонентів;
- зерновий склад заповнювачів і порожнеч великого заповнювача;
Необхідна рухливість бетонної суміші забезпечується вибором (за таблицями і графіками) необхідної кількості води (В).
Необхідна міцність бетону досягається:
1) вибором марки цементу (вона, як правило, приймається в 1,5, 2,5 рази вище марки бетону);
2) розрахунком необхідного співвідношення цементу й води (Ц/В) за формулою основного закону міцності бетону .
Розраховують склад важкого бетону в наступному порядку:
1. Забезпечення необхідної міцності бетону. Залежність міцності бетону через 28 діб заверднення від його сполуки має вигляд:
Rб = ARц (Ц/В (0,5),
де Rц – активність(марка ) цементу,кг/см2 , Ц/В – співвідношення цементу й води; А – коефіцієнт, що залежить від якості заповнювачів.
Зазначена формула (основний закон міцності, запропонований І. Боломеєм і уточнений Б.Г.Скрамтаєвим) дозволяє визначити співвідношення води й цементу, що при даній якості заповнювача А і введеної у вихідні дані активності цементу Rц забезпечує одержання необхідної міцності бетону:
для пластичних сумішей ( при В/Ц ³ 0,4) В/Ц = А1 Rц/ Rб+ 0,5 А1 Rц;
для особливо твердих сумішей (при В/Ц < 0,4) В/Ц = А2 Rц/ Rб - 0,5 А2 Rц;
Таблиця 9.1 - Значення коефіцієнтів А1 і А2
| Заповнювач | А1 | А2 |
| Високоякісний | 0,65 | 0,43 |
| Радовой | 0,60 | 0,40 |
| Зниженої якості | 0,55 | 0,37 |
2. Витрату води визначають, виходячи із заданої зручноукладуваності (рухливості або твердості) бетонної суміші за графіком Миронова або за табличним даними ( табл.9.2).
Таблиця 9.2 - Витрата води, л, на 1м3 бетоної суміші
| Характеристика бетонних сумішей | Найбільша крупність заповнювача, мм | ||||||||||
| Осад конуса (ОК), см | Твердість, з | гравію | щебенів | ||||||||
| - | 40...50…50 | ||||||||||
| - | 25...35…35 | ||||||||||
| - | 15...20…20 | ||||||||||
| - | 10...15…15 | ||||||||||
| 2...4…4 | - | ||||||||||
| 5...7…7 | - | ||||||||||
| 8...10…10 | - | ||||||||||
| 10...12…12 | - | ||||||||||
| 12...16…16 | - | ||||||||||
| 16...20…20 | - | ||||||||||
3. Визначення витрати цементу. Знаючи витрату води і попереднє В/Ц відношення, розраховують витрати цементу:
Ц =В: (В/Ц).
1. Витрати заповнювачів (піску і великого заповнювача) встановлюють, вирішуючи спільно два рівняння:
1) Ц/rц + В + П/rп + Щ/rщ = 1,
де Ц,В,П,Щ(Г),- витрата цементу, води, піску і щебенів (гравію),кг;
rц , rп , rщ - дійсні щільності цементу, піску, щебенів (гравію), кг/м3 .
Дане рівняння показує, що об'єм 1м3 щільно покладеної суміші складається з абсолютних об'ємів цементу, піску, води й щебенів (гравію).
2) a Краз Щ/rщ .нас. = Ц/rц + В + П/rп,
де Краз – коефіцієнт розсунення зерен, rщ .нас. - насипна щільність щебенів (гравію), (міжзернова пустотність великого заповнювача).
Таблиця 9.3 - Коефіцієнт розсунення зерен Краз залежно від витрати цементу і В/Ц відношення для пластичних сумішей
| Витрата цементу, кг на 1м3 бетону | В/Ц | |||||
| 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | |
| - | - | - | 1,26 | 1,32 | 1,38 | |
| - | - | 1,30 | 1,36 | 1,42 | - | |
| - | 1,32 | 1,38 | 1,44 | - | - | |
| 1,31 | 1,40 | 1,46 | - | - | - | |
| 1,44 | 1,52 | 1,56 | - | - | - | |
| 1,52 | 1,56 | - | - | - | - |
Коефіцієнт розсунення зерен для твердих бетонних сумішей приймають рівним 1,05...1,15.
Вирішуючи спільно два рівняння, одержуємо формулу для визначення витрати ( у кг на 1м3 бетону):
щебенів( гравію)
Щ(Г) = 1/ (a Краз /rщ.нас.+ 1/rщ) ,
піску П= [ 1- (Щ/rщ. +Ц/rц + В) ] rп.
Так одержують розрахункові складові бетону у вигляді витрати основних компонентів П,Щ,В,Ц в кг для одержання 1м3 бетону.
Для одержання розрахункової щільності бетонної суміші отримані витрати складають:
rб.с. = Ц+В+П+ Щ(Г).
Отриманий склад бетону може бути виражений двома способами:
• кількістю складових (кг) для одержання 1 м3 бетону (наприклад, цемент — 300, вода — 200, пісок — 650 і щебінь — 1250);
• співвідношенням компонентів у частинах чи за масою по обсязі; при цьому кількість цементу приймають за 1 (наприклад, запис 1:2:4 при В/Ц - 0,7 означає, що на 1 частину цементу береться 0,7 частину води, 2 частини піску і 4 частини великого заповнювача).
При використанні вологих заповнювачів необхідно враховувати воду, що міститься в них, і відповідно зменшувати кількість води затвору, щоб сумарна кількість води дорівнювала розрахунковій.
Приготування бетонної сумішіздійснюють у спеціальних агрегатах — бетонозмішувачах різних конструкцій і різної місткості (від 75 до 4500 дм3).
За принципом дії розрізняють бетонозмішувачі вільного падіння і примусового перемішування.
У бетонозмішувачах вільного падіння (гравітаційних) матеріал перемішується в повільно обертових навколо горизонтальної чи похилої осі змішувальних барабанах, обладнаних усередині короткими коритоподібними лопатами. Лопати захоплюють матеріал, піднімають його і при переході у верхнє положення скидають. У таких змішувачах готують пластичні бетонні суміші із заповнювачами з щільних гірських порід, тобто суміші звичайного важкого бетону.
Час перемішування залежить від рухливості бетонної суміші і місткості бетонозмішувача.
Такі готові суміші називають товарним бетоном.
Транспортування бетонної суміші.На будівельних об'єктах і заводах збірного залізобетону суміш транспортують у вагонетках, перекачують бетононасосами і подають транспортерами. Обов'язкова вимога до всіх видів транспортування бетонної суміші — збереження її однорідності й рухливості. На великі відстані транспортування здійснюється у спеціальних машинах — бетоновозах, що мають грушоподібну ємкість. У зимовий час повинен бути передбачений підігрів перевезеної бетонної суміші.
Укладання бетонної суміші.Якість і довговічність бетону багато в чому залежить від правильності укладання, а методи укладання й ущільнення визначаються видом бетонної суміші (пластична чи тверда, важкий чи легкий бетон) і типом конструкції. Укладання повинне забезпечувати максимальну щільність бетону (відсутність порожнеч) і неоднорідність складу по перетину конструкції.
Пластичні текучі суміші ущільнюються під дією власної ваги чи шляхом штикування, більш тверді — вібруванням.
Вібрування — найбільш ефективний метод укладання, заснований на використанні тиксотропних властивостей бетонної суміші. При вібруванні часткам бетонної суміші передаються швидкі коливальні рухи від джерела коливань — вібратора. При недостатньому часі вібрування бетонна суміш ущільнюється не повністю, при занадто великому — вона може розшаруватися: важкі компоненти — щебінь, пісок концентруються внизу, а вода виступає зверху залежно від виду і форми бетонованої конструкції застосовують різні типи вібраторів. При бетонуванні конструкцій великої площі і невеликої товщини використовують поверхневі вібратори, масивних елементів значної товщини — глибинні вібратори .
У заводських умовах при виготовленні бетонних каменів, великих блоків, панелей та інших виробів користуються віброплощадками, на які установлюють форми з бетонною сумішшю.