Водоцементное отношение: Водоцементное отношение для бетона — что это такое?

Содержание

Водоцементное отношение для бетона - что это такое?

Водоцементное отношение – это отношение объема воды к массе цемента в бетонном замесе. От величины данного параметра напрямую будет зависеть непроницаемость бетона. В строительстве водоцементное отношение высчитывается по формуле в/ц = масса воды/масса цемента, обычно равно 0.25, что в пропорциях получается как 1:4.

Некоторые добавляют воду в соотношении 0.35-0.6 для облегчения работы с раствором, что сказывается на прочности кладки или монолита. Поэтому если есть необходимость сделать раствор более текучим, но сохранить прочность, можно использовать специальные пластификаторы.

Соотношение песка, воды и цемента влияет на стойкость бетона к усилию на сжатие. Чем больше воды в смеси, тем менее прочным будет бетон, более проницаемым и менее плотным, что соответствующим образом сказывается на прочности и долговечности всего здания или конструкции. Лишняя вода, которая не вступила в реакцию, в процессе застывания бетона будет испаряться и может стать причиной появления трещин, пустот, иных дефектов.

Бетон затвердевает при прохождении химической реакции воды с цементом и песком – реакции гидратации, сопровождаемой выделением тепла (теплота гидратации). Для получения качественного раствора для каждого кг цемента берут 250 миллилитров воды.

Предварительный расчет

Для расчета потребности материалов берут распространенное соотношение 1:3:5 – первая цифра указывает на вес цемента, вторая обозначает песок и третья гравий. Воду добавляют в соотношении 0.25 к весу цемента. Погрешность может составлять около 10%.

Перед тем, как готовить бетон, необходимо посчитать, сколько всего понадобится смеси для выполнения работ. Так, если заливается ленточный фундамент, то значение (по проекту) периметра здания умножают на высоту основания (все расчеты в метрах). В других случаях используют подходящие методы вычисления объема. Полученное число умножается на 250 килограммов, ведь именно столько цемента нужно для замеса куба бетонной смеси хорошей жесткости.

Остальные ингредиенты вычисляют по пропорции, умножая на 3 для песка и на 5 для гравия. Кубический метр бетона в таком случае будет весить около 2.5 тонн.

Требования к материалам

Итоговое качество и характеристики полученной смеси напрямую зависят от качества материалов и того, насколько правильно соблюдается водоцементное соотношение. Цемент может быть разных марок, как и бетон, но это далеко не одно и то же. Для замеса бетона марки М75, к примеру, берут цемент марок М200-М300 (превышает показатель примерно в 2.5-3 раза).

При покупке цемента обязательно нужно обращать внимание на дату производства – чем больше срок хранения, тем хуже качество цемента. После полутора лет хранения цемента в идеальных условиях для выполнения серьезных работ он непригоден. Чтобы проверить качество цемента в бытовых условиях, можно насыпать его на сухую ладонь и сжать ее в кулак – цемент оптимального качества почти полностью «вытечет» сквозь пальцы.

Портландцемент М400 В качестве вяжущего средства для приготовления бетона М600.

Песок лучше выбирать мелкозернистый – до 1.25 миллиметров, что позволит понизить объем воздушных промежутков. В песке не должно быть пыли, других включений органики. Фракция щебня/гравия не должна превышать треть ширины опалубки. Для приготовления жесткого бетона недопустимо использовать щебенку известковых пород.

Если планируется выполнять армирование, фракция частиц должна быть равна максимум четверти наименьшего размера конструкции и трем четвертям просвета между стержнями арматуры. Несоблюдение этих правил приведет к появлению пустот в бетонном монолите, что значительно понизит прочность и долговечность конструкции.

Определение количества воды

Водоцементное отношение для бетона очень важно. Без воды не пройдет реакция затвердения цемента и не удастся получить желаемый результат. Для прохождения реакции достаточно воды в объеме, равном четверти веса цемента. Но мешать такую смесь достаточно сложно, поэтому обычно воду берут в большим объемах, повышая его текучесть (пластичность).

С добавлением воды в смесь нужно быть очень осторожным, так как лишняя вода способствует заполнению смесью формы самотеком, просачивается через опалубку, долго испаряется, способствует появлению пор в бетоне, распространению трещин. Бетон точно не будет прочным, если в раствор влито много воды.

Для того, чтобы цементный раствор поддавался укладке и плотно заполнял форму, гарантируя максимальную прочность, обычно берут показатель 0.6. Нужно отметить, что такое водоцементное отношение актуально для бетона марки М75: для приготовления кубического метра раствора берут около 150 л (кг) воды.

Чтобы понять, сколько воды нужно, желательно понять принцип ее действия в растворе. Вода нужна для двух функций: прохождения химической реакции схватывания и отвердевания цемента (около 30% от общего веса воды, что используется) и придания текучести бетону (чтобы с ним можно было работать). Таким образом, большая часть воды нужна для повышения комфорта работы со смесью – ее-то и можно уменьшать: добавлять пластификаторы, работать с жестким бетоном, трамбуя его специальными вибраторами или вручную.

Жесткий бетонный раствор

Жесткие смеси готовят прямо на объекте, так как они быстро твердеют и требуют обязательной трамбовки. В индивидуальном строительстве чаще всего используют цемент марки М75, который демонстрирует достаточную прочность и сравнительно невысокую стоимость. Ведь по мере увеличения марки цемента растет и его цена.

Жесткий бетон содержит небольшой объем воды в составе. В процессе укладки требует мощного механического уплотнения, прессования или трамбовки. Для приготовления жесткой смеси берут сравнительно немного цемента. Использование такого бетона актуально для создания сборных железобетонных конструкций в условиях заводов, оборудованных мощными машинами для уплотнения. В индивидуальном строительстве такие бетоны редко применяют.

Нужную прочность получают посредством соблюдения пропорций ингредиентов в бетоне. Чтобы понять, подойдет ли выбранная пропорция для приготовления прочного бетона и выполнения работ, желательно сделать пробный замес.

Пробный замес

Чтобы в домашних условиях приготовить бетон нужной консистенции и характеристик, выполняют пробный замес. Сначала все работы выполняются с использованием мастерка или лопаты совкового типа, потом же, после определения нужной пропорции, используют бетономешалку.

В емкость или на стальной лист, подготовленную площадку насыпают лопату цемента, 3 полных лопаты песка, увлажняют смесь, тщательно перемешивают лопатой. Далее всыпают крупную фракцию в объеме 5 лопат, добавляют по чуть-чуть воду и мешают, пока не получится вязкая консистенция. Воду лучше лить из емкости, чтобы определить нужный объем.

Потом бетонную смесь берут в руки, делают шар, кладут на любую площадку. На руках явных следов цемента быть не должно, а ком затвердеет и сохранит форму – значит, замес правильный. Такой бетон соответствует марке М75. Если же ком плывет – в нем много воды. Расслоение говорит о недостаточном объеме воды.

Если есть время ожидать затвердения раствора, можно провести другую проверку: залить бетон, выждать нужный период, потом ударить по монолиту зубилом в попытках расколоть. Если зубило вошло в толщу максимум на 5 мм, водоцементное отношение правильное, это бетон М75. И кусочки от монолита откалываться не должны.

В процессе замеса нельзя забывать про важный момент – в готовую смесь добавить можно будет только воду, остальные ингредиенты должны добавляться в определенной последовательности. Если становится ясно, что замес не удался, придется повторить все сначала – возможно, увеличив долю цемента.

Советы по работе с бетоном М75

В процессе замеса и укладки жесткие цементные смеси требуют знания правил работы с ними. Бетон марки М75 довольно часто применяется в частном строительстве, так как демонстрирует хорошие показатели усилия на сжатие (до 75 килограммов силы на квадратный сантиметр площади). Этого достаточно для гарантии надежности и долговечности конструкции. Нагрузки на изгиб/растяжение компенсируются армированием.

О чем нужно помнить:

  • Для снижения нагрузки берут небольшую бетономешалку и ручной вибратор с наконечником соответствующего диаметра.
  • Между слоями, залитыми в разное время, схватывание будет плохим. Поэтому необходимо армирование либо заливка (засыпка) за один раз.
  • При ручной трамбовке больше 30 сантиметров слоя заливать нежелательно.
  • После заливки и трамбовки смесь укутывают гидроизоляцией – накрывают полиэтиленовой пленкой, к примеру, чтобы избежать преждевременного схватывания бетона. Зимой конструкцию нужно утеплить.
  • Опалубка должна быть очень прочной, чтобы выдержать заливку и вибрацию, трамбовку.
  • После демонтажа опалубки вид фундамента будет не очень эстетичным – это нормально, все несовершенства будут сглажены отделочными работами.

Водоцементное отношение – очень важный параметр для замеса правильной бетонной смеси с нужными характеристиками. Поэтому всегда до начала приготовления раствора нужно все тщательно просчитывать, чтобы получить желаемый результат.

Водо-цементное отношение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Водо-цементное отношение

Cтраница 1

Неправильное водо-цементное отношение может привести к осаждению утяжелителя, нарушению стабильности цементного раствора. Поэтому очень важно правильно определять количество воды для затворения цемента.  [1]

Увеличение водо-цементного отношения способствует замедлению сроков схватывания растворов, однако если температуры выше 90 - 100 С эффект замедления мал.  [2]

Повышение водо-цементного отношения интенсивно снижает прочность и повышает проницаемость камня. Увеличение тонкости помола портландцемента способствует получению более прочного и плотного камня.  [3]

При подобранных водо-цементных отношениях определяют сроки схватывания цементных растворов. Для этого приготовляют 300 г цемента. Сроки схватывания определяют при температуре 22 2 С или 75 3 С по методике, описанной в § 5 главы III настоящего раздела.  [4]

При больших водо-цементных отношениях наблюдается повышенное водоотделение, для предотвращения которого иногда вводят небольшую ( до 5 %) добавку бентонитовой глины.  [5]

Сначала устанавливают водо-цементное отношение. Для этого на технических весах отвешивают 1500 г нормального песка и 500 г цемента.  [6]

Если выбрано другое водо-цементное отношение, то с ним следует повторить определения растекаемости, плотности и коэффициента водоотделения и результаты занести в лабораторный журнал.  [7]

С изменением водо-цементного отношения ( В: Ц) теплоемкость раствора изменяется в соответствии с кривой 2: с увеличением В: Ц теплоемкость увеличивается, стремясь в пределе к теплоемкости воды.  [9]

Водосодержание характеризуется водо-цементным отношением, т.е. отношением массы воды к массе твердого тампонажного материала.  [10]

При изготовлении бетона водо-цементное отношение ( отношение веса воды к весу цемента) принимается 0 5 - 0 7 для придания бетонной смеси большей подвижности. С понижением температуры скорость твердения бетона по

Цементно-водное отношение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Цементно-водное отношение

Cтраница 1


Цементно-водное отношение определяется в целях получения требуемой прочности, плотности, морозостойкости бетона. Она устанавливается на основе известных в бетоноведении зависимостей и при необходимости корректируется в соответствии с требованиями норм.  [2]

Зависимость прочности бетона от величины водоцементного или цементно-водного отношения объясняется тем. Повышенное количество воды вводят в бетонную смесь, чтобы придать ей необходимую - удобоукладываемость.  [3]

Зависимость прочности бетона от величины водоцементного или цементно-водного отношения объясняется тем, что при изготовлении бетона воды берется значительно больше, чем это требуется для химической реакции между водой и цементом. Повышенное количество воды вводят в бетонную смесь, чтобы придать ей необходимую удобоукладываемость. После изготовления бетона избыточная вода постепенно испаряется, а образующиеся при этом в бетоне воздушные поры понижают прочность бетона. Поэтому необходимо стремиться к получению бетона требуемой подвижности при наименьшем водоце-ментном отношении. Прочность бетона зависит также от степени уплотнения бетонной смеси. Для жесткой бетонной смеси с увеличением степени уплотнения вибрированием прочность бетона повышается.  [4]

Расчет состава бетона производят в следующем порядке: определяют цементно-водное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности и расход воды; рассчитывают потребный расход цемента, а затем щебня ( или гравия) и песка; проверяют подвижность ( жесткость) бетонной смеси при отклонении этих показателей от проекта; производят корректирование состава бетонной смеси; приготавливают образцы для определения прочности и испытывают в заданные сроки; пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный.  [5]

Расчет начального и дополнительных составов бетона начинают с определения цементно-водного отношения по формулам (10.2) или (10.3), исходя из заданного класса ( марки) бетона.  [6]

Для определения состава бетона применяют зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения Ц / В ( обратной величины В / Ц), которая для уплотненных смесей в определенном диапазоне изменения Ц / В является прямолинейной.  [7]

Прочность затвердевшего раствора зависит от активности вяжущего вещества и величины цементно-водного отношения.  [8]

Расчет состава бетонной смеси заключается в определении соотношения между исходными материалами, при котором можно получить бетонную смесь заданной подвижности и бетон требуемой прочности при наименьшем расходе цемента. При этом устанавливают водоце-ыентное или цементно-водное отношение, определяют соотношение между мелким и крупным заполнителем и между цементом и заполнителями. Полученный расчетом состав бетонной смеси следует проверить опытными испытаниями.  [9]

Расчет состава бетонной смеси заключается в определении соотношения между исходными материалами, при котором можно получит

Пример расчета Цементирование обсадной колонны 9,5 / 8 дюймов

DrillingForGas.com

Искать ...

Переключить навигацию
  • Home
  • Технический
    • Контрольные списки
      • Предварительная заливка
      • 26 дюймов
      • 16 дюймов
      • 12,25 дюйма
      • 8,5 дюйма
      • 6 дюймов
      • Заканчивание
      • Разное
      • 00050006
    • Оборудование
    • Первичный контроль
    • Вторичный контроль
    • Третичный контроль
    • Разгрузочный колодец - самонаведение
  • QHSE
    • Планирование
    • Качество
    • Безопасность
    • Health
    • 900 Защита окружающей среды
    • Конструкция
      • Типы обсадных труб
      • Предварительный проект
      • Нагрузки
      • Расчет нагрузки
      • Усталость от коррозионного износа
      • Изгиб
      • Соединения
      • Специальная конструкция
      • Операции
      • Разное
      • 0005000
    • Planning
    • Rig Move
    • Pre-spud
    • Abandonment
    • Equipment
    • Managed Pressure
    • Hole Problems
    • HPHT
    • Offshore
    • Shallow Water
    • Miscellaneous
    • 0005
    • Разное
    • Геодезия
      • Планирование
      • Магнитная съемка
      • Гироскопическая съемка
      • Только наклон
      • MWD
      • Разное
    • Буровые растворы
      • Планирование
      • Загрязнение
      • Типы буровых растворов
      • Типы буровых растворов
      • Тестирование
      • Разное
    • Оценка
      • Керновое исследование
      • Каротаж
      • Регистрация бурового раствора / данных
      • FST
      • Тестирование скважин
      • Разное
    • Разное планирование
  • Разное asing
  • Хвостовик
  • Износ обсадной колонны
  • Прочее
  • Цементирование
    • Планирование
    • Обсадная труба
    • Хвостовик
    • Пробки для заканчивания цемента
    • Ремонт
    • 0005000
    • 000
    • 0005
    • 0005
    • 0005
    • Оценка 927 Проектирование Разное
    • Операции
    • Устье
    • Разное
  • Производство
    • Колтюбинг
    • Испытания
    • Капитальный ремонт
    • Контроль пескопроявлений
    • Разное
  • 9000 9000 900 Причины прихвата труб
  • 9000 900 Используя 0. 5, 0,55 и 0,6 водного цемента отдельно с нигерийским портландцементом сорта 42,5R :: Science Publishing Group

    Влияние использования водного цемента 0,5, 0,55 и 0,6 отдельно с портландцементом сорта 42,5R из Нигерии

    Isaac Akiije

    Департамент гражданской и экологической инженерии, Инженерный факультет, Университет Лагоса, Лагос, Нигерия

    Адрес электронной почты:

    Для цитирования этой статьи:

    Isaac Akiije.Эффект от использования 0,5, 0,55 и 0,6 водного цемента отдельно с нигерийским портландцементом марки 42,5R. Международный журнал науки, технологий и общества . Об. 4, № 6, 2016, с. 80-88. doi: 10.11648 / j.ijsts.20160406.11

    Поступила: 3 июля 2016 г .; Принята в печать: 11 июля 2016 г .; Опубликовано: 28 октября 2016 г.

    Аннотация: Целью данной исследовательской работы является распространение результатов исследования влияния водоцементного отношения 0.5, 0,55 и 0,6 по отдельности при производстве наиболее широко применяемого бетона из цемента, мелкого заполнителя и крупного помола смесью 1: 2: 4. Это исследование ограничивается использованием портландцемента новой марки 42,5R, который недавно производится в Нигерии и который легко доступен. Речной песок использовался в качестве мелкого заполнителя, а крупные заполнители, использованные отдельно, представляли собой промытый гравий, граниты 19 мм и 12,5 мм. Было изготовлено девять различных бетонных смесей, и важно отметить, что результаты их испытаний на осадку значительно отклонились от результатов испытаний на коэффициент уплотнения, соответственно, с учетом значений степени удобоукладываемости.При проведении этого исследования было выявлено потенциальное воздействие, заключающееся в том, что только использование 19-миллиметрового гранита с водоцементным соотношением 0,5 и 0,55 достигается при прочности бетона на изгиб в течение 28 дней 4,92 Н / мм 2 и 4,84 Н / мм 2 соответственно, в то время как незначительно больше стандартного значения 4,5 Н / мм 2 . Значение этого исследования состоит в том, что при достижении прочности бетона на изгиб соответствующие значения прочности на разрыв равны 2. 684 Н / мм 2 и 2,590 Н / мм 2 не соответствуют требуемым стандартным значениям спецификации, которые составляют соответственно 3,355 Н / мм 2 и 3,238 Н / мм 2 . Вклад в знания, касающиеся этой исследовательской работы, заключается в просветлении, выявленном при возможном предотвращении экономических потерь, которые могут возникнуть из-за преждевременного разрушения жесткого покрытия дорог, бетонных покрытий на заправочных станциях в городах и сельских поселениях или дворов под офисы и заводов из-за плохой пропорции бетона и использования нового цемента.

    Ключевые слова: обрабатываемость, изгиб, сжатие, растяжение, прочность, экономика

    1. Введение

    В Нигерии строительство, которое включало разработку жестких покрытий для дорог, игровых площадок, домашних и заводских дворов, было выполнено с классом 42,5R Portland Относительно новый цемент сейчас наиболее широко используется вместе с бетонными смесями 1: 2: 4. Производство портландцемента марки 42,5R является относительно новым в Нигерии, но его использование уже сравнительно широко, поскольку в основном его легко найти на открытых рынках и на строительных площадках. Эта статья ограничивается характеристикой прочности нигерийского портландцементного бетона марки 42,5R с использованием трех выбранных крупных заполнителей. Портландцемент, заполнители и вода являются наиболее широко используемыми материалами при производстве основных бетонных смесей, хотя могут быть добавлены добавки для изменения их свойств. Проблема при дозировании бетона с использованием смесей цемента, мелкого и крупного заполнителя вместе с применяемым водоцементным соотношением состоит в том, как получить желаемые свойства бетона, такие как прочность, долговечность и должная экономичность для предполагаемой конструкции.Портландцемент представляет собой тонкоизмельченный порошок, который в присутствии воды вступает в химическую реакцию с гидратацией во время и после схватывания и затвердевания, образуя очень прочный и долговечный связующий материал. Объемная плотность цемента обычно отражает объем, занимаемый цементом, плюс любой воздух, находящийся между частицами, и массу материала, тогда как относительная плотность или удельный вес учитывают только вес самих частиц цемента. Относительная плотность цемента считается в районе 3.11-3,15, а его объемная плотность общего назначения составляет приблизительно 1000-1300 кг / м 3 3 . Вода, предназначенная для производства портландцементного бетона, должна быть питьевой и не содержать щелочей, кислот, масел и органических веществ. Добавление портландцемента с водой представляет собой пасту и образует активный ингредиент бетона, в то время как заполнители, включая песок и камень, являются инертными ингредиентами. Основными заполнителями, используемыми для дорожных покрытий в сочетании с портландцементным материалом, являются природные горные породы, гравий и песок или шлаковые заполнители.Добавку также можно добавлять в воду перед изготовлением бетона.

    Маротта [1] утверждал, что определение количества бетона для строительного проекта требует объемных расчетов с добавлением соответствующего коэффициента отходов в диапазоне от 3 до 8 процентов. Однако Hebhoub et al. [2] решил, что некоторые из факторов, которые могут повлиять на удобоукладываемость бетона, - это класс и форма песка, соотношение мелких и крупных заполнителей и характеристики заполнителей. Они предоставили полезную информацию о дозировании бетона для достижения желаемой производительности и удобоукладываемости бетона. Укпата и Эфраим [3] исследовали свойства бетона на изгиб и растяжение с использованием латеритного песка и карьерной пыли в качестве мелкого заполнителя и пришли к выводу, что доля содержания латеритного песка должна быть ниже 50% для строительных работ. Поэтому они подвергли свое исследование определенным ограничениям, при которых желаемая прочность дорожного покрытия не может быть достигнута.По данным Ilangovana et al. [4] Гранулометрический состав заполнителей является одним из наиболее важных свойств, влияющих на несколько характеристик бетона, включая обрабатываемость, механическую прочность, долговечность и водопоглощение. Традиционно бетон считался прочным материалом, но эта точка зрения уже не поддерживается. Фаладе [5] утверждал, что неадекватный дизайн, уход и контроль во время строительства, а также неправильный выбор строительных материалов являются одними из причин, по которым бетон не может удовлетворить это требование. Распределение заполнителей по размерам и водоцементное соотношение рассматриваются в этом исследовании с целью определения характеристик прочности и долговечности производимых бетонов, а также их ценности.

    Исследование в данной исследовательской работе направлено на изучение характеристик бетонов, изготовленных с использованием портландцемента марки 42.5R вместе с тремя выбранными крупными заполнителями отдельно с тем же речным песком, в отношении прочности бетона, разработанного для достойного дорожного покрытия. В частности, цели этого исследования заключаются в следующем:

    a.Определить конкретные свойства химического и металлического состава используемого цемента вместе с определением его начального и окончательного времени схватывания;

    г. Определить гранулометрический состав как мелких, так и крупных заполнителей, а также их модуль дисперсности, коэффициент однородности и коэффициент кривизны;

    г. Определите и сравните различные бетоны, сделанные из цемента, речного песка и гранита или гравия с различным водоцементным соотношением 0,5, 0. 55 и 0,6 при индивидуальном использовании смеси 1: 2: 4;

    г. Определить и сравнить удобоукладываемость свежего бетона, приготовленного с помощью испытания на оседание и испытания на коэффициент уплотнения;

    эл. Провести лабораторные испытания на разрушение образцов затвердевшего бетона, подготовленных для определения прочности на изгиб, сжатие и растяжение.

    Таким образом, основной объем работ в данном исследовании включает использование гранита 19 мм, гранита 12,5 мм и промытого гравия по отдельности в производстве бетонов для строительства городских и сельских улиц с учетом сравнения прочности там, где материалы легко доступны.Важно отметить, что это исследование предоставляет информацию об использовании портландцемента марки 42,5R наряду с высокой надежностью местного содержания. Обоснованием этой исследовательской работы является понимание экономики, связанной с отказом от бетона, обычно производимого на местном уровне в Нигерии для строительства дорожного покрытия для бензозаправочных станций в городах и сельских поселениях или офисных и заводских дворов.

    2. Материалы и методология

    Расчетная смесь для затвердевшего бетона, полученная для этой исследовательской работы, содержала следующие четыре ингредиента: воду, цемент, мелкий заполнитель и крупный заполнитель.Используемая вода - это питьевая вода, найденная в бетонной лаборатории факультета гражданской и экологической инженерии Университета Лагоса. Тип цемента, использованный для этого исследования, является относительно новым для нигерийских рынков, и это обычный портландцемент марки I марки 42,5R, свойства которого соответствуют стандарту AASHTO M 85 [6], а также производится в Нигерии. Портландцемент типа I подходит для общего бетонного строительства и там, где не требуются особые свойства.Цемент поставлялся по 50 кг на мешок и был хорошо защищен от сырости путем размещения его на досках, чтобы избежать образования комков в лаборатории. Каждый открытый мешок с цементом использовался в течение 30 минут. Относительная плотность или удельный вес используемого цемента определялся в соответствии с ASTM C 188 [7], в то время как объемная плотность определялась как его вес на единицу объема. Тонкость использованного цемента измеряли путем определения процента прохождения через сито 0,045 мм в соответствии с процедурой ASTM C 430 [8].Цемент был подвергнут испытаниям на время начального и окончательного схватывания, основанным на измерениях на аппарате Вика в соответствии с ASTM C 191 [9]. При этом время, когда произошло проникновение на 25 мм, определялось и записывалось как время начального схватывания, в то время как окончательное время схватывания было, когда игла не проникала в пасту визуально. Методология атомно-абсорбционного спектрометра с высокими характеристиками, низкими пределами обнаружения и точностью была принята в лаборатории для определения химического состава цемента и металлических компонентов с использованием поглощения оптического излучения свободными атомами в газообразном состоянии.

    Песок реки Огун из окрестностей Лагоса был высушен на воздухе в лаборатории для производства бетона. Тест на градацию был проведен на образце, который прошел через сито 9,5 мм и оставался на 0,075 мм после встряхивания гнезда сит в соответствии с AASHTO T 27 [10]. При этом для классификации по размеру зерен мелкого песка использовали набор сит с отверстиями 9,5 мм, 4,75 мм, 2,36 мм, 1,18 мм, 0,60 мм, 0,30 мм, 0,15 мм и 0,075 мм. Кроме того, граниты размером 19 мм, 12,5 мм и промытый гравий, полученные из окрестностей Абеокута в штате Огун, Нигерия, были отдельно высушены на воздухе в лаборатории для проведения ситовых анализов и производства бетона.При этом набор сит с отверстиями 25 мм, 19,0 мм, 12,5 мм, 9,5 мм, 4,75 мм, 2,36 мм, 1,18 мм, 0,60 мм, 0,30 мм и 0,15 мм соответственно использовался для классификации образцов по размеру зерна. цель агрегатной градации. Тест на размер и градацию крупных агрегатов проводили в соответствии с AASHTO T 27 [10].

    Удельный вес используемого мелкого заполнителя был определен в соответствии со спецификацией AASHTO T 85 [11]. Кроме того, удельный вес трех использованных крупных агрегатов был определен отдельно согласно спецификации AASHTO T 84 [12].Плотность заполнителей гранита толщиной 19 мм, гранита 12,5 мм, промытого гравия и мелких заполнителей определялась отдельно в соответствии со спецификацией AASHTO T 19 [13]. Значение удельного веса воды, использованной в этом исследовании, равно 1, а ее объемная плотность составляет 1000 кг / м 3 . Удельный вес цемента составляет 3,15, а насыпная плотность - 1100 кг / м 3 . Определенное значение удельного веса песка составляет 2,65, тогда как значение объемного веса песка, определенного для производства бетона, составляет 1600 кг / м 3 .Значения удельного веса, полученные для гранитов 19 мм, 12,5 мм и промытого гравия, составляют 2,7, 2,7 и 2,65 соответственно, а их соответствующие насыпные плотности составляют 1560 кг / м 3 , 1580 кг / м 3 и 1620 кг / м 3 .

    2.1. Дозирование бетонных смесей

    За счет использования трех типов заполнителей: гранита 19,5 мм, гранита 12,5 мм и промытого гравия по отдельности, а также трех типов водоцементного отношения 0,5, 0.55 и 0,6 по отдельности изготовлено девять партий бетона. Общий объем изготовленных в лаборатории девяти партий бетона Vcb с уносом воздуха 2% и отходами 7% равен 2,358 кубометров. Определенный объем компонентов бетона на партию приведен в таблице 1. Определение пропорций воды, цемента, мелких и крупных заполнителей основывалось на методе абсолютного объема, чтобы определить пропорцию, которая обеспечит удовлетворительную прочность, долговечность и экономичность при использовании для тротуар.В процессе метода абсолютного объема, удельный вес и насыпная плотность каждого ингредиента учитывались при расчете каждого компонента, который произвел абсолютный объем бетона на 50 кг цементного мешка в м 3 . Затем полученный объем преобразуется в вес для определения дозировки компонентов бетона.

    Таблица 1 . Объем расчетных компонентов бетона на комплект образцов.

    x 150
    Этикетка Балка Куб Цилиндр Всего
    Испытание на прочность Изгиб На сжатие Размер 9033 x 150 150 x 150 x 150 150 x 300
    Дни испытаний после отверждения 7, 14, 21, 28, 56 и 91 7 и 28 7 и 28
    Число 6 x 3 = 18 2 x 3 = 6 2 x 3 = 6
    Объем бетона V, м 3 0. 223 0,010 0,016 0,249
    Объем бетона на комплект образцов с воздухововлекающим воздухом 2% и 7-процентными потерями, Vcpss = 0,262 м 3 ; [0,249 (1-0,02 + 0,07)]
    Общий объем бетона для девяти комплектов образцов, полученных с 2-процентным захватом воздуха и 7-процентными потерями Vct = 2,358 м 3

    В процессе, смесь, которая будет использоваться, сначала была принята в пропорции части цемента, значение которой обычно составляет 1, к части мелкого заполнителя и к части крупного заполнителя для фиксированного водоцементного отношения, которое всегда меньше 1.Кроме того, уже определенные объемные плотности цемента, мелкого заполнителя и крупного заполнителя, которые были использованы, и, соответственно, вместе с их соответствующим удельным весом, и. Следует отметить, что объемная плотность воды равна 1, а ее плотность также равна 1. Кроме того, при определении производства бетона соответствующие веса составляющих воды, цемента, мелких и крупных заполнителей определяются соответственно.

    Для единицы веса портландцемента объем произведенного бетона определяется уравнением 1.В таблице 2 приведены выражения для способов использования уравнения 1 для возможностей получения абсолютного объема бетона в м 3 на мешок 50 кг цемента и абсолютного веса бетона для замеса V cb м 3 с учетом объема плотности используемых материалов. Полезный шаблон для определения абсолютного веса бетона для замеса V cb m 3 находится в Таблице 3 при использовании Microsoft Excel Spreadsheet. В таблице 4 приведены значения абсолютного веса бетона для замеса 0.262 м 3 по каждой составляющей бетонного материала для водоцементного отношения 0,5 и гранита 19 мм.

    (1)

    Таблица 2 . Выражения для вычисления абсолютного объема и абсолютного веса бетона на партию. 7.

    Таблица 3 . Моделирование абсолютного объема и абсолютного веса бетона на партию.

    B C D E F G
    3 Этикетка Вода Aggregate 40 9033
    4 Предполагаемое соотношение 0. 5 1 1,375 2,821
    5 Насыпная плотность 1000 1100 1600 1560 6 = D4 = E4 * E5 / D5 = F4 * F5 / D5
    7 Удельный вес 1 3.15 2,65 2,65
    8 Абсолютный объем бетона на 50 кг цементного мешка, м 3 = C6 * 50/1000 / C7 = D6 * 50/1000 / D7 = E6 * 50/1000 / E7 = F6 * 50/1000 / F7 = SUM (C8: F8)
    9 Абсолютный вес бетона для 0,262 м 3 объем = D9 * C6 = 0.262 / G8 * 50 = D9 * E6 = D9 * F6 = СУММ (C9: F9)

    Таблица 4 . Моделирование абсолютного объема и абсолютного веса бетона на партию в соответствии с таблицей 3.

    B C D E F G
    3 Вода Цемент Мелкий заполнитель Грубый заполнитель Сумма
    4 Предполагаемое соотношение 0.500 1.000 1.375 2,821
    5 Насыпная плотность 1000.000 1100.000 1600.000 1560.000 9033 2.000 4.001
    7 Удельный вес 1.000 3,150 2,650 2,650
    8 Абсолютный объем бетона на 50 кг цементного мешка, м

    0,040 3,0
    0,038 0,075 0,154
    9 Абсолютный вес бетона для 0.262 м 3 объем 42,507 85,013 170,026 340,052 637,598

    2. 2. Дозирование материалов и производство образцов бетона

    Дозирование смеси началось с измерения и заливки компонентов бетона во вращающийся смеситель в соответствии с пропорциями, указанными в Таблице 5. Вращающийся смеситель был загружен 10% необходимой воды, а затем 50% крупного заполнителя. затем 100% мелкого заполнителя, затем 100% цемента, а затем оставшиеся 50% крупного заполнителя.Во вращающийся смеситель добавляли 80% требуемой воды и с минимальным общим временем перемешивания 4 минуты перед тем, как смесь выпускали из вращающегося смесителя. Позже 10% оставшейся воды выливали во вращающийся смеситель и позволяли вращаться в течение 30 секунд, а воду вместе с оставшимися составляющими выливали непосредственно на поверхность бетонной смеси, уже находящейся на платформе.

    Для получения однородного цвета бетона было проведено тщательное ручное перемешивание, после чего был проложен путь для окончательной заливки бетона в требуемые формы для изготовления конкретных образцов. Формы для заливки бетона были должным образом загрунтованы консистентной смазкой в ​​качестве лубрикатора для облегчения снятия образцов бетона. После этого бетон был помещен в загрунтованные формы для производства образцов на основе стандартных заданных слоев и уплотнения для получения 18 балок 150 мм x 150 мм x 550 мм, 6 кубиков 150 мм x 150 мм x 150 мм и 6 цилиндров. диаметром 150 мм и высотой 300 мм.

    Вытаскивание образцов из формы проводилось в течение примерно 24 часов после литья, а затем подвергалось отверждению.Отверждение образцов производилось путем помещения их в чистую воду внутри резервуара со средней температурой до дня испытания. Остальные 8 комплектов образцов на основе их конкретных компонентов были выполнены аналогично для дозирования, смешивания, обработки свежего бетона для изготовления образцов и отверждения, но не в тот же день из-за наличия форм для образцов и пространства внутри лаборатории.

    Таблица 5 . Абсолютный вес компонентов бетона на партию.

    40 9339 333 8229 334 Испытания на оседание и коэффициент уплотнения

    Испытания на оседание и коэффициент уплотнения проводились за 10 минут отделочной бетонной смеси.Испытание на осадку проводилось в соответствии с AASHTO T 119 [14]. Отстойник полезен для определения высокой и средней удобоукладываемости вместе с консистенцией свежего бетона. Проверка коэффициента уплотнения также проводилась в соответствии с BS 1881 [15]. Тест на коэффициент уплотнения полезен для средней и низкой удобоукладываемости свежего бетона наряду с его способностью к уплотнению. Значение коэффициента уплотнения было рассчитано путем деления веса частично уплотненного бетона на вес полностью уплотненного бетона, значение которого всегда меньше 1. Уместно отметить, что чем выше значение коэффициента уплотнения, тем более работоспособна смесь и тем меньше прочность затвердевшего бетона. Тест на коэффициент уплотнения полезен для определения низкой удобоукладываемости свежей бетонной смеси.

    2.4. Испытание на прочность при сжатии

    Рисунок 1 . Машина для испытания на сжатие.

    Бетонные кубики размером 150 мм x 150 мм x 150 мм были испытаны через 7 и 28 дней после извлечения из резервуара для отверждения в чистой воде и сушки в течение нескольких часов в соответствии с BS EN 12390-3 [16].Кубики тестируются с использованием откалиброванной машины для сжатия внутри лаборатории, как показано на рисунке 1, под присмотром компетентного персонала. Каждый испытанный куб имеет грань, перпендикулярную поверхности отливки, и машина оказывает на куб постоянное сжимающее усилие, пока он не разрушится при скорости нагружения 0,6 ± 0,2 Н / мм 2 / с. Максимальная прочность бетона на сжатие основана на показаниях при разрушении.

    2.5. Испытание на прочность на изгиб

    Третья точечная нагрузка с эффективным размахом 450 мм была достигнута на образце с простой опорой, как показано на рисунке 2, чтобы проложить путь для испытания прочности на изгиб в соответствии с ASTM C 78 [17].

    Рисунок 2 . Машина для испытания на прочность на изгиб.

    Нагрузка прикладывалась непрерывно и без ударов со скоростью 200 м / с, а затем была рассчитана прочность на изгиб или модуль разрыва по следующей формуле.

    (2)

    P = максимальная нагрузка, Н

    L = длина пролета, м

    b = ширина образца, мм

    d = глубина образца, мм

    2.6. Испытание на прочность при растяжении и раскалывании

    Каждый образец цилиндра из затвердевшего бетона диаметром 150 мм и высотой 300 мм подвергался сжимающей нагрузке для испытания с постоянной скоростью 400 Н / с по вертикальному диаметру до тех пор, пока не произошел разрушение в соответствии с ASTM C 496 [ 18], как показано на рисунке 3.

    Рисунок 3 . Испытание на прочность при растяжении.

    Расчет прочности на растяжение при раскалывании испытанного закаленного образца выглядит следующим образом:

    (3)

    Где:

    = предел прочности при раскалывании, МПа

    = максимальная приложенная нагрузка, указанная испытательной машиной, N

    = длина , м

    = диаметр, м

    3. Результаты и обсуждение

    В этом разделе представлены результаты испытаний, проведенных на цементе, мелкозернистом заполнителе, крупнозернистом заполнителе, свежем бетоне и затвердевшем бетоне.Обсуждаются сравнения стандартных требований к цементу, трех типов крупнозернистых заполнителей, используемых для производства бетона по отдельности, испытаний свежего и затвердевшего бетона.

    3.1. Свойства применяемого цемента 42,5R

    Таблица 6 . Составы цемента 42,5R, произведенного в Нигерии.

    Результаты этого исследования химического и потенциального составов соединений при использовании 42. Цемент 5R в производстве бетона представлен в Таблице 6. CaO и SiO 2 , составляющие более 80% химического состава, удовлетворяли требованиям стандартных технических условий. Хотя C 3 S имеет более высокий процент, чем требования спецификации для потенциального состава смеси, стоит отметить, что это является преимуществом для более высокой начальной прочности для производимого портландцементного бетона. Другие необходимые параметры качества цемента, такие как время начального схватывания, время окончательного схватывания, дисперсность, удельный вес, насыпная плотность, нерастворимый остаток и потеря возгорания, соответствуют требованиям стандартных технических условий, как показано в таблице 7.

    Таблица 7 . Другие параметры цемента нигерийского производства.

    3.2. Свойства заполнителей Н / мм 2

    На рисунке 4 показано гранулометрическое распределение мелкозернистого заполнителя, используемого во всем диапазоне размеров, а также с учетом того, что он демонстрирует линию постоянного наклона. Модуль крупности мелкозернистого заполнителя, использованного в этом исследовании, составляет 2,70, из которых он может быть отнесен к среднему песку, поскольку он имеет размер от мелкого до более крупного материала на основе значения пределов спецификации 2.3–3,1 в соответствии со спецификацией ASTM. Коэффициент однородности и коэффициент кривизны песка составляют 2,67 и 1,04 соответственно, из которых материал представляет собой чистый и плохо отсортированный песок SP. Насыпная плотность песка, используемого для изготовления бетона, составляет 1600 кг / м 3 , а значение его удельного веса составляет 2,65.

    Модуль крупности 19 мм гранита, 12,5 мм гранита и мытого гравия составляет 7,38, 6,31 и 6,9 соответственно. Коэффициент однородности и коэффициент кривизны гранита толщиной 19 мм - 2 и 1.13 соответственно, как показано на рисунке 5. Кроме того, коэффициент однородности и коэффициент кривизны гранита толщиной 12,5 мм составляют 2,94 и 1,76 соответственно. Аналогично, коэффициент однородности и коэффициент кривизны промытого гравия составляют 2,90 и 1,06 соответственно. Из результатов видно, что 19 мм и 12,5 мм вместе с промытым гравием являются плохо рассортированными и чистыми материалами. Насыпная плотность гранитов 19 мм, 12,5 мм и промытого гравия составляет 1560 кг / м 3 , 1580 кг / м 3 и 1620 кг / м 3 соответственно.Значения удельного веса, полученные для гранитов 19 мм, 12,5 мм и промытого гравия, составляют 2,65, 2,65 и 2,6 соответственно. Результаты для гранитов размером 19 мм, 12,5 мм и промытого гравия показывают, что это нормальные агрегаты для насыпной плотности от 2400 до 2700 кг / м 3 и удельной массы от 2,01 до 3.

    Рисунок 4 . Кривая гранулометрического состава мелкого заполнителя.

    Рисунок 5 . Кривые гранулометрического состава крупного заполнителя.

    3.3. Свойства произведенного свежего бетона

    На основании значений, полученных в результате испытаний на оседание и испытаний на коэффициент уплотнения, как показано в таблице 8, очевидно, что результаты испытаний на оседание противоречат результатам испытаний на коэффициент уплотнения. Это связано с тем, что в тех случаях, когда испытание на коэффициент уплотнения дало результаты как пластическое состояние и среднюю степень обрабатываемости (0,88-0,91), испытание на оседание показало, что оно находится в жестком состоянии с очень низкой степенью обрабатываемости (0-22) при рассмотрении использования водоцементный коэффициент 0.50. Очевидно, что использование результатов испытаний на оседание в соответствии с данным исследованием показало, что это может привести к обрушению конструкций.

    Таблица 8 . Получены значения коэффициента осадки и уплотнения свежего бетона.

    Соотношение воды и цемента Состав 19 мм Вес гранита, кг 12,5 мм Вес гранита, кг Вес промытого гравия, кг
    0,5
    0,5 42,440
    Цемент 85,013 86.190 84.880
    мелкозернистого 170,027 172,381 169,760
    Грубый Совокупные 340,112 344,785 339,515
    0,55 Вода 46,635 46,638 46.015
    Цемент 84.791 84.796 83,664
    мелкозернистого 169,583 169,591 167,328
    Грубый Совокупные 339,224 339,205 334,649
    0,6 Вода 50,065 50. 067 49.409
    Цемент 83.441 83,445 82,349
    Мелкозернистый заполнитель 166,882 166,891 164,698
    Крупный заполнитель
    Свойства образцов литого твердого бетона

    Полученные образцы балок, кубов и цилиндров использовали для определения прочности на изгиб, сжатие и растяжение, результаты представлены в таблицах 9-13 соответственно.

    3.5. Прочность на изгиб, сжатие и растяжение образцов бетона

    Результаты прочности на изгиб образца бетонной балки при использовании водоцементных соотношений 0,5, 0,55 и 0,6 по отдельности для крупных заполнителей размером 19 мм, 12,5 мм и промытого гравия с мелким песком того же типа. Таблицы 7-9. Видно, что через 28 дней отверждения в воде только бетон, изготовленный из 19-миллиметрового гранита с водоцементным соотношением 0,5 и 0,55 мм, удовлетворял требованиям стандарта прочности на изгиб и сжатие при строительных работах по бетонированию шоссе. Однако значения прочности на изгиб 4,92 Н / мм 2 и Н / мм 2 соответственно незначительно удовлетворяли стандартному заданному значению 4,5 Н / мм 2 . Аналогичным образом, значения прочности на сжатие 33,55 Н / мм 2 и 32,38 Н / мм 2 соответственно также немного соответствовали стандартному заданному значению 30 Н / мм 2 . Рассматривая испытание на разрыв при растяжении при значениях, которые удовлетворяют пределу прочности на изгиб и сжатие, можно видеть, что соответствующие полученные значения равны 2.684 Н / мм 2 и 2,590 Н / мм 2 соответственно. Однако, исходя из того факта, что ожидаемое значение прочности на растяжение должно составлять около 10% от соответствующей прочности на сжатие, которая составляет 3,355 Н / мм 2 и 3,238 Н / мм 2 , показывает, что произведенный бетон не удовлетворяет требуемым требованиям. Стандартные технические требования к прочности на разрыв.

    Таблица 9 . Прочность на изгиб образцов бетона с использованием 0.Водоцементный коэффициент 5.

    Соотношение воды и цемента Величины осадки, мм
    19 мм 12,5 мм Гравий
    0.50 0 21 22
    0,55 10 23 24
    0.60 15 22 Cement340 9034 9034
    19 мм 12,5 мм Гравий
    0. 50 0,88 0,89 0,91
    0,55 0,91 0,93 0,88
    0,60 0,98 0,9925 0,98 0,9925
    Этикетка 19 мм Гранит 12,5 мм Гранит Промытый гравий
    Дней Н / мм 2 Н / мм 2 40240 мм
    7 4,14 3,24 3,07
    14 4.33 3,46 3,41
    21 4,63 3,68 3,58
    28 4,92 4,10 3,82 4,10 3,82 4,10 3,82
    91 5,59 4. 79 4,20

    Таблица 10 . Прочность бетона на изгиб Образцы с водоцементным соотношением 0,55.

  • Этикетка 19 мм Гранит 12,5 мм Гранит Мытый гравий
    Дней Н / мм 2 Н / мм 2 40 мм 2 40240
    7 3.88 3,42 2,93
    14 4,10 3,73 3,22
    21 4,52 4,27 3,28 4,27 3,28 4,27 3,28
    56 5,45 4.46 3,91
    91 5,45 4,72 4,15

    Таблица 11 . Прочность на изгиб образцов бетона при водоцементном соотношении 0,6.

    Этикетка 19 мм Гранит 12,5 мм Гранит Мытый гравий
    Дней Н / мм 2 Н / мм 2 40 мм 2 40240
    7 3.01 3,06 2,86
    14 3,16 3,14 2,94
    21 4,18 3,70 3,19 3,70 3,19 3,70 3,19 3,70 3,19
    56 4,93 4.11 3,80
    91 5,04 4,62 3,98

    Таблица 12 . Прочность на сжатие образцов бетона с различным водоцементным соотношением.

    Н / мм 2
    0,50 с 19 мм Гранит 12,5 мм Гранит Мытый гравий
    Дней Н / мм 2 Н / мм 2

    2 2

    7 23.76 16,23 13,01
    28 33,55 27,29 20,22
    0,55 с / с 19 мм Гранит 12,5 мм Гранит 903 9409 Н / мм 2 Н / мм 2 Н / мм 2
    7 20.89 14,53 11,89
    28 32,38 23,27 18,02
    0,6 с 19 мм Гранит 12,5 мм Гранит 12,5 мм Гранит Н / мм 2 Н / мм 2
    7 12. 57 12,99 11,32
    28 24,88 21,99 15,57

    Таблица 13 . Предел прочности при растяжении образцов бетона с использованием различных водоцементных соотношений.

    Н / мм 2 9409 Н / мм 2
    0,50 с 19 мм Гранит 12,5 мм Гранит Промытый гравий
    Дней Н / мм 2 Н / мм 2 мм 2 2
    7 1.901 1,162 1,041
    28 2,684 1,862 1,618
    0,55 w / c 19 мм Гранит 12,5 19 мм Гранит 12,5 911 Гранит Н / мм 2 Н / мм 2
    7 1. 671 1,298 0,951
    28 2,590 2,183 1.442
    0,6 с 19 мм Гранит 12,511 Гравий 19 мм Гранит 12,511 Гранит Н / мм 2 Н / мм 2
    7 1.006 1.039 0.906
    28 1.990 1.759 1.246

    4. Выводы и рекомендации

    Были разработаны образцы бетона для испытаний на прочность на изгиб и четкое сжатие. вода, нигериец произвел портландцемент 42,5R, один тип речного песка и три типа крупных заполнителей по отдельности.В процессе производства бетона отдельно использовались водоцементные коэффициенты 0,5, 0,55 и 0,6.

    4.1. Выводы

    Ниже приведены выводы, сделанные на основе лабораторных экспериментов в этом исследовании.

    а. Портландцемент 42,5R, произведенный в Нигерии, удовлетворительно сравнивается на очень хорошем уровне с требованиями ASTM, AASHTO и соответствующих британских стандартных спецификаций по его химическому и потенциальному составу соединений. Параметры портландцемента, такие как время начального и конечного схватывания, тонкость помола, удельный вес, насыпная плотность, нерастворимый остаток и потеря воспламенения, также хорошо сравнивались с соответствующими стандартами спецификации.

    г. Речной песок, используемый в качестве мелкозернистого заполнителя, является чистым и плохо отсортированным материалом SP согласно стандарту и удовлетворительно подходит для производства бетона для строительства. Кроме того, граниты размером 19 мм и 12,5 мм вместе с используемым промытым гравием являются чистыми крупнозернистыми заполнителями с плохой сортировкой в ​​соответствии с соответствующими стандартами и являются полезными материалами в производстве бетона для дорожных конструкций.

    г. Испытание на коэффициент уплотнения больше подходит для измерения требований к удобоукладываемости бетона, полученного в данном исследовании, чем испытание на осадку.Это связано с тем, что свежий бетон, описанный как пластичное состояние со средней степенью удобоукладываемости при испытании на коэффициент уплотнения, описывается как жесткое состояние с очень низкой степенью удобоукладываемости при испытании на осадки.

    г. Только бетон, изготовленный из 19-миллиметрового гранита при водоцементном соотношении 0,5 и 0,55, по отдельности незначительно удовлетворял требуемой прочности при выдерживании в течение 28 дней для прочности на изгиб и сжатие. Однако предел прочности при растяжении в том же бетоне имеет значения 2,684 Н / мм 2, и 2.590 Н / мм 2 соответственно, что не удовлетворяет ожидаемым 10% соответствующей прочности на сжатие, которые должны составлять 3,355 Н / мм 2 и 3,238 Н / мм 2 .

    4.2. Рекомендации

    Ниже приведены рекомендации, предложенные на основе лабораторных экспериментов в этом исследовании.

    а. Таблица 2 представляет собой полезную парадигму использования выражений для вычислений абсолютного объема и веса партии для производства бетона.В то время как методология абсолютного объема полезна на строительной площадке, весовой подход полезен в лаборатории.

    г. Таблица 3 представляет собой полезный модуль моделирования, который формирует шаблон с помощью электронной таблицы Microsoft Excel для актуализации значений объема и веса партии для производства бетона.

    г. Вода, портландцемент 42,5R, мелкий и крупный заполнитель являются полезными материалами для производства бетона, но при соотношении воды и цемента 1: 2: 4.5, 0,55 и 0,6 не рекомендуется при производстве устойчивого жесткого покрытия. Это, безусловно, предотвратит преждевременный выход из строя тротуаров государственных и частных дорог.

    Ссылки

    1. Маротта, Т. В. (2005): «Основные строительные материалы», Pearson Education, Inc., Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси.
    2. Hebhoub, H. , Aoun, H., Belachia, M., Houari, H., and Ghorbel, E. (2011): «Использование мраморных заполнителей в бетоне», Construction Building Materials 25 (3), 1167 -1171.
    3. Укпата, Дж. О. и Эфраим М. Э. (2012): «Свойства бетона на изгиб и прочность на разрыв с использованием латеритного песка и карьерной пыли в качестве мелкозернистого заполнителя», Журнал инженерных и прикладных наук ARPN. 7 (3): 324-311.
    4. Илангована, Р., Махендра, Н. и Нагамани, К. (2008): «Прочностные и долговечные свойства бетона, содержащего карьерную каменную пыль (QRD) как мелкозернистый заполнитель», Журнал инженерных и прикладных наук ARPN. 3 (5): 20-26.
    5. Фаладе, Ф.(1999): «Влияние разделения зерен мелкозернистого заполнителя на свойства бетона, содержащего мелкодисперсный гранит», Журнал Научно-технического университета, Кумаси, том 19 №№ 1, 2 и 3.
    6. AASHTO M 85 ( 2009): «Стандартные технические условия на портландцемент (химический и физический)», Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия
    7. ASTM C 188 (2015): «Стандартный метод испытаний на плотность гидравлического цемента, плотность, гидравлический Цемент, удельный вес », Американское общество испытаний и материалов, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959.
    8. ASTM C 430 (2008): «Стандартный метод испытаний на тонкость гидравлического цемента с помощью сита 45 мкм (№ 325)», Американское общество испытаний и материалов, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959 .
    9. ASTM C 191 (2013): «Стандартные методы испытаний для определения времени схватывания гидравлического цемента иглой Вика», Американское общество испытаний и материалов, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959.
    10. AASHTO T 27 (2014): «Стандартный метод анализа ситового анализа мелких и крупных заполнителей», Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия.C.
    11. AASHTO T 85 (2013): «Стандартный метод испытаний на удельную плотность и абсорбцию мелкозернистого заполнителя», Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия
    12. AASHTO T 84 (2013): «Стандартный метод. испытания на удельную плотность и абсорбцию грубого заполнителя », Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия
    13. AASHTO T 19 (2014):« Стандартный метод испытания на насыпную плотность («единицу веса») и пустоты в Aggregate », Американская ассоциация государственных служащих автомобильных дорог и транспорта, Вашингтон, округ Колумбия. C.
    14. AASHTO T 119 (2013): «Стандартный метод испытаний на оседание гидравлического цементного бетона», Американское общество испытаний и материалов, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959.
    15. BS 1881 (2011): «Испытания бетона», Британский институт стандартов, Лондон.
    16. BS EN 12390-3 (2009): «Испытания затвердевшего бетона - изготовление и отверждение образцов для испытаний на прочность», Британский институт стандартов, Лондон.
    17. ASTM C 78 (2016): «Стандартный метод испытания прочности бетона на изгиб (с использованием простой балки с нагрузкой в ​​третьей точке)», Американское общество по испытаниям и материалам, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959.
    18. ASTM C 496 (2011): «Стандартный метод испытаний для прочности на разрыв цилиндрических образцов бетона, цилиндрических образцов бетона, растяжения при расщеплении, прочности на разрыв», Американское общество по испытаниям и материалам, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428 -2959.

    Глава 5. Значения свойств обработанной почвы для проектирования - Руководство Федерального управления шоссейных дорог по проектированию: глубокое перемешивание для поддержки насыпи и фундамента, октябрь 2013 г.

    ГЛАВА 5.ОБРАБОТАННАЯ ЗНАЧЕНИЕ СОБСТВЕННОСТИ ПОЧВЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

    5.1 Введение

    Цель этого раздела - предоставить подход к определению реалистичных диапазонов значений свойств материала, которые можно использовать при разработке проектов DMM. На этом этапе процесса проектирования и строительства важно понимать взаимосвязь между режимами обработки (например, мокрый метод по сравнению с сухим, энергия смешивания, тип и количество связующего и т. Д.) И диапазоном значений технических свойств, которые могут реально быть достигается для конкретных почв на проектной площадке.После того, как реалистичные диапазоны значений свойств установлены, инженер определяет конкретные значения свойств, коэффициенты замены и расположение столбцов, которые необходимы для достижения желаемой производительности для конкретного проекта, используя методы, описанные в главе 6. Затем формируются окончательные требуемые значения свойств. основу для строительных спецификаций, как описано в главе 9.

    Лабораторные испытания выполняются инженером как часть процесса проектирования для проверки возможности использования цифрового мультиметра и оценки разумного диапазона значений свойств для проектирования.Подрядчик может повторно провести лабораторные испытания в процессе строительства. Лабораторные испытания обсуждаются в этой главе и снова в главе 10.

    В крупных или инновационных проектах может быть выгодно провести полевые испытания, в которых один или несколько подрядчиков DMM построят колонны DMM на строительной площадке, а колонки будут заполнены и испытаны в полевых условиях или в лаборатории. Это было выполнено на проекте развязки I-95 / US Route 1 в Александрии, штат Вирджиния. (22) Как правило, контракт на строительство требует, чтобы подрядчик провел полевую демонстрацию способности достичь проектной прочности. Полевые испытания конструкции и полевые демонстрации во время строительства обсуждаются в главе 10.

    В этой главе описываются фазовые соотношения для сухого и влажного методов глубокого перемешивания, а также значения технических характеристик, таких как прочность, модуль, коэффициент Пуассона, проницаемость (гидравлическая проводимость) и удельный вес.

    Подробные описания стабилизации грунта с использованием портландцементного бетона (PCC) и извести предоставлены Rafalko et al. (41) Реакции стабилизации с использованием шлакоцемента предоставлены Vanzler и Filz. (42)

    5.2 Фазовые отношения

    Когда вяжущие, такие как цемент, известь и шлаковый цемент, смешиваются с почвой, в результате получается многофазный материал, как показано на рисунке 13 для сухого перемешивания и на рисунке 14 для влажного перемешивания. Сухое перемешивание обычно используется в мягкой, насыщенной или почти насыщенной почве, поэтому фазовая диаграмма на рисунке 13 показывает насыщенный грунт, к которому добавлено сухое связующее.Влажное перемешивание можно применять для почв любой степени насыщения. Фазовая диаграмма на рисунке 14 показывает ненасыщенный грунт, в который добавляется водно-связующий раствор, и он может представлять насыщенный грунт, если объем воздуха равен нулю. При влажном перемешивании, независимо от того, является ли основной грунт насыщенным или ненасыщенным, полученная смесь обычно насыщена или почти насыщена, что показано на рисунке 14.


    Рис. 13. Иллюстрация. Фазовые диаграммы для сухого перемешивания.


    Рисунок 14. Иллюстрация. Фазовые диаграммы для мокрого смешения.

    На рисунках 13 и 14 показаны следующие определения объемов и веса компонентов:

    V a = Объем воздуха.
    V w, почва = Объем воды в почве перед перемешиванием.
    W w, почва = Вес воды в почве перед перемешиванием.
    V s = Объем твердых частиц почвы.
    W s = Вес твердых частиц почвы.
    V b = Объем связующего.
    W b = Вес скоросшивателя.
    V w, суспензия = объем воды в суспензии для влажного перемешивания.
    W w, суспензия = Вес воды в суспензии для влажного перемешивания.
    V w, mix = объем воды в смеси.
    W w, смесь = Вес воды в смеси.

    Агрегаты этих количеств включают следующее:

    V v = Объем пустот в почве перед смешиванием ( V a + V w, почва ).
    V грунт = Объем грунта перед смешиванием ( V s + V w, грунт + V a ).
    W грунт = Вес грунта перед смешиванием ( W s + W w, грунт ) .
    V суспензия = объем суспензии перед смешиванием ( V b + V w, суспензия ).
    W суспензия = Вес суспензии перед смешиванием ( W b + W w, суспензия ).
    V смесь = Объем смеси ( V s + V b + V w, смесь ).
    W смесь = Вес смеси ( W s + W b + W w, смесь ).

    Эти величины используются в уравнениях на рисунках 15 и 16.


    Рисунок 15. Уравнение. Удельный вес твердых тел почвы.


    Рисунок 16. Уравнение. Удельный вес связующего.

    Где:
    G s = Удельный вес твердых частиц почвы.
    G b = Удельный вес связующего.
    γ w = Удельный вес воды ( W w / V w ).

    Коэффициенты, которые используются для управления операциями глубокого перемешивания и составления отчетов о результатах испытаний лабораторных или смешанных в полевых условиях материалов, перечислены в таблице 8.

    Таблица 8. Определения параметров глубокого перемешивания.


    Товар

    Применяемость

    Сухой метод

    Мокрый метод

    Фактор связующего: (фунт / фут 3 (кг / м 3 ))

    Есть

    Есть

    Фактор связующего на месте: (фунт / фут 3 (кг / м 3 ))

    Есть

    Есть

    Содержание связующего: (в процентах)

    Есть

    Есть

    Общее отношение воды к связующему: (безразмерное)

    Есть

    Есть

    Отношение воды к связующему в суспензии: (безразмерное)

    Нет

    Есть

    Объемная доля: (безразмерная)

    Нет

    Есть

    Для сухого смешивания подрядчик контролирует скорость подачи сухого связующего во время смешивания, что означает, что подрядчик напрямую контролирует фактор связующего ( α ).Для насыщенного грунта, как показано на рисунке 13, α зависит от фактора связующего на месте ( α на месте ), содержания связующего ( α w ) и общего содержания воды в коэффициент связующего ( w T : b ), как указано в уравнениях, показанных на рисунках с 17 по 19.


    Рисунок 17. Уравнение. Фактор связующего на месте.


    Рисунок 18. Уравнение. Содержимое связующего.


    Рисунок 19.Уравнение. Общее соотношение воды и связующего.

    Где:
    γ b = Удельный вес твердого вяжущего ( W b / V b ).
    γ d, почва = сухой удельный вес почвы ( W s / V почва ).
    w = влажность почвы ( W w, почва / W s ).

    Для влажного смешивания подрядчик регулирует соотношение воды и связующего в суспензии ( w: b ) и объемное соотношение ( VR ).Результат управления этими параметрами может быть выражен в терминах α , α на месте , α w и w T : b , каждый из которых по-разному описывает пропорции смеси. Для конкретного значения w: b подрядчик контролирует VR для достижения целевых значений α , α на месте , α w и w T : b . Значения VR для достижения целевых значений α , α на месте , α w и w T : b задаются уравнениями на рисунках с 20 по 24.На рисунках 20 и 22–24 представлены уравнения для любой степени насыщения почвы. На рисунке 21 представлено уравнение для насыщенности почвы ( S ) = 1.


    Рисунок 20. Уравнение. Объемная доля, выраженная в виде связующего фактора, для любой степени насыщения.


    Рисунок 21. Уравнение. Объемный коэффициент, выраженный в виде коэффициента связующего на месте для S = 1.


    Рисунок 22. Уравнение. Объемное соотношение, выраженное в единицах связующего фактора на месте для любого S.


    Рисунок 23. Уравнение. Объемное соотношение, выраженное в единицах содержания связующего для любого S.


    Рисунок 24. Уравнение. Объемное отношение, выраженное как отношение общего количества воды к связующему для любого S.

    Где:
    γ d, суспензия = масса сухой единицы пульпы ( W b / V суспензия ).
    S = Степень насыщения почвы ( V w, почва / V v ).

    Преобразование между α , α на месте , α w и w T : b . для влажного смешивания можно легко выполнить с помощью уравнений на рисунках с 25 по 28. Рисунок 25 относится к S = 1, а с рисунков с 26 по 28 для любого значения от S .


    Рисунок 25. Уравнение. Фактор связующего, выраженный через коэффициент связующего на месте для S = 1.


    Рисунок 26.Уравнение. Фактор связующего, выраженный в виде коэффициента связующего на месте для любого S.


    Рисунок 27. Уравнение. Фактор связующего, выраженный в единицах содержания связующего для любого S.


    Рисунок 28. Уравнение. Фактор связующего, выраженный в виде отношения общего количества воды к связующему для любого S.

    Рисунки с 20 по 28 для мокрого перемешивания основаны на предположении, что ни вода, ни связующее из смеси не уходят в почву за пределы элемента глубокого перемешивания.Известно, что в песчаных и гравийных почвах вода, вероятно, перемещается в почву за пределы элемента в ответ на избыточное давление поровой воды в свежепримешанном элементе из-за давления перекачивания шлама и перемешивания. Если грунт достаточно крупный, чтобы вода могла вытекать из элемента до образования вяжущего, и если почва также достаточно мелкая, чтобы частицы вяжущего не могли двигаться вместе с потоком воды, то поток воды в почву за пределами элемента уменьшит w T : b в элементе и увеличит прочность элемента.Таким образом, это предположение является либо реалистичным, либо консервативным для прочности смеси при условии, что частицы связующего не продвигаются в грунт за пределы элемента глубокого перемешивания. Если грунт настолько крупный, что частицы связующего не удерживаются в элементе с глубоким перемешиванием, тогда процесс становится комбинацией глубокого перемешивания в пределах элемента и затирки за пределами элемента, и соотношения, указанные для смеси, неприменимы.

    Приведенные отношения основаны на однородной смеси (т.е. грунт от влажного метода имеет те же пропорции смеси, что и материал, оставленный в земле). Это может быть консервативным предположением, в зависимости от деталей процесса перемешивания, поскольку некоторая верхняя часть существующего грунта с содержанием вяжущего ниже среднего может быть вытолкнута из земли в результате нагнетания навозной жижи на большую глубину.

    5.3 Значения инженерных свойств для конструкций мультиметра

    Технические характеристики глубоко перемешанного грунта включают прочность, модуль, коэффициент Пуассона, проницаемость и удельный вес.Для анализа устойчивости требуются значения свойств материала для прочности и удельного веса. Для анализа осадки требуются значения свойств материала, такие как модуль упругости и удельный вес. Когда DMM используется для создания гидравлических барьеров, анализ фильтрации может быть выполнен с использованием значений проницаемости свойств материала.

    Для больших или сложных проектов численный анализ и анализ надежности могут быть полезны для оценки устойчивости и осадки. Для численного анализа требуются значения прочности, модуля, коэффициента Пуассона и удельного веса.Анализ надежности требует знания об изменчивости значений собственности.

    5.4 Прочность

    Знание прочности глубоко перемешанного грунта необходимо для анализа устойчивости. В этом разделе представлена ​​информация о факторах, которые влияют на прочность глубоко перемешанного грунта, и о том, как установить соответствующий диапазон прочности на неограниченное сжатие, который можно использовать в качестве исходных данных для процесса проектирования.

    5.4.1 Факторы, влияющие на прочность глубокого смешанного грунта

    Прочность обработанного грунта зависит от характеристик вяжущих материалов и грунта, подлежащего обработке, а также деталей перемешивания, отверждения и загрузки.В таблице 9, адаптированной из Terashi, перечислены 17 факторов, влияющих на прочность обработанного грунта. (43) Некоторые из этих факторов зависят от места и характеристик проекта, некоторые могут контролироваться спецификациями проекта, а некоторые контролируются подрядчиком DMM. Несмотря на то, что многие из этих факторов находятся вне контроля инженера, инженерам стоит иметь общее представление о влиянии этих факторов на прочность глубоко перемешанного грунта.

    Таблица 9.Факторы, влияющие на прочность глубоко перемешанного грунта. (43)


    Категория

    Факторы

    Характеристики связующего

    • Тип связующего (и)
    • Качество
    • Смешивание воды и добавок

    Характеристики и условия
    почвы (особенно важно
    для глин)

    • Физико-химические и минералогические свойства почвы
    • Органическое содержание
    • pH поровой воды
    • Содержание воды

    Условия смешивания

    • Количество связующего
    • Эффективность смешивания
    • Время микширования / повторного микширования

    Условия отверждения

    • Температура
    • Время отверждения
    • Влажность
    • Смачивание и сушка, замораживание и оттаивание и т. Д.

    Условия нагрузки

    • Скорость загрузки
    • Ограничивающее давление
    • Путь напряжения (например, сжатие, растяжение и простой сдвиг)

    Многочисленные исследования показывают, что прочность материалов с глубоким смешиванием увеличивается с увеличением α w , увеличения эффективности перемешивания, увеличения времени отверждения, повышения температуры отверждения, снижения содержания воды в смеси и уменьшения содержания органических веществ в основном грунте.(См. Ссылки 1, 22 и 44-52.) Одно интересное взаимодействие этих факторов состоит в том, что увеличение содержания воды в смеси может повысить эффективность перемешивания; таким образом, в случае глин с низким содержанием воды добавление воды к смеси может увеличить прочность смеси. (53) Тем не менее, остается верным, что для тщательно перемешанных материалов уменьшение w: b смеси приводит к увеличению прочности на неограниченное сжатие.

    5.4.2 Влияние общего отношения воды к связующему

    Тенденция увеличения прочности на неограниченное сжатие с уменьшением w T : b показана из различных источников на рисунке 29 для цементного вяжущего, смешанного с неорганическими грунтами в лабораториях, включая образцы, подготовленные для представления как сухого, так и влажного смешивания.Несмотря на разброс данных, общая тенденция состоит в том, что 28-дневная прочность смесей на неограниченное сжатие снижается по мере увеличения общего водоцементного отношения ( w: c ) смеси. Это похоже на тенденцию к снижению прочности для увеличения w: c бетона, но типичные общие значения w: c для глубокого перемешивания намного больше, чем типичные значения w: c для бетона.


    1psi = 6,88 кПа
    Рисунок 29.График. Прочность на сжатие без ограничений в зависимости от общего водоцементного отношения для лабораторно смешанных и испытанных образцов. (См. Ссылки 48 и 54-57.)

    Тенденцию на рисунке 29 можно использовать для оценки количества цемента, необходимого для получения желаемой прочности для лабораторно подготовленных образцов неорганического грунта. Например, предположим, что прочность на неограниченное сжатие 150 фунтов на квадратный дюйм (1035 кПа) желательна для насыщенного грунта с w 50 процентов и G s равным 2.7, поэтому γ d, грунт составляет 71,7 фунт-силы / фут 3 (11,2 кН ​​/ м 3 ). Согласно линии тренда на рисунке 29, всего w: c около 3,4 должно дать желаемую силу. Если подрядчик использует w: c суспензии, равной 0,8, удельный вес цемента 3,15 и γ d, суспензию 55,8 фунт-сила / фут 3 (8,8 кН / м 3 ), затем цифры с 25 по 28 и 20 дают следующие значения других параметров смешивания:

    • α = 368 фунтов / ярд 3 (218 кг / м 3 ).
    • α на месте = 296 фунтов / ярд 3 (176 кг / м 3 ).
    • a w = 19 процентов.
    • VR = 24 процента.

    Органические почвы обычно требуют больше вяжущего, чем неорганические, а песчаные почвы требуют меньше вяжущего, чем глинистые почвы. Шлакоцементные вяжущие могут быть более эффективными, чем чистый цемент, для обработки органических почв. Дизайн микса не является точной наукой, и необходимо проводить тестирование на конкретном месте.Как обсуждается в следующих подразделах, прочность образцов, смешанных в лабораторных условиях, может быть выше прочности образцов, смешанных в полевых условиях.

    5.4.3 Влияние времени отверждения

    Время отверждения увеличивает прочность смеси. Основываясь на обзоре данных исследователями, уравнение на рисунке 30 дает консервативную оценку увеличения прочности со временем для обработки цемента и цементно-шлакового покрытия, за исключением некоторых высокоорганических грунтов. (См. Ссылки 1-3, 44, 50, 53 и 57-60.)


    Рисунок 30. Уравнение. Фактор отверждения.

    Где:
    f c = коэффициент отверждения, который представляет собой отношение прочности на неограниченное сжатие в момент t к прочности на неограниченное сжатие в 28 дней.
    t = Время отверждения (дни).

    Тестирование для конкретного объекта может использоваться для обоснования более высоких значений f c , чем указано на рисунке 30.

    5.4.4 Пиковая неограниченная прочность и остаточная ограниченная прочность

    Стабилизированные грунты, испытанные в трехосных условиях, подвергаются деформационному размягчению после достижения максимальной прочности. (61) Хотя смеси грунт-цемент часто бывают хрупкими при испытаниях на неограниченное сжатие, остаточная прочность грунта-цемента при низких ограничивающих давлениях составляет от 65 до 90 процентов прочности на неограниченное сжатие. (46,62) Kitazume et al. использовали значение остаточной прочности на сжатие, равное 80% прочности на неограниченное сжатие, в анализах предельного равновесия результатов своих центрифужных испытаний. (63) Ограниченная остаточная прочность глубокого смешанного грунта может использоваться при анализе устойчивости откосов для обеспечения безопасности от эффектов прогрессирующего разрушения.

    5.4.5 Предел прочности при неограниченном сжатии для образцов, приготовленных в лаборатории

    Сообщены значения прочности на неограниченное сжатие лабораторно смешанных образцов
    в диапазоне от примерно 2 до 400 фунтов на квадратный дюйм (от 0,01 до 2,8 МПа) для сухого перемешивания и от примерно 20 до 4000 фунтов на квадратный дюйм (от 0,1 до 28 МПа) для влажного перемешивания, в зависимости от типа основного грунта и типа и количества вяжущего, с самые высокие значения для влажного перемешивания, возникающие при перемешивании песчаных грунтов с использованием высоких значений α и низких w: b . (54,64,65)

    Учитывая все факторы, которые влияют на прочность обработанных грунтов, Японский технологический институт развития прибрежных районов (CDIT) указывает, что невозможно предсказать с разумным уровнем точности прочность, которая будет получена в результате добавления определенного количества вяжущего. к данной почве на основе местных характеристик почвы. (46) Следовательно, исследования конструкции лабораторной смеси должны выполняться с использованием грунтов, полученных с участка проекта.

    Лабораторная подготовка и тестирование образцов обсуждаются Jacobson et al. для сухого смешивания и Filz et al. для влажного перемешивания. (52,51) Эти процедуры включены в приложения A и B, соответственно, и только ключевые аспекты обсуждаются в основном тексте. Процедура сухого смешивания основана в первую очередь на процедуре, изложенной в отчете Шведского геотехнического общества 4: 95E, а процедура влажного смешивания в основном основана на процедуре, опубликованной Японским геотехническим обществом. (66,64)

    В обоих случаях процедуры охватывают рекомендуемые методы обращения с образцом грунта и его хранения, подготовки образца грунта, приготовления связующего, смешивания грунта и связующего, формирования образцов, отверждения образцов, выполнения испытания на сжатие, а также сокращения и представления данных.

    5.4.6 Различия между прочностью лабораторных образцов и образцов, смешанных в полевых условиях

    Лабораторное смешивание часто бывает более тщательным, чем полевое.Следовательно, прочность смешанных в лаборатории образцов может быть больше, чем прочность смешанных в полевых условиях материалов при тех же пропорциях смеси. И наоборот, эффекты удержания и потенциально более высоких температур отверждения во время отверждения в полевых условиях имеют тенденцию к увеличению прочности смешанных в полевых условиях и отвержденных материалов по сравнению с образцами, приготовленными и отвержденными в лаборатории. Еще больше усложняет дело сложность получения репрезентативных и неповрежденных образцов смешанного в полевых условиях материала.

    Согласно EuroSoilStab, прочность смешанных в полевых условиях материалов может составлять от 20 до 50 процентов прочности смешанных в лаборатории образцов. (49) Согласно CDIT, прочность смешанных в полевых условиях материалов может составлять от 20 до 100 процентов прочности смешанных в лаборатории образцов. (46) Фактический процент зависит от типа и работы смесительного оборудования, типа почвы, условий полевого отверждения и процедур, используемых для подготовки лабораторных образцов. В Соединенных Штатах Америки обычно ожидают, что прочность смешанных в полевых условиях материалов может постоянно достигать, по крайней мере, 50 процентов прочности образцов, смешанных в лаборатории.Однако инженеры должны учитывать предыдущий опыт выполнения аналогичных проектов в аналогичных грунтах при оценке практически достижимого соотношения между прочностью материалов, смешанных в полевых условиях и в лабораторных условиях.

    5.4.7 Прочность на неограниченное сжатие, указанная в предыдущих проектах

    Предусмотренная 28- и 56-дневная прочность на неограниченное сжатие для проектов DMM в США находится в диапазоне от примерно 100 до 300 фунтов на квадратный дюйм (0,7–2,1 МПа). (См. Ссылки 18, 22, 53 и 67.) Примеры указанных значений прочности на неограниченное сжатие для глубокого смешанного грунта приведены в таблице 10.

    Таблица 10. Указанные сильные стороны для выбранных проектов DMM.


    Проект

    Тип почвы / фактор вяжущего

    Определенное безусловное сжатие
    Прочность ( q u )

    I-95 Маршрут 1 из
    Александрия, VA (18,22,68)

    Влажное перемешивание: мягкая органическая глина; 506 фунтов / ярд 3
    (300 кг / м 3 ) цемент
    (1: 1 w: c суспензия)

    Среднее значение q u через 28 дней должно быть больше
    160 фунтов на кв. Дюйм (1100 кПа), все значения ограничены
    при 220 фунтов на квадратный дюйм (1517 кПа) для расчета среднего значения.Минимум q u через 28 дней должен быть больше 100 фунтов на кв. Дюйм (690 кПа). Значения q u были измерены на порошковых образцах.

    Проект центральной артерии в Бостоне, Массачусетс (53,69,70)

    Мокрое смешивание: наполнитель, органика и бостонская голубая глина;
    От 371 до 506 фунтов / ярд 3
    (От 220 до 300 кг / м 3 ) цемент
    (0.9: 1 с жидким навозом)

    Минимум q u через 56 дней больше или равно
    до 305 фунтов на кв. дюйм (2100 кПа) и максимум q u через 56 дней меньше или равно 1000 фунтов на квадратный дюйм
    (6900 кПа).

    Oakland Airport Roadway в Окленде, Калифорния (67)

    Мокрое перемешивание: рыхлые песчаные насыпи и мягкая глина; 270
    до 404 фунтов / ярд 3 (от 160 до 240 кг / м 3 ) цемент

    Среднее значение q u через 28 дней должно быть больше
    150 фунтов на квадратный дюйм (1035 кПа).Минимум q u at
    28 дней должно быть больше 100 фунтов на кв. Дюйм
    (690 кПа). Значения q u были измерены на образцах с сердцевиной.

    Lake Pontchartrain and Vicinity (LPV) 111 Earthen Levee в Новом Орлеане, LA (71,72)

    Влажное перемешивание: насыпь, мягкая глина, болотные отложения, жирная глина, нежирная глина; От 303 до 674 фунтов / ярд 3 (от 180 до 400 кг / м 3 ) шлакоцементная смесь

    Всего 9 из 10 q u значений, измеренных на образцах керна, должны быть не менее 100 psi
    (690 кПа) для каждого элемента с глубоким смешиванием, подлежащего бурению на всю глубину.Нет минимум q u значение
    было указано.

    Примечание. Использование минимальной указанной прочности больше не рекомендуется для проектов DMM. Вместо этого, как показано для проекта LPV 111 и как обсуждается ниже, рекомендуется использовать статистические спецификации.

    5.4.8 Изменчивость силы

    Прочность глубокого перемешанного грунта относительно высока. Статистический анализ был проведен на 7 873 испытаниях на прочность при неограниченном сжатии из 14 наборов данных для 10 проектов глубокого перемешивания в США, и было обнаружено, что коэффициент вариации находится в диапазоне от 0.От 34 до 0,79 при среднем значении 0,56. (73,74) Данные из коллекции международных проектов показали аналогичные значения. (75) Для сравнения, коэффициент вариации недренированной прочности на сдвиг природных глинистых отложений обычно находится в диапазоне от 0,13 до 0,40. (76) Эти значения указывают на то, что прочность глубокого перемешанного грунта примерно в два раза больше, чем прочность природных глинистых отложений. Относительно высокая изменчивость глубокого перемешанного грунта имеет значение для выбора подходящей прочности конструкции.

    Вариабельность можно учесть, выполнив анализ надежности, как это обсуждали Навин, Фильц и Навин. (77,73) В качестве альтернативы, если проект основан на детерминированных расчетах, указанная прочность глубокого перемешанного грунта должна быть скорректирована для получения расчетного значения, которое учитывает изменчивость. Значения коэффициента для учета изменчивости ( f v ) могут быть получены с помощью процедуры, описанной Филцем и Навином, которая была применена для получения значений f v , приведенных в главе 6. (74)

    5.4.9 Характеристики диапазона прочности для конструкции

    Существуют разногласия относительно наиболее подходящего диапазона прочности для глубоких смешанных грунтов для использования в анализе устойчивости. Практика в Японии заключается в использовании общего угла трения напряжения Φ = 0 и точки пересечения сцепления c = 1/2 q u для глубокого смешанного грунта. (46) Broms упоминает об использовании углов трения полного напряжения в диапазоне от 25 до 30 градусов для глубоких смешанных грунтов. (78) EuroSoilStab, Carlsten и Ekstrom используют дренированный эффективный угол трения напряжения 30 градусов с диапазоном значений точки пересечения сцепления в зависимости от местоположения поверхности разрушения. (49,66)

    EuroSoilStab указывает на то, что для сухих методов глубокого перемешивания колонны не должны использоваться для сопротивления растягивающим напряжениям. (49) Takenaka Civil Engineering, Kivelo и CDIT сообщают, что прочность грунта на растяжение, улучшенная мокрым методом, составляет от 10 до 20 процентов от прочности на неограниченное сжатие. (44,61,46) Kitazume et al. сообщает, что в Японии для методов влажного смешивания используется значение 15%. (79) В обычной практике США предел прочности при растяжении глубокого перемешанного грунта не учитывается при проектировании.

    Поскольку еще не существует широкого согласия по всеобъемлющему методу определения характеристик прочности материалов с глубоким смешиванием, рекомендуется использовать разумный, но консервативный диапазон прочности для анализа устойчивости. Краткосрочные условия завершения строительства регулируют заявки, рассматриваемые в этом отчете.Соответственно, рекомендуется использовать для расчета характеристики полного напряжения прочности глубокого перемешанного грунта с общим углом трения напряжения Φ = 0 и без учета прочности на растяжение.

    5.4.10 Установление диапазона неограниченной прочности на сжатие для конкретного проекта

    Проектирование обычно представляет собой итеративный процесс, в котором значения геометрии (например, диаметр колонны, расположение колонн, коэффициент замещения площадей и глубина) и значения инженерных свойств (например,g., прочность и модуль обработанного грунта), выполняются анализы (например, устойчивости и осадки), а результаты сравниваются с критериями проектирования (например, запас прочности против нестабильности и величина осадки). Если критерии не удовлетворяются, значения геометрических или технических свойств пересматриваются, а анализ и сравнения с критериями повторяются. Следовательно, часто бывает желательно установить диапазон реально достижимых сильных сторон для использования в процессе проектирования.

    Для определения диапазона значений прочности рекомендуется следующая процедура:

    1. Определите репрезентативные значения содержания воды и органических веществ для каждого пласта
      лечиться.
    2. Оцените реалистичные диапазоны коэффициентов связующего на основе информации, представленной в других главах данного руководства. Подтвердите эти диапазоны, связавшись с инженерами или подрядчиками с большим опытом смешивания.
    3. Используйте график зависимости общего водоцементного отношения от прочности на неограниченное сжатие, чтобы оценить диапазон прочности на неограниченное сжатие, который может быть достигнут для каждого пласта.Напомним, что этот график предназначен для 100-процентного цементного вяжущего и что шлакоцементные смеси могут быть более подходящими для органических почв.
    4. Проведите программу лабораторных испытаний в лабораторном масштабе, применив диапазон количества связующего, определенный на этапе 2, к образцам почвы из каждого слоя, подлежащего обработке.
    5. Сравните диапазоны прочности на неограниченное сжатие, полученные на этапах 3 и 4. Ожидается, что значения, полученные на этапе 4, будут более надежными для конкретного проекта, поскольку они включают грунты для конкретных участков; тем не менее, разумно сравнить результаты со значениями, полученными на шаге 3 в результате корреляции.Для сухого смешивания установите значения прочности на неограниченное сжатие в зависимости от типа связующего и фактора связующего. Для мокрого перемешивания значения прочности на неограниченное сжатие также зависят от количества воды, добавленной к смеси в водоцементном растворе. Таким образом, соотношение воды и связующего в суспензии и объемное соотношение регистрируются для лабораторных испытаний, проводимых для влажного смешивания.
    6. Оцените отношение прочности смешанного в полевых условиях и отвержденного материала к прочности смешанного в лаборатории и отвержденного материала при тех же пропорциях смеси.Разумная оценка этого отношения составляет 0,5, но оно может варьироваться в зависимости от обрабатываемой почвы и применяемых процедур перемешивания. Инженеру рекомендуется проконсультироваться с инженерами и подрядчиками, имеющими опыт работы с мультиметрами, относительно соответствующих значений этого отношения.
    7. Примените соотношение из шага 6 к результатам шага 5, чтобы получить значения прочности на неограниченное сжатие для смешанного в полевых условиях материала в зависимости от типа связующего, фактора связующего и, для влажного смешивания, отношения воды к связующему, равного суспензия.Полученный диапазон прочности на неограниченное ограниченное сжатие может служить основой для определения расчетной прочности на сдвиг глубокого смешанного грунта с использованием процедуры, изложенной в главе 6.

    5.5 Модуль

    Значения модуля Юнга обработанного грунта используются для расчета сжатия глубокой перемешанной зоны, как описано в главе 6. Секущие значения модуля упругости Юнга при 50 процентах, E 50 , прочности на неограниченное сжатие имеют были связаны с пределом прочности на сжатие q u глубокого смешанного грунта.Для сухого смешивания значения отношения E 50 к q u были зарегистрированы в диапазоне от 50 до 250. (52,65,78) Для влажного смешивания значения отношения из E 50 до q u были зарегистрированы в диапазоне от 75 до 1000. (80) При исследовании 2672 испытаний на неограниченное сжатие образцов керна из колонн с влажным смешиванием Навин и Фильц обнаружили отношение E 50 к q u , равное примерно 300. (81)

    Глубокий смешанный грунт демонстрирует нелинейную реакцию «напряжение-деформация» с более высокой жесткостью при низких деформациях. (53,82) Тацуока и др. указывают на то, что измерения локального смещения, проведенные непосредственно на образцах, могут дать более высокие значения модуля, чем когда смещения основаны на относительном перемещении торцевых пластин. (82) E 50 значения, полученные в результате краткосрочных лабораторных испытаний, не учитывают эффекты длительной ползучести, которая может снизить эффективное значение E 50 для длительной нагрузки.Эффекты более высоких значений модуля при низких деформациях и более высоких значений модуля при измерениях локальной деформации имеют тенденцию противодействовать эффектам длительной ползучести.

    Для проектирования разумные оценки сжатия глубокой смешанной зоны могут быть сделаны путем оценки E 50 как 150 раз q u для сухого перемешивания и оценки E 50 как 300 умноженных на q u для влажного смешивания.

    5,6 Коэффициент Пуассона

    Коэффициент Пуассона не требуется для стандартных процедур проектирования, представленных в главе 6.Однако коэффициент Пуассона может потребоваться, если выполняется численный анализ, а источники в литературе могут дать некоторые рекомендации. Согласно CDIT и Terashi, коэффициент Пуассона глубинного перемешанного грунта колеблется от 0,25 до 0,50 независимо от прочности на неограниченное сжатие. (46,83) Для торфов, стабилизированных сухим цементом, Хебиб и Фаррелл измерили коэффициент Пуассона 0,1 для деформаций менее 1 процента. Макгинн и О'Рурк использовали коэффициент Пуассона 0,25 в своем численном анализе. (84,53) Porbaha et al. использовали сейсмические методы для определения значения коэффициента Пуассона от 0,3 до 0,4 для поведения при малых деформациях глубоко перемешанного материала, созданного с использованием мокрого метода. (10)

    5,7 Проницаемость (гидравлическая проводимость)

    Для сухого перемешивания EuroSoilStab указывает, что проницаемость глинистого грунта, обработанного сухой известью и цементом, может быть в 200-600 раз выше проницаемости нестабилизированного грунта. (49) Полевые испытания, проведенные Baker, показали, что проницаемость колонок с сухой смесью в 10–100 раз превышает проницаемость необработанной глинистой почвы. (65) Следовательно, колонны с сухим смешиванием могут в некоторой степени служить вертикальными стоками.

    Для влажного перемешивания песчаных грунтов обычно используются значения проницаемости от 4,72 × 10 -4 от до 4,72 × 10 -5 футов / день (от 10 -5 до 10 -6 см / с). достижимо. Увеличение связующего фактора и добавление бентонита будет способствовать снижению проницаемости смесей, созданных мокрым методом. Глубокие смесительные колонны, установленные мокрым способом, не считаются вертикальными стоками. (85)

    5,8 Масса устройства

    Для сухого перемешивания Broms сообщает, что удельный вес стабилизированного органического грунта с высоким начальным содержанием воды превышает удельный вес необработанного грунта, и он становится больше с увеличением содержания цемента и извести. (78) Однако он также отмечает, что удельный вес неорганических грунтов часто снижается за счет стабилизации сухой смеси. CDIT сообщает, что для почв, обработанных сухим перемешиванием, общий удельный вес обработанной почвы увеличивается примерно на 3-15 процентов по сравнению с необработанной почвой. (46) Для первоначально насыщенного грунта, обработанного сухим перемешиванием, общий удельный вес насыщенной смеси, γ смесь , определяется уравнением на рисунке 31.


    Рисунок 31. Уравнение. Общий удельный вес насыщенной смеси при сухом перемешивании.

    Где γ грунт - общий удельный вес грунта.

    В отношении влажного смешивания руководство по глубокому смешиванию цемента (CDM) обобщает, указывая, что для почв, обработанных влажным смешиванием, изменение плотности незначительно. (86) Однако, как сообщают Макгинн и О'Рурк, в проекте Бостонской центральной артерии / туннеля произошло существенное снижение удельного веса. (53) Уменьшение в этом случае было в первую очередь результатом того, что первоначальный удельный вес глины имел относительно высокое значение от 120 до 125 фунтов-силы / фут 3 (19-20 кН / м 3 ) и необходимо добавить воду для предварительного кондиционирования глины перед влажным смешиванием с цементным раствором. Для первоначально насыщенного грунта, обработанного влажным перемешиванием, смесь γ определяется уравнением на рисунке 32.


    Рисунок 32. Уравнение. Общий удельный вес насыщенной смеси при влажном перемешивании.

    Где γ пульпа - общий удельный вес пульпы.

    Продолжая пример из раздела 5.4, γ грунт и γ суспензия составляет 107,5 и 100,5 фунт-сила / фут 3 (16,89 и 15,79 кН / м 3 ), соответственно, и VR составляет 24,4 процента. Согласно рисунку 32, γ смесь составляет 106.2 фунт-силы / фут 3 (16,68 кН / м 3 ).

    В практических приложениях для поддержки насыпей с помощью цифрового мультиметра, учитывая, что коэффициенты замещения площади в диапазоне от 0,2 до 0,4 часто используются, изменение удельного веса зоны глубокого перемешивания часто незначительно. Исключения могут возникать для высоких значений коэффициента замещения, когда высокие значения α используются при сухом смешивании или когда высокие значения VR или низкие w: b суспензии используются при влажном смешивании.

    водоцементное отношение

    Водоцементное соотношение - это отношение веса воды к весу цемента, используемого в бетонной смеси.Это имеет важное влияние на качество производимого бетона. Более низкое водоцементное соотношение ведет к более высокой прочности и долговечности, но может затруднить укладку смеси. Трудности с укладкой можно решить, применив пластификатор. Водоцементное соотношение не зависит от общего содержания цемента (и общего содержания воды) в бетонной смеси.

    Рекомендуемые дополнительные знания

    Часто отношение воды к цементу характеризуется как отношение воды к цементу и пуццолану, w / (c + p).Пуццолан обычно представляет собой летучую золу или доменный шлак. Он может включать ряд других материалов, таких как микрокремнезем, зола рисовой шелухи или природные пуццоланы. Добавление пуццоланов повлияет на увеличение прочности бетона.

    Концепция водоцементного отношения была разработана Даффом А. Абрамсом и впервые опубликована в 1918 году.

    Бетон затвердевает в результате химической реакции между цементом и водой (известной как гидратация). На каждые 4 фунта цемента требуется 1 фунт воды для полного завершения реакции.В результате водоцементное соотношение составляет 1: 4 или 25%. На самом деле смесь, образованная 25% воды, слишком сухая и не течет достаточно хорошо, чтобы ее можно было укладывать, а часть воды поглощается песком и камнем и не может участвовать в реакции гидратации. Таким образом, используется больше воды, чем технически необходимо для взаимодействия с цементом. Используются более типичные соотношения вода-цемент от 35% до 40% вместе с пластификатором.

    Слишком много воды приведет к оседанию и сегрегации компонентов песка / камня (больше песка в верхних слоях, потому что камень оседает внизу).Кроме того, любая вода, которая не потребляется в реакции гидратации, в конечном итоге покинет бетон по мере его затвердевания, что приведет к появлению микроскопических пор или отверстий, которые уменьшат конечную прочность бетона (но, что интересно, микроскопические поры или отверстия желательны в наружном бетоне, который намокает при низких температурах, что приводит к циклам замораживания-оттаивания.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *