Классификация песчаных бетонов. Предложения по нормированию характеристик

Предложенные уравнения регрессии дают возможность с высокой точностью рассчитать основные физико-механические характеристики песчаных бетонов в зависимости от состава и технологии изготовления.
Это существенно для определения состава песчаного бетона, экономического анализа целесообразности использования отдельных технологических приемов, но разработчик конструкции, как правило, не может воспользоваться полученными результатами, т. к. не имеет данных об используемом песке, технологии изготовления, типе вяжущего и др.
В его распоряжении обычно имеется единственная характеристика — марка (класс) бетона по прочности на сжатие. Поэтому все основные физико-механические характеристики, включенные в нормативные документы, являются функцией марки бетона. Многими исследователями отмечалось, что ряд характеристик материала, и в первую очередь его деформативность, не могут быть однозначно установлены в зависимости от марки.
По существу физико-механические характеристики, нормируемые СНиП, удовлетворительно соответствуют наиболее массовому виду бетонов, изготавливаемых из умеренно подвижных смесей.
Если в СНиП II-B.1-62 не учитывались различия в прочностных характеристиках тяжелых бетонов в границах марки, а только в модуле упругости тяжелого бетона, то уже СНиП II-21-75 включали разделение свойств тяжелых бетонов по модулю упругости — на бетоны естественного твердения, подвергнутые тепловой обработке при атмосферном давлении, и бетоны, подвергнутые автоклавной обработке.
СНиП 2.03.01-84, впервые включившие в качестве конструкционного материала мелкозернистые бетоны, углубляют дифференциацию, вводя их деление на группы:
А — естественного твердения или подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении на песке с модулем крупности свыше 2,0;
Б — то же на песке с модулем крупности 2,0 и менее;
В — подвергнутого автоклавной обработке.
Еще более глубокая дифференциация принята в этих СНиП по модулю упругости E:
группа А — естественного твердения,
— подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении;
группа Б — естественного твердения,
— подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении;
группа В — автоклавного твердения.
Такое деление предполагает, что либо заранее: известно, на каком песке изготавливается конструкция и как проводится ее термообработка, либо требуется разработка нескольких ее вариантов. Кроме того, назначение СНиП характеристик песчаного бетона в зависимости от модуля крупности песка представляется недостаточно методически обоснованным. Крупность песка не оказывает влияния на прочность бетона, а влияет лишь на количество цементного теста, необходимого для формирования слитной структуры материала. Рядом исследователей отмечалось влияние не только «качества» (В/Ц), но и количества цементного теста на прочностные характеристики бетонов, а в работе установлены физические причины этого явления. Очевидно, что на одном и том же песке могут быть получены песчаные бетоны одинаковой марки из смесей, значительно отличающихся по удобоукладываемости.
Кроме того, Mк плохо характеризует фракционный состав песка, определяющий его пустотность и удельную поверхность — основные факторы, влияющие на расход цемента в песчаном бетоне. Поэтому разделение песчаных бетонов по Mк песка вообще не имеет физического смысла.
Необходимо отметить, что всеми исследователями утверждается не снижение, как это принято в СНиП, а повышение прочностных характеристик материала в границах марки по сравнению с равнопрочными тяжелыми бетонами, что представляется очевидным для песчаного бетона как более однородного материала.
Анализ прочностных характеристик песчаных бетонов и результаты исследований ползучести и усадки показывают целесообразность дальнейшего разделения свойств внутри марки, что практически уже совершенно неприемлемо.
По существу, песчаному бетону, практика изготовления которого идет по пути получения изделий как из подвижных, так и сверхжестких смесей, тесно в рамках существующих СНиП.
С другой стороны, вряд ли целесообразно на нынешнем этапе выделять песчаный бетон, изготовление которого достаточно ограничено, в нормативный документ, отличающийся по структуре от существующего. Приемлемым выходом является определенное усреднение характеристик материала в пределах марки и подготовка рекомендаций, позволяющих при необходимости провести дополнительные проектные работы «на месте», например, в региональной проектной организации.
Результаты проведенных экспериментов, а также анализ работ отечественных и зарубежных исследователей позволили предложить отличную от СНиП классификацию песчаных бетонов, учитывающую особенности методов приготовления и уплотнения цементно-песчаных смесей. В соответствии с предлагаемой классификацией песчаные бетоны могут быть разделены на три группы, существенно отличающиеся как технологическими приемами, используемыми для их изготовления, так и свойствами получаемого материала.
Группа А — бетоны, при изготовлении которых используется тонкомолотое комплексное вяжущее, виброперемешивание, струйная или дезинтеграторная обработка смеси, методы интенсивного уплотнения (вибропрессование, роликовое формование, пресспрокат и др.). Изготовление конструкций по этой технологии позволяет эффективно уплотнять особо жесткие смеси (до 120 сек по ГОСТ 10181.1-81). Основные марки бетона — 500-700.
Группа Б — бетоны, при изготовлении которых используются методы интенсивного уплотнения жестких и особо жестких (40-120 сек) смесей. Иx формование может производиться на виброплощадке с пригрузом, вибропрессованием, роликовым формованием и др. Основные марки бетона - 300-500.
Группа В — бетоны, при изготовлении которых используются традиционные методы перемешивания и уплотнения малоподвижных (OK = 2-4 см) смесей. Основные марки бетона — 100-300.
Для дополнительной проверки предлагаемой схемы классификации были изготовлены и испытаны образцы из песчаных бетонов указанных групп.

На рис. 1.5 приведены величины коэффициента призменной прочности Rпр/R в зависимости от марки бетона по собственным результатам, результатам экспериментов других исследователей, а также контрольных испытаний призм, изготовленных для дополнительной проверки предлагаемой схемы Классификации песчаных бетонов.
Данные, приведенные на рис. 1.5 (сплошная линия соответствует рекомендациям СНиП 2.03.01-84, пунктирная — рекомендациям автора), позволяют выдвинуть предложение о повышении для песчаного бетона коэффициента призменной прочности на 10% по сравнению с рекомендациями норм.
На рис. 1.6 приведены результаты испытаний кубов на раскалывание C целью определения величины Rр. Большая часть экспериментальных показателей расположена значительно выше линии, определяющей величину нормативных сопротивления Rрн по СНиП 2.03.01-84. Точки, расположенные ниже этих линий, соответствуют характеристикам Rp для бетонов из высокоподвижных цементно-песчаных смесей (например, составы 2-2 и 2-3, раздел 1.2, содержащие 350 л. воды на м3).
Данные рис. 1.6 представляют собой не прямые результаты экспериментов, а их обработку в соответствии с предложенной классификацией по формуле

Полученные результаты позволяют рекомендовать нормативные сопротивления осевому растяжению для песчаных бетонов группы В равными нормативным сопротивлениям, принятыми СНиП 2.03.01-84 для равнопрочного тяжелого бетона, для песчаного бетона группы Б на 10 %, а для песчаного бетона группы А — на 20% выше. На том же рисунке приведена линия усредненных величин Rpн.
На рис. 1.7 — результаты опытов по определению зависимости модуля упругости при сжатии от проектной марки песчаных бетонов, подвергнутых тепловой обработке при атмосферном давлении, и песчаных бетонов естественного твердения (в последнем случае величины Eσ умножались на 0,9). Как видно, в подавляющем большинстве случаев точки расположены выше кривых, рекомендуемых СНиП для мелкозернистых бетонов.
Данные обработки величины Eσ по группам А, Б и В приведены на рисунке сплошными линиями. Там же приводится усредненная величина Eσ.
И, наконец, величины εсж пр и μ — коэффициента поперечной деформации (коэффициента Пуассона), приведенные на рис. 1.8, не дают оснований предлагать указанные характеристики, отличающиеся от рекомендаций СНиП.