Нахождение состава бетона с золой включает три этапа:
- экспериментальное определение свойств бетона с золой для различных расходов цемента;
- построение зависимостей свойств бетона с золой от его состава;
- назначение составов бетона с золой по этим зависимостям.
Контрольными служат составы бетона без золы. Желательно принять три состава: с низким, средним и высоким расходами цемента. Это позволяет определить область эффективности применяемой золы и получить зависимости для дальнейшего назначения составов бетона.
В каждый из этих составов вводятся различные количества золы. Ориентировочно можно предполагать, что оптимальный расход золы составит: 30ПТ = (400-450) - Ц (кг/м3), где Ц — расход цемента в контрольном составе. Расчет дает средний расход золы, минимальный можно принять вдвое меньшим, а максимальный — на 30% больше этого значения. Добавка вводится взамен песка, желательно по объему, но допустима и замена по массе. Таким образом, всего используется 9 составов бетона.
Требуемую подвижность в каждом замесе обеспечивают корректировкой расхода воды (расход цемента при этом не меняется!). Образцы испытывают в проектном, а при необходимости и в раннем возрасте. По полученным результатам строят зависимости прочности бетона и водопотребности смесей с разными расход ми цемента от количества золы.
Дальнейшая процедура нахождения состава является расчетной и основывается на этих зависимостях. Первый шаг — назначение расхода золы для каждого подбираемого состава. Возможны два подхода в зависимости от соотношения стоимости золы и цемента.
Стоимость золы существенно ниже, чем цемента и, возможно, даже ниже, чем заполнителей. В этом случае оптимальными будут расходы золы, обеспечивающие максимальную прочность бетона. Этот подход неоднократно предлагался для назначения расхода золы и других МД в бетоне.
Для нахождения расхода цемента строится зависимость: «расход цемента — прочность бетона с оптимальным расходом золы».
По полученным зависимостям определяются составы бетонов с золой.
Стоимость золы составляет существенную часть стоимости цемента. Целесообразно учесть затухающий характер роста прочности при увеличении содержания золы. Следует отметить, что наибольший рост прочности дают первые порции вводимой золы, тогда как близ оптимальной области ее эффект незначителен.
Экономия цемента при введении 100 кг золы составила 45 кг, а при увеличении ее расхода со 100 до 220 кг (оптимум по прочности) возросла лишь на 23 кг. Поэтому можно ограничиться введением, например, 100 кг золы (45% от расхода, оптимального по прочности), получив 65% возможной экономии цемента. При этом устраняется или ослабляется негативное влияние золы на «критические» свойства бетона.
Оптимальный расход золы определяется по соотношению стоимостей золы и цемента. Точку оптимума можно установить проведением касательной к кривой роста прочности при введении золы. Ее наклон определяется соотношением расходов золы и цемента при равной стоимости.
Принята стоимость золы 33% от стоимости цемента. Касательная построена на двух катетах: зола — 100 кг и цемент — 33 кг, что соответствует изменению прочности на 3 МПа. Оптимальный расход золы составил 80 кг/м3. Таким же образом находятся оптимальные расходы золы при других уровнях прочности (расходах цемента).
Ограничения по расходу золы могут быть введены не только из соображений экономии или необходимости обеспечить коррозионную стойкость арматуры. Они возможны и для получения требуемой морозостойкости бетона или ранней прочности.
В итоге расходы золы в зарубежной практике, как правило, ниже оптимальных по прочности. Так, в Германии они составляют обычно 30—100 кг/м3 бетона.
Назначение составов бетона с другими добавками ведется теми же методами, что и для золы. Общая методика, предусматривающая нахождение расхода МД из условия максимальной прочности бетона, приведена в рекомендациях.
Если предполагается ограничиться небольшими расходами золы (до 100 кг/м3 при низких и 50-60 кг/м3 при средних расходах цемента), которые априори дают повышение прочности, методика может быть упрощена. В этом случае достаточно изготовления контрольных составов и составов с принятыми расходами золы. Она может вводиться взамен песка с последующей корректировкой по прочности.
Но при ориентации на постоянное применение золы в бетонах разных составов предпочтительна методика, основанная на получении общей картины влияния золы на прочность бетонов разных составов. Это позволит в дальнейшем при необходимости рассчитывать другие составы бетона с золой, а также выполнять их производственную корректировку.
