Порядок выполнения работы, Пример расчета состава бетона - Расчет состава тяжелого бетона

    1. На лабораторном занятии студенты изучают теоретические предпосылки и этапы расчета состава тяжелого бетона по методу абсолютных объемов. 2. Каждый студент выполняет самостоятельно один из вариантов задания расчета состава тяжелого бетона, приведенных в таблице 47.
Пример расчета состава бетона

Требуется подобрать состав тяжелого бетона класса В 22,5, предназначенного для изготовления железобетонных забивных свай при коэффициенте вариации прочности бетона Vп = 10 %, обеспечивающий получение после тепловлажностной обработки ТВО отпускной прочности R О. =100 % Rт. етон изготовляется из бетонной смеси с маркой по удобоукладываемости П 2 (осадка конуса 4...6 см) и маркой бетона по морозостойкости F 200. Проектное задание на расчет состава бетона с необходимыми характеристиками исходных материалов приведено в таблице 31.

Таблица 31 ? Задание на расчет состава тяжелого бетона

Характеристики

Наименование показателей

Обозначение

Единицы измерения

Значения

Бетона

Класс по прочности при сжатии

В

МПа

22,5

Коэффициент вариации прочности

VП

%

10

Отпускная прочность

R о

%

100

Марка по морозостойкости

F

Циклы

200

Бетонной смеси

Подвижность

ОК

См

4...6

Воздухововлечение

ВВ

%

4

Цемента

Наименование (вид)

-

-

ПЦ Д-5

Активность (марка)

R ц

МПа

50

Активность при пропаривании

R ЦП

МПа

32,7

Нормальная густота

НГ

%

28,5

Плотность истинная

С ц

Г/см3

3,0

Плотность насыпная

С ц Нас

Г/см3

1,2

Песка природного

Модуль крупности

МК

-

2,5

Плотность зерен

С п

Г/см3

2,65

Плотность насыпная

С п Нас

Г/см3

1,72

Водопотребность

В п

%

6,0

Влажность

Щ п

%

4,0

Крупного заполнителя

Вид (горная порода)

-

-

Щебень (гранит)

Плотность зерен

С щ

Г/см3

2,60

Плотность насыпная

С щ Нас

Г/см3

1,48

Наибольшая крупность

НК

Мм

20

Влажность

Щ щ

%

3,0

Зерен лещадной формы

-

%

39

Выбор вида цемента для различных условий работы конструкций следует производить по ГОСТ 10178, ГОСТ 23464 с учетом требований ГОСТ 26633, касающихся условий использования цементов для производства различных видов конструкций и предъявляемых к ним требований. Применение пуццолановых цементов для бетонов сборных ЖБК из-за повышенной водопотребности не рекомендуется.

Для бетона дорожных и аэродромных покрытий, железобетонных напорных и безнапорных труб, железобетонных шпал, мостовых конструкций, стоек опор ЛЭП должен применяться портландцемент на основе клинкера с нормированным минералогическим составом (С3А ? 8 %). Для бетона дорожных оснований допускается применение ШПЦ.

Для бетонов с марками по морозостойкости F 200, F 300 рекомендуется применять портландцементы ПЦ Д-0, ПЦ Д-5, ПЦ Д-20, использование ШПЦ или ППЦ для таких бетонов не допускается. Для бетонов с маркой по морозостойкости F 400 и выше следует использовать портландцементы ПЦ Д-0, ПЦ Д-5 или сульфатостойкие портландцементы.

Введение добавок при изготовлении изделий из бетона или железобетона обязательно в следующих случаях:

    ? для приготовления высокоподвижных или литых бетонных смесей с осадкой конуса не менее 10 см, а также при марке бетона равной или большей марки цемента необходимо использование пластификаторов или суперпластификаторов; ? для изделий из бетона с повышенной морозостойкостью (марки F 200 и более) необходимо введение воздухововлекающих или пластифицирующе-воздухововлекающих добавок; ? для агрессивных условий эксплуатации должны вводиться добавки повышающие стойкость бетона и его защитные свойства по отношению к арматуре; ? для бетона с повышенными требованиями по водонепроницаемости (марка W 6 и более) вводятся уплотняющие добавки.

Помимо обязательных случаев химические и минеральные добавки могут применяться для регулирования качества бетонной смеси и бетона, придания бетону специальных свойств, а также для экономии цемента.

Наибольшая крупность заполнителя (НК) принимается в зависимости от вида бетонируемой конструкции и способа транспортирования бетонной смеси. НК не должна превышать 3/4 минимального расстояния между стержнями арматуры, для плитных изделий НК должна быть не более половины толщины плиты. При подаче бетонной смеси по хоботам и бетононасосами НК должна быть не более 1/3 внутреннего диаметра хобота или трубопровода, а при укладке бетонной смеси в скользящую опалубку не должна превышать 1/6 размера наименьшего сечения бетонируемой конструкции. При назначении НК предпочтительно применение максимально допустимого значения для заданного изделия. Принимаем НК = 20 мм.

Определение состава бетона производится расчетно-экспериментальным способом, который включает:

    1. ? установление исходного расчетного состава; 2. ? экспериментальную проверку и корректировку исходного состава по консистенции бетонной смеси и по прочности бетона с получением лабораторного состава на сухих заполнителях; 3. ? определение производственного состава на влажных заполнителях и расчет расхода материалов на один замес бетоносмесителя.

Исходный состав тяжелого бетона определяется в следующем порядке.

1 Проектирование состава бетона осуществляется для обеспечения требуемой прочности, который принимается с учетом фактической однородности бетона по прочности, характеризуемой коэффициентом вариации (Vn).

Средний уровень прочности в зависимости от V N определяется по формуле

RТ = Rн. Кмп (27)

Где R Т - требуемая прочность МПа;

R Н - нормируемая по маркам прочность, МПа;

Таблица 34 ? Коэффициенты для расчета среднего уровня и требуемой прочности

V N,%

< 6

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

К мп

1,03

1,04

1,05

1,07

1,07

1,09

1,09

1,09

1,10

1,10

1,10

1,10

V N, = 10 %. К Мп = 1,09

Из условия задачи находим, что Rт = 22,5 1,09 =24,5 МПа.

2 Определение Ц/В

Определение Ц/В производится по формулам

Для тепловой обработки

Для нормального твердения

Где - активность цемента или гарантированная марочная прочность, МПа.

Принимаем наибольшее значение Ц/В = 2,199.

При использовании воздухововлекающей добавки, обеспечивающей воздухововлечение 2...4 %, Ц/В увеличивается на 0,01...0,02, а при воздухововлечении 4...6 % - на 0,02...0,04 для компенсации понижения прочности бетона вследствие повышенного содержания воздуха в нем. В нашем случае примем воздухововлечение равным 4 %, тогда Ц/В = 2,03 + 0,02 = 2,05.

При нормируемых требованиях к бетону по водонепроницаемости и морозостойкости Ц/В должно быть не менее значений, приведенных в таблице 35. Если из условия обеспечения требуемой прочности Ц/В оказалось ниже, чем требуется для заданной водонепроницаемости и морозостойкости, то для дальнейших расчетов принимается табличное значение. В нашем случае для обеспечения марки по морозостойкости F 200 Ц/В должно быть не менее 1,82. Для дальнейших расчетов принимаем Ц/В = 2,05.

Таблица 35 ? Минимальные значения величины Ц/В для бетонов с нормируемой водонепроницаемостью и морозостойкостью

Марка бетона по водонепроницаемости

Марка бетона по морозостойкости

Ц/В не менее

W2

-

1,43

W4

F100

1,67

W6

F200

1,82

-

F300

2,00

W8

F400

2,22

W12 и более

F500 И более

2,50

3 Определение расхода воды

Определение расхода воды производится по таблице 36 в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, наибольшей крупности заполнителя с последующей корректировкой:

    А) при Ц/В менее 1,25 или Ц/В более 2,5 расход воды соответственно уменьшают или увеличивают на 5 %; Б) при отличии НГ от значений 25...30 % на каждый процент в меньшую (большую) сторону расход воды следует уменьшать (увеличить) на 3...5 л; тяжелый бетон добавка прочность В) в случае отличия модуля крупности песка от значения МК = 2,0 в меньшую (большую) сторону на каждые 0,5 расход воды необходимо увеличить (уменьшить) на 3...5 л; Г) при ОК бетонной смеси ? 10 см следует применять пластифицирующие добавки, а расход воды принимать как для бетонной смеси с ОК = 5...9 см.

Таблица 36 ? Ориентировочный расход воды на 1 м3 бетонной смеси*

Консистенция смеси

Расход воды, л, на 1 м3 бетонной смеси при максимальной крупности заполнителя, мм

ОК, см

Ж, с

Щебня

Гравия

10

20

40

10

20

40

5...9

-

215

205

190

200

185

170

1...4

-

200

185

175

190

175

160

-

5...10

185

175

160

170

160

145

-

11...20

175

165

155

165

150

135

-

21...30

170

160

150

160

145

130

-

? 31

160

150

135

150

135

125

* - данные даны для бетонных смесей на цементе с НГ = 25...30 % и песке с МК = 2,0.

Из таблицы 20 устанавливаем предварительный расход воды. При проектируемой подвижности бетонной смеси, соответствующей ОК = 4...6 см и НК щебня 20 мм расход воды составляет 205 л на 1 м3 бетонной смеси. Так как применяется песок с МК = 2,5, то расход воды уменьшаем на 4 л.

Тогда расход воды составит В = 205 - 4 = 201 л.

4 Определение расчетного расхода цемента

Ц Р = В. Ц/В = 201. 2,05 = 412 кг. (31)

Для обеспечения марки бетона по морозостойкости F 200 принимаем использование добавки ЩСПК в количестве 0,2 % от массы цемента, что позволяет уменьшить количество воды затворения на 10 %. Тогда откорректированный расход воды составит:

В о = 201. 0,9 = 181л.

Отсюда откорректированный расход цемента остается прежним:

6 Определение абсолютного объема заполнителей

Так как ввели воздухововлекающую добавку, которая обеспечивает наличие в бетонной смеси 4 % по объему (40 л), равномерно распределенных пузырьков воздуха, то объем бетонной смеси будет 1000 л - 40 л = 960 л):

V З = 960 - Ц/-В/= 960 - 412/3,0 - 181/1,0 = 641 л. (34)

7 Определение доли песка в смеси заполнителей

Долю песка в смеси заполнителей по абсолютному объему (r) выбираем в зависимости от расхода цемента и наибольшей крупности щебня по таблице 46.

Таблица 46 ? Доля песка в смеси заполнителей r

Расход цемента, кг на 1 м3 бетона

Величина r при наибольшей крупности щебня, мм

10

20

40

200

0,45

0,42

0,39

300

0,42

0,39

0,36

400

0,39

0,36

0,33

500

0,36

0,33

0,30

600

0,33

0,30

0,27

Примечания:

    1 Таблица составлена для песка с МК = 2, при увеличении (уменьшении) МК на 0,5 доля песка увеличивается (уменьшается) на 0,03. 2 При использовании гравия доля песка уменьшается на 0,05. 3 Для жестких бетонных смесей Ж 20 с доля песка уменьшается на 0,04, при подвижных бетонных смесях с ОК не менее 10 см доля песка увеличивается на 0,04.

По заданию наибольшая крупность щебня 20 мм, а расход цемента составляет 401 кг, следовательно, величина r по таблице 40 находится в пределах 0,36...0,33 и по линейной интерполяции r = 0,36, а с учетом примечания "а" так как МК = 2,5, то величина r = 0,36 + 0,03 = 0,39.

8 Количество мелкого заполнителя (песка) рассчитывают по формуле:

П = V з*. r*. = 641. 0,39. 2,65 = 663 кг, (35)

А количество крупного заполнителя (щебня):

Щ = V з. (1-r) . = 641. 0,61. 2,60 = 1016 кг. (36)

Исходный расчетный (номинальный) состав, установленный для сухих материалов, выражают двумя способами:

А) в виде расходов материалов по массе на 1м3 уложенной и уплотненной бетонной смеси:

Цемент = 412 кг,

Песок = 663 кг,

Щебень = 1016 кг,

Сухая добавка ЩСПК = 0,8 кг,

Вода = 181 л.

Б) в виде отношения по массе между цементом, песком, крупным заполнителем (принимая расход цемента за единицу) с указанием Ц/В:

Ц/Ц = П/Ц = Щ/Ц = 1:1,61:2,47 при Ц/В = 2,219.

Расчетная средняя плотность уложенной и уплотненной бетонной смеси подсчитывается как сумма расходов всех компонентов по массе:

С = Ц + П + Щ + В + Д = 412 + 663 + 1016 + 181 + 0,8 = 2273 кг/м3. (37)

Производственный состав определяется с учетом влажности заполнителей, которая может изменяться в зависимости от условий и длительности хранения. При этом количество влажных заполнителей увеличивается настолько, чтобы содержание сухого материала равнялось расчетному количеству, а масса вводимой в замес воды уменьшалась на величину, равную содержанию воды в заполнителях. Следовательно, Ц/В и средняя плотность бетонной смеси не изменяются.

П 1 = П(1 + щ п /100) = 667(1 + 4/100) = 667 + 27 = 694 кг, (38)

Щ 1 = Щ(1 + щ щ /100) = 1023(1 + 4/100) = 1023 + 41 = 1064 кг, (39)

В 1 = 181 - 27 - 41 = 113 л.

Производственный состав 1 м3 бетонной смеси на влажных заполнителях:

Цемент = 401 кг

Песок = 694 кг

Щебень = 1064 кг

Раствор добавки ЩСПК = 39,3 л

Вода = 73,7 л.

Средняя плотность бетонной смеси 2272,66 кг/м3.

Так как объем бетоносмесителя чаще всего таков, что выход готовой бетонной смеси не равен 1 м3, то для определения дозировки материалов на один замес необходимо производственный состав бетонной смеси пересчитать в соответствии с вместимостью бетоносмесителя. В новых моделях бетоносмесителей вместимость их барабана указывается в литрах готовой бетонной смеси Vзам, например 330, 800, 1600 л. В старых моделях вместимость бетоносмесителя указывается по суммарному объему загружаемых сухих компонентов - заполнителе1 и цемента, например 250, 500, 1200, 2400 л.

При использовании новых моделей бетоносмесителей для составления дозировки материалов на замес необходимо количество каждого компонента из производственного состава (на 1000 л) пропорционально пересчитать на объем готового замеса, например на 800 или 1600 л.

Если используются старые модели бетоносмесителей, то следует определить первоначально коэффициент выхода бетонной смеси для номинального состава при сухих заполнителях:

0,71. (40)

Зная, определяется объем бетонной смеси, изготовляемой за один замес бетоносмесителя. При вместимости бетоносмесителя по загрузке 500 л он будет равен: 0,500. 0,71 = 0,355 м3. Умножим массу каждого компонента производственного состава на объем одного замеса, получим дозировку материалов на один замес бетоносмесителя:

Цемент = 401. 0,355 = 142 кг,

Песок = 694. 0,355 = 246 кг,

Щебень = 1064 . 0,355 = 338 кг,

Раствор ЩСПК = 39,3 . 0,355 = 13,9 л,

Вода = 73,7. 0,355 = 26,2 л.

Похожие статьи




Порядок выполнения работы, Пример расчета состава бетона - Расчет состава тяжелого бетона

Предыдущая | Следующая