ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ - Характеристика технологии легких бетонов

Рациональный выбор исходных материалов является важным фактором обеспечения требуемых технических, технологических и экономических характеристик бетона.

Для расчета состава шлакобетона выбраны следующие характеристики материалов:

1. Цемент: ПЦ М400 Д20 , си = 2950 кг/м3. Цемент отличается повышенной прочностью на изгиб, высокой деформативной способностью, плотностью и морозостойкостью, малой усадкой, большой прочностью на удар, малой истираемостью.

Нормальная густота цементного теста - консистенция раствора вяжущего, при которой получается тесто заданной подвижности. НГЦТ - 26, 05 %, расплыв конуса 110 мм, активность при пропаривании 28 МПа, прочность на сжатие в возрасте 28 суток 46 МПа, прочность при изгибе в возрасте 28 суток 5,5 МПа.

Таблица 2 - Химический состав цемента

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

Щелочи в пересчете на Na2O

%

5,25 - 6,03

3,9 - 4,5

60,5 - 63,23

1,6 - 2,6

1,4 - 2,2

0,2 - 0,3

Таблица 3- Минералогический состав клинкера

C3S

C2S

C3A

C4AF

%

62,3

13,6

7,3

10,0

2. Заполнители: золошлаковые смеси, образующиеся на тепловых электростанциях при совместном гидроудалении золы и шлака в процессе сжигания углей в пылевидном состоянии и применяемые в качестве компонента для изготовления строительных растворов, а также тяжелых, легких и ячеистых бетонов для сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций и изделий.

Золошлаковые смеси состоят из зольной составляющей (частицы золы и шлака размером менее 0,315 мм) и шлаковой, включающей:

Шлаковый песок - зерна размером от 0,315 до 5 (3) мм;

Шлаковый щебень - зерна размером свыше 5 (3) мм.

Таблица 4 - Типы золошлаковых смесей

Наименование показателя

Значение показателя для различных типов смесей

Крупнозернистая

Среднезернистая

Мелкозернистая

Максимальный размер зерен шлака шлаковой составляющей мм, не более

40

20

5

Содержание шлаковой составляющей, % по массе

50-90

10-50

0-10

Содержание шлакового щебня в шлаковой составляющей, % по массе

Более 20

Менее 20

-

Насыпная плотность золошлаковой смеси должна быть не более 1200 кг/м3.

Содержание оксида кальция СаО в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 10% по массе.

Содержание оксида магния MgO в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 5% по массе.

Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 в зольной и шлаковой составляющих золошлаковой смеси должно быть не более 3% по массе, в том числе сульфидной серы - не более 1 % по массе;

Содержание щелочных оксидов натрия и калия в пересчете на Na2O в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 3% по массе.

При приготовлении легких бетонов следует применять крупнозернистую смесь с пористой шлаковой составляющей в качестве заполнителя при производстве шлакобетонов, в том число и стеновых камней. [2] примесь смола бетон добавка

3. Добавки. В легких конструкционных бетонах можно применять добавки, рекомендуемые для тяжелых бетонов. При изготовлении изделий из конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов классов В 3,5 - В 7,5 обязательно применение воздухововлекающих добавок (Micro Air 114) с целью снижения на 50 - 150 кг/м3 средней плотности легкого бетона плотной структуры и на 5 - 19 % его теплопроводности за счет уменьшения содержания мелкого заполнителя; улучшения удобоукладываемости, связности, однородности смеси при транспортировании и формовании; уменьшения расхода пористых водопотребных песков или зол ТЭЦ со снижением отпускной и эксплуатационной влажности бетона и повышением его долговечности. Кроме этого, можно применять пластификаторы (Суперпластификатор С-3 "FRAME C3") для снижения на 10 - 20 % водосодержания бетонной смеси и отпускной влажности бетона; гидрофобизирующие добавки (Гидрофобизатор Мастерсил 303 B) для уменьшения водопоглощения бетона в ограждающих конструкциях, эксплуатируемых в агрессивных средах; ускорители твердения (Pozzolith 555) для обеспечения требуемой распалубочной прочности при сокращенных режимах тепловой обработки.

Добавка Micro Air 114 - Воздухововлекающая добавка на основе синтетических смол.

    - В отличие от обычной воздухововлекающей смолы представляет собой добавку в жидком виде, что исключает необходимость ее растворения перед применением. - Обеспечивается возможность точного дозирования. - Образует мелкие воздушные поры. - Хорошо действует при применении жесткой воды. - Не содержит в своем составе хлоридов. - Плотность (при 20°C) с = 1010 кг/см3

Суперпластификатор С-3 "FRAME C3" [7]

    - повышает однородность бетонной смеси; - повышает подвижность бетонной смеси с П1 до П5; - повышение удобоукладываемости бетонных смесей без снижения прочности и долговечности бетона; - сокращение расхода цемента повышение морозостойкости, водонепроницаемости. - Плотность с= 1160 кг/м3.

Гидрофобизатор Мастерсил 303 B силановый на водной основе для бетонных поверхностей от воздействия погодных условий и хлоридов, однокомпонентный;

    - наносится распылителем; - улучшает эстетичность поверхности; - обладает устойчивостью к кислотным осадкам и ультрафиолетовым лучам; - не влияет на паропроницаемость; - легко применяется; - экологически чистый. - Плотность, с = 1010 кг/м3.

Pozzolith 555 Ускоритель схватывания бетона.

Химическая добавка Pozzolith 555 представляет собой водный раствор синтетических полимеров, который ускоряет схватывание и повышает раннюю прочность бетона. Pozzolith 555 особенно эффективен при бетонировании в холодных погодных условиях. Тесты показали, что бетон, изготовленный с использованием Pozzolith 555, обладает практически одинаковым временем затвердевания с бетоном, изготовленным с использованием 2% хлорида кальция.

    - Значительно увеличивается скорость работ по бетонированию; - Увеличивается оборачиваемость опалубочных форм; - Обеспечиваются более быстрые сроки введения конструкций в эксплуатацию; - Не содержит в своем составе хлоридов, поэтому не вызывает коррозию железной арматуры. - Плотность (при 20°C) с = 1376 кг/м3.

РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОНА

Расчет базового состава бетона

1. Рассчитать состав В5 с подвижностью бетонной смеси 1-4 см (П1).

Марка бетона: по прочности на сжатие М75,

по средней плотности D1200,

по морозостойкости F100.

Цемент М400, с = 2950 кг/м3.

Характеристика заполнителя: золошлаковая смесь, Dнаиб = 40 мм, с = 1200 кг/м3.

Марка заполнителя 600, марка заполнителя по прочности П35.

1.1 Цементно-водное отношение рассчитываем по формуле:

Где V - коэффициент вариации (16%)

Rб - плотность бетона через 28 суток, Мпа

Назначаем ориентировочный расход цемента. Расход цемента составляет 230 кг/м3, средняя плотность бетона в сухом состоянии с = 1000 кг/м3. [8]

Назначаем ориентировочный расход воды в соответствии с заданным показателем подвижности бетонной смеси. Расход воды принимаем 190 л/м3. [9]

Рассчитываем ориентировочный расход заполнителей, исходя из заданной средней насыпной плотности бетона в сухом состоянии, по формуле:

Где З - суммарный расход песка и крупного заполнителя на 1м3 бетона, кг;

С0 - заданная плотность сухого бетона кг/м3;

1,15Ц - масса цементного камня в бетоне с учетом химически связанной гидратной воды, кг.

.

Проверка правильности расчета состава бетона производят по формуле:

Расчет щебня и песка в составе золошлаковой смеси производится по формулам (5) и (6):

Где П - расход песка на 1 м3 бетона, кг;

снп, снк - насыпная плотность соответственно песка и щебня, кг/м3;

R - доля песка по объему в смеси заполнителя, R = 0,4

РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОНА С ДОБАВКАМИ

Расход воды определяют по формуле (7):

Где В1 - расход воды на 1 м3 бетонной смеси с добавкой, л;

К - коэффициент эффективности введения добавки;

В - расход воды на 1 м3 бетонной смеси без добавки.

Расход цемента на 1 м3 бетонной смеси рассчитывают по формуле (8):

РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОНА С ДОБАВКОЙ:

- Micro Air 114 (снижение водопотребности на 5%).

Расчет заполнителей производится по формуле (4):

    - С-3 "FRAME C3" (снижение водопотребности на 10%). - Мастерсил 303B (снижение водопотребности на 8%). - Pozzolith 555 (снижение водопотребности на 3%).

Таблица 5 - Расходы материалов на 1 м3 бетона.

№ состава

Вид добавки

Кол-во добавки, % массы цемента

Расход материалов на 1 м3 бетона

Добавка [4]

Ц

В

З

1

-

-

230

190

735,5

-

2

Micro Air 114

0,35

131,76

180,5

848,47

0,46

3

С-3 "FRAME C3"

0,6

127,83

171

856,44

0,76

4

Мастерсил 303B

0,3

127,6

174,8

853,25

0,38

5

Pozzolith 555

1,1

129,01

184,3

851,6

1,41

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТАВОВ БЕТОНА

Технико-экономическая оценка составов бетона производится по формулам (9) и (10):

Где Сб - изменяющаяся часть себестоимости 1 м3 бетона, руб/м3;

Сц, Сщ, Св, Сп и Сд - стоимость единицы продукции соответственно цемента, песка, щебня, воды и добавки, руб.;

Ц, П, Щ, В и Д - расходы цемента, песка, щебня, воды и добавки на 1 м3 бетона;

Суд - удельные затраты на создание линии по приготовлению добавки, руб (принимается в размере одного процента от стоимости 1 м3 бетона).

Где Эв - энергозатраты на 1 м3 бетона, кг услов. топл/м3;

Эщ, Эп, Эц, Эв - энергозатраты на производство единицы продукции соответственно цемента, песка, щебня, воды, кг услов. топл.

Результаты расчетов представлены в таблице 6 и 7.

Таблица 6-Расчет изменяющейся части себестоимости 1 м3 бетонных смесей различного состава и экономического эффекта от введения добавок.

Материал

Стоимость единицы, руб

Смесь без добавки

Смесь с добавками

Micro Air 114

С-3 "FRAME C3"

Мастерсил 330В

Pozzolith 555

Снижение водопотребности на

5%

10%

8%

3%

Расход

Затраты

Расход

Затраты

Расход

Затраты

Расход

Затраты

Расход

Затраты

Цемент, т

3500

0,230

805

0,13176

461,16

0,12783

447,40

0,1276

446,6

0,12901

451,53

Золошлаковая смесь, т

700

0,7355

514,85

0,84847

593,92

0,85644

599,51

0,85325

597,27

0,8516

596,12

Вода, м3

25

0,190

4,75

0,1805

4,51

0,171

4,27

0,1748

4,37

0,1843

4,61

Добавка Micro Air 114 , кг

0,85

-

-

0,46

0,391

-

-

-

-

-

-

Добавка С-3 "FRAME C3", кг

48

-

-

-

-

0,76

36,48

-

-

-

-

Добавка Мастерсил 303 B, кг

290,23

-

-

-

-

-

-

0,38

110,28

-

-

Добавка Pozzolith 555, кг

252

-

-

-

-

-

-

-

-

1,41

355,32

Уд. затраты на создание линии по приготовлению добавки, руб.

-

-

-

-

10,59

-

10,87

-

11,58

-

14,07

Изменяющая часть себестоимости смеси, руб/м3

-

-

1324,6

-

1070,57

-

1098,53

-

1170,1

-

1421,65

Экономический эффект, руб/м3

-

-

-

-

254,03

-

226,07

-

154,5

-

-97,05

Таблица 7 - Расчет энергозатрат на производство материалов для 1 м3 бетонных смесей различного состава.

Материал

Энерго-затраты на произ-водство единицы материала, кг усл. топл

Смесь без добавки

Смесь с добавками

Micro Air 114

С-3 "FRAME C3"

Мастерсил 330В

Pozzolith 555

Снижение водопотребности на

5%

10%

8%

3%

Расход

Затраты

Расход

Затраты

Расход

Затраты

Расход

Затраты

Расход

Затраты

Цемент, т

260

0,230

59,8

0,13176

34,25

0,12783

33,23

0,1276

33,17

0,12901

33,54

Золошлаковая смесь, м3

43

0,7355

31,62

0,84847

36,48

0,85644

36,82

0,85325

36,68

0,8516

36,61

Вода, м3

9,6

0,190

1,824

0,1805

1,73

0,171

1,64

0,1748

1,67

0,1843

1,76

Итого энергозатрат на материалы

-

93,24

-

72,46

-

71,69

-

71,52

-

71,91

Похожие статьи




ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ - Характеристика технологии легких бетонов

Предыдущая | Следующая