Подбор состава бетона лабораторная работа
Обновлено: 02.05.2024
Бетонами называются искусственные каменные материалы, получаемые при затвердевании тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды и специальных добавок, взятых в определенных количествах.
Прочность бетона на сжатие и растяжение определяют по ГОСТ 10180 или ГОСТ 28570, или ГОСТ 22690, или ГОСТ 17624, или ГОСТ 22783. Морозостойкость бетона определяют по ГОСТ 10060 или 26134, водонепроницаемость - по ГОСТ 12730.5.
Другие показатели качества бетонов определяют в соответствии с требованиями, установленными в стандартах и технических условиях на бетон конструкций конкретных видов: среднюю плотность - по ГОСТ 12730.1; влажность - по ГОСТ 12730.2; водопоглощение - по ГОСТ 12730.3; показатели пористости - по ГОСТ 12730.4; истираемость - по ГОСТ 13087; призменную прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона по ГОСТ 24452; деформации усадки и ползучести - по ГОСТ 24544; выносливость - по ГОСТ 24545; тепловыделение - по ГОСТ 24316.
Применение заполнителей исключает большие усадки цементного камня и снижает стоимость бетона, так как заполнитель и вода оставляют 85. 90% массы бетона, а цемент - 10. 15%. Показатели качества крупного заполнителя для тяжелого бетона определяют по ГОСТ 8269, и мелкого заполнителя для бетонов по ГОСТ 8735.
Показатели качества добавок проверяют по ГОСТ 24211, а воды - по ГОСТ 23732.
Бетонная смесь – смесь из вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды и специальных добавок, взятых в определенных количествах, до затвердевания.
Качество бетонной смеси определяют по ГОСТ 10181-2000.
В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделит на три группы: сверхжесткие (СЖ), жесткие (Ж) и подвижные (П). Группы подразделяют на марки по удобоукладываемости.
В зависимости от удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют в соответствии с табл. 1.
Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости
| Марка по удобоукладываемости | Норма удобоукладываемости по показателю: | ||
| жесткости, с | подвижности, см | ||
| осадка конуса | расплыв конуса | ||
| Сверхжесткие смеси | |||
| СЖ3 | Более 100 | — | — |
| СЖ2 | 51—100 | — | — |
| СЖ1 | 50 и менее | — | — |
| Жесткие смеси | |||
| Ж4 | 31—60 | — | — |
| Ж3 | 21—30 | — | — |
| Ж2 | 11—20 | — | — |
| Ж1 | 5—10 | — | — |
| Подвижные смеси | |||
| П1 | 4 и менее | 1—4 | — |
| П2 | — | 5—9 | — |
| П3 | — | 10—15 | — |
| П4 | — | 16—20 | 26—30 |
| П5 | — | 21 и более | 31 и более |
По ГОСТ 7473-94 бетонные смеси по степени готовностиподразделяют на бетонные смеси готовые к употреблению (БСГ) и бетонные смеси сухие (БСС).
Условное обозначение бетонной смеси при заказе должно состоять из сокращенного обозначения бетонной смеси с указанием степени готовности, типа бетона и его класса по прочности, марки по удобоукладываемости, морозостойкости, водонепроницаемости, средней плотности (для легкого бетона) и обозначения настоящего стандарта.
Примеры условного обозначения готовой к употреблению бетонной смеси приведены в табл. 2.
Условные обозначения бетонной смеси по ГОСТ 7473-94
| Характеристика бетонной смеси | Условное обозначение |
| Бетонная смесь, готовая к употреблению, тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В25, марок по удобоукладываемости П1, морозостойкости F200 и водонепроницаемости W4 | БСГ В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-94 |
| То же, сухая бетонная смесь тяжелого бетона | БСС В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-94 |
| Бетонная смесь, готовая к употреблению, легкого бетона класса по прочности В12,5, марок по удобоукладываемости П2, морозостойкости F200, водонепроницаемости W2 и средней плотности D900 | БСГ В12,5 П2 F200 W2 D900 ГОСТ 7473-94 |
| То же, сухая бетонная смесь легкого бетона | БСС В12,5 П2 F200 W2 D900 ГОСТ 7473-94 |
Подбор состава бетона заключается в определении расхода исходных материалов (вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей) на 1 м 3 уплотненной бетонной смеси или в относительном выражении - соотношения по массе или объему между количествами цемента, песка и щебня (гравия) при обязательном указании водоцементного отношения. В последнем случае массу или объем цемента принимают за единицу, поэтому соотношение между составными частями бетона имеет вид: 1:Х:У при определенном В/Ц (где X - количество частей песка, У - количество частей щебня или гравия).
От правильности проектирования состава тяжелого цементного бетона зависят его плотность и прочность, которые, в свою очередь во многом определяют такие важные свойства как морозостойкость, водонепроницаемость и др. Рациональным считается тот состав тяжелого бетона, в котором расход вяжущего минимален при условии получения заданной прочности бетона и необходимой удобоукладываемости бетонной смеси.
Номинальный состав бетона определяют по ГОСТ 27006-86 в следующей последовательности:
1) устанавливают характеристики исходных материалов для бетона;
2) производят расчет начального и дополнительных составов бетона;
3) изготовляют пробные замесы начального и дополнительного составов, отбирают пробы с корректировкой удобоукладываемости бетонной смеси;
4) изготовляют и испытывают образцы бетона по всем нормируемым показателям качества;
5) обрабатывают полученные результаты с установлением зависимостей, отражающих влияние параметров состава на нормируемые показатели качества бетонной смеси и бетона и предназначенных для назначения номинального, а также назначения и корректировки рабочих составов бетона;
6) назначают номинальный состав бетона, обеспечивающий получение бетонной смеси и бетона с требуемыми показателями качества при минимальном расходе вяжущего.
Дополнительные составы рассчитывают аналогично начальному составу при значениях варьируемых параметров состава, отличающихся от принятых при расчете начального состава в меньшую и большую сторону на 15. 30%. Число дополнительных составов по каждому из этих параметров должно быть не менее двух.
Бетонные смеси характеризуют следующими показателями качества: средняя плотность; объем вовлеченного воздуха; расслаиваемость (при необходимости); сохраняемость свойств во времени: удобоукладываемость, расслаиваемость, объем вовлеченного воздуха (при необходимости).
Требования к вяжущим материалам
В качестве вяжущих материалов следует применять портландцементы и шлакопортландцементы по ГОСТ 10178, сульфатостойкие и пуццолановые цементы по ГОСТ 22266 и другие цементы по стандартам и техническим условиям в соответствии с областями их применения для конструкций конкретных видов.
Вид и марку цемента следует выбирать в соответствии с назначением конструкций и условиями их эксплуатации, требуемого класса бетона по прочности, марок по морозостойкости и водонепроницаемости, величины отпускной или передаточной прочности бетона для сборных конструкций на основании требований стандартов, технических условий или проектной документации на эти конструкции.
Марку цемента назначают в зависимости от требуемого класса (проектной марки) бетона по прочности при сжатии (табл. 3).
| Класс бетона | В10 | В15 | В20 | В22,5 | В25 | В30 | В35 | В40 | В45 и выше |
| Марка бетона | М150 | М200 | М250 | МЗ00 | М350 | М400 | М450 | М500 | М600 и выше |
| Марка цемента | МЗ00 | МЗ00 М400 | М400 | М400 М500 | М400 М500 | М500 М600 | М550 М600 | М600 | М600 |
Содержание фракций в крупном заполнителе бетона
| Наибольшая крупность заполнителя, мм | Содержание фракций в крупном заполнителе, % | |||
| от 5 (3) до 10 мм | св. 10 до 20 мм | св. 20 до 40 мм | св. 40 до 80 мм | св. 80 до 120 мм |
| - | - | - | - | |
| 25. 40 | 60. 75 | - | - | - |
| 15. 25 | 20. 35 | 40. 65 | - | - |
| 10. 20 | 15. 25 | 20. 35 | 35. 55 | - |
| 5. 10 | 10. 20 | 15. 25 | 20. 30 | 30. 40 |
Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии не должно превышать для бетонов всех классов 1% по массе, а в щебне из осадочных пород не должно превышать для бетонов класса В22,5 и выше - 2% по массе; класса В20 и ниже - 3% по массе.
Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в крупном заполнителе не должно превышать 35% по массе.
Прочность щебня (гравия) должна быть не ниже данных табл. 5.
| Класс бетона | В15 и ниже | В20 | В22,5 | В25 | В30 | В40 | В45 и выше |
| Марка щебня из природного камня | |||||||
| Марка щебня по дробимости | Др16 | Др12 | Др8 |
Марка щебня из изверженных пород должна быть не ниже 800, щебня из метаморфических пород - не ниже 600 и осадочных пород - не ниже 300, гравия и щебня из гравия - не ниже Др16.
Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня и гравия фракций от 5 (3) до 10 мм, св. 10 до 20 мм, св. 20 до 40 мм, св. 40 до 80 (70) мм и смеси фракций от 5 (3) до 20 мм и от 5 до 15 мм должны соответствовать указанным в таблице 6, где и - наименьшие и наибольшие номинальные размеры зерен.
Литература
1. Микульский В.Г. Строительные материалы (материаловедение и технология): учебное пособие. – М.: ИАСВ, 2002. – 536 с.
2. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Лабораторные определения свойств строительных материалов: учебное пособие. – М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2004. – 176 с.
Варианты исходных данных для расчета состава тяжелого бетона
Окончание прил. 1
Примечание: 1. Крупность песка (мл – мелкозернистый, ср – средней крупности, кр – крупнозернистый). 2. Качество заполнителей ( вк – высококачественные, рк – рядового качества, пк - пониженного качества).
Варианты исходных данных для расчета зернового состава песка
| № варианта | Частные остатки, г, на ситах с размерами отверстий, мм | Прошло через сито 0,14 мм | ||
| 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 |
Окончание прил. 2
| № варианта | Частные остатки, г, на ситах с размерами отверстий, мм | Прошло через сито 0,14 мм | ||
| 2,5 | 1,25 | 0,63 | 0,315 | 0,14 |
Варианты исходных данных для расчета зернового состава щебня
| № варианта | Частные остатки (кг) на ситах с размерами отверстий, мм | Прошло через сито 5 мм | ||
| 1,1 | 7,2 | 8,1 | 2,7 | 0,9 |
| 1,2 | 7,8 | 7,2 | 2,7 | 1,1 |
| 1,4 | 9,2 | 8,1 | 1,1 | 0,2 |
| 1,5 | 10,1 | 7,1 | 1,1 | 0,2 |
| 1,6 | 10,5 | 6,2 | 1,4 | 0,3 |
| 0,4 | 11,5 | 6,1 | 1,5 | 0,5 |
| 0,7 | 10,5 | 7,4 | 1,5 | 0,2 |
| 0,7 | 10,5 | 7,5 | 1,2 | 0,1 |
| 0,9 | 10,1 | 6,5 | 1,8 | 0,7 |
| 1,1 | 8,4 | 8,2 | 2,2 | 0,1 |
| 0,3 | 12,2 | 6,7 | 0,6 | 0,2 |
| 0,5 | 12,4 | 6,3 | 0,5 | 0,3 |
| 0,5 | 10,7 | 7,4 | 1,1 | 0,3 |
| 0,8 | 4,5 | 8,4 | 3,7 | 2,6 |
| 0,6 | 4,2 | 8,8 | 4,2 | 2,2 |
| 0,8 | 2,5 | 10,1 | 4,3 | 2,3 |
| 0,7 | 2,5 | 12,2 | 3,2 | 1,4 |
| 0,4 | 4,4 | 13,2 | 1,8 | 0,2 |
| 0,5 | 9,4 | 7,3 | 2,4 | 0,4 |
| 0,4 | 11,5 | 7,1 | 0,6 | 0,4 |
| 0,5 | 12,4 | 5,4 | 0,8 | 0,9 |
| 1,4 | 8,1 | 6,4 | 3,2 | 0,9 |
| 0,4 | 12,5 | 5,8 | 0,7 | 0,6 |
| 0,5 | 10,5 | 7,1 | 1,5 | 0,4 |
| 0,7 | 7,3 | 11,4 | 0,4 | 0,2 |
| 0,3 | 4,0 | 13,4 | 1,8 | 0,5 |
| 1,1 | 8,2 | 6,4 | 3,3 | 1,0 |
| 0,3 | 9,5 | 7,4 | 2,2 | 0,6 |
| 0,9 | 8,4 | 8,3 | 2,1 | 0,3 |
| 0,5 | 12,4 | 6,0 | 0,6 | 0,5 |
| 0,6 | 12,0 | 5,4 | 0,8 | 1,2 |
| 1,1 | 7,3 | 7,6 | 3,3 | 0,7 |
| 1,0 | 9,2 | 8,1 | 1,4 | 0,3 |
| 1,1 | 10,1 | 7,2 | 1,2 | 0,4 |
| 1,2 | 10,5 | 6,4 | 1,4 | 0,5 |
Лабораторная работа № 6
Подбор состава тяжелого цементного бетона
Бетонами называются искусственные каменные материалы, получаемые при затвердевании тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды и специальных добавок, взятых в определенных количествах.
Прочность бетона на сжатие и растяжение определяют по ГОСТ 10180 или ГОСТ 28570, или ГОСТ 22690, или ГОСТ 17624, или ГОСТ 22783. Морозостойкость бетона определяют по ГОСТ 10060 или 26134, водонепроницаемость - по ГОСТ 12730.5.
Другие показатели качества бетонов определяют в соответствии с требованиями, установленными в стандартах и технических условиях на бетон конструкций конкретных видов: среднюю плотность - по ГОСТ 12730.1; влажность - по ГОСТ 12730.2; водопоглощение - по ГОСТ 12730.3; показатели пористости - по ГОСТ 12730.4; истираемость - по ГОСТ 13087; призменную прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона по ГОСТ 24452; деформации усадки и ползучести - по ГОСТ 24544; выносливость - по ГОСТ 24545; тепловыделение - по ГОСТ 24316.
Применение заполнителей исключает большие усадки цементного камня и снижает стоимость бетона, так как заполнитель и вода оставляют 85. 90% массы бетона, а цемент - 10. 15%. Показатели качества крупного заполнителя для тяжелого бетона определяют по ГОСТ 8269, и мелкого заполнителя для бетонов по ГОСТ 8735.
Показатели качества добавок проверяют по ГОСТ 24211, а воды - по ГОСТ 23732.
Бетонная смесь – смесь из вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды и специальных добавок, взятых в определенных количествах, до затвердевания.
Качество бетонной смеси определяют по ГОСТ 10181-2000.
В зависимости от показателя удобоукладываемости бетонные смеси подразделит на три группы: сверхжесткие (СЖ), жесткие (Ж) и подвижные (П). Группы подразделяют на марки по удобоукладываемости.
В зависимости от удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют в соответствии с табл. 1.
3. Подготовка работы: из материалов рассчитанных на замес готовим бетонную смесь, подвижность которой определяется стандартным конусом высотой 300 мм, с диаметром нижнего основания 200 мм, верхнего 100 мм.
4. Проведение работы: форму устанавливаем на ровную горизонтальную поверхность, предварительно протертую изнутри влажной тканью, затем через воронку форму заполняют тремя ровными по высоте слоями бетонной смеси с уплотнение каждого слоя 25-кратным штыкованием металлической штыковкой диаметром 16 мм и длиной 600 мм. после укладки и штыкования избыток бетонной смеси срезают кельмой вровень с краями формы. Затем форму снимают, не разрушая бетонный конус, и ставят рядом со смесью. Освобожденная от формы бетонная смесь под действием собственной массы начинает оседать. На верхнее основание формы конуса укладывают металлическую или деревянную линейку, от нижнего ребра которой другой линейкой измеряют конуса ОК с точностью до 0,5 см.
5. Схемы и формулы:
Рисунок 16. определение подвижности бетонной смеси стандартным конусом.
где, 1 – осевший конус бетонной смеси; 2 – линейка с делениями; 3 – металлическая линейка; 4 – форма – конус.
6. Вывод: в результате проведенных испытаний осадка конуса (ОК) равна 0, время вибрирования 12 сек. Марка по удобоукладываемости Ж2
«Определение марки бетона»
1. Сущность работы: изготавливаем образцы-кубы, по истечении 28 суток твердения в нормальных условиях (Н.У.) образцы осматриваем, измеряем, испытываем на сжатие, определяем средние значения предела прочности при сжатии по ГОСТ 26 633-91.
2. Аппаратура: формы, виброплощадки, неметаллическая линейка, лопатки, поддон, гидравлический пресс.
3. Подготовка работы: изготавливаем образцы согласно требованиям ГОСТ 26 633-91 и ГОСТ 10 180-90. замешиваем смесь лабораторного состава. Форму заполняем в два слоя каждый слой штыкуется из расчета: один удар на 1 м3поверхности, уплотнение производим на виброплощадке. Образцы выдерживаем во влажных условиях 1 сутки, затем формы распалубливаем, образцы оставляем для набора прочности.
б) расход воды на 1 м 3 бетона (по графику или таблицам):
в) определение расхода цемента на 1 м 3 бетона по формуле:
г) определение расхода щебня (гравия) на 1 м 3 бетона по формуле:
д) определение расхода песка на 1 м 3 бетона по формуле:
4. Проверка правильности состава бетонной смеси по формуле Б.Т. Скрамтаева:
Итоговая таблица расхода материалов на 1 м 3 бетона
| Расход цемента | Расход воды | Расход щебня | Расход песка | Пластичность бетонной смеси |
5. Подбор пластичности бетонной смеси
Таблица расхода материалов на 10 л бетонной смеси (данные из предыдущей таблицы уменьшить в 100 раз)
а) первое перемешивание
| Расход цемента | Расход воды | Расход песка | Расход щебня (гравия) | Осадка конуса |
б) второе перемешивание
| Добавка цемента | Добавка воды | Добавка песка | Добавка щебня (гравия) | Осадка конуса |
в) третье перемешивание
| Добавка цемента | Добавка воды | Добавка песка | Добавка щебня (гравия) | Осадка конуса |
6. Определение средней плотности бетонной смеси
| Объем сосуда | Масса сосуда | Масса сосуда с бетоном | Масса бетона | Средняя плотность бетона |
7. Фактический расход материалов для пробного замеса
| Расход цемента | Расход воды | Расход щебня (гравия) | Расход песка | ||||
| на 10 л | на 1 м 3 | на 10 л | на 1 м 3 | на 10 л | на 1 м 3 | на 10 л | на 1 м 3 |
8. Расчет состава бетона по массе:
: : =
Расчет состава бетона по объему:
: : =
9. Определение фактического выхода бетона в л:
10. Коэффициент выхода бетонной смеси
11. Определение истинного расхода материалов на 10 л и на 1 м 3 бетона, исходя из расхода на фактический выход бетона при пробном замесе
1 Лабораторная работа 14 РАСЧЕТ СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА НА ПЛОТНОМ ЗАПОЛНИТЕЛЕ Бетон представляет собой искусственный каменный материал, полученный в результате твердения рассчитанной бетонной смеси, состоящей из воды, минерального вяжущего, мелкого и крупного заполнителей. Основным свойством бетонной смеси является пластичность, бетона плотность и прочность. Поэтому расчет состава (ГОСТ ) проводят на основании заданных основных критериев: удобоукладываемости (подвижности или жесткости) бетонной смеси и заданной проектной прочности бетона с использованием графиков и таблиц. Регулировать свойства можно или за счет целенаправленного подбора состава, или путем введения добавок. Изменить прочность и плотность бетона можно также за счет применения заполнителей, различных по структуре, прочности и размерам. Так тяжелый плотный высокомарочный бетон с высокими эксплуатационными свойствами получают, используя многофракционный мытый заполнитель кубической формы, полученный дроблением высокоплотной горной породы. Чем выше насыщаемость единицы объема тяжелого бетона заполнителем, тем меньше пустотность и выше его конструктивные свойства, т.к. располагаемый по контактному слою и объединяющий в монолит цементный камень всегда более дефектный по структуре и свойствам, чем плотный заполнитель. При получении легких бетонов, которые в зависимости от прочности и плотности применяют для выполнения несущих (Д = кг/м 3, R сж = МПа) и ограждающих конструкций (Д = кг/м 3, R сж = 2,5 15 МПа), теплоизоляции (Д < 500 кг/м 3, R сж < 2,5 МПа), определяющее значение имеет используемый заполнитель. В зависимости от его размеров и пористости можно получить различные по показателям и назначению бетоны. В цементных легких бетонах в связи с тем, что цементный камень по отношению к пористому заполнителю всегда более плотный и, следовательно, прочный, насыщение объема легким заполнителем приводит к снижению прочностных показателей и улучшению теплоизоляционных и акустических свойств. Следовательно, для легких бетонов есть больше возможностей подбора и регулирования их свойств в зависимости от применяемых заполнителей. В качестве пористого заполнителя, мелкого и крупного, можно использовать искусственно полученные (керамзитовый гравий, аглопоритовый щебень) и отходы производств (шлаки, древесные и растительные отходы, золы). 112
2 Цель работы Студент должен приобрести 1. Навыки: подбора состава бетона в зависимости от типа бетонируемой конструкции, проектируемой прочности бетона и требуемой удобоукладываемости бетонной смеси; корректировки состава бетона с учетом влажности заполнителей и вводом добавок разного класса. 2. Умения: анализировать влияние легких заполнителей на свойства бетона; оценивать по определенным показателям вид и назначение легких бетонов. Подбор состава бетона (СТБ ) включает расчет содержания составляющих компонентов на 1 м 3 бетонной смеси и определение номинального состава по массе. Состав рассчитывают исходя из заданной средней прочности бетона на осевое сжатие, а для легкого бетона и марки по плотности. Подбор состава проводят с учетом требуемой удобоукладываемости (подвижности или жесткости) бетонной смеси, которую выбирают по таблице в зависимости от назначения, массивности, густоты армирования, а также вертикального или горизонтального способа бетонирования конструкции. Для расчета состава необходимо иметь следующие характеристики используемых материалов, которые должны соответствовать требованиям ГОСТов и СТБ: вид вяжущего, его марку и минералогический состав, истинную и насыпную плотность; вид, зерновой состав, пустотность, водопотребность, истинную и насыпную плотность заполнителей; марку крупного заполнителя по прочности; содержание вредных примесей; вид и характеристики применяемых добавок. Подбор состава включает: расчет контрольного состава без добавок из условия использования сухих заполнителей; корректировку состава при введении добавок и применении влажных заполнителей; изготовление лабораторного состава с контролем соответствия удобоукладываемости бетонной смеси и прочности бетона заданным зна- 113
3 чениям. Перерасчет состава бетона проводят при отклонении показателей в меньшую или большую стороны на %; определение номинального состава по отношению массы каждого компонента к массе цемента, которую принимают за единицу. Расчет состава проводят с использованием основного закона прочности бетона (уравнение Скрамтаева Балмея) Rб ARц ( Ц / В 0,5), (1) где R б проектируемая прочность бетона; А коэффициент, характеризующий качество заполнителей, изменяющийся в пределах 0,37 0,65; R ц активность (марка) минерального вяжущего; Ц/В показатель, характеризующий структуру бетона, фактически объем открытых капиллярных пор. Для обеспечения заданной удобоукладываемости, однородности бетонной смеси, а также плотности и прочности бетона необходимо, чтобы класс бетона и марка используемого цемента соответствовали табл. 1. Таблица 1 Зависимость марки цемента от проектируемого класса бетона Класс бетона по прочности В10 В20 В30 В35 В40 В50 Марка цемента: рекомендуемая допускаемая В случае применения высокомарочных цементов (свыше 400) при проектировании низкопрочных бетонов (В20 и ниже) расчетного количества цемента недостаточно для получения необходимого объема цементного теста, определяющего заданную удобоукладываемость и однородность бетонной смеси. Вследствие неполного заполнения пустот между заполнителем и цементным камнем полученный бетон будет обладать дефектной, пористой структурой, низкой прочностью и морозостойкостью. При использовании цементов низких марок (300 и ниже) для получения высокопрочных бетонов (В35 и выше) перерасход цемента и, следовательно, увеличение сверх необходимого объема цементного камня в бетоне, обладающего такими отрицательными свойствами, как пористость, деформативность, приведет к ухудшению качества и снижению долговечности полученного бетона. В связи с вышеизложенным расход цемента на 1 м 3 бетонной смеси ограничен следующим образом: максимальная норма расхода не должна превышать 600 кг/м 3 бетонной смеси; минимальный расход для бетонных конструкций 180 кг/м 3 и железобетонных 220 кг/м
5 Таблица 3 Рекомендуемая подвижность бетонной смеси для различных конструкций Вид конструкций, изделий и метод их изготовления Удобоукладываемость Подвижность, ОК, см Жесткость, с Монолитные конструкции Подготовка под фундаменты и основания дорог Полы, покрытия дорог и аэродром, массивные неармированные конструкции (подпорные стенки, фундаменты) Массивные армированные конструкции Тонкостенные конструкции, сильно насыщенные арматурой Бетонные и железобетонные изделия формуемые с немедленной распалубкой Стеновые панели, формуемые в горизонтальном положении с вибропригрузом Железобетонные элементы, формуемые вибропрокатом Таблица 4 Расход воды (л/м 3 ) в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя Удобоукладываемость Наибольшая крупность, мм бетонной смеси г р а в и я щ е б н я осадка жесткость, конуса, см с Примечания: 1. Таблица действительна при использовании портландцемента (шлакопортландцемента) и песка средней крупности водопотребностью 7 %. 2. При применении мелкого песка с водопотребностью свыше 7 % расход воды увеличивают на 0,5 л на каждый процент увеличения водопотребности песка; при применении крупного песка с водопотребностью ниже 7 % расход воды уменьшают на 5 л на каждый процент уменьшения водопотребности песка. 3. При применении пуццолановых цементов расход воды увеличивают на л. 4. При расходе цемента кг/м 3 расход воды увеличивают на 10 л на каждые 100 кг цемента. 116
6 4. Рассчитать расход цемента 5. Рассчитать расход щебня (гравия) 1000 Щ Ц = В : В/Ц (6) V пуст. щ 1 н. щ. щ, (7) где коэффициент раздвижки зерен; V пуст.щ пустотность щебня (гравия) в долях от единицы; н.щ. насыпная плотность, кг/л;.щ. истинная плотность, кг/л. Для обеспечения пластичности бетонной смеси цементное тесто должно обволакивать зерна заполнителя, облегчая их скольжение по отношению друг к другу. Чем больше толщина этого слоя, тем на большее расстояние раздвигаются зерна и тем пластичнее бетонная смесь. Для оценки этого влияния в формулу расчета вводят величину коэффициента раздвижки зерен, которая зависит от расхода цемента, В/Ц и крупности песка (табл. 5). Таблица 5 Расход цемента, кг/м 3 Значение коэффициента раздвижки зерен ( ) в пластичной бетонной смеси на песке средней крупности с водопотребностью 7 % при В/Ц 0,4 0,5 0,6 0,7 0, ,26 1,32 1, ,3 1,36 1, ,32 1,38 1, ,40 1,46 Примечание. При применении мелкого песка с водопотребностью свыше 7 % коэффициент уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности песка; при применении крупного песка с водопотребностью ниже 7 % коэффициент увеличивают на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребности песка. 6. Рассчитать расход песка по формуле Ц В Щ П 1000 ) (8) (. п.. ц.. в.. щ. где Ц, В, Щ расход цемента, воды, щебня в кг/м 3 бетонной смеси;. ц,. в. щ. п. истинная плотность цемента, воды, щебня, песка в кг/л. 7. Рассчитать номинальный состав бетонной смеси по массе Ц Ц П Щ : Ц Ц : (9) 8. Рассчитать среднюю плотность бетонной смеси (кг/м 3 ) как сумму всех входящих компонентов б. см Ц В Щ П (10) Рассчитанный исходный состав бетонной смеси в производственных условиях корректируют с учетом влажности заполнителей и при введении химических добавок. 117
7 Порядок такой корректировки зависит от решаемой задачи. 1. Например, при влажности щебня 4 % и песка 1 % необходимо пересчитать по отношению к исходному, контрольному составу расход щебня, песка и воды. Так расчет влажного песка составит П 1 = П 1,01 (кг), щебня Щ 1 =Щ 1,04 (кг). Количество воды затворения В В ( П 0,01 0,04) (11) 1 Щ 2. В случае введения химической добавки в количестве, например, 2 % от массы цемента в пересчете на сухое вещество, представляющей собой 40 %-ный водный раствор, необходимо рассчитать расход добавки и пересчитать количество воды затворения следующим образом, беря за основу контрольный состав. Расход добавки по сухому веществу Д Ц 0,02 кг/м 3 (12) Так как добавка представляет собой водный 40 %-ный раствор, следовательно объем раствора добавки (Д 1 ), в котором бы содержалось рассчитанное количество сухого вещества (Д), необходимо определить по формуле Д 100 Д 1 (13) 40 Вводимый раствор добавки содержит Д сухого вещества и Д 1 Д воды. Таким образом откорректированное количество воды затворения (В 1 ) составит В 1 =В (Д 1 Д) (14) В связи с тем, что объем используемого на заводе бетоносмесителя чаще всего таков, что выход готовой бетонной смеси не равен 1 м 3, то для составления дозировки материалов на один замес необходимо производственный откорректированный состав бетонной смеси пересчитать с учетом емкости бетоносмесителя (V б.см-ля ). Расход материалов на замес можно определить, используя коэффициент выхода бетонной смеси kв Ц П Щ (15) н. ц н. п Зная k в, рассчитывают объем бетонной смеси одного замеса V зам Vб. см ля kв (16) Умножая массу каждого компонента производственного состава на объем одного замеса, получают расход материалов на замес Ц Ц, П з П Vзам, Щ з Щ Vзам, В з В Vзам з V зам н. щ 118
8 119 варианта Класс Вид Кол-во, % от Ц Вид Марка Крупность Водопо требность, % Влажность, % Вид Варианты данных для расчета состава тяжелого бетона Таблица 6 Вид конструкции 1 Подготовка под фундаменты 2 Монолитное покрытие аэродрома Гарантированная прочность бетона, МПа Добавка Цемент Песок Крупный заполнитель Плотность, кг/м 3 10 Пуццолановый 30 Воздухововлекающая Твер дая (Т) 0,05 Портландцемент 300 Мелкий 400 Средний 10 2 Гравий 7 1 Щебень Крупность,мм Влажность,% истинная насыпная Армированные фундаменты под оборудование 4 Тонкостенные монолитные конструкции, сильно насыщенные арматурой 5 Железобетонные плиты, формируемые вибропрокатом 37 Портландцемент 20 Пласти фицирующая Жид кая (Ж) Водный раствор 30 % 1 Портландцемент 37 Шлакопортландцемент 500 Средний 500 Мелкий 500 Средний 7 3 Щебень 9 2 Гравий 7 5 Щебень
9 Контрольные вопросы для защиты выполненной лабораторной работе 1. По каким заданным основным параметрам ведут расчет состава бетонной смеси? 2. На основании каких данных выбирают марку бетона и удобоукладываемость бетонной смеси? 3. Какие показатели по свойствам компонентов необходимо иметь для расчета состава бетонной смеси? 4. В каких случаях производят корректировку основного состава бетонной смеси? 5. Какая формула выражает основной закон прочности бетона? 6. Как уточняется формула в зависимости от гарантированной прочности бетона? 7. Почему для получения заданной прочности бетона необходимо применять цемент определенной активности (марки)? 8. Качество каких материалов характеризует коэффициент А? От чего зависит его величина? 9. Какие свойства материалов учитывают при табличном определении и корректировке расхода воды на 1 м 3 бетонной смеси? 10. Физический смысл показателя коэффициент раздвижки зерен ( ). Какие данные используют для его нахождения по таблице? 11. Как определить номинальный состав бетонной смеси по массе? 12. Как и с какой целью учитывают при расчете состава влажность заполнителей? 13. Какие данные необходимо иметь для расчета расхода добавки, представляющей собой водный раствор? 14. Какие данные необходимо иметь для расчета расхода материалов бетонной смеси на один замес бетоносмесителя? 120
Освоить методику проектирования состава тяжелого бетона.
Вариант | Класс Б | Мб (Rб) | ОК, см | ПЖ, с | V, дм3 |
6 | В15 | 200 | 12…16 | — | 750 |
Вариант | Истинная плотность кг/дм 3 | Насыпная плотность, кг/дм 3 | Влажность по массе, % | ||||||
Песок | Щебень | Псух | Щсух | Пвл | Щвл | Песок | Щебень | ||
6 | 2,62 | 2,65 | 1,56 | 1,42 | 1,51 | 1,45 | 4 | 1 | |
Марка бетона – М200;
Марка цемента – 300;
Цементно-водное отношение (Rб=200).
Расчёт расхода материалов на 1 м 3 бетона
Формулы прочности бетона:
Уравнение Боломея-Скрамтаева:
Rб = АRц (Ц/В – 0,5)=0,65*300(1,53-0,5)=150 при Ц/В ≤ 2,5, В/Ц ≥ 0,4
где Rб – заданная марка бетона в возрасте 28 сут; Rц – активность (марка) цемента или смешанного вяжущего; А и А1 – коэффициенты, учитывающие качество заполнителей.
Прочность бетона определяют цементно-водное отношение, необходимое для получения заданной марки бетона.
Для Ц/В ≤ 2, и5 В/Ц ≥ 0,4 имеем Ц/В= +0,5= =1,53
для Ц/В > 2,5 имеем Ц/В= -0,5= =0,5
далее рассчитываем водоцементное отношение
Расход воды определяют в зависимости от требуемой удобоукладываемости смеси и крупности заполнителя. Модуль крупности следует взять из работы №1 Мк=2,23.
Подвижность – способность бетона перемещаться под действием собственного веса.
Формула учитывает изменение расхода воды при использовании песков с водопотребностью, отличающейся от 7% (поправка на расход воды в бетонной смеси составляет 5 кг на каждый процент изменения водопотребности песка).
Окончательный расход воды рассчитывают, вводя поправку на водопотребность песка (Вп)
В = В табл + (Вп – 7) 5=207+(7-7)*5=207кг,
где Втабл – расход воды; Вп – водопотребность песка (из работы №1).
Определение расхода цемента
Определив расход воды и взяв из формул значения Ц/В, или В/Ц, вычисляют расход цемента по формулам
Ц = В ⋅ Ц/В=207*1,53=316,71кг
Если расход цемента на 1 м3 бетона окажется меньше допустимого по нормам, то следует увеличить его до требуемой нормы, сохранив прежнее Ц/В. Расход воды при этом пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента.
Определение расхода заполнителей
Расчёт расхода заполнителей определяют, опираясь на следующие предположения:
Это положение записывается уравнением
где Ц, В, П, К – расходы цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг;
ρ н.к. – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/дм3; αк – пустотность крупного заполнителя в насыпном состоянии в долях единицы объёма, вычисляемая по формуле:
αк = 1 – ρн.к. / ρк=1-1,42/2,65=0,464
Кр.з. – безразмерный коэффициент раздвижки зёрен крупного заполнителя цементно-песчаным раствором – отношение объёма растворной части бетонной смеси к объёму пустот в крупном заполнителе.
Пустотность бетона – отношение объёма пустот к объёму заполнителя в стандартном рыхлом состоянии.
Решая совместно уравнения, получим формулы для определения расхода крупного заполнителя:
К= = 1110кг
П=[1000-(Ц/ρц+В/ρв+К/ρк)]ρп =[1000-(263,93+207+418,86)]2,62=288,75кг
Для жёстких бетонных смесей, характеризуемых показателем жёсткости, значения kр.з. в формуле определения расхода крупного заполнителя принимают равными 1,05 . 1,15, в среднем 1,1.
Для пластичных бетонных смесей, характеризуемых осадкой конуса, значения kр.з. следует назначать с учетом водопотребности песка. Вначале определяют исходное значение коэффициента раздвижки зёрен kр.з. (рис. 2.1), причём абсолютный объём цементного теста вычисляют по формуле:
Vц.т. = Ц/ρц + В/ρв=316,71/1,2+207/1=470,93
Затем находят kр.з = 1,57 из выражения с учётом поправки на водопотребность песка:
k р.з = k′р.з + (7 – Вп )0,03=1,57+(7-7)0,03=1,6
где Вп – водопотребность песка.
На этом заканчивается расчёт состава бетона.
Расходы цемента, воды, крупного и мелкого заполнителей выписывают отдельно. При сложении их получают среднюю плотность бетонной смеси в кг/м3.
Допустимое отклонение по плотности бетона (составляет ± 2%) – это отношение физической средней плотности уложенного в опалубку бетона к расчётной.
Номинальный (лабораторный) состав бетона по массе и по объёму
Состав бетона удобно представить в относительных единицах по массе или объёму. За единицу при этом принимают массу (объём) цемента, выражая количество других компонентов по отношению к цементу.
Состав бетона по массе
где Ц, В, П, К – расходы цемента, воды, песка и крупного заполнителя в кг на 1 м3 бетона.
Состав бетона по объёму
где Vц, Vв, Vц, Vк – расходы цемента, воды, песка и крупного заполнителя в кг/м3 бетона.
Vц = Ц/ρн.ц=316,71/1,2=263,93 кг/м 3
Vп = П/ρн.п. =288,75/1,56=185,1 кг/м 3
Vк = К/ρн.к. =1110/1,42=781,69 кг/м 3
Здесь все обозначения прежние. При выражении состава бетона по объёму В/Ц указывают отдельно по массе.
Рабочий состав бетона по массе и по объёму
Расчёт состава бетона производят исходя из условия, что заполнители находятся в сухом состоянии. Полученный состав бетона называют лабораторным. В действительности песок и крупный заполнитель всегда содержат некоторое количество воды, что необходимо учитывать при назначении рабочего состава бетона. В этом случае определяют влажность заполнителей и учитывают содержащуюся в них воду при дозировке компонентов (масса заполнителей будет несколько больше, чем в лабораторном составе, а воды настолько же меньше).
Расход влажности песка
П' = П + ПWп=288,75+288,75*0,04=300,3
Расход влажного заполнителя
К' = К + К Wк=1110+1110*0,01=1121,1
В' = В – П Wп – К Wк=207-288,75*0,04-1110*0,01=184,35
где Wп – влажность песка; Wк – влажность крупного заполнителя (в долях от 1).
Коэффициент выхода бетона и дозировка материалов (в рабочем состоянии) на замес бетономешалки
При назначении дозировки материалов на замес бетономешалки следует учитывать, что объём готовой бетонной смеси будет меньше суммарного объёма исходных компонентов вследствие уплотнения смеси при перемешивании (с учётом влажности песка и крупного заполнителя).
Коэффициент выхода бетона всегда меньше единицы и находится в пределах 0,6 . 0,75 в зависимости от пустотных заполнителей и состава бетона.
Зная коэффициент выхода бетона, можно рассчитать дозировку материалов в рабочем состоянии) на замес бетономешалки:
где ЦV, ВV, ПV, КV – расход цемента, воды, песка и крупного заполнителя на замес бетономешалки вместимостью V, кг; Ц, В,
Читайте также: