Srub-stroi58.ru

Сруб Строй
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Определение номинального состава бетонной смеси

Определение номинального состава бетонной смеси

Номинальный состав бетона подбирается с учетом обеспечения требуемого количества при экономически выгодном расходе вяжущего, хим. добавок, тонкодисперсных з-ЧЕ ТАКОЕ. в соответствии с имеющимися методиками.

Состав бетона для сухих материалов называют номинальным (лабораторным). Обычно сначала находят номинальный состав, а затем при необходимости пересчитывают его с учетом влажности заполнителей на рабочий состав.

В производственных условиях расчет состава бетона сводится к определению расхода материалов на замес бетоносмесителя. Объем замеса Кб.См меньше суммарного объема сыпучих компонентов вследствие заполнения цементно-песчаным раствором пустот между зернами крупного заполнителя

где β — коэффициент выхода бетонной смеси, для тяжелого бетона равен 0,55—0,75; Vц, Vп, Vщ — объемы соответственно цемента, песка и крупного заполнителя.

Проектирование состава бетона может выполняться экспериментальными или расчетно-экспериментальными методами. В задание на проектирование состава тяжелого бетона должны быть включены: требуемые подвижность или жесткость бетонной смеси, класс и марка бетона по прочности. При необходимости нормируются также марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости, вводится ограничение по плотности и т. д.

Экспериментальные методы проектирования состава бетона целесообразны при больших объемах бетонных работ и неоднородности материалов.

Расчетно-экспериментальные методы ускоряют подбор составов за счет использования эмпирических формул, накопленных табличных и графических данных. Однако перед рекомендацией расчетного состава производству он должен быть экспериментально откорректирован по требуемым показателям.

Из многочисленных расчетно-экспериментальных методов определения состава бетона наибольшее распространение получил метод абсолютных объемов.

Расчет состава бетона начинается с определения требуемого В/Ц.Ориентировочно требуемое В/Ц может быть найдено по формуле цементно-водное отношение; А — коэффициент, зависящий от качества материалов.

Формула (8.14) указывает на прямолинейную зависимость между прочностью бетона, активностью цемента и цементно-водным отношением. Она справедлива для Z//B<2,5.

При следует пользоваться формулой

При воздействии на сооружения морской и пресной воды, а также в других случаях, когда нормируется плотность бетона, вводятся ограничения по В/Ц

Для бетона нормальной плотности при W4 B/Z/^0,6; повышенной плотности при W6 B/Z/<0,55 и особоплотных при W8 B/Z/<0,45.

Когда по условию прочности возможно большее водоцемент-ное отношение, чем по условию плотности, рационально введение в бетонную смесь тонкомолотых минеральных добавок-микронаполнителей, не увеличивающих водопотребность. Необходимый расход добавки Д, в кг/м3, можно найти по формуле

где В/Ц — водоцементное отношение по условию прочности; Ц — расход цемента по условию прочности, кг/м3; (В/Д)’ — по условию плотности;

Определение номинального состава бетонной смеси

Номинальный состав бетона подбирается с учетом обеспечения требуемого количества при экономически выгодном расходе вяжущего, хим. добавок, тонкодисперсных з-ЧЕ ТАКОЕ. в соответствии с имеющимися методиками.

Состав бетона для сухих материалов называют номинальным (лабораторным). Обычно сначала находят номинальный состав, а затем при необходимости пересчитывают его с учетом влажности заполнителей на рабочий состав.

В производственных условиях расчет состава бетона сводится к определению расхода материалов на замес бетоносмесителя. Объем замеса Кб.См меньше суммарного объема сыпучих компонентов вследствие заполнения цементно-песчаным раствором пустот между зернами крупного заполнителя

где β — коэффициент выхода бетонной смеси, для тяжелого бетона равен 0,55-0,75; Vц, Vп, Vщ — объемы соответственно цемента, песка и крупного заполнителя.

Проектирование состава бетона может выполняться экспериментальными или расчетно-экспериментальными методами. В задание на проектирование состава тяжелого бетона должны быть включены: требуемые подвижность или жесткость бетонной смеси, класс и марка бетона по прочности. При необходимости нормируются также марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости, вводится ограничение по плотности и т. д.

Читайте так же:
Как покрасить бочку изнутри цементом

Экспериментальные методы проектирования состава бетона целесообразны при больших объемах бетонных работ и неоднородности материалов.

Расчетно-экспериментальные методы ускоряют подбор составов за счет использования эмпирических формул, накопленных табличных и графических данных. Однако перед рекомендацией расчетного состава производству он должен быть экспериментально откорректирован по требуемым показателям.

Из многочисленных расчетно-экспериментальных методов определения состава бетона наибольшее распространение получил метод абсолютных объемов.

Расчет состава бетона начинается с определения требуемого В/Ц.Ориентировочно требуемое В/Ц может быть найдено по формуле цементно-водное отношение; А — коэффициент, зависящий от качества материалов.

Формула (8.14) указывает на прямолинейную зависимость между прочностью бетона, активностью цемента и цементно-водным отношением. Она справедлива для Z//B<2,5.

При следует пользоваться формулой

При воздействии на сооружения морской и пресной воды, а также в других случаях, когда нормируется плотность бетона, вводятся ограничения по В/Ц

Для бетона нормальной плотности при W4 B/Z/^0,6; повышенной плотности при W6 B/Z/<0,55 и особоплотных при W8 B/Z/<0,45.

Когда по условию прочности возможно большее водоцемент-ное отношение, чем по условию плотности, рационально введение в бетонную смесь тонкомолотых минеральных добавок-микронаполнителей, не увеличивающих водопотребность. Необходимый расход добавки Д, в кг/м3, можно найти по формуле

где В/Ц — водоцементное отношение по условию прочности; Ц — расход цемента по условию прочности, кг/м3; (В/Д)’ — по условию плотности;

Подбор состава тяжелого бетона

Подбор состава бетонной смеси производится с целью получения смеси с заданными свойствами, обеспечивающими необходимую прочность бетона в требуемые сроки при минимально возможном содержании цемента в 1 м 3 объема, а также в отдельных случаях определенную водонепроницаемость, стойкость против коррозии и т. д. Подбор состава осуществляется с учетом режимов приготовления, уплотнения смеси при формовании и условий твердения отформованных изделий.

Наиболее простым и удобным методом определения состава обычного бетона является метод расчета по абсолютным объемам, разработанный проф. Б. Г. Скрамтаевым. Расчет и подбор бетона после испытания сырьевых материалов ведут в следующей последовательности: 1) определение оптимального водосодержания, обеспечивающего требуемые показатели удобоукладываемости смеси, и цементно-водного отношения; 2) установление расхода цемента на 1 м 3 смеси, обеспечивающего требуемую прочность бетона в заданный срок при определенных режимах уплотнения и твердения; 3) определение расхода заполнителей на 1 м 3 уложенной и уплотненной смеси, выбор рационального зернового состава заполнителей и соотношения между ними; 4) уточнение опытного состава смеси и расчет производственного состава.

Используя сухие материалы, сначала определяют так называемый номинальный (лабораторный) состав бетона:
1. Ориентировочный расход воды на 1 м 3 смеси требуемой удобоукладываемости на портландцементе М400 определяют по графикам или таблице в зависимости от размера, формы и состояния поверхности зерен заполнителей.

Расход воды в бетонной смеси на песке средней крупности с водопотребностью 7% и портландцементе М400
Осадка конуса, смЖесткость, сРасход воды (л/м 3 ) при наибольшей крупности зерен заполнителя, мм
гравиящебня
102040102040
150-200135130128150145135
80-120145140135160155140
60-80155150140165160150
30-50165160150175170160
1-2185170155200185170
3-5195180165210195180
6-8205190175220205190
9-12215200185230215200

При расходе цемента свыше 400 кг/м 3 расход воды увеличивают на 10 л на каждые 100 кг цемента.

Читайте так же:
Композитного цемента двойного отверждения

2. При использовании пуццолановых портландцементов расход воды увеличивают на 15-20 л.

3. В случае применения мелкого или крупного песка с водопотребностью, отличающейся от 7%, расход воды соответственно увеличивают или уменьшают на 5 л на каждый процент понижения или повышения водопотребности песка.

Зная расход воды, ориентировочно определяют В/Ц (Ц/В) по формулам:
для смесей с В/Ц ≥ 0,4 (Ц/В ≤ 2,5)

для смесей с В/Ц < 0,4 (Ц/В > 2,5)

где Rб — расчетная марка бетона, кг/см 2 ; Rц — активность цемента (ГОСТ 310—60); А и А1 — эмпирические коэффициенты, для заполнителей высококачественных А = 0,65, А1 = 0,43; рядовых А = 0,6; А1 = 0,4; пониженного качества А = 0,55; А1 = 0,37.

Эти формулы действительны для умеренно-жестких и пластичных смесей, уплотняемых вибрированием, а также не учитывают минералогического состава и тонкости помола цемента, свойств заполнителей и условий твердения бетона. Более точное значение Ц/В рекомендуется определять опытным путем, для чего из местных материалов изготавливают серию бетонных образцов с четырьмя-пятью Ц/В (1;5; 2; 2,5; 3) и выявляют зависимость прочности бетона от Ц/В.

Определив цементно-водное отношение и количество воды, вычисляют расход цемента Ц = (Ц/В)·В. Если полученное значение окажется меньше допустимого по условию плотности бетона согласно СН 386—74, то его увеличивают или вводят тонкомолотые добавки.

Содержание заполнителей определяют по формулам, составленным из условия, что сумма абсолютных объемов всех компонентов, расходуемых на 1 м 3 бетона, равняется 1000 л уплотненной бетонной смеси, а объем песчаного раствора несколько больше объема пустот крупного заполнителя, что обеспечивает некоторую раздвижку его зерен (при этом небольшой объем воздуха, вовлеченный в смесь при его перемешивании, укладке и уплотнении, в расчет не принимают)

где Vпуст — пустотность крупного заполнителя, доли от его, объема; α — коэффициент, учитывающий увеличение объема раствора с учетом раздвижки зерен крупного заполнителя в смеси и зависящий от расхода цемента и вида заполнителей, для жестких смесей α= 1,05-1,1; для подвижных с В/Ц = 0,4<÷0,7, α = 1,26÷1,46; γo6. н.кр, ρкр — объемная насыпная масса и плотность зерен крупного заполнителя, кг/л;

где ρц, ρкр и ρп — соответственно плотности цемента, крупного заполнителя и песка.

Оптимальный зерновой состав крупного заполнителя, обеспечивающий наименьший расход раствора (и, следовательно, меньший расход цемента), определяют опытным путем. Ориентировочно соотношение между фракциями крупного заполнителя принимают: при наибольшей крупности щебня (гравия) 20 мм: 30% фракции 3(5)-10 мм и 70% фракции 10-20 мм; при наибольшей крупности 40 мм: 15% фракции 3(5)-10 мм, 25% фракции 10-20 мм и 50% фракции 20-40 мм. Для жестких смесей в ряде случаев целесообразно применять крупный заполнитель без мелкой фракции 3(5)—10 мм (прерывистый зерновой состав). Из имеющихся видов песка выбирают такой, который имеет наименьшие удельную поверхность и объем межзерновых пустот.

Наилучшее соотношение между крупным и мелким заполнителями, при котором получается смесь с наименьшей пустотностью, определяют по графикам или формуле

где П и Зкр — расчетное количество песка и крупного заполнителя в 1 м 3 бетонной смеси по массе, кг; k — коэффициент увеличения потребного объема песка с учетом раздвижки зерен крупного заполнителя в смеси, для жестких смесей k=0,9÷1,0, для подвижных k= 1,1÷1,2.

4. По окончании предварительных расчетов производят проверку удобоукладываемости бетонной смеси, для чего берут 1/10 (по массе) от общего количества подсчитанных материалов, приготовляют 10 л бетонной смеси и определяют ее удобоукладываемость. Если она оказалась меньше требуемой, то уменьшают содержание песка на 15%, соответственно увеличивая количество щебня. Если и в этом случае удобоукладываемость оказалась меньше требуемой, то добавляют цемент порциями по 10% от первоначальной навески до тех пор, пока не будет достигнута необходимая удобоукладываемость. Одновременно с цементом добавляют и соответствующее количество воды. Если же смесь, исходного состава оказалась слишком подвижной, то уменьшают расход цемента (до нормативного предела) и воды. Если это оказывается недостаточным, то постепенно уменьшают количество воды, проверяя каждый раз удобоукладываемость смеси.

Читайте так же:
Как обшить фасад дома цементными плитами

Для оценки экономичности бетонной смеси приготавливают дополнительно два замеса с увеличенным содержанием песка (на 10 и 20% от принятой навески) и выбирают тот состав, при котором потребовалось меньшее количество цемента для обеспечения заданной удобоукладываемости смеси. Замерив получаемый объем смеси и зная расход материалов на пробный замес, определяют расход материалов на 1 м 3 бетонной смеси и выражают ее состав в виде соотношения 1 : х : у по массе или объему с указанием величины В/Ц (Ц/В).

Уплотнение бетонной смеси в лаборатории осуществляется теми же способами, которые применяются на заводах при формовании изделий. Бетонные образцы, изготовленные из смеси уточненного состава, испытывают на сжатие. Испытания производят через 28 суток или в другие установленные сроки. При тепловлажностной обработке образцов испытание ведут через 4 ч после окончания обработки.

Пересчет номинального состава бетонной смеси на рабочий (полевой) производят путем уменьшения количества вводимой воды и увеличения расхода заполнителей на величину, равную содержанию влаги в песке и крупном заполнителе.

Расчёт состава обычного тяжёлого бетона

Термин «искусственный камень» подчеркивает ту мысль, что человек, создавая этот строительный материал, подражал природе. Действительно, в результате выветривания из первичных горных пород образуются зернистые породы, которые впоследствии или в процессе отложения в реках или в морях скреплялись связующим (как, например, известковая вода или кремнекислота) в «бетон». Возникающие таким образом «природные горные породы» геологи обозначают термином «упрочненные осадки». Нам известны такие породы, как брекчии, конгломераты и смешанные конгломераты из осадочных и изверженных пород.

Что же касается принципа изготовления (т. е. скрепления вяжущим рыхлых пород), бетон — очень древний строительный материал. Работы над бетоном материаловедческого и технологического характера не прекращаются. В наше время нет отрасли народного хозяйства, которая могла бы обойтись без бетона.

Широко бетон применяется и в строительстве. Например, для изготовления лестничных маршей применяется железобетон, изготовленный на основе тяжёлого бетона. Тяжелый бетон – это основной вид бетона, используемый при изготовлении железобетонных конструкций. Также тяжелый бетон при своем использовании способствует защите стальной арматуры от коррозии, что имеет важное значение для конструкций, которые работают при плохих климатических условиях.

Исходные данные

Назначение бетона: лестничные марши

Вид (горная порода)

Расчёт состава обычного тяжёлого бетона

Требуется определить состав обычного тяжёлого бетона марки «300» с подвижностью бетонной смеси по осадке конуса 3 см, предназначенного для изготовления лестничных маршей.

Расчёт и назначение исходного состава производится в следующем порядке.

Исходя из основного закона прочности обычного тяжёлого бетона, определяется водоцементное отношение. При этом весьма важным является выбор эмпирического коэффициента А.

В данном примере расчёта материалы являются рядовыми и коэффициент А принимается равным 0,6

В/Ц = АR ц /(R б +0,5АR ц )

В/Ц = 0,6*40/(30+0,5*0,6*40) =0,57

Определение расхода воды производится по графикам в зависимости от консистенции бетонной смеси и наибольшей крупности заполнителя с последующей корректировкой.

Читайте так же:
Заливка цемента тонким слоем

По графику устанавливаем предельный расход воды при подвижности бетонной смеси, соответствующей ОК = 3 см и наибольшей крупности щебня 20 мм, расход воды равен 178 л/м 3 . Учитывая характеристики применяемых материалов, производим его корректировку: водопотребность мелкого песка составляет 8%, поэтому расход воды увеличиваем на 5 л, на использование щебня необходимо добавить ещё 10 л. Тогда окончательный расход воды составит

В = 178 + 5 + 10= 193 л/м 3

Определение расхода цемента

Ц = В : В/Ц = 193 : 0,57 = 339 кг/м 3

Определение расхода крупного и мелкого заполнителя производится по методу абсолютных объёмов, который предполагает, что сумма абсолютных объёмов компонентов бетонной смеси равна 1000 л (1 м 3 ), то есть смесь находится в состоянии предельного уплотнения. Цементно-песчанный раствор должен заполнить все пустоты между зёрнами крупного заполнителя (в стандартно-рыхлом состоянии) с некоторой раздвижкой их, что необходимо для получения удобоукладываемой бетонной смеси и связывания зёрен заполнителя в единый прочный монолит.

Коэффициент раздвижки зёрен крупного заполнителя α для подвижных бетонных смесей определяем по формуле

определяется по следующему графику

то =1,41, а значит α=1,41+(7-8)*0,03=1,38

При В/Ц = 0,57 и Ц = 339 кг/м 3 коэффициент α = 1,38,

Для определения расхода крупного заполнителя (щебня) необходимо рассчитать значение его пустотности

V пуст = 1 – /ρ кз = 1 – 1,51/2,68 = 1 – 0,56 = 0,44.

Расход крупного заполнителя

Кз=1000/( α V пуст / +1/ ρ кз ) = 1000/(1,38*0,44/1,51 +1/2,68) = 1290 кг/м 3

П = (1000-(Ц : ρ ц + В + Кз : ρ кз ))* ρ п = (1000-(339/3,1+213+1290/2,68))*2,6 =562 кг/м 3

Исходный расчётный состав проверяют и при необходимости корректируют в пробных лабораторных замесах.

Номинальный (лабораторный) состав, устанавливаемый для сухих материалов, выражают двумя способами:

В виде расходов материалов по массе на 1 м 3 уложенной и уплотненной бетонной смеси:

крупный заполнитель 1290 кг;

В виде соотношения по массе между цементом, песком и крупным заполнителем (принимая расход цемента за единицу) с обязательным указанием водоцементного отношения

= 1: 1,66 : 3,81 при В/Ц = 0,57

Расчётная средняя плотность уложенной и уплотнённой бетонной смеси подсчитывается суммированием расходов по массе составляющих на 1 м 3

ρ б.см . = Ц + П + Кз + В =339+562+1290+193=2384 кг/м 3

Производственный состав определяется с учётом влажности заполнителей, которая может изменяться в зависимости от условий и времени их хранения. При этом количество влажных заполнителей увеличивают настолько, чтобы содержание в них сухого материала равнялось расчётному, а количество вводимой в замес воды уменьшалось на величину, равную содержанию воды в заполнителях, то есть В/Ц и средняя плотность бетонной смеси не изменяются:

П 1 = П(1+ω п /100) = 562*(1+2,0/100) = 573 кг/м 3 ;

К З1 = Кз(1+ω кз /100) = 1290*(1+3,0/100) = 1329 кг/м 3 ;

В 1 = В – (ω п П/100 + ω кз Кз /100) =213 – (11+38) = 143 л/м 3 .

Производственный состав бетона на влажных заполнителях будет следующим:

крупный заполнитель 1329 кг;

Средняя плотность бетонной смеси 2384 кг/м 3 . В виде соотношения

1 : 1,69 : 3,92 при В/Ц=0,57.

Так как объём бетоносмесителя чаще всего таков, что выход готовой бетонной смеси не равен 1 м 3 , то для составления дозировки материалов на один замес необходимо производственный состав бетона пересчитать в соответствии с ёмкостью бетоносмесителя. В новых моделях бетоносмесителей ёмкость их барабана указывается в литрах готового замеса бетонной смеси (V зам ). В старых моделях ёмкость бетоносмесителей указывалась по суммарному объёму загрузки сухих компонентов бетона – заполнителей и цемента.

При использовании новых моделей бетоносмесителей для составления дозировки на замес необходимо количество каждого компонента из производственного состава (на 1000 л) пропорционально пересчитать на объём бетоносмесителя.

Читайте так же:
Как замешивать цемент для заливки пола

Бетоносмесители предназначены для приготовления бетонов и строительных растворов, состоящих из наполнителей (инертных веществ), цемента (вяжущее вещество), химических добавок и воды. Растворосмесители не предназначены для перемешивания смесей с крупным наполнителем — щебнем, гравием.

В настоящее время в технологии приготовления различных цементобетонных смесей применяются два типа смесителей: гравитационного (свободного) и принудительного перемешивания.

Гравитационное перемешивание осуществляется во вращающемся барабане, снабженном лопастями, путем многократного подъема и свободного падения компонентов смеси.

Смесители принудительного типа характеризуются более высокой интенсивностью воздействия на смешиваемый материал. Процесс смешивания в них осуществляется путем вращения лопастных валов, геометрическая форма и характер вращения которых обеспечивает конвективный перенос смеси в камере смешивания.

Большинство бетоносмесителей представляют собой двухконусный барабан, в просторечье именуемым «грушей». При вращении барабана, смесь перемешивается за счёт пересыпания составляющих под действием силы тяжести. Данный тип бетоносмесителей называется гравитационным. Основным преимуществом бетоносмесителей этого типа является простота конструкции, а так же возможность приготовления смесей, как с крупным наполнителем, так и строительных растворов. К недостаткам можно отнести низкое качество перемешивания особо ответственных смесей, требующих тщательного смешивания ингредиентов, как в сухом состоянии, так и после введения в смесь воды. Так же на смесителях типа «груша» сложно приготовить качественный бетон с низким водоцементным соотношением.

Выбирая бетоносмеситель, следует уделить особое внимание таким параметрам как надежность, защищенность от повреждений и погодных условий, бетоносмеситель не должен быть слишком габаритным и должен легко транспортироваться

С хема бетоносмесителя принудительного типа СБ-138Б (ОАО "Тульский завод стройтехники")

1 — загрузочный патрубок;

8 -водопроводный патрубок;

9 — пульт управления;

10 — смотровой люк;

12 — ограждение затвора;

13 — вытяжной аспирационный патрубок

При использовании старых моделей бетоносмесителей следует определить коэффициент выхода бетонной смеси для номинального составы при сухих заполнителях

Зная β, определяется объём одного замеса. При ёмкости бетоносмесителя 500 л он будет равен 0,500*0,682 = 0,341 м 3 . Умножая массу каждого компонента производственного состава на объём одного замеса, получаем дозировку материалов на замес бетоносмесителя:

Ц = 339*0,341 = 115,5 кг;

П = 573*0,341 = 195 кг;

Кз = 1329*0,341= 453 кг;

В = 143*0,341 = 49 л.

В виде соотношения 1 : 1,69 : 3,92 при В/Ц = 0,57.

Сопоставление с ГОСТом.

В данном расчёте средняя плотность тяжёлого бетона получилась равной 2384 кг/м. Это соответствует ГОСТ 9818-85. Согласно нему лестничн6ые марши должны быть изготовлены из элементов из тяжелого бетона средней плотности 2000-2500 кг/м.

Заключение

Железобетонные лестничные марши и лестничные ступени предназначены для применения в крупнопанельных общественных зданиях и вспомогательных зданиях промышленных предприятий, каркасно-панельных общественных зданиях, производственных и вспомогательных зданиях промышленных предприятий.

Лестничные марши относятся к составной части лестницы, и представляют собой ряд ступеней и несущих балок. Лестничные марши должны состоять из числа ступеней не менее 3 и не более 18. Лестничные марши, согласно стандартам, имеют ширину не менее 900 мм. Все эти нормы учитываются в процессе изготовления лестничного марша.

Для изготовления лестничных маршей применяют тяжёлый бетон, расчёт состава которого был и приведён в данной курсовой работе, базирующийся на методе абсолютных объёмов.

Библиографический список

Оценка качества строительных материалов: Учебное пособие/К.Н. Попов, М.Б.Каддо, О.В.Кульков – М.: изд-во АСВ, 1999. – 240 стр. с илл.

Учебно-исследовательские лабораторные работы по строительным материалам: Методические указания. Челябинск 1980 г.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector