Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Волгодонский инженерно-технический институт – филиал НИЯУ МИФИ

Проектирование состава бетона методом абсолютных объемов Б.Г. Скрамтаева

Методические указания

к выполнению индивидуального домашнего задания

по курсу «Строительные материалы»

для студентов строительных специальностей

Волгодонск 2011

Содержание

2. Удобоукладываемость бетонной смеси 7

2.2. Определение подвижности бетонной смеси 8

2.3. Определение жесткости бетонной смеси 10

2.4. Определение марки бетонной смеси по удобоукладываемости 11

3. Техническое задание на проектирование 11

3.1. Данные, необходимые для расчета состава тяжелого бетона 11

3.2. Ограничения, связанные с маркой применяемого портландцемента 12

3.3. Ограничения, связанные с наибольшей крупностью заполнителя 13

3.4. Рекомендации по использованию химических добавок 13

4.2. Определение значения цементно-водного отношения 15

4.3. Определение расхода цемента на 1м³ бетона 17

4.4. Определение коэффициента раздвижки зерен заполнителя 17

4.5. Определение расхода крупного заполнителя на 1м³ бетона 18

4.6. Определение расхода песка на 1м³ бетона 18

4.7. Определение расчетной плотности бетонной смеси 19

5. Расчет состава бетона дорожных и аэродромных покрытий 19

5.1. Определение расхода воды на 1м³ уплотненной бетонной смеси 19

5.2. Определение значения цементно-водного отношения 19

5.3. Определение коэффициента раздвижки зерен заполнителя 20

5.4. Определение расхода цемента и крупного заполнителя на 1м³ бетона 21

5.5. Определение расхода песка на 1м3 бетона 21

6. Индивидуальные задания 21

7.Примеры расчета начального состава бетона 21

рекомендуемый библиографический список 29

Приложение 1 31

Приложение 2 32

Бетон – это искусственный каменный строительный материал, который получают в результате затвердевания тщательно перемешанной смеси из вя­жущего вещества, воды, мелкого и крупного заполнителей и различных доба­вок. До затвердевания эта смесь называется бетонной смесью.

Бетон – один из основных строительных материалов. В настоящее время не существует такой области строительства, где бы он не применялся.

Цель индивидуального домашнего задания: закрепить и расширить у студентов знания о бетоне, как о конструкционном материале, овладеть навыками расчета его со­става.

1. Основы проектирования состава тяжелого бетона

Состав бетона – это рациональное соотношение между его компонен­тами, обеспечивающее получение бетона с требуемыми показателями качества при минимуме материальных и энергетических затрат.

Правильное определение состава — одна из важнейших операций в техно­логии бетона, осуществляемая в соответствии с ГОСТ 27006-86. «Бетоны. Пра­вила подбора состава». Этот стандарт разрешает использование любых мето­дик, пособий и рекомендаций научно-исследовательских институтов, обеспечи­вающих достижение необходимого результата.

Исходные данные для определения состава бетона обычно содержатся в техническом проекте строительства и включают, по меньшей мере, два требо­вания: получить бетон требуемой прочности, а бетонную смесь – заданной удобоукладываемости. В ряде случаев, обусловленных специфическими условиями эксплуатации конструкций, главными могут стать требования по морозостой­кости, водонепроницаемости или стойкости бетона против коррозии.

В технической документации, как правило, указывается класс или марка бетона по прочности, т.е. значение нормируемой прочности бетона (R_норм, В_норм) соответственно в кгс/см² или в МПа. Эту прочность бетон должен иметь в проектном возрасте (обычно в возрасте 28 суток). Классы и марки тяжелого бето­на, установленные ГОСТ 26633-91, приводятся в табл. 1.

Таблица 1 – Соотношение между классами и марками бетона по прочности

Прочность при сжатии		Прочность при осевом растяжении		Прочность при растяжении при изгибе
Класс бетона	Ближайшая марка бетона	Класс бетона	Ближайшая марка бетона	Класс бетона	Ближайшая марка бетона
В3,5	М50	Вt0,4	Рt5	Вtb0,4	Ptb5
В5	М75			Вtb0,8	Ptb10
В7,5	М100	Вt0,8	Рt10	Вtb1,2	Ptb15
В10; В12,5	М150			Вtb1,6	Ptb20
В15	М200	Вt1,2	Рt15	Вtb2,0	Ptb25
В20	М250			Вtb2,4	Ptb30
В22,5	М300	Вt1,6	Рt20	Вtb2,8	Ptb35
В25; В26,5	М350			Вtb3,2	Ptb40
В30	М400	Вt2,0	Рt25	Вtb3,6	Ptb45
В35	М450			Вtb4,0	Ptb50
В40	М550	Вt2,4	Рt30	Вtb4,4	Ptb60
В45	М600			Вtb4,8	Ptb65
В50; В55	М700	Вt2,8	Рt35	Вtb5,2	Ptb70
В60	М800			Вtb5,6	Ptb75
В65; В70	М900	Вt3,2	Рt40	Вtb6,0	Ptb80
В75; В80	М1000			Вtb6,4	Ptb85
		Вt3,6	Рt45
				Вtb6,8; Вtb7,2	Ptb90
		Вt4,0	Рt50
				Вtb7,6	Ptb100

В соответствии с ГОСТ 27006-86, при определении состава бетона следу­ет проектировать достижение им в проектном возрасте не нормируемой проч­ности, а так называемого среднего уровня прочности бетона.

Средний уровень прочности бетона R_y, МПа – это среднее значение прочности бетона, устанавливаемое лабораториями предприятий и строек на определенный контролируемый период в соответствии с достигнутой однород­ностью бетона по прочности. Обычно средний уровень прочности бетона, оп­ределяемый по формуле (1), по величине превосходит нормируемую прочность и зависит от стабильности работы предприятия.

(1)

где R_T – требуемая прочность бетона, МПа (см. формулы (2) или (3));

Км.п – коэффициент, принимаемый по табл. 2 в зависимости от среднего за ана­лизируемый период партийного коэффициента вариации прочности бетона Vп,

Таблица 2 – Коэффициент Км.п

Vп,%	6 и менее	От 6 до 7	От 7до 8	От 8 до 10	От 10 до 12	12 и более
Км.п	1,03	1,04	1,05	1,07	1,09	1,10

Требуемая прочность бетона (R_T) – это минимально допустимое значе­ние фактической прочности бетона в партии, устанавливаемое лабораториями предприятий и строек в соответствии с достигнутой ее однородностью.

Если имеется необходимое для ведения статистического контроля число результатов испытаний, требуемую прочность бетона при нормировании прочности по классам определяют по следующим формулам:

; (2)

; (3)

где Внорм – нормируемое значение прочности бетона, МПа, для бетона данного класса по прочности на сжатие, осевое растяжение или растяжение при изгибе;

Rнорм – нормируемое значение прочности бетона, МПа, для бетона данной мар­ки по прочности на сжатие, осевое растяжение или растяжение при изгибе;

К_Т, К’_T— коэффициенты требуемой прочности, принимаемые для тяжелого бетона в соответствии с табл. 3 в зависимости от среднего партийного ко­эффициента вариации прочности бетона V_n за анализируемый период.

Таблица 3 – Коэффициенты К_Т и К'_Т

Vn,%	6 и менее	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
КТ	1,07	1,08	1,09	1,11	1,14	1,18	1,23	1,28	1,33	1,38	1,43
К'Т, %	83	84	85	87	89	92	96	100	104	108	112

В тех случаях, когда отсутствуют данные о фактической однородности тяжелого бетона, средний уровень прочности при подборе его состава прини­мают равным требуемой прочности (R_Y = R_T) при коэффициенте вариации Vn, равном 13,5 %. При этом требуемую прочность определяют по формулам:

; (4)

; (5)

где Кб—коэффициент, принимаемый для тяжелого бетона равным 0,78.

Существуют несколько расчетно-экспериментальных методов определения состава тяжелого бетона, однако наибольшее распространение получил метод абсолютных объемов, предложенный известным русским ученым в области строительных материалов Б.Г. Скрамтаевым (1905–1966 гг.). В основе этого метода лежат два основных положения:

1. Объем плотноуложенной бетонной смеси, принимаемый в расчете равным 1м³ или 1000 л, слагается из объемов зерен мелкого и крупного заполнителей и цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей (небольшой объем воздушных пор, содержащийся в уплотненной бетонной смеси (~2 %), условно во внимание не принимается). Это условие выражается уравнением абсолютных объемов:

, (6)

где Ц, II, К, В – расходы соответственно цемента, песка, крупного заполнителя (щебня или гравия) и воды на 1м³ уплотненной бетонной смеси, кг;

с_ИЦ, с_ИП – истинные плотности цемента и песка, кг/м³ (кг/л);

с_ЗК – плотность зерен крупного заполнителя, кг/м³ (кг/л).

2. Межзерновые пустоты в крупном заполнителе должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с учетом некоторой раздвижки зерен. Это по­ложение выражается уравнением

, (7)

где с_НК – плотность зерен крупного заполнителя, кг/м³ (кг/л).

V_K – пустотность крупного заполнителя (в долях еденицы);

б – коэффициент раздвижки зерен заполнителя (коэффициент избытка раствора).

По методу абсолютных объемов подбор состава бетона состоит из трех этапов:

1. Предварительный расчет расхода материалов на пробные замесы.

2. Корректирование составов пробных замесов.

3. Определение расхода материалов на 1 м³ бетонной смеси.