4. Приклад розрахунку складу бетону

ЗАВДАННЯ. Розрахувати склад бетону класу С 12/15 для зведення (спорудження) монолітного перекриття товщиною 100 мм. Мінімальна відстань у прозорі між стержнями арматури 80 мм. Ущільнення бетонної суміші – вібраційний спосіб. Умови тверднення – природні. Марка бетонної суміші – П1 (ОК=3...4 см). Матеріали, що використовуються: - в’яжуче – портландцемент з активністю R_ц = 320 кгс/см² (32 МПа); ρ_нц = 1,2 г/см³; ρ_ц = 3,1 г/см³; - дрібний заповнювач – пісок дніпровський з М_к = 1,2…1,5 (дрібний); ρ_нп = 1,5 г/см³, ρ_п = 2,65 г/см³, вологість піску – w_п= 4%; - крупний заповнювач – щебінь гранітний фракції 10…20 мм; ρ_нщ= 1450 кг/м³, ρ_зщ= 2600 кг/м³, вологість щебеню – w_щ= 1%. Якість матеріалів, що застосовуються – матеріали середньої якості. (визначені по додатку А).

4.1 Розрахунок витрат матеріалів на 1 м3 бетону

Розрахунок складу бетону ведуть у такій послідовності: Визначають середню міцність бетону у віці 28 діб, виходячи із класу бетону – С 12/15;

f_ст = С/0,778 = 15/0,778 = 19,3 МПа ≈ 20 МПа.

Із основної формули міцності бетону визначають цементноводне співвідношення (ц/в):

f_ст =A∙R_ц(Ц/В-0,5),

де А – коефіцієнт, що враховує якість заповнювачів, визначається із додатку А. При середній якості матеріалів А = 0,6:

Ц/В = f_ст/A∙R_ц+0,5 = 20/0,6∙32+0,5 = 1,54.

Визначають витрати води у залежності від пластичності бетонної суміші (ОК = 3…4 см), виду крупного заповнювача (щебінь фракції 10…20 мм) і дрібного заповнювача (пісок дрібний) по додатку Б. Витрати води складають – В = 213 л/м³. Визначають витрати цементу:

Ц = Ц/В∙В = 1,54∙213 = 328 кг/м³.

Визначають витрати щебеню:

Щ = 1000/(1/ ρ_зщ+α∙V^п_щ/ρ_нщ).

Коефіцієнт надлишку розчинної складової α визначають по додатку В у залежності від витрат цементу, пластичності бетонної суміші та виду дрібного заповнювача (у нашому випадку пісок дрібний): α = 1,31. Пустотність щебеню V^п_щ визначають за формулою:

V^п_щ = 1 − ρ_нщ/ρ_зщ = 1− 1450/2600 = 0,44.

Витрати щебеню будуть:

Щ = 1000/(1/ ρ_зщ+α·V^п_щ/ρ_нщ) = = 1000/(1/2,60+1,31∙0,44/1,45)=1277 кг/м³.

Визначають витрати піску:

П = [1000 – (Ц/ρ_ц +Щ/ρ_зщ+В)]ρ_п = = [1000-(328/3,1+1277/2,6+213)]∙2,65 = 503 кг/м².

Отримані результати заносять до табл. 4.1. Визначають витрати матеріалів на лабораторний заміс об’ємом 10л:

Ц_лз = 10∙Ц/1000 = 10∙328/1000 = 3,28 кг; П_лз = 10∙П/1000 = 10∙503/1000 = 5,03 кг; Щ_лз = 10∙Щ/1000 = 10∙1277/1000 = 12,77 кг; В_лз = 10∙В/1000 = 10∙213/1000 = 2,13 л.

Отримані результати заносять до табл. 4.1.

Таблиця 4.1

Витрати матеріалів на лабораторний заміс та на 1м³ бетону

Мате-ріали	Розрахунковий склад,		1-е коректування		2-е коректування		Уточнені витрати матеріалів на 1м3 бетону, кг
	на 1м3	На ла- бора- торний заміс	Добав-лено мате- ріалів	Загальні витрати матеріа- лів	Добав-лено мате-ріалів	Загальні витрати матеріа-лів
Цемент Пісок Щебінь Вода	328 503 1277 213	3,28 5,03 12,77 2,13	0,328 - - 0,223	3,61 5,03 12,77 2,34			368 515 1305 239
Загальні витрати, кг		23,21		23,75			2427
Осідання конуса, см 1…2			3…4				3…4

Після приготування лабораторного замісу перевіряють (визначають) пластичність (рухливість) бетонної суміші. У цьому випадку осідання конусу склало ОК = 1…2 см, а по завданню осідання конусу повинно бути 3…4 см. Тому, для збільшення пластичності бетонної суміші добавляють по 10% цементу та води і ретельно суміш перемішують. Знову визначають пластичність. Вона склала – ОК – 3…4 см, що відповідає завданню. Після цього визначають щільність бетонної суміші, використовуючи мірну посудину об’ємом 5л, вага якої 870 г. Посудину заповнюють бетонною сумішшю і віброущільнюють. Після ущільнення надлишок бетонної суміші зрізають, поверхню ретельно загладжують врівень з краями мірної посудини. Після цього посудину з бетонною сумішшю зважують. Розрахунок ведуть за формулою:

ρ_обс = (m₂-m₁)/V,

де m₁ – маса мірної посудини – 0,870 кг; m₂ – маса мірної посудини з бетонною сумішшю – 13,005 кг; V – об’єм мірної посудини – 5л:

ρ_обс = (13,005 – 0,870)/5 = 2,427 кг/л = 2427 кг/м³.

Після визначення щільності бетонної суміші формують зразки вібраційним способом для визначення міцності бетону у віці 28 діб з наступним визначенням класу бетону. Розміри зразків вибирають (назначають) у залежності від найбільшої крупності зерен заповнювача (табл. 3.2). У нашому випадку найбільша крупність заповнювача 20 мм, тому розмір зразків – 10х10х10 см. Відформовані зразки для визначення класу бетону, першу добу зберігають у формах, потім виконують розпалубку і зберігають 27 діб у камері нормального тверднення. Одночасно уточнюють фактичні витрати матеріалів на 1 м³ бетону (див. табл. 4.1).

Ц_ф = Ц_фз∙ρ_обс ∕ ∑m = 3,61∙2427/23,75 = 368 кг; П_ф = П_фз∙ρ_обс ∕ ∑m = 5,03∙2427/23,75 = 515 кг; Щ_ф = Щ_фз∙ρ_обс ∕ ∑m = 12,77∙2427/23,75 = 1305 кг; В_ф = В_фз∙ρ_обс ∕ ∑m = 2,34∙2427/23,75 = 239 л.

Отримані уточнені дані за витратами матеріалів на 1м³ бетону заносимо до табл. 4.1.

4.2 Розрахунок витрат матеріалів на заміс бетонозмішувача (об’ємом v = 1200л)

Спочатку визначають витрати сухих матеріалів на заміс бетонозмішувача. Для цього визначають коефіцієнт виходу бетону:

β = 1000/(Ц_ф/ρ_нц+П_ф/ρ_нп+Щ_ф/ρ_нщ) = = 1000/(368/1,2 + 515/1,5 + 1305/1,45) = 0,64.

Витрати сухих матеріалів на заміс бетонозмішувача визначають наступним чином:

Ц_зб = Ц_ф∙V∙β/1000 = 368∙1200∙0,64/1000 = 282 кг; П_зб = П_ф∙V∙β/1000 = 515∙1200∙0,64/1000 = 395 кг; Щ_зб = Щ_ф∙V∙β/1000 =1305∙1200∙0,64/1000= 1002 кг; В_зб = В_ф∙V∙β/1000 = 239∙1200∙0,64/1000 = 183 л.

Робочий склад бетону на заміс бетонозмішувача визначають перерахунком витрат матеріалів з урахуванням природної вологості матеріалів (піску, щебеню або гравію):

П^в_зб = П^в_зб + П^в_зб ∙ W_п /100 = 395 + 395∙4/100 = 411 кг; Щ^в_зб = Щ^в_зб + Щ^в_зб ∙ W_щ /100 = 1002 + 1002∙1/100 = 1012 кг; В^в_з.б = В_з.б – [( П^в_зб. – П_зб)+( Щ^в_зб – Щ_зб)] = = 183 – [(411 – 395)+(1012 – 1002)] = 157 л.

Результати розрахунку витрат матеріалів на заміс бетонозмішувача зводимо до табл. 4.2.

Таблиця 4.2

Витрати матеріалів на заміс бетонозмішувача (кг)

Матеріали	Витрати сухих матеріалів	Витрати матеріалів з урахуванням вологості
Цемент Пісок Щебінь Вода	282 395 1002 183	282 411 1012 157