МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ

Амвросиевский индустриальный техникум

Методические рекомендации

для выполнения курсового проекта по дисциплине

«Технология строительных деталей и конструкций»

по специальности 5.06010107

«Изготовление строительных деталей и конструкций»

«РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОННОЙ СМЕСИ»

Выполнил преподаватель:

Гусак Т. А.

Рассмотрено и одобрено

на заседании комиссии

профессиональных и

технологических дисциплин

Протокол № ___ от «___» ________ 2015 г.

Голова цикловой комиссии

__________ Варавина Н. П.

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Проектирование состава тяжелого бетона

1.1 Общие положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Подбор номинального состава бетона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Подбор состава легкого бетона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Введение

В соответствии с программой предмета «Технология строительных деталей и конструкций» студенты на практических занятиях должны получить навыки подбора состава обычного цементного бетона, для чего разработаны данные методические рекомендации, которые также можно использовать для дипломного и курсового проектирования по специальности 5.06010107 «Изготовление строительных деталей и конструкций».

При разработке методических рекомендаций к руководству были взяты действующие нормативные документы, в частности СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» и ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия».

1. Проектирование состава тяжелого бетона

1.1 Общие положения

Чтобы при минимальном расходе цемента или вяжущего получить бетон в конструкциях с прочностью и другими показателями качества, подбор состава бетона производится в соответствии с требованиями ОНТП-07-85.

Подбор состава бетона включает в себя определение номинального состава, расчет и корректировку рабочего состава, расчет и передачу в производство рабочих дозировок.

Широко применяется метод расчета состава бетона по абсолютным объемам, при котором исходит из того, что сумма абсолютных объемов материалов, расходуемых на 1м бетона, должна соответствовать 1000.

Так как после расчета обязательно выполняют экспериментальные лабораторные замесы с последующей корректировкой состава, метод иногда называют расчетно-экспериментальным.

Состав тяжелого бетона подбирают исходя из среднего уровня прочности, значение которого принимают по ГОСТ 7473–94 «Бетонные смеси», с учетом фактической однородности бетона и планируемых мероприятий по ее повышению. Если отсутствуют данные о фактической однородности бетона, то средний уровень прочности по ГОСТ 7473–94 для бетона данного класса или марки при коэффициенте вариации, равном 13,5% для тяжелого бетона.

Соотношение прочности бетона, соответствующие маркам и классам бетона по прочности на сжатие

Таблица 1.1

Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетона по прочности на сжатие	Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетона по прочности на сжатие
М 100 М 150 М 150 М 200 М 250 М 300 М 300 М 350 М 350	В 7,5 В 10 В 12,5 В 15 В 20 В 22,5 В 25 В 25 В 27,5	М 400 М 450 М 500 М 600 М 700 М 700 М 800	В 30 В 35 В 40 В 45 В 50 В 55 В 60

1.2 Подбор номинального состава бетона

Подбор номинального состава бетона производят по этапам.

1. Выбор исходных параметров (удобоукладываемость бетонной смеси, вид и марка цемента, крупность и прочность заполнителя).

2. Уточнение характеристик исходных материалов:

а) для цемента – активность, истинная и насыпная плотность, нормальная густота цементного теста;

б) для песка – средняя плотность зерна, насыпная плотность гранулометрический состав, модуль крупности и влажность;

в) для щебня – плотность зерен щебня, насыпная плотность, межзерновая пустотность, зерновой состав, наибольшая крупность зерен, влажность и прочностные характеристики.

3. Расчет расхода материалов на 1м бетона.

4. Изготовление пробных лабораторных замесов с корректировкой их состава (при необходимости) для получения бетонной смеси заданной подвижности.

5. Уточнение расхода материалов на 1м с учетом фактических данных, полученных при лабораторных замесах (полученный состав называется номинальным).

6. Изготовление и испытание образцов.

Затем рассчитывают расход материала в стандартном (сухом) состоянии на один замес бетономешалки в заводских условиях и вносят поправки на влажность.

Удобоукладываемость бетонной смеси принимают по проекту или в соответствии с данными таблицы 1.2.

Подвижность бетонной смеси для перекачивания пневмотранспортом принимается не менее 6, а бетононасосом – не менее 4см.

Литые смеси разрешается применять только при специальном обосновании.

Вид и марку цемента выбирают по проекту и с учетом рекомендаций, приведенных в таблице 1.3.

Таблица 1.2 – Подвижность и жесткость бетонной смеси в зависимости от вида изделий и принятой технологии формования

Виды изделий и конструкций	Агрегатно-поточная или конвейерная технология						Стендовая технология (кроме кассетной)
	На виброплощад-ках				Вибро-насадка или скользящим вибро-штамп.		В горизон-тальном положении с уплот-нением глубинным и поверх-ностным		В формах с навесными вибраторами при высоте бетонирова-ния, см
	Без пригруза	С пригрузом	С применением вибро-штампа
				до 80					более 80
Плоские изделия с повышенными требованиями к качеству их поверхностей (стеновые панели и перегородки и т.п.)	1-3 см	10-20 с	–	1-3 см		1-3 см		–		–
То же, при обычных требованиях к качеству поверхностей (плиты перекрытий зданий, дорожные покрытия, плиты крепления от-косов земляных соо-ружений и др.)	10-20 с	25-40 с	–	10-20 с		1-3 см		–		–
Панели и настилы с круглыми, овальными и др. пустотами, аналогичные изделия	–	25-40 с	–	–		–		–		–
Ребристые и кессонные плиты, панели и др. аналогичные элементы (стеновые панели промзданий, плиты перекрытий и др.)	1-3 см	10-20 с	25-40 с	1-3 см		1-3 см		4-6 см		4-6 см
Блоки фундаментные и стеновые, а также др. подобные изделия простой конфигурации	10-20 с	–	–	–		10-20 с		10-20 с		1-3 см
Линейные изделия простого профиля (ри-гели, балки, колонны; стойки, перемычки и т.п.), а также изделия таврового профиля, формуемые полкой вверх	10-20 с	–	–	–		1-3 см		1-3 см		4-6 см
То же, при насыщении изделий арматурой 150 кг/м3 и выше	1-3 см	–	–	–		4-6 см		1-3 см		4-6 см
Линейные изделия сло-жного профиля (тавро-вые и двутавровые бал-ки, опоры ЛЭП, фермы, мачты, двухветвевые колонны и т.п.	1-3 см	–	–	–		4-6 см		1-3 см		4-6 см
То же, при насыщении изделий арматурой 150 кг/м3 и выше	4-6 см	–	–	–		4-6 см		4-6 см		7-9 см
Криволинейные элементы покрытий, резервуаров, тоннельных отделок, шахтных стволов и т.п.	1-3 см	10-20 с	25-40 с	20-30 с		1,3 см		–		–
Трубы, мачты, кольца колодцев, лотки и т.п.	10-20 с	25-40 с	–	–		–		10-20 с		20-30 с

Примечание.

1. Применение бетонных смесей с показателем жесткости более 30 с допуском при условии использования для изготовления конструкций или изделий машин, обеспечивающих заданную плотность бетона по всему сечению и хороший внешний вид.

2. Жесткость – по техническому вискозиметру без внутреннего кольца смеси бетонные ГОСТ 7473 – 94.

Крупность заполнителя определяется следующими требованиями:

- наибольший размер зерен крупного заполнителя не должен превышать 1/3 наименьшего размера конструкции и 3/4 наименьшего расстояния в свету между стержнями арматуры;

- при бетонировании плит допустимо применение крупного заполнителя с наибольшей крупностью зерен, равной половине толщины плиты;

- крупность зерен заполнителя бетонных смесей, подаваемых по хоботам, не должна превышать одной трети их диаметра;

- для бетонной смеси, укладываемой в скользящую опалубку, размер зерен заполнителя не должен превышать 1/6 наименьшего размера поперечного сечения бетонируемой конструкции;

- при подаче бетонных смесей по бетоноводам размер зерен заполнителя должен быть не более 0,4 внутреннего диаметра бетоновода для гравия или 0,33 – для щебня; при этом количество зерен наибольшего размера и зерен пластинчатой (лещадной) или игловатой формы по отдельности не должно превышать 15% по массе.

Требования к прочности крупного заполнителя: марка щебня из естественного камня должна быть выше марки бетона не менее чем в 1,5 раза – для бетона марок ниже 300 и выше. При использовании гравия и щебня из гравия предварительно оценивают пригодность их по прочности (ГОСТ 8267-93) и по величине дробимости.

Таблица 1.3 – Данные для выбора марки цемента при проектировании состава бетонов

Про-ектная марка бетона	Марки цемента при твердении
	В нормальных условиях		В условиях тепловой обработки
	Реко-менду-емые	Допускаемые	при отпускной прочности бетона равной 70% проектной, и менее		При отпускной прочности бетона равной 85 и 100 проектной
			Рекоменду-емые	Допуска-емые	Рекоменду-емые	Допуска-емые
100	300	200	300	200	Не допускается к производству
150	300	200, 400	300	200, 400	400	300, 500
200	400	300, 500	400	300, 500	400	500
250	400	300, 500	400	300, 500	400	500
300	400	500	400	500	500	400
350	400	500	400	500	500	400
400	500	600	500	600	500	400
450	500	600	500	600	600	500
500	600	500	600	500	600	500

Расчет расхода материалов на 1 м³ бетонной смеси

1. Определить водоцементное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности при использовании цемента определенной активности. Водоцементное отношение (В/Ц) рассчитывают по следующим эмпирическим формулам:

при ;

при , где

- проектная марка бетона;

- активность цемента, определяемая по ГОСТ 310.4-81;

и - коэффициенты, зависящие от качества заполнителя (табл. 1.4)

Таблица 1.4 – Значение коэффициентов А и А₁

Качество заполнителей
Высокое	0,65	0,43
Среднее	0,60	0,40
Низкое	0,55	0,37

Примечание.

Заполнители высокого качества – щебень и песок из плотных горных пород высокой прочности, оптимального зернового состава по ГОСТ 10268-80.

2. Определить ориентировочный расход воды по таблице 1.5.

3. Расход цемента, кг на 1м³ бетонной смеси, вычисляют по уже известным величинам расхода воды и В/Ц:

4. Расход крупного заполнителя, кг на 1м³ смеси, вычисляют по формуле:

, где

- плотность зерен щебня, кг/дм³ (значение плотности в кг/дм³ численно равно величине плотности, выраженной г/см³ );

- насыпная плотность щебня (гравия), кг/дм³;

- пустотность щебня (гравия), доли единицы;

- коэффициент раздвижки зерен (табл. 1.6).

Таблица 1.5 – Ориентировочный расход воды, литров на 1 м³ бетонной смеси, в зависимости от вида заполнителя и характера бетонной смеси

Показатели удобоукладываемости бетонной смеси		Наибольшая крупность зерен, мм
		гравия				щебня
Осадка конуса, см	Жесткость, с	10	20	40	70	10	20	40	70
9-12	–	215	200	185	170	230	215	200	185
6-8	–	205	190	175	160	220	205	190	175
3-5	–	195	180	165	150	210	195	180	165
1-2	–	185	170	155	140	200	185	170	155
–	15-25	165	160	150	–	175	170	160	–
–	30-40	155	150	140	–	165	160	150	–
–	45-60	145	140	135	–	160	155	140	–
–	75-100	135	130	128	–	150	145	135	–

Примечания.

1. Данные, приведенные в таблице 1.5 справедливы для бетонов с расходом цемента не выше 400 кг на 1м³ смеси и применения песков средней крупности.

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

3. При использовании мелкого песка расход воды увеличивается на 10 л.

4. Расход воды указан для бетонов на плотных заполнителях. Если водопоглощение крупного заполнителя превышает 0,5% по массе, расход воды должен быть соответственно увеличен.

5. Жесткость определяется по техническому вискозиметру без внутреннего кольца (ГОСТ 7473 - 94).

Таблица 1.6 – Коэффициент раздвижки зёрен α в бетонных смесях

Расход цемен-та	Показатель удобоукладываемости бетонной смеси			Расход цемен-та	Показатель удобоукладываемости бетонной смеси
	Осадка конуса, см		Жесткость, с		Осадка конуса, см		Жесткость, с
	5-10	1-4	20-40		5-10	1-4		20-40
200	1,22	1,28	1,10	350	1,40	1,34		1,16
250	1,28	1,22	1,12	400	1,48	1,4		1,18
300	1,34	1,28	1,14	500	1,60	1,48		1,20

Примечание.

Значение приведено при использовании песка средней крупности (Мк-2-2,5). При использовании мелкого песка (водопотребность выше 7%) значение α уменьшается на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребность песка; при использовании крупного песка (водопотребностью менее 7%) значение α соответственно увеличивается на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребности.

5. Расход песка, кг на 1м³ бетона, определяют по формуле:

, где

П, Щ, В – расход цемента, щебня (гравия) и воды, кг;

- плотность цемента (истинная), кг/дм³;

, - плотность зерен щебня и песка, кг/дм³.

6. После предварительного расчета состава бетона делают пробный замес бетонной смеси (обычно объемом 10 л) и определяют ее удобоукладываемость (подвижность и жесткость).

Если подвижность бетонной смеси меньше требуемой, то в расчет состава бетона вносят поправки – увеличивают количество цемента и воды без изменения В/Ц. Если подвижность больше требуемой, то добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель в соответствующем соотношении, что равнозначно уменьшению количества цементного теста. Так добиваются заданной подвижности.

7. Определить фактическую плотность (объемную массу) бетонной смеси в свежеуплотненном состоянии, кг/м³:

, где

- объем мерного сосуда, дм³;

- масса пустого сосуда, кг;

- масса сосуда с уплотненной бетонной смесью, кг.

8. Уточненный расход материалов, кг на 1 м³ бетона вычисляют по формулам:

; ; ,

- общий расход материалов на лабораторный замес по массе, кг;

П, Ц, Щ, - соответственно расход песка, цемента, щебня (гравия) на лабораторный замес кг;

- плотность бетонной смеси лабораторного замеса в свежеуплотненном состоянии, кг/м³.

Расход воды, кг, уточняют по выражению:

Соответствие найденного состава бетона заданным прочностным характеристикам определяют путем изготовления и испытания образцов.