Бетоноведение. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения бакалавриата, обучающихся по направлению подготов

Окончание табл. 1

Значения коэффициента α

11

Таблица 3

Соответствие значений средней прочности и классов бетона

12

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБУЕМОЙ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Требуемую прочность бетона (отпускную, передаточную, в промежуточном или в проектном возрасте) определяют в зависимости от среднего партионного коэффициента вариации прочности бетона за анализируемый период Vn, рассчитанного в соответствии с п. 2.1.

При нормировании прочности бетона по классам требуемой прочности бетона Rт (МПа) вычисляют по формуле:

где Внорм — нормируемое значение прочности бетона, (МПа), (отпускной, передаточной, в промежуточном или в проектном возрасте) для бетона данного класса по прочности на сжатие, осевое расстояние или на растяжение при изгибе (табл. 3); Кт — коэффициент требуемой прочности, принимаемый по табл. 4.

Сравнивают требуемую прочность RT бетона с фактической в отдельных партиях Rm. Состав бетона, условия его изготовления и твердения считаются удовлетворительными, если соблюдается условие Rm ≥ Rт. По результатам сравнения делают соответствующие выводы (см. п. 10 в табл. 1).

2.3. НАЗНАЧЕНИЕ СРЕДНЕГО УРОВНЯ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И ДРУГИХ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА СЛЕДУЮЩИЙ КОНТРОЛИРУЕМЫЙ ПЕРИОД

После определения величины требуемой прочности бетона Rт, которая является браковочным минимумом, выбирается средний уровень прочности Ry, обеспечивающий в конкретных условиях приемку изделий на заводе и отпуск их потребителям.

Средний уровень прочности бетона устанавливается на основе определенного выше среднего за анализируемый период партионного коэффициента вариации Vn по формуле:

где Кмп — коэффициент, зависящий от Vn и принимаемый по табл. 5.

13

Средний уровень прочности бетона служит не для приемки бетона, а для регулирования технологического процесса и корректировки состава бетона.

Снижение среднего уровня ведет к увеличению риска выхода отдельных бракованных партий изделий, но при этом повышается тех- нико-экономическая эффективность производства продукции за счет снижения расхода цемента, сокращения времени тепловой обработки и т.д. При повышении среднего уровня прочности бетона (при той же партионной вариации) уменьшается вероятность выхода отдельных бракованных партий, но одновременно снижается техникоэкономическая эффективность продукции.

Для оценки эффективности ведения технологического процесса с точки зрения допустимой минимизации прочности бетона с целью экономии цемента фактическую отпускную прочность бетона в отдельных партиях сравнивают с величиной верхней предупредительной границы его средней прочности Rmв.п.г., которая рассчитывается по формуле:

2.4.ПОСТРОЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ КАРТЫ ОТПУСКНОЙ

ИПЕРЕДАТОЧНОЙ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА

Контрольные карты отпускной и передаточной прочности бетона используют для оперативного регулирования прочности бетона.

Контрольная карта состоит из:

1)информационной зоны;

2)зоны графика прочности бетона в партиях;

3)зоны графика коэффициентной вариации в партиях;

4)зоны таблицы результатов определения прочности и рассчитанных статистических характеристик;

5)зоны расчетов статистических характеристик за анализируемый период.

14

На график прочности наносят горизонтальные линии, соответствующие величинам:

требуемой прочности бетона в партии за контролируемый период;

среднего уровня прочности бетона;

верхней предупредительной границы прочности бетона.

На график коэффициента вариации наносят горизонтальные линии, соответствующие величине принятого на данный контролируемый период среднего по партиям коэффициента вариации и верхней предупредительной границы вариации.

Величину верхней предупредительной границы прочности бетона в партии рассчитывают по формуле (8), а верхней предупредительной границы коэффициента вариации в отдельной партии — по формуле:

где n — количество проб, отбираемых из партии бетона.

При нормальном ходе технологического процесса точки на графиках прочности в партии и коэффициента вариации в партии располагаются почти симметрично относительно соответствующих линий среднего уровня прочности Rу и принятого среднего по партиям коэффициента вариации Vn. При этом точки не должны выходить за линии верхних предупредительных границ.

На практике возможны отклонения, вызываемые нарушением технологического процесса.

В случае, когда в интервал между линиями Rу и Rт попадают подряд три и более точки, следует откорректировать состав бетона с целью повышения его прочности и одновременно принять меры к выявлению и устранению причин, вызвавших падения прочности.

Если в четырех партиях подряд коэффициент вариации выше линии среднего партионного коэффициента вариации Vn, а в пятой партии он выше верхней предупредительной границы, то следует установить причины роста колебаний прочности бетона.

2.5. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

Исходные данные. На заводе ЖБИ № 5, в цехе № 2 на технологической линии № 1 выпускают пустотные настилы из бетона класса В15. Отпускная прочность по проекту должна составлять 70 % от класса бетона по прочности на сжатие. Цех работает в 2 смены по пятидневной рабочей неделе.

15

В качестве партии принят суточный выпуск бетонных настилов. Каждую смену отбирают по 1 пробе для контроля отпускной прочности бетона. По данным контроля прочности бетона за май партионный коэффициент вариации Vn составил 9,5 %, а его верхняя предупредительная граница Vmв.п.г = 15,2 %.

Требуется построить контрольную карту прочности бетонных настилов за месяц, провести анализ контрольной карты и сделать соответствующие выводы.

Предварительные расчеты. В качестве примера разберем расчетные данные, занесенные в контрольную карту (рис. 1). Вначале заполняется нижняя зона, куда заносятся результаты испытаний контрольных образцов из задания по дням испытания R1 и R2.

Rm — среднее значение прочности в партии, вычисляется как среднее арифметическое из двух значений прочности:

Rm = 1+ 2 для каждого рабочего дня, например:

2

Полученные значения Rm наносятся на график партионной прочности бетона, и эти точки соединяются последовательно линиями.

Значения размаха результатов прочности бетона в каждой серии Wm рассчитываются по формуле (4), например:

Wm1= 13,8 – 13,0 = 0,8 МПа; Wm2 = 14,8 – 12,4 = 2,4 МПа;

Wm3 = 13,8 – 12,6 = 1,2 МПа и т.д.

Следующая строка на рис. 1 значений коэффициента вариации прочности бетона в партии Vm рассчитывается по формуле (2). Значение коэффициента α в зависимости от n выбирают по табл. 2 (при n = 2

α = 1,13).

Для этого вначале рассчитывается среднеквадратичное отклонение Sm по формуле (3). Например:

Sm1 = 1,130,8 = 071; Sm2 = 1,132,4 = 2,12; Sm3 = 1,131,2 = 1,06 и т.д.

16

Соответственно:

Vm1 = 0,71/13,4 × 100 % = 5,3 %; Vm2 = 2,12/13,6 × 100 % = 15,6 %;

Vm3 = 1,06/13,2 × 100 % = 8,03 % и т.д.

Определяется средний партионный коэффициент вариации прочности по формуле (5):

Vп = 155,8 × 2/22 × 2 = 7,1 %.

Находится требуемая отпускная прочность бетона по формуле (6):

Rт = 15 × 0,7 × 1,08 = 11,34 МПа.

Определяется средний уровень прочности бетона Ry по формуле (7):

Ry = 11,34 × 1,05 = 11,91 МПа.

Вычисляется верхняя предупредительная граница прочности бетона в контролируемой партии по формуле (8):

Rmв.п.г = 11,91 × (1 + 1,28 × 7,1/200) = 12,45 МПа.

Вычисляем верхнюю предупредительную границу коэффициента вариации по формуле (9):

Vmв.п.г = Vп × (1 + √1/(2 − 1)) = 7,1 × (1 + √1) = 14,2 %.

Анализируя контрольную карту, можно сделать следующие выводы:

1.В партиях 45...47, 59, 60 и 63...65 фактическая прочность выше среднего уровня (12,9 МПа). Кроме того, в партиях 52, 53, 54, 60 и 63 фактическая прочность выше верхней предупредительной границы (13,7 МПа). Поэтому следует принять меры к снижению прочности бетона и сокращению расхода цемента.

2.Фактические коэффициенты вариации прочности бетона в основном ниже верхней предупредительной границы предыдущего месяца — мая (Vmв.п.г = 15,2 %). Кроме того, значение Vп снизилось на 2,4 % по сравнению с предыдущим месяцем. В результате средний уровень прочности на последующий месяц — июль — будет снижен на 0,99 МПа.

17

3. Прочность бетона в партиях 49, 57 и 62 несколько ниже требуемой (12,1 МПа): 11,9 МПа, 12,0 МПа и 11,7 МПа < 12,1 МПа. Целесообразно изделия этих партий выдержать в цехе до отправки на склад. Поскольку в предыдущей партии такого снижения не было, то повышать расход цемента не требуется.

В случае необходимости производится корректировка состава бетона по среднему уровню прочности бетона, полученному на следующий контролируемый период.

Для корректировки состава бетона в каждом задании приводятся данные для подбора состава бетона. Производится два подбора состава бетона: первый — используя средний уровень прочности бетона, заданный на текущий период; второй — по значению среднего уровня прочности бетона на следующий контролируемый период, который был определен данным расчетом. Подбор состава бетона можно производить по любой известной методике, изложенной в технической или учебной литературе.

Используя данные задания (рис. 1), определяют расход всех материалов на 1 м3 бетонной смеси.

Состав бетона для значения Ry = 12,9 МПа (на текущий период):

определяют водоцементное отношение:

В/Ц = А × Rц/(Rб + A × 0,5Rц).

При А = 0,6; Rц = 40 МПа; Rб = Ry/0,7 = 12,9/0,7 = 18,4 МПа:

В/Ц = 0,6 × 40/(184 + 0,6 × 0,5 × 40) = 24/30,4 = 0,79;

определяют расход цемента Ц = В/(В/Ц). Для бетонной смеси подвижностью ОК = 1...4 см, Дн щебня = 20 мм и В = 190 л:

Ц= 190/0,79 = 240 кг;

определяют водоцементное отношение и расход цемента для значения Rу =11,91 МПа (на следующий контролируемый период):

В/Ц = 0,5 × 40/(12/0,7 + 0,6 × 0,5 × 40) = 24/29,1 = 0,83;

Ц = 190/0,83 = 230 кг;

18

определяют расход щебня и песка по соответствующим формулам для общих случаев:

Щ= 1000/(α × Пщ/ρнас + 1/ρист), Пщ = 1−ρнас/ρист;

П= ρист(1000 − Ц/ρист− В − Щ/ρист).

Сравнивают составы бетонов. Находят среднюю плотность бетонной смеси:

ρб.с. = Ц + В + П + Щ.

В данном случае можно уменьшить расход цемента (240 – 230 = 10 кг) на 10 кг на 1 м3 бетона.

Рис. 1. Контрольная карта оценки прочности бетона

19

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.ГОСТ 18105-2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности», введен в действие Приказом Росстандарта от 21.03.2012 № 28-ст.

2.Рекомендации по статическим методам контроля и оценки прочности бетона с учетом его однородности по ГОСТ 18105-2010.

3.Алимов, Л.А. Технология строительных изделий и конструкций. Бетоноведение / Л.А. Алимов, В.В. Воронин. М. : Академия, 2010. 432 c.

4.Баженов, Ю.М. Технология бетона. М. : АСВ, 2011. 528 с.

20