Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование состава цементного бетона для автомобильных дорог общего пользования. Учебное пособие
.pdf
141
По значению коэффициента выхода бетона судят об экономичности
его состава. Чем выше значение этого коэффициента, тем экономичнее
состав бетона. Обычно значение коэффициента β находится в пределах
0,55–0,75.
Произведение объема барабана бетоносмесителя на коэффициент вы-
хода бетонной смеси (Vβ) называют
объемом замеса в бетоносмесителе
.
Форма заключения по работе
1. Средняя прочность бетона в партии на растяжение при изгибе
tb
б
R
=_____ МПа и на сжатие Rб=______ МПа, для дорожного бетона
класса прочности на растяжение при изгибе Btb_____ и класса прочности
на сжатие В_____ обеспечивается при значении водоцементного отношения В/Ц _____ .
2. Номинальный состав дорожного бетона характеризуется следую-
щим расходом компонентов на 1 м3:
− портландцемента – _____ кг;
− воды – _____ л;
− песка – ______ кг;
− щебня – _______ кг;
‒ воздухововлекающей добавки ___________________________ кг;
‒ водоредуцирующей добавки ____________________________ кг.
3. Рабочий состав бетона характеризуется следующим расходом
компонентов на 1 м3:
− портландцемента – _____ кг;
− песка с влажностью Wп = ____ % – _____ кг;
− щебня Wщ = ____ % – _______ кг;
− воды – _____ л.
‒ воздухововлекающей добавки ___________________________ кг;
‒ водоредуцирующей добавки ____________________________ кг.
142
Индивидуальные задания для студентов
по расчету состава дорожного бетона
Рассчитать состав бетона монолитного покрытия автомобильной
дороги. Уплотнение бетонной смеси – вибрированием.
Среда эксплуатации конструкции по ГОСТ 31384 XF4 (сильное
водонасыщение с применением антиобледенителей). Марка бетона по
морозостойкости – F2200.
Исходные данные для проектирования принять по табл. 3.16,
в соответствии с вариантом, предложенным преподавателем.
Пример расчета начального состава дорожного бетона
1. Задание на проектирование
Рассчитать состав бетона класса прочности на растяжение при из-
гибе Btb4,4 (
норм
tb
В
= 4,8 МПа) и класса прочности на сжатие В35
(
норм
В
= 40 МПа) для монолитного дорожного покрытия.
Среда эксплуатации конструкции по ГОСТ 31384 XF4 (сильное
водонасыщение с применением антиобледенителей). Марка бетона по
морозостойкости – F2200.
Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2. Конкретное
значение показателя удобоукладываемости – ОК = 7 см.
2. Характеристика исходных материалов
Цемент для дорожных покрытий по ГОСТ 33174; прочность на сжа-
тие (активность) Rц = 53,5 МПа; прочность на растяжение при изгибе
tb
ц
R
= 6,1 МПа; нормальная густота цементного теста 29 %; истинная
плотность ρиц = 3,1 г/см3.
Мелкий заполнитель песок природный кварцевый по ГОСТ 32824;
модуль крупности Мк = 2,22 (группа по крупности средний); истинная
плотность ρ
ип
= 2,65 г/см3.
Крупный заполнитель – щебень гранитный по ГОСТ 32703;
наибольшая крупность зерен 16 мм; истинная плотность ρщ = 2,72 г/см3,
пустотность Vщ = 0,47.
Поверхностно-активные добавки: воздухововлекающая – ГКЖ-11;
водоредуцирующая – Sika ViskoCrete-20HE.
143
Таблица 3.16
Задания для расчета состава бетона покрытий автомобильных дорог
Номер варианта
Проектные
классы
прочности
бетона
Марка бетонной смеси
по удобоукладываемости
Характеристика исходных материалов
Цемент
Щебень из плотных и прочных
горных пород
Песок
кварцевый
Химические добавки
на растяжение
при изгибе
на сжатие
Прочность
на сжатие
(активность), МПа
Прочность
на растяжение
при изгибе, МПа
Истинная
плотность, г/см
3
Нормальная густота
цементного теста,%
Наибольшая
крупность, мм
Истинная
плотность, г/см
3
Пустот
ность
Модуль
крупности
Истинная
плотность, г/см
3
Воздухо
-
вовлекающая
Микрогазо
-
образующая
Водо
-редуцирующая
1
Btb4,8
В40
Ж2
53,5
6,1
3,05
26
22,4
2,67
0,45
1,67
2,64
СНВ Muraplast FK 63
2
Btb4,0
В30
П2
52,0
6,0
3,10
27
31,5
2,73
0,45
2,22
2,65
ГКЖ-10
Sika ViskoCrete-20HE
3
Btb4,4
В35
П1
54,0
6,2
3,15
25
16
2,65
0,44
2,34
2,63
136-41
ЛСТ
4
Btb4,8
В40
П1
56,2
6,3
3,00
29
11,2
2,69
0,43
1,72
2,61 ПГЭН
ЛСТМ-2
5
Btb5,2
В45
Ж1
55,9
6,5
3,05
28
22,4
2,70
0,44
2,41
2,63
ГКЖ-11 С-3
6
Btb5,2
В50
Ж1
62,4
6,6
3,10
25
16
2,64
0,45
2,77
2,64
СНВ
Glenium® SKY 591
7
Btb4,4
В35
П1
51,7
5,9
3,15
26
22,4
2,60
0,43
1,31
2,63
136-41
Dynamon SP3
8
Btb4,8
В45
Ж2
54,4
6,1
3,00
25
22,4
2,63
0,44
2,25
2,65
136-157М
АПЛ
9
Btb5,2
В45
П1
56,6
6,4
3,05
26
16
2,66
0,44
2,55
2,64
СНВ
Glenium® SKY 591
10
Btb4,4
В40
Ж2
54,2
6,2
3,10
27
31,5
2,77
0,46
2,36
2,66
СНВ АПЛ
11
Btb4,0
В35
Ж1
52,8
6,1
3,15
28
16
2,63
0,46
1,59
2,66
136-157М
Sika ViskoCrete-20HE
12
Btb4,4
В35
П2
55,0
6,3
3,00
29
22,4
2,71
0,47
2,62
2,63
136-41
С-3
13
Btb4,0
В30
П1
53,3
5,9
3,05
29
31,5
2,68
0,45
1,65
2,65
ГКЖ-11 ЛСТ
14
Btb4,0
В35
Ж2
54,0
6,0
3,10
28
16
2,65
0,45
2,83
2,64
ГКЖ-10
Muraplast FK 63
15
Btb4,8
В40
П1
58,1
6,4
3,15
25
22,4
2,68
0,44
1,77
2,65 ПГЭН
ЛСТМ-2
16
Btb4,0
В30
Ж1
51,1
5,9
3,00
26
11,2
2,64
0,43
1,39
2,62
ГКЖ-11 АПЛ
17
Btb4,4
В35
П1
53,8
6,2
3,05
25
16
2,69
0,46
2,27
2,65 ПГЭН
Dynamon SP3
18
Btb4,0
В35
П1
52,0
6,2
3,10
25
31,5
2,73
0,45
1,76
2,64
ГКЖ-11 ЛСТМ-2
143
144
3. Расчет состава бетона
Средние прочности бетона в партии на растяжение при изгибе
tb
б
R
и
на сжатие Rб, МПа, рассчитываем по формуле (3.1):
1,6
645,113,01
8,4
1
t
В
R
норм
tb
tb
б
МПа;
9,50
645,113,01
40
1
t
В
R
норм
б
МПа.
Находим ориентировочный расход воды на 1 м3 уплотненной бетон-
ной смеси, используя данные табл. 3.4. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2, конкретное значение показателя удобоукладываемости ОК = 7 см; наибольшая крупность щебня 16 мм. Тогда расход воды
составляет В0 = 200 л.
Из примечаний к табл. 3.6 принимаем поправки, обусловленные
свойствами применяемых материалов и видом химических добавок:
1. Нормальная густота цементного теста используемого цемента со-
ставляет 29 %, следовательно расход воды рекомендуется увеличить на
3–5 л. Принимаем – (+ 4 л).
2. Группа используемого песка по крупности – средний. Поправка
на вид песка – (0 л).
3. За счет применения водоредуцирующей добавки Sika ViskoCrete-
20HE расход воды может быть снижен примерно на 20–30 %. Принимаем
25 %.
Таким образом, ориентировочный расход воды В, л, на 1 м3 уплот-
ненной бетонной смеси составляет:
В = (200 + 4) – 0,25(200 + 4) = 153 л.
Рассчитываем значение водоцементного отношения В/Ц по формулам
(3.7) – (3.9). Для этого по табл. 3.7 принимаем объем вовлеченного воздуха
в бетонную смесь за счет применения добавки ГКЖ-11 – Vвв = 6 %.
35,0
)606,01(5,533,09,50
)606,01(5,536,0
)06,01(3,0
06,016,0
/
ввцб
ввц
VRR
VR
ЦВ
;
31,0
)606,01(5,532,09,50
)606,01(5,534,0
)06,01(2,0
06,014,0
/
ввцб
ввц
VRR
VR
ЦВ
;
32,0
)6025,01(1,6039,01,6
)6025,01(1,639,0
)025,01(039,0
025,0139,0
/
вв
tb
ц
tb
б
вв
tb
ц
VRR
VR
ЦВ
.
145
Наименьшее из рассчитанных значений В/Ц-отношения принимаем
для дальнейших расчетов. При этом, в целях обеспечения необходимой
морозостойкости дорожного бетона, оно не должно превышать значения, указанного в табл. 3.7. В нашем случае (подвижная бетонная смесь
для дорожного покрытия) – 0,45. Принимаем для рассчитываемого состава бетона В/Ц = 0,31.
Определяем расход цемента Ц, кг, на 1 м3 бетона по формуле (3.10):
49431,0/153 Ц
кг.
В соответствии с п. 3.5.4 устанавливаем значение коэффициента раз-
движки зерен заполнителя α. В нашем случае (подвижная бетонная смесь
с расходом цемента 494 кг/м3) значение α принимаем равным 1,45.
Находим расход щебня Щ, кг, на 1 м3 бетона по формуле (3.11):
1189
72,2
1
44,1
45,147,0
1000
1
1000
щнщ
щ
V
Щ
кг.
Определяем расход песка П, кг, на 1 м3 бетона по формуле (3.12) при
принятом объеме вовлеченного в бетонную смесь воздуха Vвв = 6 %,
что соответствует 60 л:
50565,260
72,2
1189
153
1,3
494
10001000
п
вв
щц
V
Щ
В
Ц
П
кг.
Устанавливаем расход добавок, кг, на 1 м3 бетона.
В соответствии с рекомендациями, представленными в табл. 3.1, до-
зировка воздухововлекающей добавки ГКЖ-11 составляет 0,001-0,035 %
от массы цемента в пересчете на 100 %-ю жидкость. Ожидаемый объем
вовлеченного воздуха в бетонную смесь составляет 60 л. Принимаем расход добавки ГКЖ-11 – 0,02 % от массы цемента.
Рекомендуемый расход водоредуцирующей добавки Sika
ViskoCrete-20HE составляет 0,2-1,4 % от массы цемента в пересчете на
сухое вещество (см. табл. 3.1). Принимаем расход добавки Sika
ViskoCrete-20HE – 0,8 % от массы цемента.
Тогда расход добавки Sika ViskoCrete-20HE на 1 м3 бетонной смеси
составит 3,952 кг, а добавки ГКЖ-11 – 0,099 кг.
Находим расчетную плотность бетонной смеси
расч
см
, кг/м3, по фор-
муле (3.13):
2341
1
5051189153494
1
ПЩВЦ
расч
см
кг/м3.
146
Таким образом, по расчету расход материалов на 1 м3 дорожного бе-
тона класса прочности на растяжение при изгибе Btb4,8 и класса прочности на сжатие В40 составит:
− цемента – 594 кг;
− воды – 153 л;
− щебня – 1189 кг;
− песка – 505 кг;
− водоредуцирующей добавки Sika ViskoCrete-20HE – 3,952 кг;
− воздухововлекающей добавки ГКЖ-11 – 0,091 кг.
Водоцементное отношение – 0,31; расчетная плотность бетонной
смеси – 2341 кг/м3.
Контрольные вопросы
1. Приведите специфические требования к дорожным бетонам, обу-
словленные условиями их эксплуатации.
2. С какой целью в состав дорожных бетонных смесей вводят до-
бавки поверхностно-активных веществ?
3. Какими исходными данными необходимо располагать, чтобы
приступить к проектированию состава дорожного бетона?
4. Дайте определение удобоукладываемости дорожных бетонных
смесей и приведите их классификацию в зависимости от этого свойства.
5. Опишите методику определения подвижности бетонной смеси.
6. Изложите методику определения жесткости бетонной смеси.
7. Дайте определение класса прочности бетона. Причины колебания
прочности бетона на предприятиях стройиндустрии.
8. На какую прочность следует рассчитывать состав дорожного
бетона?
9. Объясните основные положения подбора состава дорожного
бетона методом абсолютных объемов.
10. Как устанавливают значение водоцементного отношения
для начального состава бетона?
11. Изложите последовательность расчета состава бетона.
12. Опишите основные правила приготовления и корректирования
состава пробных замесов бетонной смеси в лаборатории.
147
13. Как определяют фактическую плотность бетонной смеси?
14. Как устанавливают расход материалов на 1 м3 уплотненной бе-
тонной смеси с учетом ее фактической плотности?
15. Как рассчитывают объем воздуха, вовлеченного в бетонную
смесь?
16. Опишите методику изготовления и хранения контрольных образ-
цов, предназначенных для определения прочности бетона.
17. Изложите методику определения средней плотности бетона.
18. Опишите методику определения прочности бетона при сжатии.
19. Изложите методику определения прочности бетона на растяже-
ние при изгибе.
20. От чего зависят размеры контрольных образцов и как учитывают
влияние масштабного фактора при определении прочности бетона?
21. Что такое номинальный (лабораторный) состав бетона?
22. Какой состав бетона называют рабочим (производственным)
и как его определяют?
23. Как и для чего состав бетона выражают по массе и по объему?
24. Приведите формулу для расчета коэффициента выхода бетонной
смеси.
25. Как определяют расход сырьевых материалов на один замес
в бетоносмесителе?
148
Нормативно-технические документы
на основные материалы и методы их испытаний
ГОСТ 310.6-2020. Цементы. Метод определения водоотделения.
ГОСТ 10060-2012. Бетоны. Методы определения морозостойкости.
ГОСТ 10180-2012. Бетоны. Методы определения прочности по кон-
трольным образцам.
ГОСТ 13087-2018. Бетоны. Методы определения истираемости.
ГОСТ 18105-2018. Бетоны. Правила контроля и оценки прочности.
ГОСТ 22266-2013. Цементы сульфатостойкие. Технические условия.
ГОСТ 22685-89. Формы для изготовления контрольных образцов бе-
тона. Технические условия.
ГОСТ 23732-2011. Вода для бетонов и строительных растворов.
Технические условия.
ГОСТ 24211-2008. Добавки для бетонов и строительных растворов.
Общие технические условия.
ГОСТ 26633-2015. Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические
условия.
ГОСТ 28570-2019. Бетоны. Методы определения прочности по об-
разцам, отобранным из конструкций.
ГОСТ 30515-2013. Цементы. Общие технические условия.
ГОСТ 30744-2001. Цементы. Методы испытаний с использованием
полифракционного песка.
ГОСТ 31108-2020. Цементы общестроительные. Технические условия.
ГОСТ 31384-2017. Защита бетонных и железобетонных конструк-
ций от коррозии. Общие технические требования.
ГОСТ 32703-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Технические требования.
ГОСТ 32721-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Определение насыпной плотности и пустотности.
ГОСТ 32722-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Определение истинной плотности.
ГОСТ 32724-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Определение наличия органических
примесей.
149
ГОСТ 32725-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Определение содержания пылевидных и
глинистых частиц.
ГОСТ 32726-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Определение содержания глины в комках.
ГОСТ 32727-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Определение гранулометрического
(зернового) состава и модуля крупности.
ГОСТ 32728-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Отбор проб.
ГОСТ 32730-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок дробленый. Технические требования.
ГОСТ 32768-2914. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный и дробленый. Определение влажности.
ГОСТ 32817-2014. Дороги автомобильные общего пользования
Щебень шлаковый. Определение дробимости.
ГОСТ 32824-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Песок природный. Технические требования.
ГОСТ 32826-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и песок шлаковые. Технические требования.
ГОСТ 33024-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение сопротивления истираемости по показателю микро-Деваль.
ГОСТ 33026-2014. Дороги автомобильные общего пользования. Ще-
бень и гравий из горных пород. Определение содержания глины в комках.
ГОСТ 33028-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение влажности.
ГОСТ 33029-2014. Дороги автомобильные общего пользования. Щебень
и гравий из горных пород. Определение гранулометрического состава.
ГОСТ 33030-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение дробимости.
ГОСТ 33046-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение наличия органических
примесей в гравии и щебне из гравия.
ГОСТ 33047-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение насыпной плотности
и пустотности.
150
ГОСТ 33048-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Отбор проб.
ГОСТ 33049-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение сопротивления дроблению и износу.
ГОСТ 33051-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение содержания дробленых
зерен в гравии и щебне из гравия.
ГОСТ 33053-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение содержания зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы.
ГОСТ 33054-20154. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение содержания зерен слабых пород в щебне (гравии).
ГОСТ 33055-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение содержания пылевидных и глинистых частиц.
ГОСТ 33057-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение средней и истинной
плотности, пористости и водопоглощения.
ГОСТ 33109-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Щебень и гравий из горных пород. Определение морозостойкости.
ГОСТ 33174-2014. Дороги автомобильные общего пользования.
Цемент. Технические требования.
ГОСТ Р 55224-2020. Цементы для транспортного строительства.
ГОСТ Р 56588-2015. Цементы. Метод определения ложного схватывания.
ГОСТ Р 59300-2021. Дороги автомобильные общего пользования.
Смеси бетонные для устройства слоев оснований и покрытий. Технические условия.
ГОСТ Р 59301-2021. Дороги автомобильные общего пользования.
Смеси бетонные для устройства слоев оснований и покрытий. Методы
испытаний.
ГОСТ Р 59302-2021. Дороги автомобильные общего пользования.
Смеси бетонные для устройства слоев оснований и покрытий. Правила
подбора состава.
СП 34.13330.2021. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85.
Автомобильные дороги.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]