II. Практическая часть
2.1 Определение коэффициента вариации прочности бетона.
Для наглядности и удобства определение коэффициента вариации прочности бетона в табличной форме.
V = (S / R) * 100%= (4,49/15,28)∙100=29,4
R – среднее значение прочности, 15,28 ( мат.ожидание );
S – среднеквадратическое отклонение.
S =√(∑(R-Ri)2 /(1- n)) = √(2021,75/100)= 4,49
|
№ |
Ri |
(R-Ri)^2 |
№ |
Ri |
(R-Ri)^2 |
№ |
Ri |
(R-Ri)^2 |
№ |
Ri |
(R-Ri)^2 |
№ |
Ri |
(R-Ri)^2 |
|
1 |
7,6 |
58,98 |
21 |
10,68 |
21,16 |
41 |
13,76 |
2,31 |
61 |
16,84 |
2,43 |
81 |
19,92 |
21,53 |
|
2 |
7,754 |
56,64 |
22 |
10,834 |
19,77 |
42 |
13,914 |
1,87 |
62 |
16,994 |
2,94 |
82 |
20,074 |
22,98 |
|
3 |
7,908 |
54,35 |
23 |
10,988 |
18,42 |
43 |
14,068 |
1,47 |
63 |
17,148 |
3,49 |
83 |
20,228 |
24,48 |
|
4 |
8,062 |
52,10 |
24 |
11,142 |
17,12 |
44 |
14,222 |
1,12 |
64 |
17,302 |
4,09 |
84 |
20,382 |
26,03 |
|
5 |
8,216 |
49,90 |
25 |
11,296 |
15,87 |
45 |
14,376 |
0,82 |
65 |
17,456 |
4,73 |
85 |
20,536 |
27,63 |
|
6 |
8,37 |
47,75 |
26 |
11,45 |
14,67 |
46 |
14,53 |
0,56 |
66 |
17,61 |
5,43 |
86 |
20,69 |
29,27 |
|
7 |
8,524 |
45,64 |
27 |
11,604 |
13,51 |
47 |
14,684 |
0,36 |
67 |
17,764 |
6,17 |
87 |
20,844 |
30,96 |
|
8 |
8,678 |
43,59 |
28 |
11,758 |
12,40 |
48 |
14,838 |
0,20 |
68 |
17,918 |
6,96 |
88 |
20,998 |
32,70 |
|
9 |
8,832 |
41,58 |
29 |
11,912 |
11,34 |
49 |
14,992 |
0,08 |
69 |
18,072 |
7,80 |
89 |
21,152 |
34,48 |
|
10 |
8,986 |
39,61 |
30 |
12,066 |
10,33 |
50 |
15,146 |
0,02 |
70 |
18,226 |
8,68 |
90 |
21,306 |
36,31 |
|
11 |
9,14 |
37,70 |
31 |
12,22 |
9,36 |
51 |
15,3 |
0,00 |
71 |
18,38 |
9,61 |
91 |
21,46 |
38,19 |
|
12 |
9,294 |
35,83 |
32 |
12,374 |
8,44 |
52 |
15,454 |
0,03 |
72 |
18,534 |
10,59 |
92 |
21,614 |
40,12 |
|
13 |
9,448 |
34,01 |
33 |
12,528 |
7,57 |
53 |
15,608 |
0,11 |
73 |
18,688 |
11,61 |
93 |
21,768 |
42,09 |
|
14 |
9,602 |
32,24 |
34 |
12,682 |
6,75 |
54 |
15,762 |
0,23 |
74 |
18,824 |
12,56 |
94 |
21,922 |
44,12 |
|
15 |
9,756 |
30,51 |
35 |
12,836 |
5,97 |
55 |
15,916 |
0,40 |
75 |
18,996 |
13,81 |
95 |
20,076 |
23,00 |
|
16 |
9,91 |
28,84 |
36 |
12,99 |
5,24 |
56 |
16,07 |
0,62 |
76 |
19,15 |
14,98 |
96 |
22,23 |
48,30 |
|
17 |
10,064 |
27,21 |
37 |
13,144 |
4,56 |
57 |
16,224 |
0,89 |
77 |
19,304 |
16,19 |
97 |
22,384 |
50,47 |
|
18 |
10,218 |
25,62 |
38 |
13,298 |
3,93 |
58 |
16,378 |
1,21 |
78 |
19,458 |
17,46 |
98 |
22,538 |
52,68 |
|
19 |
10,372 |
24,09 |
39 |
13,452 |
3,34 |
59 |
16,532 |
1,57 |
79 |
19,612 |
18,77 |
99 |
22,692 |
54,94 |
|
20 |
10,526 |
22,60 |
40 |
13,606 |
2,80 |
60 |
16,686 |
1,98 |
80 |
19,766 |
20,12 |
100 |
22,846 |
57,24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
101 |
23 |
59,60 |
∑Ri = 1543,28 Мпа
∑(R-Ri)2 = 2012,75 Мпа
Rср = 15,28 Мпа
2.2 Определение состава тяжелого бетона обеспечивающий 95% надежность при нормативном коэффициенте вариации прочности бетона.
1.Требуемая прочность бетона для заданного класса В =15 при нормативном коэффициенте вариации V = 13.5% составляет:
R = Rнорм / ( 1 – 1,64 * V )
R = 15 / ( 1 – 1,64 * 0,135 ) = 19,26 МПа
где 1,64 – статический коэффициент при 95% обеспеченности.
2.по эмпирическим формулам Боломея – Скромтаева находим условие выполнение которого обеспечивает заданную прочность затвердевшего бетона, т.е. определение необходимого В/Ц отношения.
При В/Ц < 0,4
В/Ц = (А *Rц) / (Rб + 0,5 * А * Rц)
В/Ц = (0,6 *30) / (19,26 + 0,5 * 0,6 * 30) = 0,63
А и А1 – эмпирические коэффициенты, характеризующие качество заполнителей.
В соответствии с заданием заполнители приняты рядового качества, следовательно А = 0,6, А1 = 0,4.
Rц – марка цемента;
Rб – требуемая прочность бетона для заданного класса при нормативном коэффициенте вариации.
3.Пользуясь таблицей ДБН А. 3.1-8-96 определяем ориентировочный расход воды для обеспечения заданной удобоукладываемости бетонной смеси, при предельной крупности заполнителя 40 мм, расход воды В = 135 л.
Зная В/Ц и расход воды определяем расход цемента на 1 м3:
Ц = В / (В/Ц)
Ц = 135 / 0,63 = 214,3 кг
Уменьшение расхода цемента до определенных значений повышает опасность расслоения бетонной смеси и может привести к появлению в смеси микро и макро пустот, что приводит к снижению прочности и долговечности бетона.
При изготовлении армированных железобетонных изделий минимальный расход цемента в бетонах на плотных заполнителях должен быть не менее 220 кг/м3, максимальное 600 кг/м3 («Производство сборных железобетонных изделий» Г.И.Бердичевский). Допускается снижение минимальной типовой нормы для неармированных железобетонных изделий до 180 кг/м3 при применении золы ТЭС и обеспечения установленного количества вяжущего (цемент + зола) соответственно 200 и 220 кг/м3. Минимальный расход цемента больше расчетного, следовательно принимаем минимальное значение расхода цемента Ц = 220 кг.
Расход крупного заполнителя (щебня) определяется по формуле:
Щ = 1000 /(α * (Vщ /ρщн) * (1/ρщ)
Щ = 1000 /(1,1 * (0,509 /1,3) * (1/2,65) = 1237,5 кг
Vщ – объем щебня;
ρщн – насыпная плотность щебня;
ρщн – истинная плотность щебня;
α – эмпирический коэффициент, учитывающий качество заполнителя.
Объем пустот в щебне:
Vпуст = 1 – (ρщн / ρщн)
Vпуст = 1 – (1,3 / 2,65) = 0,509 = 50,9 %.
4.Расход песка определяется исходя из условия недостающего объема до 1000 л.
П = [ 1000 – ((Ц/ρц) + (Щ/ρщи) + В)] * ρп
П = [ 1000 – ((220/3,11) + (1237,5/2,65) + 135)] * 2,65 = 867,3 кг.
Проверка: сумма абсолютных объемов всех компонентов должна быть 1000 л.
|
Компоненты бетона |
Расход, кг/м3 |
Плотность, т/м3 |
Объем, л |
|
Цемент |
220 |
3,11 |
70,8 |
|
Песок |
867,3 |
2,65 |
327,3 |
|
Щебень |
1237,5 |
2,65 |
466,9 |
|
Вода |
135 |
1 |
135 |
|
Сумма абсолютных объемов |
1000 | ||
2.3.Определение состава тяжелого бетона, обеспечивающего 95 % надежность при фактическом коэффициенте вариации прочности бетона.
1.Требуемая прочность бетона при фактическом коэффициенте вариации 29,4 %
R = Rнорм / ( 1 – 1,64 * V )
R = 15 / ( 1 – 1,64 * 0,294 ) = 28,97 МПа
2. Определение необходимого В/Ц отношения при В/Ц ˂ 0,4:
В/Ц = (А *Rц) / (Rб + 0,5 * А * Rц)
В/Ц = (0,6 *30) / (28,97 + 0,5 * 0,6 * 30) = 0,47
3. Пользуясь таблицей ДБН А. 3.1-8-96 определяем ориентировочный расход воды для обеспечения заданной удобоукладываемости бетонной смеси, при предельной крупности заполнителя 40 мм, расход воды В = 135 л.
4. Зная В/Ц и расход воды определяем расход цемента на 1 м3:
Ц = В / (В/Ц)
Ц = 135 / 0,47 = 287,2 кг
Вывод: минимальный расход цемента меньше расчетного, следовательно принимаем расчетное значение расхода цемента.
5. Расход крупного заполнителя (щебня) определяется по формуле:
Щ = 1000 /(α * (Vщ /ρщн) * (1/ρщ)
Щ = 1000 /(1,1 * (0,509 /1,3) * (1/2,65) = 1237,5 кг.
6. .Расход песка определяется исходя из условия недостающего объема до 1000 л.
П = [ 1000 – ((Ц/ρц) + (Щ/ρщи) + В)] * ρп
П = [ 1000 – (287,2/3,11) + (1237,5/2,65) + 135)] * 2,65 = 810,1 кг.
Проверка: сумма абсолютных объемов всех компонентов должна быть 1000 л.
|
Компоненты бетона |
Расход, кг/м3 |
Плотность, т/м3 |
Объем, л |
|
Цемент |
287,2 |
3,11 |
92,4 |
|
Песок |
810,1 |
2,65 |
305,7 |
|
Щебень |
1237,5 |
2,65 |
466,9 |
|
Вода |
135 |
1 |
135 |
|
Сумма абсолютных объемов |
1000 | ||
2.4.Выводы:
1.Исходя из фактического коэффициента вариации прочности бетона
29,4 % можно сделать вывод, о неудовлетворительном (не допустимо расточительного) уровня организации производства, что по сравнению с составом при нормативном коэффициенте вариации, при условии 95% обеспеченности прочности бетона приводит к перерасходу портландцемента на (287,2 – 220) = 67,2 кг/м3, что составляет 30,5 %.
2.Для обеспечения высокого качества бетона необходимо лаборатории и ОТК (отдел тех. контроля) строже осуществлять контроль качества производства изделий путем проведения входного контроля поступающего материала и комплектовочных элементов, операционный контроль выполнения всех технологических процессов и приемочного контроля качества изготовляемой продукции.