2.5. Расчет состава бетонной смеси методом, когда известна объемная масса бетона

Объемная масса бетона γ_Б = 2400 кг/м³.

Для бетона подводной зоны на 1 м³ смеси:

В = Ц * В/Ц = 340 * 0,6 = 204 кг;

П + Кр = γ_Б – Ц – В = 2400 - 340 – 204 = 1856 кг;

П = (П + Кр) * r = 1856 * 0,33 = 612,5 кг;

Кр = П + Кр – П = 1856 – 612,5 = 1243,5 кг;

в том числе фракции 5-10: 204,0 кг;

фракции 10-20: 241,5 кг;

фракции 20-40: 334,0 кг;

фракции 40-80: 464,0 кг.

ПАВ = 0,05% * Ц = 0,0005 * 340 = 0,17 кг.

Для бетона надводной зоны на 1 м³ смеси:

В = Ц * В/Ц = 420 * 0,45 = 189 кг;

П + Кр = γ_Б – Ц – В = 2400 - 420 – 189 = 1791 кг;

П = (П + Кр) * r = 1791 * 0,33 = 591 кг;

Кр = П + Кр – П = 1445 – 477 = 1200 кг;

в том числе фракции 5-10: 197,0 кг;

фракции 10-20: 233,0 кг;

фракции 20-40: 322,5 кг;

фракции 40-80: 447,5 кг.

ПАВ = 0,05% * Ц = 0,0005 * 420 = 0,21 кг.

Проверкой убеждаемся, что сумма расходов материалов для бетона каждой зоны равна 2400 кг/м³.

3. Определение тепловыделения портландцемента

Необходимо рассчитать тепловыделение портландцемента по его химическому составу и определить повышение температуры в центре бетонного массива при твердении в предположении отсутствия теплопотерь.

Химический состав портландцемента приведен в таблице 12. Состав бетона и вид заполнителей определены методом абсолютных объемов, результаты занесены в таблицу 13.

1000 = Ц/_ц + В/_в + П/_п + Кр/_кр;

r = П / (П + Кр).

1000 = 375/3,15 + 157,5/1 + П/2,65 + Кр/2,65;

0,37 = П / (П + Кр).

Отсюда П = 709,3 кг/м³, Кр = 1207,8 кг/м³.

Таблица 12. Химический состав портландцемента, %

SiO2 (S)	Al2O3 (A)	Fe2O3 (F)	CaO (C)	MgO	SO3	Проч.	Сумма
21,8	5,2	4,6	64,8	-	2,0	1,6	100

Таблица 13. Состав бетона и вид заполнителей

Состав бетона			Заполнители
Ц, кг/м3	В/Ц	r	Щебень	Песок
375,0	0,42	0,37	1207,8	709,3

Процентное содержание клинкерных минералов в портландцементе определяется по формулам:

а) трехкальциевого силиката: C₃S = 4,07C-7,6S-6,72A-1,42F = 4,07*64,8 – 7,6*21,8 – 6,72*5,2 – 1,42*4,6 = 56,58%;

б) двукальциевого силиката: С₂S = 8,6S+5,04A+1,07F-3,07C = 8,6*21,8 + 5,04*5,2 + 1,07*4,6 - 3,07*64,8 = 19,67%;

в) трехкальциевого алюмината: С₃A = 2,65(A-0,64F) = 2,65 * (5,2 – 0,64*4,6) = 5,98%;

г) четырехкальциевого алюмоферрита: C₄AF = 3,04F = 3,04*4,6 = 13,98%;

д) сернокислого кальция: СaSO₄ = 1,7SO₃ = 1,7*2,0 = 3,40%;

Сумма: 99,61%.

Удельное тепловыделение q портландцемента находим по формуле:

q = a*C₃S + b*C₂S + c*C₃A + d*C₄AF;

где a,b,c,d – коэффициенты, характеризующие долю участия минералов в тепловыделении, определяемые по табл. 14.

Таблица 14. Доля участия минералов в экзотермии

Продолжительность твердения, сутки	Минералы
	С3S	C2S	C3A	C4AF
	Доля участия в процессе тепловыделения, кДж/(кг %)
	a	b	c	d
3	3,889	0,666	6,351	-0,498
7	4,576	0,967	8,662	-1,733
28	4,781	0,640	9,625	0,586
90	4,953	0,967	10,291	1,390
180	5,108	1,863	10,287	1,599
360	5,313	2,227	10,572	1,675

Тепловыделение 1 м³ бетона находим по формуле:

Q = qЦ.

Повышение температуры внутри бетонного блока составит:

∆t = Q / (cγ₀);

где с – удельная теплоемкость бетона, кДж/(кг ⁰С);

γ₀ – объемная масса бетона, кг/м³;

Удельную теплоемкость бетона определяют по правилу аддитивности:

с = (с_ЦЦ + с_ВВ + с_ПП + с_КРКр) / γ₀ = (0,81*375 + 1*157,5 + 0,73*709,3 + 0,84*1207,8) / 2449,6 = 0,81 кДж/(кг ⁰С);

Результаты расчета тепловыделения бетона приведены в таблице 15.

Таблица 15. Результаты расчета тепловыделения бетона

Продолжительность твердения, сутки	Удельное тепловыделение цемента q, кДж/кг	Тепловыделение бетона Q, кДж/м3	Повышение температуры внутри бетона, 0С
3	264,2	99058,8	49,9
7	305,5	114563,4	57,7
28	348,8	130817,8	65,9
90	380,2	142587,8	71,9
180	409,5	153572,3	77,4
360	431,1	161644,4	81,5

ПЗ «Проектирование состава бетона»

15