Тема 5. Бетоны
Практическая работа №4. Подбор состава тяжелого бетона
Цель подбора состава бетона – установить такое соотношение между составляющими бетон материалами (цементом, песком, щебнем или гравием), при котором бетонной смеси будет обеспечена требуемая удобоукладываемость для принятого способа уплотнения, а бетону – заданная прочность в назначенный срок при наименьшем расходе цемента.
Для расчета состава бетона необходимы следующие данные:
заданная марка бетона (класс) Rб;
для цемента: активность цемента Rц, насыпная ρнц и истинная ρц плотности;
для песка: насыпная ρнп и истинная ρп плотности, влажность Wп;
для щебня или гравия: насыпная ρнщ и истинная ρщ плотности, влажность Wщ, пустотность Vпщ, наибольшая крупность зерен Днаиб.
Состав бетона рассчитывают в определенной последовательности.
Пример расчета
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 1200 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В15 (М200), подвижность бетонной смеси 4 см, активность шлакопортландцемента 43 МПа, песок речной, наибольшая крупность известнякового щебня 40 мм. Характеристики исходных материалов приведены в таблице 4.
Таблица 4 - характеристики материалов для расчета состава тяжелого бетона по методу абсолютных объемов
Материал |
Истинная плотность, г/см3 |
Насыпная плотность, г/см3 |
Пустотность, % |
Влажность, % |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Портландцемент Шлакопортландцемент Щебень гранитный Щебень известняковый Гравий Песок речной |
3,1 3,0 2,65
2,5 2,62 2,6 |
1,1 1,0 1,56
1,4 1,51 1,5 |
41
44 42 42 |
2
4 3 5 |
Решение:
Выписываем исходные данные:
Vб=1200 л (емкость барабана бетоносмесителя),
Rб=20 МПа (марка бетона М200),
Rц=43 МПа (активность шлакопортландцемента),
П=4 см (подвижность бетонной смеси),
Днаиб=40 мм (наибольшая крупность щебня),
Все выше приведенные данные взяты из условия задачи, последующие - из табл.4.
ρц=3,0 (истинная плотность шлакопортландцемента),
ρнц=1,0 (насыпная плотность шлакопортландцемента),
ρщ=2,5 (истинная плотность известнякового щебня),
ρнщ=1,4 (насыпная плотность известнякового щебня),
Vпщ=44% или 0,44 (пустотность известнякового щебня),
Wщ=4% (влажность известнякового щебня),
ρп=2,6 (истинная плотность песка),
ρнп=1,5 (насыпная плотность песка),
Wп=5% (влажность песка).
Определяем водоцементное отношение по формуле:
Эта
формула получена после преобразования
формулы
В этой формуле для обычных бетонов марок ниже М500берется знак (+) коэффициент А); для высокопрочных бетонов М500 – М800 берется знак (-) коэффициент А1).
В нашем примере М200, поэтому применяется формула:
Коэффициент А применяется в зависимости от качества исходных материалов по таблице 4а.
Таблица 4а – значение коэффициента А и А1
Характеристика материалов |
А |
А1 |
Высококачественные (щебень гранитный) Рядовые (щебень известняковый) Пониженного качества (гравий) |
0,65 0,6 0,55 |
0,43 0,4 0,37 |
В условиях данной задачи можно принять А=0,6 (для рядовых материалов)
Расход воды на 1 м3 бетона находим по таблице 4б.
Таблица 4б – ориентировочный расход воды на 1 м3 бетонной смеси
Показатель удобоукла-дываемости |
Подвижность, см ГОСТ 7473-94 |
Расход воды, л/м3 |
|||||
Гравия |
Щебня |
||||||
10 |
20 |
40 |
10 |
20 |
40 |
||
П1 |
4 и < |
190 |
175 |
160 |
200 |
190 |
175 |
П2 |
5-9 |
200 |
185 |
170 |
210 |
200 |
185 |
П3 |
10-15 |
215 |
205 |
190 |
225 |
215 |
200 |
П4 |
16 и > |
225 |
220 |
205 |
235 |
230 |
215 |
Примечание. Смеси на цементе водопотребностью 26-28% и песка Мкр=2. При изменении водопотребности цементного теста на каждый 1% в меньшую сторону расход воды следует уменьшать на 3-5 л/м3, в большую – увеличивать на то же значение. В случае уменьшения модуля крупности песка на каждые 0,5 его значения необходимо увеличивать расход воды на 3-5 л/м3, в случае увеличения модуля – уменьшать.
Для бетонной смеси с удобоукладываемостью П1 (подвижность 4 см). приготавливаемой на щебне с крупностью 40 мм и среднем песке, расход воды 175 л на 1м3. Но учитывая, что водопотребность шлакопортландцемента 30%, расход воды увеличиваем на 10 л/м3. Поэтому расход воды принимаем
В=175+10=185 (л)
Расход цемента на 1 м3 бетона определяем по формуле
.Расход щебня (гравия) в сухом состоянии на 1 м3 бетона рассчитываем по формуле
,
здесь α
– коэффициент раздвижки зерен щебня,
определяется по таблице 4в.
Таблица 4в – значения коэффициента раздвижки зерен щебня
Расход цемента, кг/м3 |
Коэффициент α при использовании |
|
щебня |
гравия |
|
200 250 300 350 400 любой |
1,25 1,30 1,35 1,42 1,47 1,1 |
1,3 1,37 1,42 1,50 1,57 1,1 |
В таблице нет расхода цемента 264 кг. Есть 250 кг, тогда α=1,3 и есть 300 кг, тогда α=1,35. Рассчитываем значение коэффициента α интерполированием. При изменении расхода цемента на 50 кг (250-300), табличное значение α увеличивается на 0,05. Следовательно, на каждые 10 кг цемента α возрастает на 0,01. Для расхода цемента 264 кг α=1,3+0,01=1,31.
Расход песка в сухом состоянии на 1 м3 бетона определяем по формуле
Выписываем номинальный (лабораторный) состав бетона, не учитывающий влажность песка и щебня:
цемент 264 кг
вода…….185 л
песок 606 кг
щебень 1234 кг
Всего: 2289 кг
Полученное в итоге значение является расчетной плотностью бетонной смеси, т.е. ρmб.см=2289 кг/м3.
Рассчитываем коэффициент выхода бетонной смеси по формуле:
Вычисляем количество воды, внесенное в бетонную смесь влажным щебнем и влажным песком по формулам:
Вычисляем производственный состав бетона с учетом влажности заполнителей по формулам:
Часто потребность заполнителей и воды выражают в м3.
Ответ: на 1 м3 бетонной смеси потребуется: Ц=264кг, В=0,1м3, П=0,4м3,Щ=0,9м3.
Для получения производственного состава в отношениях по массе расход каждого компонента бетонной смеси делим на расход цемента.
Ц/Ц : П/Ц : Щ/Ц=264/264 : 636/264 : 1283/264=1 : 2,4 : 4,85 при В/Ц=0,7
Определяем расход материалов на один замес бетоносмесителя с полезным объемом барабана 1200 л по формулам:
Ответ: на один замес бетоносмесителя вместимостью барабана 1200 л потребуется:
цемента 206 кг
воды……. 79 л
песка 496 кг
щебня 1000 кг
Проверка:
Всего:
1,2
м3
Вместимость барабана бетоносмесителя Vб=1200 л=1,2 м3, т.е. сумма объемов материалов на 1 замес равна объему бетоносмесителя по загрузке.
Для решения задач по теме «Бетоны» предлагается 10 вариантов условий задач. Номера вариантов выдаются студентам в соответствии с их порядковым номером в учебном журнале. Десятый вариант будут иметь студенты под номерами 10, 20, 30; первый – 1, 11, 21, 31 и т.д.
Решение задач должно быть выполнено с необходимыми пояснениями и доведено до конечного результата с обязательным указанием единиц измерения.
Задачи по расчету состава тяжелого бетона
Вариант 1.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 1200 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В30 (М400), подвижность бетонной смеси 4 см, активность портландцемента 560 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность гранитного щебня 20 мм.
Вариант 2.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 1200 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В15 (М200), подвижность бетонной смеси 8 см, активность шлакопортландцемента 420 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность гравия 40 мм.
Вариант 3.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 425 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В10 (М150), подвижность бетонной смеси 4 см, активность шлакопортландцемента 340 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность известнякового щебня 40 мм.
Вариант 4.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 1200 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В25 (М300), подвижность бетонной смеси 4 см, активность портландцемента 520 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность гранитного щебня 40 мм.
Вариант 5.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 2400 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В20 (М250), подвижность бетонной смеси 6 см, активность портландцемента 400 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность известнякового щебня 20 мм.
Вариант 6.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 425 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В35 (М450), подвижность бетонной смеси 2 см, активность портландцемента 550 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность гранитного щебня 40 мм.
Вариант 7.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 1200 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В25 (М300), подвижность бетонной смеси 5 см, активность портландцемента 460 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность гравия 20 мм.
Вариант 8.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 2400 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В15 (М200), подвижность бетонной смеси 3 см, активность портландцемента 380 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность гравия 40 мм.
Вариант 9.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 425 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В27,5 (М350), подвижность бетонной смеси 7 см, активность портландцемента 520 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность гранитного щебня 10 мм.
Вариант 10.
Рассчитать производственный состав бетонной смеси по массе и вычислить расход материалов на замес бетоносмесителя с вместимостью барабана 1200 литров (по загрузке) при следующих данных: класс бетона В10 (М150), подвижность бетонной смеси 3 см, активность портландцемента 300 кгс/см2, песок речной, наибольшая крупность гравия 10 мм.
Вариант _
Исходные данные:
Оценка__________________________
Подпись преподавателя____________
Лабораторная работа №3. Приготовление пробного замеса. Определение марки (класса) бетона
Цель работы: научиться методам испытаний бетонов.
Прочность бетона определяют испытанием до разрушения специально изготовленных образцов через 28 суток твердения.
Ход работы:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
а) испытание на изгиб:
Оборудование:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Схема испытания:
Результаты испытания:
б) испытание на сжатие:
Оборудование:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Схема испытания:
Результаты испытания:
Вывод:
______________________________________________________________________
Подпись студента _________________
Подпись преподавателя _________________