Расчет состава тяжелого бетона

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Институт материаловедения и металлургии

Кафедра материаловедения в строительстве

Дисциплина: Технология бетона, строительных изделий и конструкций

Проектирование состава бетона

КУРСОВАЯ РАБОТА

Руководитель ____________________ Н. П. Комарова

Студент

гр. МтЗ-581201 ____________________ О. А. Галишова

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………….4

1 РАСЧЕТ СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА…………………………….…………..7

1.1 Определение требуемой прочности бетона …………………………………….7

1.2 Определение среднего уровня прочности бетона………………………………8

1.3 Определение В/Ц………………………………………………………………….8

1.4 Определение расхода воды в зависимости от жесткости бетонной смеси…..10

1.5 Определение расхода цемента………………………………………………….10

1.6 Определение пустотности щебня………………………………………………11

1.7 Определение коэффициента раздвижки зерен α………………………………11

1.8 Определение расхода щебня……………………………………………………11

1.9 Определение расхода песка …………………………………………………….11

1.10 Расчетная плотность бетонной смеси ………………………………………..12

1.11 Определение расхода материалов на замес бетоносмесителя………………12

1.12 Определение состава бетона с учетом влажности заполнителей…………...13

1.13 Определение расхода материалов на замес бетоносмесителя ……………..14

2 ГРАФИКИ ЗАВИСИМОСТИ ТРЕБУЕМОЙ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И РАСХОДА ЦЕМЕНТА ОТ КОЭФФИЦИЕНТА ВАРИАЦИИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ПРОЕКТИРУЕМОГО СОСТАВА…..……………………………….......15

3 СТРУКТУРА БЕТОННОЙ СМЕСИ И БЕТОНА ПРОЕКТИРУЕМОГО СОСТАВА ……..……16

4 ПЛОТНОСТЬ БЕТОНА………………………….…….……………………...…...22

5 ВВЕДЕНИЕ В БЕТОН МОДИФИЦИРУЮЩЕЙ ДОБАВКИ, ВЛИЯЮЩЕЙ НА ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ БЕТОННОЙ СМЕСИ..………………………......26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………..30

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………………………………………31

ВВЕДЕНИЕ

Подбор состава бетона производят по ГОСТ 27006 «Бетоны. Правила подбора состава». Подбор состава бетона включает в себя определение номинального состава, расчет и корректировку рабочего состава, расчет рабочих дозировок. Подбор состава бетона должен выполняться лабораторией предприятия - изготовителя по утвержденному заданию, разработанному технологической службой этого предприятия. При отсутствии иных допускается производить подбор состава бетона в центральных лабораториях и в других организациях, имеющих на это право, по утвержденному заданию на подбор состава бетона. Состав бетона следует подбирать исходя из среднего уровня прочности, а для легкого - и плотности бетона. Значения среднего уровня прочности и плотности для подбора состава бетона принимают по ГОСТ 18105 и ГОСТ 27005 с учетом фактической однородности бетона. Для случаев, когда отсутствуют данные о фактической однородности бетона, средний уровень прочности вычисляют по требуемой прочности (ГОСТ 18105) для бетона данного класса или марки при коэффициенте вариации равном 13,5 % для тяжелого и легкого бетонов. Средний уровень плотности в этом случае принимают равным марке бетона по плотности. Подбор номинального состава бетона производят по следующим этапам:

1) Выбор и определение характеристик исходных материалов для бетона;

2) Расчет начального состава;

3) Расчет дополнительных составов бетона с параметрами, отличающихся от принятых в начальном составе в большую или меньшую сторону;

4) Изготовление пробных замесов начального и дополнительных составов, отбор проб, испытания бетонной смеси, изготовление образцов и их испытание по всем нормируемым показателям качества;

5) Обработка полученных результатов с установлением зависимостей, отражающих влияние параметров состава на нормируемые показатели качества бетонной смеси и бетона и предназначенных для назначенияноминального, а также назначения и корректировки рабочих составов бетона;

6) Назначение номинального состава бетона, обеспечивающего получение бетонной смеси и бетона требуемого качества при минимальном расходе вяжущего.

Материалы, применяемые для подбора состава, должны соответствовать требованиям стандартов или ТУ на эти материалы. Активность цемента принимается по его фактической прочности. Допускается активность цемента для расчета состава принимать равной его гарантированной марки. Начальный состав бетона рассчитывают по фактическим характеристикам исходных материалов в соответствии с методиками, пособиями или рекомендациями НИИ, утвержденных в установленном порядке. Дополнительные составы рассчитывают при изменении варьируемых показателей в большую или меньшую сторону на 15...30 %. Количество дополнительных составов по каждому параметру должно быть не менее двух. В качестве варьируемого показателя принимают, как правило, В/Ц отношение, но могут использоваться: доля песка в смеси, расход добавки и т.п. По результатам проведения пробных замесов и после получения бетонной смеси с нормируемыми характеристиками (удобоукладываемость и т.п.) определяют фактический расход материалов. Для этого бетонную смесь уплотняют по ГОСТ 10181.2 (в мерном цилиндрическом сосуде) и рассчитывают фактический расход материалов на 1 м³бетона по формуле:

Ц = (пл_см/ S_g) · g_Ц;

П = (пл_см / S_g) · g_П;

Щ = (пл_см / S_g) · g_Щ;

В = (пл_см / S_g) · g_В;

где Ц, П, Щ, В - расход соответственно цемента, песка, щебня, и воды, в кг/м³;

g_Ц, g_П,g_Щ, g_В - масса соответственно цемента, песка, щебня, и воды в замесе, кг;

пл_{см -}плотность бетонной смеси, кг/м³;

S_g - суммарная масса всех материалов в замесе.

Из всех замесов изготавливают контрольные образцы и определяют прочность. Режим твердения образцов должен соответствовать режиму твердения изделий. По результатам испытаний бетонной смеси и бетона строят график зависимости прочности бетона от основного параметра (обычно В/Ц). По найденному основному параметру проверяют соответствие состава другим нормируемым показателям качества (например плотности, водонепроницаемости, морозостойкости и др.). При положительных результатах испытаний подобранный состав бетона принимают за номинальный и назначают его рабочим. Назначение нового рабочего состава производят, если по данным входного контроля установлено изменение качества поступивших материалов на:

- 25 кг/см² - фактической прочности цемента;

- 1,5 % - нормальной густоты цементного теста;

- 1,5 % - содержание илистых, глинистых и пылевидных частиц;

- 50 кг/м - насыпной плотности пористого заполнителя.

Корректировку рабочего состава производят, если по данным входного контроля качества заполнителей и операционного контроля производства установлено изменение качества материалов или бетонной смеси более чем на:

- 2 % содержание песка в щебне или щебня в песке;

- 0,5 % - влажности заполнителей;

- 5 с - жесткости бетонной смеси;

а также, если:

- фактическая прочность бетона ниже требуемой или выше верхней предупредительной границы по ГОСТ 18105;

- фактическая плотность легкого бетона выше требуемой по ГОСТ 27005.

Назначение и корректировку рабочих составов производят с учетом зависимостей между параметрами состава бетона и свойствами бетона и бетонной смеси, установленными при подборе номинального состава.

РАСЧЕТ СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА

Для расчета состава тяжелого бетона необходимо иметь следующие данные: заданную марку бетона R_б, требуемую укладываемость бетонной смеси, определяемую осадкой конуса (ОК, см), либо жесткостью (Ж, с), а также характеристику исходных материалов - вид и активность цемента R_Ц, насыпную плотность составляющих: цемента, песка, щебня и их истинные плотности, пустотность щебня, наибольшую крупность их зерен и влажность заполнителей.

1.1 Определение требуемой прочности бетона

Требуемую прочность бетона в промежуточном или проектном возрастах при нормировании R по классам - R_T, МПа, определяют по формуле (1.1):

(1.1)

где К_т - коэффициент требуемой прочности, принимаемый в зависимости от среднего коэффициента вариации R_б V_П по таблице 1.1;

В _норм - нормируемое значение прочности В в МПа для бетона данного класса по прочности на сжатие, осевое растяжение или растяжение при изгибе.

Таблица 1.1- Коэффициент требуемой прочности бетона в зависимости от коэффициента вариации прочности бетона

V_П, %	≤ 6
К_т	1,07	1,08	1,09	1,11	1,14	1,18	1,23	1,28	1,33	1,38	1,43

R_T¹= 35 · 1,07 = 37, 45 МПа

R_T²= 35 · 1,14 = 39,9 МПа

R_T³ = 35 · 1,28 = 44,8 МПа

1.2 Определение среднего уровня прочности бетона по формуле (1.2):

(1.2)

где R_T- требуемая прочность бетона, МПа;

К_МП - коэффициент, принимаемый в зависимости от среднего коэффициента вариации V_П по таблице 1.2

Ry¹ = 37,45 · 1,03 = 38,57МПа

Ry² = 39,9 · 1,07 = 42,69 МПа

Ry³ = 44,8· 1,12 = 50,17 МПа

Таблица 1.2 - Коэффициент, принимаемый в зависимости от среднего коэффициента вариации V_П

V_П, %	≤6	6-7	7-8	8-10	10-12	12-14	≥14
К_МП	1,03	1,04	1,05	1,07	1,09	1,12	1,15

1.З Определение В/Ц в зависимости от качества материалов по таблице 1.3 и рекомендуемой по прочности марки цемента по таблице 1.4

Таблица 1.3 - Коэффициенты, учитывающие качество материалов для бетона

Характеристика материалов
Высококачественные	0,65	0,43
Рядовые	0,60	0,40
Пониженного качества	0,55	0,37

Примечание:

1) К высококачественным материалам относятся щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и портландцемент высокой активности без добавок или с минимальным количеством добавок, заполнители должны быть чистые и фракционированные;

2) К рядовым материалам относятся заполнители среднего качества, в т.ч. гравий, портландцемент средней активности или высокомарочный шлакопортландцемент, отсев;

3) К материалам пониженного качества относятся заполнители низкой прочности, мелкие пески, цемент низкой активности.

Таблица 1.4 – Рекомендуемые марки цемента для бетонов по СНиП 5.01.23-83

Класс бетона	В7,5	B10	В15	В20	В22,5	В25	В30	В35	В40	В50
Марка цемента	Реком.
Доп.

(1.3)

где А - коэффициент, определяемый по таблице 1.3;

R - марка цемента, определяемая по таблице 1.4;

R – средняя прочность бетона

По условию задания, для бетона В35 принимаем прочность цемента 55 МПа, качество заполнителей рядовых с коэффициентом А=0,6.

1.4 Определение расхода воды в зависимости от удобоукладываемости смеси и наибольшей крупности заполнителя

Для бетонной смеси Ж = 5 с, D(щебня) = 20 мм, расход воды В = 175 л.

Вводим корректировку на НГ = 29 %

ΔВ_НГ= (29 - 27) · 4 = 8

В = 175 +8= 183 л с поправкой на мелкий песок В=183+4=187

Следовательно, расход воды составляет: В = 187 л

Таблица 1.5 - Ориентировочный расход воды на 1м³ бетонной смеси на плотных заполнителях при температуре смеси 20⁰С

Марка по удобоукла дываемости	Жесткость по ГОСТ 10181.1-81. сек	Подвижность O.K., см	Расход воды, л/м³ при крупности, м.м
Гравия	Щебня

Ж4	31 и более
ЖЗ	21-30
Ж2	11-20
Ж1	5-10
П1	1-4	4 и менее
П2		5-9
ПЗ		10-15
П4		16 и более

1.5 Определение расхода цемента

кг (1.4)

кг

1.6 Определение пустотности щебня

(1.5)

где - плотность щебня насыпная, кг/см³;

- плотность щебня истинная, кг/см³.

1.7 Определение коэффициента раздвижки зерен

Для жестких бетонных смесей коэффициент раздвижки зерен принимается:

1,05 для Ж1 и Ж2;

1,1 для Ж3 и Ж4;

1,15 для СЖ Т.е. принимаем α = 1,05

1.8 Определение расхода щебня

(1.6)

где V – пустотность щебня;

– плотность щебня насыпная,

– плотность щебня истинная, кг/см³.

1.9 Определение расхода песка

(1.7)

1.10 Определение расчетной плотности бетонной смеси:щ

Щщщщщщщщпп

=Ц+В+П+Щ, кг/м³ (1.8)

γ¹ = 316,94+187+402,64+ =2335,15 кг/м³

γ² = 340+187+381,86+ =2337,43 кг/м³

γ³= 397,87+187+329,69+ =2343,13 кг/м³

1.11 Определение расход материалов на замес бетоносмесителя ооотррооолооооооо Определим коэффициент выхода бетонной смеси:

(1.9)

Для бетоносмесителя, вместимостью 750 л выход составит:

750 ∙ 0,663 = 497,25 л

750 · 0,662 = 496,5 л а

750 · 0,658 = 493,5 л5ммммммммммрммммммммммммммммммммммммм 1.12 Определение состава бетона с учетом влажности заполнителей

1. 1. Определяем содержание воды в песке: 402,64 · 0,04 = 16,1 л

381,86· 0,04 = 15,21 л

329,69 · 0,04 = 13,18 л

Оп2. Определяем содержание воды в щебне: оо 1428,57 · 0,03 = 42,85 л

Для сохранения В/Ц уменьшаем расход воды:

Ц¹=316,94 кг;

Ц² =340 кг;

Ц³=397,87 кг;

Щ¹= Щ²= Щ³=1428,57 +42,85 =1471,42 кг;

П¹=402,64 +16,1 =418,74 кг;

П² =381,86+15,21 =397,07 кг;

П³ =329,69 +13,18 =342,87 кг;

В¹=187 – (16,1 +42,85) =187 –58,95 =128,05 л;

В²=187 – (15,21 +42,85)= 187 – 58,06 =128,94 л;

В³=187 – (13,18 +42,85) =187 – 56,03=130,97 л.

1.13 Определение расхода материалов на 1 замес бетоносмесителя объемом 1500 л.

	Расход материала, кг/м³	Выход из б/см 750 л, м³	Количество материала, \кг	Расход материала, кг/м³	Выход из б/см 750 л, м³	Количество материала, кг
	СУХИЕ МАТЕРИАЛЫ	ВЛАЖНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Ц¹	316,94	0,4972	157,58	316,94	0,4972	157,58
Щ¹	1428,57	0,4972	710,28	1471,42	0,4972	731,59
П¹	402,64	0,4972	200,19	418,74	0,4972	208,19
В¹		0,4972	92,97	128,05	0,4972	63,66
			1161,02			1161,02
Ц²		0,4965	168,81		0,4965	168,81
Щ²	1428,57	0,4965	709,28	1471,42	0,4965	730,56
П²	381,86	0,4965	189,59	397,07	0,4965	197,14
В²		0,4965	92,84	128,94	0,4965	64,01
			1160,52			1160,52
Ц³	397,87	0,4935	196,34	397,87	0,4935	196,34
Щ³	1428,57	0,4935	704,99	1471,42	0,4935	726,14
П³	329,69	0,4935	162,7	342,87	0,4935	169,2
В³		0,4935	92,28	130,97	0,4935	64,63
			1156,31			1156,31

Расчет смотри в таблице 1,6

Таблица 1,6 – Расчет расхода материалов