Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Из шлакобетона возводят монолитные и блочные наружные и внутренние стены. Шлакобетон является дешевым и хорошим конструкционным материалом для строительства малоэтажных зданий. Вяжущим для шлакобетона могут служить цемент, известь, гипс, глина и др.

В качестве заполнителей при изготовлении легких бетонов используют шлак, керамзит, кирпичный бой, опилки камыш и другие местные материалы. Наиболее распространен шлакобетон на основе топливного или металлургического шлака. Для увеличения прочности в него добавляют 10--20% песка (от объема шлака).

Шлаки должны быть чистыми и не содержать посторонних примесей: земли, глины, золы, несгоревшего угля и мусора. Чтобы уменьшить содержание необожженных глиняных частиц и вредных солей, свежий шлак выдерживают в течение года в отвалах на открытом воздухе, обеспечивая при его складировании свободный отвод дождевых и паводковых вод.

Серьезные исследования по применению легких бетонов в нашей стране начались в 20-х годах прошлого ХХ столетия. Первоначально работы велись в Закавказье, где в изобилии встречаются легкие пористые горные породы (пемза, вулканический туф, шлаки и др.). Основное назначение такого бетона - строительство стен с повышенными теплозащитными свойствами. У истоков этих работ стояли инженеры Р.М. Михайлов и Н.А. Попов. Экспериментальное строительство в Баку, Махачкале, Ереване показало перспективность легких бетонов для кладки стен жилых и общественных зданий.

Следующим этапом развития технологии легких бетонов стал поиск и разработка технологии получения искусственных пористых заполнителей, так как месторождения природных пористых заполнителей встречаются довольно редко. Основные исследовательские работы по легким бетонам проводились в Москве в ЦНИИПС под руководством профессора Н.А. Попова. В 30-е годы в основном и была создана теория легких бетонов.

Реальными видами легких пористых исполнителей в ту пору стали отходы энергетики (топливные шлаки). Топливные шлаки и шлакобетон на их основе пользовались большой популярностью как в 30-е, так и в послевоенные годы. Топливный шлак - ноздреватые куски спекшихся минеральных примесей, находившихся в каменном угле, и некоторого количества несгоревшего топлива. Самыми распространенными изделиями из шлакобетона были шлакоблоки. Шлак в них использовался в роли универсального (мелкого и крупного) заполнителя. Из шлакоблоков возводились 2-3 этажные дома, некоторые из которых служат и в наши дни.

1. НОМЕНКЛАТУРА ПРОДУКЦИИ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 НОМЕНКЛАТУРА ПРОДУКЦИИ

Шлакобетон (бетон на золошлаковых смесях тепловых электростанций - ТЭС или на топливном шлаке, гранулированном доменном или электротермофосфорном шлаке).[1]

Рисунок 1- Эскиз крупного блока.

Координационные размеры блоков из шлакобетона в соответствии с ГОСТ 19010-82 «Блоки стеновые бетонные» приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Координационные размеры блоков

Тип блока по виду стены	Тип блока по назначению в стене	Координационные размеры, мм
		Длина, L	Высота, H	Толщина, B
Наружный	Простеночный	400, 600, 900, 1000, 1200, 1300, 1500, 1800, 2100	300, 1000, 1600, 2200, 2500, 2700	200-600
	Подоконный	900, 1200, 1500, 1800, 2100	600, 800, 900, 1500	200-600
	Перемычечный	2100, 2400, 2700, 3000, 3300	600, 800	200-600
Внутренний	Простеночный	400, 600-2700	300-600	160, 200, 250, 300
	Перемычечный	900-3300	300-600	160, 200, 250, 300

1.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Для формования стеновых камней из легкобетонных смесей служат автоматизированные станки, в которых предусмотрено применение комбинированных способов уплотнения: вибротрамбование или вибропрессование.

Легкобетонные камни формуют на высокопроизводительных станках-автоматах СМТ-083.

В комплекте со станком выпускают металлические поддоны и стенные обкладки для внутренних стенок форм. На станке можно формовать блоки из бетонной смеси с различными пористыми заполнителями: аглопоритом, керамзитом, шлаковой пемзой, гранулированным шлаком и отходами от дробления известняка.

Бетонная смесь питателем подается из бункера станка в форму, размеры которой рассчитаны на одновременное изготовление четырех блоков. После заполнения формы питатель возвращается в исходное положение. Уплотнение в форме происходит при одновременном воздействии вибрации и пригруза. По окончании уплотнения пригрузочное устройство остается с пуансонами на месте, а форма поднимается. Затем автоматически поднимаются пригрузочное устройство и механизм, подающий свободные поддоны. Этот же механизм перемещает поддоны с изделиями на пост съема или на приемную каретку подавателя автоматической линии.

Тепловая обработка блоков ведется в пропарочных камерах или в автоклавах. Транспортируют блоки на этажерках, которые перемещаются электро- или автопогрузчиками.

Таблица 2 - Технологические характеристики бетона

Назначение бетона	Марка бетона	Класс бетона по прочности на сжатие	Средняя прочность бетона для данного класса, кгс/см2	Рекомендуемые марки цемента
	По средней плотности	По морозостойкости
Конструкционно-теплоизоляционные	D1000 D1100 D1200 D1300 D1600	F25-F100 F25-F100 F35-F100 F35-F100 F75; F100	В2,5 В3,5 В5 В7,5 В10	32,74 45,84 65,48 98,23 130,97	400
Конструкционные	D1500 D1700 D1700 D1900 D1900	F100-F300 F150-F500 F150-F500 F200-F500 F200-F500	В12,5 В15 В20 В25 В30	163,71 196,45 261,94 327,42 392,90	500

В курсовой работе рассчитывается состав бетона В5 с подвижностью бетонной смеси 1-4 см (П1). Марка бетона: по прочности на сжатие М75, по средней плотности D1200,по морозостойкости F100.

Среднюю прочность бетона Rср каждого класса определяют при нормативном коэффициенте вариации, равном V = 13,5% для конструкционно-теплоизоляционного и конструкционного бетонов и V = 16%. [1]

Поданная к месту укладки бетонная смесь должна иметь:

· требуемуюудобоукладываемость с отклонениями подвижности не более 30% и жесткости не более 20%;

· среднюю плотность в уплотненном состоянии, не превышающую требуемой более, чем на 5% (для легких бетонов) ;

· температуру в пределах 5-30°С, если принятой технологией не предусмотрена более высокая температура смесей

· требуемый объем вовлеченного воздуха с отклонениями не более ±10% от заданного (для смесей с воздухововлекающими добавками).[4]

2. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Рациональный выбор исходных материалов является важным фактором обеспечения требуемых технических, технологических и экономических характеристик бетона.

Для расчета состава шлакобетона выбраны следующие характеристики материалов:

1. Цемент: ПЦ М400 Д20, си=2950 кг/м3.Цемент отличается повышенной прочностью на изгиб, высокой деформативной способностью, плотностью и морозостойкостью, малой усадкой, большой прочностью на удар, малой истираемостью.

Нормальная густота цементного теста - консистенция раствора вяжущего, при которой получается тесто заданной подвижности. НГЦТ - 26, 05 %, расплыв конуса 110 мм, активность при пропаривании 28 МПа, прочность на сжатие в возрасте 28 суток 46 МПа, прочность при изгибе в возрасте 28 суток 5,5 МПа.

Таблица 2 - Химический состав цемента

	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	SO3	щелочи в пересчете на Na2O
%	5,25 - 6,03	3,9 - 4,5	60,5 - 63,23	1,6 - 2,6	1,4 - 2,2	0,2 - 0,3

Таблица 3- Минералогический состав клинкера

	C3S	C2S	C3A	C4AF
%	62,3	13,6	7,3	10,0

2. Заполнители: золошлаковые смеси, образующиеся на тепловых электростанциях при совместном гидроудалении золы и шлака в процессе сжигания углей в пылевидном состоянии и применяемые в качестве компонента для изготовления строительных растворов, а также тяжелых, легких и ячеистых бетонов для сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций и изделий.

Золошлаковые смеси состоят из зольной составляющей (частицы золы и шлака размером менее 0,315 мм) и шлаковой, включающей:

шлаковый песок - зерна размером от 0,315 до 5 (3) мм;

шлаковый щебень - зерна размером свыше 5 (3) мм.

Таблица4 - Типы золошлаковых смесей

Наименование показателя	Значение показателя для различных типов смесей
	крупнозернистая	среднезернистая	мелкозернистая
Максимальный размер зерен шлака шлаковой составляющей мм, не более	40	20	5
Содержание шлаковой составляющей, % по массе	50-90	10-50	0-10
Содержание шлакового щебня в шлаковой составляющей, % по массе	Более 20	Менее 20	-

Насыпная плотность золошлаковой смеси должна быть не более 1200 кг/м3.

Содержание оксида кальция СаО в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 10% по массе.

Содержание оксида магния MgO в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 5% по массе.

Содержание сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 в зольной и шлаковой составляющих золошлаковой смеси должно быть не более 3% по массе, в том числе сульфидной серы - не более 1 % по массе;

Содержание щелочных оксидов натрия и калия в пересчете на Na2O в зольной составляющей золошлаковой смеси и в мелкозернистой смеси должно быть не более 3% по массе.

При приготовлении легких бетонов следует применять крупнозернистую смесь с пористой шлаковой составляющей в качестве заполнителя при производстве шлакобетонов, в том число и стеновых камней.[2]

3. Добавки. В легких конструкционных бетонах можно применять добавки, рекомендуемые для тяжелых бетонов. При изготовлении изделий из конструкционно-теплоизоляционных легких бетонов классов В3,5 - В7,5 обязательно применение воздухововлекающих добавок (MicroAir 114)с целью снижения на 50-150 кг/м3 средней плотности легкого бетона плотной структуры и на 5-19% его теплопроводности за счет уменьшения содержания мелкого заполнителя; улучшения удобоукладываемости, связности, однородности смеси при транспортировании и формовании; уменьшения расхода пористых водопотребных песков или зол ТЭЦ со снижением отпускной и эксплуатационной влажности бетона и повышением его долговечности. Кроме этого, можно применять пластификаторы (Суперпластификатор С-3 «FRAME C3»)для снижения на 10-20% водосодержания бетонной смеси и отпускной влажности бетона; гидрофобизирующие добавки (Гидрофобизатор Мастерсил 303 B)для уменьшения водопоглощения бетона в ограждающих конструкциях, эксплуатируемых в агрессивных средах; ускорители твердения (Pozzolith 555)для обеспечения требуемой распалубочной прочности при сокращенных режимах тепловой обработки.

Добавка MicroAir 114 - Воздухововлекающая добавка на основе синтетических смол.

· В отличие от обычной воздухововлекающей смолы представляет собой добавку в жидком виде, что исключает необходимость ее растворения перед применением.

· Обеспечивается возможность точного дозирования.

· Образует мелкие воздушные поры.

· Хорошо действует при применении жесткой воды.

· Не содержит в своем составе хлоридов.

· Плотность (при 20°C) с = 1010 кг/см3

Суперпластификатор С-3 «FRAME C3»[7]

· повышает однородность бетонной смеси;

· повышает подвижность бетонной смеси с П1 до П5;

· повышение удобоукладываемости бетонных смесей без снижения прочности и долговечностибетона;

· сокращение расхода цемента повышениеморозостойкости, водонепроницаемости.

· Плотность с= 1160 кг/м3.

Гидрофобизатор Мастерсил 303 B силановый на водной основе для бетонных поверхностей от воздействия погодных условий и хлоридов, однокомпонентный;

· наносится распылителем;

· улучшает эстетичность поверхности;

· обладает устойчивостью к кислотным осадкам и ультрафиолетовым лучам;

· не влияет на паропроницаемость;

· легко применяется;

· экологически чистый.

· Плотность, с = 1010кг/м3.

Pozzolith 555Ускоритель схватывания бетона.

Химическая добавка Pozzolith 555 представляет собой водный раствор синтетических полимеров, который ускоряет схватывание и повышает раннюю прочность бетона.Pozzolith 555 особенно эффективен при бетонировании в холодных погодных условиях. Тесты показали, что бетон, изготовленный с использованием Pozzolith 555, обладает практически одинаковым временем затвердевания с бетоном, изготовленным с использованием 2% хлорида кальция.

· Значительно увеличивается скорость работ по бетонированию;

· Увеличивается оборачиваемость опалубочных форм;

· Обеспечиваются более быстрые сроки введения конструкций в эксплуатацию;

· Не содержит в своем составе хлоридов, поэтому не вызывает коррозию железной арматуры.

· Плотность (при 20°C) с = 1376 кг/м3.

3. РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОНА

Расчет базового состава бетона

1. Рассчитать состав В5 с подвижностью бетонной смеси 1-4 см (П1).

Марка бетона: по прочности на сжатие М75,

по средней плотности D1200,

по морозостойкости F100.

Цемент М400, с = 2950 кг/м3.

Характеристика заполнителя:золошлаковая смесь, Dнаиб = 40 мм, с = 1200 кг/м3.

Марка заполнителя 600, марка заполнителя по прочности П35.

1.1 Цементно-водное отношение рассчитываем по формуле (1):

где V - коэффициент вариации (16%)

R_б - плотность бетона через 28 суток, МПа

Назначаем ориентировочный расход цемента. Расход цемента составляет 230 кг/м³, средняя плотность бетона в сухом состоянии с = 1000 кг/м³. ^[8]

Назначаем ориентировочный расход воды в соответствии с заданным показателем подвижности бетонной смеси. Расход воды принимаем 190 л/м³. ^[9]

Рассчитываем ориентировочный расход заполнителей, исходя из заданной средней насыпной плотности бетона в сухом состоянии, по формуле (3):

где З - суммарный расход песка и крупного заполнителя на 1м³бетона, кг;

с₀ - заданная плотность сухого бетона кг/м³;

1,15Ц - масса цементного камня в бетоне с учетом химически связанной гидратной воды, кг.

.

Проверка правильности расчета состава бетона производят по формуле (4):

Расчет щебня и песка в составе золошлаковой смеси производится по формулам (5) и (6):

где П - расход песка на 1 м³ бетона, кг;

с^н_п ,с^н_к - насыпная плотность соответственно песка и щебня, кг/м³;

r - доля песка по объему в смеси заполнителя, r = 0,4



4. РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОНА С ДОБАВКАМИ

Расход воды определяют по формуле (7):

Где В₁ - расход воды на 1 м³ бетонной смеси с добавкой, л;

к - коэффициент эффективности введения добавки;

В - расход воды на 1 м³ бетонной смеси без добавки.

Расход цемента на 1 м³ бетонной смеси рассчитывают по формуле (8):

РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОНА С ДОБАВКОЙ:

· MicroAir 114 (снижение водопотребности на 5%).

Расчет заполнителей производится по формуле (4):

· С-3 «FRAME C3» (снижение водопотребности на 10%).

· Мастерсил 303B (снижение водопотребности на 8%).

· Pozzolith 555 (снижение водопотребности на 3%).

бетонный смесь шлакобетон

Таблица 5- Расходы материалов на 1 м³ бетона

№ состава	Вид добавки	Кол-во добавки, % массы цемента	Расход материалов на 1 м3 бетона	Добавка [4]
			Ц	В	З
1	-	-	230	190	735,5	-
2	MicroAir 114	0,35	131,76	180,5	848,47	0,46
3	С-3 «FRAME C3»	0,6	127,83	171	856,44	0,76
4	Мастерсил 303B	0,3	127,6	174,8	853,25	0,38
5	Pozzolith 555	1,1	129,01	184,3	851,6	1,41

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТАВОВ БЕТОНА

Технико-экономическая оценка составов бетона производится по формулам (9) и (10):

где С_б - изменяющаяся часть себестоимости 1 м³ бетона, руб/м³;

С_ц, С_щ, С_в, С_п и С_д - стоимость единицы продукции соответственно цемента, песка, щебня, воды и добавки, руб.;

Ц,П,Щ,В и Д - расходы цемента, песка, щебня, воды и добавки на 1 м³ бетона;

С_уд - удельные затраты на создание линии по приготовлению добавки, руб (принимается в размере одного процента от стоимости 1 м³ бетона).

где Э_в - энергозатраты на 1 м³ бетона, кгуслов. топл/м³;

Э_щ, Э_п,Э_ц, Э_в - энергозатраты на производство единицы продукции соответственно цемента, песка, щебня, воды, кг услов.топл.

Результаты расчетов представлены в таблице 6 и 7.

Таблица6-Расчет изменяющейся части себестоимости 1 м3 бетонных смесей различного состава и экономического эффекта от введения добавок

Материал	Стоимость единицы, руб	Смесь без добавки	Смесь с добавками
			MicroAir 114	С-3 «FRAME C3»	Мастерсил 330В	Pozzolith 555
			Снижение водопотребностина
			5%	10%	8%	3%
		расход	затраты	расход	затраты	расход	затраты	расход	затраты	расход	затраты
Цемент, т	3500	0,230	805	0,13176	461,16	0,12783	447,40	0,1276	446,6	0,12901	451,53
Золошлаковаясмесь, т	700	0,7355	514,85	0,84847	593,92	0,85644	599,51	0,85325	597,27	0,8516	596,12
Вода, м3	25	0,190	4,75	0,1805	4,51	0,171	4,27	0,1748	4,37	0,1843	4,61
ДобавкаMicroAir 114 , кг	0,85	-	-	0,46	0,391	-	-	-	-	-	-
Добавка С-3 «FRAME C3», кг	48	-	-	-	-	0,76	36,48	-	-	-	-
Добавка Мастерсил 303 B, кг	290,23	-	-	-	-	-	-	0,38	110,28	-	-
Добавка Pozzolith 555, кг	252	-	-	-	-	-	-	-	-	1,41	355,32
Уд.затраты на создание линии по приготовлению добавки, руб.	-	-	-	-	10,59	-	10,87	-	11,58	-	14,07
Изменяющая часть себестоимости смеси, руб/м3	-	-	1324,6	-	1070,57	-	1098,53	-	1170,1	-	1421,65
Экономический эффект, руб/м3	-	-	-	-	254,03	-	226,07	-	154,5	-	-97,05

Таблица 7- Расчет энергозатрат на производство материалов для 1 м3 бетонных смесей различного состава

Материал	Энергозатраты на произ-водство единицы материала, кг усл.топл	Смесь без добавки	Смесь с добавками
			MicroAir 114	С-3 «FRAME C3»	Мастерсил 330В	Pozzolith 555
			Снижение водопотребностина
			5%	10%	8%	3%
		расход	затраты	расход	затраты	расход	затраты	расход	затраты	расход	затраты
Цемент, т	260	0,230	59,8	0,13176	34,25	0,12783	33,23	0,1276	33,17	0,12901	33,54
Золошлаковая смесь, м3	43	0,7355	31,62	0,84847	36,48	0,85644	36,82	0,85325	36,68	0,8516	36,61
Вода, м3	9,6	0,190	1,824	0,1805	1,73	0,171	1,64	0,1748	1,67	0,1843	1,76
Итого энергозатрат на материалы		-	93,24	-	72,46	-	71,69	-	71,52	-	71,91

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате сравнения рассчитанных составов бетона наиболее оптимальным составом смеси по изменяющейся части себестоимости бетонных смесей и расходу условного топлива на производство материалов на 1 м3 бетона выбран состав бетона с добавкой MicroAir 114.

Технико-экономические расчеты проиллюстрированы на рисунке 2 и 3.

Экономический эффект составляет 254,03 руб/м3.

Рисунок 2 - Диаграмма изменяющейся части себестоимости смеси, руб/м3

Рисунок 3 - Диаграмма энергозатрат на материалы, кгусл топлива/м3

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 25820-83 (с изм. 1989) Бетоны легкие. Технические условия. -Введ. 1984-01-01.

-М.: Изд-во стандартов, 1989. -15с.

2. ГОСТ 24211-91 Щебень и песок из шлаков тепловых электростанций для бетона. Технические условия. -Введ. 1987-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1987. -4с.

3. ГОСТ 25820-83 (с изм. 1989) Бетоны легкие. Технические условия. -Введ. 1984-01-01.

- М.: Изд-во стандартов, 1989. -15с.

4. Пособие по применению химических добавок при производстве сборных железобетонных конструкций и изделий (к СНиП 3.09.01-85)/НИИЖБ М.: Стройиздат, 1989. -39 с.

5. Оглоблина Е.А. Расчет состава бетона различных видов. Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Технология бетона, строительных изделий и конструкций». Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 30 с.

6. ГОСТ 19010-82 Блоки стеновые бетонные и железобетонные для зданий. Технические условия. - Введ. 1982-29-01. -М.: Изд-во стандартов, 1982. - 8с.

7. Добавка С-3 «FRAME C3»ТУ ВУ 190669631.663-2009.

8. СНиП 5.01.23-83. Типовые нормы расхода цемента для приготовления бетонов сборных и монолитных бетонных, железобетонных изделий и конструкций / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985.

9. Рекомендации по подбору составов легких бетонов(к ГОСТ 27006-86)/ГОССТРОЙ СССР. -М.: Стройиздат, 1990.

Размещено на Allbest.ru