Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Исходные данные для расчета

Введение

1. Требования к материалам для приготовления бетона

2. Расчет расхода материалов на 1 м³ бетона

3. Определение расчетной плотности бетонной смеси в уплотненном состоянии

4. Расчет производственного состава бетона

5. Расчет коэффициента выхода бетонной смеси и дозировки материалов (в рабочем состоянии) на замес бетоносмесителя

Заключение

Список литературы



Исходные данные для расчета

бетон смесь дозировка плотность

Класс бетона В = 15 Мпа,

Жесткость бетонной смеси - 15…20 с

Активность портландцемента Rц= 400 кгс/см²

Истинная плотность портландцемента сц = 3,07 г/см³

Крупность песка - средней крупности

Истинная плотность песка сп = 2,62 г/см3

Насыпная плотность песка снп = 1440кг/м3

Насыпная плотность песка во влажном состоянии свнп = 1400 кг/м³

Влажность песка Wп = 3%

Вид крупного заполнителя - щебень

Наибольший размер заполнителя Днаиб = 20 мм

Истинная плотность крупного заполнителясщ(г) = 2,65 г/см³

Насыпная плотность крупного заполнителя снщ(г) = 1500 кг/м³

Насыпная плотность крупного заполнителя во влажном состоянии свнщ (г) = 1560 кг/м³

Влажность крупного заполнителя Wщ(г) = 1%

Объем замеса V = 1500 л.



Введение

Сегодня в период бурного развития промышленного и гражданского строительства огромная роль отводится качеству и экономичности строительных материалов. Поэтому, ежегодно проводятся сотни лабораторных опытов, которые приводят к открытию новых или модернизации уже известных материалов, усовершенствованию технологии их изготовления.

Однако, одним из основных строительных материалов для строительства несущих конструкций уже на протяжении многих лет является тяжелый бетон. Бетон -- строительный материал, искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси состоящей из вяжущего вещества (цемент или др.), крупных и мелких заполнителей, воды. В ряде случаев может содержать специальные добавки, а также отсутствовать вода (например в асфальтобетоне).

Бетон обладает высокой прочностью на сжатие, экологичностью и долговечностью. Поэтому, на сегодняшний день, является актуальными решение задач по расчету расхода материалов на 1 м³ бетона и расчет производственного состава бетона.

Целью курсовой работы является закрепление теоретических знаний о подборе состава тяжелых бетонов.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнение ряда следующих задач:

- изучение нормативных требований к материалам для приготовления бетонной смеси;

- освоение методики расчета расхода материалов на 1 м³ бетона;

- освоение методики расчета плотности бетонной смеси в уплотненном состоянии

- освоение методики расчета производственного состава бетона

- освоение методики расчета выхода коэффициента бетона и дозировки материалов на замес бетоносмесителя.



1. Требования к материалам для приготовления бетона

Сырьевыми материалами для производства тяжелых высокопрочных бетонов являются вяжущие, заполнители различного типа, добавки. К материалам, используемым для приготовления высокопрочного бетона, предъявляются повышенные требования, обеспечивающие получение бетона нужной прочности при максимально возможной экономии цемента.

Вяжущие вещества.

В качестве вяжущего, применяют пластифицированный, гидрофобный или обычный портландцементы, которые должны иметь наибольшую возможную активность и наименьшую нормальную густоту. Рекомендуются цементы, у которых нормальная густота не более 25-26% и активность не ниже 400-500 кгс/см².

Высокопрочные бетоны наиболее целесообразно приготовлять на высокоактивных портландцементах (ВПЦ). Достаточно быстрое нарастание прочности в раннем возрасте позволяет сократить до минимума использование различного рода ускорителей твердения бетона.

Цемент должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Тонкость помола должна быть такой, чтобы при просеивании пробы цемента сквозь сито с сеткой №008 проходило не менее 85% массы просеиваемой пробы;

2. Сроки схватывания: начало схватывания не ранее 45 мин., конец схватывания не позднее 10 часов от начала затворения водой;

3. Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде. Коэффициент насыщения-0,88; модуль - 1,67; глиноземистый модуль - 1,26;

Нормальная густота портландцемента - 22-27%. [1]

Требования к портландцементу приведены в таблицах 1.1,1.2,1.3.



Таблица 1.1

Требования ГОСТ 10178-95 к прочности цементов

Гарантированная марка	Предел прочности в возрасте 28 суток, МПа (кгс/см2)
	при изгибе	при сжатии
300	4,4(45)	29,4(300)
400	5,4(55)	39,2(400)
500	5,9(60)	49,0(500)
550	6,1(62)	53,9(550)
600	6,4(65)	58,8(600)

Таблица 1.2

Химический состав портландцементного клинкера

SiO2	CaO	Al2O3	Fe2O3	MgO	SO3	п.п.п.
20,62%	64,27%	6,94%	5,44%	1,56%	0,97%	0,2%

Таблица 1.3

Минералогический состав портландцементного клинкера

C3S	C2S	C3S	C4AF
50,16%	20,22%	9,0%	16,53%

Тонкость помола цемента: удельная поверхность

Sуд = 2500 - 2800 см²/г.

В данной работе будет использоваться цемент с истинной плотностью 3070 кг/м³, активностью цемента Rц=400 кгс/см².

Заполнители

Заполнители являются основными компонентами бетона, как по массе, так и по объему (70-90% объема бетона). Они оказывают влияние на технологические свойства бетонной смеси, процессы твердения и на строительно-технические и эксплуатационные свойства бетона.

а) Крупный заполнитель

В качестве крупного заполнителя в высокопрочных бетонах применяют щебень, получаемый дроблением прочных плотных горных пород.

Допускается применять щебень пониженной прочности, но не ниже прочности бетона. В этом случае его следует испытывать в бетоне и использовать после соответствующего технико-экономического обоснования.

Щебень необходимо применять чистым (не содержащих отмучиваемых частиц) и фракционированным. Размеры фракций принимаются 5-10, 10-20, 20-40 мм. [8]

Заполнитель должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-93 "Щебень и гравий из плотных горных работ".

При подборе состава бетона в данной работе используется щебень фракции 5-10, 10-20 мм.

Зерновой состав щебня каждой фракции должен соответствовать указанному в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Зерновой состав щебня

Диаметр отверстия контрольного сита, мм	d	0,5(d+D)	D	1,25D
Полные остатки на ситах, % по массе для фракций 5…10 мм; 10…20 мм; 20…40 мм	90-100	30-80	До 10	До 0,5

Рисунок 1.1. Гранулометрический состав щебня

Для всех видов и марок щебня по прочности содержание глины в комках в общем количестве пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 0,25% по массе.

Содержание пластинчатых и игловатых зерен в щебне не должно превышать 35%,зерен слабых и выветренных пород не должно превышать 10%. Наличие глин в виде отдельных комьев в количестве 0,25% или пленки, обволакивающей зерна заполнителя, не допускается. [2]

В данной работе будет использоваться щебень с истинной плотностью 2,65г/см³, насыпная плотность снщ(г) = 1500 кг/м³, насыпная плотность во влажном состоянии свнщ(г) = 1560 кг/м³ с влажностью 1%.

б) Мелкий заполнитель (песок)

Для приготовления высокопрочного бетона используются природные, искусственные (или их смеси) фракционированные кварцевополевошпатовые пески.

Песок должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-93 "Песок для строительных работ". Основными показателями качества песка является зерновой состав и содержание пылевидных и глинистых частиц, в том числе глины в комках. Рекомендуемые стандартом зерновые составы песка обеспечивают компактную упаковку его частиц и наименьшую межзерновуюпустотность, что ведет за собой экономию вяжущего вещества.

В соответствии с требованиями ГОСТ 8736-93 "Песок для строительных работ" в тяжелых бетонах должны использоваться пески с модулем крупности 1,5-3,25. В природном песке не допускается присутствие зерен размером свыше 10 мм в количестве более 0,5% по массе, свыше 5 мм - более 10% по массе, содержание зерен проходящих через сито №016, не должно превышать, % по массе: в природных песках повышенной крупности, крупных и средних-10, в мелком и очень мелком песке - 15. [3]

В данной работе будет использоваться щебень с истинной плотностью 2,62 г/см³, насыпная плотность снщ(г) = 1440 кг/м³, насыпная плотность во влажном состоянии свнщ(г) = 1400 кг/м³. Используется песок средней крупности с влажностью 3%.



Таблица 1.5

Требуемый зерновой состав природного песка

Размер отверстий контрольных сит, мм	5	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16
Полные остатки на контрольных ситах А, % по массе	0	0…20	5…45	20…70	35…90	90…100

Рисунок 1.2. Зерновой состав песка

Вода

Для затворения бетонной смеси применяют грунтовые, поверхностные и пресные озерные воды (ГОСТ 23732-79* "Вода для бетонов и растворов"). Содержание в воде органических ПАВ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л.

Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел.

Окисляемость воды не должна быть более 15 мг/л. Водородный показатель воды (рН) не должен быть менее 4 и более 12. Вода не должна содержать также примесей в количествах нарушающих сроки схватывания и твердения цементного теста и бетона, снижающих прочность и морозостойкость бетона. В данном проекте будем использовать воду от городских сетей. [4]

Добавки

Для регулирования свойств бетона, бетонной смеси и экономии цемента используем химическую добавку - суперпластификатор С-3. Эта добавка существенно улучшает свойства бетона, может обеспечить значительную экономию цемента. С-3 вводится в количестве 0,75% от массы цемента.

Применение С-3 позволяет достичь следующих показателей:

- увеличить подвижность бетонной смеси;

- снизить водопотребность при затворении вяжущего вещества на 20-25%;

- увеличить конечные прочностные характеристики на 25% и более;

- увеличить сроки схватывания и живучесть бетонной смеси;

- в 1,5-1,6 раз увеличить сцепление бетона с закладной арматурой и металлоизделиями;

- получить бетоны с повышенной влагонепроницаемостью, трещиностойкостью, морозостойкостью (350 циклов);

- снизить расход цемента на 15%;

- снизить энергетические затраты (при вибрации, ТВО) на 30-50%, а ряде случаев и полностью отказаться от дополнительных энергозатрат;

- получать бетонные смеси, укладываемые без вибрации. [8]

Добавки для бетонов должны соответствовать требования ГОСТ 24211-91 "Добавки для бетонов. Общие технические требования".

2. Расчет расхода материалов на 1 м³ бетона

Проектирование состава бетона по методу абсолютных объемов производят в следующей последовательности:

1) В зависимости от принятой удобоукладываемости (подвижности ОК или жесткости Ж) бетонной смеси, наибольшего размера зерен крупного заполнителя и его вида определяют ориентировочный расход воды В по графикам С.А. Миронова или по справочной таблице 2.1.



Таблица 2.1

Ориентировочный расход воды на 1 м3 бетонной смеси на плотных заполнителях

Так как требуемая жесткость бетонной смеси 15-20 и наибольшая крупность щебня 20 мм, принимаем ориентировочный расход воды на 1 м³ бетонной смеси 228 л.

2) Оптимального (технически и экономически выгодного) расхода цемента добиваются правильным выбором содержания крупного и мелкого заполнителя.

Для определения расхода заполнителей используют уравнение , выведенное из условия, что цементно-песчаный раствор должен заполнить все пустоты между зернами крупного заполнителя (в насыпном состоянии) с некоторой их раздвижкой, что необходимо для получения удобоукладываемой бетонной смеси и хорошего связывания зерен заполнителя в единый прочный монолит:

(2.1)

где - пустотность щебня (гравия) в долях единицы;

- коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя (коэффициент избытка раствора);

- насыпная плотность щебня (гравия), кг/м³ (кг/л).

Для обычного бетона при Ц/В?2,5 находим цементно-водное отношение по формуле:



(2.2)

Среднюю прочность бетона Rб на сжатие в зависимости от заданного класса В определяют по формуле:

Где

В - численное значение класса бетона по прочности на сжатие, Мпа;

- средняя прочность бетона на сжатие, Мпа.

Далее рассчитаем водоцементное отношение:

Вычислим расход цемента Ц, кг на 1 м³ бетонной смеси по следующей формуле:

Где

В - расход воды на 1 м³ бетонной смеси, л;

В/Ц - водоцементное отношение.

Сравним расчетное количество цемента с его минимально допустимым расходом (табл. 2.2) для получения нерасслаивающейся плотной бетонной смеси.

Таблица 2.2

Минимальный расход цемента для получения нерасслаивающейся плотной бетонной смеси

Цmin = 165 кг, в дальнейших расчетах принимаем Ц = 165 кг.

Расход щебня (гравия) и песка в кг на 1 м³ бетонной смеси вычисляют по формулам, которые выводятся при решении системы двух уравнений:

(2.3)

В этой системе уравнений два неизвестных: расход песка и щебня, так как расходы цемента и воды определяют в зависимости от прочности бетона и подвижности бетонной смеси. [7]

Решением приведенной системы получают:

(2.4)

(2.5)



Пустотность щебня (гравия) Vп в насыпном состоянии в долях единицы объема рассчитывается по формуле:

(2.6)

где - насыпная плотность щебня (гравия) в сухом состоянии, кг/м3;

- средняя плотность зерен щебня (гравия), кг/м³.

Значение коэффициента раздвижки зерен б для подвижных бетонных смесей устанавливают по таблице2.3

Таблица 2.3

Значение коэффициента раздвижки зерен б в зависимости от расхода цемента и В/Ц

Таким образом, б = 1,36



Расход цементного теста, л на 1 м³ бетонной смеси вычисляют по формуле:

(2.7)

Где

Ц и В - расходы цемента и воды соответственно на 1 м³ бетонной смеси, кг;

- истинные плотности цемента, воды, кг/м³.

Расход материалов на 1 м³ уложенной и уплотненной бетонной смеси составил:

Цемент 165 кг;

Вода 228 л;

Песок 597,4 кг;

Щебень 1298,7 кг

Итого 2289,1

Состав бетона удобно выражать в относительных единицах (по массе и объему). В этом случае за единицу принимают массу или объем цемента, выражая количество других компонентов по отношению к цементу.

Номинальный состав бетона по массе:

(2.8)

Где

Ц, В, П, Щ(Г) - расходы компонентов на 1 м³ бетонной смеси, кг.

Номинальный состав бетона по объему:

Таким образом, номинальный состав бетона по массе составит:

Номинальный состав бетона по объему:

(2.9)

где - объемы компонентов на 1 м³ бетонной смеси, м³

Объем цемента рассчитывается по формуле:

(2.10)

где - насыпная плотность цемента, которую при расчетах условно принимают в уплотненном состоянии 1300 кг/м³.

Объем воды рассчитывают по формуле:

(2.11)

где - плотность воды, принимаемая равной 1000 кг/м³.



Объем мелкого заполнителя рассчитывается по формуле:

(2.12)

Где

- насыпная плотность песка в сухом состоянии, кг/м³.

Объем крупного заполнителя рассчитывают по формуле:

(2.13)

Где

- насыпная плотность щебня (или гравия) в сухом состоянии, кг/м³.

Таким образом, номинальный состав бетонной смеси по объему составил:



3. Определение расчетной плотности бетонной смеси в уплотненном состоянии

Расчетная (предполагаемая) плотность бетонной смеси находят путем сложения расхода компонентов бетонной смеси:

(3.1)

где Ц, В, П, Щ(Г) - расходы компонентов бетонной смеси , кг/м³.

При расчете предполагают, что бетонная смесь не содержит воздуха. Однако реальные составы всегда содержат воздух, защемленный при уплотнении бетонной смеси, поэтому фактическая плотность бетонной смеси составляет 96…98% от ее теоретической средней плотности Это соотношение определяется коэффициентом уплотнения бетонной смеси:

(3.2)

Для обычных тяжелых бетонов средняя плотность бетонной смеси составляет 2350-2450 кг/м3, коэффициент уплотнения Купл- 0,96…0,98.

4. Расчет производственного состава бетона

Определим состав бетонной смеси с учетом естественной влажности заполнителей.

Содержание воды в заполнителях определяют по формулам:



(4.1)

; (4.2)

Где

- содержание воды в песке и щебне (гравии), кг;

- влажность песка и щебня (гравия) в долях единицы.

Расход заполнителей увеличивают на количество воды, содержащейся в песке и щебне:

; (4.3)

; (4.4)

.

Расход воды уменьшается на количество воды, содержащейся в песке и щебне (гравии):

(4.5)

кг

Расход цемента остается неизменным.

Таким образом, состав бетонной смеси, с учетом влажности заполнителей составит:

Цемент 165 кг;

Вода 197,1 л;

Песок 615,3 кг;

Щебень 1311,7 кг

Итого 2289,1

5. Расчет коэффициента выхода бетонной смеси и дозировки материалов (в рабочем состоянии) на замес бетоносмесителя

При перемешивании компонентов бетона песок занимает пустоты между крупным заполнителем, а цементное тесто - пустоты между частицами песка. Поэтому объем получаемой бетонной смеси всегда меньше суммы объемов компонентов в насыпном состоянии.

Степень уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с объемом, занимаемым с исходными материалами, называется коэффициентом выхода бетонной смеси в и вычисляется по формуле:

(5.1)

где 1 - объем бетонной смеси, равный 1 м³; - насыпной объем цемента на 1 м³ бетонной смеси, м³; - объемы влажных заполнителей на 1 м³ бетонной смеси, м³; - расходы влажных заполнителей на 1 м³ бетонной смеси, кг; , - насыпные плотности заполнителей во влажном состоянии, кг/м³.

Коэффициент выхода необходимо знать для расчета загрузки бетоносмесителей. При расчете материалов на один замес бетоносмесителя принимают, что сумма объемов цемента, песка и щебня (в рыхлом состоянии) соответствует емкости барабана бетоносмесителя.

Расчет дозировки материалов (в рабочем состоянии) на замес бетоносмесителя производят по формулам:

(5.2)

(5.3)

(5.4)

(5.5)

где - расходы цемента, воды, песка и щебня (гравия) на замес бетоносмесителя вместимостью V, кг;

в - коэффициент выхода бетонной смеси;

- расходы компонентов на 1 м³ бетона в рабочем состоянии (с учетом влажности заполнителей), кг;

V - объем бетоносмесителя, л.



Заключение

В рамках данной курсовой работы были рассмотрены основные теоретические аспекты методик расчетов состава тяжелого бетона и, в соответствии с исходными данными и изученными методиками были решены следующие задачи и произведены расчеты:

- расхода материалов на 1 м3 бетона;

- плотности бетонной смеси в уплотненном состоянии

- производственного состава бетона

- выхода коэффициента бетона и дозировки материалов на замес бетоносмесителя.



Список литературы

1. ГОСТ 10178-95 Портландцемент и шлакопортланцемент. Технические условия.

2. ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия.

3. ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия.

4. ГОСТ 23732-79 Вода для бетонов и растворов. Технические условия.

5. ГОСТ 24211-91 Добавки для бетонов. Общие технические условия.

6. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учебник / Ю.М. Баженов - М.: Изд-во АСВ - 2003 - 500 с.

7. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий: Учебник для вузов. - М.: Стройиздат, 1984. - 476 с.

8. Коледин В.В. Проектирование предприятий сборного железобетона: Учеб. пособие / Коледин В.В. - Новосибирск: НГАСУ. 1998. - 100 с.

9. Коледин В.В. Сырьевая база и производственная структура предприятий строительной индустрии Сибири и Дальнего Востока: Учебное пособие. - Новосибирск: НГАС, 1996.

10. Оглоблина Е.А. Расчет состава бетона различных видов / Е.А. Оглоблина, Магнитогорск: МГТУ. - 2002 г. - 28 с.

11. Невилль А.М. Свойства бетона / А.М. Невилль, М.: Стройиздат, 1998 - 316 с.

Размещено на Allbest.ru