Пример 12.

Рассчитать состав тяжелого бетона с классом, маркой (нужное подчеркнуть) по прочности на сжатие В _20_ (М _ ___). Удобоукладываемость бетонной смеси по показателю подвижности ОК, жесткости Ж (нужное подчеркнуть) составляет _ 4_ см (____ __ с).

Исходные материалы: портландцемент: марка, активность (нужное подчеркнуть) М _400_ (_ 39,2_ МПа), истинная плотность r_ц = _ 3,1 _ кг/дм³, насыпная плотность r_нц = _ 1,2 _ кг/дм³; песок средней крупности: истинная плотность r_п = _ 2,65 _кг/дм³, насыпная плотность r_нп = _ 1,6 _ кг/дм³, водопотребность _ 5 _%; щебень, гравий (нужное подчеркнуть): истинная плотность r_щ = _ 2,7 _ кг/дм³, насыпная плотность r_нщ = _ 1,45 _ кг/дм³, наибольшая крупность НК = _ 40 _ мм, пустотность V _щ = _ 46,5 % _.

Для получения заданной подвижности, жесткости (нужное подчеркнуть) в пробном замесе объемом 50 л увеличили расход воды и цемента, заполнителей (нужное подчеркнуть) на 10 %. Фактическая плотность бетонной смеси составила r_бс^ф = 2460 кг/м³. Влажность песка и крупного заполнителя в производственных условиях равна соответственно W _п = 5_ % и W _щ = 3_ %. Емкость бетоносмесителя по загрузке 500 дм³.

1. Расчет предварительного состава бетона

Требуемую среднюю прочность бетона определяют, если в задании указан класс бетона по прочности на сжатие, по формуле

28,3 МПа,

где В – класс бетона по прочности на сжатие; К _б – коэффициент, зависящий от вида бетона (для тяжелого бетона К _б равен 0,778).

Если в задании указана марка бетона по прочности на сжатие, то требуемую прочность бетона в МПа рассчитывают по формуле

R _б = 0,11 ^. М,

где М – заданная марка бетона.

Определение среднего уровня прочности – округляем в большую сторону до ближайшей марки, в данном случае М 300, т.е. R _б = 30 МПа.

Водоцементное отношение определяют по формулам:

а) для обычного бетона (при В/Ц ³ 0,4)

; (3.11)

б) для высокопрочного бетона (при В/Ц < 0,4)

, (3.12)

где R _б – прочность бетона в возрасте 28 суток после твердения при нормальных условиях, МПа; А и А ₁ – коэффициенты, зависящие от качества заполнителей; R _ц – активность цемента, МПа.

Первую формулу следует применять, если , в других случаях надо пользоваться второй формулой.

Значения коэффициентов А и А ₁ берут из табл.3.23.

Таблица 3.23

Значения коэффициентов А и А ₁

Материалы для бетона	А	А 1
Высококачественные Рядовые Пониженного качества	0,65 0,60 0,55	0,43 0,40 0,37

В данном случае следует воспользоваться формулой для обычных бетонов ( = 30 МПа = 47,04 МПа) – коэффициент А для рядовых заполнителей равен 0,6 (см. таблицу 3.23):

0,562.

Определение расхода воды – по таблице 3.24 в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя, т.е. для подвижности (жесткости) ОК = 4 см (Ж = ______ с) и наибольшей крупности щебня (гравия) НК = _ 40 _ мм расход воды В = _ 175 _ дм³.

Таблица 3.24

Ориентировочные расходы воды на 1 м³ бетона

Удобоукладываемость бетонной смеси	Наибольший размер зерен заполнителя, мм
Гравий	Щебень
Осадка конуса, см	Жест- кость, с
4 и менее 5-9 10-15 16 и более	31 и более 21-30 11-20 5-10 1-4 - - -

Примечание: 1.Таблица составлена для средних песков с водопотребностью 7 %. При применении крупного песка с водопотребностью менее 7 % расход воды уменьшается на 5 дм³ на каждый процент снижения водопотребности; при применении мелкого песка с водопотребностью более 7 % расход воды увеличивается на 5 дм³ на каждый процент увеличения водопотребности. 2. При применении пуццолановых цементов расход воды увеличивается на 15...20 дм³. 3. При расходе цемента свыше 400 кг/м³ расход воды увеличивается на 10 дм³ на каждые 100 кг цемента.

Коррекция расхода воды, исходя из водопотребности песка 5 % (см. примечание к таблице 3.24), – уменьшение на 5 х 2 = 10 дм³, т.е. В = _ 165 _ дм³.

Расход цемента на 1 м³ бетона определяют по формуле

294 кг.

Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется меньше допускаемого по СНиПу (см. таблицу 3.25), то следует увеличить его до требуемой величины Ц _min. В данном случае Ц _min = _ 180 _ кг, следовательно увеличение расхода цемента не требуется; окончательно Ц = _ 294 _ кг.

Таблица 3.25

Минимальный расход цемента Ц _min для получения нерасслаиваемой плотной бетонной смеси

 

Вид смеси	Наибольшая крупность заполнителя, мм
Особо жесткая (Ж > 20 с) Жесткая (Ж = 10- 20 с) Малоподвижная ((Ж = 5-10 с) Подвижная (ОК = 1-10 см) Очень подвижная (ОК = 10-16 см) Литая (ОК > 16 см)

Расход заполнителей на 1 м³ бетона определяют по следующим формулам:

; (3.13)

, (3.14)

где Щ, П, Ц и В – расходы соответственно щебня, песка, цемента и воды в килограммах на 1 м³ бетона; a - коэффициент раздвижки зерен щебня растворной частью; V _п – пустотность щебня в долях единицы; r_щ, r_п и r_ц – истинные плотности соответственно щебня, песка и цемента, кг/дм³; r_ощ – насыпная плотность щебня, кг/дм³.

Коэффициент раздвижки a для жестких бетонных смесей следует принимать в пределах 1,05-1,15, в среднем – 1,1; для пластичных смесей a принимают в соответствии с таблицей 3.26.

Таблица 3.26

Оптимальные значения коэффициента a для подвижных бетонных смесей

Расход цемента	Оптимальные значения коэффициента a при В/Ц
0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	- - 1,32 1,4 1,5	- 1,3 1,38 1,46 1,56	1,26 1,36 1,44 - -	1,32 1,42 - - -	1,38 - - - -

Примечания: 1. При других Ц и В/Ц коэффициент a находят интерполяцией. 2. Если водопотребность песка более 7 %, коэффициент a уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности; если водопотребность песка менее 7 %, коэффициент a увеличивают на 0,03 на каждый процент снижения водопотребности.

Определение расхода щебня

1265 кг,

где коэффициент раздвижки a в данном случае как для пластичных смесей (ОК = 4 см) составил по интерполяции 1,31 (по таблице 4 – для расхода цемента 294 кг/м³ и В/Ц = 0,562).

Определение расхода песка

720 кг.

В результате расчета получен предварительный состав бетонной смеси в виде расхода материалов Ц, В, П и Щ (кг) на 1 м³ или 1000 дм³:

Цемент	Вода	Песок	Щебень	В/Ц
				0,561

Расчетная плотность бетонной смеси (кг/м³) составляет

r_бс = Ц + В + П + Щ = 289 + 165 + 724 + 1265 = 2444 кг/м³.

2. Корректирование состава бетона по пробному замесу

Состав бетона, полученный расчетом, уточняется на пробных замесах и по результатам испытаний контрольных образцов.

Объем пробного замеса составляет ___ 50 ____ л.

После корректирования удобоукладываемости бетонной смеси на пробном замесе определяют фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес (с учетом увеличения расхода воды и цемента или заполнителей согласно заданию).

Количество материалов и характеристики бетонной смеси в пробном замесе 50 л
Цемент Цз (Цзф) Вода Вз (Взф) Песок Пз (Пзф) Щебень Щз (Щзф)	исходной смеси	после корректировки состава
14,7 8,25 36,0 63,25	16,17 9,07 36,0 63,25
Суммарная масса всех материалов в пробном замесе, кг	122,2	124,49
Средняя плотность бетонной смеси rбс (rбсф), кг/дм3	2,444	2,460
Объем пробного замеса V з(V зф), дм3.		50,61

Фактический объем пробного замеса V _з^ф определяют по формуле

дм³,

где r_бс^ф – фактическая плотность бетонной смеси, кг/дм³ (не должна отличаться от расчетной плотности более чем на 2 %).

В данном случае фактическая плотность бетонной смеси отличается от расчетной плотности на 0,65 %, что является допустимым расхождением (менее 2 %).

Состав бетонной смеси с учетом корректирующих добавок и фактической средней плотности:

319 кг.

179 дм³.

711 кг.

1251 кг,

где Ц_з^ф, В_з^ф, П_з^ф и Щ_з^ф – фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес, кг.

Номинальный состав бетонной смеси (в кг по массе):

Цемент	Вода	Песок	Щебень	В/Ц
				0,561

После заданного срока твердения контрольные образцы бетона испытывают на сжатие. Если фактическая прочность бетона отличается от заданной более чем на 15 % в ту и другую сторону, то следует внести коррективы в состав бетона. Для повышения прочности увеличивают расход цемента, т.е. Ц/В; в противном случае – уменьшают расход цемента и соответственно Ц/В.

3. Определение производственного (полевого) состава бетонной смеси

Полевой состав бетона рассчитывают с учетом влажности заполнителей по формулам:

Ц_п = Ц^ф = 319 кг.

106 дм³.

747 кг.

1289 кг,

где W _п и W _щ – влажности песка и щебня, в данном случае 5 % и 3 % соответственно.

Полевой состав бетона в относительном выражении по массе:

1: 2,34: 4,04 при В/Ц = 0,57.

Полевой состав бетона в относительном выражении по объему:

1: 1,75: 3,34 при В/Ц = 0,57.

4. Определение расходов материалов на замес бетоносмесителя

Коэффициент выхода бетона, который представляет собой степень уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с суммарным объемом исходных материалов и обычно равен 0,6...0,7, вычисляют по формуле

0,617.

Расчет объема бетонной смеси, получаемой из одного замеса бетоносмесителя,

308 дм³,

где – емкость бетоносмесителя по загрузке, дм³ (из задания); b – коэффициент выхода бетона.

Расчет количества материалов на один замес бетоносмесителя:

98 кг.

33 дм³.

230 кг.

397 кг.

ФОРМА ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА

 

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверской государственный технический университет»

(ТвГТУ)

 

Кафедра производства строительных изделий и конструкций