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 А₁ – 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 А₁ берут из табл.3.23.

Таблица 3.23

Значения коэффициентов А и А₁

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

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

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

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:

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).

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):

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