Расчет состава тяжелого бетона (по методу абсолютных объемов)

Расчет состава тяжелого бетона

(по методу абсолютных объемов) Рассчитать состав тяжелого бетона класса В 20 при коэффициентах вариации прочности бетона Vn=6, 11, 15%. Жесткость бетонной смеси — 15с.

Материалы:

Портландцемент: насыпная плотность с'_нас = 1280 кг/м³,.

истинная плотность с_ист = 3 г/см³,.

нормальная густота НГ = 28%.

Щебень: насыпная плотность с'_нас=1470 кг/м³,.

истинная плотность с_ист=2,6 г/см³,.

наибольшая крупность НК=80 мм,.

W=3%. бетон цемент песок заполнитель Песок: насыпная плотность с'_нас=1500 кг/м³,.

истинная плотность с_ист=2,6 г/см³, модуль крупности Мк=3,.

W=3%, B_П=7%.

Решение:

1. Определение требуемой прочности бетона (ГОСТ 18 105−2010 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности»).

Требуемую прочность бетона (отпускную, передаточную, в промежуточном или проектном возрастах) при нормировании прочности по классам — R_T. МПа, определяют по формуле (1).

R_T=K_TB_норм, (1).

Где В_норм — нормируемое значение прочности бетона, МПа для бетона данного класса по прочности на сжатие, осевое растяжение или растяжение на изгибе, В_норм=20 МПа;

K_Т — коэффициент требуемой прочности для всех видов бетонов, принимаемый в соответствии с табл.1 в зависимости от среднего коэффициента вариации прочности бетона V_n.

Таблица 1.

Коэффициенты требуемой прочности бетона K_T в зависимости от среднего коэффициента вариации прочности бетона V_n.

R_T1=20Ч1,07=21,4 МПа.

R_T2=20Ч1,18=23,6 МПа.

R_T3=20Ч1,38=27,6 МПа.

2. Определение В/Ц в зависимости от качества материалов (табл.2) и от рекомендуемой по прочности бетона марки цемента (табл.3).

Таблица 2.

Значения коэффициентов качества материалов, А и А₁.

Примечание.

Высококачественные материалы: щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и портландцемент высокой активности, без добавок или с минимальным количеством гидравлической добавки; заполнители чистые, промытые, фракционированные с оптимальным зерновым составом смеси фракций.

Рядовые материалы: заполнители среднего качества, портландцемент средней активности или высокомарочный шлакопортландцемет.

Материалы пониженного качества: крупные заполнители низкой прочности и мелкие пески, цементы низкой активности.

Таблица 3.

Зависимость марки цемента от класса бетона по прочности на сжатие.

В/Ц для подвижной бетонной смеси определяется по формуле (2):

= (2).

где R_ц — марка цемента в МПа, а R_б=R_T

Для бетона класса В20 рекомендуемая марка цемента R_ц=40 МПа, заполнители рядовые, коэффициент качества А=0,6.

В/Ц₁=0,6•40/(21,4+0,5 •0,6•40)=0,72.

В/Ц₂=0,6•40/(23,6+0,5 •0,6•40)=0,67.

В/Ц₃=0,6•40/(27,6+0,5 •0,6•40)=0,61.

3. По таблице 4 определяется расход воды.

Таблица 4.

Ориентировочный расход воды на 1 м³ бетонной смеси на плотных заполнителях при температуре 20оС.

Примечание. Смеси на цементе с нормальной густотой теста НГ=26−28% и песке с М_к=2. При изменении нормальной густоты цементного теста на каждый процент в меньшую сторону, расход воды следует уменьшить на 3−5 л/м³, большую — увеличить на то же значение. В случае изменения модуля крупности песка в меньшую сторону, на каждые 0,5 его значения необходимо увеличивать, а в большую сторону — уменьшать расход воды на 3−5 л/м³.

В зависимости от показателя осадки конуса 0 см и наибольшей крупности гравия 80 мм расход воды будет 150 л/м³, а после корректировки расхода воды на повышенный показатель нормальной густоты НГ=28% (+0%) и модуль крупности песка М_k=3 (+1) расход воды получится:

• 150л+0•4л-•5л=150−2,5=147,5 л.
• 4. Определение расхода цемента по формуле (3):

Ц=В/В/ц (3).

Ц₁=147,5/0,72=204,9 кг Ц₂=147,5/0,67=220,1 кг Ц₃=147.5/0,61=241,8 кг.

5. Определение пустотности щебня по формуле (4):

V_пуст=1-(с'_нас/ с_ист) (4).

V_пуст=1-(с'_нас/ с_ист)=1−0,57=0,43.

6. Определение Коэффициентов раздвижки зерен б — по таблице 5, с использованием интерполяции.

Таблица 5.

Оптимальные значения коэффициента б для пластичных бетонных смесей (Вn=7%).

Примечание.

• 1. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент б находят интерполяцией.
• 2. При использовании мелкого песка с водопотребностью более 7% коэффициент б уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности песка. Если применяется крупный песок с В_П <7%, коэффициент б увеличивают на 0,03 на каждый процент уменьшения В_П.
• 3. Для жёстких бетонных смесей принимается б=1,1; б₁=1,33; б₂=1,29; б₃=1,27.
• 7. Определение расчета щебня по формуле (5)

Щ= кг (5).

б — коэффициент раздвижки зерен (б₁=1,33; б₂=1,29; б₃=1,27).

V_пуст — пустотность щебня с'_насып — насыпная плотность щебня, кг/л с_ист — истинная плотность щебня, кг/л.

Щ1==1292,55 кг.

Щ₂==1312,4 кг.

Щ₃=1322,56 кг.

8. Определение расхода песка по формуле (6).

П=с₀(1000-Ц/с_ц-В-Щ/с_щ)кг (6).

П₁=2,6(1000−204,9/3−147,5−1292,55/2,6)=746,37 кг П₂=2,6(1000−220,1/3−147,5−1312,4/2,6)=713,35 кг П₃=2,6(1000−241,8/3−147,5−1322,56/2,6)=684,38 кг.

9. Определение расчетной плотности бетонной смеси по формуле (7).

г_б.см=В+Ц+Щ+П (кг/м³) (7).

г¹_б.см=147,5+204,9+1292,55+746,37=2391,32 кг/м³

г²_б.см=147,5+220,1+1312,4+713,35=2393,35 кг/м³

г³_б.см=147,5+241,8+1322,56+684,38=2396,24 кг/м³

• 10. Графики зависимости требуемой прочности бетона R_t и расхода цемента от коэффициента вариации V_n.
• 11. Определение производственного состава бетона с учетом влажности заполнителей При влажности песка W_п = 3% и влажности щебня W_щ=3% содержание воды в заполнителях будет:

в песке — 1) 746,37*0.03=22,39л.

• 2) 713,35*0,03=21,4л
• 3) 684,38*0,03=20,53л

в щебне — 1) 1292,55*0,03=38,78л.

• 2) 1312,4*0,03=39,37л
• 3) 1322,56*0,03=39,68л

Для сохранения В/Ц и заданной прочности бетона расход воды, полученный при расчете для сухих заполнителей, уменьшаем. Тогда расход материалов составит:

1) Ц=204,9 кг; Щ=1292,55+38,78=1331,33 кг; П=746,37+22,39=768,76 кг;

В=147,5-(22,39+38,78)=86,33 кг; Всего: 204,9+1331,33+768,76+86,33=2391,32 кг.

2) Ц=220,1 кг; Щ=1312,4+39,37=1351,77 кг; П=713,35+21,4=734,75 кг;

В=147,5-(21,4+39,37)=86,73 кг; Всего: 220,1+1351,77+734,75+86,73=2393 кг.

3) Ц=241,8 кг; Щ=1322,56+39,68=1362,24 кг; П=684,38+20,53=704,91 кг;

В=147,5-(20,53+39,68)=87,29 кг; Всего: 241,8+1322,56+704,91+87,29=2356,56 кг.

• 12. Определение расхода материалов на один замес в бетоносмесителе с барабаном ёмкостью V=750 л.
• 12.1 Определение коэффициента выхода бетонной смеси:

в_б===0,634.

• 12.2 Для бетоносмесителя с емкостью барабана 750 л выход бетонной смеси из одного замеса составит: 750л*0,634=475,5 л
• 12.3 Расход материалов на один замес составит:

сухих влажныхЦ=204.9*0,475=97,43Ц=204.9*0,475=97,43.

Щ=1292,55*0,475=613,96Щ=1331,33*0,475=632,38П=746,37*0,475=354,53П=768,76*0,475=365,16.

В=147,5*0,475=70,06В=86,33*0,475=41,01.

1135, 981 135,98.