Проектирование состава специального тяжелого бетона

КУРСОВАЯ РАБОТА

Проектирование состава специального тяжелого бетона

1. Определение и уточнение требований, предъявляемых к бетону и бетонной смеси

1.1 Определение требований к прочности бетона

1) Определяем статистические характеристики однородности прочности бетона в 4-й партии а) Находим среднюю прочность бетона в 4-й партии, МПа:

Rm, 4=(43,60+40,14+42,02+39,90+39,20)/5=40,97 МПа.

где R i — единичные результаты определения прочности бетона в 4-й партии;

n4 — количество единичных результатов в 4-й партии, n4 = 5.

б) Определяем размах значений прочности бетона в в 4-й партии:

W4 = Rmax, 4 — Rmin, 4;

W4 = 43,60−39,20=4,4 МПа.

в) Определяем среднеквадратическое отклонение прочности бетона в 4-й партии:

S m, 4= Wm, 4/

— коэффициент, определяемый по табл. 1 ГОСТ 18 105–86 1, табл. 1.2.1, с. 17 в зависимости от количества единичных результатов в партии, = 2,33 для n4 = 5;

S m, 4 = 4,4/2,33=1,89 МПа;

г) Вычисляем коэффициент вариации прочности бетона в 4-й партии

(партионный):

К v, 4 = (S m, 4 / R m, 4) *100%

где КV, 4 — коэффициент вариации бетона в в 4-й партии

K v, 4 = (1,89/40,97) * 100% = 4,6%

2) Определяем среднее значение коэффициента варианта прочности бетона по m партиям за анализируемый период (межпартионный):

тяжелый бетон

K v=(11,2*5+9,4*10+8*4+9,6*5)/5+1+4+5 = 9,5%.

3) Определяем требуемую прочность бетона по формуле

Rd=Kd*Bn

где Bn — нормируемое значение прочности бетона в проектном возрасте данного класса, Bn = 35 МПа см. Задание на КР;

Kd — коэффициент требуемой прочности, определяемый по табл. 2 ГОСТ 18 105– — 86 1, табл. 1.2.2, с. 18, Kd = 1,135 для Kv = 6,8% и бетонa массивных гидротехнических конструкций.(Kd определено по линейной интерполяции);

Rd = 1,135 * 35 = 39,7 МПа.

4) Определяем средний уровень прочности бетона в проектном возрасте:

R m u= Km u* Rd

где Kmu — коэффициент, среднего уровня прочности, определяемый по табл. 4 ГОСТ 18 105– —86, kmu = 1,07 для kv = 9,5% 1, табл. 1.2.3, с. 19;

R m u, = 1,07 * 39,7 = 42,5 МПа.

5) Определяем средний уровень прочности бетона R m u, 8 в промежуточном возрасте t = 3 суток, составляющий 100% (n t= 1) от прочности бетона R mu в проектном возрасте 28 суток (см. Задание на КР № 1):

R mu, 3 = R mu*n t;

R mu, 3 = 1*42,5=42,5 МПа.

Выводы:

1. Коэффициент вариации прочности бетона за анализируемый период k v = 9,5%.

2. Требуемая прочность бетона в проектном возрасте R d = 39,7 МПа.

3. Средний уровень прочности бетона в проектном возрасте R m u = 42,5 МПа.

4. Средний уровень прочности бетона в промежуточном возрасте R m u, 8 = 42,5 МПа.

1.2 Определение требований к бетону по морозостойкости Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— класс сооружения по степени ответственности: 1 класс;

— среднемесячная температура наиболее холодного месяца (для гидротехнических сооружений): -17С;

— наибольшее количество циклов попеременного замораживания и оттаивания за год для гидротехнических сооружений: 57;

— зона гидротехнического бетона: переменного уровня.

Для гидротехнического бетона в соответствии с примечанием к табл. 1 СНиП 2.06.08−87 климатические условия для районов со среднемесячной температурой наиболее холодного месяца от -10 до -200 C: суровые 1, табл. 1.2.8, с. 28.

По табл. 1 СНиП 2.06.08- 87 при суровых климатических условиях и количестве циклов попеременного замораживания и оттаивания свыше 50 до 75 в год назначаем марку бетона по морозостойкости: F150 1, табл. 1.2.8, с. 28.

Вывод:

Назначаем нормируемую марку бетона по морозостойкости F150.

1.3 Определение требований по водонепроницаемости бетона.

Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— вид и назначение бетона: гидротехнический;

— зона гидротехнического бетона: переменного уровня.

Согласно п. 2.2.г. СНиП 2.06.08 -87 для нетрещиностойких безнапорных конструкций назначаем марку по водонепроницаемости: W4 1, п. 2.2.г, с. 33.

Вывод:

Нормируемая марка бетона по водонепроницаемости — W4.

1.4 Определение требований к удобоукладываемости бетонной смеси Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— вид и назначение бетона: гидротехнический;

— наименьший размер поперечного сечения конструкции: 1,8 м;

— коэффициент армирования: 0,4%;

— способ подачи бетонной смеси: бадьями с виброуплотнением;

— способ уплотнения смеси: виброуплотнение глубинным вибратором.

1) Конструкция является массивной (т.к. наименьший размер поперечного сечения более 1 м) с редко расположенной арматурой (т.к. по заданию на КР коэффициент армирования kа = 0,4%).

В соответствии с табл. 8 «Руководства…» НИИЖБ при укладке с вибрацией подвижность бетонной смеси должна быть h q = 2…4 см 1, табл. 1.2.13, с. 37.

2) В соответствии с табл. 14 «Руководства…» ВНИИГ подвижность бетонной смеси на песке крупном и средней крупности без применения ПАВ — поверхностно-активные вещества (пластифицирующие и воздухововлекающие) должна быть hq = 2…4 см 1, табл. 1.2.14, с. 38.

Выводы:

Назначаем подвижность бетонной смеси h q = 2…4 см, обеспечивающую заданную технологию ее транспортировки и укладки бадьями с виброуплотнением.

В соответствии с табл. 1 ГОСТ 7473–94 это соответствует марке по подвижности П1 1, табл. 1.2.11, с. 35.

Условное обозначение бетонной смеси согласно п. 3.3 ГОСТ 7473–94 включает в себя степень готовности бетонной смеси (БСГ), класса по прочности на сжатие (В50), марка по удобоукладываемости (П3), морозостойкости (F50), водонепроницаемости (W4) и обозначения настоящего стандарта:

БСГ В35 П1 F150 W4 ГОСТ 7473–94 1, п. 3.3, с. 35.

2. Определение ограничений по составу бетона

2.1 Определение ограничений по водоцементному отношению Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— зона гидротехнического бетона: переменного уровня;

— климатические условия: умеренные;

— характер воздействия воды: открытый водоем;

— среда, воздействующая на бетон: пресная вода;

— марка бетона по морозостойкости: F150;

— марка бетона по водонепроницаемости (вывод из п. 1.2.3.): W4.

1) В соответствии с табл. 5а «Руководства…» НИИЖБ при воздействии пресной воды на массивное сооружение в зоне переменного горизонта воды в суровых климатических условиях ограничение водоцементного отношения составляет (Mw/Mc)max = 0,52 1, табл. 1.3.1, с. 44.

2) В соответствии с табл. 5б «Руководства…» НИИЖБ при воздействии жидких агрессивных сред на конструкции гидротехнических сооружений из бетона марки по водонепроницаемости W4 ограничение водоцементного отношения составляет (Mw/Mc)max = 0,6 1, табл. 1.3.2. с. 45.

3) В соответствии с табл.5 В «Руководства… НИИЖБ при переменном воздействии воды и мороза на бетон марки F150 ограничение водоцементного отношения (Mw/Mc)max = 0,575 1, табл. 1.3.3, с. 45.

4) Из условия обеспечения связности бетонной смеси ограничение водоцементного отношения составляет (Mw/Mc)max = 0,75 1, с. 45.

Вывод:

Назначаем ограничение водоцементного отношения (Mw/Mc)max = 0,52.

2.2 Определение ограничений по расходу цемента Определение максимально допустимого расхода цемента.

Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— марка бетона по морозостойкости: F150;

— нормируемая марка бетона по водонепроницаемости W4;

— марка по подвижной бетонной смеси: П1.

Максимальный (типовой) расход цемента для бетонов монолитных конструкций определяется в соответствии с разделом 7 СНиП 82.02−95 1, с. 56.

Согласно п. 7.5. СНиП 82.02−95 для бетонов монолитных конструкций к которым наряду с прочностью предъявляют требования по морозостойкости и водонепроницаемости, нормы расхода цемента должны приниматься в соответствии с указаниями п. 5.25 путем сравнения ТЭН (типовые элементные нормы) по разделу 7 1, п. 5.25, с. 55 и ТЭН по табл. 13 СНиП 1, табл. 1.3.17, с. 56.

1) В соответствии с п. 5.25 и табл. 13 СНиП 82.02−95 1, табл. 1.3.17, с. 56 приведены ТЭН с условием обязательного применения воздухововлекающих или комплексных добавок. В качестве ТЭН следует принимать расход, который окажется наибольшим при сопоставлении с ТЭН, полученными путем умножения базовой нормы на все необходимые коэффициенты, и ТЭН, указанными в табл. 13 СНиП 1, табл. 1.3.17, с. 56 без каких-либо коэффициентов.

При рассмотрении табл. 13 СНиП 82.02−95 1, табл. 1.3.17, с. 56 необходимо учесть положения п. 5.17 о том, что при применении бетонной смеси заданной марки П3 нормы расхода цемента принимаются как для смесей марки П2 с учетом обязательного применения пластифицирующих добавок 1, п. 5.17, с. 54.

Таким образом, ТЭН для бетонной смеси марки П1 и бетона марки по морозостойкости F150: Mc, max 1 = 280 кг/м3 1, табл. 1.3.17, с. 56.

ТЭН для бетонной смеси марки П1 и бетона марки по водонепроницаемости W4: Mc, max 1 = 310 кг/м3 1, табл. 1.3.17, с. 56.

К рассмотрению принимаем наибольшее значение: Mc, max 1 = 310 кг/м3 с учетом обязательного применения пластифицирующей добавки.

2) По табл. 21 СНиП 82.02−95 для монолитного бетона класса В35 базовые нормы расхода цемента марки ПЦ400: Mc, bas = 480 кг/м3 1, табл. 1.3.18, с. 57.

3) Находим коэффициенты для учета факторов, отличающихся от условий, назначенных в СНиП для базового расхода цемента:

а) для учета марки цемента 500: k1 = 0,88 1, п. 7.7, с. 57;

б) для определения ТЭН в зависимости от максимальной крупности щебня предварительно определяем по табл. 3 СНиП 3.03.0−87 наибольшую крупность заполнителя D, значение которой не должно превышать 2/3 наименьшего расстояния между стержнями арматуры 1, табл. 2.1.14, с. 80. Согласно п. 1 Задания на КР минимальное расстояние между стержнями арматуры в свету равно 100 мм. Тогда D 100*2/3 = 66,6 мм. Принимаем D = 40 мм. Согласно п. 7.8 СНиП 82.02−95 1, п. 7.8, с. 57 это соответствует условию назначения базовой нормы, поэтому k2 = 1;

в) так как выше была принята марка по удобоукладываемости П1 с условием применения пластифицирующей добавки 2-й или 3-й групп эффективности по ГОСТ 24 211, то согласно п. 7.10 СНиП 82.02−95 1, п. 7.10, с. 58 это соответствует условию назначения базовой нормы, поэтому k3 = 0,91;

г) для учета содержания зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм менее 25% (в Задании на КР — 17%) согласно п. 7.8 1, п. 7.8, с. 57, п. 5.12 и табл. 8 СНиП 82.02−95 1, п. 5.12 и табл. 1.3.12, с.53: k 4 = 0,98;

4) Максимальный расход цемента M c, max 2 в соответствии с п. 4.6 СНиП 82.02−95 определяем по формуле:

M c, max 2 = k1k2k3k4Mc, bas

Mc, max 2 = 0,88*1*0,91*0,98*480= 376,7 кг/м3,

причем M c, max 2 найден с условием применения пластифицирующей добавки 1, п. 4.6, с. 49.

5) Сравнивая M c, max 1 = 310 кг/м3 и M c, max 2 = 376,7 кг/м3, в соответствии с п. 5.25 принимаем наибольшее значение: M c, max = 376,7 кг/м3 с учетом применения пластифицирующей добавки 1, п. 5.25, с. 55.

Вывод:

Назначаем Mc, max = 376,7 кг/м3 с учетом применения пластифицирующей добавки.

2.3 Определение минимально допустимого расхода цемента.

Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— марка бетона по морозостойкости: F150;

— подвижность бетонной смеси: 2…4 см;

— в составе бетона применяется пластифицирующая добавка.

Минимальный расход цемента назначаем на основании следующих требований норм:

1) По табл. 3 ГОСТ 26 633–91 для бетонов армированных конструкций ненапрягаемой арматурой в условиях атмосферных воздействий и портландцемента марок ПЦ-ДО и ПЦ-Д5: M c, min = 200 кг/м3 1, табл.1.3.21, с. 61.

2) По табл.11 «Руководства…» НИИЖБ для бетонов, подверженных замерзанию и оттаиванию, при уплотнении вибрацией: M c, min = 240 кг/м3 1, табл.1.3.22, с. 62.

3) По табл. 12 «Руководства…» НИИЖБ для подвижных бетонных смесей при h q = 2…4 см (в техническом задании принято h q = 2…4 см) и максимальной крупности заполнителя 40 мм: M c, min = 160 кг/м3 1, табл.1.3.23, с. 62.

4) Согласно п. 7.20 и п. 6.26 СНиП 82.02−95 для армированных изделий из бетонов минимальный расход цемента M c, min = 200 кг/м3 1, п. 7.20 и 6.26, с. 62.

Вывод:

Назначаем нормируемый минимально допустимый расход цемента

M c, min = 240 кг/м3

2.4 Определение содержания вовлеченного воздуха в бетоне Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— вид бетона: гидротехнический;

— марка бетона по морозостойкости: F150;

— ограничение водоцементного отношения: (Mw/Mc)max = 0,52;

— наибольшая крупность заполнителя: D = 40 мм.

На основании п. 1.4.5 ГОСТ 26 633–91 объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси назначается для гидротехнического бетона сооружения лишь с нормированной морозостойкостью F200 и выше. Так как для проектируемого бетона марка по морозостойкости не нормируется, то содержание вовлеченного воздуха в бетона не назначается. [1, п. 1.4.5, с. 65].

Вывод:

Содержание влеченного воздуха в бетоне не назначается.

§ 3. Назначение номинально состава бетона

3.1 Оценка качества и выбор материалов для бетона Оценка качества и выбор крупного заполнителя Оценка качества гранитного щебня по радиоактивности, прочности, морозостойкости, содержанию зерен слабых пород, содержанию зерен пластинчатой формы (лещадной) и игловатой форм, содержанию пылевидных и глинистых частиц, содержанию примесей, средней плотности и водопоглощению оформлена в таблице.

Оценка качества гранитного щебня

№ п./п.	Показатели качества	Требуемое значение по ГОСТ 26 633–91 ГОСТ 8267–93	Фактическое значение из задания на КР	Вывод
	Радиоактивность	Аэфф< 370 Бк/кг (1-я группа) [1, п. 4.9, с. 66]	350 Бк/кг	Соотв. требов. ГОСТ
	Прочность	Требуемая марка: 1) Не ниже 800 из изверженных пород 1, п. 1.6.8, с. 68, 2) Не ниже 1000 для бетона класса В35 1, п. 1.6.8, с. 68, 3) Не ниже 1000 для гидротехнического бетона выше В35 1, с. 70, п. 3.4 приложения ГОСТ , 4) Не ниже 1000 для морозостойкого гидротехнического бетона 1, с. 70, п. 3.5 приложения ГОСТ . Требуемое значение марки 1000	mw = 10%, это соответствует марке 1400 1, табл.2.1.2, с.68	Соотв. требов. ГОСТ
	Морозостойкость	Требуемая марка: 1) Не ниже нормируемой марки по морозостойкости бетона — F150 1, п. 1.6.10, с. 71, 2) Не ниже F200 при среднемесячной температуре наиболее холодного месяца от -10 до — 20С 1, табл. 2.1.9, с. 72. Требуемое значение марки: F200	F226	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание зерен слабых пород	1)Не более 5% при марке по прочности щебня 1400 1, табл. 2.1.12, с. 77, 2) Не более 5% для бетона класса B35 [1, п. 1.6. 3) Не более 5% для гидротехнического бетона зоны переменного уровня воды 1, п. 3.8, с. 78. Требуемое значение: 5%	2%	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы	Не более 35% 1, п. 1.6.7, с.78	4%, щебень принадлежит к 1-й группе по содержанию лещадных зерен 1, табл. 2.1.13, с.78	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание пылевидных и глинистых частиц	1)Не более 1% для щебня марки по прочности 1400 1, табл. 2.1.10, с. 73, 2) Не более 1% для щебня из изверженных пород 1, п. 1.6.6, с. 74, 3) Не более 1% для гидротехнического бетона зоны переменного уровня воды 1, п. 3.2, с.75 Требуемое значение: не более 1%	0,5%	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание органических примесей	Не темнее эталона	Светлее эталона	Соотв. требов. ГОСТ
	Средняя плотность	1) От 2000 до 3000 кг/м3 1, п. 1.6.3, с. 79 или от 2,0 до 3,0 г/см3 2) Не менее 2,5 г/см3 1, п. 3.6, с. 79. Требуемое значение: 2,5…3,0г/см3	2,68 г/см3	Соотв. требов. ГОСТ
	Водопоглощение	Не более 0,5% 1, п. 3.6, с.79	0,2%	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание в щебне зерен размером <5 мм	0%[6]

Оценка качества и известнякового щебня по радиоактивности, прочности, морозостойкости, содержанию зерен слабых пород, содержанию зерен пластинчатой формы (лещадной) и игловатой форм, содержанию пылевидных и глинистых частиц, содержанию примесей, средней плотности и водопоглощению оформлена в таблице.

Оценка качества известнякового щебня

№ п/п	Показатели качества	Требуемое значение по ГОСТ 26 633–91 ГОСТ 8267–93	Фактическое значение из задания на КР	Вывод
	Радиоактивность	Аэфф<370 Бк/кг (1-я группа) [1, п. 4.9, с. 66]	350 Бк/кг	Соотв. требов. ГОСТ
	Прочность	Требуемая марка: 1) Не ниже 800 для осадочных пород 1, п. 4.4.2, с. 67, 2) Не ниже 1000 для бетона класса В35 1, п. 1.6.8, с. 68, 3) Не ниже 1000 для гидротехнического бетона выше В35 1, с. 70, п. 3.4 приложения ГОСТ , Требуемое значение марки 1000	mw = 14%, это соответствует марке 800 1, табл 2.1.1, с.67	НЕ соотв. требов. ГОСТ
	Морозостойкость	Требуемая марка: 1) Не ниже нормируемой марки по морозостойкости бетона — F150 1, п. 1.6.10, с. 71, 2) Не ниже F200 при среднемесячной температуре наиболее холодного месяца от -10 до — 20С 1, табл. 2.1.9, с. 72. Требуемое значение марки: F200	F170	НЕ соотв. требов. ГОСТ
	Содержание зерен слабых пород	1)Не более 10% при марке по прочности щебня 800 1, табл. 2.1.12, с. 77, 2) Не более 5% для бетона класса B35 [1, п. 1.6. 3) Не более 5% для гидротехнического бетона зоны переменного уровня воды 1, п. 3.8, с. 78. Требуемое значение: 10%	3%	Не соотв. требов. ГОСТ
	Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы	Не более 35% 1, п. 1.6.7, с.78	7%, щебень принадлежит к 1-й группе по содержанию лещадных зерен 1, табл. 2.1.13, с.78	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание пылевидных и глинистых частиц	1)Не более 2% для щебня марки по прочности 800 1, табл. 2.1.10, с. 73, 2) Не более 2% для щебня из осадочных пород 1, п. 1.6.6, с. 74, 3) Не более 1% для гидротехнического бетона зоны переменного уровня воды 1, п. 3.2, с.75 Требуемое значение: не более 2%	2,9%	НЕ соотв. требов. ГОСТ
	Содержание органических примесей	Не темнее эталона	Светлее эталона	Соотв. требов. ГОСТ
	Средняя плотность	1) От 2000 до 3000 кг/м3 1, п. 1.6.3, с. 79 или от 2,0 до 3,0 г/см3 2) Не менее 2,5 г/см3 1, п. 3.6, с. 79. Требуемое значение: 2,5…3,0г/см3	2,35 г/см3	НЕ соотв. требов. ГОСТ
	Водопоглощение	Не более 0,5% 1, п. 3.6, с.79	1,1%	Не удовлетворяет требованиям ГОСТ
	Содержание в щебне зерен размером <5 мм	0%[6]

Вывод:

Выбираем для применения в бетоне гранитный щебень, так как он удовлетворяет всем требованиям ГОСТ по качеству.

Назначение наибольшей крупности щебня.

Согласно табл. 3 СНиП 3.03.01−87 1, табл. 2.1.14, с. 80, наибольшая крупность заполнителей D max определяется в зависимости от следующего фактора:

— Для железобетонных конструкций D max должна быть не более 2/3 меньшего расстояния между стержнями арматуры. Согласно п. 1 Задания на КР минимальное расстояние между стержнями арматуры в свету равно 100 мм. Таким образом, D max 2/3*100 = 66.6 мм Вывод:

Принимаем с учетом стандартного размера фракций щебня: Dmax = 40 мм Назначение количества фракций щебня Согласно табл. 4 ГОСТ 26 633–91 щебень должен состоять из смеси, включающей три фракции: 5−10 мм, 10−20 мм, 20−40 мм1, табл. 2.1.15, с. 81.

Назначение оптимальной смеси фракции щебня.

Оптимальное содержание фракций в смеси устанавливаем согласно табл. ГОСТ 26 633–93 1, табл. 2.1.16, с. 81 и проверяем по дополнительным справочным данным. Решение оформляем в таблице:

Наибольшая крупность зерен, Dmax, мм	Оцениваемые значение показателя	Содержание, % фракцией	Насыпная плотность смеси, кг/м3
		от 5 до 10 мм	свыше 10 до 20 мм	свыше 20 до 40 мм
	По ГОСТ	15…25	20…35	40…65	;
	Оптимальные по справочным данным

Оценка зернового состава отдельных фракций щебня Сведения о частных остатках на контрольных ситах, полученные при рассеве в лаборатории отдельных фракций щебня (см. СЛИМ) и должны соответствовать требованиям, указанным в табл. ГОСТ 8267–93 1, табл. 2.1.17, с. 82.

Для оценки соответствия зернового состава фракций этим требованиям необходимо определить полные остатки на контрольных ситах с размерами отверстий равными максимальной (D) и минимальной (d) их крупности (отдельно для каждой фракции), а затем и для размеров зерен щебня, вычисленных по выражениям 0,5 (D+d) и 1,25D.

Фракция № 1 (5…10 мм), масса пробы щебня 10 кг

Остатки на ситах	Размеры отверстий сит мм
	12,5		7,5		2,5
Частные, г
Частные, %		6,0	54,0	40,0
Полные, %		6,0	60,0	100,0

Фракция № 2 (10…20 мм), масса пробы щебня 10 кг

Остатки на ситах	Размеры отверстий сит мм
				12,5		7,5
Частные, г
Частные, %
Полные, %

Фракция № 3 (20…40 мм), масса пробы щебня 10 кг

Остатки на ситах	Размеры отверстий сит мм
Частные, г
Частные, %			48,9	25,4	22,7
Полные, %			51,9	77,3

Показатели крупности фракций щебня

Показатель	Фракция
	№ 1	№ 2	№ 3
Наибольшая крупность щебня D, мм
Наименьшая крупность щебня d, мм
0,5(D+d), мм	7,5
1,25D, мм	12,5

Сравнения с требованиями ГОСТ к щебню

Полные остатки на ситах, %	Размеры контрольных отверстий сит, соответствующие
	d	0,5(D+d)	D	1,25D
Требования ГОСТ	90…100	30…60	до 10	до 0,5
Фактические:
Для фракций № 1		60,0
Для фракций № 2		46,0
Для фракций № 3		51,9

Вывод: Все фракции щебня по зерновому составу соответствуют требованиям ГОСТ 8267–93.

Оценка качества и выбор мелкого заполнителя Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— влажность w m: 4% (песок «А»);

— влажность w m: 8% (песок «Б»);

— содержание глинистых примесей: 0,6% (песок «А»);

— содержание глинистых примесей: 2,5% (песок «Б»);

— содержание органических примесей: светлее эталона (песок «А», «Б»);

— плотность: = 2570 кг/м3 (песок «А»);

— плотность: = 2640 кг/м3 (песок «B»);

— насыпная плотность: = 1480 кг/м3 (песок «А»);

— насыпная плотность: = 1590 кг/м3 (песок «B»);

Оценка качества песка «А»

№ п/п	Показатели качества	Требуемое значение по ГОСТ 26 633–91 И ГОСТ 8736–93	Фактическое значение	Вывод
	Радиоактивность	Аэфф< 370 Бк/кг (1-я группа) [1, п. 4.4.8, с. 90]	270 Бк/кг	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание пылевидных и глинистых частиц	1) Не более 2% для песка крупного и средней крупности I класса 1, табл. 2.2.1, с. 89, 2) Не более 2% 1, п. 3.11, с.89	0,6%	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание органических примесей	Не темнее эталона	Светлее эталона	Соотв. требов. ГОСТ
	Плотность	2000…2800 кг/м3 1, п. 1.6.11, с.88	2570 кг/м3	Соотв. требов. ГОСТ
	Насыпная плотность	1480 кг/м3	;
	Насыпная плотность при заданной влажности Ws=4%	1002 кг/м3	;
	Содержание в песке зерен размером более 5 мм	2,35%	;

Оценка качества песка «Б»

№ п/п	Показатели качества	Требуемое значение по ГОСТ 26 633–91 И ГОСТ 8736–93	Фактическое значение	Вывод
	Радиоактивность	Аэфф< 370 Бк/кг (1-я группа) [1, п. 4.4.8, с. 90]	270 Бк/кг	Соотв. требов. ГОСТ
	Содержание пылевидных и глинистых частиц	1) Не более 2% для песка крупного и средней крупности I класса 1, табл. 2.2.1, с. 89, 2) Не более 2% 1, п. 3.11, с.89	2,5%	НЕ соотв. требов. ГОСТ
	Содержание органических примесей	Не темнее эталона	Светлее эталона	Соотв. требов. ГОСТ
	Плотность	2000…2800 кг/м3 1, п. 1.6.11, с.88	2640 кг/м3	Соотв. требов. ГОСТ
	Насыпная плотность	1590 кг/м3	;
	Насыпная плотность при заданной влажности Ws=8%	1020 кг/м3	;
	Содержание в песке зерен размером более 5 мм	1,54%	;

Вывод:

Выбираем для применения в бетоне песок «А», как удовлетворяющий всем требованиям ГОСТ по качеству.

Оценка зернового состава мелкого заполнителя Данные по зерновому составу песка взяты из дополнительных справочных материалов Определение полных остатков на ситах пробы песка «А» массой 1 кг

Наименование показателя	Размеры отверстий сит, мм	Проход сквозь сито 0,14 мм	Раструска
	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16
Частные остатки, г
Частные остатки, %	8,2	16,4	25,2	37,8	10,8		0,6
Полные остатки, %	8,2	24,6	49,8	87,6	98,4	99,4

Зерновой состав песка «А» оцениваем согласно требованиям п. 4.3.2…4.3.4 ГОСТ 8736–93 1, п. 4.3.2…4.3.4, с. 92, п. 1.6.12 3.10 ГОСТ 26 633–91 1, п. 1.6.12 и 3.10, с. 91 и 93, «Руководства…» ВНИИГ 1, табл. 2.2.5 и рис. 2.3, с. 93 и 94.

Расчет модуля крупности песка «А» Mf выполняем по формуле

Mf = (8,2+24,6+49,8+87,6+98,4)/100 = 2,686

Группу крупности песка «А» определяем в сравнении с требованиями табл. 1 табл. 2 ГОСТ 8736–93 1, табл. 2.2.2−2.2.3, с.92:

Определение группы крупности песка «А»

Наименование показателя	Значение показателя
	Требуемое (для песка средней крупности)	фактическое
Модуль крупности	2,5…3,0	2,686
Полный остаток на сите с сеткой № 0,63, %	45…65	49,8

Вывод:

Модуль крупности песка M f = 2, 686. Группа песка «А» по крупности — крупный.

Оценку зернового состава песка «A» производим по графику, построенному по данным таблицы с результатами расчета полных остатков, путем сравнения и допускаемой области для песков средней крупности, предназначенных для гидротехнического бетона [1, рис. 2.3, с. 94]. Кривая просеивания не полностью принадлежит области 2 на графике. Имеет место недостаток крупных фракций 0,315…0,63 мм и 1.25…5,0 мм [1, табл. 2.2.5, с. 93].

Полные остатки, %

0,16 0,315 0,63 1,25 2,5 5,0

Сравнение кривой просеивания песка «A» с допускаемой областью зернового состава мелкого заполнителя для гидротехнического бетона:

1 — допускаемая область для крупного песка;

2 — допускаемая область для среднего песка;

3 — допускаемая область для мелкого песка.

Вывод: зерновой состав песка «А» не соответствует требованиям для песков средней крупности, предназначенных для гидротехнического бетона. Требуется обогащение песка крупными фракциями 0,315…0,63 мм и 1.25…5,0 мм.

Выбор цемента.

Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— нормируемая маркой бетона по морозостойкости: F150:

— нормируемая маркой бетона по водонепроницаемости: W4

— ограничение водоцементного отношения (Мw/Мс)мах= 0,52

А Выбор вида и марки цемента с учетом вида бетона.

В соответствии с таблицей Приложение 6 к СНиП 3.03.01−87 [1,табл.2,3.2,с.100…102], а также табл.1 «Рекомендаций по подбору составов тяжелых и мелкозернистых бетонов «[1,табл.2.3.3,с. 103] предварительно выбираем следующие рекомендуемые и допускаемые виды и марки цементов для бетона класса В35 и конструкций, подвергающихся систематическому попеременному замораживанию и оттаиванию:

— портландцемент марки ПЦ 500 — рекомендуемая марка:

— портландцемент марки ПЦ 550 — допускаемая марка.

Выбор вида цемента с учетом агрессивного воздействия среды.

Оценка степени агрессивности среды для бетона назначенной марки по водонепроницаемости W4 и выводы по ее результатам в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11−85 представлены в таблице.

Оценка агрессивности воды-среды

№ п/п	Показатель агрессивности	Ед. изм.	Содержание (по п. 3 Задания на КР)	Допускаемый уровень	Степень агрессивности среды
	Бикарбонатная щелочность	мг-экв/л		Более 1,05 [1, табл. 2.3.5, с. 107]	Неагрессивная
	Водородный показатель	;	7,4	более 6,5	Неагрессивная
	Агрессивная углекислота	мг/л		Свыше 10 до 40	Слабоагрессивная
Для обеспечения коррозионной стойкости бетона повышаем требования к его водонепроницаемости: назначаем марку W6. Теперь снова оцениваем агрессивность среды по показателю агрессивной углекислоты.
	Агрессивная углекислота	мг/л		Менее 40	Неагрессивная
	Магнезиальные соли в пересчете на ион	мг/л		Менее 2000	Неагрессивная
	Аммонийные соли в пересчете на ион	мг/л		Менее 500	Неагрессивная
	Сульфаты в пересчете на ион: Для бетона на портландцементе	мг/л		При бикарбонатной щелочи более 6,0 с учетом применения к табл. 2.3.6 допускаемый уровень должен быть не более 1000*1,3=1300 [1, табл. 2.3.6, с 108]	Неагрессивная
	Хлориды в пересчете на ион	мг/л		до 500	Неагрессивная

Выводы:

1) Нормируемая марка по водонепроницаемости повышена с W4 до W6 для обеспечения стойкости бетона к агрессивному воздействию среды;

2) Нормируемая марка по водонепроницаемости повысилась, поэтому ограничение водоцементного отношения в зависимости от плотности бетона составляет (Mw/Mc) = 0,55 [1, табл. 1.3.2, с. 45] Однако итоговое значение не изменилось и осталось равным (Mw/Mc) = 0,52 (в сравнении с выводом п. 1.3.1 пояснительной записки);

3) выбираем для бетона портландцемент, так как вода-среда неагрессивная к бетона на портландцементе.

Выбор марки цемента с учетом получения нормируемой прочности в промежуточном возрасте Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— требуемая прочность бетона в проектном возрасте: Rd = 39,7 МПа;

— средний уровень прочности бетона в проектном возрасте: R m u = 42,5 МПа;

— средний уровень прочности бетона в промежуточном возрасте 3 суток: R m u, 3 = 42,5МПа;

— температура воды, контактирующей с гидротехническим сооружением: t = + 14С Ожидаемая прочность бетона на цементах ПЦ500 и ПЦ550 в возрасте 3 суток при t = +14C достигает 36,04% от нормируемой прочности в проектном возрасте R mu, 28 [1, табл. 2.3.9, с.110], что составляет

R3 = 0,35 *42,5 = 15,32 МПа.

Это ниже, чем требуемое значение предела прочности в промежуточном возрасте, равного R mu, 3 = 42,5 МПа, на

R = (15,32 — 42,5) * 100% / 42,5 = - 63,95%

Вывод:

Данный цемент не позволяет обеспечить требуемую прочность в промежуточном возрасте. Поэтому, используя положение п. 2.1.3.А, выбираем рекомендуемый цемент ПЦ500 с учетом необходимости проведения мероприятий по ускорению твердения бетона.

Выбор добавок для бетона.

Выбор воздухововлекающей добавки.

В соответствии с выводами п. 1.3.3 пояснительной записки в бетоне необходимо обеспечить содержание вовлеченного воздуха Va = 3%.

Из таблицы 2 Приложения 1 ГОСТ 24 211–91 выбираем воздухововлекающую добавку ЩСПК [1, табл. 2.4.2, с. 124]. Предварительно назначаем рекомендуемую дозировку добавки цz, a = 0,25% (от расхода цемента по маме в расчете на сухое вещество) [1, табл. 2.4.6, с. 131].

Выбор пластифицирующей добавки В соответствии с выводами п. 1.3.2 пояснительной записки максимальный расход цемента M c, max = 376,7 кг/м назначен с учетом применения пластифицирующей добавки.

Из таблицы 2.4.2 выбираем ЛСТМ-2 1, табл. 2.4.2, с. 124.

Добавка ЛСТМ-2 обеспечивает повышение подвижности от 2…4 см до 10…15 см 1, табл. 2.4.5, с. 130. Предварительно назначаем рекомендуемую для портландцемента дозировку добавки z, pl = 0,2% от расхода цемента по массе в расчете на сухое вещество 1, табл. 2.4.6, с. 131.

Выбор мероприятий по ускорению твердения бетона Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— требуемая прочность бетона в проектном возрасте: Rd = 39,7 МПа;

— средний уровень прочности бетона в проектном возрасте: R m u = 42,5 МПа;

— средний уровень прочности бетона в промежуточном возрасте 3 суток: R m u, 3 = 42,5 МПа;

Ожидаемая прочность бетона на цементе ПЦ500 в возрасте 3 суток при t = +14C достигает 36,04% от нормируемой прочности в проектном возрасте R m u, 28 [1, табл. 2.3.9, с.110], что составляет R3 = 15,32 МПа. Это ниже, чем требуемое значение предела прочности в промежуточном возрасте, равного R m u, 3 = 42,5 МПа.

Для применения в бетоне выбран цемент ПЦ 500 с учетом обязательного проведения мероприятий по ускорению твердения бетона (см. п. 2.1.3.В пояснительной записки).

1) Проверяем возможность применения добавки-ускорителя твердения бетона В соответствии с таблицей 2.4.8 1, табл. 2.4.8, с. 133 использование CaCI2 (хлористый кальций) в количестве 3% от расхода портландцемента обеспечивает прирост прочности бетона в возрасте 3 суток — 165% к прочности бетона без добавки.

Таким образом, ожидаемая прочность бетона на портландцементе ПЦ500 в возрасте 3 суток при t = + 14С с указанным содержанием CaCI2 достигает

R3 = 1,65 * 15,32 = 25,28 МПа.

Это ниже, чем требуемое значение, равное R m u, 3 = 42,5 МПа, на

R = (25,28 — 42,5) * 100% / 42,5 = - 40,52%

2) Проверяем возможность обеспечения заданной прочности бетона в промежуточном возрасте путем увеличения расчетной прочности бетона в проектном возрасте на величину R = 40,52%:

R b = 1,4052 * R mu = 1,4052 * 42,5= 59,72 МПа

3) Тогда ожидаемая прочность бетона на цементе ПЦ500 в возрасте 3 суток при t = + 14С, достигающая 36,04% от R mu, 28, будет составлять:

R 3 = 0,3604* 59,72 = 21,52 МПа.

4) Снова вычисляем требуемую прочность бетона на портландцементе ПЦ500 в возрасте 3 суток при t = + 14С с содержанием CaCI2 в количестве 3%:

R3 = 1,65 * 21,52 = 35,51 МПа Это ниже, чем требуемое значение, равное R mu, 3 = 42,5 МПа, на

R = (35,51 — 42,5) * 100% / 42,5 = - 16,44%,

НЕ допустимо, так как отклонение превышает 1%.

5) Проверяем возможность обеспечения заданной прочности бетона в промежуточном возрасте путем увеличения расчетной прочности бетона в проектном возрасте на величину R = 16,14%:

R b = 1,1644 * R mu = 1,1644 * 59,72= 69,53 МПа

6) Тогда ожидаемая прочность бетона на цементе ПЦ500 в возрасте 3 суток при t = + 14С, достигающая 36,04% от R mu, 28, будет составлять:

R 3 = 0,3604* 69,53 = 25,06 МПа.

7) Снова вычисляем требуемую прочность бетона на портландцементе ПЦ500 в возрасте 3 суток при t = + 14С с содержанием CaCI2 в количестве 3%:

R3 = 1,65 * 25,06 = 41,35 МПа Это ниже, чем требуемое значение, равное R mu, 3 = 42,5 МПа, на

R = (41,35 — 42,5) * 100% / 42,5 = - 2,70%,

НЕ допустимо, так как отклонение превышает 1%.

8) Проверяем возможность обеспечения заданной прочности бетона в промежуточном возрасте путем увеличения расчетной прочности бетона в проектном возрасте на величину R = 2,70%:

R b = 1,027 * R mu = 1,027 * 69,53= 71,4 МПа

9) Тогда ожидаемая прочность бетона на цементе ПЦ500 в возрасте 3 суток при t = + 14С, достигающая 36,04% от R mu, 28, будет составлять:

R 3 = 0,3604* 71,4 = 25,73 МПа.

10) Снова вычисляем требуемую прочность бетона на портландцементе ПЦ500 в возрасте 3 суток при t = + 14С с содержанием CaCI2 в количестве 3%:

R3 = 1,65 * 25,73 = 41,45 МПа Это ниже, чем требуемое значение, равное R mu, 3 = 42,5 МПа, на

R = (42,45 — 42,5) * 100% / 42,5 = - 0,09%,

Что вполне допустимо, так как отклонение не превышает 1%

Вывод:

1) Для обеспечения нормируемого содержания вовлеченного воздуха применяем воздухововлекающую добавку ЩСПК с дозировкой 0,25% от расхода цемента;

2) Для обеспечения нормируемого максимального расхода цемента в составе бетона применяем для бетона пластифицирующую добавку ЛСТМ-2 с дозировкой 0,2% от расхода цемента;

3) Для обеспечения заданной прочности бетона в промежуточном возрасте используем добавку-ускоритель CaCI2 в количестве 3% от расхода портландцемента и назначаем повышенный средний уровень прочности бетона R m u = 71,4 МПа.

3.2 Расчет начального состава бетона по методу «абсолютных объемов»

Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— марка по подвижности: П1;

— марка бетона по морозостойкости: F150;

— марка бетона по водонепроницаемости: W4;

— подвижность бетонной смеси: h q = 4 см;

— наибольшая крупность заполнителя: D max = 40 мм;

— модуль крупности песка: M f = 2,686;

— нормальная густота цементного теста: n c = 27% 1, п. 5.7, с. 52;

— расчетная прочность бетона, выраженная средним уровнем прочности: R m u = 71,4 МПа

— ограничение по водоцементному отношению: (Мw/Мс) mах = 0,52;

— нормируемые минимальный и максимальный расходы цемента: M c, min = 240 кг/м3,

Mc, max = 376,7 кг/м3 ;

— активность цемента: R c = 49 МПа ;

— плотность цемента: c = 3100 кг/ м3;

— насыпная плотность цемента: s, c = 1300 кг/ м3 2, с. 53;

— плотность песка: s = 2,57 m/ м3;

— насыпная плотность песка: s, s = 1480 кг/ м3 2., с. 53;

— насыпная плотность щебня: m, g = 2,68 m/ м3;

— насыпная плотность щебня: s, g = 1420 кг/ м3 2, с. 53;

— плотность воды: w = 1000 кг/м3;

— содержание добавки ЛСТМ-2 цzl = 0,2% от Mc;

— заполнители рядового качества (k1=0,6);

— a0=171;

— a1=2,32.

1) Определяем водоцементное отношение Mw/Mc:

а) из условия обеспечения прочности бетона и при Mw/Mc 0,4

где k1 — коэффициент, определяемый по табл. 3.1, k1 = 0,6

б) проверяем выполнение условия обеспечения плотности бетона

Mw/Mc ?(Mw/Mc)max

Mw/Mc = 0,341?(Mw/Mc)max = 0,52.

Не удовлетворяет условию Mw/Mc 0,4, принимаем 0.52

2) Определяем расход воды Mw, исходя из подвижности h q = 3 см:

Mw = a0 + a1hq,

Mw = 171 + 2,32 * 3 = 177,96 кг/м3;

3) Находим расход цемента и химдобавки:

Mc = 177,96 / 0,52 = 342,23 кг/м3.

Сравниваем с нормируемыми минимальным M c, min и максимальным M c, max расходами цемента, проверяем выполнение неравенства

M c, min M c M c, max;

240 кг/м3 342,23 кг/м3 376,7 кг/м3

Неравенство выполняется, поэтому назначаем расход цемента, равный расчетному: Mc=342,23

Определяем расход добавки ЛСТМ-2

M z1 = z1 * M c / 100;

где z = 0,2%, что составляет рекомендуемую дозировку добавки от расхода цемента по массе в расчете на сухое вещество 1, табл. 2.4.6, с.131

M z1 = 0,2 * 342,23 / 100 = 0,68 кг/м3;

Определяем расход добавки-ускорителя CaCI2:

M z2 = z2 * M c / 100;

M z 2 = 3 * 342,23 / 100 = 10,26 кг/м3.

4) Определяем расход крупного заполнителя:

где — коэффициент раздвижки, определяемый по табл. 3.3 (по линейной интерполяции

= 1,38);

n s, g — пустотность крупного заполнителя, определяемая по формуле n s, g = 1 — s, g / m, g:

n s, g = 1 — 1,42 / 2,68 = 0,47;

M g = 1 / (1,38 * / 1400 + 1 / 2680) = 1196,02 кг/ м3

5) Определяем расход мелкого заполнителя:

M s = (1 — (342,23/ 3100 + 177,96/ 1000 + 1196,02 /2680)) * 2570 = 701,19 кг/м3;

6) Определяем расчетную среднюю плотность свежеуложенного бетона:

m, d = M c + M w + M s + M g + M z 1 + M z 2 ;

m, d = 342,23+ 177,96 + 701,19 + 1196,02 + 0,68 + 10,26= 2428,35 кг/м3

7) Начальный состав бетона в частях выражаем соотношениями:

по массе

1: 701,19 / 342,23: 1196,02/ 342,23 = 1:2,04:3,49

По объему и Mw/Mc

или

1: 2,04 * 1,3 / 1,48: 3,49 * 1,3 / 1,42 = 1: 1,79: 2,57

8) Определяем расчетный коэффициент выхода бетона:

Или = 1 / (М с / s, c + М s / s, s + M g / s, g) ;

= 1 /(342,23/1300 + 701,19/1480 + 1196,02/1420) = 0,633.

Результаты расчета начального состава бетона

Компонент	Расход компонента, кг/м3
Цемент	342,23
Песок	701,19
Щебень	1196,02
Вода	177,96
Добавка ЛСТМ-2	0,68
Добавка CaCI2	10,26

3.3 Экспериментальная проверка расчетных составов бетона Составление плана экспериментальной проверки.

Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

— Mc= 342,23кг/м3

— Mw= 177,96 кг/м3

— Ms= 701,19 кг/м3

— Mg= 1196,02 кг/м3

— Mz1= 0,68 кг/м3

— Mz2= 10,26 кг/м3(CaCl2).

Экспериментальную проверку расчетных составов проводим по одноэтапной схеме.

В качестве основного варьируемого параметра назначаем водоцементное отношение. Определяем, что дополнительных составов будет два.

Объем одного образца составляет

Компоненты	Условное Обознач.	Расходы компонентов на замесы, кг
		Основного состава	1-го дополнительного	2-го дополнительного
Цемент Песок Щебень В том числе: Фракции 5…10 мм (15%) Фракции 10…20 мм (25%) Фракции 20…40 мм (60%) Вода Добавка ЛСТМ — 2 Добавка CaCl2	mc, obs ms, obs mg, obs mw, obs, i mz1,obs mz2,obs	3,57 8,4 ; 2,15 3,58 8,61 2,13 0,008 0,123	3,57 8,4 ; 2,15 3,58 8,61 1,81 0,008 0,123	3,57 8,4 ; 2,15 3,58 8,61 2,45 0,008 0,123
Итого		28,57	28,25	28,89
Водоцементное отношение		0,52	0.442	0,598

Vsp = 1,5×1,5×1,5=3,375 дм³;

Тогда объем замеса равен

Vb, mix = 1,1*2*3,375=7,425

— из условия, что подвижность в соответствии с ГОСТ 10 181–2000 определяются дважды. Так как объем стандартного конуса № 1 равен Vcon, nl 5,5 дм³ тогда объем замеса равен

Vb, mix = 1,1*2*5,512,0 дм³

Назначаем наибольшее из полученных значений объемов замеса:

Vb, mix = 12,0 дм³

Для изменения водоцементного отношения в дополнительных составах при условии постоянства расхода цемента назначим коэффиценты варьирования расхода воды в замесах для 1-го дополнительного состава Kvar1=0,85 и для 2-го — Kvar2=1,15.

Таким образом, расходы компонентов на замес в дополнительных составах согласно предлагаемому плану одноэтапной опытной проверки должны отличаться расходами воды:

— для 1-го дополнительного состава

mw1,mix=kvar1mw, mix;

— для 2-го дополнительного состава

mw2,mix=kvar2mw, mix;

Результаты определения расходов компонентов бетона на замесы основного и двух дополнительных с учетом варьирования расходами воды, а также содержания фракций в смеси щебня представлены в таблице.

Результаты расчета расходов материалов на замес

3.4 Расчет расходов компонентов по фактическим зависимостям и назначение номинального состава бетона.

Рассчитываем номинальный состав бетона с помощью полученных зависимостей:

1) Зависимость расхода воды от подвижности бетонной смеси вида M w, obs = f (h q):

M w, obs = 0,1289 + 3,6 * 10−3h q;

Определяем фактический расход воды номинального состава бетона при заданной подвижности h q = 4 см:

M w, obs = 0,1289 + 3,6 * 10−3* 4 = 0,1433 т/м3.

2) Зависимость водоцементного отношения от предела прочности бетона вида M w / M c = f (R b):

(M w/ M c) obs = 0,9875 — 0,0116 * R m, b.

Определяем фактическое значение водоцементного отношения в номинальном составе для расчетной прочности R m, u = 71,4 МПа:

(M w/ M c) obs = 0,9875 — 0,0116 * 71,4 = 0,159 МПа.

Сравниваем полученное значение водоцементного отношения (M w/ M c) obs с максимально допускаемой его величиной по условию плотности (M w/ M c) max: так как (M w/ M c) obs = 0,159 меньше, чем (M w/ M c) max = 0,52 и не удовлетворяет условию (M w/ M c) 0,4, то принимаем

(M w/ M c) obs = 0,52

3) Зависимость средней плотности свежеуложенного бетона от расхода воды вида m, b, obs = f (M w, obs):

m, b, obs = 2,6632 — 1,644 * M w, obs;

Устанавливаем фактическую среднюю плотность бетона номинального состава при расходе воды в номинальном составе, равном M w, obs = 0,143 т/м3:

m, b, obs = 2,6632 — 1,644 * 0,143 = 2,4228 т/м3.

4) Определяем содержание песка в смеси заполнителей r в номинальном составе бетона, используя расходы песка и щебня, вычисленные при расчете начального состава бетона:

r = M s / M s + M g;

r = 701,19 / (701,19 + 1196,02) = 701,96 / 1897,21 = 0,369.

5) Определяем расход цемента M с, obs в номинальном составе бетона:

M с, obs = M w / (M w / M c) obs ;

M с, obs = 0,143 /0,52= 0,275 т/м3.

6) Определяем расходы M z 1, obs и M z 2, obs добавок ЛСТМ-2 и CaCI2 к бетону номинального состава, где z 1 = 0,2%, z 2 = 3%;

M z 1, obs = z 1 * М с;

M z 1, obs = 0,002 * 0,275 = 5,5 * 10−4 т/м3;

M z 2, obs = z 2 * М с;

M z 2, obs = 0,03 * 0,275 = 8,25 * 10−3 т/м3.

7) Определяем расход песка M s, obs в номинальном составе бетона:

M s, obs = (m, b, obs — (M с, obs + M w, obs + M z, i, obs)) * r;

M s, obs = (2,4228 — (0,275 + 0,143 + 5,5 * 10−4 +8,25 * 10−3)) * 0,369 = 0,736 т/м3

8) Определяем расход щебня M g, obs в номинальном составе бетона:

M g, obs = M s, obs* (1-r) / r = 0,736 * (1 — 0,369) / 0,369 = 1,259 т/м3

9) Проверка расчета:

V b = M c, obs / c + M s, obs / s + M g, obs / m, g + M w, obs + M z, i, obs / z, i;

где z, 1 = 2,1 т/м3 z, 2 = 2,2 т/м3;

V b = 0,275/3,1 + 0,737/2,57 + 1,259/2,68 + 0,143/1 + 5,5* 10−4 /2,1 + 8,25 *10−3/2,2 = 0,997

Ошибка не существенная — в пределах точности расчета на микрокалькуляторе: ((0,993−1,0)/1,0)*100% = - 0,7%

Вывод: назначение номинального состава выбрано правильно.

10) Вычисляем фактический коэффициент выхода номинального состава бетона:

= 1/(M c / s, c + M s / s, s, w + M g / s, g, w) ;

= 1/(0.275/1,3+0,737/1,48+1,259/1,42)=0,625

11) Рассчитываем номинальный состав бетона в частях по массе:

1:0,737/0,275:1,259/0,275 = 1:2,68:4,57;

12) рассчитываем номинальный состав бетона в частях по объему:

1:2,68*1,3/1,48:4,61*1,3/1,42 = 1:2,35:4,22

Результаты расчета номинального состава бетона

Компонент	Расход компонента, кг/м3
Цемент
Песок
Щебень
Вода
Добавка ЛСТМ-2	0,55
Добавка CaCI2	8,25

4. Назначение и корректировка рабочего состава бетона

4.1 Расчет и назначение рабочего состава бетона

1) Назначение и корректировку рабочего состава выполняем, имея в виду, что расходы цемента и химических добавок ЛСТМ-2 и CaCI2 в рабочем составе остаются неизменными по сравнению с фактическим номинальным составом:

M c, w = M c, obs = 0,275 т/м3;

M z 1 = 5,5 * 10−4 т/м3;

M z 2 = 8,25 * 10−3 т/м3.

2) Номинальные расходы песка M s, obs и щебня M g, obs должны быть уточнены, так как в песке содержится гравий содержанием g = 2,35% а в щебне песок отсутствует, т. е. s = 0%:

M*s, obs = (M s, obs * (1- s) — M g, obs* s) / (1 — (s + g));

M*s, obs = (0,737* (1 — 0) — 1,259 * 0) / 1 — (0 + 0,0235)) = 0,754 т/м3;

M*g, obs = (M g, obs * (1- g) — M s, obs* g) / (1 — (s + g));

M*g, obs = (1,259 * (1 — 0,0235) — 0,737 * 0,0235) / (1 — (0 + 0,0235)) = 1,241 т/м3

3) Определяем расходы влажных заполнителей, увеличивающиеся на массу содержащейся в них воды (согласно п. 6. Задания w s = 4% и w g = 1,2%):

M s, w = M* s, obs (1 + w s / 100);

M s, w = 0,754 * (1 + 4/100) = 0,784 т/м3

M g, w = M* g, obs (1 + w g / 100);

M g, w = 1,241 * (1 + 1,2/100) = 1,255 т/м3.

4) Определяем расход воды, уменьшающийся на ее массу в заполнителях:

M w, w = M w, obs — (M*s, obs * (w s — kw am, s) / 100 + M*g, obs * (w g — kw am, g) / 100);

M w, w = 0,143 — (0,754*(4 — 0*0,02)/ 100 + 1,241 * (1,2- 0*0,3)/ 100) = 0,09 т/м3,

где k = 0, так как применяется заполнители из плотных горных пород с водопоглощением wam, g (s)<0,5%.

5) Вычисляем коэффициент выхода рабочего состава бетона.

По графику зависимости влияния влажности песка на его насыпную плотность, при влажности w s = 4% насыпная плотность s, s, w = 1,002 т/м3.

Насыпная плотность влажного щебня увеличится на количество содержащейся в нем воды, а именно:

s, g, w = s, g * (1 + w g / 100);

s, g, w = 1,42 * (1 + 0,235) = 1,42 т/м3.

Коэффициент выхода рабочего состава бетона вычисляем по формуле:

= 1/(M c / s, c + M s / s, s, w + M g / s, g, w) ;

= 1 / (0,275 / 1,3 + 0,784 / 1,002 + 1,255 / 1,42) = 0,585 = 0,53.

5. Рассчитываем номинальный состав бетона в частях по массе:

1: 0,784 / 0,275: 1,255 / 0,275 = 1: 1,285: 4,56

6. Рассчитываем номинальный состав бетона в частях по объему:

1: 1,285 * 1,3 / 1,2: 4,56* 1,3 / 1,42 = 1: 1,39: 4,20.

Результаты расчета рабочего состава бетона

Компонент	Расход компонента, кг/м3
Цемент
Песок
Щебень
Вода
Добавка ЛСТМ-2	0,55
Добавка CaCI2	8,25

4.2 Расчет рабочих дозировок компонентов бетона на замес в бетоносмесителе Так как емкость барабана бетоносмесителя V b m = 4500 дм³ указана в задании, исходя из суммарной загрузки сыпучими материалами, то дозировки компонентов бетона на замес бетоносмесителя m b m, i определяем с учетом выхода бетона по формуле

m b m, i = w * V b m * M i, w :

m b m, c = 0,53 *4,5 * 0,275 = 0,655 т;

m b m, s = 0,53 *4,5 * 0,784 = 1,869 т;

m b m, g = 0,53 *4,5 * 1,285 = 3,064 т;

m b m, w = 0,53 *4,5 * 0,09 = 0,214 т;

m b m, z 1 = 0,53 *4,5 * 5,5 * 10−4 = 13,117 * 10−4 т;

m b m, z 2 = 0,53 *4,5 * 8,25 * 10−3 = 19,676 * 10−3 т.

4.3 Расчет суммарной стоимости материалов на 1 м³ бетона рабочего состава На основе фактических расходов по рабочему составу вычисляем суммарную стоимость материалов на 1 м³ бетона. Результаты расчета оформляем в таблицу с учетом Региональных цен за единицу материала [1, табл. П7.1 приложения 7, с 218−227.Текущие цены с учетом территориальных коэффициентов, принятых для Вологодской области материала [1, табл. П7.2 приложения 7, с 225−227], количество и стоимость компонентов также показаны в таблице.

Так как цена заполнителей указана за единицу насыпного уплотненного объема, то пересчитываем их расходы по массе на расходы по объему с использованием значений их насыпной плотности в уплотненном состоянии.

Находим насыпную плотность влажного песка s, s, d, w в уплотненном состоянии:

s, s, d, w = 1,1 * s, s, w = 1,1 * 1002 = 1102,2 кг/ м3.

Находим насыпную плотность влажного щебня s, g, d, w в уплотненном состоянии:

s, g, s, d, w = 1,05 * s, g, w = 1,05 * 1420 = 1491 кг/ м3.

Материал	Ед. изм.	Цена за единицу, руб.	Количество	Стоимость, руб.
		Региональная	Коэффициент	Текущая	т/м3	м3/м3
Цемент	т		0,85		0,275	;	1238,87
Вода	м3		0,66	9,9	0,09	;	0,891
Добавка ЛСТМ-2	м		0,66	21 479,7	5,5*10−4	;	11,81
Добавка CaCl2	м	901,27	0,66	594,83	8,25*10−3	;	4,907
Песок	м3		0,66		0,784	0,593	19,6
Щебень:					1,285
Фракции 5−10 мм (15%)	м3		0,66		0,193	0,129	42,71
Фракции 10−20 мм (25%)	м3		0,66		0,321	0,215	70,95
Фракции 20−40 мм (60%)	м3		0,66		0,771	0,517	170,61
Итого	1560,34

1. Кузьмин В. И., Кузьмин И. В., Лукьянчик Г. В., Коноплев С. Н., Тихонов В. Б. Проектирование составов специальных тяжелых цементных бетонов / ВИТУ. СПБ., 2004.

2. Тихонов В. Б., Кузьмин В. И., Оболдуев А. Т., Саксеев В. А., Тихомиров А. П. Строительные материалы для объектов Министерства обороны: Учебник/Виси.-СПБ., 1994.

3. Кузьмин В. И., Лукьянчик Г. В., Саксеев В. А. Автоматизированные расчеты при подборе составов и контроле качества строительных материалов / ВИСИ. — СПБ., 1996.

4. Кузьмин В. И., Оболдуев А. Т., Тихомиров А. П. Черемский А.Л. Лабороторные работы по курсу строительных материалов для объекта Министерства обороны. В 2-х ч. Ч. I и II / ЛВВИСКУ. — Л., 1989.

5. Журнал лабораторных работ.

6. Дополнительные справочные материалы лаборатории кафедры № 13.

7. Инструкция по использованию программного обеспечения автоматизированных расчетов на ЭВМ.

8. Кузьмин В. И. Новый высокоэффективный способ состава бетона ///АО «Учебно-научный центр „Перспектива“». — СПБ ., 1994.