Подбор состава тяжелого бетона

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

По дисциплине: Материаловедение Кафедра: Строительство горных предприятий и подземных сооружений Тема: Подбор состава тяжелого бетона Выполнил: студент гр. ОП-12 Вдовин Я.Ю.

Проверил: доцент кафедры Шубин А.А.

Санкт-Петербург 2013

• Введение
• Расчет расхода составляющих бетонную смесь материалов методом абсолютных объемов
• Заключение
• Используемая литература

Бетомн, бетониум (от фр. bйtonium) — искусственный каменный строительный 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). ^[1]

Тяжелый бетон — это бетон плотной структуры, который изготавливается на цементном вяжущем наполнителе. Плотность, которой обладает тяжёлый бетон, должна быть в пределах от 1800кг/м3 до 2500кг/м3. Максимальная пористость такого материала может достигать 15%, но в каждом случае все зависит от типа заполнителей. ^[2]

Цемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») — искусственное неорганическое вяжущее вещество. Один из основныхстроительных материалов. При затворении водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент является гидравлическим вяжущим и обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других минеральных вяжущих — (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе. ^[3]

Мелкий заполнитель - песок — может быть природным или искусственным.

Природный песок — это рыхлая обломочная порода, образовавшаяся в результате естественного разрушения (выветривания) скальных горных пород, например гранита. По минеральному составу различают кварцевые пески, полевошпатные, карбонатные и некоторые другие. Кварцевые пески лучше по качеству. Их чаще применяют для изготовления бетонов и строительных растворов.

Искусственный песок получают дроблением твердых горных пород либо некоторых попутных продуктов промышленности, например металлургических шлаков. ^[4]

Крупными заполнителями в бетоне служат гравий, щебень, а также щебень из гравия.

Гравий представляет собой осадочную горную породу в виде скопления зерен размерами 5.70 мм округлой, окатанной формы и с гладкой поверхностью. В гравий входит некоторое количество песка. При содержании песка 25.40% материал называют песчано-гравийной смесью.

Щебень получают дроблением массивных плотных горных пород на куски размерами 5.70 мм. Зерна щебня — угловатой формы и с более развитой, чем у гравия, шероховатой поверхностью. Благодаря этому сцепление с цементным камнем у щебня выше, чем у гравия. Для высокопрочного бетона предпочтительно применять щебень, для бетонов средней прочности (15.30 МПа) — дешевый местный гравий, а не привозной щебень.

Для характеристики зернового состава крупного заполнителя необходимо знать его наибольшую и наименьшую крупность. Наибольшая крупность заполнителя D соответствует размеру отверстий стандартного сита, на котором полный остаток еще не превышает 10% по массе. Наименьшая крупность d определяется размером отверстий первого из сит, полный остаток на котором превышает 95%, т. е. через него проходит не более 5% просеиваемой пробы. Наименьшая крупность обычно равна 5 мм.

Наибольшая крупность заполнителя должна соответствовать размерам бетонируемой конструкции и расстоянию между стержнями арматуры. Чтобы заполнитель при бетонировании равномерно, без зависаний, распределялся в объеме конструкции, его наибольшую крупность назначают с учетом вида и размеров конструкции и густоты армирования.

На сегодняшний в мире производится порядка 800 видов добавок в бетон, каждая добавка имеет определенные свойства и конкретное назначение. Основные виды: Пластификаторы; Суперпластификаторы; Армирующие добавки; Замедлители схватывания; Ускорители твердения; Пигменты; Воздухововлекающие добавки; Противоморозные добавки для бетона. ^[1]

Важнейшим свойством бетонной смеси является ее удобоукладываемость, т. е. способность с минимальными затратами труда и энергии заполнять форму (опалубку), обеспечивая при этом максимальные прочность и плотность. Удобоукладываемость смеси обуславливается ее подвижностью и пластичностью, т. е. свойством сохранять свою сплошность в процессе укладки и транспортирования.

Основным свойством бетона является класс по прочности на сжатие (марка прочности). Кроме того, могут иметь значение морозостойкость, водонепроницаемость и другие характеристики бетона. Свойства проверяются по результатам испытаний контрольных обрасцов.

Состав бетона определяется расчетно-экспериментальным методом. Чем больше предъявляется требований к бетону, тем сложнее экспериментальная часть работы. Поэтому в данном случае состав бетона подбирается только по удобоукладываемости бетонной смеси (подвижность по осадке конуса) и марке бетона на сжатие R_сж при возрасте бетона 28 суток (R₂₈). ^[2]

Расчет расхода составляющих бетонную смесь материалов методом абсолютных объемов

Метод абсолютных объемов основан на допущении, что 1 м³ уплотненной свежеприготовленной бетонной смеси состоит из абсолютно плотных объемов цемента, воды, песка и крупного заполнителя.

Последовательность предварительного расчета состава бетонной смеси:

1. Устанавливают подвижность или жесткость бетонной смеси в зависимости от вида бетонируемых конструкций или изделий и метода их изготовления.

2. Определяют ориентировочно расход воды В в л на 1 м³ бетонной смеси по табл. 1 или по графику.

3. Водоцементное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности, вычисляют в зависимости от соотношения активности применяемого цемента и проектной марки бетона по формулам:

при R_ь 1,2R_ц

при R_ь 1,2R_ц

где R_б — проектная марка бетона; R_ц — активность (марка) цемента, Па;

А и А₁ — коэффициенты, зависящие от качества заполнителя. ^[3]

⁽решение) В данном варианте работы дана марка бетона В35 (М450) и марка бетона рекомендуется взять М400 ^[4].450 1,2*480 отсюда делаем вывод, что у нас формула (1). Для высококачественных заполнителей и цемента принимаем коэффициент А= 0,6 ^[5]. Вычисляем В/Ц:

.

Ориентировочный расход воды, л/м³, в зависимости от вида заполнителя и характера бетонной смеси

Таблица 1

4. По уже известным величинам В/Ц и В вычисляют расход цемента в кг на 1 м³ бетонной смеси Если расход цемента на 1 м³ смеси окажется меньше минимально допустимого (200−220 кг/м³), то расход цемента увеличивают до этой требуемой нормы и соответственно увеличивают расход воды при уже найденном водоцементном отношении В/Ц.

(решение) Находим расход воды при удобоукладываемости бетонной смеси по осадке конуса — 3−4 см, для крупного заполнителя — гравий и его наибольшей крупности — d=40мм. (вид и размер заполнителя было выбрано произвольно, удобоукладываемость дана в исходных данных для выполнения расчетной работы) и переводим расход воды на кг/м³ через плотность воды.

В = 165 л/м³,

; Ц> (200−220) — расход цемента увеличивать не требуется.

5. Расход крупного заполнителя (щебня или гравия) на 1 м³ бетона в кг вычисляют по формуле где V_{н. г. -} пустотность гравия в стандартном насыпном состоянии, , — насыпная плотность гравия, кг/м³, — плотность гравия, кг/м³, б — коэффициент раздвижки зерен, оптимальные значение которого приведены в таблице 2.

(решение)

.

(плотность и насыпная плотность гравия даны из исходных данных) Таблица 2

6. Расход песка рассчитывают как разность между проектным объемом смеси и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя:

(решение)

7. Номинальный (расчетный) состав бетона в кг/м³:

П=532, Ц=226, В=165, Г=1481

Теперь, определив расходы компонентов на 1 м³ бетонной смеси, можно вычислить ее объемную массу:

.

8. коэффициент выхода бетона, который представляет собой отношение объема бетонной смеси в уплотненном состоянии (1000л = 1 м³) к сумме объемов сухих составляющих компонентов.

где Vп, Vц, Vг — расход сухих материалов на 1 м³ бетонной смеси по объему, м³; Ц, П, Г — расход сухих материалов на 1 м³ бетона по массе, кг; с_{о, ц.,} с_{о, п.,} с_{о, г. -} объемная насыпная масса сухих материалов, кг/м³.

(решение) .

9. Если учитывать влажность мелкого и крупного заполнителя, то воды в бетонную смесь нужно добавлять меньше расчетной и объем, который должна была занять вода, заполняем крупным и мелким заполнителем.

(решение) W_П = 5%, W_Г=3%. В_П= W_П*П= 0.05*532=26,6 кг/м³; В_Г= W_Г*Г= 0.03*1481=44,43 кг/м³; В₁= В- (В_Г+В_П) =165- (44,43+26,4) = 94,17 кг/м³; П₁=532+26,6=556,6 кг/м³; Г₁=1481+44,43=1525,43 кг/м³

Таким образом с учетом влажности заполнителей требуемое количество материалов в кг будет: В = 94,17; Ц = 226; Г = 1525,43; П = 556,6

состав тяжелый бетон смесь

Заключение

В ходе работы приобрел навыки подбирать состав бетона класса B35 (М450) с наиболее рациональным соотношением между составляющими бетон материалами (цементом, водой, песком, гравием).

Характеристики бетона М-450:

· Марка бетона. М 450

· Класс бетона. B 35

· Подвижность. П4

· Морозостойкость. F 300

· Водонепроницаемость. W12

У данной марки очень маленькое время схватывания, что осложняет его доставку и саму работу по заливке и строительству — профессионализм и классификация строителей должен быть достаточно высокого уровня.

Применение бетона марки М-450:

Сфера применения данной марки бетона м450 в большинстве случаев следующая:

· Строительство мостовж;

· Строительство гидро-технических сооружений;

· Изготовления ЖБК повышенной прочности,

· Производство колонн, ригелей, балок;

· Строительство метро, дамб;

· Строительство банковских хранилищ. ^[10]

Используемая литература

1. http://ru. wikipedia.org/wiki/бетон#cite_note-4

2. http://www.gammareal.ru/stati/primenenie-tyazhelogo-betona

3. http://ru. wikipedia.org/wiki/Цемент

4. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-100-rastvor/14. htm

5. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-100-rastvor/15. htm

6. http://spektrstroy.ru/dobavki

7. Методические указания к лабораторным работам О. В. Труко М.А. Карасев Д. А. Потемкин П.А. Деменков. СПб 2010

8. Строительные материалы. Лабораторные занятия. А. П. Чехов. Издательское объединение «Вища школа», 1974 год

9. http://www.krpdom.ru/index. php/rashod-cement

10. http://arkona-stroy.ru/? cat=31