Расчет состава бетона

 

 

 

Мелкий заполнитель

 

Для стеновых панелей применяю песок, с модулем крупности Мкр=2,2. Удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8763-93 «Песок для строительных работ»:

1. Полный остаток на сите № 063 30 – 45%.  Содержание зерен крупностью св. 10,5 и менее 0,16 мм не должно превышать значений св. 10 мм = 5%, св. 5 мм=15%, менее 0,16 мм=15%.
2. Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц, а также глины в комках не должно превышать значений:

- содержание пылевидных и глинистых частиц в песке природном 2%, в песке из отсевов дробления 3%.

- содержание глины в комках в песке природном 0,25%, в песке из отсевов дробления 0,35%

ρ=2,65г/см³

ρнас=1,48г/см³     [5]

 

Вода

 

Вода должна удовлетворять  требованиям ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия».

1. Содержание в воде органических поверхностно-активных веществ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л.
2. Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел.
3. В воде, применяемой для затворения бетонных смесей и поливки бетона не должно быть окрашивающих примесей, если к бетону предъявляют требования технической эстетики.
4. Содержание в воде растворимых солей, ионов SO₄ ^-2, Cl ^-1 и взвешенных частиц не должно превышать величин, указанных в таблице.
5. Окисляемость воды не должна быть более 15 мг/л.
6. Водородный показатель воды (pH) не должен быть менее 4 и более 12,5.
7. Вода не должна содержать также примесей в количествах, нарушающих сроки схватывания и твердения цементного теста и бетона, снижающих прочность и морозостойкость бетона.
8. Допускается применение технических и природных вод, загрязненных стоками, содержащими примеси в количествах, превышающих установленные в таблице, кроме примесей ионов  Cl ^-1, при условии обязательного соответствия качества бетона показателям, заданным проектом. [6]

             

 

 

 

 

 

Применяемая добавка:

В качестве добавки к  изготавливаемому легкому бетону для производства НСП, применяется гидрофобизирующая добавка СДО- смола древесная омылённая(2 группа добавок), вовлекающая в бетонную смесь  мельчайшие пузырьки воздуха. Она адсорбируясь на поверхности раздела воздух-вода, понижают поверхностное натяжение воды и стабилизирует мельчайшие пузырьки  воздуха в цементном тесте. Добавки 2 группы, имея основным назначением регулирование структуры и повышение стойкости бетона, обладают при этом заметным пластифицирующим эффектом.

 

 

 

 

3. Технологические факторы, влияющие на свойства бетонной смеси

 

Основными факторами, влияющими  на свойства бетонной смеси, являются водосодержание, вид и содержание цемента, содержание и качество заполнителей, наличие поверхностноактивных веществ, а также предварительное выдерживание и виброактивация смеси. Водосодержание оказывает существенное влияние на свойства бетонной смеси, а затем и на формирование структуры бетона. При малом количестве воды она, взаимодействуя с минеральными составляющими смеси, адсорбируется на поверхность зерен. Пленки такой воды, обладая значительной вязкостью, упругостью и прочностью на сдвиг и растяжение, довольно прочно связываются с поверхностью твердых тел под действием молекулярных сил сцепления. В этой пленке вода находится как бы в связанном состоянии и обладает свойствами твердого тела.

Увеличение водосодержания бетонной смеси приводит сначала  к возникновению вокруг твердых частиц диффузных слоев воды, а затем к обводнению этих частиц и к образованию менисков в капиллярах. Вода диффузного слоя способна передвигаться под влиянием молекулярных сил от одной частицы к другой независимо от влияния силы тяжести. Такое движение воды происходит от толстых водных оболочек к более тонким до тех пор, пока молекулы воды не будут испытывать одинаковое притяжение частиц. Смесь с малым водосодержанием обладает способностью при весьма интенсивном уплотнении создавать бетоны с наиболее плотной структурой.

При увеличении водосодержания бетонной смеси сверх оптимального вода сначала заполняет крупные  капилляры и межзерновые пространства, а затем приобретает способность неремещаться под действием сил тяжести. Смесь с избытком свободной воды характеризуется наличием некоторой раздвижки твердых частиц и утолщенными водными оболочками на их поверхности; при этом она приобретает достаточную подвижность и сохраняет необходимую связность, а также нерасслаиваемость. [9]

 

                                  4. Пути снижения расхода цемента

 

В рыночных условиях качество выпускаемой продукции и снижение цен на нее являются основными критериями конкурентоспособности предприятия, производящего бетонные смеси. До настоящего времени в практике производства бетонных и растворных смесей для повышения их качества используют различные химические добавки. Однако при использовании таких добавок невозможно достичь желаемой экономической эффективности.

Назрела необходимость нового подхода  к технологии производства бетонных смесей, который бы значительно снизил затраты ресурсов на их производство. Анализ путей снижения затрат ресурсов на производство бетонных смесей показал, что наиболее вероятным является путь снижения расхода цемента. Учитывая тот факт, что цементный камень является самым слабым элементом структуры бетона, - снижение расхода цемента до оптимального минимума позволит значительно повысить качество бетона. Таким образом, выбранный нами путь обеспечит не только повышение качества бетона, но и снижение его цены.

Снижение расхода цемента может  быть обеспечено единственным на наш  взгляд способом – повышением реакционной  способности цемента при низких энергетических затратах.  

На базе глубокого  анализа и многолетних исследований в области производства строительных материалов разработан и защищен патентом способ снижения расхода цемента при производстве бетонных и растворных смесей. Реакционной способности цемента повышается путем образования определенного количества активных частиц (наночастиц) в его массе. Для образования таких частиц, на основе квантовой механики поля, разработан и изготовлен аппарат «ПЛУТОН-3», в котором за счет внешних энергетических воздействий на зерна цемента его атомы и молекулы переходят из нормального состояния в возбужденное. Такой процесс сопровождается образованием  активных частиц (наночастиц), резко повышающих реакционную способность цемента и других минеральных вяжущих.

В результате экспериментальных  работ установлено, что реакционная  способность вяжущих после их обработки в аппарате «ПЛУТОН-3» повышается в несколько раз. Активные частицы (наночастицы) целесообразно использовать в качестве сухих упрочняющих добавок для бетонов и растворов. Расход добавок составляет 3-4% от массы вяжущего.

Преимуществом таких  добавок является то, что они производятся непосредственно на бетонных заводах из вяжущих, применяемых для производства бетонов и растворов. Производство такой добавки заключается в обработке части вяжущего в аппарате «ПЛУТОН-3».

Аппарат «ПЛУТОН-3» может  быть встроен в технологическую  линию по производству бетонов, растворов, пенобетонов, полистиролбетонов, различных сухих строительных смесей и т.п.

Эффективность активных частиц (наночастиц) проверена в производственных условиях России, Украины, Испании, Египта.

Упрочняющая добавка  для бетонов и растворов из активных частиц (наночастиц) цемента  прошла сертификационные и экологические испытания. В производственных условиях из состава бетона М200 с указанной добавкой получен бетон М400, морозостойкость бетона повышена с F200 до F400, водонепроницаемость повышена с W6 до W8. Расход добавки составил 3,5% от массы цемента. Снижение расхода цемента для приготовления бетона М400 составило 150 кг/м3. С упрочняющей добавкой в производственных условиях получен бетон М800 с расходом цемента ПЦ М500 Д0 - 490 кг/м3.

На аппарате «ПЛУТОН-3»  из низкомарочного гипса марки Г4 получен высокопрочный гипс марки Г25, а из кварцевого песка получен кварцевый цемент М200.

Аппарат «ПЛУТОН-3» может  быть использован для производства без обжиговых цементов из металлургических шлаков и щелочных компонентов.

 

Базовая модель аппарата «ПЛУТОН-3

   

Аппарат выполнен в виде стального   цилиндрического корпуса, внутри      которого расположен кассетный дисковый ротор. Приводом ротора является высокоскоростной шпиндель (24 000 об/мин). В аппарате использованы высокооборотные керамические подшипники, не требующие дополнительной смазки и керамические уплотнения со специальным покрытием. Рабочий орган ротора имеет алмазные элементы. Функции питателя и дозатора выполняет ротор.

Технические характеристики:

·        Производительность, т/час – 2,5

·        Мощность привода, кВт      -  3,0

·        Число оборотов ротора в 1 сек.- 400

·        Габариты, мм (диаметр х высота) 400х700

·        Вес, кг  - 100.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчёт состава бетона

Задание:

19.Разработать параметры получения  лёгкого бетона  марки 100, плотностью 1200 кг/м3 для наружной стеновой панели. Отпускная  прочность 85% в летнее время  и 100%  в зимнее время,  подвижность бетонной смеси  10 сек, способ формования  - конвейерный  в формах, применяемые материалы : портландцемент марки 400 Д5 низкоалюминатный (С3А = 4 %) по ГОСТ 10178-76 с нормальной густотой  25%, заполнители: песок средней крупности Мкр=2,2 плотностью 2,65 г/см3,  крупный заполнитель керамзитовый гравий  фракции 5-20 мм насыпной плотностью 400 кг/м3, применяемые добавки СДО.

 

 

 

Расчёт:

1. определение водоцементного отношения ориентировочно производят по формуле:

 

 

 

где: R_Б - марка бетона по прочности, МПа (кг/см²);

Значение коэффициентов  А и А1 , учитывающих качество материалов, 
принимают по табл.

 

так как В/Ц > 0,4 то

 

 

Значение коэффициента А, учитывающий качество материалов принимаем равным 0,6.

 

 

Эти формулы применимы  для лёгких и пластичных бетонных смесей , формуемых с помощью вибрирования .

 

2. Расход воды (водопотребность бетонной смеси) определяют ориентировочно в зависимости от требуемой подвижности (жесткости) бетонной смеси, вида и крупности заполнителя.

Пользуясь соответствующими таблицами и данными выбираем крупность заполнителя 20мм, тогда  В = 175 л/м³, так как НГ 25%, а Мкр=2,2

то В = 175-5-2=168 л/м³

 

 

 

3. Расход цемента определяют по формуле

 

 

Если расход цемента  на 1 м³. бетона окажется ниже допускаемого по строительным нормам и правилам, то необходимо увеличить его до базовых норм, приведенных в СНиП 82-02-95и адаптированных для конкретных условий.

Пользуясь этими данными, принимаем расход цемента равным 210 кг. Норма расхода цемента для конкретных условий устанавливается умножением базовый нормы расхода на коэффициенты, учитывающие проектные характеристики бетона, цемента, заполнителей, а также технологические особенности:

 

 

– коэффициент, вводимый в базовые нормы в зависимости от вида и свойств используемого цемента. (НГ меньше 26%)

– коэффициент, вводимый в базовые нормы у зависимости от вида и    свойств используемого заполнителя. (использование гравия вместо щебня)

отсюда В/Ц =

 

4. Определение расхода керамзитового гравия.

Расход гравия на 1 м³ бетона вычисляют, исходя из следующих двух условий:

1) Содержание крупного и мелкого заполнителя должно позволять получить 
бетон плотного строения, т.е. сумма абсолютных объемов компонентов, расходуемых на 1 м³ хорошо уплотненной бетонной смеси, для получения плотного бетона, должна равняться 1000 л:

 

 

2) Цементно-песчаный раствор в бетонной смеси должен  заполнить пустоты 
между зернами крупного заполнителя с учетом их некоторой раздвижки, что необходимо для получения удобоукладываемой бетонной смеси и связывания зерен заполнителя в единый прочный монолит. Необходимый объем раствора можно определить, если принять, что раздвижка зерен крупного заполнителя увеличит его пустотность на некоторый коэффициент (больше единицы).

Vгр - межзерновая пустотность керамзитового гравия, %;

Пустотность гравия определяют по формуле:

 

 

ρпес - насыпная плотность песка, г/см³;

ρи.пес    - истинная плотность песка, г/см³;

α - коэффициент раздвижки зерен гравия раствором. Принимаем равным

 

Используем формулу  для определения расхода гравия на 1м³ бетонной смеси:

 

 

1. Определение расхода мелкого заполнителя

Расход песка на 1м³ бетона (1000 л) определяют как разность между абсолютным объёмом бетона и суммой абсолютных объёмов цемента, воды и крупного заполнителя, кг:

 

 

Полученный состав бетона, называемый номинальным (лабораторным), соответствует сухим материалам.

 

 

Произведем перерасчет состава бетона на уменьшение расхода цемента: добавку СДО (смола древесная омылённая):