Проектирование состава тяжелового бетона

По условию  НГ=27 %, М_к=2,0, ориентировочный расход воды на 1 м³ бетонной смеси составит:

л/м³

1.6 Определение расхода цемента

Расход цемента  определяют по формуле (1.4):  

 

,                                                           (1.4)

      ,

  ,

  .

1.7 Определение пустотности щебня

Пустотность щебня определяют по формуле (1.5):

,                                                       (1.5)

где – насыпная плотность щебня ( =1,48), г/см³,

– истинная плотность щебня ( =2,95), г/см³,

 

1.8 Определение коэффициента раздвижки зерен α

  Таблица 1.7 – Оптимальное значение  коэффициента раздвижки зерен α для пластичных бетонных смесей

Расход цемента, кг/м3	Оптимальное значение коэффициента α при В/Ц
	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
250	–	–	1,26	1,32	1,38
300	–	1,3	1,36	1,42	1,52
350	1,32	1,38	1,44	1,56	1,62
400	1,4	1,46	–	–	–
500	1,5	1,56	–	–	–

 

Примечание: при использовании песка с  водопотребностью более 7 % коэффициент  α уменьшают на 0,03 на каждый процент  увеличения водопотребности. Вп = 6 %. Находим значения α методом интерполяции.

  Т.к. расход цемента составляет Ц₁ = 227,95кг, Ц₂ = 252,2кг, Ц₃ = 270,39кг, то назначаем коэффициент раздвижки зерен равным:

 

Для В/Ц=0,523 и Ц=371,96

α₃₅₀=1,38+((1,44-1,38)/(0,6-0,5))*(0,523-0,5)=1,392

α₄₀₀=1,56+((1,62-1,56)/(0,6-0,5))*(0,523-0,5)=1,572

α¹_{ц 371,96}=1,392+((1,572-1,392)/(400-350))*(371,96-350)=1,471

 

Для В/Ц=0,436 и Ц=444,65

α₄₀₀=1,4+((1,46-1,4)/(0,5-0,4))*(0,436-0,4)=1,422

α₅₀₀=1,5+((1,56-1,5)/(0,5-0,4))*(0, 436-0,4)=1,522

α²_{ц 444,65}=1,422+((1,522-1,422)/(500-400))*(444,65-400) =1,467

 

Для В/Ц=0,391 и Ц=495,79

α₄₀₀=1,38+((1,44-1,38)/(0,4-0,3))*(0,391-0,3)=1,435

α₅₀₀=1,44+((1,5-1,44)/(0,4-0,3))*(0,391-0,3)=1,495

α³_{ц 495,79}=1,435+((1,495-1,435)/(500-400))*(444,65-400)=1,462

 

 

 

 

 

1.9 Определение расхода щебня

Расход щебня (в килограммах) определяют по формуле (1.6):

                                          ,   кг/м³                                          (1.6)

 

где - насыпная плотность щебня ( = 1,48), кг/л;

- истинная плотность щебня ( = 2,95), кг/л;

α  -  коэффициент раздвижки зерен гравия; (α₁=1,471; α₂=1,467; α₃=1,462);

V_пуст - пустотность щебня, V_пуст = 0,498.

 

Щ

кг/м³;

Щ

кг/м³;

Щ

кг/м³.

1.10 Определение расхода отсева

Расход  отсева(в килограммах) определяют по формуле (1.7):                                    

                         , кг/м³                          (1.7) 

где  - истинная плотность отсева ( = 2,6), кг/л;

– истинная плотность щебня ( = 2,95), кг/л;

– истинная плотность цемента ( = 3,05), кг/л;

Ц - расход цемента, кг;(Ц₁=371,96 кг; Ц₂=444,65 кг; Ц₃=495,79 кг);

В - расход воды (В=194), кг;

Щ - расход щебня, кг; (Щ₁=1199,11 кг; Щ₂=1201,04 кг; Щ₃=1203,48 кг).

 

 

 кг/м³;

 кг/м³;

 кг/м³.

1.11 Определение расчетной плотности бетонной смеси

Расчётная плотность бетонной смеси находится по формуле (1.8):

                                                      ,                                          (1.8)

где В, Ц, Щ и П - соответственно расходы воды, цемента, щебня и песка на 1 м³ бетонной смеси.

 кг/м³;

 кг/м³;

 кг/м³.

1.12 Определение производственного состава бетона с учётом влажности заполнителей

Содержание  воды в заполнителях:

Отсев:                         л;

           

л;

            

л.

 Щебень:               л;

            

л;

                    л.

 

Для сохранения В/Ц и заданной прочности бетона расход воды, полученный при расчёте для сухих заполнителей, уменьшают, а расход отсева и щебня увеличивают. Таким образом, расход материалов составит:

 кг

кг

кг

кг

кг

кг

кг

кг

л

л

л

кг

кг

кг

1.13 Определение расхода материалов на замес для бетоносмесителя с объемом барабана 2000 л

  1) коэффициент выхода бетонной смеси находят по формуле (1.9):

                                   ,                                               (1.9)

где ,, - соответственно насыпная плотность цемента, щебня и отсева, г/см³;

Ц, Щ, О - расходы цемента, щебня и отсева (с учетом влажности заполнителей) соответственно, кг.

 

 

 

2) для бетоносмесителя с объемом барабана 2000 л выход бетона из одного замеса составит:

л

л

л

3) расход материалов на один замес представлен в таблице 1.8:

 

Таблица 1.8 - Расход материалов на один замес в бетоносмесителе V=2000л

Сухие материалы	Влажные материалы
состав №1 Ц = 371,96*0,576=214,25 кг Щ = 1199,11*0,576=679,89 О =721,68*0,576=409,19 кг В = 194*0,576=111,74 л	состав №1 Ц = 371,96*0,576=214,25 кг Щ = 1259,01*0,576=428,16 кг О = 743,33*0,576=428,16 кг В =112,39*0,576=67,74 л
состав №2 Ц = 444,65*0,567=252,12 кг Щ =1201,04*0,567=681 кг О =658,27*0,567=373,09 кг В =194*0,567=110 л	состав №2 Ц = 444,65*0,567=252,12 кг Щ = 1261,09*0,567=715,04 кг О =677,75*0,567=384,28 кг В =114,21*0,567=64,75 л
состав №3 Ц = 495,79*0,5604=277,84 кг Щ = 1203,48*0,5604=674,43 кг О =612,27*0,5604=343,12 кг В =194*0,5604=108,7 л	состав №3 Ц = 495,79*0,5604=277,84 кг Щ = 1263,65*0,5604=708,15 кг О =630,64*0,5604=353,41 кг В =115,46*0,5604=64,70 л

 

1.14 Сводная таблица результатов вычислений

Таблица 1.9 – Расход сухих и влажных материалов на 1 замес в бетоносмесителе

Расход материалов, кг	состав №1	состав №2	состав №3
Сухих материалов
Ц	214,25	252,12	277,84
Щ	690,68	681	674,43
О	415,68	373,09	343,12
В	111,74	110	108,7
∑	1432,35	1416,21	1404,09
Влажных материалов
Ц	214,25	252,12	277,84
Щ	725,22	715,04	708,15
О	428,16	384,28	353,41
В	64,73	64,75	64,70
∑	1432,36	1416,19	1404,1

 

Вывод: так  как суммы расходов влажных и  сухих материалов совпадают, то арифметических ошибок при расчетах не допущено.

 

  2 ГРАФИКИ ЗАВИСИМОСТИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА И РАСХОДА ЦЕМЕНТА ОТ КОЭФФИЦИЕНТА ВАРИАЦИИ ПРОЧНОСТИ БЕТОНА ПРОЕКТИРУЕМОГО СОСТАВА

2.1 Зависимость требуемой прочности бетона от коэффициента вариации прочности бетона

 

 

Рис.2.1 - График зависимости требуемой прочности бетона R_б, МПа от коэффициента вариации прочности бетона V_п, %

      2.2 Зависимость расхода цемента от коэффициента вариации прочности бетона

 

Рис. 2.2 - График зависимости расхода цемента  на 1 м³ от коэффициента вариации прочности бетона V_п, %

 

  3 ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ БЕТОННОЙ СМЕСИ И БЕТОНА ПРОЕКТИРУЕМОГО СОСТАВА

  3.1 Структура бетонной смеси

 

  Бетонная смесь представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из цемента, воды и заполнителя. Заполнитель в свою очередь, также является совокупностью мелких и крупных частиц. В ряде случаев в смесь вводят специальные добавки. В процессе её приготовления часть объёма занимает воздух. Таким образом, смесь представляет собой многофазную среду, которая по своим свойствам занимает промежуточное положение между вязкими жидкостями и сыпучими средами.

  Свойства смеси зависят от количественного соотношения различных фаз, которые в целом определяют её структуру.

  По количественному состоянию растворной составляющей и заполнителя можно выделить три типа структур бетонной смеси (рис. 3.1).

  1         2                   3

Рис. 3.1 - Типы структур бетонной смеси: 1 – смесь с плавающим расположением заполнителей, 2 – смесь с плотной упаковкой заполнителей, 3 – крупнопористая смесь с недостатком цементного теста.

 

В первой структуре (рис. 3.1 - 1) зерна заполнителя раздвинуты и практически не взаимодействуют друг с другом; они оказывают влияние лишь на прилегающую зону цементного теста, а суммарное действие их прямо пропорционально содержанию зёрен заполнителя и их удельной поверхности. Для структуры этого типа решающее значение имеют свойства цемента, реологические свойства определяются в соответствии с зависимостями, характерными для вязких жидкостей. Примером смеси, имеющей структуру первого типа, является цементно-песчаная смесь с повышенными расходами вяжущего, применяемая для изготовления армоцементных конструкций.

Во  второй структуре (рис. 3.1 - 2) цементного теста меньше и оно лишь заполняет поры между зёрнами заполнителя с незначительной раздвижкой самих зёрен слоем обмазки, толщина которого в местах контакта зёрен заполнителя равна 1-3 средним диаметрам частиц цемента. В этих условиях зоны воздействия отдельных зёрен заполнителя начинают перекрывать друг друга – возникает трение между зёрнами заполнителя. Для придания смеси той же подвижности, что и в структуре первого типа, требуются более интенсивные воздействия или увеличение подвижности цементного теста за счёт изменения В/Ц в большей мере, чем это было свойственно структурам первого типа. В структуре второго типа возрастает роль заполнителя и трения между его зёрнами.

В третьей структуре (рис. 3.1 - 3) бетонной смеси цементного теста мало, оно только обмазывает зёрна заполнителя слоем небольшой толщины, а поры между зёрнами заполняет лишь частично. Структуру третьего типа имеют беспесчаные бетонные смеси (для крупнопористого бетона) и некоторые тощие составы строительных растворов.