Рассчитать состав тяжелого бетона с классом по прочности на сжатие В 20. Удобоукладываемость бетонной смеси по показателю жесткости Ж 35 с.
Исходные материалы: портландцемент: активностьRц 38,5 МПа, истинная плотность ρц=2,95 кг/дм3, насыпная плотность ρнц=1,14 кг/дм3; песок средней крупности: истинная плотность ρп=2,65 кг/дм3, насыпная плотность ρнп=1,64 кг/дм3, водопотребность 4%; щебень: истинная плотность ρщ=2,68 кг/дм3, насыпная плотность ρнщ=1,45 кг/дм3, наибольшая крупность НК=20 мм, пустотность Vщ=42,8%.
Для получения заданной жесткости в пробном замесе объемом 50 л увеличили расход заполнителей на 10%. Фактическая плотность бетонной смеси составила ρбсф=2340 кг/м3. Влажность песка и крупного заполнителя в производственных условиях равна соответственно Wп=2 % и Wщ=1 %. Емкость бетоносмесителя по загрузке 750 дм3.
Дано:
Ж (жёсткость бетонной смеси )=35 с
ρн.п (насыпная плотность цемента)=1,14 кг/дм3=1140 кг/м3
ρц (истинная плотность цемента)=2,95 кг/дм3=2950 кг/м3
Ρц (активность цемента)=38,5 МПа=38,5·106 Па
ρщ(истинная плотность щебня)=2,68 кг/дм3=2680 кг/м3
рн.щ (насыпная плотность щебня)=1,45 кг/дм3=1450 кг/м3
Vщ (пустотность гранитного фракционного щебня)=42,8 %=0,428
ρ п (истинная плотность песка)=2,65 кг/дм3=2650 кг/м3
ρн.п (насыпная плотность песка)=1,64 кг/дм3=1640 кг/м3
Решение
Требуемую среднюю прочность бетона определяют, если в задании указан класс бетона по прочности на сжатие, по формуле:
Rб=1,1⋅В0,778=1,1⋅200,778=28,3 МПа
где В – класс бетона по прочности на сжатие; Кб – коэффициент, зависящий от вида бетона (для тяжелого бетона Кб равен 0,778).
Округляем в большую сторону до ближайшей марки, в данном случае М 300, т.е. Ρб = 30 МПа
Ρb (расчетное сопротивление бетона)=30 МПа
Водоцементное отношение:
В/Ц=А·Ρц/(Ρb+0,5·А·Ρц)=0,65·38,5·106/(30·106+0,5·0,65·38,5·106)=0,58865≈0,59
Коэффициент учитывающий качество материалов А=0,65
Расход воды (с жесткостью 31 с и более, наибольшей крупностью щебня НК=20 мм) на 1м3 В=135 дм3.
При применении крупного песка с водопотребностью менее 7 % (по условию 4 %) расход воды уменьшается на 5 дм3 на каждый процент снижения водопотребности, т.е. (7-4)·5=15 дм3. Следовательно, расход воды составит:
В=135-15=120 дм3
Расход цемента на 1м3бетона
Ц=В:В/Ц=120/0,59=230,3898≈230,4 кг
Если расход цемента на 1 м3 бетона окажется меньше допускаемого по СНиПу, то следует увеличить его до требуемой величины Цmin. В данном случае Цmin=150 кг, следовательно увеличение расхода цемента не требуется; окончательно Ц=231 кг.
Расход щебня (гранитного) и песка на 1м3:
Щ=1000α⋅Vnρнщ+1ρщ
П=ρп⋅1000-Цρц-В-Щρщ
где Щ, П, Ц и В – расходы соответственно щебня, песка, цемента и воды в килограммах на 1 м3 бетона; α- коэффициент раздвижки зерен щебня растворной частью; Vп – пустотность щебня в долях единицы; ρщ, ρп и ρц – истинные плотности соответственно щебня, песка и цемента, кг/дм3; ρощ – насыпная плотность щебня, кг/дм3.
Коэффициент раздвижки α принимаем – 1,35.
Водопотребность песка менее 7 %, коэффициент a увеличивают на 0,03 на каждый процент снижения водопотребности:
α=1,26+(7-4)·0,03=1,35
Щ=10001,35⋅0,4281,450+12,680=1295,98≈1296 кг
П=2,650⋅1000-2312,950-120-12962,680=732,999≈733 кг
В результате расчета получен предварительный состав бетонной смеси в виде расхода материалов Ц, В, П и Щ (кг) на 1 м3 или 1000 дм3:
Цемент Вода Песок Щебень В/Ц
231 120 733 1296 0,59
Расчетная плотность бетонной смеси (кг/м3) составляет
ρбс=Ц+В+П+Щ=231+120+733+1296=2380 кг/м3
Корректирование состава бетона по пробному замесу
Состав бетона, полученный расчетом, уточняется на пробных замесах и по результатам испытаний контрольных образцов.
Объем пробного замеса составляет 50 л.
После корректирования удобоукладываемости бетонной смеси на пробном замесе определяют фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес с учетом увеличения расхода заполнителей.
Количество материалов и характеристики бетонной смеси в пробном замесе 50 л
Цемент Цз (Цзф )
Вода Вз (Взф )
Песок Пз (Пзф )
Щебень Щз (Щзф) исходной смеси после корректировки состава
11,55
6
36,65
64,8 11,55
6
40,315
71,28
Суммарная масса всех материалов в пробном замесе, кг 119 129,145
Средняя плотность бетонной смеси ρбс (ρбсф), кг/дм3 2,38 2,34
Объем пробного замеса Vз (Vзф), дм3. 50 55,19
Фактический объем пробного замеса Vзф определяют по формуле
Vзф=Цзф+Взф+Пзф+Щзфρбсф=11,55+6+40,315+71,282,34=129,1452,34=55,19 дм3
где ρбсф – фактическая плотность бетонной смеси, кг/дм3 (не должна отличаться от расчетной плотности более чем на 2 %).
В данном случае фактическая плотность бетонной смеси отличается от расчетной плотности на
2340-23802340⋅100 %≈1,7 %, что является допустимым расхождением (менее 2 %).
Состав бетонной смеси с учетом корректирующих добавок и фактической средней плотности:
Цф=Цзф⋅1000Vзф=11,55⋅100055,19=209,277≈209 кг
Вф=Взф⋅1000Vзф=6⋅100055,19=108,7153≈109 кг
Пф=Пзф⋅1000Vзф=40,135⋅100055,19=730,4765≈730 кг
Щф=Щзф⋅1000Vзф=71,28⋅100055,19=1291,538≈1292 кг
где Цзф, Взф, Пзф и Щзф – фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес, кг.
Номинальный состав бетонной смеси (в кг по массе):
Цемент Вода Песок Щебень В/Ц
209 109 730 1293 0,59
После заданного срока твердения контрольные образцы бетона испытывают на сжатие
. Если фактическая прочность бетона отличается от заданной более чем на 15 % в ту и другую сторону, то следует внести коррективы в состав бетона. Для повышения прочности увеличивают расход цемента, т.е. Ц/В; в противном случае – уменьшают расход цемента и соответственно Ц/В.
Определение производственного (полевого) состава бетонной смеси
Полевой состав бетона рассчитывают с учетом влажности заполнителей по формулам:
Цп =Цф=209 кг.
Вп=Вф-Пф⋅Wп100-Щф⋅Wщ100=109-730⋅2100-1293⋅1100=81,47 дм3
Пп=Пф+Пф⋅Wп100=730+730⋅2100=744,6 кг
Щп=Щф+Щф⋅Wщ100=1293+1293⋅1100=1305,93 кг
где Wп и Wщ – влажности песка и щебня, в данном случае 2 % и 1 % соответственно.
Полевой состав бетона в относительном выражении по массе:
1:ПпЦп:ЩпЦп=1:744,6209:1305,93209=1:3,26:6,25 приВЦ=0,59
Полевой состав бетона в относительном выражении по объему:
1:Пп⋅ρнцЦп⋅ρнп:Щп⋅ρнцЦп⋅ρнщ=1:744,6⋅1,14209⋅1,64:1305,93⋅1,14209⋅1,45=1:2,27:4,91 приВЦ=0,59
Определение расходов материалов на замес бетоносмесителя
Коэффициент выхода бетона, который представляет собой степень уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с суммарным объемом исходных материалов и обычно равен 0,6...0,7, вычисляют по формуле:
β=1000Цρнц+Ппρнп+Щпρнщ=10002091,14+744,61,64+1305,931,45=10001538=0,650195≈0,65
Расчет объема бетонной смеси, получаемой из одного замеса бетоносмесителя,
Vб=β⋅Vбс=0,65⋅750=487,5 дм3
где Vбс– емкость бетоносмесителя по загрузке, дм3 (из задания); β – коэффициент выхода бетона.
Расчет количества материалов на один замес бетоносмесителя:
Цбс=Ц⋅Vб1000=209⋅478,51000=101,8875≈102 кг
Вбс=Вп⋅Vб1000=81,47⋅487,51000=39,71663≈40 дм3
Пбс=Пп⋅Vб1000=744,6⋅487,51000=362,9925≈363 кг
Щбс=Щп⋅Vб1000=1305,93⋅487,51000=636,6409≈637 кг
Как влияют и почему размеры, форма образцов и условия испытания на прочность при сжатии строительных материалов?
Полученные показатели пределов прочности материалов (особенно предела прочности при сжатии) носят условный характер, так как при испытании на конечный результат существенное влияние оказывают различные факторы:
- размер и форма образца;
- время и скорость приложения нагрузки;
- тепловлажностные условия проведения испытаний;
- методы испытаний и особенности конструкций испытательных машин.
Влияние размера и формы образца на показатели предела прочности при сжатии обусловлено двумя факторами: образованием при сжатии поперечных растягивающих усилий и наличием в большем объеме образца большего количества дефектов структуры, влияющих на прочностные свойства материала.
При одноосном сжатии, благодаря наличию у образца свободных вертикальных поверхностей, образуются поперечные растягивающие усилия. Между опорными гранями образца и плитами пресса эти усилия уравновешиваются силами трения. По мере удаления от поверхности образца действие сил трения уменьшается и растягивающие усилия растут, достигая своего максимума к середине образца (по высоте). Чем больше расстояние между опорными плитами образца при сжатии, тем меньше силы трения в середине образца и выше результирующие растягивающие усилия. Поэтому предел прочности при сжатии у образцов кубической формы выше, чем у призм.
Случайное распределение структурных неоднородностей по объему и поверхности образца приводит к различным значениям прочности в разных локальных участках структуры. Предел прочности всего образца определяется прочностью самого слабого участка.
Вероятность встретить в образце слабое место тем больше, чем больше его объем. Поэтому разрушающее напряжение малых образцов выше, чем больших из того же материала. Особенно это заметно при сравнении пределов прочности при растяжении изделий, резко различающихся по сечению, таких, как стержень, проволока, волокно. Чем меньше сечение изделия, тем меньше его удельный объем и поверхность, а следовательно, меньше вероятность наличия в нем дефектов.
Ввиду этих особенностей в строительстве все чаще используются тросы и канаты, сплетенные из тонкой проволоки, а в текстильной промышленности - нити, сплетенные из тончайших волокон.
Значительное количество дефектов в виде микротрещин, выступов, шероховатостей и т
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
