rgr_cb

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННЫИ ТЕХНИЧЕСКИИ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)

КАФЕДРА ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

"ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА ЦЕМЕНТОБЕТОННОЙ СМЕСИ"

по дисциплине

«Строительные материалы»

Студент _____________________

Группа _______________________

Учебный год __________________

Дата защиты __________________

Преподаватель ________________

2012

http://rukamen.ru

РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОННОЙ СМЕСИ

1. Общие положения. Методика расчёта

Расчет (подбор) состава бетонной смеси заключается в определении количества составляющих – цемента, воды, песка, крупного заполнителя (щебня или гравия) – для получения бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона с требуемыми свойствами: прочности, морозостойкости и долговечности.

При этом расход цемента должен быть минимальным, а полученный бетон должен иметь максимальную среднюю плотность.

В задании на расчет состава бетонной смеси должны быть указаны следующие данные: назначение бетона, условия службы бетона в сооружении,

требуемая прочность (класс бетона Внорм), требования по морозостойкости, водонепроницаемости, тепловыделению, марка бетонной смеси по

удобоукладываемости, допускаемая наибольшая крупность заполнителя. Требования к бетону дорожных и аэродромных покрытий, мостовых

конструкций по прочности и морозостойкости представлены в табл. 15. Основываясь на задании, выбирают или назначают составляющие бетон

материалы. Характеристика материалов должна включать в себя следующие

данные, определенные по стандарту: вид и марку (активность) цемента, насыпную и истинную плотности всех компонентов, крупность песка, вид и

наибольшую крупность щебня (гравия), водопоглощение крупного заполнителя.

Все характеристики для песка и крупного заполнителя даются для сухих материалов.

Расчет ведут на 1000 л бетонной смеси. В основу расчета положено условие, что уплотненная бетонная смесь не содержит пустот, т.е. приближается к абсолютной плотности (небольшим объемом воздушных пор пренебрегаем). Исходя из этих условий, сумма абсолютных объемов составляющих будет равна

1000 л

Vащ(г) + Vап + Vац + Vв = 1000 л

где - Vащ(г) , Vап , Vац – соответственно абсолютные объемы щебня (гравия),

песка, цемент, Vв – объем воды.

Этот метод называется методом абсолютных объемов.

Методика расчета состава бетона использует формулу зависимости

прочности бетона от прочности цемента

Rб = АRц(Ц/В ± с),

Поэтому от заданной нормативной характеристики бетона – класса – следует перейти к его прочности, используя формулу, по которой определяют класс

бетона

В ≤ Rmin гарант = Rср·(1 – ΚV),

где В - класс бетона, МПа;

Rmin гарант – минимальная гарантированная прочность, требуемая прочность

(Rт), МПа;

Κ – коэффициент надёжности, равный 1,64, обеспечивающий не менее 95% минимальной гарантированной прочности

V – коэффициент вариации.

http://rukamen.ru

Одновременно с требуемой прочностью Rт вычисляют средний уровень прочности Rу. для использования при подборе состава бетона на предстоящий

контролируемый период. Разница между требуемой прочностью и средним

уровнем прочности заключается в том, что требуемая прочность является минимально допустимым значением фактической прочности, а средний уровень прочности учитывает возможное колебание требуемой прочности и

Состав бетона подбирают исходя из среднего уровня прочности Rу.

Если нет данных статистического контроля прочности (фактического коэффициента вариации Vn), то средний уровень прочности Rу принимают равным требуемой прочности Rт при нормативном коэффициенте вариации V

=13,5% и определяют по формуле

Rу = Rт = 1,1·Внорм/Кб,

где Кб – коэффициент, принимаемый равным 0,78 (при нормативном

коэффициенте вариации, равном 13,5%).

Если известен фактический коэффициент вариации Vn,, который был определен за предшествующий расчету период, то требуемую прочность бетона определяют по формуле

Rт = КТ·Внорм,

где коэффициент КТ, определяется по табл. 1 (Коэффициенты КТ вычислены по

формуле определения класса бетона).

где Rб – прочность бетона при сжатии или изгибе, МПа;

Rц – прочность цемента при сжатии или изгибе, соответствующая марке

(активность), МПа; А - коэффициент, зависящий от вида крупного заполнителя, В/Ц и

применения воздухововлекающих добавок (табл..3,.4);

http://rukamen.ru

С- коэффициент (при подборе состава бетона по сжатию С = 0,5; по изгибу С

=0,1)

Для дорожных и аэродромных однослойных и верхнего слоя двухслойных

покрытий водоцементное отношение в бетонной смеси должно быть не более 0,50, для нижнего слоя двухслойных покрытий – не более 0,60.

Бетонные смеси для мостовых конструкций должны изготовляться с В/Ц, не превышающим значений, приведенных в табл. 5.

http://rukamen.ru

Количество воды (В) приближенно находят по табл. 6 с учетом заданной

марки бетонной смеси по удобоукладываемости и характеристик исходных материалов.

При применении пластифицирующих добавок расход воды может быть уменьшен на 10…15%.

Таблица 6

Примечание. Данные таблицы справедливы при использовании цемента с

нормальной густотой 26…28% и песка с Мкр = 2,0. При изменении нормальной густоты цементного теста на каждый процент в наименьшую сторону

расход воды следует уменьшить на 3…5 л/м3, в большую - увеличить на 3…5

л/м3 . В случае изменения модуля крупности песка в меньшую сторону на каждые 0,5 расход воды увеличивают на 3…5 л/м3 , а в большую - соответственно уменьшают на 3…5 л/м3 .

Для бетона дорожных и аэродромный покрытий применение пластифицирующих и воздухововлекающих добавок обязательно.

Пластифицирующую добавку ЛСТ (лигносульфонат технический) вводят в

количестве 0,2…0,3% от массы цемента (в расчете на сухое вещество).

Воздухововлекающую добавку СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая) вводят в количестве 0,02…0,03% от массы цемента, обеспечивающем требуемый объём вовлечённого воздуха в бетонной смеси тяжелого бетона (табл. 9).

Расход цемента (Ц) в кг на 1 м3 бетонной смеси вычисляют по формуле

Ц = ВВ/ Ц

Минимальный расход цементов принимают в соответствии с табл. 7 в

зависимости от вида конструкции и условий их эксплуатации.

Если рассчитанный расход цемента окажется ниже допустимого, то его увеличивают, соответственно увеличивая расход воды так, чтобы сохранить рассчитанное В/Ц.

http://rukamen.ru

Расчет расхода заполнителей (песка и крупного заполнителя) выполняют, решая совместно два уравнения, характеризующие строение бетонной смеси.

Первое - это основное условие расчета: объем 1 м3 (1000 л) плотно уложенной бетонной смеси слагается из абсолютных объемов составляющих

Ц/ρц + В + П/ρп + К/ρк = 1000 л.

Второе – пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть

заполнены растворной смесью с учетом некоторой раздвижки зерен крупного

заполнителя, имеющей место при перемешивании щебня (гравия) с песком и цементным тестом, величина которой определяется коэффициентом раздвижки зерен α

Ц/ρц + П/ρп + В = αVпустК/ ρнаск ,

где Ц, В, П, К – расходы соответственно цемента, воды, песка, крупного заполнителя, кг/м3 ;

ρц, ρп, ρк, - истинные плотности цемента, воды, песка и крупного

заполнителя, кг/м3 ; ρнаск – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м3 ;

Vпуст – относительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя; α - коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя, принимаемый по

табл. 8.

Решая совместно приведенные выше уравнения, получаем формулы для

определения расходов (в кг на 1 м3 бетонной смеси) крупного заполнителя

(щебня или гравия) и песка.

Расход крупного заполнителя:

где Vпуст = (1 – ρнасk /ρк);

http://rukamen.ru

Примечание. Для жестких бетонных смесей коэффициент α принимают равным 1,05…1,15, в среднем 1,1.

Расход песка:

П = 1000 − ρЦц + В + ρКк ρп .

Если применяются воздухововлекающие добавки, то формула примет вид:

где Vвозд – объем вовлеченного воздуха, л, на 1000 л бетонной смеси.(табл. ).

Таблица 9

Таким образом получают расчетный состав в виде расходов материалов Ц,

В, П, К (кг) для получения 1 м3 бетонной смеси.

2.Требования к материалам для бетона смотрите:

1.ГОСТ 26633-91 . Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические

условия.

2.Т.Н.Акимова, Ю.Э.Васильев. Цементный бетон. Учебное пособие М.

МАДИ. 2007

3.Т.Н.Акимова, Ю.Э.Васильев. Лабораторный практикум по дорожно-

строительным материалам. Общие свойства. Каменные материалы. Минеральные вяжущие. Бетон. Москва, МАДИ. 2006.

http://rukamen.ru

3. Предварительный расчет состава бетонной смеси

3.1. Задание на расчет номинального состава бетонной смеси

Назначение бетона _____________________________________________

Категория дороги _______________________________________________

Класс бетона по прочности на сжатие (В) ___________________________

Класс бетона по прочности на растяжение при изгибе (Вbtb) ____________

Марка бетона по морозостойкости (F) ______________________________

Коэффициент вариации нормативный Vн - 13,5%

Коэффициент вариации фактический Vn

Марка бетонной смеси по удобоукладываемости

3. 2. Характеристики исходных материалов

http://rukamen.ru

3.3. Подбор состава бетонной смеси

3.3.1 а. Если нет данных статистического контроля прочности

(фактического коэффициента вариации Vn), то средний уровень прочности Rу принимают равным требуемой прочности Rт при нормативном коэффициенте

вариации V =13,5% и определяют по формуле

Rу = Rт = 1,1·Внорм/Кб,

где Кб – коэффициент, принимаемый равным 0,78 (при нормативном

коэффициенте вариации, равном 13,5%).

Rу = Rт = ______________________

3.3.1 б. Если известен фактический коэффициент вариации, определённый

за предшествующий расчёту период Vn, требуемая прочность определяется по

формулеRТ = КТ Bнорм =_______________________________

Уровень прочности бетона Rу = Кмп ·Rт , _______________________

3.3.2. Определение водоцементного отношенияВ/Ц

из формулы Rб = А Rц (Ц/В ± С)

где Rу - средний уровень прочности бетона, МПа; Rц - марка (активность) цемента, МПа;

А - коэффициент, зависящий от вида крупного заполнителя и В/Ц (табл. 3); С - коэффициент (при подборе состава бетона по сжатию С = 0,5;

эксплуатации равно (см Т.Н.Акимова, Ю.Э.Васильев. Лабораторный практикум по дорожно-строительных материалам. Общие свойства. Каменные материалы.

Минеральные вяжущие. Бетон. Москва, МАДИ. 2006. стр. 720

http://rukamen.ru

3.3.4. Определение расхода материалов на 1 м3 бетонной смеси

А. Количество воды (В) приближенно находится по табл. 6 с учетом заданной

марки бетонной смеси по подвижности (удобоукладываемости) и

характеристик исходных материалов:

Расход воды по табл.6 _________ л; поправка на цемент ____ л; поправка на песок ______ л. Расход воды В__________ л (кг).

Б. Количество цемента (Ц):

В. Количество крупного заполнителя (щебня, гравия) (Щ/Г):

где Vмщ.п. - пустотность щебня (гравия) в относительных единицах:

α - коэффициент раздвижки зерен для пластичных бетонных смесей определяется по табл. 5; для жестких смесей α = 1,05 + 1,10.

Г. Количество песка (П):

Д. Химические добавки __________________________________________

Расход материалов для бетонной смеси, кг Материалы На 1000 л Для робного

замеса, 10 л

Цемент

Вода

Песок

Щебень

Итого

http://rukamen.ru