Подбор состава тяжелого бетона с наиболее рациональным соотношением между составляющими бетон материалами

Агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный горный  институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра строительства горных предприятий

и подземных сооружений

Расчетно-графическая  работа

Вариант №7

По дисциплине:            Материаловедение                    

^{(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)}

Тема:                                 Подбор состава тяжелого бетона

ВЫПОЛНИЛ:    студент гр.   ВД-03       _____________                   /Кононец Е. А./                                                                                  ^{(подпись)                                    (Ф.И.О.)}

ПРОВЕРИЛ:        доцент                         ___________          / Трейнис В. В. /

                              ^{(должность)                                        (подпись)                                     (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2007

Цель работы: приобретение навыка подбора состава тяжелого бетона с наиболее рациональным  соотношением между составляющими бетон материалами (цементом, водой, песком, щебнем или гравием), обеспечивающем требуемую удобоукладываемость бетонной смеси, приобретение бетоном заданной прочности в назначенный срок при наименьшем расходе цемента.

Исходные данные:

                                                                                                      Таблица №1

Класс бетона	ОК,  см							Wп, %	Wщ, %
В-30	5-6	1,60	3,2	1,80	2,7	1,80	2,80	3	4

Ближайшая марка бетона по прочности – М 450

1.  Расчет расхода составляющих бетонную смесь материалов методом абсолютных объемов:

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

 Для определения расхода материалов на 1 м³ бетонной смеси (или пробный замес) необходимо знать заданный класс прочности на сжатие (марку прочности) бетона; требуемую удобоукладываемость бетонной смеси; характеристики исходных материалов: вид и  активность (марку) цемента – R_ц, объемные насыпные массы зерен песка , щебня , цемента  и их плотности соответственно , и, ; наибольшую крупность зерен крупного заполнителя и пустотность щебня V_{пуст. щ}, влажность песка V_п, и щебня V_щ.

,                      (1)

,                    (2)

R_ц – марка цемента,

R_б – марка бетона,

А и А₁ – коэффициенты, учитывающие качество материалов, для высококачественных заполнителей и цемента А=0,65, А₁=0,43, для рядовых А=0,60, А₁=0,40, заполнителей и цемента пониженного качества  А=0,55, А₁=0,37.

Для расчетов выбираем коэффициенты для высококачественных заполнителей и цемента А=0,65, А₁=0,43

                           (3)

                         (4)

Ближайшая марка бетона по прочности М 450 марка цемента M600.

    (3`)

    (4`)

Водопотребность бетонной смеси, л/м³

Таблица №2

Удобоукладываемость бетонной смеси		Наибольшая крупность заполнителя, мм
осадка конуса, см	жесткость, с	гравия			щебня
		10	20	40	10	20	40
0	150-200	145	130	120	155	140	130
0	90-120	150	135	125	160	145	135
0	60-80	160	145	130	170	155	145
0	30-50	165	150	135	175	160	150
0	15-30	175	160	145	185	170	155
1-2	-	185	170	155	195	180	165
3-4	-	195	180	165	205	190	175
5-6	-	200	185	170	210	195	180
7-8	-	205	190	175	215	200	185
9-10	-	215	200	185	225	210	195

Примечания:

1.  При использовании пуццолановых портландцементов расход воды увеличивают на 10 л/м³;

2.  При использовании мелкого песка вместо среднезернистого расход воды увеличивают на 10 л/м³, а при использовании крупного песка расход воды уменьшают на 10 л/м³.

Для расчетов в качестве заполнителя мы выбираем щебень крупностью 40 мм. Осадка конуса по условию равна 5-6 см, исходя из таблицы водопотребность бетонной смеси равна 180 л/м³.

Расход цемента:

 кг/м³

1) Сумма абсолютных объемов всех компонентов уплотненной смеси равна

1 м³ (1000л), т.е.:

,

где Ц, В, П, Щ – расход цемента, воды, песка, щебня;

2) Водоцементно-песчаный раствор заполняет пустоты в крупном заполнителе с некоторой  раздвижкой его зерен, т.е.:

,

где V_пуст.г. – пустотность щебня в рыхлом состоянии:

,

где - средняя плотность гравия; - коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя.

.

Значения коэффициента a

                                                                                                         Таблица №3

Расход цемента,    кг/м3 бетона	Осадка конуса, см
	1-4	5-10
200	1,18	1,22
250	1,22	1,28
300	1,28	1,34
350	1,34	1,40
400	1,40	1,48
500	1,48	1,60
Для жестких смесей при любых расходах цемента	1,05-1,10

Т.к. осадка конуса 5-6 см, а расход цемента 300 кг/м³, то a=1,34.

Расход щебня:

 кг/м³

Расход песка:

кг/м³

кг/м³

Коэффициент выхода бетона:

где V_ц ,V_п,V_щ – расход сухих материалов на 1м³ бетонной смеси по объему, л

Производственный состав бетона вычисляют, принимая во внимание влажность заполнителя W_{п (щ),} %, в связи с чем  количество воды несколько уменьшают:

;

для большего количества воды:

Вывод: В ходе выполнения данной расчетно-графической работы был подобран состав тяжелого бетона класса В30. В качестве составляющих бетонную смесь материалов были использованы вода (87,5 л/м³), щебень (1664 кг/м³), песок (430,5 кг/м³), цемент (300 кг/м³). Подобранный состав тяжелого бетона имеет вполне рациональное соотношение между составляющими бетонными материалами, которые способны обеспечить требуемую удобоукладываемость, приобретение бетоном заданной прочности в назначенный срок при наименьшем расходе цемента.