Коэффициент раздвижки зерен щебня
Определение коэффициента раздвижки зерен заполнителя
Значение коэффициента раздвижки зерен заполнителя устанавливают по справочным данным. Рекомендуется воспользоваться графиком зависимости б от абсолютного объема цементного теста, представленным на рис. 4.
Рис. 4. Зависимость коэффициента раздвижки зерен заполнителя (б) от объема цементного теста(VЦТ):
1 – для жестких смесей; 2 – для пластичных смесей на мелком песке; 3 – то же на среднем песке; 4–то же на крупном песке
Объем цементного теста V ЦТ, л, рассчитывают по формуле
В дальнейших расчетах соотношение между мелким и крупным заполнителем (П/К) варьируют путем изменения значения коэффициента раздвижки зерен заполнителя.
4.5. Определение расхода крупного заполнителя на 1м 3 бетона
Расход крупного заполнителя (кг) на 1 м 3 бетона определяют по формуле:
где VK – пустотность крупного заполнителя;
б – коэффициент раздвижки зерен заполнителя.
4.6. Определение расхода песка на 1м 3 бетона
Расход песка (кг) на 1 м 3 бетона определяют по формуле:
Определение расчетной плотности бетонной смеси
Расчетная плотность бетонной смеси (кг/м 3 ) определяется по формуле:
Расчет состава бетона дорожных и аэродромных покрытий
5.1. Определение расхода воды на 1м 3 уплотненной бетонной смеси
Бетонные покрытия автомобильных дорог и аэродромов изготавливают при обязательном использовании добавок поверхностно-активных веществ (ПАВ) пластифицирующего, воздухововлекающего, газообразующего или комплексного действия. Поэтому расход воды определяют по графику водопотребности бетонной смеси в зависимости от ее удобоукладываемости, представленному на рис. 3, с учетом пластифицирующего действия применяемых добавок.
Определение значения цементно-водного отношения
Для бетонов дорожных и аэродромных покрытий, нормируемым показателем качества которых является класс бетона по прочности на растяжение при изгибе, при определении цементно-водного отношения используют формулу СоюзДорНИИ:
где – средний уровень прочности бетона при изгибе в проектном возрасте или, если отсутствуют данные о фактической однородности бетона, требуемая прочность бетона при изгибе при коэффициенте, вариации равном 13,5 % (см. разд. 1), МПа (кгс/см 2 );
R ЦИ – активность цемента при изгибе, МПа (кгс/см 2 );
А2 – эмпирический коэффициент, зависящий от принятого содержания вовлеченного в бетонную смесь воздуха, определяемый по табл. 9;
Ц, В – расходы соответственно цемента и воды на 1м 3 бетона, кг.
Таблица 9 – Объем вовлеченного воздуха и значения коэффициента А2
Для однослойного и верхнего слоя двухслойного покрытия
Для нижнего слоя двухслойного покрытия
Для основания под асфальтобетонные покрытия
Коэффициент раздвижки зерен щебня
ЩЕБЕНЬ И ГРАВИЙ ИЗ ПЛОТНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД И ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
Методы физико-механических испытаний
Mauntainous rock road-metal and gravel, industrial waste products for construction works methods of physical and mechanical tests
* По данным официального сайта Росстандарт
ОКС 91.100.15, здесь и далее по тексту. -
Примечание изготовителя базы данных.
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАН институтом ВНИПИИстромсырье с участием институтов СоюздорНИИ, НИИЖБ, АО "ЦНИИС", АО "НИИЭС" Российской Федерации
ВНЕСЕН Госстроем России
2 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) 10 декабря 1997 г.
За принятие проголосовали
Наименование органа государственного управления строительством
Госстрой Азербайджанской Республики
Министерство градостроительства Республики Армения
Минстройархитектуры Республики Беларусь
Агентство строительства и архитектурно-градостроительного контроля Министерства экономики и торговли Республики Казахстан
Минархстрой Кыргызской Республики
Министерство территориального развития, строительства и коммунального хозяйства Республики Молдова
Госстрой Республики Таджикистан
3 ВЗАМЕН ГОСТ 3344-83, ГОСТ 7392-85 в части методов физико-механических испытаний, ГОСТ 8269-87
5 Издание (ноябрь 2018 г.) с Изменениями N 1, 2, Поправками (ИУС 2-2003, 4-2003, 1-2004).*
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: Поправками (ИУС 4-99, 2-2003, 4-2003, 1-2004)". - Примечание изготовителя базы данных.
Изменение N 2 принято Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС) (протокол N 34 от 10.12.2008 г.)
За принятие изменения проголосовали национальные органы по управлению строительством следующих государств: AM, KG, MD, RU, UZ, TJ, UA [коды альфа-2 по MK (ИСО 3166) 004]
Дату введения в действие настоящего изменения устанавливают указанные национальные органы по управлению строительством*
* Дата введения в действие на территории Российской Федерации - 2009-09-01.
ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 9, 2019 год
Поправка внесена изготовителем базы данных
При разработке настоящего стандарта использованы международные стандарты: ИСО 6274-82* "Бетон - Ситовой анализ заполнителей", ИСО 6782-82* "Заполнители для бетона - Определение насыпной плотности", ИСО 6783-82* "Заполнители крупнозернистые для бетона - Определение плотности частиц и поглощения воды - Метод гидростатического взвешивания".
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
В 4.3 использованы положения ИСО 6274-82 в части требований к набору сит и методике испытания при определении зернового состава; в 4.16, 4.18 - ИСО 6783-82 в части требований к методике испытания при определении средней плотности зерен щебня (гравия) и водопоглощения; в 4.17 - ИСО 6782-82 в части требований к методике испытания при определении насыпной плотности.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на щебень и гравий [(далее - щебень (гравий)] из плотных горных пород (в том числе попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород и некондиционных отходов горных предприятий) и отходов промышленного производства (в том числе из шлаков черной и цветной металлургии и тепловых электростанций) со средней плотностью зерен от 2,0 до 3,0 г/см, применяемых в качестве заполнителей для тяжелого бетона, а также дорожных и других видов строительных работ, и устанавливает порядок выполнения физико-механических испытаний.
Область применения физико-механических испытаний приведена в приложении А.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8.326-89 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическая аттестация средств измерений*
* На территории Российской Федерации действуют ПР 50.2.009-94 "Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения испытаний и утверждения типа средств измерений".
ГОСТ 8.513-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения**
** На территории Российской Федерации действуют ПР 50.2.006-94 "Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок проведения поверки средств измерений".
ГОСТ 166-89 Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 195-77 Натрий сернистокислый. Технические условия
ГОСТ 310.1-76 Цементы. Методы испытаний. Общие положения
ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема
ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии
ГОСТ 450-77 Кальций хлористый технический. Технические условия
ГОСТ 577-68 Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия
ГОСТ 1277-75 Серебро азотнокислое. Технические условия
ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Технические условия
ГОСТ 2184-77 Кислота серная техническая. Технические условия
ГОСТ 3749-77 Угольники поверочные 90°С*. Технические условия
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 3765-78 Аммоний молибденовокислый. Технические условия
ГОСТ 4166-76 Натрий сернокислый. Технические условия
ГОСТ 4171-76 Натрия сульфат 10-водный. Технические условия
ГОСТ 4214-78 Кислота кремниевая водная. Технические условия
ГОСТ 4461-77 Кислота азотная. Технические условия
ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 5817-77 Кислота винная. Технические условия
ГОСТ 6563-75 Изделия технические из благородных металлов и сплавов. Технические условия
ГОСТ 6613-86 Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками. Технические условия
ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия
ГОСТ 8030-80 Иглы для шитья вручную. Технические условия
ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 8269.1-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы химического анализа
ГОСТ 8711-93 Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам
ГОСТ 8735-88 Песок для строительных работ. Методы испытаний
ГОСТ 9147-80 Посуда и оборудование лабораторные фарфоровые. Технические условия
ГОСТ 9639-71 Листы из непластифицированного поливинилхлорида (винипласт листовой). Технические условия
ГОСТ 10110-87 Круги алмазные отрезные формы 1А1R. Технические условия
ГОСТ 10197-70 Стойки и штативы для измерительных головок. Технические условия
Коэффициент раздвижки зерен щебня
Госкомархитектстрой Республики Узбекистан
6 ИЗДАНИЕ (июль 2018 г.) с Изменениями N 1, 2, 3, 4, принятыми в феврале 1998 г., январе 2000 г., июне 2002 г., декабре 2008 г. (ИУС 5-98, 5-2001, 10-2002, 6-2009)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на щебень и гравий из горных пород со средней плотностью зерен от 2,0 до 3,0 г/см, применяемые в качестве заполнителей для тяжелого бетона, а также для дорожных и других видов строительных работ.
Стандарт не распространяется на щебень и гравий для балластного слоя железнодорожного пути и декоративный щебень.
Требования, изложенные в пунктах 4.2-4.9, разделах 5 и 6, являются обязательными.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний
ГОСТ 8269.1-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы химического анализа
3 Определения
В настоящем стандарте применены следующие термины.
3.1 щебень из горных пород: Неорганический зернистый сыпучий материал с зернами крупностью св. 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.
3.2 гравий из горных пород: Неорганический зернистый сыпучий материал с зернами крупностью св. 5 мм, получаемый рассевом природных гравийно-песчаных смесей.
4 Технические требования
4.1 Щебень и гравий должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации, утвержденной предприятием-изготовителем.
4.2. Основные параметры и размеры
4.2.1 Щебень и гравий выпускают в виде следующих основных фракций: от 5(3) до 10 мм; св. 10 до 15 мм; св. 10 до 20 мм; св. 15 до 20 мм; св. 20 до 40 мм; св. 40 до 80(70) мм и смеси фракций от 5(3) до 20 мм.
По согласованию изготовителя с потребителем выпускают щебень и гравий в виде других смесей, составленных из отдельных фракций, а также фракций от 80(70) до 120 мм, св. 120 до 150 мм.
4.2.2 Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня и гравия фракций от 5(3) до 10 мм, св. 10 до 15 мм, св. 10 до 20 мм, св. 15 до 20 мм, св. 20 до 40 мм, св. 40 до 80(70) мм и смеси фракций от 5(3) до 20 мм должны соответствовать указанным в таблице 1, где и - наименьшие и наибольшие номинальные размеры зерен.
Определение расхода заполнителей
Подвижность смеси помимо указанных факторов зависит также от соотношения между песком и щебнем. Наилучшая подвижность достигается при соотношении, при котором толщина прослойки цементного теста оптимальная.
При содержании песка в смеси заполнителей сверх этого значения бетонная смесь делается менее подвижной, что объясняется увеличением суммарной площади поверхности заполнителей.
Где Ц,В,П,Щ – масса материалов, кг в м 3 бетона; ρ – плотность материалов в кг/м 3 .
Второе уравнение (9) показывает, что цементно-песчаный раствор должен заполнить пустоты между зернами щебня (в насыпном состоянии) с некоторой их раздвижкой:
где, n – пустотность щебня (в насыпном состоянии);
α – коэффициент раздвижки зерен,
Рис. 4. Зависимость коэффициента раздвижки зерен α от расхода цементного теста в 1 м 3 бетона на щебне
При уменьшении модуля крупности песка на 1 коэффициент α уменьшается на 0,1-0,15. Коэффициент α назначается в соответствии с рекомендациями полученными экспериментальным путем, обеспечивающими оптимальное соотношение между песком и щебнем, при котором расход цемента оказывается минимальным.
Установлено, что для жестких бетонных смесей, используемых в технологии непрерывного формования, α следует принимать 1,05-1,15. Для подвижных смесей оптимальные значения коэффициента α могут быть установлены на основе зависимости α=ƒ(ЦТ) (Рис.4).
Незначительные отклонения коэффициента α от оптимального практически не сказываются на свойствах бетона и бетонной смеси, поэтому, его достаточно надёжно можно определить из эмпирической формулы (11):
Коэффициент α можно также определить из Таблицы 8, данные которой также требуют корректировки по крупности песка.
Таблица 8
Оптимальные значения коэффициента α для подвижных бетонных смесей (В=7%)
В особых случаях, например, для бетона тонкостенных конструкций или декоративных бетонов, коэффициент α следует несколько увеличить, чтобы гарантировать качественный внешний вид лицевых поверхностей.
Можно также несколько увеличить коэффициент раздвижки в литых смесях при использовании суперпластификаторов для сохранения связности смеси.
Решая совместно уравнения 8 и 9, получаем формулу 12 для определения количества щебня, кг
Масса песка, кг определяется из уравнения 13:
Подбор состава обычного тяжёлого бетона , страница 2
2. Определяют из формулы прочности бетона цементно-водное (Ц/В) отношение, необходимое для получения заданной марки бетона:
, где
R28 – прочность бетона в возрасте 28 суток кгс/см 2 ;
RЦ – активность цемента, кгс/см 2 ;
A – коэффициент, зависящий от качества заполнителей и Ц/В, определяется по табл.4.
Знак (+) в формуле берётся при Ц/В более 2,5, т.е. при проектировании высокопрочных бетонов марок 500 и выше. Для бетонов марки 500 (цементно- водное отношение Ц/В<2,5) берется знак (-):
Таблица 4 - Коэффициенты, учитывающие качество заполнителей
Характеристика заполнителей бетона
а) к высококачественным материалам относятся: щебень из плотных горных пород высокой прочности; песок оптимальной крупности по ГОСТ и портландцемент высокой активности без добавок или с их минимальным количеством; заполнители чистые, промытые, фракционированные с оптимальным зерновым составом.
б) рядовые материалы – это заполнители среднего качества, отвечающие требованиям ГОСТ, портландцемент средней активности или высокомарочный портландцемент.
в) материалы пониженного качества: крупные заполнители низкой прочности и мелкие пески, цементы низкой активности.
3. Определяют расход цемента 1 м 3 бетонной смеси, исходя из формулы:
, кг или
В соответствии с требованиями СН 386 минимальный расход цемента в бетоне принимается равным 200кг/м 3 , для железобетонных конструкций с расчётом рабочей арматурой минимальной нормой является 220кг/м 3 , для бетонов, работающих в агрессивных средах, минимальный расход цемента составляет 250кг/м 3 .
Если расход цемента на 1м 3 бетона окажется меньше минимально допустимого, то из условия получения плотного бетона расход цемента увеличивают до требуемой нормы или вводят тонкомолотую добавку.
4. Определяют расход крупного и мелкого заполнителей. Содержание заполнителей определяют по формулам, составленным из условия, что сумма абсолютных объёмов всех компонентов, расходуемых на 1м 3 бетона, равняется 1000 л уплотнённой бетонной смеси, а объём песчаного раствора несколько больше объёма пустот крупного заполнителя, что обеспечивает некоторую раздвижку его зёрен:
, где
Щ[Гр] – содержание крупного заполнителя (щебня или гравия);
VПУСТ – пустотность крупного заполнителя (в долях его объёма);
rН – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м 3 ;
r0 – истинная плотность зёрен крупного заполнителя, кг/м 3 ;
КРАЗД – коэффициент, учитывающий увеличение объёма раствора с учётом раздвижки крупного заполнителя в смеси и зависящий от расхода цемента и вида заполнителей (коэффициент раздвижки зёрен), принимается по табл.5.
Таблица 5 - Коэффициент раздвижки зёрен КРАЗД для пластичных
Коэффициент раздвижки зерен щебня
Home / Бетон в Красногорске / Правило постоянства коэффициента раздвижки зерен крупного заполнителя (Кр)Правило постоянства коэффициента раздвижки зерен крупного заполнителя (Кр)
Наряду с тремя базовыми закономерностями (правила В/Ц, ППВ и оптимального содержания песка) для расчетов составов бетона должен учитываться и ряд других правил, имеющих обычно эмпирический характер. Автор широко применяемой на практике методики проектирования составов бетона В.П. Сизов сформулировал дополнительно к указанным выше трем еще пять правил, обобщающих ряд особенностей составов бетонных смесей при изменении их удобоукладываемости, объема цементного теста и В/Ц. Он ограничился однако, лишь констатацией этих правил, вытекающих из проведенных им достаточно обширных опытов. Для понимания сути указанных правил и предпосылок, на которых они основаны, необходим специальный анализ, приводимый ниже. Оптимальное содержание заполнителей предлагается находить с учетом правила постоянства величины коэффициента заполнения пустот и раздвижки зерен щебня (гравия) цементно-песчаным раствором (Кр). Это правило справедливо при неизменной удобоукладываемости и в области постоянства водопотребности бетонных смесей (по данным В.П. Сизова до 350 кг/м3).
Как известно, коэффициент Кр в расчетный метод проектирования составов был введен Б.Г. Скрамтаевым и, хотя принятое допущение о заполнении пустот и раздвижке крупного заполнителя бетона цементно-песчаным раствором и подвергалось критике за определенную условность, оно оказалось продуктивным. В настоящее время коэффициент Кр чаще используют в расчетах чем параметр r в связи с большей доступностью необходимых справочных данных.
По мере уменьшения В/Ц постоянная подвижность бетонной смеси обеспечивается в определенном интервале при неизменном водосодержании за счет некоторого уменьшения параметра r. Одновременное увеличение Vц.т и уменьшение r как следует из условия оказывает взаимно компенсирующее влияние на величину Кр и она может оставаться практически постоянной до критического расхода цемента. При дальнейшем повышении расхода цемента и снижении В/Ц существенно возрастает необходимое водосодержание, объем цементного теста и уменьшение r не компенсирует увеличение коэффициента Кр и он возрастает практически линейно. Наряду с Vц.т и r коэффициент Кр можно рассматривать как структурный параметр бетона.
В определенной области В/Ц изменением соотношения цемент: песок в растворной составляющей и соответственно доли песка в смеси заполнителей представляется возможным при постоянном водосодержании обеспечить заданную подвижность или жесткость бетонной смеси без изменения толщины растворной прослойки на зернах крупного заполнителя. В этом заключается физическая сущность правила постоянства коэффициента Кр.
Оно имеет два следствия, справедливых для бетонных смесей определенной удобоукладываемости:
1. Абсолютный суммарный объем песка и цемента независимо от расхода цемента и В/Ц является величиной постоянной.
2. Количество раствора и щебня при расходе цемента меньше критического постоянно.
По В.П. Сизову при одинаковой осадке конуса удобоукладываемость бетонной смеси, оцениваемая ее жесткостью в секундах, тем лучше, чем меньше предельная крупность зерен заполнителя (правило №6). Так, по данным приведенным в работе для бетонных смесей с ОК=2 см переход от гранитного щебня фракции 5-40 мм к 5-20 мм требует увеличения расхода воды от 160 до 175 л т.е на 15 л. Соответственно для бетонных смесей с жесткостью 6 с. замена щебня 5-40 мм щебнем 5-20 мм требует увеличения водосодержания от 160 до 167 л т.е в два раза меньше. Эту закономерность можно объяснить следующим. При уменьшении крупности заполнителей возрастает их удельная поверхность и соответственно вязкость бетонных смесей. Для достижения одинаковых показателей как подвижности так и жесткости бетонных смесей с уменьшением предельной крупности заполнителей требуется увеличение водосодержания. Однако при вибрационном воздействии на бетонную смесь вследствие тиксотропного снижения структурной вязкости уменьшается влияние поверхности трения, определяемой крупностью заполнителя. Как показано в работе, если осадка конуса бетонной смеси обратно пропорциональна поверхности заполнителя, взятой во второй степени, то жесткость практически прямо пропорциональна поверхности заполнителя.
При постоянном расходе цементного теста с уменьшением поверхности заполнителя и соответственно ростом его крупности возрастает толщина слоя цементного теста, что приводит к уменьшению вязкости бетонной смеси. При вибрировании влияние параметра уменьшается в связи с наложением достаточно сильного эффекта тиксотропного снижения вязкости.
Определение коэффициента раздвижки зерен заполнителя
Для бетонов дорожных и аэродромных покрытий принимают повышенные значения коэффициента раздвижки зерен заполнителя (для обеспечения удобоукладываемости бетонных смесей и отделываемости поверхности). В случае использования мелких песков б принимают равным 1,7–1,9; средних песков – 1,8–2,0; крупных песков – 1,9–2,1
5.4. Определение расхода цемента и крупного заполнителя на 1м 3 бетона
Расчет расхода цемента Ц и крупного заполнителя К производят по формулам соответственно (12) и (14) (см. разд. 4).
5.5. Определение расхода песка на 1м 3 бетона
Расход песка (кг) на 1 м 3 бетона определяют по формуле:
где V В – объем вовлеченного воздуха в 1м 3 бетона, значение которого для дорожного и аэродромного бетона принимается в зависимости от вида применяемой поверхностно-активной добавки по табл. 9.
Определение расчетной плотности бетонной смеси производят по формуле (16).
Индивидуальные задания
При выполнении домашнего задания студент получает индивидуальное задание по порядковому номеру в журнале посещаемости занятий. Индивидуальные задания приведены в прил. 1, 2.
Примеры расчета начального состава бетона
Пример 1
Рассчитать состав бетона марки М300 для изготовления железобетонной балки. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2, уплотнение бетона – вибрированием. Коэффициент вариации прочности бетона Vn=14 %.
- цемент – шлакопортландцемент марки 400, активность цемента при сжатии R Ц=422 кгс/см 2 , истинная плотность сИЦ=3,0 кг/л;
- песок – кварцево-полевошпатный, мелкий, истинная плотность сИП=2,59 кг/л;
- крупный заполнитель – щебень гранитный с наибольшей крупностью 20 мм, насыпная плотность сНК=1,4 кг/л; плотность зерен сЗК=2,61 кг/л, пустотность VK=0,46.
1. Определяем требуемую прочность бетона по формуле (3). Значение коэффициента требуемой прочности бетона К'Т принимаем по табл. 3. в зависимости от величины коэффициента Vn (см. разд. 1), К'Т=104:
2. Определяем средний уровень прочности бетона по формуле 1. При этом значение коэффициента КМ.П. принимаем по табл. 2 в зависимости от величины коэффициента Vn. КМ.П=1,10:
3. Определяем ориентировочный расход воды на 1 м 3 уплотненной бетонной смеси из графика на рис. 3. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П2, следовательно, она характеризуется осадкой конуса ОК=5÷9см (см. табл. 5). Принимаем осадку конуса ОК=6 см, тогда расход воды составляет ВО=185 л. Из примечаний к графику принимаем поправки, обусловленные свойствами применяемых материалов: на вид крупного заполнителя – (+10 л); на вид цемента – (+10 л); на вид песка – (+10 л). Таким образом, ориентировочный расход воды на 1м 3 уплотненной бетонной смеси составляет:
4. Определяем значение цементно-водного отношения по формуле (9). Для этого по табл. 7, в зависимости от качества применяемых материалов, определяем значение коэффициента А=0,60:
5. Определяем расход цемента на 1м 3 бетона по формуле (12):
6. Определяем абсолютный объем цементного теста по формуле (13):
7. Определяем коэффициент раздвижки зерен заполнителя по графику на рис. 4. В нашем случае (подвижная бетонная смесь на мелком песке; V ЦТ=348 л), коэффициент раздвижки зерен принимаем б=1,32.
8. Определяем расход крупного заполнителя на 1м 3 бетона по формуле (14):
9. Определяем расход песка на 1м 3 бетона по формуле (15):
10. Определяем расчетную плотность бетонной смеси по формуле (16):
Таким образом, расход материалов на приготовление 1м 3 бетона составит: цемента – 400 кг, воды – 215 л, щебня – 1224 кг, песка – 473 кг; расчетная плотность бетонной смеси – 2312 кг/м 3 .
Пример 2
Рассчитать состав бетона класса В25 (ВНОРМ=25МПа), для бетонирования фундамента промышленного здания. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости Ж1, уплотнение бетона – вибрированием. Данные о фактической однородности бетона отсутствуют.
- цемент – портландцемент без добавок марки 400, активность цемента при сжатии R Ц=44,6 МПа, истинная плотность сИЦ=2,8 кг/л;
- песок – кварцевый, крупный, истинная плотность сИП=2,65 кг/л;
- крупный заполнитель – фракционированный сиенитовый щебень с наибольшей крупностью 20 мм, насыпная плотность сНК=1,41 кг/л; плотность зерен сЗК=2,66 кг/л, пустотность VK=0,47.
1. Определяем требуемую прочность бетона по формуле (4). Значение коэффициента Кб для тяжелого бетона равно 0, 78:
2. Определяем средний уровень прочности бетона. Так как данные о фактической однородности бетона отсутствуют, средний уровень прочности бетона принимаем равным требуемой прочности ( = =35,3 МПа) при коэффициенте вариации Vn=13,5 (см. разд. 1).
3. Определяем ориентировочный расход воды на 1м 3 уплотненной бетонной смеси из графика на рис. 3. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости Ж1, следовательно, она характеризуется временем уплотнения на стандартном приборе 5–10 с (см. табл. 5). Принимаем Ж=7 с, тогда расход воды составляет ВО=170 л. Из примечаний к графику принимаем поправки обусловленные свойствами применяемых материалов: на вид крупного заполнителя – (+10 л); на вид песка – (–10 л). Таким образом, ориентировочный расход воды на 1м 3 уплотненной бетонной смеси составляет:
4. Определяем значение цементно-водного отношения по формуле (9). Для этого по табл. 7, в зависимости от качества применяемых материалов, принимаем значение коэффициента А=0,65:
5. Определяем расход цемента на 1м 3 бетона по формуле (12):
6. Определяем абсолютный объем цементного теста по формуле (13):
7. Определяем коэффициент раздвижки зерен заполнителя по графику на рис. 4. В нашем случае (жесткая бетонная смесь; V ЦТ=266 л), коэффициент раздвижки зерен принимаем б=1,08.
8. Определяем расход крупного заполнителя на 1м 3 бетона по формуле (14):
9. Определяем расход песка на 1м 3 бетона по формуле (15):
10. Определяем расчетную плотность бетонной смеси по формуле (16):
Таким образом, расход материалов на приготовление 1м 3 бетона составит: цемента – 293 кг, воды – 170 л, щебня – 2413 кг, песка – 590 кг; цементно-водное отношение – 1,73; расчетная плотность бетонной смеси – 2310 кг/м 3 .
Пример3
Рассчитать состав бетона класса Btb4,0 (ВНОРМ=4 МПа) для однослойного дорожного покрытия дороги I категории. Коэффициент вариации прочности бетона Vn=10 %. Марка бетона по морозостойкости F200. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П1.
- цемент – портландцемент марки 400, активность цемента при изгибе R ЦИ =5,4 МПа, истинная плотность сИЦ=3,05 кг/л;
- песок – кварцевый, мелкий, истинная плотность сИП=2,62 кг/л;
- крупный заполнитель – щебень гранитный с наибольшей крупностью 40 мм, насыпная плотность сНК=1,45 кг/л; плотность зерен с=2,55 г/см 3 , пустотность VK=0,43;
- поверхностно-активные добавки – ЛСТ и СНВ.
1. Определяем требуемую прочность бетона по формуле (2). Значение коэффициента КТ принимаем в зависимости от величины коэффициента Vn, по табл. 3. (см. разд. 1) КТ=1,14:
2. Определяем средний уровень прочности бетона по формуле (1). Значение коэффициента КМ.П. принимаем по табл. 2. КМ .П.=1,09:
3. Определяем ориентировочный расход воды на 1м 3 уплотненной бетонной смеси из графика на рис. 3. Марка бетонной смеси по удобоукладываемости П1, следовательно, она характеризуется осадкой конуса ОК=1÷4 см (см. табл. 5). Принимаем осадку конуса ОК=2 см, тогда расход воды составляет ВО=155 л. Из примечаний к графику принимаем поправки обусловленные свойствами применяемых материалов: на вид крупного заполнителя – (+10 л); на вид песка – (+10 л). За счет применения поверхностно активных добавок (ЛСТ и СНВ), расход воды может быть снижен примерно на 10–15% (см. п. 3.4.). Принимаем 12 %. Таким образом, ориентировочный расход воды на 1м 3 уплотненной бетонной смеси составляет:
4. Определяем значение цементно-водного отношения по формуле (18). Для этого по табл. 12 принимаем значение коэффициента А2=0,34:
5. Определяем расход цемента на 1м 3 бетона по формуле (12):
6. Определяем коэффициент раздвижки зерен заполнителя. В нашем случае (бетонная смесь на мелком песке) б=1,7–1,9 (см. п. 5.3.). Принимаем б=1,8.
7. Определяем расход крупного заполнителя на 1м 3 бетона по формуле (14):
8. Определяем расход песка на 1 м3 бетона по формуле (19). Для этого по табл. 12 принимаем количество вовлеченного в бетонную смесь воздуха V В=50л:
9. Определяем расход добавок на 1м 3 бетона. По рекомендациям (см. п. 3.4.) принимаем расход добавок в пересчете на сухое вещество: ЛСТ – 0,2 % от массы цемента, и СНВ – 0,02 % от массы цемента. Тогда расход добавки ЛСТ составит 0,87 кг, а добавки СНВ – 0,087 кг.
10. Определяем расчетную плотность бетонной смеси по формуле (16):
Таким образом, расход материалов на приготовление 1м 3 бетона составит: цемента – 433 кг, воды – 154 л, щебня – 1080 кг, песка – 610 кг, добавки ЛСТ – 0,87 кг, добавки СНВ – 0,087 кг; цементно-водное отношение – 2,8; расчетная плотность бетонной смеси – 2277 кг/м 3 .
Определяем расход заполнителей.
Расход заполнителей (песка, щебня или гравия) в кг на 1 м 3 бетона вычисляют исходя из двух условий. Во-первых, сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона должна быть равна 1 м 3 (1000 л) уплотненной бетонной смеси, т. е.
где Ц, В, П; Щ — расходы цемента, воды, песка и щебня, кг/м 3 ;
Во-вторых, цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т.е.
Краз— коэффициент раздвижки зерен щебня раствором, для жестких бетонных смесей принимают равным 1,1, для пластичных смесей по таблице 6;
Таблица 6 - Значения коэффициента Краз для пластичных бетонных смесей.
Расход цемента, кг/м 3
Коэффициент а при В/Ц
Примечание. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент а находят интерполяцией.
Определяем расход щебня (гравия)
Решая совместно эти два уравнения, находят формулу для определения расхода щебня (гравия), кг/м 3 бетона:
Определяем расход песка
После определения расхода щебня (гравия) рассчитывают расход песка, кг/м 3 , как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя по формуле
Определяем расчетную среднюю плотность бетонной смесии коэффициент выхода бетона
Определив расход компонентов Ц, В, П, Ш(Г) на 1 м 3 бетонной смеси, кг, вычисляют ее расчетную среднюю плотность
Пример 4 . Дан зерновой состав песка, масса пробы 1000 г (первая строка табл. 7).
Требуется:
а) вычислить частные и полные остатки на ситах, %;
Б ) определить модуль крупности песка и группу песка.
Методика расчета.
По результатам просеивания определяют частный остаток на каждом сите аi, %, по формуле
где mi – масса остатка на данном сите , г ; mi – масса пробы , г .
Определяют полные остатки на каждом сите в процентах массы пробы , равные сумме частных остатков на данном сите и всех ситах с большими размерами отверстий по формуле
где a2,5 + а1,25 + . – частные остатки на соответствующих ситах.
Результаты вычислений заносят в таблицу 7 второй и третей строкой.
Таблица 7. Зерновой состав песка
Остаток на ситах
Размеры отверстий сит, мм
Определяем модуль крупности песка Мк без зерен размером крупнее 5 мм и менее 0,14 мм по формуле
Группу песка определяем по модулю его крупности в соответствии с таблицей 8
Таблица 8 - КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕСКОВ ПО КРУПНОСТИ (ГОСТ 8736)
| Группа песка | Модуль крупности Мк |
| Очень крупный | Св. 3,5 |
| Повышенной крупности | >> 3,0 до 3,5 |
| Крупный | >> 2,5 >> 3,0 |
| Средний | >> 2,0 >> 2,5 |
| Мелкий | >> 1,5 >> 2,0 |
| Очень мелкий | >> 1,0 >> 1,5 |
| Тонкий | >> 0,7 >> 1,0 |
| Очень тонкий | До 0,7 |
Группа песка по модулю крупности находится в пределах от 1,0 до 1,5 , т. е . очень мелкий.
6.2 ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
Vа — объем материала в абсолютно плотном состоянии, м 3 , см 3 .
m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
Vе — объем материала в естественном состоянии, м 3 , см 3 .
m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
Vн — объем материала в рыхлом состоянии, м 3 , см 3 .
Т а б л и ц а 1 - Истинная и средняя плотность некоторых строительных материалов
Плотность, кг/м 3
Пористость П материала характеризует объем, занимаемый в нем порами. Пористость характеризуется показателем пористости:
Следует различать открытую и закрытую пористость. Открытая пористость ПО, %, характеризуется количеством открытых пор, состоящих из сети капилляров, каналов и трещин, сообщающихся между собой и поверхностью материала. Открытую пористость определяют путем водонасыщения образца, после чего вычисляют по формуле:
m2- масса образца, насыщенного водой, кг, г.
m1- масса сухого образца, кг, г.
m4 - масса образца в воде при гидростатическом взвешивании, кг, г..
Закрытая пористость ПЗ характеризуется наличием в теле материала замкнутых пор и воздушных включений, не сообщающихся между собой.
Водопоглощение W – способность материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение – это разность между массой образца, насыщенного водой m2, и массой сухого образца m1:
Объемное водопоглощение Wоб - это разность между массой образца, насыщенного водой m2, и массой сухого образца m1 отнесенная к объему образца V:
| или | (8) |
Массовое водопоглощение Wm - это разность между массой образца, насыщенного водой m2, и массой сухого образца m1, отнесенная к массе сухого образца m1:
Влажность В- отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале m3, к массе (реже - к объему) материала в сухом состоянии т1:
m- масса пустой бюксы, г.
m1- масса бюксы с влажным образцом, г,
m2- масса бюксы с высушенным образцом, г
Водостойкость - свойство материала сохранять прочность при насыщении его водой. Критерием водостойкости строительных материалов служит коэффициент размягчения Кр - отношение прочности при сжатии материала, насыщенного водой, Rнас к прочности при сжатии сухого материала Rсух:
Rнас - прочности при сжатии материала, насыщенного водой,
Rсух - прочности при сжатии сухого материала.
Если Кр>0,75, то материал называют водостойким.
Водопроницаемость – способность материала пропускать через свою толщу воду. Степень водопроницаемости характеризуется коэффициентом фильтрации Кф, г/(см*ч*МПа). Коэффициент фильтрации вычисляется по формуле:
Q — количество фильтрата, см 3 ;
А — площадь образца, см 2 ;
р — избыточное давление воды в установке, МПа.
Прочность - способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок. Мерой прочности материала является предел прочности Rсж(раст), Па, кг/см 2 - наибольшее напряжение, соответствующее нарастающей нагрузке Р, при которой образец материала разрушается.
Предел прочности при сжатии или растяжении рассчитывают по формуле:
Рразр - разрушающая нагрузка, кг;
F - площадь первоначального сечения образца в плоскости, перпендикулярной действию нагрузки, см 2 .
Предел прочности при изгибе Rизг, образца прямоугольного сечения и при одной сосредоточенной нагрузке в середине пролета определяют по выражению:
Р - разрушающая нагрузка, Н;
l - расстояние между опорами, м;
b -ширина поперечного сечения образца, м.
h- высота поперечного сечения образца, м.
Предел прочности при изгибе Rизг образца прямоугольного сечения и при двух равных нагрузках, расположенных симметрично оси балки определяют по выражению:
а – расстояние между грузами, м.
Различные конструкции и сооружения рассчитывают не по пределу прочности, а по допускаемому напряжению:
z - коэффициент запаса прочности, величина которого более единицы;
При многократной переменной нагрузке наступает так называемая усталость материалов, и они могут разрушаться при напряжении, равном половине предела прочности.
Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала.
Твердость однородных каменных материалов определяют по специальной шкале, составленной для 10 минералов (табл. 2).
Т а б л и ц а 2 - Шкала твердости Мооса
Стальной нож черты не оставляет. Применяются в качестве абразивных (истирающих) материалов
Морозостойкостью называют свойство насыщенного водой материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности.
По числу выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания (степени морозостойкости) материалы подразделяют на марки Мрз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и более.
Если образцы после замораживания не имеют следов разрушения, то степень морозостойкости устанавливают определением коэффициента морозостойкости по формуле:
RМрз — предел прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость в кгс/см 2 ;
Rнас — предел прочности при сжатии насыщенного водой материала в кгс/см 2 .
Для морозостойких материалов величина КМрз должна быть не менее 0,75. Плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5%, обладают высокой морозостойкостью. Материал признают морозостойким, если после заданною числа циклов замораживания и оттаивания потеря и весе образцов в результате выкрашивания и расслаивания не превышает 5% и прочность снижается не более чем на 25%.
Количество тепла Q, ккал,проходящего через стену за z ч,прямо пропорционально разности температур на поверхностях стены, площади стены, времени и обратно пропорционально толщине стены:
Отсюда определяем коэффициент теплопроводности:
| или | (21) |
Теплопроводность материалов учитывается при теплотехнических расчетах толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении требуемой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей и холодильников. Она связана с термическим сопротивлением слоя материала R (м 2 °С/Вт), которое определяется по формуле:
Т а б л и ц а 3 Теплопроводность некоторых строительных материалов
Теплоемкость - свойство материала поглощать при нагревании определенное, количество тепла.
Для нагревания материала весом m кгот температуры t2 до t1 необходимо затратить количество тепла Q, ккал, прямо пропорциональное весу и разности температур:
с — коэффициент теплоемкости (или удельная теплоемкость), ккал/кг град.
Коэффициент теплоемкости с представляет собой количество тепла в килокалориях, необходимое для нагревания 1 кгданного материала на 1°С.
Истираемость И, г/см 2 – способность материала уменьшаться в весе и объеме под действем истирающих усилий.
m5 –вес образца до истирания, г
m6 – вес образца после истирания, г
F- площадь истирания, см 2
Читайте также: