Определение состава бетона задача

Обновлено: 10.01.2025

Расчет состава и пропорций тяжелых бетонов

О нлайн калькулятор расчета и подбора составов тяжелых бетонов на цементном вяжущем с применением крупного и мелкого заполнителей. С учетом пластифицирующих добавок, метода уплотнения и подвижности бетонной смеси. Расчет примерный, и может отличаться от реального, в зависимости от применяемых материалов, их влажности и других характеристик. Для более точного определения пропорций необходимо производить пробный замес.

Для расчета пропорций на один замес в бетоносмесителе, необходимо указать количество бетона равное рабочему объему бетоносмесителя (60-70% от общего).

Краткое описание тяжелых бетонов

Ж елезобетонные изделия для строительства изготавливаются не только на специализированных предприятиях, но и очень часто отливаются непосредственно на возводимом объекте. Без бетона не обходится ни одна стройка. Для создания надежной конструкции с заданными техническими характеристиками используют тяжелый бетон, который в соответствии со строительными нормами обладает объемной массой свыше 1 800 кг/м3.

Отличительные особенности тяжелого бетона

Легкие бетоны - производятся на основе «легких» наполнителей, которые значительно снижают объемную массу и повышают теплоизоляционные свойства. К тому же чем легче бетон, тем он имеет большую пористость, а значит низкую гидравлическую сопротивляемость, поэтому изделия из легкого бетона применяются для внутренних неответственных конструкций без сильного динамического разрушающего воздействия.
Тяжелые бетоны - характеризуются высокой прочностью и малой пористостью, что гарантирует отменную стойкость к любым механическим и химическим воздействиям. Строительные материалы из тяжелого бетона применимы для особо ответственных конструкций с открытой (природной) эксплуатацией, в том числе для возведения фундаментов, стен, и заливки полов.

Характеристики тяжелого бетона

Прочность – главный показатель способности железобетонных изделий выдерживать разрушающую нагрузку. Именно этот показатель указывает на область применения бетона в высотных зданиях, фундаментах или гидротехнических сооружениях. Показатель классифицируют от В3,5 до В60, что соответствует маркировке пределу прочности от М50 до М1000 (от 5 до 100 Мпа).
Температурное расширение и огнестойкость тяжелого бетона – показатель возможности использования строительных изделий в зонах температурного воздействия. Так, заливка пола из тяжелого бетона имеет коэффициент расширения не более 0,5 мм на погонный метр. Бетон способен выдерживать температуру до 500 градусов (выше происходит разрушение), а при температуре порядка 200 градусов теряется его прочность не более 30%.
Пористость, водостойкость и морозостойкость – смежные показатели, от суммы которых зависит эксплуатационная стойкость железобетонных изделий. Пористость тяжелого бетона не должна превышать 15%. Морозостойкость маркируется по способности выдерживать циклическое замораживание от F50 до F1000. Тяжелый бетон применяется при строительстве каналов и мостов, поэтому их водостойкость в пределах по маркировке W2 — W20 (цифра – показатель воздействия воды в кгс/см2).

Применение тяжелого бетона

О чень важно правильно проводить расчет и подбор состава и пропорций тяжелых бетонов, т.к. от этого зависит марка получаемого бетона и области его применения:

- Особо ответственные конструкции и гидросооружения должны возводиться из бетона марки не ниже М500.

- Ответственные сооружения, фундаменты и стены многоэтажек, плитные основания изготавливаются из бетона М250 – М350.

- Индивидуальное строительство может осуществляться бетонами М150 – М200.

- Неответственные бетонные изделия для дорожек, отмосток и элементов дорожного или ландшафтного дизайна могут отливаться прочностью М50 – М150.

Расчет состава тяжелых бетонов производится по методике в соответствии с ГОСТ 27006 - 86 (1989) "Бетоны. Правила подбора составов" и ГОСТ 7473 - 94 "Смеси бетонные. Технические условия".

Структурные особенности тяжелого бетона

Заполнители используются обязательно двух типов: крупноформатные и мелкие. Крупноформатные заполнители (щебень или гравий) обеспечивают прочность бетона, а мелкий - за счет уплотненного распределения повышает плотность и снижает пористость бетона. Заполнитель крупных форматов с угловатыми формами обеспечивает меньшую усадку отливки и эксплуатационную высокую динамическую прочность. Фракция мелкого заполнителя также влияет на характеристики бетонного изделия: чем мельче, тем плотность и водостойкость повышается. Стоит учесть, что от прочности крупноформатного заполнителя зависит и прочность самой бетонной отливки.
Пластичность бетона или удобоукладываемость – способность бетонной смеси полностью заполнить заливаемую форму с достаточным уплотнением для гарантирования расчетной его прочности. Пластичность маркируют от П1 (минимальная) до П5 (максимальная). Для заливки открытых площадок с применением уплотняющей (вибрационной) техники можно брать бетоны П1, но для сложных конструкций необходимо применять высоко пластичные бетонные растворы от П3 до П5.

Вода – важный расчетный ингредиент, добавление которого сверх нормы не допустимо.

О шибочно думать, что добавлением воды можно повысить пластичность бетона без вреда его качеству, т.к. падает его однородность и прочность и увеличивается усадка. Для повышения пластичности бетона используют пластификаторы, которые улучшают способность перемещения наполнителей, что гарантирует качественное заполнение формы и легкий выход из отливки воздуха с равномерной структурой всего бетона. Профессиональное строительство обязательно использует пластификаторы.

Подвижность бетонной смеси

Ж2 – применима для массивных железобетонных конструкций и опорных площадок. Обязательно использование виброуплотняющей техники.
Ж1 – бетонные смеси для возведения стеновых конструкций гражданского и промышленного назначения. Заполнение малых форм допустимо производить без механического уплотнения, но объемные изделия изготавливаются только с применением виброуплотнения.
П1 – рекомендуется проводить отливку непосредственно на месте возведения элемента конструкции. Подвижность применима для изготовления тонкостенных изделий с армированием не более 1%. В частном строительстве отливаются плиты, опоры и балки малого сечения с ручным и механическим уплотнением.
П2 – применяется для ответственных армированных (более 1%) конструкций: балки, элементы бункеров и мостов. Изготавливаемые детали обладают повышенной прочностью. В зависимости от формы используется ручное или механическое уплотнение.
П3 – бетон с отличной заполняющей способностью, заливаемый в скользящие опалубки с армированием более 1%. Особо популярен как в частном строительстве, так и коммерческом. В отдельных случаях необходимо для качественного заполнения сложных форм применение вибратора.
П4 – раствор легко заполняет любые формы опалубки без применения вибраторов, поэтому такой бетон очень популярен в частном строительстве: отливка фундаментов, стеновых и плитных конструкций. К тому же раствор с пластичность П4 идеально подходит для заполнения форм с густым армированием более 1%, при этом качество укладки обеспечивается простой штыковкой.

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Если вы не нашли ответа на свой вопрос, вы можете связаться с нами по обратной связи.

Определение расхода цемента.

Зная Ц/В и расход воды В, рассчитывают количество цемента Ц на 1 м 3 бетонной смеси:

Если расход цемента на 1 м 3 бетона окажется ниже допустимого, то необходимо довести его до нормы или ввести тонкомолотую добавку (СНиП 5.01.23-83, с. 13-16).

3.2.4 Определение расхода щебня (гравия) по формуле:

где П_{у щ(г)} – пустотность щебня (гравия) в стандартном рыхлом состоянии, в формулу подставляется относительная величина.

3.2.5 Определение расхода песка как разности между 1000 л бетонной смеси и суммой абсолютных объемов крупного заполнителя, цемента и воды по формуле:

где Ц, В, П, Щ(Г) - содержание цемента, воды, песка, щебня (гравия), кг;

3.3 Производственный ("полевой") состав

В производственных условиях обычно применяют песок и щебень (гравий) естественной влажности, поэтому определяют производственный состав с учетом влажности песка и щебня (гравия):

где W_п, W_щ – влажность песка и щебня, % по массе;

П_пр, Щ_пр, В_пр - расходы песка, щебня, воды с учетом естественной влажности (производственный, полевой состав), кг;

Ц, П, Щ, В - расходы цемента, песка, щебня, воды в составе, определенном расчетом, кг.

Коэффициент выхода бетона

Для определения потребности материалов на замес бетоносмесителя определенной емкости пользуются понятием "коэффициента выхода бетона". Он равен отношению объема полученной смеси в уплотненном состоянии к сумме насыпных объемов сухих исходных материалов:

где V_б- объем бетонной смеси в уплотненном состоянии , л;

V_нц, V_нп, V_нщ(г) – насыпные объемы соответственно цемента, песка, щебня (гравия), л.

Расход составляющих на замес бетоносмесителя

Определение количества материалов на замес бетоносмесителя определенной емкости:

где Ц_з, П_з, В_з, Щ_з - соответственно количество цемента, песка, воды, щебня (гравия), требуемое на замес бетоносмесителя, кг;

Ц_пр, П_пр, В_пр, Щ_пр - расходы соответственно цемента, песка, щебня (гравия) на 1 м 3 бетонной смеси (с учетом естественной влажности заполнителей), кг;

Примеры решения задач

4.1 Типовые задачи по теме "Основные свойства строительных материалов, лакокрасочные материалы, керамические материалы, древесина"

Задача

Масса сухого известняка составляет 280 г, содержание воды в образце 4,98 г. Средняя и истинная плотность соответственно 800 кг/м 3 и 1,6 г/см 3 . Определить пористость, водопоглощение по массе и объему.

1. Определяем пористость известняка

2. Определяем водопоглощение по массе

В_m = 4,98/280 . 100% = 1,78%

3. Определяем объем известняка

4. Определяем водопоглощение по объему

В_m = 4,98/350 . 100% = 1,42%

Задача

Определить маслоемкость мумии, если известно, что на 5 г пигмента израсходовано 1,2 см 3 льняного масла плотностью 936 кг/м 3

Определяем маслоемкость в г

М=1,2 . 0,936/5 . 100% =22,4 г

Маслоемкость мумии 22,4 г связующего на 100 г пигмента.

Задача

Образец древесины размером 10х10х8 см имеет влажность 20%. После высушивания до влажности 0% размеры его стали следующими: 9,5х9,5х7,8 см. определить объемную усушку и коэффициент объемной усушки.

1. Определяем первоначальный объем образца

V₁=10 10 8 = 800 см 3

2. Определяем первоначальный объем образца

V₂=9,5 9,5 7,8 = 703 см 3

3. Определяем объемную усушку

4. Определяем коэффициент объемной усушки

Задача

Определить, какое количество глины по массе и объему необходимо для получения 10200 шт. кирпичей плотностью 1800 кг/м 3 . Плотность глины 1700 кг/м 3 , влажность ее 15%, а потери при прокаливании (п.п.п.) глины составляют 10% от веса сухой глины.

1. Определяем общий объем кирпичей

V_к= 10200 2,5 1,2 0,65=19,89 м 3

2. Определяем общий вес кирпичей

M_к = 19,89 1800 = 35802 кг

3. Определяем массу глины с учетом влажности и п.п.п.

4. М_{г =} 35802 1,15 1,1=45290 кг

5. Определяем объем глины

V_г= 45290/1700=26,6 м 3

4.2 Типовые задачи по теме "Воздушные вяжущие вещества"

Задача

Сколько комовой извести и какой активности можно получить при обжиге 10 т известняка, имеющего влажность 5% и содержащего 8% примесей.

1. Количество известняка после испарения 5% воды в процессе обжига

10000кг х 0,95 = 9500 кг

2. Содержание примесей в известняке

9500 х 0,08 = 760 кг

3. Количество чистого известняка

9500 - 760 = 8740кг

4. При обжиге (1 = 1000-1200 °С) идет реакция диссоциации (разложения) известняка по реакции

Молекулярные массы веществ

5. Выход активной извести Х_СаО = (8740 х 56) / 100 = 4894,4кг

6. Выход комовой извести-кипелки с учетом примесей

7. Активность извести (содержание активной СаО)

(4894,4/5654,4 )х100% = 86,5%

Задача

Сколько извести-пушонки можно получить из 8 т извести негашеной комовой, имеющей активность 90%

Гашение извести идет по реакции СаО + Н₂О = Са(ОН)₂

Молекулярные массы веществ 56 + 18 = 74

В реакции гашения участвует только активная СаО

1. Количество активной негашеной извести-кипелки

8000 х 0,9 = 7200 кг

2. Выход извести-пушонки

7200 х 74 / 56 = 9514 кг

3. Учитывая, что при активности 90% примеси составляют 10%, из 8000 кг негашеной извести-кипелки получим извести-пушонки

9514 + 800 = 10314 кг

Задача

Сколько содержится в 1 м 3 известкового теста гидроксида кальция Са(ОН)₂ и воды, если средняя плотность известкового теста равна 1400 кг/м 3 ?

Истинная плотность гидроксида кальция 2050 кг/м 3 .

Тесто состоит из абсолютного объема гидроксида кальция и абсолютного объема воды

Содержание гидратной извести в кг обозначим через X, тогда содержание воды в 1 м 3 известкового теста В = 1400 - Х

Сумма абсолютных объемов извести и воды

Х / 2,05 + (1400-Х)/1 = 1000

откуда Х = 781 кг или 781 х 100 /1400 = 55%

В =1400-781 =619 л, или 100% - 55% = 45%

Задача

Определить среднюю плотность известкового теста, если оно содержит 50% воды. Истинная плотность извести-пушонки составляет 2,05 г/л.

1. В 1 кг известкового теста содержится 500 г извести и 500 г воды.

2. Абсолютный объем известкового теста состоит из абсолютного объема извести и абсолютного объема воды

500/2,05 + 500/1 = 744 см 3

3. Средняя плотность известкового теста

1000 / 744 = 1,34г/см 3 или 1340 кг/м 3

4.3 Типовые задачи по теме: "Гидравлические вяжущие вещества "

Задача

Определить пористость цементного камня, если содержание воды при затворении портландцемента было 32%, а количество химически связанной воды равно 20% от массы цемента. Истинная плотность цемента равна 3100 кг/м 3 .

Состав цементного теста по массе Ц : В = 1 : 0,32

1 .Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом

2. Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем

V_ц.к.=1000 / 3100 + 0,20 = 0,32+0,20 = 0,52 м 3

3. Относительная плотность цементного камня

4. Пористость цементного камня

Поры в цементном камне образуются за счет разности между общим количеством воды затворения, определяемым водоцементным отношением, и количеством воды химически связанной (гидратной), использованной на образование цементного камня.

Задача

Сколько потребуется пластифицирующей добавки для получения 50 т пластифицированного портландцемента. Добавка СДБ содержит 50% твердого вещества и 50% воды. Оптимальное содержание добавки СДБ составляет 0,2% от массы цемента (на сухое вещество СДБ).

1. Для приготовления 50 т пластифицированного портландцемента необходимо ввести 0,2% СДБ от массы цемента (на сухое вещество)

50000 х 0,002 = 100 кг сухого вещества

2. Количество водного раствора СДБ 50% - ной концентрации

Задача

Образцы балочек (из цементного раствора пластичной консистенции) размером 4х4х16 см испытаны на изгиб и половинки балочек на сжатие. При испытании на изгиб были получены следующие результаты: 4,7; 5,1; 5,2 МПа. Разрушающая нагрузка при испытании на сжатие оказалась равной 8000, 7880, 8200, 8100, 8000 и 7900 кгс. Установить марку портландцемента.

1. Марку портландцемента устанавливается по результатам испытания образцов-балочек на изгиб и половинок балочек на сжатие в соответствии с ГОСТ 30515-97.

2. При расчете предела прочности на изгиб берется среднее из двух наибольших результатов при испытании

3. При испытании на сжатие половинок балочек нагрузку передают через металлические прокладки размером 4х6,5 см, что соответствует площади в 25 см 2 .

Пример расчета состава бетона

Выбрать материалы и провести подбор состава бетона класса B30 для пустотных плит перекрытий, изготавливаемых непрерывным формованием на длинных стендах. Толщина конструкции 220 мм, диаметр отверстий 160 мм, минимальная толщина стенок 30 мм. Конструкция густоармированная, бетонирование производится на технологической линии БФ в цехе завода ЖБИ. Перемешивание бетонной смеси производится на двухвальной бетономешалке объем по выходу 1м 3 . Материалы: портландцемент R_ц 500 Д15, высокопрочный гранитный щебень фракции 5-20, песок с М_кр = 2,4.

Выбор материалов

Для расчета состава бетона используем метод «абсолютных объемов». Поскольку в формулах метода принят показатель – предел прочности бетона при сжатии (марка), необходимо перейти от класса бетона к его марке. Так как в задании не указан коэффициент вариации прочности бетона для предприятия–изготовителя, то приходится воспользоваться коэффициентом вариации, установленным нормативными документами для заводов сборного железобетона. Для тяжелого бетона ν=13,5%. При обеспеченности 95% формула пересчета примет вид:

В качестве второй проектной величины при расчете состава бетона принимается удобоукладываемость, характеризуемая подвижностью (ОК, см) или жесткостью (Ж, с).

Известно, что на линиях непрерывного формирования (за исключением экструдеров) успешно уплотняются бетонные смеси с ОК=1-4 см.

Высокая прочность бетона (390 кг/см 2 ) требует качественных заполнителей и цемента. С целью минимизации стоимости материалов выбираем (из доступных предприятию по дальности перевозки) портландцемент Rц 500Д15, поскольку к плитам перекрытий по условиям эксплуатации не предъявляются специальные требования (морозостойкость, водонепроницаемость, водопоглощение).

В качестве крупного заполнителя выбираем гранитный щебень фракции 5-20 без дополнительной промывки и активации поверхности. Выбор фракции крупностью до 20 мм вызван минимальной толщиной стенок плит перекрытий и высокой густотой армирования.

Из песков выбираем карьерный средней крупности (М_кр=2,4) в связи с небольшой дальностью его возки и приемлемым гранулометрическим составом. Все материалы удовлетворяют требованиям Государственных стандартов.

Данные для расчета состава бетона:

Проектные данные: R_б=390 кг/см 2 , ОК=2см.

Исходные данные по материалам:

Цемент R_ц 500 Д15, ρ_ц=3,12т/м 3 , ρ_нц=1,3 т/м 3

Расчет расхода материалов на 1м³ бетонной смеси

Для определения, гарантирующего получение бетона заданной прочности используем уравнение (4):

Расход воды (л), обеспечивающей требуемую удобоукладываемость определяем по графикам, приведенным на Рис. 3 и откорректированным на использование щебня 5-20:

Расход цемента определяем по формуле (7):

Для определения расхода щебня воспользуемся формулой (13):

В формуле имеются показатели, требующие предварительного определения: n- пустотность щебня, α- коэффициент раздвижки

количество песка определяется по формуле (14):

Ориентировочно проверим правильность расчетов из условий примерного веса 1 м 3 бетонной смеси – 2400 кг:

Метод «абсолютных объемов» не позволяет расчетами однозначно определить состав бетона, поэтому на опытном замесе уточним, получатся ли при установленных расчетом расходах материалов требуемые характеристики по прочности бетона и удобоукладываемости бетонной смеси.

Для корректировки состава принимаем объем пробного замеса – 10 литров. Расход материалов на замес, составляет:

Ц=3,24 кг; В=1,8 л; Щ=11,2 кг; П=8 кг.

После перемешивания смеси и определения ее подвижности оказалось, что ОК=0-1 см. Для ее увеличения потребовалось добавить 5% цементного теста или 1,42 л, что соответствует 0,9л В и 1,62кг Ц.

Введение указанного количества цементного теста привело к увеличению подвижности смеси до ОК=2-3 см, что может быть признано удовлетворительным результатом. Но, в связи с введением в смесь дополнительных материалов, состав смеси также изменился и нуждается в корректировке.

Фактические расходы материалов кг на 1 м 3 бетонной смеси составили:

тогда вес 1 м 3 бетонной смеси – 2344 кг.

Для корректировки состава по прочности – к кубам, изготовленным из приведенных выше материалов, добавим еще две серии кубов, изготовленных из смесей с тем же расходом воды, но при

После выдержки в течение 28 суток в камере нормального хранения, кубы были испытаны и показали следующую прочность:

Построенный график (Рис.6) позволил уточнить, что для получения R_б = 390 кг/см 2 на принятых материалах необходимо

Рис. 6. Определение расчетной величины В/Ц

Тогда, учитывая закон постоянства водосодержания, производим корректировку состава бетона по прочности:

С учетом исходной влажности песка и щебня расходы заполнителей и воды составят: П=604· 1,04=628 кг

Лабораторная работа №10 «Приготовление бетонной смеси и проверка свойств бетона. Расчет и подбор состава тяжелого бетона»

3. Подготовка работы: из материалов рассчитанных на замес готовим бетонную смесь, подвижность которой определяется стандартным конусом высотой 300 мм, с диаметром нижнего основания 200 мм, верхнего 100 мм.

4. Проведение работы: форму устанавливаем на ровную горизонтальную поверхность, предварительно протертую изнутри влажной тканью, затем через воронку форму заполняют тремя ровными по высоте слоями бетонной смеси с уплотнение каждого слоя 25-кратным штыкованием металлической штыковкой диаметром 16 мм и длиной 600 мм. после укладки и штыкования избыток бетонной смеси срезают кельмой вровень с краями формы. Затем форму снимают, не разрушая бетонный конус, и ставят рядом со смесью. Освобожденная от формы бетонная смесь под действием собственной массы начинает оседать. На верхнее основание формы конуса укладывают металлическую или деревянную линейку, от нижнего ребра которой другой линейкой измеряют конуса ОК с точностью до 0,5 см.

5. Схемы и формулы:

Рисунок 16. определение подвижности бетонной смеси стандартным конусом.

где, 1 – осевший конус бетонной смеси; 2 – линейка с делениями; 3 – металлическая линейка; 4 – форма – конус.

6. Вывод: в результате проведенных испытаний осадка конуса (ОК) равна 0, время вибрирования 12 сек. Марка по удобоукладываемости Ж2

«Определение марки бетона»

1. Сущность работы: изготавливаем образцы-кубы, по истечении 28 суток твердения в нормальных условиях (Н.У.) образцы осматриваем, измеряем, испытываем на сжатие, определяем средние значения предела прочности при сжатии по ГОСТ 26 633-91.

2. Аппаратура: формы, виброплощадки, неметаллическая линейка, лопатки, поддон, гидравлический пресс.

3. Подготовка работы: изготавливаем образцы согласно требованиям ГОСТ 26 633-91 и ГОСТ 10 180-90. замешиваем смесь лабораторного состава. Форму заполняем в два слоя каждый слой штыкуется из расчета: один удар на 1 м3поверхности, уплотнение производим на виброплощадке. Образцы выдерживаем во влажных условиях 1 сутки, затем формы распалубливаем, образцы оставляем для набора прочности.

Расчет производственного состава бетона с учетом влажности заполнителей. Расчет дозировки бетона на замес

Проектирование состава бетона в лабораторных условиях производится на сухих материалах. Однако, при хранении заполнителей в штабелях на заводах или стройплощадках даже под крышей, в щебне и песке накапливается определенное количество влаги, зависящее от температуры воздуха, его влажности и свойств заполнителя.

Состав бетонной смеси с учетом влажности заполнителя рассчитывают следующим образом.

При влажности песка W₁%, а щебня W₂%, количество влаги в заполнителях, л. составляет:

Это количество воды необходимо учесть при расчете расхода заполнителей и воды:

Плотность бетона при этом не изменяется. Коэффициент выхода бетонной смеси определяют по формуле 23.

Завершается проектирование состава бетона расчетом расхода материалов на замес.

Расчет дозировки бетона на замес

При этом исходят из условия, что сумма объемов цемента, песка и щебня в рыхлом состоянии соответствует емкости барабана бетоносместителя, а песок располагается в пустотах щебня, цемент в пустотах между зернами песка и потому бетонной смеси получается меньше. Поэтому расход материалов на один замес, кг, определяют по формула

На этом этапе проектирование состава бетона можно считать законченным. Остается лишь для удобства определения расхода материалов при планировании работ выразить состав бетона либо в натуральных показателях, например,

цемент Rц 400 Д0 – 320 кг/м 3 ;

щебень – 1240 кг/м 3 ;

песок – 680 кг/м 3 ;

либо соотношением по массе:

1 : x : у = 1 : 1,1 : 3,9 ; В/Ц=0,5 Rц 400Д0.

При необходимости полученный состав бетона проверяется на морозостойкость, водонепроницаемость и др. в соответствии с требованиями технического задания [3,5,10].

По вопросам приобретения Методического пособия и за консультациями просим обращаться:

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА БЕТОНА

Проектирование состава бетона позволяет надежно и наиболее экономично обеспечить требуемые компоненты состава бетона.

Требования к бетону обычно назначают в соответствии с видом выпускаемого изделия. При расчете состава бетона необходимо знать характеристики всех составляющих материалов. В частности необходимо иметь данные:

- заданный класс (марку) бетона

- удобоукладываемость бетонной смеси

- насыпную и истинную плотности заполнителей

- наибольшую крупность и пустотность крупного заполнителя

При подборе состава бетона необходимо опираться на следующую закономерность: коэффициент заполнения пустот и раздвижки зерен щебня раствором, для конкретной осадки конуса на данных заполнителях является величиной постоянной и зависит от расхода цемента. Это позволяет поновому определять оптимальное содержание песка в бетоне и решать задачу определения оптимального соотношения между песком и щебнем.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Бетон — искусственный каменный материал, получаемый в результате рационально подобранной и тщательно перемешанной с последующим затвердеванием смеси вяжущего вещества, заполнителей и воды, взятых в определенных соотношениях. До затвердевания эту смесь называют бетонной.

Активные составляющие бетона — цемент и вода. При взаимодействии они переходят в камневидное состояние Крупный и мелкий заполнители, равномерно распределенные в бетоне, образуют его жесткий скелет. Бетон способен выдерживать большие сжимающие нагрузки (сопротивляться сжатию), но плохо сопротивляется растягивающим усилиям (прочность его на растяжение в 10. 15 раз меньше чем на сжатие). В строительном производстве широко применяют предварительно напряженные железобетонные конструкции. Сущность предварительного напряжения состоит в обжатии натянутой арматурой той части бетона, которая будет работать при нагружении на растяжение или изгиб. В этом случае при действии растягивающих сил в предварительно напряженном бетоне вместо появления растягивающих напряжений лишь уменьшаются напряжения сжатия, а сопротивление возникновению трещин возрастает в несколько раз.

Конструкции из предварительно напряженного железобетона более экономичны, чем из обычного бетона.

Бетонной смесью называют рационально подобранную и тщательно перемешанную смесь, состоящую из вяжущего вещества, воды, мелкого и крупного заполнителей и добавок до начала ее формования и затвердения. Свойства бетонной смеси в значительной степени зависят от качества и соотношения всех её компонентов.

При воздействии на бетонную смесь внешними силами резко снижается ее вязкость. Изменение вязкости бетонной смеси под влиянием механических воздействий и восстановление ее после прекращения воздействий называется тиксотропией.

Огромное влияние на свойства бетонной смеси оказывает качество и количество цемента в смеси, а также расход воды.

К основным свойствам бетонной смеси относят: водопотребность, удобоукладываемость, однородность, вязкость, нерасслаиваемость, водоудерживающую способность.

Составом бетона называют соотношение по массе всех компонентов (вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей), при котором обеспечивается заданная удобоукладываемость бетонной смеси и заданные свойства при наименьшем расходе вяжущего для принятой технологии изготовления изделий. При проектировании состава бетона обычно требуется:

- назначить требование к бетону

- выполнить выбор материалов для бетона

- определить предварительный состав бетона

- осуществить проверку состава на пробных замесах

- произвести корректировку состава бетона в процессе производства

- определить специальные свойства бетона.

Требования к бетону обычно назначают в соответствии с видом выпускаемого изделия. Класс (марка) бетона, показатели других его свойств указывают в рабочих чертежах на изготовляемые изделия. Для приготовления бетонов применяют обычно местные материалы, которые расположены в непосредственной близости от завода. Из имеющихся материалов выбирают те, которые обеспечивают получение бетона с заданными свойствами при минимальном расходе цемента.

При действии возрастающего усилия бетонная смесь вначале претерпевает упругие деформации, когда же преодолена структурная прочность, она течет подобно вязкой жидкости. Поэтому бетонную смесь называют упруго-пластично-вязким телом, обладающим свойствами твердого тела и истинной жидкости.

Свойства, которые определяют качество бетонной смеси, относят к основным. К технологическим свойствам относят: удобоукладываемость, однородность, связность, водоудерживающая способность.

Удобоукладываемость характеризует способность бетонной смеси заполнять форму изделия и уплотняться в ней под действием силы тяжести или под действием внешних усилий. Характеризуется подвижностью или жесткостью.

Однородность бетонной смеси достигают путем выбора оптимальных соотношений смеси и достижения оптимального режима перемешивания. Смесь считают однородной, если любая ее проба, взятая в достаточно большом объеме не менее чем в пять раз превышающая больше объема заполнителя (имеет один и тот же состав).

Связность – характеризует способность бетонной смеси формоваться, приобретая заданную форму без разрывов и расслоений. Обеспечивается правильным выбором вещества, мелким заполнителем и оптимальным соотношением между фракцией крупного заполнителя и оптимальное время перемешивания.

Характеристиками связности бетонной смеси являются:

- раствороотделение; для определения бетонную смесь укладывают и уплотняют в кубик 10*12, затем вибрируют по времени зависящим от жесткости или подвижности бетонной смеси. После вибрирования верхний слой снимают (10 см) и взвешивают, тоже проделывают с нижним слоем. После этого каждый слой по отдельности промывают через сито 5 мм,

полностью отделяя раствор от заполнителя. Промытый крупный заполнитель высушивают, взвешивают и вычисляют объем верхней и нижней частей, и вычисляется раствороотделение, которое не должно превышать 20%.

- водоотделение – характеризует связанность бетонной смеси в состоянии покоя. Определяют: бетонную смесь уплотняют в цилиндре, закрывают пластиной и через 1.5 часа собирают воду на поверхности пипеткой, определяют массу, объем и количество выделившейся воды.

Водоудерживающая способность – это свойство бетонной смеси удерживать воду без ее выделения на поверхности изделия (цемент - арматура, цемент - крупный заполнитель). Оценивается тем максимальным количеством воды, где выделение воды не происходит.

Состав бетонной смеси рассматривается как соотношение между объемами растворенной части и крупного заполнителя. Он влияет на удобоукладываемость, и мы должны его оптимизировать. Эта задача решается при проектировании состава бетона. Для этой цели мы выбираем определенный коэффициенты избытка и раздвижки. При постоянных значениях расхода цемента и воды существуют оптимальные значения коэффициента раздвижки зерен, при котором наблюдается большая подвижность зерен.

При проектирование состава бетонной смеси используют 3 способа:

1 Расчетно-экспериментальный – при этом способе мы делаем сначала расчет, а потом экспериментально подтверждается (основные свойства материала известны и мы их подтверждаем).

2 Подбор состава бетонной смеси по графикам и таблицам, он используется в том случае, когда известны все свойства материала.

3 Ускоренный метод подбора - он применяется в тех случаях, когда не известны свойства материалов. При этом способе принимают ряд Ц/В отношений и расход материала при них, и, учитывая водопотребность заполнителей, готовят контрольные образцы испытывают и по испытаниям делают выбор.

При расчете состава бетона необходимо знать характеристики свойств всех составляющих материалов. В частности необходимо иметь следующие данные: заданный класс (марку) бетона, удобоукладываемость (подвижность или жесткость) бетонной смеси, а также характеристики материалов – вид и активность цемента, насыпную и истинную плотности заполнителей, их влажность. Расчет состава бетона должен производиться с учетом режима приготовления и уплотнения бетонной смеси, а также условий твердения изготовляемых изделий.

Определение состава бетонной смеси ведут в такой последовательности: рассчитывают водоцементное отношение в бетоне; назначают количество воды для бетонной смеси; определяют расход цемента; рассчитывают содержание мелкого и крупного заполнителей и определяют лабораторный состав бетона; приготавливают пробный замес бетонной смеси и проверяют заданную удобоукладываемость; изготавливают стандартные образцы-кубы; выдерживают их по заданному режиму и определяют класс (марку) бетона; производят корректировку состава и определяют специальные свойства бетона.

Компоненты бетонной смеси дозируют по массе (пористые заполнители дозируют по объему с коррекцией по массе, а жидкие – по массе или по объему). Допускаемая погрешность дозирования 1%.

При дозировании добавок следует учитывать, что их эффективность частично зависит и от порядка дозирования. В ряде случаев целесообразно вначале загрузить все сухие добавки и часть воды, а в процессе перемешивания ввести недостающую воду с добавкой.

Назначение оптимальной продолжительности перемешивания обеспечивает заданную производительность бетоносмесителя и высокое качество бетонной смеси. За продолжительность перемешивания принимают время от момента окончания загрузки материалов в смеситель до начала выгрузки из него готовой смеси. Продолжительность перемешивания следует устанавливать опытным путем. Для этого смесь одного и того же состава перемешивают разное время и изготавливают из нее контрольные образцы.

Технология приготовления бетонной смеси.

Бетонная смесь может быть приготовлена:

-на центральном районном заводе, снабжающем готовой смесью строительные объекты, расположенные на расстояниях, не превышающих технологически допустимые радиусы автомобильных перевозок;

-на приобъектных бетонных заводах;

-в автобетоносмесителях и смесителях-перегружателях.

Для приготовления небольших порций бетонной смеси используют бетоносмесители.

В крупных населенных пунктах и в районах с развитой дорожной сетью приготовление бетонной смеси предпочтительнее осуществлять на центральных районных заводах. Такие предприятия, как правило, экономически более эффективны, чем система мелких ведомственных приобъектных заводов. Они имеют более высокий коэффициент использования оборудования во времени, высокую степень механизации и автоматизации, что позволяет организовать эффективный контроль качества выпускаемой продукции.

Приобъектные бетонные заводы целесообразны главным образом в удаленных от центральных заводов районах и при невозможности доставки смеси с центрального завода по дорожным условиям района.

При необходимости доставки бетонной смеси на строительный объект, удаленный от центрального бетонного завода на расстояние, превышающее технологически допустимый радиус транспортирования готовой смеси, ее приготовляют в автобетоносмесителях или смесителях-перегружателях. В этом случае на заводе товарного бетона в автобетоносмесители или автобетоновозы загружают сухую или частично затворенную смесь, а ее окончательное приготовление осуществляется в процессе доставки или непосредственно на строительном объекте. Такая технологическая схема приготовления может быть экономически более эффективна, чем устройство приобъектного завода.

Процесс приготовления бетонных смесей включает в себя следующие технологические операции: подготовку, подачу и дозирование исходных компонентов, их перемешивание и выгрузку из смесителя готовой смеси. Качество приготовляемых бетонных смесей оценивают по однородности заданных свойств бетонной смеси (подвижность, расслаиваемость, плотность и др.) и бетона (прочность, плотность и др.).

Приготовление бетонной смеси осуществляют в смесителях принудительного или гравитационного перемешивания.

В гравитационных смесителях допускается приготовление бетонных смесей на плотных и пористых заполнителях плотностью в насыпном состоянии более 600 кг/м 3 . В смеситель подают цемент, песок и крупный заполнитель. Сухие составляющие перемешивают в течение 30 . 60 с, а затем вводят воду затворения и производят окончательное перемешивание .

При использовании предварительно насыщенных водой или растворами добавок пористых заполнителей их вводят вместе с плотным песком, после чего смесь перемешивают в течение 45. 60 с, а затем подают цемент и воду затворения. С целью уменьшения налипания цементно-песчаного слоя при приготовлении первых порций легкобетонной смеси на пористом песке рекомендуется до начала замесов смазать стенки бетоносмесителя цементным молоком.

Приготовление бетонной смеси в смесителях принудительного типа более эффективно для получения однородных смесей невысокой подвижности (до 8 см) и смесей с расходом цемента более 250 кг/м 3 , а также легкобетонных смесей.

При приготовлении легкобетонных смесей на низкопрочных пористых заполнителях (П25. П75) порядок загрузки компонентов и режим приготовления смеси назначается с учетом самоизмельчения зерен в процессе перемешивания. В этом случае сначала подают в смеситель цемент и 2 /з расчетного количества воды. При использовании плотного песка, песок загружают в смеситель вместе с цементом. Указанные компоненты перемешивают в течение 60 с, а затем после подачи пористых заполнителей и остатка воды производят перемешивание еще в течение 4. 5 мин для бетонов на сухих пористых материалах и 3 мин — на насыщенных пористых материалах. Для высокоподвижных бетонных смесей с осадкой конуса более 12 см продолжительность перемешивания уменьшается на 20 . 25 %

При использовании прочных (Ш25 и более) пористых и плотных заполнителей в смеситель подают все компоненты и перемешивают их с 2 /з воды затворения в течение 1,5. 2 мин, а затем вводят остальное количество воды затворения и производят повторное перемешивание в течение 2 . 3 мин.

Жаростойкие бетоны приготовляют следующим образом: в смеситель загружают сухие материалы и перемешивают их не менее 60 с, после чего в смеситель заливают затворитель (вода, жидкое стекло, раствор ортофосфорной кислоты), соответствующий данному виду бетона, и перемешивают смесь не менее 3 мин.

Использование турбулентных смесителей позволяет интенсифицировать процесс приготовления бетонных смесей за счет сокращения времени перемешивания по сравнению с принудительными смесителями с 3. 5 мин до 60. 90 с. Приготовление легкобетонных смесей в турбулентном смесителе наиболее эффективно для получения бетона классов ВЗ,5. В7,5 на низкопрочных пористых заполнителях при отсутствии пористого песка. Данный способ предусматривает использование эффекта дробления пористых зерен, и в первую очередь слабых, и образование активной тонкомолотой добавки, что ведет к повышению средней прочности заполнителя, а следовательно и бетона. Этим достигается возможность получения равнопрочных бетонов, приготовленных в принудительных смесителях при экономии 15 . 20 % цемента.

Приготовление легкобетонных смесей в турбулентных смесителях осуществляется следующим способом. Сначала в смеситель заливают воду, затем подают цемент и перемешивают их в течение 5. 10 с. После этого загружают пористый заполнитель. Время перемешивания после введения пористого материала устанавливается путем проведения опытных замесов, в которых устанавливаются соответствие получаемого гранулометрического состава заполнителей заданному, требуемые свойства бетонной смеси и бетона. Ориентировочное время перемешивания может приниматься 40. 80 с но не менее 30с, при этом плотность в насыпном состоянии применяемого пористого заполнителя должна быть не более 600 кг/м 3 . При использовании в бетонных смесях воздухововлекающих добавок их перемешивают с водой и цементом в течение 5. 10с перед загрузкой пористых материалов.

Бетонные смеси с добавками приготовляют как в смесителях гравитационного, так и принудительного типа. При этом пластифицирующие, пластифицирующие воздухововлекающие, воздухововлекающие, противоморозные добавки, ускорители твердения и замедлители схватывания вводят вместе с водой затворения, а суперпластификаторы вместе с 0,2. 0,25 частями воды в конце процесса перемешивания. В зависимости от объема приготовляемой смеси продолжительность перемешивания принимают 200. 300 с для смесителей гравитационного типа и 90 . 150 с — для принудительного. Для равномерного распределения добавки по всему объему бетонной смеси продолжительность перемешивания после введения всех материалов, в том числе и добавок, принимают не менее 90 с для гравитационных смесителей и 30 с — для принудительных.

В автобетоносмесителях осуществляют затворение сухой смеси и ее перемешивание, а также окончательное приготовление частично затворенной на заводе товарного бетона смеси. Сухую бетонную смесь затворяют при вращающемся барабане автобетоносмесителя за 20 . 30 мин до выгрузки готовой смеси. Бетонную смесь после ее затворения перемешивают в течение 15. 20 мин при частоте вращения барабана автобетоносмесителя 6. 12 мин.- 1 .

При загрузке в автобетоносмеситель частично затворенной (смоченной) смеси на заводе товарного бетона вводят 60. 75% воды, а оставшееся количество за 10. 20 мин до выгрузки автобетоносмесителя. Продолжительность перемешивания смеси при окончательном ее приготовлении 8 . 10 мин при частоте вращения барабана автобетоносмесителя 10 . 18 мин- 1 .

Смесители-перегружатели используют для окончательного приготовления частично затворенных смесей, доставляемых на строительную площадку автобетоновозами или самосвалами. Технология приготовления бетонной смеси в смесителе-перегружателе барабанного типа аналогична технологии приготовления смеси в автобетоносмесителях. При использовании смесителя-перегружателя конвейерного типа продолжительность перемешивания смеси после введения оставшейся воды затворения 8. 12 мин при частоте вращения винтовых конвейеров 30 . 40 мин- 1 .

Критерием качества перемешивания бетонной смеси служит коэффициент вариации ее подвижности, однородности и прочности контрольных кубов, приготовленные из одного замеса. Для назначения продолжительности перемешивания опытным путем определяют зависимость коэффициента вариации заданных свойств бетонной смеси и бетона. Достаточной является продолжительность перемешивания, при которой вариация подвижности и однородности бетонной смеси не превышают соответственно 10% и прочности образцов-кубов из одного замеса — 5%. Отбор проб для испытаний производят сразу после перемешивания, при этом они должны отбираться равномерно по мере выгрузки замеса из всех его частей. В процессе эксплуатации бетоносмесителя периодически проверяют качество перемешивания, которое также зависит от износа и правильности установки лопастей смесителя. Подобная проверка заключается в сравнении содержания крупного заполнителя в пробах, отобранных в начале, середине и конце выгружаемого замеса. Количество крупного заполнителя в пробе определяют с помощью Мокрого рассева смеси на сите с отверстиями 5x5 мм. Разность в содержании крупного заполнителя в трех пробах не должна превышать 5 %.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОСТАВА БЕТОНА

Читайте также: