Расчет начального состава бетона по методу «абсолютных объемов»

Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

 

-марка по подвижности: П1;

-марка бетона по морозостойкости: F400;

-марка бетона по водонепроницаемости: W8;

-подвижность бетонной смеси: h q = 12 см;

-наибольшая крупность заполнителя: D max = 20 мм;

-модуль крупности песка: M f= 1,52;

-нормальная густота цементного теста:wn c = 26 % [1, п.5.7, с. 52];

-расчетная прочность бетона, выраженная средним уровнем прочности: R m u = 64,31 МПа

-ограничение по водоцементномуотношению: (Мw/Мс) mах = 0,45;

-нормируемые минимальный и максимальный расходы цемента: M c, min = 200 кг/м3,

Mc,max=530 кг/м3;

-активность цемента:R c = 49 МПа;

-плотность цемента: rc = 3100 кг/ м3;

-насыпная плотность цемента: r s, c = 1300 кг/ м3 [2, с. 53];

-плотность песка: r s = 2,65 m/ м3;

-насыпная плотность песка: r s, s = 1500 кг/ м3 [2., с. 53];

-насыпная плотность щебня: rm, g = 2,68 m/ м3;

-насыпная плотностьщебня: r s, g = 1400 кг/ м3 [2, с. 53];

-плотность воды: rw = 1000 кг/м3;

1) Определяем водоцементное отношение Mw/Mc:

а) из условия обеспечения прочности бетона и при Mw/Mc³ 0,4

 

 

где k1 – коэффициент, определяемый по табл. 3.1, k1 = 0,6

б) проверяем выполнение условия обеспечения плотности бетона

Mw/Mc ≤(Mw/Mc)max

Mw/Mc = 0,43≤(Mw/Mc)max = 0,45.

Удовлетворяет условию Mw/Mc³ 0,4, принимаем 0,43

2)Определяемрасход воды Mw, исходя из подвижности h q = 12 см:

Mw = a0 + a1 hq,

Mw = 186+2,32*12=213,8 кг/м3;

3) Находим расход цемента и химдобавки:

 

Mc = 213,8/0,43=497,2кг/м3.

Сравниваем с нормируемыми минимальным M c, min и максимальным M c, maxрасходами цемента, проверяем выполнение неравенства

M c, min<M c<M c, max;

200 кг/м3< 497,2кг/м3< 530 кг/м3

Неравенство выполняется, поэтому назначаем расход цемента, равный расчетному: Mc=497,2

4) Определяем расход крупного заполнителя:

гдеa - коэффициентраздвижки, определяемый по табл. 3.3(по линейной интерполяции

a= 1,52);

n s, g – пустотность крупного заполнителя, определяемая по формулеn s, g = 1 - rs,g / r m, g:

n s, g = 1 – 1400 / 2590= 0,46;

M g = 1 / (1,52 *0,46/ 1400 + 1 / 2590)= 1111,1 кг/ м3

5) Определяем расход мелкого заполнителя:

M s = (1 – (497,2/ 3100 + 213,8/ 1000 + 1111,1/2680)) * 2650 =530кг/м3;

6) Определяем расчетную среднюю плотность свежеуложенного бетона:

r m, d = M c + M w + M s + M g + M z 1 + M z 2;

r m, d = 497,2+213,8+530+1111,1 + 0,67 + 10,1= 2362,87 кг/м3

7) Начальный состав бетона в частях выражаем соотношениями:

по массе

1: 665 / 321: 1205/ 321 = 1:2,07:3,75

По объему  и Mw/Mc

или

1: 2,04 * 1,3 / 1,48: 1,5 * 3,75 * 1,3 / 1,4 = 1: 1,72: 3,3

8) Определяем расчетный коэффициент выхода бетона:

Или b = 1 / (Мс / r s, c + М s / r s, s + M g / r s,g);

b = 1 /(497,2/1300 + 530/1500 + 1111,1/1400) = 0,65.

Результаты расчета начального состава бетона

Компонент	Расход компонента, кг/м3
Цемент	497,2
Песок	530
Щебень	1111,1
Вода	175
Добавка ЛСТМ-2	0,67
Добавка CaCl2	10,1

 

3.3 Экспериментальная проверка расчетных составов бетона

 

Составление плана экспериментальной проверки.

Приняты следующие исходные данные из задания на КР:

- Mc= 321кг/м3

- Mw= 665кг/м3

- Ms= 1205кг/м3

- Mg= 180кг/м3

Экспериментальную проверку расчетных составов проводим по одноэтапной схеме.

В качестве основного варьируемого параметра назначаем водоцементное отношение. Определяем, что дополнительных составов будет два.

 

Объем одного образца составляет

Компоненты	Условное Обознач.	Расходы компонентов на замесы, кг
		Основного состава	1-го дополнительного	2-го дополнительного
Цемент Песок Щебень В том числе: Фракции 5…10 мм (15 %) Фракции 10…20 мм (25 %) Фракции 20…40 мм (60 %) Вода	mc,obs ms,obs mg,obs mw,obs,i mz1,obs mz2,obs	3,57 8,4 - 2,15 3,58 8,61 2,13 0,008 0,123	3,57 8,4 - 2,15 3,58 8,61 1,81 0,008 0,123	3,57 8,4 - 2,15 3,58 8,61 2,45 0,008 0,123
Итого		28,57	28,25	28,89
Водоцементное отношение		0,52	0.442	0,598

 

Vsp = 1,5x1,5x1,5=3,375 дм3;

Тогда объем замеса равен

Vb,mix = 1,1*2*3,375=7,425

-из условия, что подвижность в соответствии с ГОСТ 10181-2000 определяются дважды. Так как объем стандартного конуса № 1 равен Vcon,nl 5,5 дм3 тогда объем замеса равен

Vb,mix = 1,1*2*5,5 12,0 дм3

Назначаем наибольшее из полученных значений объемов замеса:

Vb,mix = 12,0 дм3

Для изменения водоцементного отношения в дополнительных составах при условии постоянства расхода цемента назначим коэффиценты варьирования расхода воды в замесах для 1-го дополнительного состава Kvar1=0,85 и для 2-го - Kvar2=1,15.

Таким образом, расходы компонентов на замес в дополнительных составах согласно предлагаемому плану одноэтапной опытной проверки должны отличаться расходами воды:

-для 1-го дополнительного состава

mw1,mix=kvar1mw,mix;

-для 2-го дополнительного состава

mw2,mix=kvar2mw,mix;

Результаты определения расходов компонентов бетона на замесы основного и двух дополнительных с учетом варьирования расходами воды, а также содержания фракций в смеси щебня представлены в таблице.

Результаты расчета расходов материалов на замес

 

3.4 Расчет расходов компонентов по фактическим зависимостями назначение номинального состава бетона.

 

Рассчитываемноминальный составбетонаспомощьюполученныхзависимостей:

1) Зависимость расхода воды от подвижности бетонной смеси видаM w, obs = f (h q):

M w, obs = 0,1289 + 3,6 * 10-3h q;

Определяем фактический расходводы номинального состава бетона при заданной подвижности h q = 12 см:

M w, obs = 0,1289 + 3,6 * 10-3* 12 = 0,172 т/м3.

2) ЗависимостьводоцементногоотношенияотпределапрочностибетонавидаM w / M c = f(R b):

(M w/ M c) obs = 0,9875 – 0,0116 * R m,b.

Определяем фактическое значениеводоцементного отношения в номинальном составе для расчетной прочностиR m,u = 64,31 МПа:

(M w/ M c) obs = 0,9875 – 0,0116 * 64,31 = 0,42МПа.

Сравниваем полученное значение водоцементного отношения (M w/ M c) obsс максимально допускаемой его величиной по условию плотности (M w/ M c) max: так как(M w/ M c) obs = 0,42меньше,чем(M w/ M c) max = 0,45 и не удовлетворяет условию (M w/ M c) 0,4,топринимаем

(M w/ M c) obs= 0,45

3) Зависимостьсредней плотности свежеуложенногобетона от расхода воды вида r m, b, obs =f (M w, obs):

r m, b, obs =2,6632 – 1,644 * M w, obs;

Устанавливаем фактическую среднюю плотность бетона номинального состава при расходе воды в номинальном составе, равномM w, obs = 0,143 т/м3:

r m, b, obs =2,6632 – 1,644 * 0,172 = 2,380 т/м3.

4) Определяем содержание песка в смеси заполнителей r в номинальном составе бетона, используя расходы песка и щебня, вычисленные при расчете начального состава бетона:

r = M s / M s + M g;

r = 530 / (530+1111,1) = 530 / 1641,1 = 0,323.

5) Определяем расход цементаM с, obsв номинальном составе бетона:

M с, obs = M w / (M w / M c) obs;

M с, obs = 0,172 /0,42= 0,409т/м3.

M s, obs = (2380 – (0,409 + 0,172 + 13,01)) * 0,323 = 764т/м3

8) Определяем расход щебня M g, obs в номинальном составе бетона:

M g, obs = M s, obs* (1-r) / r = 0,764 * (1 – 0,323) / 0,323 = 1110т/м3

M z1 = 0,002*0,409 = 0,81

M z2 = 0,003*0,409 = 12,2

Результаты расчета номинального состава бетона

Компонент	Расход компонента, кг/м3
Цемент	409
Песок	764
Щебень	1110
Вода	172
Добавка ЛСТМ-2	0,81
Добавка CaCl2	12,2

4. Назначениеи корректировка рабочего состава бетона

 

4.1 Расчет и назначение рабочего состава бетона

 

1) Назначение и корректировку рабочего состава выполняем, имея в виду,что расходы цемента и химических добавок ЛСТМ-2 и CaCI2 в рабочем составе остаются неизменными по сравнению с фактическим номинальным составом:

M c, w =M c, obs = 0,275 т/м3;

M z 1 =8,1* 10-4 т/м3;

M z 2 = 12,2 * 10-3 т/м3.

2)Номинальныерасходы пескаM s, obsи щебня M g, obsдолжны бытьуточнены, так как в песке содержится гравийсодержаниемj g = 7 % а в щебнепесок отсутствует,

т.е. j s = 0%:

M*s, obs = (M s, obs * (1-j s) -M g, obs* j s) / (1 – (j s + j g));

M*s, obs = (0,764* (1 – 0) – 1,110 * 0) / 1 – (0 + 0,07)) = 0,821т/м3;

M*g, obs = (M g, obs * (1-j g) -M s, obs* j g) / (1 – (j s + j g));

M*g, obs= (1,110 * (1 – 0,07) – 0,764 * 0,07) / (1 – (0 + 0,07)) = 1,397 т/м3

3) Определяем расходы влажных заполнителей, увеличивающиеся на массу содержащейся в них воды (согласно п. 6. Заданияw s = 4,8 %иw g = 0,7 %):

M s, w = M* s, obs (1 + w s / 100);

M s, w = 0,754 * (1 + 4,8/100) = 0,860т/м3

M g, w = M* g, obs (1 + w g / 100);

M g, w = 1,241 * (1 + 0,7/100) = 1,406 т/м3.

4) Определяем расход воды, уменьшающийся на ее массу в заполнителях:

M w, w= M w, obs - (M*s, obs * (w s – kw am, s) / 100 + M*g, obs * (w g – kw am, g) / 100);

M w, w = 0,172 – (0,824*4,8)/ 100 + 1,397 * (0,7/ 100) = 0,142 т/м3,

где k = 0,так как применяется заполнители из плотных горных пород с водопоглощениемwam,g(s)<0,5 %.

5)Вычисляем коэффициент выхода рабочего состава бетона.

По графику зависимости влияния влажности песка на его насыпную плотность, при влажности w s = 4,8 % насыпная плотность rs,s, w = 1200 т/м3.

Насыпная плотность влажного щебня увеличится на количество содержащейся в нем воды, а именно:

r s, g, w = r s, g * (1 + w g / 100);

r s, g, w = 1,4 * (1 + 0,007) = 1,41т/м3.

Коэффициент выхода рабочего составабетонавычисляем по формуле:

b = 1/(M c / r s, c + M s / r s, s, w + M g / r s, g, w);

b = 1 / (0,409/1,3+0,86/1,2+1,397/1,41) = 0,495

5. Рассчитываем номинальный состав бетона в частях по массе:

1: 2,1: 3,4

6. Рассчитываем номинальный состав бетона в частях по объему:

1: 2,3: 3,2

 

Результаты расчета рабочего состава бетона

Компонент	Расход компонента, кг/м3
Цемент	409
Песок	860
Щебень	1406
Вода	142
Добавка ЛСТМ-2	0,81
Добавка CaCI2	12,2

 

4.2 Расчет рабочих дозировок компонентов бетонана замес в бетоносмесителе

 

Так как емкость барабана бетоносмесителя V b m = 4500 дм3 указана в задании, исходя из суммарной загрузки сыпучими материалами,то дозировки компонентов бетона на замесбетоносмесителяm b m, iопределяемс учетомвыходабетонапоформуле

m b m, i = b w* V b m* M i, w:

m b m, c = 0,495 *2,4* 0,409 = 0,482т;

m b m, s = 0,495 *2,4 * 0,860 = 1,01т;

m b m, g = 0,495 *2,4 * 1,406 = 1,65 т;

m b m, w = 0,495 *2,4 * 0,142= 0,167т;

m b m, z 1 = 0,495 *2,4 * 8,1* 10-4 =10,46 * 10-4 т;

m b m, z 2= 0,495 *2,4 * 12,2 * 10-3 = 14,49 * 10-3 т.

 

4.3 Расчет суммарной стоимости материаловна 1 м3 бетона рабочего состава

 

На основе фактических расходов по рабочему составу вычисляем суммарную стоимость материалов на 1 м3 бетона. Результаты расчета оформляем в таблицу с учетом Региональных цен за единицу материала [1, табл. П7.1 приложения 7, с 218-227].Текущие цены с учетом территориальных коэффициентов, принятых для Вологодской области материала [1, табл. П7.2 приложения 7, с 225-227], количество и стоимость компонентов также показаны в таблице.

Так как цена заполнителей указана за единицу насыпного уплотненного объема, то пересчитываем их расходы по массе на расходы по объему с использованием значений их насыпной плотности в уплотненном состоянии.

Находим насыпную плотность влажного песка r s, s, d, wв уплотненном состоянии:

r s, s, d, w= 1,1 *r s, s, w = 1,1 * 1200 = 1320кг/ м3.

Находим насыпную плотность влажного щебня r s, g, d, wв уплотненном состоянии:

r s, g, s, d, w = 1,05 * r s, g, w = 1,05 * 1410 = 1481 кг/ м3.

 

Материал		Ед. изм.	Цена за единицу, руб.			Количество		Стоимость, руб.
			Региональная	Коэффициент	Текущая	т/м3	м3/м3
Цемент		т	5300	0,85	4505	0,275	-	1238,87
Вода		м3	15	0,66	9,9	0,09	-	0,891
Добавка ЛСТМ-2		м	32545	0,66	21479,7	5,5*10-4	-	11,81
Добавка CaCl2		м	901,27	0,66	594,83	8,25*10-3	-	4,907
Песок		м3	50	0,66	33	0,784	0,593	19,6
Щебень:						1,285
Фракции 5-10 мм (15 %)		м3	500	0,66	330	0,193	0,129	42,71
Фракции 10-20 мм (25 %)		м3	500	0,66	330	0,321	0,215	70,95
Фракции 20-40 мм (60 %)		м3	500	0,66	330	0,771	0,517	170,61
Итого								1560,34

 

Литература

 

1. Кузьмин В. И., Кузьмин И. В., Лукьянчик Г. В., Коноплев С. Н., Тихонов В. Б. Проектирование составов специальных тяжелыхцементных бетонов / ВИТУ. СПБ.,2004.

2. Тихонов В.Б., Кузьмин В.И., Оболдуев А.Т., Саксеев В.А., Тихомиров А.П. Строительные материалы для объектов Министерства обороны: Учебник/Виси.-СПБ.,1994.

3. Кузьмин В.И., Лукьянчик Г.В., Саксеев В.А. Автоматизированные расчеты при подборе составов и контроле качества строительных материалов / ВИСИ. – СПБ., 1996.

4. Кузьмин В.И., Оболдуев А.Т., Тихомиров А.П. Черемский А.Л. Лабороторные работы по курсу строительных материалов для объекта Министерства обороны. В 2-х ч. Ч. I и II / ЛВВИСКУ. – Л., 1989.

5. Журнал лабораторных работ.

6. Дополнительные справочные материалы лаборатории кафедры № 13.

7. Инструкция по использованию программного обеспечения автоматизированных расчетов на ЭВМ.

8. Кузьмин В.И. Новый высокоэффективный способ состава бетона ///АО «Учебно-научный центр «Перспектива»». – СПБ., 1994.

Размещено на Allbest.ru