Строительные материалы специального назначения

Строительные материалы

Строительные материалы специального назначения

 

Методические указания и задания к контрольным работам

для студентов ИДПО

 

Тверь 2017
Общие сведения

 

Основные знания по дисциплине «Строительные материалы» студенты - заочники получают путём самостоятельного изучения соответствующих учебников согласно рабочей программе теоретического курса, прослушивания установочных лекций в период лабораторно - экзаменационных сессий, а также выполнения лабораторных работ. Кроме того, дополнительному закреплению теоретического материала, приобретению навыков в его использовании и контролю полученных знаний служит выполнение контрольных работ. Первая контрольная работа охватывает следующие разделы курса: введение, основные свойства строительных материалов, природные каменные материалы, керамические материалы и изделия, материалы и изделия из силикатных расплавов, неорганические вяжущие вещества, бетоны (общие сведения, строение, свойства тяжёлого бетона).

Вторая контрольная работа выполняется по мере изучения остальных разделов программы курса: бетоны (принципы определения состава, основы технологии, коррозия и защита от неё, специальные виды бетонов, понятие о железобетоне), строительные растворы, понятие о строительных композитах, силикатные изделия автоклавного твердения, материалы и изделия из древесины и металлов, органические вяжущие вещества и материалы на их основе, теплоизоляционные и акустические материалы, лакокрасочные материалы.

Каждая контрольная работа включает решение трёх задач и ответы на три теоретических вопроса. Задания на контрольную работу (контрольные задания) состоят из 25 Вариантов сблокированных задач и вопросов (по три задачи и три вопроса в блоке). Определение номера Варианта производится студентом-заочником по последним двум цифрам своего учебного шифра (номера зачётной книжки), причём непосредственно тем из них, которые находятся в пределах от 01 до 24 (цифры 00 соответствуют Варианту 25); вычитанием 24 из тех, которые находятся в пределах от 25 до 49; вычитанием 49 из тех, которые находятся в пределах от 50 до 74, и вычитанием 74 из тех, которые находятся в пределах от 75 до 99.

Контрольные работы выполняются в тетради после записи условий задач и теоретических вопросов. Выполненную работу студент подписывает, ставит дату выполнения и направляет на кафедру для проверки. Замечания и пояснения к контрольным работам преподаватель даёт в рецензиях и на полях тетради. В случае положительной рецензии контрольная работа остаётся на кафедре, а студент получает допуск к лабораторно - экзаменационной сессии. В случае отрицательной рецензии работа возвращается студенту для исправлений и дополнений.

Допускается устное собеседование преподавателя со студентом по выполненным контрольным работам без составления письменной рецензии.

Основные учебники и учебные пособия

Белов В.В., Петропавловская В.Б. Краткий курс материаловедения и технологии конструкционных материалов для строительства: Учебное пособие. – 2-е изд. Тверь.: Изд-во ТГТУ, 2005. – 212 с.

Горчаков Г.И., Баженов Ю.М. Строительные материалы: Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1986. – 688 с.

3. Белов В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Лабораторные определения свойств строительных материалов: Учебное пособие. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004. – 176 с.

 

 

ПЕРВОЕ КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

 

Вариант 1

1. Масса образца камня в сухом состоянии равна 50 г. Определить массу образца после насыщения его водой, а также его истинную плотность, если известно, что водопоглощение образца по объёму равно 18 %, а пористость - 25 % и средняя плотность - 1800 кг/м³.

2. Определить количество известкового теста по массе и объёму, содержащего 50 % воды и полученного из 2 т извести - кипелки, имеющей активность 85 % (по содержанию СаО). Плотность известкового теста 1420 кг/м³.

3. Номинальный состав цементного бетона по объёму 1: 2,5: 3,1 при водоцементном отношении В/Ц=0,45. Определить количество составляющих материалов на 135 м³ бетона, если на 1 м³ его расходуется 390 кг цемента, а влажность песка и гравия в момент приготовления бетонной смеси была соответственно равна 5,6 и 3,0 %. Насыпная плотность цемента 1,3 т/м³, песка – 1,6 т/м³, гравия – 1,5 т/м³.

Вопросы

1. Охарактеризуйте основные виды стандартов, применяемых в области строительных материалов и строительства.

2. Как меняются свойства строительных материалов (с примерами) под воздействием атмосферных факторов?

3. Какие материалы называют огнеупорными? Области применения огнеупорных материалов.

 

Вариант 2

1. Определить пористость образца камня, если известно, что его водопоглощение по объёму в 1,7 раза больше водопоглощения по массе, а истинная плотность равна 2,6 г/см³.

2. Определить пористость цементного камня при водоцементном отношении 0,6, если химически связанная вода составляет 16 % от массы цемента, истинная плотность которого 3,1 г/см³.

3. Определить коэффициент выхода и плотность цементного бетона, если для получения 555 м³ его израсходовано 162,5 т цемента, 275 м³ песка и 525 м³ гравия, имеющих насыпную плотность соответственно 1,2; 1,6 и 1,5 т/м³. Водоцементное отношение было равно 0,4.

Вопросы

1. Охарактеризуйте технические свойства горных пород осадочного происхождения, применяемых в строительстве.

2. Какие добавки вводятся в глины при изготовлении керамических изделий и каково их назначение?

3. Что представляют собой магнезиальные вяжущие вещества, их свойства? В чём основное отличие каустического магнезита от каустического доломита?

Вариант 3

1. Камневидный материал в виде образца - куба, ребро которого равно 6,5 см, в сухом состоянии имеет массу 495 г. Определить коэффициент теплопроводности (ориентировочный) и возможное назначение материала.

2. Определить расход глины по массе и объёму, для изготовления 1000 шт. глиняного модульного кирпича при следующих данных: плотность кирпича 1350 кг/м³, плотность сырой глины 1650 кг/м³, относительная влажность глины 15 %. Потери глины при прокаливании составляют 8,0 % от массы сухой глины.

3. Определить пористость цементного бетона состава 1:1,9: 4,5 (по массе) при В/Ц=0,50, если химически связанная вода составляет 15% от массы цемента. Плотность бетона 2390 кг/м³ при влажности 2 %.

Вопросы

1. В чём существенные отличия производства и свойств глиняного кирпича пластического формования и полусухого прессования?

2. Что такое глинозёмистый цемент? Каков его химический состав и какие основные химические реакции протекают при его твердении?

3. Что такое цементный бетон, из чего он состоит и по каким признакам классифицируется?

 

Вариант 4

1. Масса образца камня в сухом состоянии 76 г. После насыщения образца водой его масса увеличилась до 79 г. Определить плотность и пористость камня, если его водопоглощение по объёму составляет 8,2%, а истинная плотность равна 2,68 г/см³.

2. Определить расход глины по массе и объёму, необходимый для изготовления 1000 шт. глиняного модульного кирпича при следующих данных: плотность кирпича 1700 кг/м³, плотность сырой глины 1700 кг/м³, относительная влажность глины 18 %. Потери глины при прокаливании составляют 7,0 % от массы сухой глины.

1. Цементный бетон с 7-дневным сроком твердения показал предел прочности при сжатии 20 МПа. Определить ориентировочную активность цемента, если водоцементное отношение было 0,4.

Вопросы

1. Перечислите имеющиеся разновидности красного кирпича, укажите основные требования к сырью для его производства.

2. Каковы состав и структура металлургических шлаков? Как получают и какими свойствами обладают шлакоситаллы?

3. В каком виде и для каких целей применяют воздушную известь?

Вариант 5

1. Сухой образец камня при испытании на сжатие разрушился при показании манометра 100 МПа. Определить предел прочности при сжатии образца в насыщенном водой состоянии, если известно, что коэффициент размягчения равен 0,6, а площадь образца в 2 раза больше площади поршня гидравлического пресса.

2. Сколько получится глиняного обыкновенного кирпича в штуках из 2,5 м³ глины, если плотность кирпича 1700 кг/м³, плотность сырой глины 1600 кг/м³, а влажность глины составляет 12 %. Потери глины при прокаливании составляют 8 % от массы сухой глины.

3. Плотность бетонной смеси номинального состава 1: 1,9: 4,1 (по массе) оказалась 2235 кг/м³. Водоцементное отношение было 0,45. Определить расход составляющих материалов на 1 м³ бетона, если в момент приготовления бетонной смеси влажность песка была 7 %, а гравия - 4,0 %.

Вопросы

1. Как изменяются свойства строительных материалов по мере их увлажнения? Приведите примеры.

2. В каком виде и для каких целей применяют гипсовые вяжущие вещества?

1. Какова роль вяжущего, заполнителей, воды и добавок в бетоне?

Вариант 6

1. Определить плотность каменного образца неправильной формы, если на воздухе его масса равна 80 г. Масса образца, покрытого парафином, равна 80,75 г. При взвешивании парафинированного образца в воде получили 39 г.

2. Сколько будет получено гидратной извести (пушонки) из 5 т извести кипелки с активностью 88 %, если влажность гидратной извести равна 3,5 %?

3. Определить расход сухих материалов по массе и объёму на 1 м³ бетона, если номинальный состав его по массе 1: 2,2: 5,1 при водоцементном отношении 0,65. Насыпные плотности компонентов бетона: песка - 1600 кг/м³, щебня – 1450 кг/м³ и цемента – 1300 кг/м³. Коэффициент выхода нужно взять из справочных данных.

Вопросы

1. Наличие каких минералов в составе природного каменного матери ала придаёт ему прочность при ударном воздействии нагрузки?

2. Какое сырьё применяют для производства портландцемента и по каким схемам технологического процесса получают этот материал?

3. Какие требования предъявляются к заполнителям тяжёлого бетона?

Вариант 7

1. Определить коэффициент размягчения камня, если при испытании образца в сухом состоянии на сжатие максимальное показание манометра пресса было равно 38,8 МПа, тогда как такой же образец в водонасыщенном состоянии показал предел прочности при сжатии 20,1 МПа. Образец имел форму куба с ребром 7 см. Площадь поршня пресса равна 50 см².

2. Для затворения 5 кг строительного гипса взято 65 % воды. Определить пористость полученной абсолютно сухой гипсовой отливки при условии, что весь гипс состоял из полугидрата, а плотность сырой отливки равна 2,1 кг/дм³.

3. Определить минимально необходимую ёмкость бетоносмесителя и плотность бетонной смеси, если при одном замесе получается 2 т бетонной смеси состава 1: 2: 4 (по массе) при водоцементном отношении В/Ц=0,6 и коэффициенте выхода, равном 0,7. Насыпные плотности материалов для бетона: песка – 1,6 т/м³, щебня – 1,5 т/м³ и цемента –1,3 т/м³.

Вопросы

Приложение 1

Пример 1.

Горная порода имеет истинную плотность 2,5 г/см³. Определить пористость образца породы, если известно, что его водопоглощение по объему в 1,7 раза больше водопоглощения по массе.

Решение. Отношение водопоглощения по объему к водопоглощению по массе материала равно его средней плотности r_о, т.е.

,

где r_в – плотность воды, 1 г/см³.

Следовательно, средняя плотность образца горной породы r_о = 1,7 г/см³. Пористость образца П (%) породы:

где r – истинная плотность материала.

Отсюда

Ответ: пористость образца горной породы 32 %.

Пример 2.

Масса образца легкого бетона в сухом состоянии равна 118 г, а после парафинирования – 120 г. Образец, покрытый парафином, вытесняет из объемомера 98 г воды. Рассчитать коэффициент теплопроводности бетона.

Решение. Сначала определяем объем парафина V _п (см³), затраченного на покрытие образца, по формуле

где т ₁ – масса образца покрытого парафином, г; т – масса сухого образца, г; r – плотность парафина, равная 0,93 г/см³.

см³.

Вычисляем среднюю плотность образца r_о по формуле

,

где V ₁ – объем образца с парафином, численно равный массе воды, вытесненной образцом, см³; т.е.

г/см³.

Коэффициент теплопроводности бетона l [Вт/(м × °C)] рассчитываем по формуле В.П. Некрасова

,

где d – относительная плотность материала, т.е.

Вт/(м ×°C).

Ответ: коэффициент теплопроводности бетона равен 0,53 Вт/(м ×°C).

 

Пример 3.

Бетонный кубик с размером ребра 15 см разрушился при испытании на гидравлическом прессе при показании манометра 9,5 МПа.

Определить предел прочности бетона при сжатии, если площадь поршня пресса равен 570 см².

Решение. Предел прочности при осевом сжатии R _сж(МПа) вычисляется по формуле

,

где Р _разр – разрушающая сила, H; A – площадь сечения до испытания, мм².

Для определения разрушающей силы Р _разр в Н необходимо показания манометра в МПа в момент разрушения кубика умножить на площадь поршня в мм², т.е.

.

Предел прочности бетона при сжатии равен

МПа.

Ответ: предел прочности бетона при сжатии равен 24,1 МПа.

 

Пример 4.

Для производства извести употребляется известняк, содержащий 5 % глинистых и кварцевых примесей и 3 % влаги. Определить, к какому сорту (по активности) будет относиться полученная известь.

Решение. Общее содержание примесей и влаги в известняке составляет 5 + 3 = 8 %; следовательно, карбоната кальция СаСО₃ в известняке содержится 920 кг.

Получение извести происходит по реакции СаСО₃ → СаО + СО₂. Молекулярные массы СаСО₃ и СаО соответственно равны 100 и 56 г. Таким образом, выход извести из 920 кг СаСО₃ составит 920×56/100 = 515 кг.

Состав полученного продукта: СаО – 515 кг; примеси – 50 кг; итого – 565 кг.

Содержание СаО в смеси %.

Следовательно, известь по активности относится к 1 сорту (более 90 %).

Ответ: известь по активности относится к 1 сорту.

 

Пример 5.

Определить пористость цементного камня из пуццоланового портландцемента, если цементное тесто содержало 37 % воды (В/Ц = 0,37). Количество химически связанной воды после затвердевания составило 7 % от всей воды затворения. Истинная плотность цемента 3,05 г/см³.

Решение. Расчет ведем на 1 кг цемента. Объем цементного теста равен сумме абсолютных объемов цемента и воды затворения

см³.

Пористость в цементном камне (капиллярная пористость) получается за счет испарения не вступившей в химическое взаимодействие с цементным камнем воды, объем пор будет равен объему этой воды.

см³.

Определяем пористость цементного камня

Ответ: пористость цементного камня 49,3 %.

Пример 6.

Какой пористостью будет обладать цементный камень, если при затворении цементного теста водоцементное отношение составляло 0,45, а за время твердения химически связалось 18 % всей воды. Остальная вода испарилась. Истинная плотность цемента равна 3,1 г/см³.

Решение. Расчет ведем на 1 кг цемента. Его абсолютный объем равен см³.

Воды при затворении взято 1000 × 0,45 = 450 г или 450 см³.

Количество химически связанной воды 450 × 0,18 = 81 см³.

Испарилось несвязанной воды 450 – 81 = 369 см³, т.е. объем пор в цементном камне, образовавшихся в результате испарения воды, равен 369 см³.

Пористость цементного камня равна

Ответ: Пористость цементного камня равна 47,8 %.

Пример 7.

При рассеве песка на стандартном наборе сит получились следующие остатки. Необходимо вычислить частные, полные остатки, определить модуль крупности песка и дать заключение о соответствии песка как мелкого заполнителя для тяжелого бетона.

Варианты исходных данных для определения зернового состава песка и проверки его соответствия приведены в таблице 3.10.

Пример выполнения задания

Результаты рассева песка на контрольных ситах

Размер отверстий сит, мм	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	Прошло через сито 0,16 мм
Остатки на ситах, г

Решение. На основании результатов ситового анализа определяем частные и полные остатки на контрольных ситах в процентах.

Определим массу просеиваемой навески как сумму остатков на всех ситах и поддоне:

S = 30 + 180 + 320 + 210 + 240 + 20 = 1000 г.

Частный остаток на сите с размером отверстий 2,5 мм

= 30 / 1000 · 100 = 3 % и т. д.

Полный остаток на сите № 2,5 равен соответствующему частному остатку, т.е.

А_2,5 = а_2,5 = 3 %.

Полный остаток на сите № 1,25 равен сумме частных остатков на данном сите и сите № 2,5, т.е.

А_1,25 = а_1,25 + а_2,5 = 18 + 3 = 21 % и т.д.

Результаты расчетов сведены в таблице.

Результаты расчета частных и полных остатков песка

Размер отверстий контрольных сит	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	Поддон
Частные остатки, %
Полные остатки, %

Модуль крупности песка

Полученные результаты в виде кривой просеивания наносим на стандартный график зернового состава песка.

График зернового состава и кривая просеивания песка

 

Нанесенная на график кривая просеивания, характеризующая зерновой состав данного песка, расположена в области песков, пригодных в качестве мелкого заполнителя тяжелого бетона класса В15 и выше, вблизи нижней границы крупных песков.

Вывод: в соответствии с ГОСТ 8736-93 данный песок по модулю крупности = 2,5 и полному остатку на сите 0,63 равному 53 % относится к группе крупных песков (модуль крупности св. 2,5 до 3,0; полный остаток песка на сите с сеткой № 063 св. 45 до 65 %); по содержанию зерен крупностью менее 0,16 мм соответствует I классу (содержание зерен крупностью менее 0,16 мм ­– не более 5 %).

Пример 8. Рассев щебня на контрольных ситах дал следующие результаты. Определить частные и полные остатки на ситах, найти наибольшую и наименьшую крупность щебня и проверить соответствие его зернового состава требованиям, предъявляемым к крупному заполнителю тяжелого бетона.

Варианты исходных данных для определения зернового состава щебня и проверки его соответствия приведены в таблице 3.11.

Пример выполнения задания

Результаты рассева щебня на контрольных ситах

Размер отверстий контрольных сит, мм					Прошло через сито 5 мм
Остатки на ситах, кг	0,9	10,1	6,5	1,8	0,7

Решение. По заданным остаткам на ситах определяем общую массу просеиваемой навески как сумму остатков на всех ситах, включая поддон:

= 0,9 + 10,1 + 6,5 + 1,8 + 0,7 = 20 кг.

После этого находим частные и полные остатки на каждом сите в процентах.

Результаты расчета частных и полных остатков песка на контрольных ситах

Размер отверстий контрольных сит					Поддон
Частные остатки, %	4,5	50,5	32,5		3,5
Полные остатки, %	4,5		87,5	96,5

По найденным полным остаткам определяем наибольшую и наименьшую крупности щебня. За наибольшую крупность принимается размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 5 %. За наименьшую крупность принимают размер отверстий первого из сит, на котором полный остаток не менее 95 % (сквозь которое проходит не более 5 % просеиваемой навески).

В данном случае = 40 мм; = 5 мм.

Полусумма и равна (40 + 5) / 2 = 22,5 мм; принимаем ближайший размер ячейки стандартного сита, т.е. 20 мм.

1,25 = 1,25 · 40 = 50 мм.

Характеристики зернового состава щебня

Диаметр отверстий контрольных сит, мм	= 5 мм	0,5 ( + ) = 22,5 мм	= 40 мм	1,25 = 50 мм
Полные остатки на ситах, % по массе	96,5		4,5

По данным рассева щебня и расчета полных остатков на указанных ситах строим график зернового состава щебня (пунктирная линия), нанося его на область плотных смесей (заштрихованная область).

 

График зернового состава щебня

 

График зернового состава данного щебня расположен в заштрихованной области (область плотных смесей).

Вывод: Данный щебень соответствует по зерновому составу требованиям, предъявляемым к крупному заполнителю тяжелого бетона.

Пример 9. Расход цемента равен 300 кг на 1 м³ бетона, водоцементное отношение В/Ц = 0,6. Химически связанная цементом вода составляет 15 % от его массы. Определить пористость затвердевшего бетона.

Решение. Количество воды в 1 м³ бетонной смеси:

В = 300 ^. 0,6 = 180 кг или 180 дм³.

Количество воды, химически связанной цементом:

В₁ = 300 ^. 0,15 = 45 кг или 45 дм³.

Количество свободной воды, не вступившей в химические реакции с цементом:

В₂ = 300 – 45 = 135 дм³.

Следовательно, объем пор, образованных избыточной водой затворения, в 1 м³ бетона будет равен V_п = 135 дм³.

Пористость затвердевшего бетона без учета гелевых пор в цементном камне и пор, образованных воздухом, который вовлекается в бетонную смесь при ее перемешивании:

Ответ: пористость затвердевшего бетона 13,5 %.

Пример 10. Номинальный состав цементного бетона (по объему) 1:2,2:3,1 при водоцементном отношении В/Ц = 0,45. Сколько необходимо материалов для приготовления 150 м³ бетона при расходе на 1 м³ бетона 390 кг цемента? Влажность песка 6 %, щебня – 2 %. Насыпные плотности компонентов бетона: цемента – 1,3 т/м³; песка – 1,6 т/м³; щебня – 1,5 т/м³.

Решение. Находим насыпной объем цемента, расходуемого на 1 м³ бетона:

м³.

Насыпной объем сухого песка, расходуемого на 1 м³ бетона:

м³.

Насыпной объем сухого щебня, расходуемого на 1 м³ бетона:

м³.

Расход воды на 1 м³ бетона: т или 0,176 м³.

Расход цемента на 150 м³ бетона: т.

Расход песка влажностью 6 % на 150 м³ бетона:

т.

Воды в песке содержится: т или 9,5 м³.

Расход щебня с влажностью 2 % на 150 м³ бетона:

т.

Воды в щебне содержится: т.

Всего вносится воды вместе с заполнителями:

т или 13,7 м³.

Расход воды на 150 м³ бетона: м³.

Пример 11.

При испытании в возрасте 8 суток средний предел прочности тяжелого цементного бетона в кубиках размером 100´100´100 мм оказался равным 8,4 МПа. К какой приблизительно марке по прочности относится испытанный бетон?

Решение. Находим ориентировочную прочность бетона в 28-суточном (марочном) возрасте по формуле

МПа.

Для перехода к образцам стандартного размера 150´150´150 мм полученное значение прочности бетона умножаем на коэффициент 0,95, т.е.

МПа.

Ответ: бетон ориентировочно относится к марке по прочности М100.

Пример 12.

Рассчитать состав тяжелого бетона с классом, маркой (нужное подчеркнуть) по прочности на сжатие В _20_ (М _ ___). Удобоукладываемость бетонной смеси по показателю подвижности ОК, жесткости Ж (нужное подчеркнуть) составляет _ 4_ см (____ __ с).

Исходные материалы: портландцемент: марка, активность (нужное подчеркнуть) М _400_ (_ 39,2_ МПа), истинная плотность r_ц = _ 3,1 _ кг/дм³, насыпная плотность r_нц = _ 1,2 _ кг/дм³; песок средней крупности: истинная плотность r_п = _ 2,65 _кг/дм³, насыпная плотность r_нп = _ 1,6 _ кг/дм³, водопотребность _ 5 _%; щебень, гравий (нужное подчеркнуть): истинная плотность r_щ = _ 2,7 _ кг/дм³, насыпная плотность r_нщ = _ 1,45 _ кг/дм³, наибольшая крупность НК = _ 40 _ мм, пустотность V _щ = _ 46,5 % _.

Для получения заданной подвижности, жесткости (нужное подчеркнуть) в пробном замесе объемом 50 л увеличили расход воды и цемента, заполнителей (нужное подчеркнуть) на 10 %. Фактическая плотность бетонной смеси составила r_бс^ф = 2460 кг/м³. Влажность песка и крупного заполнителя в производственных условиях равна соответственно W _п = 5_ % и W _щ = 3_ %. Емкость бетоносмесителя по загрузке 500 дм³.

1. Расчет предварительного состава бетона

Требуемую среднюю прочность бетона определяют, если в задании указан класс бетона по прочности на сжатие, по формуле

28,3 МПа,

где В – класс бетона по прочности на сжатие; К _б – коэффициент, зависящий от вида бетона (для тяжелого бетона К _б равен 0,778).

Если в задании указана марка бетона по прочности на сжатие, то требуемую прочность бетона в МПа рассчитывают по формуле

R _б = 0,11 ^. М,

где М – заданная марка бетона.

Определение среднего уровня прочности – округляем в большую сторону до ближайшей марки, в данном случае М 300, т.е. R _б = 30 МПа.

Водоцементное отношение определяют по формулам:

а) для обычного бетона (при В/Ц ³ 0,4)

; (3.11)

б) для высокопрочного бетона (при В/Ц < 0,4)

, (3.12)

где R _б – прочность бетона в возрасте 28 суток после твердения при нормальных условиях, МПа; А и А ₁ – коэффициенты, зависящие от качества заполнителей; R _ц – активность цемента, МПа.

Первую формулу следует применять, если , в других случаях надо пользоваться второй формулой.

Значения коэффициентов А и А ₁ берут из табл.3.23.

Таблица 3.23

Значения коэффициентов А и А ₁

Материалы для бетона	А	А 1
Высококачественные Рядовые Пониженного качества	0,65 0,60 0,55	0,43 0,40 0,37

В данном случае следует воспользоваться формулой для обычных бетонов ( = 30 МПа = 47,04 МПа) – коэффициент А для рядовых заполнителей равен 0,6 (см. таблицу 3.23):

0,562.

Определение расхода воды – по таблице 3.24 в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя, т.е. для подвижности (жесткости) ОК = 4 см (Ж = ______ с) и наибольшей крупности щебня (гравия) НК = _ 40 _ мм расход воды В = _ 175 _ дм³.

Таблица 3.24

Ориентировочные расходы воды на 1 м³ бетона

Удобоукладываемость бетонной смеси	Наибольший размер зерен заполнителя, мм
Гравий	Щебень
Осадка конуса, см	Жест- кость, с
4 и менее 5-9 10-15 16 и более	31 и более 21-30 11-20 5-10 1-4 - - -

Примечание: 1.Таблица составлена для средних песков с водопотребностью 7 %. При применении крупного песка с водопотребностью менее 7 % расход воды уменьшается на 5 дм³ на каждый процент снижения водопотребности; при применении мелкого песка с водопотребностью более 7 % расход воды увеличивается на 5 дм³ на каждый процент увеличения водопотребности. 2. При применении пуццолановых цементов расход воды увеличивается на 15...20 дм³. 3. При расходе цемента свыше 400 кг/м³ расход воды увеличивается на 10 дм³ на каждые 100 кг цемента.

Коррекция расхода воды, исходя из водопотребности песка 5 % (см. примечание к таблице 3.24), – уменьшение на 5 х 2 = 10 дм³, т.е. В = _ 165 _ дм³.

Расход цемента на 1 м³ бетона определяют по формуле

294 кг.

Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется меньше допускаемого по СНиПу (см. таблицу 3.25), то следует увеличить его до требуемой величины Ц _min. В данном случае Ц _min = _ 180 _ кг, следовательно увеличение расхода цемента не требуется; окончательно Ц = _ 294 _ кг.

Таблица 3.25

Минимальный расход цемента Ц _min для получения нерасслаиваемой плотной бетонной смеси

 

Вид смеси	Наибольшая крупность заполнителя, мм
Особо жесткая (Ж > 20 с) Жесткая (Ж = 10- 20 с) Малоподвижная ((Ж = 5-10 с) Подвижная (ОК = 1-10 см) Очень подвижная (ОК = 10-16 см) Литая (ОК > 16 см)

Расход заполнителей на 1 м³ бетона определяют по следующим формулам:

; (3.13)

, (3.14)

где Щ, П, Ц и В – расходы соответственно щебня, песка, цемента и воды в килограммах на 1 м³ бетона; a - коэффициент раздвижки зерен щебня растворной частью; V _п – пустотность щебня в долях единицы; r_щ, r_п и r_ц – истинные плотности соответственно щебня, песка и цемента, кг/дм³; r_ощ – насыпная плотность щебня, кг/дм³.

Коэффициент раздвижки a для жестких бетонных смесей следует принимать в пределах 1,05-1,15, в среднем – 1,1; для пластичных смесей a принимают в соответствии с таблицей 3.26.

Таблица 3.26

Оптимальные значения коэффициента a для подвижных бетонных смесей

Расход цемента	Оптимальные значения коэффициента a при В/Ц
0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	- - 1,32 1,4 1,5	- 1,3 1,38 1,46 1,56	1,26 1,36 1,44 - -	1,32 1,42 - - -	1,38 - - - -

Примечания: 1. При других Ц и В/Ц коэффициент a находят интерполяцией. 2. Если водопотребность песка более 7 %, коэффициент a уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности; если водопотребность песка менее 7 %, коэффициент a увеличивают на 0,03 на каждый процент снижения водопотребности.

Определение расхода щебня

1265 кг,

где коэффициент раздвижки a в данном случае как для пластичных смесей (ОК = 4 см) составил по интерполяции 1,31 (по таблице 4 – для расхода цемента 294 кг/м³ и В/Ц = 0,562).

Определение расхода песка

720 кг.

В результате расчета получен предварительный состав бетонной смеси в виде расхода материалов Ц, В, П и Щ (кг) на 1 м³ или 1000 дм³:

Цемент	Вода	Песок	Щебень	В/Ц
				0,561

Расчетная плотность бетонной смеси (кг/м³) составляет

r_бс = Ц + В + П + Щ = 289 + 165 + 724 + 1265 = 2444 кг/м³.

2. Корректирование состава бетона по пробному замесу

Состав бетона, полученный расчетом, уточняется на пробных замесах и по результатам испытаний контрольных образцов.

Объем пробного замеса составляет ___ 50 ____ л.

После корректирования удобоукладываемости бетонной смеси на пробном замесе определяют фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес (с учетом увеличения расхода воды и цемента или заполнителей согласно заданию).

Количество материалов и характеристики бетонной смеси в пробном замесе 50 л
Цемент Цз (Цзф) Вода Вз (Взф) Песок Пз (Пзф) Щебень Щз (Щзф)	исходной смеси	после корректировки состава
14,7 8,25 36,0 63,25	16,17 9,07 36,0 63,25
Суммарная масса всех материалов в пробном замесе, кг	122,2	124,49
Средняя плотность бетонной смеси rбс (rбсф), кг/дм3	2,444	2,460
Объем пробного замеса V з(V зф), дм3.		50,61

Фактический объем пробного замеса V _з^ф определяют по формуле

дм³,

где r_бс^ф – фактическая плотность бетонной смеси, кг/дм³ (не должна отличаться от расчетной плотности более чем на 2 %).

В данном случае фактическая плотность бетонной смеси отличается от расчетной плотности на 0,65 %, что является допустимым расхождением (менее 2 %).

Состав бетонной смеси с учетом корректирующих добавок и фактической средней плотности:

319 кг.

179 дм³.

711 кг.

1251 кг,

где Ц_з^ф, В_з^ф, П_з^ф и Щ_з