Расчет состава бетонной смеси с заданными свойствами

Январь 6, 2014 в Программы для подбора составов бетона

. контакты 8 929 943 69 68 http://vk.com/club23595476 .

Расчет состава бетонной смеси с заданными свойствами

Подбор состава сводится к установлению рационального соотношения между составляющими материалами бетона, определению номинального состава и корректировке рабочего состава, расчету и передаче в производство рабочих дозировок. Подобранный состав должен обеспечить заданную подвижность (удобоукладываемость), прочность бетона при минимальном расходе цемента.

До начала расчета необходимо проверить качество всех исходных материалов. Наиболее прост и удобен расчет по методу абсолютных объемов, предложенный профессором Б.Г. Скрамтаевым, Расчет ведется на I000 литров бетонной смеси. Удобнее показать его на примере.

З а д а н и е: подобрать состав бетона для железобетонного монолитного перекрытия в промышленном здании. Конструкция особо насыщена арматурой. Содержание арматуры – более 1%, минимальное расстояние между стержнями арматуры – 60 мм. Толщина плиты 100 мм, наименьшее измерение балок – 200 мм. Марка бетона “200″ (принимается по чертежам конструкции). Пластичность бетонной смеси можно принять по таблице в зависимости от размеров конструкции и густоты армирования.

Таблица СНиПа рекомендует бетон пластичностью 5-8 см. Наибольшая крупность заполнителя может быть принята не более 1/2 толщины плиты, 1/3 наименьшего измерения балок и более 3/4 расстояния между стержнями арматуры в свету.

Следовательно, наибольшая крупность гравия может быть принята 40 мм (45 мм).

Характеристика материалов

Портландцемент марки “400″:

плотность rц = 3,1 г/см3 или 3,1 кг/л;

насыпная плотность r = 1300 кг/м3.

Песок средней крупности Мкр =2,4 по зерновому составу соответствует стандарту;

плотность rп = 2,61 г/см3;

насыпная плотность rп = 1400 кг/м3

Гравий: наибольшая крупность Dнб = 40 мм;

плотность rг = 2,6 г/см3;

насыпная плотность r = 1510 кг/м3;

пустотность П =42 %;

коэффициент пустотности Кп = 0,42;

Вода питьевая водопроводная.

Расчет состава бетонной смеси производят

в следующей последовательности:

1.4.1. Определение водоцементного отношения

Водоцементное отношение или цементноводное отношение вычисляют по формулам прочности бетона:

Rб = А ? Rц (Ц/В – 0,5) применяют при В/Ц ? 0,4     ;                           (11)

Rб = А1 ? Rц (Ц/В + 0,5) применяют при В/Ц ? 0,4,                      (12)

где lp — предел прочности бетона нормального твердения в возрасте 28 суток (марка); А и А1 — коэффициенты, характеризующие качество материалов; Ц/В — цементноводное отношение (по массе).

Цементноводное отношение из формулы 13:

Ц/В = (Rб / А ? Rц ) + 0,5 = (200 / (0,55 ? 400)) + 0,5 = 1,4, (13)

где А – эмпирический коэффициент принимается по табл. 6 (материалы пониженного качества).

Таблица 6

№№ п/п Характеристики исходных материалов А при

В/Ц ? 0,4

А при

В/Ц ? 0,4

1 Высококачественные (щебень из плотных пород, заполнители чистые, фракционированные, оптимального зернового состава. Портландцемент высокой активности). 0,65 0,43
2 Рядовые (гравий соответствует стандарту, портландцемент средней активности. 0,6 0,4
3 Пониженного качества (крупный заполнитель низкой прочности, цемент низкой активности). 0,55 0,37

1.4.2. Определение расхода воды на 1 м3 бетонной смеси

Расход воды может быть определен по вспомогательной табл. 7 или по графику проф. Миронова в зависимости от заданной пластичности бетонной смеси и наибольшей крупности гравия (см. характеристику исходных материалов).

Таблица 7

Характеристика бетонной смеси Расход воды
Наибольшая крупность заполнителя, мм
Осадка конуса, см Удобоукладываемость, сек. 10 20 40
0

0

0

0

0

1

2

3

5

7

8

10

150-200

90-120

60-80

30-50

15-30

145

150

160

165

175

185

190

195

200

205

210

215

130

135

145

150

160

170

175

180

185

190

195

200

120

125

130

135

145

155

160

165

170

175

180

185

Примечание: данные таблицы справедливы для бетона на портландцементе, песка средней крупности при использовании в качестве крупного заполнителя гравия. Водосодержание бетонной смеси увеличивается при применении пуццоланового портландцемента на 15-20 л; замене гравия щебнем – на 10 л; мелком песке – на 10 л.

Расход воды в нашем примере на 1 м3 бетонной смеси – 175 л.

1.4.3. Определение расхода цемента:

Ц = В/Ц = 175 / 0,7 = 250 кг,                   Vц = 250 / 3,1.     (14)

1.4.4. Определение абсолютного объема цементного теста

Vц.т. = В + Vц = 175 + 250 / 3,1 = 256 л.                     (15)

1.4.5. Сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона в 1 м3 (1000 л) выражается уравнением (16):

(Ц / rц) + (П / rп) + (Г / rгр) + В = 1000.                     (16)

1.4.6. Цементно-песчаный раствор заполняет пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен. Уравнение составляется из этого предположения:

(Ц / rц) + (П / rп) + В = Кп ? (Г / rнас.гр) ? a,                           (17)

a – коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя, определяется по табл. 8.

Таблица 8

Расход цемента, кг/м3 Значения a
В/Ц
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
250

300

350

400

-

-

1,32

1,40

-

1,3

1,38

1,46

1,26

1,36

1,44

-

1,32

2,42

-

-

1,38

-

-

-

Решая совместно уравнения (16) и (17), находим формулу для определения потребности в гравии (щебне).

Г = 1000 / [(Кп ? a / rнас.гр) + (1 / rгр)].                                  (18)

Подставляя в формулу (18) значения, определяем расход гравия

Г = 1000 / [(0,42 ? 1,32 / 1,51) + (1 / 2,6)] = 1330,5 кг.

1.4.7. Определение расхода песка.

П = (1000 – (Г / rгр) – Vц.т.) ? rп.                                  (19)

Подставляя в формулу (19) значения, определяем расход песка

П = (1000 – (1330,5 / 2,6) – 255,64.) ? 2,61 = 607 кг.

Расход материалов на 1 м3 бетона (номинальный состав):

Цемента     250 кг;

Песка                   607,16 кг;

Гравия       1330,5 кг;

Воды                   175,0 кг;

Всего                   2362,66 кг.

Таким образом, средняя плотность бетонной смеси  rб.см. = 2363,0 кг/м3 (теоретическая).

1.4.8. Экспериментальная проверка расчетного состава бетонной смеси

Расчетный состав бетонной смеси может быть выдан на производство только после экспериментальной проверки его пластичности, прочности (после затвердевания), а в отдельных случаях морозостойкости, истираемости, водопроницаемости и других специальных свойств.

Количество бетонной смеси для определения пластичности и прочности (марки) выбирается в зависимости от размеров образцов и объема конуса:

а)  образцы — кубы 10х10х10 см — 6 литров;

б)  образцы — кубы 15x15x15 см — 11 литров;

в) образцы — кубы 10x10x10 см — (3 шт.) и балочки размером 10х10х40 см (для дорожных бетонов) — I6 литров.

Если при проверке подвижности бетонной смеси окажется, что смесь имеет избыточную подвижность, то к ней добавляют песок и гравий, не меняя соотношения между ними. Если пластичность окажется недостаточной, то добавляют цемент к воде, не нарушая водоцементного отношения.

После проверки пластичности изготовляют образцы для испытания бетона на прочность, согласно приведенной выше методике. Оставшуюся неиспользованной бетонную смесь помещают в форму 10х10х10 см или 15x15x15 см, подвергают вибрации и замеряют объем бетонной смеси.

Значение средней полученной плотности экспериментальным способом сравнивают с теоретическим значением, полученным ранее по расчету.

Разница между ними может быть не более 3 %. Расхождение этих значений может быть вызвано ошибками в расчете состава или неточным определением характеристик исходных материалов.

Выход бетонной смеси (Vб.см.) в уплотненном состоянии определяют подсчетом объема бетонной смеси во всех формах.

Экспериментальная средняя плотность полученной смеси подсчитывается по формуле (20):

r0 б.см. = (mц + mв + mг + mп) ? 1000 / Vб.см ,                          (20)

где mц, mв, mг, mп — масса всех компонентов бетонной смеси, кг.

Если объем полученной бетонной смеси отличается от расчетного объема, то расход материалов на 1 м3 следует скорректировать. Например, расчетный объем был равен 6 л, после изготовления получили 5,7 л.

Отсюда поправочный коэффициент: К = 6 / 5,7 = 1,053.

Прочность бетона принятого состава проверяют по результатам испытания образцов-кубиков. Часто при испытании получают избыточную или недостаточную прочность. Объясняется это тем, что расчетной формуле прочности бетона (по которой определяют водоцементное отношение) коэффициент А не учитывает с достаточной точностью качественное разнообразие крупного и мелкого заполнителей.

Поэтому при экспериментальной проверке бетона необходимо изготовить еще не менее двух смесей, из которых одна будет иметь уменьшенное, а другая – увеличенное значение водоцементного отношения против расчетного на 5-7 %. Кроме того, в случае изготовления большого количества бетона, рекомендуется изготовить смесь с меньшим и большим соотношением заполнителей (песок-гравий) в отличие от основного. Из всех составов выбирают состав наиболее экономичный по расходу цемента и соответствующий проектной марке.

http://vk.com/club23595476
. контакты http://vk.com/club23595476 .