Определяем расход заполнителей.

Расход заполнителей (песка, щебня или гравия) в кг на 1 м³ бетона вычисляют исходя из двух условий. Во-первых, сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона должна быть равна 1 м³ (1000 л) уплотненной бетонной смеси, т. е.

где Ц, В, П; Щ — расходы цемента, воды, песка и щебня, кг/м³;

ρ_ц, ρ_п, ρ_щ, ρ_в — истинная плотность цемента, песка, щебня, воды, кг/м³;

Ц/ρ_ц; В/ ρ_в; П/ ρ_п; Щ/ ρ_щ – абсолютные объемы материалов, м³.

Во-вторых, цементно-песчаный раствор заполнит пу­стоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т.е.

где ρ_н.щ. — насыпная плотность щебня, кг/л;

К_раз— коэффициент раздвижки зерен щебня раствором, для жестких бетонных смесей принимают равным 1,1, для пластичных смесей по таблице 6;

α — пустотность щебня в относительных единицах.

          ;

Таблица 6 - Значения коэффициента К_раз для пластичных бетонных смесей.

Расход цемента, кг/м3	Коэффициент а при В/Ц
	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
250	-	-	1,26	1,32	1,38
300	-	1,3	1,36	1,42	-
350	1,32	1,38	1,44	-	-
400	1,4	1,46	-	-	-

Примечание. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент а находят ин­терполяцией.

Определяем расход щебня (гравия)

Решая совместно эти два уравнения, находят формулу для определения расхода щебня (гравия), кг/м³ бетона:

 кг/м³

Определяем расход песка

 

После определения расхода щебня (гравия) рассчитывают расход песка, кг/м³, как разность между проектным объемом бе­тонной смеси и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя по формуле

Определяем расчетную среднюю плотность бетонной смесии коэффициент выхода бетона

Определив расход компонентов Ц, В, П, Ш(Г) на 1 м³ бетонной смеси, кг, вычисляют ее расчетную среднюю плотность

ρ_бет.см.= Ц + В + П + Щ(Г)= 261+175+556+1422=2414 кг/м³,

и коэффициент выхода бетона β — делением объема бетонной смеси (1 м³) в уплотненном состоя­нии на сумму объемов сухих составляющих, затраченных на ее приготовление:

Значение коэффициента выхода бетона β обычно находится в пределах 0,55—0,75.

 

Пример 4 .   Дан зерновой состав песка, масса пробы 1000 г (первая строка табл. 7).

Требуется:

а) вычислить частные и полные остатки на ситах, %;

Б ) определить модуль крупности песка и группу песка.

Методика расчета.

По результатам просеивания определяют частный остаток на каждом сите аi, %, по формуле 

где mi – масса остатка на данном сите , г ; mi – масса пробы , г .

 

Определяют полные остатки на каждом сите в процентах массы пробы , равные сумме частных остатков на данном сите и всех ситах с большими размерами отверстий по формуле  

где a_2,5 + а_1,25 + ... – частные остатки на соответствующих ситах.

 

Результаты вычислений заносят в таблицу 7 второй и третей строкой.

 

Таблица 7. Зерновой состав песка

Остаток на ситах	Размеры отверстий сит, мм
	2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	менее 0,16
Частные остатки, г	10	120	80	190	250	350
Частные остатки, %	1,0	12,0	8,0	19,0	25,0	35,0
Полные остатки, %	1,0	13,0	21,0	40,0	65,0	100,0

 

Определяем модуль крупности песка Мк без зерен размером крупнее 5 мм и менее 0,14 мм по формуле 

Группу песка определяем по модулю его крупности в соответствии с таблицей 8

 

Таблица 8 - КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕСКОВ ПО КРУПНОСТИ (ГОСТ 8736)

Группа песка	Модуль крупности Мк
Очень крупный	Св. 3,5
Повышенной крупности	>> 3,0 до 3,5
Крупный	>> 2,5 >> 3,0
Средний	>> 2,0 >> 2,5
Мелкий	>> 1,5 >> 2,0
Очень мелкий	>> 1,0 >> 1,5
Тонкий	>> 0,7 >> 1,0
Очень тонкий	До 0,7

 

Группа песка по модулю крупности находится в пределах от 1,0 до 1,5 , т. е . очень мелкий.

                      6.2 ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

 

Истинная плотность ρ_и (кг/м³, г/см³)— отношение массы m к объему материалав абсолютно плотном состоянии V_а, т. е. без пор и пустот:

, кг/м3		(1)
где	m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
	Vа — объем материала в абсолютно плотном состоянии, м3, см3.

Средняя плотность ρ_ср (кг/м³, г/см³) — физическая величина, определяемая отношением массы материала m ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты (в естественном состоянии) V_е:

 

		(2)
где	m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
	Vе — объем материала в естественном состоянии, м3, см3.

 

Насыпная плотность ρ_н (кг/м³, г/см³) - величина, определяемая отношением массы материала т к занимаемому им объему в рыхлом состоянии V_н:

		(3)
где	m— масса материала в естественном состоянии, кг, г;
	Vн — объем материала в рыхлом состоянии, м3, см3.

Т а б л и ц а 1 - Истинная и средняя плотность некоторых строительных материалов

 

Материал	Плотность, кг/м3
	истинная ρи	средняя ρср
Сталь	7850—7900	7800—7850
Гранит	2700—2800	2600—2700
Известняк (плотный)	2400—2600	1800—2400
Песок	2500—2600	1450—1700
Цемент	3000—3100	900—1300
Керамический кирпич	2600—2700	1600—1900
Бетон тяжелый	2600—2900	1800—2500
Сосна	1500—1550	450—600
Поропласты	1000—1200	20—100
Пенопласт	950-1200	15-100

 

Величина насыпная плотностьV_н включает в себя объем всех частиц сыпучего материала и объем пространств между частицами, называемых пустотами. Если для зернистого материала известны насыпная плотность ρ_н и средняя плотность зерен ρ_ср, то можно рассчитать его пустотность Пус - относительную характеристику, выражаемую в долях единицы или в процентах:

(4)

 

Пористость П материала характеризует объем, занимаемый в нем порами. Пористость характеризуется показателем пористости:

или   или    или       (5)

 

Следует различать открытую и закрытую пористость. Открытая пористость П_О, %, характеризуется количеством открытых пор, состоящих из сети капилляров, каналов и трещин, сообщающихся между собой и поверхностью ма­териала. Открытую пористость определяют путем водонасыщения образца, после чего вычисляют по формуле:

		(6)
где	m2- масса образца, насыщенного водой, кг, г.
	m1- масса сухого образца, кг, г.
	m4 - масса образца в воде при гидростатическом взвешивании, кг, г..

 

Закрытая пористость П_З характеризуется наличием в теле материала замкнутых пор и воздушных включений, не сообщающихся между собой.

 

Водопоглощение W – способность материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение – это разность между массой образца, насыщенного водой m₂, и массой сухого образца m₁:

		(7)
где	m2- масса образца, насыщенного водой, кг, г.
	m1- масса сухого образца, кг, г.

 

Объемное водопоглощение W_об - это разность между массой образца, насыщенного водой m₂, и массой сухого образца m₁ отнесенная к объему образца V:

или

(8)

Массовое водопоглощение W_m - это разность между массой образца, насыщенного водой m₂, и массой сухого образца m₁, отнесенная к массе сухого образца m₁:

(9)

Влажность В- отношение массы воды, находящейся в данный момент в материале m₃, к массе (реже - к объему) материала в сухом состоянии т₁:

			(10)
где	m3- масса воды, находящейся в материале, г.
	m1- масса сухого образца, г.
			(11)
где	m- масса пустой бюксы, г.
	m1- масса бюксы с влажным образцом, г,
	m2- масса бюксы с высушенным образцом, г

Водостойкость - свойство материала сохранять прочность при насыщении его водой. Критерием водостойкости строительных материалов служит коэффициент размягчения К_р - отношение прочности при сжатии материала, насыщенного водой, R_нас к прочности при сжатии сухого материала R_сух:

		(12)
где	Rнас - прочности при сжатии материала, насыщенного водой,
	Rсух - прочности при сжатии сухого материала.

 

Если К_р>0,75, то материал называют водостойким.

Водопроницаемость – способность материала пропускать через свою толщу воду. Степень водопроницаемости характеризуется коэффициентом фильтрации К_ф, г/(см*ч*МПа). Коэффициент фильтрации вычисляется по формуле:

		(13)
где	η — коэффициент, учитывающий вязкость воды при различной температуре;
	Q — количество фильтрата, см3;
	δ — толщина образца, см;
	А — площадь образца, см2;
	τ — время испытания образца, в течение которого измеряется объем фильтрата;
	р — избыточное давление воды в установке, МПа.

Прочность - способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок. Мерой прочности материала является предел прочности R_{сж(раст)}, Па, кг/см²- наибольшее напряжение, соответствующее нарастающей нагрузке Р, при которой образец материала разрушается.

Предел прочности при сжатии или растяжении рассчитывают по формуле:

		(14)
где	Рразр - разрушающая нагрузка, кг;
	F - площадь первоначального сечения образца в плоскости, перпендикулярной действию нагрузки, см2.

 

Предел прочности при изгибе R_изг,  образца прямоугольного сечения и при одной сосредоточенной нагрузке в середине пролета определяют по выражению:

		(15)
где	Р - разрушающая нагрузка, Н;
	l - расстояние между опорами, м;
	b -ширина поперечного сечения образца, м.
	h- высота поперечного сечения образца, м.

 

Предел прочности при изгибе R_изг образца прямоугольного сече­ния и при двух равных нагрузках, расположенных симметрично оси балки определяют по выражению:

			(16)
где	а – расстояние между грузами, м.
Рис. 1. Схемы испытания строительных материалов на изгиб сосредоточенными грузами: а - одним; б - двумя.

 

Различные конструкции и сооружения рассчитывают не по пределу прочности, а по допускаемому напряжению:

		(17)
где	z - коэффициент запаса прочности, величина которого более единицы;

 

При многократной переменной нагрузке наступает так называемая усталость материалов, и они могут разрушаться при напряжении, равном половине предела прочности.

 

Два важных свойства строительных материалов — объемный вес и прочность — требуют введения еще одного коэффициента — конструктивного качества (К. К. К.). Он характеризуется отношением прочности R материала к его объемному весу γ₀:

(18)

Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала.

Твердость однородных каменных материалов определяют по специальной шкале, составленной для 10 минералов (табл. 2).

 

Т а б л и ц а 2 - Шкала твердости Мооса

 

Показатель твердости	Минералы	Характеристика твердости
1	Тальк, мел	Легко чертится ногтем
2	Гипс	Чертится ногтем
3	Кальцит	Легко чертится стальным ножом
4	Плавиковый шпат	Чертится стальным ножом под небольшим нажимом
5	Апатит	Чертится стальным ножом под сильным нажимом, стекло не чертит
6	Ортоклаз (полевой шпат)	Слегка царапает стекло
7	Кварц	Легко царапает стекло
8	Топаз	Стальной нож черты не оставляет. Применяются в качестве абразивных (истирающих) материалов
9	Корунд
10	Алмаз

Морозостойкостью называют свойство насыщенного водой материала выдерживать многократное поперемен­ное замораживание и оттаивание без признаков разру­шения и значительного снижения прочности.

По числу выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания (степени морозостойкости) материалы подразделяют на марки Мрз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и более.

Если образцы после замораживания не имеют следов разрушения, то степень морозостойкости устанавливают определением коэффициента морозостойкости по формуле:

		(19)
где	RМрз — предел прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость в кгс/см2;
	Rнас — предел прочности при сжатии насыщенного водой материала в кгс/см2.

 

Для морозостойких материалов величина К_Мрз должна быть не менее 0,75. Плотные материалы, не имеющие пор, или материа­лы с незначительной открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5%, обладают высокой морозостойкостью. Материал признают морозостойким, если после задан­ною числа циклов замораживания и оттаивания потеря и весе образцов в результате выкрашивания и расслаивания не превышает 5% и прочность снижается не более чем на 25%.

Теплопроводностью называют свойство материала передавать через толщу тепло при наличии разности температур на поверхностях, ограничивающих материал. Показателем теплопроводности материала служит коэффициент теплопроводности λ, ккал/м ч град.

Если представить себе однородную плоскую стену из данного материала толщиной δ, м  и площадью F, м², температура внутренней поверхности которой t₁, анаружной поверхности t₂, причем t₁ > t₂, то через стену будет проходить постоянный поток тепла.

Количество тепла Q, ккал,проходящего через стену за z ч,прямо пропорционально разности температур на поверхностях стены, площади стены, времени и обратно пропорционально толщине стены:

(20)

 

Отсюда определяем коэффициент теплопроводности:

или

(21)

 

Теплопроводность материалов учитывается при теп­лотехнических расчетах толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении требуемой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей и холодильников. Она связана с термическим сопротивлением слоя материала R (м²°С/Вт), которое определяется по формуле:

		(22)
где	δ — толщина слоя, м;
	λ— теплопроводность слоя ма­териала, Вт/(м*°С).

 

Т а б л и ц а 3 Теплопроводность некоторых строительных материалов

Наименование материала	Теплопроводность λ, Вт/(м°С)
Сталь	58
Гранит	2,9...3,3
Бетон тяжелый	1,28...1,55
Кирпич керамический сплошной	0,81...0,87
Вода (для сравнения)	0,59
Известняк	0,52...0,98
Бетон легкий	0,35...0,8
Пенобетон	0,12...0,15
Фибролит	0,09...0,17
Минеральная вата	0,06...0,09
Древесноволокнистые плиты	0,08
Мипора	0,04...0,05

Теплоемкость - свойство материала поглощать при нагревании определенное, количество тепла.

Для нагревания материала весом m кгот температуры t₂ до t₁ необходимо затратить количество тепла Q, ккал, прямо пропорциональное весу и разности температур:

		(23)
где	с — коэффициент теплоемкости (или удельная теплоемкость), ккал/кг град.

Коэффициент теплоемкости с представляет собой количество тепла в килокалориях, необходимое для нагревания 1 кгданного материала на 1°С.

(24)

Газо-, паро-, воздухопроницаемость — способность материала пропускать через свою толщу газ, пар или воздух при наличии разности давлений. Проницаемость характеризуют коэффициентом проницаемости (кг/(м*с/Па). Коэффициент газо-, паро- и воздухопроницаемости ε — это количество V_а газа, водяного пара или воздуха, проникающего в течение 1 ч t через образец площадью А в 1 м², при толщине δ его 1 м, при разности давлений Δ p с одной и другой стороны образца в 133,3 Па,

		(25)
где	δа — плотность газа, пара, воздуха, кг/м3.

Истираемость И, г/см² – способность материала уменьшаться в весе и объеме под действем истирающих усилий.

		(26)
где	m5 –вес образца до истирания, г
	m6 – вес образца после истирания, г
	F- площадь истирания, см2

---

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 2971; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!