Расчет начального состава бетона по методу «абсолютных объемов»
Приняты следующие исходные данные из задания на КР:
-марка по подвижности: П1;
-марка бетона по морозостойкости: F100;
-марка бетона по водонепроницаемости: W6;
-подвижность бетонной смеси: h q = 4 см;
-наибольшая крупность заполнителя: D max = 20 мм;
-модуль крупности песка: M f = 2,686;
-нормальная густота цементного теста: wn c = 27 % [1, п.5.7, с. 52];
-расчетная прочность бетона, выраженная средним уровнем прочности: R m u = 71,4 МПа
-ограничение по водоцементному отношению: (Мw/Мс) mах = 0,56;
-нормируемые минимальный и максимальный расходы цемента: M c, min = 280 кг/м3,
Mc,max = 376,7 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 = 2,57 m/ м3;
-насыпная плотность песка: r s, s = 1480 кг/ м3 [2., с. 53];
-насыпная плотность щебня: rm, g = 2,68 m/ м3;
-насыпная плотность щебня: r s, g = 1420 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/Mc ³ 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 = 0,341≤(Mw/Mc)max = 0,52.
Не удовлетворяет условию Mw/Mc ³ 0,4, принимаем 0.52
2) Определяем расход воды Mw, исходя из подвижности h q = 4 см:
Mw = a0 + a1hq,
Mw = 171 + 2,32 * 4 = 180,28 кг /м 3;
3) Находим расход цемента и химдобавки:
Mc = 180,28 / 0,56 = 321,92 кг/м3.
|
|
Сравниваем с нормируемыми минимальным M c, min и максимальным M c, max расходами цемента, проверяем выполнение неравенства
M c, min < M c <M c, max;
240 кг/м3< 321,92 кг/м3< 376,7 кг/м3
Неравенство выполняется, поэтому назначаем расход цемента, равный расчетному: Mc=321,92
4) Определяем расход крупного заполнителя:
где a - коэффициент раздвижки, определяемый по табл. 3.3 (по линейной интерполяции
a = 1,38);
n s, g – пустотность крупного заполнителя, определяемая по формуле n s, g = 1 - r s,g / r m, g:
n s, g = 1 – 1400 / 2590 = 0,45;
M g = 1 / (1,38 * 0,45/ 1400 + 1 / 2590) = 1205кг/ м3
5) Определяем расход мелкого заполнителя:
M s = (1 – (321/ 3100 + 180/ 1000 + 1205 /2680)) * 2650 = 665 кг/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 = 342,23+ 177,96 + 701,19 + 1196,02 + 0,68 + 10,26= 2428,35 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 : 1,79 : 2,57
8) Определяем расчетный коэффициент выхода бетона:
Или b = 1 / (М с / r s, c + М s / r s, s + M g / r s,g) ;
b = 1 /(321/1300 + 665/1500 + 1205/1400) = 0,64.
Результаты расчета начального состава бетона
Компонент | Расход компонента, кг/м3 |
Цемент | 321 |
Песок | 665 |
Щебень | 1205 |
Вода | 180 |
|
|
3.3 Экспериментальная проверка расчетных составов бетона
Составление плана экспериментальной проверки.
Приняты следующие исходные данные из задания на КР:
- Mc= 321кг/м3
- Mw= 665 кг/м3
- Ms= 1205 кг/м3
- Mg= 180 кг/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 зависимостям и назначение номинального состава бетона.
Рассчитываем номинальный состав бетона с помощью полученных зависимостей:
1) Зависимость расхода воды от подвижности бетонной смеси вида M w, obs = f (h q):
M w, obs = 0,1289 + 3,6 * 10-3h q;
|
|
Определяем фактический расход воды номинального состава бетона при заданной подвижности h q = 4 см:
M w, obs = 0,1289 + 3,6 * 10-3* 4 = 0,1433 т/м3.
2) Зависимость водоцементного отношения от предела прочности бетона вида M w / M c = f(R b):
(M w/ M c) obs = 0,9875 – 0,0116 * R m,b.
Определяем фактическое значение водоцементного отношения в номинальном составе для расчетной прочности R m,u = 71,4 МПа:
(M w/ M c) obs = 0,9875 – 0,0116 * 71,4 = 0,159 МПа.
Сравниваем полученное значение водоцементного отношения (M w/ M c) obs с максимально допускаемой его величиной по условию плотности (M w/ M c) max: так как (M w/ M c) obs = 0,159 меньше, чем (M w/ M c) max = 0,52 и не удовлетворяет условию (M w/ M c) 0,4 , то принимаем
(M w/ M c) obs = 0,52
3) Зависимость средней плотности свежеуложенного бетона 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, равном M w, obs = 0,143 т/м3:
r m, b, obs = 2,6632 – 1,644 * 0,143 = 2,4228 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 = 701,19 / (701,19 + 1196,02) = 701,96 / 1897,21 = 0,369.
5) Определяем расход цемента M с, obs в номинальном составе бетона:
M с, obs = M w / (M w / M c) obs ;
M с, obs = 0,143 /0,52= 0,275 т/м3.
M s, obs = ( 2,4228 – ( 0,275 + 0,143 + 5,5 * 10-4 +8,25 * 10-3)) * 0,369 = 0,736 т/м3
8) Определяем расход щебня M g, obs в номинальном составе бетона:
M g, obs = M s, obs* (1-r) / r = 0,736 * (1 – 0,369) / 0,369 = 1,259 т/м3
9) Проверка расчета:
V b = M c, obs / r c + M s, obs / r s + M g, obs / r m, g + M w, obs + S M z, i , obs / r z, i;
где r z, 1 = 2,1 т/м3 r z, 2 = 2,2 т/м3;
V b = 0,275/3,1 + 0,737/2,57 + 1,259/2,68 + 0,143/1 + 5,5* 10-4 /2,1 + 8,25 *10-3/2,2 = 0,997
Ошибка не существенная – в пределах точности расчета на микрокалькуляторе: ((0,993-1,0)/1,0)*100% = - 0,7%
Вывод: назначение номинального состава выбрано правильно.
10) Вычисляем фактический коэффициент выхода номинального состава бетона:
b = 1/(M c / r s, c + M s / r s, s, w + M g / r s, g, w) ;
b = 1/(0.275/1,3+0,737/1,48+1,259/1,42)=0,625
11) Рассчитываем номинальный состав бетона в частях по массе:
1:0,737/0,275:1,259/0,275 = 1:2,68:4,57;
12) рассчитываем номинальный состав бетона в частях по объему:
1:2,68*1,3/1,48:4,61*1,3/1,42 = 1:2,35:4,22
Результаты расчета номинального состава бетона
Компонент | Расход компонента, кг/м3 |
Цемент | 275 |
Песок | 737 |
Щебень | 1259 |
Вода | 143 |
Литература
1. Кузьмин В. И., Кузьмин И. В., Лукьянчик Г. В., Коноплев С. Н., Тихонов В. Б. Проектирование составов специальных тяжелых цементных 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
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 321; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!