43191

Проектирование состава тяжелого цементного бетона на плотных заполнителях

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Корректировка состава бетонной смеси по удобоукладываемости. Расчет расхода материалов на заданный объем бетоносмесителя. Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 бетонной смеси при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона а в ряде случаев необходимой морозостойкости водонепроницаемости и специальных свойств бетона. Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по массе реже по объему между количествами...

Русский

2013-11-03

1.7 MB

10 чел.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ

       ГОСУДАРСТВЕННОЕ  ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА  

Строительных материалов

Курсовой проект

«Проектирование состава тяжелого цементного бетона

на плотных заполнителях»

 

 ВЫПОЛНИЛА:

студентка  гр.БТП09-1

    Суханова Валентина

ПРОВЕРИЛ:

    Радаев Сергей Сергеевич

Тюмень, 2011 г.

 

Содержание:

  1.  Введение…………………………………………………………….…………………………2
  2.  Исходные данные…………………………………...................................................................3
    1.  Задание на проектирование………………………………………………....….....3
    2.  Характеристика сырья………………………………...……………………...……3
  3.  Расчет ориентировочного состава бетона… ………………………………………….……..5
  4.  Корректировка состава бетонной смеси по удобоукладываемости…………………….….8
  5.  Формирование контрольных образцов и определение их прочности…………………….10
  6.  Корректировка  состава бетона по прочности……………………………………………...11
  7.  Расчет номинального состава бетона. Расчет производственного состава бетона……....12
  8.  Расчет расхода материалов на заданный объем бетоносмесителя…………………….......12
  9.  Испытания песка и щебня…………………………………………………………………....13
  10.  Список используемой литературы…………………………………………………………..14


  1.  Введение.

Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1  бетонной смеси, при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необходимой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона.

Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по массе (реже по объему) между количествами цемента, песка и щебня (или гравия) с указанием водоцементного отношения.

Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), принимаемый для материалов в сухом состоянии, и производственный (полевой) — для материалов с естественной влажностью. К моменту расчета состава бетонной смеси нужно определить качество исходных материалов: цемента, воды, песка и щебня (гравия) — согласно требованиям ГОСТов.

Состав тяжелого бетона рассчитывают по методу «абсолютных объемов», разработанному проф. Б. Г. Скрамтаевым и его школой. В основу этого метода положено условие, что тяжелый бетон, уплотненный в свежем состоянии, приближается к абсолютной плотности, т. е. сумма абсолютных объемов исходных материалов в 1   равна объему уплотненной бетонной смеси. Исходными данными для расчета состава бетона являются заданная прочность бетона R6, характеристика бетонной смеси по степени подвижности или жесткости, а также характеристика исходных материалов — активность цемента #ц, плотности песка, Щебня или гравия и пустотность щебня или гравия.

В зависимости от условий, в которых будет находиться бетон в сооружении или конструкции, к нему могут предъявляться также и другие требования, например степень морозостойкости, стойкость к воздействию агрессивных вод, водонепроницаемость. Высокая морозостойкость и непроницаемость плот-ноуложенного бетона регулируются В/Ц и расходом вяжущего, отсюда вытекает необходимость нормирования В/Ц в гидротехническом, дорожном и других специальных бетонах. Состав бетонной смеси, т. е. количество цемента, воды, песка и щебня (гравия), вначале устанавливают ориентировочно методом расчета, а затем уточняют испытанием пробных замесов бетонной смеси.

  1.  Исходные данные

  1.  Задание на проектирование

 

 Марка бетона

 Активность цемента

 Подвижность ОК 5 см

 Вид крупного заполнителя– гравий

 Диаметр наибольший

 Качество составляющих - низкое

 Влажность песка

 Влажность крупного заполнителя

 Объем бетоносмесителя

 

    

 

    

    

  1.  Характеристика сырья

Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый в результате формования  и твердения правильно подобранной бетонной смеси, состоящей из минерального вяжущего, воды, заполнителей и специальных добавок.  

Тяжелым бетоном называют плотный бетон на цементном вяжущем и плотных крупных и мелких заполнителях (плотность тяжелого бетона 1800-2500).

Смесь из указанных выше материалов до начала ее затвердевания называют бетонной смесью.

Состав бетона выражают расходом всех составляющих материалов по массе 1  уложенной  и уплотненной бетонной смеси (например, в 1  бетонной смеси содержится: цемента – 280 кг, песка – 675 кг, щебня – 1300 кг, воды – 168 кг) или же в долях, за масштабную величину берется расход цемента, т.е. 1:X:Y (цемент : песок : щебень) при .

Общие технические требования к плотным цементным бетонам на плотных заполнителях выражаются следующими характеристиками:

- классами по прочности на сжатие (В 3,5 … В 80, МПа), осевое растяжение , растяжение при изгибе , определяющими гарантированное значение прочности бетона с обеспеченностью 95%;

- марками по морозостойкости , то есть количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания, насыщенных водой образцов, при котором потеря прочности не превышает 5%, для бетонов конструкций, подверженных попеременному замораживанию и оттаиванию;

- марками по водонепроницаемости (W 2 … W 20, ), т.е. максимальной величиной давления воды, при котором не наблюдается ее просачивание через контрольные образцы, для бетонов конструкций с повышенными требованиями по водонепроницаемости, плотности, коррозийной стойкости.

Крупный заполнитель – гравий  это рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) твердых горных пород и состоящий из зерен округлой формы с размером частиц от 5 до 70 мм. Он выполняет роль несущего каркаса.

Мелкий заполнитель – песок – рыхлая смесь зерен крупностью 0,16-5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения твердых горных пород.

Цемент применяют в качестве вяжущих материалов.

  1.  Расчет ориентировочного состава бетона на 1 .

Состав бетона для пробных замесов рассчитывают в следующем порядке: вычисляют цементно-водное отношение, расход воды, расход цемента, после чего определяют расходы крупного и мелкого заполнителя на 1  бетонной смеси.

, где

 - марка бетона,

- активность цемента,

- коэффициент, учитывающий качество материалов.

При   знак «-»

При   знак «+»

Расход воды (водопотребность) ориентировочно определяют, исходя из заданной удобоукладываемости бетонной смеси.

При ОК=5 см и    

Расход цемента на 1  бетона:

.

Расход крупного заполнителя (гравия) определяют исходя из двух условий:

  1.  Сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона равна 1  уплотненной смеси, т.е.:

  1.  Объем растворенной части всегда несколько больше объема пустот гравия, так как необходимо обеспечить определенную подвижность бетонной смеси; отношение объема растворенной части бетонной смеси к объему пустот в гравии – коэффициент раздвижки зерен, т.е.

Из совместного решения уравнений этих двух условий выводим расчетную формулу для определения количества крупного заполнителя:

пустотность крупного заполнителя в рыхлом состоянии;

насыпная плотность крупного заполнителя,

истинная плотность крупного заполнителя,

коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя.

Объем цемента равен =77л.

При получении промежуточного значения объема цементного теста значение  принимают по интерполяции:

200 – 1,17

250 – 1,31

50 – 0,14

 

Находим расход песка:

№ п/п

Материал

Расход,

кг на 1

1.

Гравий,

1666,7

2.

Песок,

445,2

3.

Цемент,

240,5

4.

Вода,

185

 – плотность бетонной смеси

Расчет расхода компонентов на лабораторный замес.

Приготовление бетонной смеси.

 Состав бетона, полученный расчетом, является только ориентировочным и часто не отвечает полностью физико-механическим свойствам бетона и бетонной смеси. Для уточнения его готовят

пробный замес объемом 6 литров (), сохраняя массовое соотношение исходных материалов, получаемое расчетом.

Приборы и материалы:

  1.  Противень для смеси.
  2.  Лопатки для перемешивания.
  3.  Мерный сосуд объемом 1л.
  4.  Торговые весы с разновесами.
  5.  Щебень, песок, цемент, вода

Методика выполнения работы:

1. Отвешивают необходимое количество всех компонентов бетона для лабораторного замеса и готовят смесь.

2. Перед началом работы противень, в котором предстоит готовить смесь, протирают влажной тканью.

3. Всыпают на противень песок и цемент, смешивают в сухом состоянии.

4. Всыпают гравий и перемешивают его с цементно-песчаной смесью.

5. В последнюю очередь в сухую смесь вливают воду и смесь тщательно перемешивают вручную в течении 5 минут.

Материалы

Расход, кг

на 1

На замес

гравий

1666,7

песок

445,2

цемент

240,5

вода

185


  1.  Корректировка состава бетонной смеси по удобоукладываемости

Определение показателя подвижности бетонной смеси

Удобоукладываемость характеризует способность бетонной смеси заполнять форму бетонируемого изделия и уплотняться в ней под действием силы тяжести или внешних механических воздействий. Это свойство оценивают подвижностью или жесткостью.

Подвижностью называется способность бетонной смеси растекаться под собственным весом Определяется осадкой конуса.

Приборы и материалы:

  1.  Стандартный конус.
  2.  Металлический противень.
  3.  Резиновый коврик.
  4.  Штыковка.
  5.  Линейка.

Методика выполнения работы:

  1.  Конус, предварительно очищенный, протирают изнутри влажной тканью и устанавливают на ровную горизонтальную поверхность, не впитывающую влагу.
  2.  Через воронку форму заполняют тремя равными по высоте слоями бетонной смеси с уплотнением каждого слоя 25-кратным штыкованием металлическим стержнем диаметром 16 мм и длиной 600 мм с округленными концами.
  3.  После укладки и штыкования последнего слоя воронку снимают, и избыток бетонной смеси срезают кельмой вровень с краями формы.
  4.  Освобожденная от формы бетонная смесь под действием собственной массы начинает оседать. После окончания осадки снятую форму осторожно устанавливают рядом с осевшим конусом бетона. На верхнее основание формы конуса укладывают металлическую или деревянную рейку, от нижнего ребра которой другой линейкой измеряют осадку бетонной смеси с точностью до 0,5 см.
  5.  При проведении данного испытания время, затраченное на подъем конуса, должно составлять  5-7 сек. Общее время испытания с начала наполнения конуса и до момента измерения осадки бетонной смеси не должно превышать 10 минут.
  6.  Осадку конуса бетонной смеси определяют дважды; за результат принимают среднее арифметическое двух определений, отличающихся одно от другого не более чем на 2 см при ОК=5 см. Значение осадки конуса характеризует подвижность испытываемой бетонной смеси.

Подвижность смеси получилась неудовлетворительной, следовательно, состав корректируем. Бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, следовательно, увеличиваем количество цемента и воды без изменения цементно-водного отношения.  

Добавка воды 200г

Добавка цемента:

Осадка конуса – 6 см

Определение показателя жесткости бетонной смеси

Жесткость бетонной смеси характеризуется временем вибрации, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Приборы и материалы:

  1.  Прибор для определения жесткости бетонной смеси.
  2.  Виброплощадка.
  3.  Секундомер.
  4.  Бетонная смесь.

Методика выполнения работы:

  1.  Для подготовки конуса и приспособлений к испытаниям все соприкасающиеся с бетонной смесью поверхности следует очистить и протереть влажной тканью.
  2.  Прибор собирают и устанавливают на виброплощадке.
  3.  Конус заполняют бетонной смесью через воронку в три слоя одинаковой высоты. Каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем – 25 раз.
  4.  После уплотнения бетонной смеси в конусе, воронку снимают, и избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса.
  5.  Конус плавно снимают с отформованной бетонной смеси: устанавливают диск и отпускают его на поверхность конуса смеси.
  6.  Одновременно включают виброплощадку и секундомер, и наблюдают за выравниванием и уплотнением бетонной смеси. Вибрирование производят до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из любых двух отверстий диска. В этот момент выключается секундомер и вибратор. Полученное время характеризует жесткость бетонной смеси.
  7.  Жесткость бетонной смеси определяют дважды. Общее время испытания с начала заполнения конуса бетонной смесью в установленном приборе при первом определении не должно превышать 15 минут.

Состав бетонной смеси на замес, V=6 л

Добавки, г

Состав лабораторного замеса с добавками, г

Состав, откорректированный по удобоукладываемости()

-

-

260

200

Находим фактический объем замеса:

5.  Формование контрольных образцов и определение их прочности.

Изготовление контрольных образцов – кубов.

Для определения предела прочности при сжатии бетона изготавливают контрольные образцы – кубы, размеры которых определяются наибольшей крупностью зерен заполнителя.

При 20 мм, размер грани 100 мм

За базовый образец принимается образец с рабочим сечением 150 150 мм.

Изготавливают в разборных стальных или чугунных формах. Уплотняют штыкованием или вибрированием.

Определение марки и класса бетона по прочности.

Марка бетона – числовая характеристика прочности, устанавливаемая по результатам испытаний 3-х образцов – кубов размерами 15 15 15 см в возрасте 28суток, твердевших в нормальных условиях, округленных до ближайшей ГОСТовской величины.

Предел прочности:

где N – разрушающая сила, кгс (кН)

      А – площадь поперечного сечения образца, см2

Средняя  плотность бетона:

где R1 и R2 – наибольшие пределы прочности при сжатии 2-х отдельных образцов, кгс/см2(МПа)

В случае, когда кубы по размерам отличаются от стандартных, а время менее 28 суток, то

 

где   - предел прочности бетона в возрасте  суток, МПа

                    k – масштабный коэффициент, зависящей от размеров куба

        t – возраст твердения образцов, сут.

         - временной коэффициент

Класс бетона (В)- числовая характеристика прочности с гарантированной обеспеченностью 95%

, где

t- статический критерий, зависящий от обеспеченности: при обеспеченности 0,95t=1,64

v – коэффициент вариации, нормативное значение 0,135 (13,5%)

Приборы и материалы:

1. Гидравлический пресс

2. Металлическая рейка

3. Торговые весы (технические)

4. Образцы – кубы бетона

Методика выполнения работы:

Образцы после 28 суточного твердения в нормальных условиях должны быть выдержанны в течении 4 часов в помещении с t= и относительной влажностью воздуха не менее 55%.

Опорные грани образцов-кубов выбирают так, чтобы сжимающая сила при испытании была направлена параллельно слоям укладки бетонной смеси в форму.

Образец устанавливают на плиту, затем включают электродвигатель гидравлического привода пресса. Нагрузка на образец возрастает непрерывно со скоростью 0,4-0,8 МПа в 1 сек. до разрушения образца.

Состав №1

Состав №2

Состав №3

Ц/В=(Ц/В)расчет.

Ц/В>(Ц/В)р. на 20%

Ц/В<(Ц/В)р. на 20%

1

2

3

1

2

3

1

2

3

14500

13800

13200

18500

17800

17200

10500

9800

9200



6. Корректировка  состава бетона по прочности

Необходимо экспериментально найти точное значение Ц/В, обеспечивающее получение бетона заданной прочности. Для этого нужно приготовить 3 состава смеси и построить экспериментальную зависимость прочности бетона от Ц/В.

За базовый состав принимаем состав №1, а два других должны иметь с ним одинаковые расходы воды и гравия. Расход цемента для состава №2 принимаем меньше на 20%, а для состава №3 больше на 20%.

Состав №1, кг/м3

Состав №2, кг/м3

Состав №3, кг/м3

(Ц/В)0=1,3

(Ц/В)2=0,8(Ц/В)0=1,04

(Ц/В)3=1,2(Ц/В)0=1,56

Ц1=269,8

Ц2= 0,8Ц1=215,8

Ц3= 1,2Ц1=323,8

В1=206,3

В2= В1=206,3

В3= В1=206,3

Г1=1587,3

Щ2= Щ1=1587,3

Щ3= Щ1=1587,3

П1=423,8

П2= П1+=423,8+=360,6

П3= П1-=423,8-=359,8

 

По полученным данным строим графическую зависимость

(см. приложение 1)

И по полученной экспериментальной графической зависимости устанавливаем для проектной марки бетона оптимальное значение  и рассчитываем лабораторный состав бетона, откорректированный по удобоукладываемости и прочности.




7. Расчет номинального состава бетона. Расчет производственного состава бетона.

При расчете номинального состава бетона за масштабную единицу принимается масса цемента или его абсолютный  объем.

Номинальный состав по массе:

 

 

Номинальный состав по объему:

 

  

Полевой состав – это состав бетона на 1 м3 с учетом влажности заполнителей (гравия).

8.  Расчет расхода материалов на заданный объем бетоносмесителя.

Найдем коэффициент выхода бетонной смеси:

Объем бетоносмесителя

Расход, составляющий на объем бетоносмесителя:

Испытания песка

5

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

поддон

а, гр.

10

70

150

90

155

435

90

а, %

1

7

15

9

15,5

43,5

9

А,%

1

8

23

32

47,5

91

100

Где а – частные остатки на каждом сите

полный остаток  А – сумма частных остатков на сите и на ситах с большим номером.

Из таблицы следует, что песок – мелкий заполнитель, требует корректировки гранулометрического состава.

Испытания гравия

70

40

20

10

5

поддон

а, гр.

0

50

305

2200

435

10

а, %

0

1,7

10,2

73,3

14,5

0,3

А,%

0

1,7

11,9

85,2

99,7

100

Список используемой литературы:

  1.  ГОСТ 25192 – 82. Бетоны. Классификация и общие технические требования. Введ. 1983 – 01-01. – М.: Изд – во стандартов, 1982. – 8 с.
  2.  ГОСТ 27006 – 86. Бетоны. Правила подбора состава. Введ. 1987-01-01.- М.:  Изд – во стандартов, 1986. – 9 с.
  3.  ГОСТ 30515 -97. Цементы. Общие технические условия. //  Введ. 1998-01-10.- М.:  Изд – во стандартов, 1997. – 31 с.
  4.  ГОСТ 8267 -93. Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия. //  Введ. 1995-01-01.- М.:  Изд – во стандартов, 1993. – 14 с.
  5.  ГОСТ 8736 -93. Песок для строительных работ. Технические условия. //  Введ. 1995-01-07.- М.:  Изд – во стандартов, 1993. – 10 с.


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1

КР Проектирование состава бетона

Разраб.

Суханова В.А.

Провер.

Радаев С.С.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Исходные данные

Лит.

Листов

       

ГОУ ВПО ТюмГАСУ

ТюмГСТ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

Введение

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

Исходные данные

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

Исходные данные

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

Расчет ориентировочного состава бетона

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

Расчет ориентировочного состава бетона

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

7

Расчет ориентировочного состава бетона

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

Корректировка состава по удобоукладываемости

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

9

Корректировка состава по удобоукладываемости

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

10

Формование контрольных образцов

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

Корректировка состава бетона

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

Расчет состава и расхода

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

Испытания песка и щебня

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

14

Список используемой литературы


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

6814. Обработка результатов многократных равноточных наблюдений при прямых измерениях 318.5 KB
  Обработка результатов многократных равноточных наблюдений при прямых измерениях. Цель работы: изучить порядок обработки результатов многократных наблюдений при прямых измерениях приобрести навыки стандартной обработки результатов наблюдений, оценки...
6815. Сценарій під мереж 1 200 KB
  CNA Exploration Routing Protocols and Concepts: Introduction to Dynamic Routing Protocols Activity 3.5.2: Subnetting Scenario 1 Сценарій під мереж 1 Мета навчання Після завершення цієї лабораторної роботи ви зможете: Визначити нео...
6816. Предложение SELECT в SQL Oracle. Основные возможности 283 KB
  Предложение SELECT в SQL Oracle. Основные возможности Цели лабораторной работы Изучить основные возможности SQL Oracle по поиску данных в таблицах базы данных. Приобрести практический опыт по поиску данных в таблицах базы данных с...
6817. The SELECT statement in SQL Oracle. Basic features 287 KB
  The SELECT statement in SQL Oracle. Basic features Purpose of the lab To study general SQL Oracle possibilities in searching data in database tables. To acquire practical skills in searching data in database tables by using SQL*Plu...
6818. Базова VTP конфігурація 200 KB
  Базова VTP конфігурація Мета роботи Після виконання цієї лабораторної роботи ви зможете: Створити мережу відповідно до діаграми топології Видалити стартову конфігурацію і перезавантажити комутатор у режим по замовчуванню Налаштуват...
6819. Вивчення роботи протокольного стеку ТСР/ІР 162.5 KB
  Вивчення роботи протокольного стеку ТСР/ІР. Мета роботи: ознайомитись з роботою протокольного стеку ТСР/ІР. Навчитись здійснювати конфігурування ТСР/ІР протоколу. Порядок виконання роботи. Ознайомитись з короткими теоретичними відомостями...
6820. Контроль целостности файловой системы Linux с помощью утилиты Tripwire 122.5 KB
  Контроль целостности файловой системы Linux с помощью утилиты Tripwire Путем вычисления контрольной суммы можно не только определить подлинность дистрибутива перед установкой, но и регулярно проверять целостность системных файлов в процессе работы в...
6821. SQL Oracle functions. Additional clauses of SELECT statement 272 KB
  SQL Oracle functions. Additional clauses of SELECT statement Purpose of the lab To study SQL Oracle functions and SGROUPBY, HAVING, ORDERBY clauses of SELECT statement. To acquire practical skills in SQL Oracle function...
6822. Исследование организации переходов в программе 213.5 KB
  Исследование организации переходов в программе Контрольные вопросы Назовите три типа команды безусловного перехода. JMP - переход безусловный: переход типа short (короткий переход) - если адрес перехода находится в пределах от...