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

60763. Модификатор Surface 1.94 MB
  Присоедините их командой Attach. Для этого выделите один сплайн, разверните свиток Geometry, щёлкните по кнопке Attach и общёлкайте остальные сплайны. Получится составная фигура.
60764. Наполненный парфюмерный флакон и его визуализация 753.5 KB
  Нарисуйте прямую линию (рис. 2.) сплайновым инструментом Line в окне проекции Front (Спереди). По высоте линия должна быть равна высоте флакона. Рисуйте сплайн снизу вверх.
60766. Проект «Картинна галерея» 278 KB
  Ознайомитись з такими об‘єктами: форма Form текстове поле Lbel малюнок Imge кнопка Button та їх основними властивостями: підпис Cption колір Color шрифт Font видимість Visible ширина Width висота Height.
60767. Село моє – найкраще місце на землі 1.06 MB
  В селі випалювали різні гончарні вироби у печах, які називалися горни. Звідси пішла назва Угорники.
60768. Апаратне і програмне забезпечення комп’ютерних мереж 215 KB
  Ознайомити з поняттям комп’ютерної мережі. Розповісти про класифікацію комп’ютерних мереж. Розвивати інформатичну компетентність учнів пам’ять; Виховна.
60769. В.Нестайко „Космонавти з нашого будинку” 41.5 KB
  Де відбуваються події твору Хто вони де живуть навчаються б аналіз змісту. Вибіркове читання. Чому діти перестали товаришувати Що робила Натка щоб довести що вона не гірша за хлопців Які риси характеру...
60770. Моделирование мебели в 3D – кровать 846.5 KB
  Далее выделите обе плоскости рамкой кликните по ним правой кнопкой мыши и выберите Object Properties Свойства объекта. Закройте окно и заморозьте объекты Right click Freeze Selection 3D мебель...