ID: 43191

Название работы: Проектирование состава тяжелого цементного бетона на плотных заполнителях

Категория: Курсовая

Предметная область: Архитектура, проектирование и строительство

Описание: 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...

Язык: Русский

Дата добавления: 2013-11-03

Размер файла: 1.7 MB

Работу скачали: 11 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