Методическое пособие по проектирование и подбору состава цементобетона
Оценка 4.6

Методическое пособие по проектирование и подбору состава цементобетона

Оценка 4.6
rtf
18.11.2021
Методическое пособие по проектирование и подбору состава цементобетона
Методическое пособие по цементо-бетону.rtf

Тема 2.1 Участвовать в организации работ на предприятиях по приготовлению цементобетонных смесей.



Учебная цель: углубление, расширение и закрепление знаний, полученных на теоретических знаниях.

 

Учебные задачи:

1. Научиться проектировать и подбирать состав цементобетона.
2. Изучить эффективность приготовления и использования дорожно-строительных образцов в зависимости от их качества.

 

 

Образовательные результаты, заявленные по ФГОС третьего поколения:

Студент должен уметь:
- выбирать материалы для конструкций по их назначению и условиях эксплуатации;
- проектировать и подбирать состав цементобетона.

Знать:
- свойства бетона и бетонной смеси.

 

 

Задачи практической работы:

1. Подобрать состав цементобетона: определить водоцементное отношение, расход воды, щебня, песка.
2. Определить коэффициент выхода бетонной смеси.
3. Подсчитать расход материалов на замес бетономешалки.
4. Посчитать номинальный состав на полевой.

 

Расчет состава цементобетона и подбор состава.

  Цель расчета состоит в выборе материалов и определении оптимального соотношения их расхода на 1м3 бетона, при котором наиболее экономично обеспечиваются заданная прочность бетона и подвижность бетонной смеси. В задании на расчет должны быть указаны исходные данные: требуемая прочность бетона, назначение конструкции, подвижность и жесткость бетонной смеси, свойства исходных материалов.
  Состав тяжелого цементобетона рассчитывают по методу «абсолютных объемов», разработанному профессором Б.Г. Скрамтаевым. В основу метода положено условие, что бетон максимальной плотности и прочности при заданной марке цемента и величине водоцементного отношения можно получить в том случае, если сумма абсолютных объемов исходных материалов, взятых для приготовления 1м3 бетонной смеси, равна 1000л.

Порядок расчета:
1. Определяется водоцементное отношение В/Ц:

В

=

 

ARЦ

Ц

RБ+0,5ARЦ

Где   А- Коэффициент, зависящий от качества каменных материалов;
       А= 0,65- для высококачественных материалов;  А= 0,6- для рядовых;
       А= 0,55- для материалов пониженного качества;
      
RЦ- активность (марка) цемента, МПа; RЦ- предел прочности бетона, МПа.

Найденное значение В/Ц сравнивают с предельно допустимым для данного сооружения, например:
  - для однослойных и верхнего слоя двухслойных дорожных покрытий В/Ц<0,5
  - для нижнего слоя двухслойных дорожных покрытий В/Ц<0,6
  - для оснований усовершенствованных покрытий В/Ц не нормируется.
Если В/Ц получится больше предельно допустимого, к расчету принимается предельно допустимое значение В/Ц, найденное по расчету.

 

2. Определяют расход воды в литрах на 1м3 бетона по табл. 1 или графику
(рис. 1) в зависимости от максимальной крупности щебня (гравия) и удобоукладываемости смеси.

 

3. Определяют расход цемента по формуле Ц=В/(В/Ц) и сравнивают с минимально допустимым, устанавливаемым в зависимости от назначения цементобетона: 

- для однослойного и верхнего слоя двухслойного покрытия- 300кг/м3;
- для нижнего слоя покрытий и оснований- 200кг/м3;
- искусственных сооружений на автомобильных дорогах- 240кг/м3;

Если полученный по формуле расход цемента больше минимально допустимого, принимается к расчету его значение, если меньше- минимально допустимое.                                         Таблица 1.

Характеристика бетонной смеси

Содержание воды в бетонной смеси, л/м3, при крупности щебня, мм

Осадка конуса, см

Жесткость, с

10

20

40

0

0

0

0

0

1

2

3

5

7

8

10

150-200

90-120

60-90

30-60

15-30

-

-

-

-

-

-

-

155

160

170

175

185

195

200

205

210

215

220

225

140

145

155

160

170

180

185

190

195

200

205

210

130

135

140

145

155

165

170

175

180

185

190

195

 

 

Примечания:
1. Данные таблицы справедливы для бетона на портландцементе среднем песке и щебне.
2. При использовании пуццоланового цента расход воды увеличивается на 15-20л/м3, при использовании гравия или крупного песка – уменьшается на 10л/м3, при мелком песке увеличивается на 10л/м3.
3. При использовании щебня или гравия с водопоглощением более 1%, расход воды нужно увеличивать на 7л/м3 на каждые 0,5% увеличения водопоглощения.

 

 

    

Рис 1. График для определения расхода воды на 1м3 бетонной смеси, приготовленной из
портландцемента, среднего песка с модулем крупности 2,4- 2,7.

4. Расход щебня (гравия)

 

 

 

1000

 

Щ

=

Vпуст

α+

1

 

 

рнщ

рщ

 

Где    Vпуст- пустотность щебня; Vпуст=1-рнщ/рнщ;
    
рнщ- насыпная плотность, кг/м3;
    
α- коэффициент раздвижки щебня (гравия), который устанавливается по графику в зависимости от абсолютного объема цементного теста и крупности песка (рис. 2);
    
рщ – истинная плотность щебня, кг/м3.

         

  Рис 2. График для определения коэффициента раздвижки зерна α.

VЦ.Т.= В+

Ц

рЦ

Где    рц- истинная плотность цемента, г/м3.

  Для песков с модулем крупности 2,4-2,7 и расходе цемента 250 кг/м3 можно принять α=1,3, при расходе цемента 300 кг/м3 – 1,35; 350 кг/м3 – 1,43. Для жестких α= 1,05- 1,1.

5. Расход песка

            

Где  рп – истинная плотность песка, кг/м3.

После определения расхода составляющих материалов на 1м3 цементобетона приготавливают пробный замес цементобетонной смеси в объеме 10л и определяют ее удобоукладываемость. Для приготовления пробного замеса

ЦП=Ц`;П
ВП=В`-П`*а/100-b/100;
ПП=П`+П`*а/100;
ЩП=Щ`+Щ`b/100.

Где   ЦП, ВП, ПП, ЩП – новое откорректированное значение составляющих материалов с учетом их влажности на 1м3 бетона, кг;
       Ц`; В`; П`; Щ` - расход цемента, воды, песка и щебня на 1м3 бетона заданной прочности и подвижности, кг;
      
a, b – фактическая влажность песка и щебня (гравия), %

При перемешивании компонентов бетона песок занимает пустоты между крупным заполнителем, а цементное тесто – пустоты между частицами песка. Поэтому объем получающийся бетонной смеси всегда меньше суммы объемов сухих компонентов. Степень уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с объемом исходных материалов называется коэффициентом выхода бетона.

β=

1000

VЦ+VП+VЩ

Где   VЦ, VП, VЩ – объемы соответственно цемента, песка и щебня, затраченных на получение 1м3 бетона, м3.

  Коэффициент выхода бетонной смеси обычно равен 0,6-0,7 и находят его для подсчета загрузки бетоносмесителей, вместимость которых задается по объему загрузки, т.е. по сумме объемов сухих материалов, идущих на один замес.

  Имея расчет материалов на 1м3 бетона Ц`, В`, П`, Щ`, можно подсчитать количество материалов в килограммах для одного замеса в объеме имеющийся бетономешалки. Для этого расход материалов на 1м3 бетона следует разделить на 1000 и умножить на объем бетономешалки в литрах (VM)

ЦЗ=

Ц`

*VM

1000

ВЗ=

В`

*VM

1000

;     

 

Пз=

П`

*VМ

1000

ЩЗ=

Щ`

*VM

1000

;

Где Цз , Вз , Пз , Щз – расходы соответственно цемента, вода, песка и щебня
(гравия) на один замес бетономешалки полученные массы материалов в килограммах уменьшают в 100 раз. Пример расчета состава бетонной смеси.

Задание: Подобрать состав цементобетонной смеси для однослойного дорожного покрытия со следующими характеристиками: предел прочности бетона при сжатии R6=40 МПа, осадка конуса 2-3 см. Имеются следующие материалы: портландцемент марки 500 (Rц=50 МПа), рц=3,1 г/см3, рнц=1,1 г/см3, песок речной кварцевый рп=2,6 г/см3. В таблице 2 дан зерновой состав песка при контрольном рассеве.
     Кривая зернового состава песка укладывается в рекомендованный график (рис.3), модуль крупности равен 3,13 через сито 0%.        Таблица 2.

наименование

Размер отверстий сит, мм

5,0

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

Остатки на сите, г

Частные остатки,%

Полные остатки,%

 

-

-

-

180

18

18

220

22

40

250

25

65

250

25

90

100

10

100

 Вывод: Песок соответствует техническим требованиям. Щебень дробленный из гранита, предел прочности исходной горной породы при сжатии Rсж=120МПа, рщ=3,1г/см3; рнщ=1,7г/см3, пустотность щебня

Vпуст=1(1,7/3,1)=0,45

В таблице 3 приведены данные по зерновому составу щебня. Dб=40мм;
Dм=5мм; 0,5(Dм+Mб)=20мм. (по ГОСТ 8269-78 Dб может быть сито с полным остатком 0-5%, Dм-с полным остатком 95-100%; 0,5(Dм+Dб,-40-70; 1,25 Dб-0%). Кривая зернового состава полностью вписывается в рекомендованный график (рис.4)
      Расчет. Находим водоцементное отношение

В

=

0,65*50

Ц

40+0,5*0,65*50

Так как найденное В/Ц превышает предельно допустимое значение, по техническим нормам к расчету принимаем В/Ц=0,50. Расход воды на 1000л. бетона определяем по графику (см. рис. 3).

                           F=165л.

Расход цемента на 1м3 бетона Ц=В/(В/Ц)=165/0,5=330кг.
Чтобы определить расход щебня, предварительно найдем α по объему цементного теста VЦ.Т.=165+330/3,1=271л.            Таблица 3.

наименование

Размер отверстий сит, мм.

70

40

20

10

50

Остатки,г.

Частные остатки,%.

Полные остатки,%.

0

0

0

600

3

3

10800

54

57

3600

18

75

5000

25

100

По графику (см. рис. 4) определяем α =1,38

Размер отверстий контрольных сит, мм.

Рисунок 3. Зерновой состав песков, пригодных для приготовления дорожного бетона.

Рисунок 4. Предельные кривые рекомендованных составов щебня (гравия) для цементобетона.

Расход песка на 1м3 бетона:

  

Следовательно, на 1м3 бетона требуется: цемента 330 кг, песка 680 кг,
воды 165 л, щебня 1450 кг.
   Приготавливают пробный замес в объеме 10л, для чего подсчитывают расход материалов: цемента 330/100=3,3кг; песка 680/100=6,8кг; воды 165/100=1,65л; щебня 1450/100=14,5кг.
   Определяют подвижность и жесткость смеси. Осадка конуса оказалась равной 1 см. Нужно добавить по 5-10% цемента и воды от ранее взятой массы. При этом В/Ц должно остаться без изменения.
   Добавим 330г. Цемента и 330*0,5=165г воды. Тщательно перемешиваем смесь с добавкой и вновь определяем подвижность. Она оказывается равной 3см, что и требуется по заданию.
   Если подвижность смеси окажется больше требуемой, увеличивают на 50-10% содержание щебня (гравия) или песка. Работа продолжается до тех пор, пока не будет получена требуемая подвижность цементобетонной смеси. После этого уточняют состав смеси с учетом добавленных материалов: цемента
3,3+0,33=3,63кг; песка 6,8кг; воды 1,65+0,165=1,81л; щебня 14,5кг.
   В связи с добавлением цементного теста абсолютный объем увеличивается на 0,33/3,1+0,165=0,27л. Отсюда фактический объем пробного замеса равен 10+0,27=10,27л.
                Новый расход материалов на 1м3 бетона составит:
                цемента     Ц`=3,63/10,27*1000=353кг;
                воды        В`=1,81/10,27*1000=176л;
                песка        П`=6,80/10,27*1000=662кг;
                щебня       Щ`=14,5/10,27*1000=1412кг.

   Состав цементобетона может быть выражен в частях по отношению к массе цемента (состав по массе) и получают его путем деления расходов составляющих материалов на массу цемента, т.е.
                     Ц/Ц; П/П; Щ/Ц при В/Ц= 1/n.

В данном примере:
          353/353; 662/353; 1412/353 при В/Ц= 0,5 или 1:1,9 при В/Ц=0,5.

Полевой (рабочий) состав бетона получают в результате внесения поправок на влажность песка и щебня (гравия).

 

 

 

 

 

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1.     Как изменяется водоцементное отношение в зависимости от слоя дорожной одежды?

2.     Что такое коэффициент выхода бетонной смеси?

3.     Что такое полевой состав цементобетона?

4.     По какой схеме рассчитывается состав цементобетона?



Тема 2.1 Участвовать в организации работ на предприятиях по приготовлению цементобетонных смесей

Тема 2.1 Участвовать в организации работ на предприятиях по приготовлению цементобетонных смесей

Расчет состава цементобетона и подбор состава

Расчет состава цементобетона и подбор состава

Определяют расход цемента по формуле

Определяют расход цемента по формуле

Рис 1. График для определения расхода воды на 1м 3 бетонной смеси, приготовленной из портландцемента, среднего песка с модулем крупности 2,4- 2,7

Рис 1. График для определения расхода воды на 1м 3 бетонной смеси, приготовленной из портландцемента, среднего песка с модулем крупности 2,4- 2,7

V Ц.Т. = В+ Ц р

V Ц.Т. = В+ Ц р

Коэффициент выхода бетонной смеси обычно равен 0,6-0,7 и находят его для подсчета загрузки бетоносмесителей, вместимость которых задается по объему загрузки, т

Коэффициент выхода бетонной смеси обычно равен 0,6-0,7 и находят его для подсчета загрузки бетоносмесителей, вместимость которых задается по объему загрузки, т

В таблице 3 приведены данные по зерновому составу щебня

В таблице 3 приведены данные по зерновому составу щебня

Размер отверстий контрольных сит, мм

Размер отверстий контрольных сит, мм

Расход песка на 1м 3 бетона:

Расход песка на 1м 3 бетона:

Полевой (рабочий) состав бетона получают в результате внесения поправок на влажность песка и щебня (гравия)

Полевой (рабочий) состав бетона получают в результате внесения поправок на влажность песка и щебня (гравия)
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.