Расчет коэффициента выхода бетона и дозировки материалов на замес бетоносмесителя

Содержание

 

Исходные данные для расчета       3

Введение            4

Требования к материалам для приготовления бетона     5

Расчет расхода материалов на 1 м³ бетона     11

Расчет производственного  состава бетона     13

Расчет коэффициента выхода бетона и дозировки материалов на замес бетоносмесителя           14

Заключение          15

Список использованных источников      16

 

Исходные данные для расчета

Вариант

В, МПа

Ж, с

ОК, см

Портландцемент

Песок

Крупный заполнитель

V, л

Rц, кгс/см2

Ρц, г/см3

Крупность

ρп, г/см3

ρнп, кг/м3

ρвнп, кг/м3

Wп, %

Вид

Д наиб, мм

ρщ, г/см3

ρнщ, г/см3

ρвнщ, г/см3

Wщ,%

12

15

15…20

-

400

3,07

С

2,62

1440

1400

3

Щ

20

2,65

1500

1560

1

1500

 

Введение

В ХХI в бетон вошел как основной строительный материал, в значительной мере определяющий уровень современной цивилизации. Мировой объем применения бетона превысил 2 млрд м³. Преимущества бетона – неограниченная сырьевая база и сравнительно низкая стоимость, экологичность, возможность применения в различных эксплуатационных условиях и достижения высокой архитектурно-строительной выразительности, доступность технологии и возможность обеспечения высокого уровня механизации и автоматизации технологических процессов – обусловливают привлекательность этого материала и его ведущие позиции на обозримую перспективу. Достижения бетоноведения и технологии бетона позволяют к настоящему времени проектировать бетон, изделия и конструкции с требуемыми свойствами, прогнозировать и управлять его свойствами. Бетон относится к числу наиболее универсальных материалов, позволяющих интенсивно использовать его во всех отраслях строительства.

Бетон — искусственный  камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной  смеси вяжущего вещества, воды и  заполнителей (песка и щебня или  гравия). Смесь этих материалов до затвердения  называют бетонной смесью. Тяжелым  называют бетон плотной структуры, приготовляемый на цементном вяжущем  наполнителе.

Тяжелый бетон применяется  в железобетонных и бетонных конструкциях промышленных и гражданских зданий, в гидротехнических сооружениях, на строительстве каналов, транспортных и др. сооружений.

 

 

Требования к  материалам для приготовления бетона

Для приготовления тяжелых  бетонов применяют обычный портландцемент и его разновидности: быстротвердеющий, пластифицированный и пуццолановый, шлакопортландцемент и др. Для затворения бетонной смеси и поливки бетона используют, как правило, питьевую или природную воду, не содержащую вредных примесей, которые препятствуют нормальному твердению бетонов (сульфаты, кислоты, жиры, сахар, растительные масла и др.).

В качестве мелкого заполнителя  используют природный песок крупностью от 0,14 до 5 мм или искусственные пески, получаемые при дроблении шлака, керамзита, аглопорита. Качество песка характеризуется его зерновым (гранулометрическим) составом и наличием вредных примесей (глинистых, пылевидных частиц и органических примесей). Природные пески по гранулометрическому составу подразделяются на крупный, средний, мелкий и очень мелкий, Для приготовления тяжелого бетона главным образом используют крупные и средние пески с содержанием пылевидных и глинистых частиц не более 3% по массе.

Крупным заполнителем служит гравий или щебень из горных пород, реже — шлаковый или кирпичный  щебень. Гравий — это смесь каменных зерен округлой формы, образовавшихся в результате естественного разрушения твердых горных пород. По крупности  зерен гравий разделяют на фракции: 5—10, 10—20, 20—40 и 40—70 мм.

Щебень — рыхлая смесь  искусственно дробленых горных пород, кирпича или шлака крупностью зерен от 5 до 70 мм. Качество щебня  и гравия характеризуется зерновым составом, содержанием вредных примесей, прочностью и морозостойкостью. По размеру зерен щебень делится  на те же фракции, что и гравий. Выбор соответствующей фракции крупного заполнителя зависит от назначения бетона и вида конструкции, в которую его укладывают. Содержание вредных примесей в крупных заполнителях не должно превышать 1% по массе.

Природные заполнители или  инертные материалы, как правило, в  местах добычи обогащают, т. е. промывают  для удаления пылевидных глинистых  и других примесей, затем дробят и сортируют по фракциям. Обогащение инертных снижает расход цемента. Транспортируют заполнители железнодорожным и автомобильным транспортом, а хранят на специальных открытых и закрытых складах. При этом должно быть исключено смешивание заполнителей разных пород и фракций.

Бетонной смесью называют рационально подобранную и тщательно  перемешанную смесь вяжущего вещества, заполнителей — песка и щебня  или гравия, воды и в необходимых  случаях добавок (пластификаторов  и ускорителей твердения). Свежеприготовленная  бетонная смесь должна обладать необходимой  пластичностью и подвижностью.

Пластичность — способность  бетонной смеси плотно заполнять  форму бетонируемого изделия  без расслаивания на отдельные составляющие, характеризует внутреннюю связность  смеси.

Подвижность бетонной смеси  оценивают величиной осадки конуса, отформованного из данной смеси, под  действием собственной массы. Величину осадки измеряют обычной линейкой. По осадке конуса бетонные смеси делят  на жесткие и особо жесткие, не дающие осадки, малоподвижное с осадкой 1—3 см, подвижные с осадкой 4—15 см, литые с осадкой более 15 см. стоит отметить, что жесткие смеси являются более экономичными по расходу цемента. Подвижность бетонной смеси зависит не только от количества цемента, но и от его вида, а также от количества воды, крупности и формы зерен заполнителей и от наличия в смеси пластифицирующих добавок. Применение органической пластифицирующей добавки — сульфитно-дрожжевой бражки в количестве 0,15—0,25% массы цемента — обеспечивает при заданной подвижности бетонной смеси снижение водопотребности смеси на 8—12% и снижение расхода цемента на 7—10%. Свойства бетонной смеси обеспечиваются правильным подбором состава бетона.

Подбор состава бетона заключается в определении весового соотношения составляющих материалов (цемента, воды, песка, щебня или гравия) для получения бетона заданной прочности  и бетонной смеси необходимой  удобоукладываемости и связности при наименьшем расходе цемента. Состав бетона заданных характеристик подбирают в лабораториях путем расчета и уточняют по результатам пробных замесов и испытаний контрольных образцов размером 15 X 15 X 15 см на сжатие через 28 сут нормального твердения. Состав выражают соотношениями между цементом и заполнителями по массе.

Количество цемента принимают  за единицу. Эти соотношения записывают в виде Ц : П : Г (цемент : песок: гравий). Тяжелый бетон применяют в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве, оценивают пределом прочности при сжатии и пределом прочности на растяжение при изгибе, являющимися основными характеристиками его механических свойств. При подборе состава бетонов следует учитывать, что кроме прочности необходимо обеспечить и другие его основные свойства: плотность, водонепроницаемость, морозостойкость, огнестойкость, усадку и расширение, стойкость против коррозии.

Плотность и водонепроницаемость  бетона зависят от наличия в объеме бетона пор, образовавшихся в результате испарения излишней, не вступившей в химическую реакцию с цементом воды, а также в результате неполного  удаления воздушных пузырьков при  уплотнении бетонной смеси. Плотность  бетона повышается с уменьшением  водоцементного отношения и применением  пластифицирующих добавок, а также  за счет тщательного уплотнения бетонной смеси. Плотность обычного тяжелого бетона не должна быть ниже 94%. С повышением плотности бетона возрастают его  прочность, водонепроницаемость, морозостойкость  и стойкость против коррозии.

Водонепроницаемость бетона характеризуется степенью водонепроницаемости, т. е. величиной наименьшего давления воды, при котором она не просачивается  через бетонный образец. Г)о водонепроницаемости бетоны делятся на марки В2, В1, В6, В8, ВТО и В12, где цифры показывают величину давления воды в атмосферах.

Морозостойкость — способность  бетона выдерживать без разрушения многократное попеременное замораживание  и оттаивание. Тяжелые бетоны по морозостойкости делятся на семь марок: Мрз 50, 100, 150, 200, 300, 400 и 500. Цифры обозначают количество циклов замораживания.

Огнестойкость. Бетон является огнестойким материалом, но при продолжительном  воздействии температур до 200 °С наблюдается снижение прочности бетона на 25—30%. При повышении температуры до 500 °С бетон разрушается.

Необходимо знать, что  бетон при твердении дает усадку около 0,15 мм на 1 м длины конструкции; при твердении в воде в массивных  конструкциях происходит незначительное расширение.

Коррозия бетона — способность  бетона разрушаться под воздействием проникающих в толщу бетона агрессивных  веществ, которые вступают в обменные реакции с составляющими цементного камня. При постоянной фильтрации воды через трещины И,поры бетона вымываются растворимые вещества и процесс разрушения ускоряется. Для защиты от коррозии на поверхности бетона, соприкасающиеся с агрессивной средой, наносят специальные покрытия (обмазку битумом, оклейку рубероидом, покрытие жидким стеклом или полимерными пленками). Стойкость бетона против коррозии повышается также при использовании пуццоланового портландцемента, глиноземистого и кислотостойкого цементов.

К специальным бетонам  относят гидротехнические, дорожные, кислотоупорные, жаростойкие и бетоны для защиты от радиоактивных воздействий. Все перечисленные виды бетонов отличаются от обычных подбором состава вяжущих и заполнителей, а также введением добавок.

Гидротехнический бетон  отличается повышенной плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, стойкостью против коррозии. Приготовляют его на сульфатостойком и пуц- цолановом портландцементе с применением высококачественных заполнителей и введением тонкомолотых гидравлических и инертных добавок, а также пластифицирующих и гидрофобных добавок (с. д. б., мылонафт).

Дорожный бетон должен обладать теми же свойствами, что и  гидротехнический, плюс повышенной износостойкостью. Для его приготовления используют пластифицированный или гидрофобный  портландцемент, а в качестве крупного заполнителя — гранитный щебень.

Кислотоупорный бетон  специального назначения служит для  облицовки аппаратуры на предприятиях химической промышленности. Приготовляют его на кислотоупорном цементе и  кислотостойких заполнителях (кварцит  или андезит) и затворяют жидким стеклом.

Жаростойкий бетон отличается способностью сохранять первоначальную прочность при температурах до 1580 °С. Для его приготовления используют глиноземистый цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и жидкое стекло с добавкой кремнефтористого натрия. Заполнителями служат металлургические шлаки, бой керамических и огнеупорных материалов, базальт, диабаз.

Бетон для защиты от радиоактивных  воздействий предназначен для облицовки  ядерных реакторов. Приготовляют на обычном портландцементе, шлакопортландцементе или глиноземистом цементе и тяжелых заполнителях в виде металлического скрапа, чугунной дроби с добавками карбида бора или хлористого лития. Объемная масса таких бетонов 4000— 5000 кг/м3.

В задании предлагаются рядовые исходные материалы для приготовления бетона. Это песок средней крупности который позволит создать бетон высокой прочности, избежать перерасхода цемента. И щебень с фракцией 10-20 для которого, в отличии от гравия, характерна остроугольная форма и шероховатая поверхность зерен, и поэтому сцепление его с цементно-песчаным раствором значительно лучше.

 

Расчет расхода  материалов на 1 м³ бетона

Согласно справочной таблице определяем ориентировочный расход воды на 1 м³ бетона.

В= 165 л.

Определяем величину средней  прочности бетона для заданного  класса прочности.

R_б= В/0,778= 15МПа /0,078= 19,28 МПа

Поскольку в изготовлении бетона используются заполнители среднего качества принимаем коэффициент А= 0,6

Вычисляем величину цементно-водного  отношения.

Ц/В= R_б/А* R_ц+0,5= 19,28/0,65*39,21+0,5= 1,31

Далее рассчитываем водоцементное отношение.

В/Ц= 1/Ц/В= 1/1,31= 0,76

Вычисляем расход цемента  на 1м³ бетонной смеси.

Ц= В/В/Ц= 165/0,76= 208,86 кг

Находим пустотность щебня в насыпном состоянии.

V_п= 1- ρ_нщ /ρ_щ= 1-1500/2650= 0,34

Расход щебня на производство 1м³ бетона будет равняться