Расчет поростого бетона

Составы растворов для  получений заданной марки следует  подбирать любым обоснованным способом, обеспечивающим получение заданной прочности раствора к определенному сроку твердения при наименьшем расходе цемента. При этом необходимо обеспечивать подвижность и водоудерживающую способность растворной смеси, соответствующие условиям применения раствора. Подобранный состав уточняется контрольными испытаниями.

 

1.5. Транспортирование строительных  растворов

 

Растворные смеси с  заводов перевозят автосамосвалами. Растворная смесь при транспортировани может расслоиться или замерзнуть, поэтому дальность перевозки зависит от вида раствора, состояния дороги и температуры воздуха. Чтобы предохранить раствор от переохлаждения и замерзания зимой, кузова автомашин утепляют или обогревают их отработанными газами двигателя.

Сроки хранения растворных смесей зависят от вида вяжущего и  ограничиваются сроками его схватывания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 БЕТОН

 

Бетонами называют искусственные  каменные материалы, получаемые в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси из минерального или органического вяжущего вещества с водой, мелкого или крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эту смесь называют бетонной смесью.

В строительстве широко используют бетоны, приготовленные на цементах или  других неорганических вяжущих веществах. Эти бетоны обычно затворяют водой. Цемент и вода являются активными составляющими бетона; в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит.

Между цементом и заполнителем обычно не происходит химического взаимодействия (за исключением силикатных бетонов, получаемых автоклавной обработкой), поэтому заполнители часто называют инертными материалами. Однако они существенно влияют на структуру и свойства бетона, изменяя его пористость, сроки затвердевания, поведение при воздействии нагрузки и внешней среды. Заполнители значительно уменьшают деформации бетона при твердении и тем самым обеспечивают получение большеразмерных изделий и конструкций. В качестве заполнителей используют преимущественно местные горные породы и отходы производства (шлаки и др.). Применение этих дешевых заполнителей снижает стоимость бетона, так как заполнители и вода составляют 85...90%, а цемент 10...15% от массы бетона. Для снижения плотности бетона и улучшения его теплотехнических свойств используют искусственные и природные пористые заполнители.

Для регулирования свойств  бетона и бетонной смеси в их состав вводят различные химические добавки и активные минеральные компоненты, которые ускоряют или замедляют схватывание бетонной смеси, делают ее более пластичной и удобоукладываемой, ускоряют твердение бетона, повышают его прочность и морозостойкость, регулируют собственные деформации бетона, возникающие при его твердении, а также при необходимости изменяют и другие свойства бетона.

С увеличением возраста бетона повышаются его прочность, плотность, стойкость к воздействию окружающей среды. Свойства бетона определяются не только его составом и качеством исходных материалов, но и технологией приготовления и укладки бетонной смеси в конструкцию, условиями твердения бетона. Все эти факторы учитывают при проектировании состава бетона и производстве конструкций на его основе.

На органических вяжущих  веществах (битум, синтетические смолы  и т.д.) бетонную смесь получают без введения воды, что обеспечивает высокую плотность и непроницаемость бетонов. Многообразие вяжущих веществ, заполнителей, добавок активных минеральных компонентов и технологических приемов позволяет получать бетоны с самыми разнообразными свойствами.

Бетон является хрупким материалом: его прочность при сжатии в  несколько раз выше прочности  при растяжении. Для восприятия растягивающих  напряжений бетон армируют стальными  стержнями, получая железобетон. В  железобетоне арматуру располагают так, чтобы она воспринимала растягивающие напряжения, а сжимающие напряжения передавались на бетон. Совместная работа арматуры и бетона обусловливается хорошим сцеплением между ними и приблизительно одинаковыми температурными коэффициентами линейного расширения.

Бетон предохраняет арматуру от коррозии.

Тяжелый бетон классифицируется по плотности на тяжелый, плотностью от 2000 до 2600 кг/м3 и особенно тяжелый, плотностью больше 2600 кг/м3. Марка тяжелого бетона по прочности на сжатие может достигать от М 50 до М 800, а класс бетона от В 3,5 до В 60.

Бетонные и железобетонные конструкции изготовляют либо непосредственно  на месте строительства - монолитный бетон и железобетон, либо на заводах  и полигонах с последующим монтажом на строительной площадке – сборный бетон и железобетон.

 

2.1 Сырьевые материалы для приготовления бетонов

 

В зависимости от вида, назначения и особенностей эксплуатации бетонов, а также бетонных изделий применяются  различные вяжущие вещества.

Применяются следующие виды цемента [3, 4]:

– портландцемент ПЦ;

– портландцемент быстродействующий  БПЦ;

– портландцемент с минеральными и пластифицирующими добавками [5];

– шлакопортландцемент с добавками доменного граншлака в количестве 21...60% ШПЦ [5];

– шлакопортландцемент быстродействующий.

Заполнители [6] занимают в  бетоне до 80 % объема и оказывают  влияние на свойства бетона, его  долговечность и стоимость. Введение в бетон заполнителей позволяет  резко сократить расход цемента, являющегося наиболее дорогим компонентом. Кроме того, заполнители улучшают технические свойства бетона. Заполнители создают в бетоне жесткий скелет и примерно в 10 раз, по сравнению с цементным тестом уменьшает усадку бетона. Жесткий скелет из высокопрочного заполнителя несколько увеличивает прочность и модуль деформации бетона, уменьшает деформации конструкций под нагрузкой, а также ползучесть бетона – необратимые деформации, возникающие при длительном действии нагрузки. Заполнители создают в бетоне жесткий скелет и примерно в 10 раз по сравнению с цементным тестом уменьшает усадку бетона, способствуя получению более долговечного материала.

Пористые естественные и  искусственные заполнители, обладая  малой плотностью, уменьшают плотность легкого бетона, улучшают его теплотехнические свойства. В специальных бетонах (жаростойких, для защиты от радиации и др.) роль заполнителя очень высока, так как его свойства во многом определяют специальные свойства этих бетонов.

В бетоне применяют крупный [7, 8] и мелкий заполнитель [9, 10]. Крупный  заполнитель (более 5 мм) подразделяют на гравий и щебень. Мелким заполнителем в бетоне является естественный или искусственный песок.

Заполнители для бетонов  бывают различных видов, природные  или искусственные: песок, щебень, гравий. Их свойства регламентируются соответствующими ГОСТами, техническими условиями, другими нормативными документами.

Щебень гранитный должен соответствовать требованиям ГОСТ 8267-93 "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия", ДСТУ Б.В.2.7-75-98 "Щебень и гравий плотные природные для строительных материалов, изделий, конструкций и работ. Технические условия".

В качестве мелкого заполнителя  применяется кварцевый песок, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 8736-93 "Песок для строительных работ. Технические условия", ДСТУ Б.В.2.7-32-95 "Пісок щільний природний для будівельних матеріалів, виробів, конструкцій і робіт".

Различают рядовой заполнитель, содержащий зерна различных размеров, и фракционированный, когда зерна  заполнителя разделены на отдельные  фракции, включающие зерна близких  между собой размеров, например 5...10 мм или 20...40 мм. Заполнитель характеризуется  наименьшей и наибольшей крупностью, под которыми понимают размеры наименьших или наиболее крупных зерен заполнителя.

Вода. Источником для приготовления  бетонной смеси является обычная  питьевая вода. Качество воды удовлетворяет требованиям ГОСТ 23732-80 "Вода для бетонов и растворов. Технические условия".

Добавки ("ДСТУ Б В.2.7-65-97. Будівельні матеріали. Добавки для бетонів і будівельних розчинів. Класифікація. Для улучшения физико-механических свойств бетонов и растворов, а также по технико-экономическим соображениям широко применяют различные добавки к вяжущим. Вводят их в бетономешалку в виде сухих порошков или водных суспензий и растворов.

В зависимости от назначения добавки делят на активные, минеральные, добавки-наполнители, поверхностно-активные, пено– и газообразователи, ускорители твердения и замедлители схватывания, противоморозные.

Одним из важнейших направлений, совершенствования технологии бетона и железобетона являются применение химических добавок, обеспечивающих сокращение расхода цемента, и трудоемкости технологических процессов.

 

 

 

 

3 РАСЧЕТ СОСТАВА СМЕШАННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА

Необходимо подобрать  состав смешанного раствора  марки , если активность портландцемента, который используется, минеральная примесь – известняк.

Состав смешанного раствора, обычно, подбирают исходя из необходимой  марки раствора, активности цемента  и необходимой степени подвижности  растворенной смеси. Сначала рассчитывают ориентировочный состав раствора, а потом пробными замесами уточняют расход воды.

Расчет состава смешанного строительного раствора будем выполнять  в такой последовательности.

1. Расход цемента на 1 песка определяем по формуле:

 

где – заданная марка раствора, ;

       Rц – активность цемента при испытании цемента в образцах из пластичного раствора, ;

        К – коэффициент, равный для портландцемента 1.

Подставив наши данные получим:

.

2. Объемный расход цемента  на 1 песка определяем по формуле, приняв насыпную плотность цемента

 

где ρнц – плотность цемента в насыпном состоянии.

Подставив известные данные получим:

 

3. Объемный расход известнякового  теста на 1 песка определим по формуле:

 

Подставив данные условия  получим:

 

4. Расход известнякового  теста на 1 песка определим по формуле, приняв плотность примеси (известнякового теста) равной :

, кг,

где – объемный расход известнякового теста, ;

      – плотность известнякового теста примеси, кг/ .

Подставив числовые значения получим:

 кг.

5. Установим состав смешанного  раствора в частях по объему  в соответствии с формулой:

 

Для этого разделим  расход каждого компонента раствора на расход цемента по объему. Подставив ранее рассчитанные данные получим:

 

6. Определим ориентировочный  расход воды на 1 песка для получения смеси по формуле:

 

где – расход цемента и примеси (известняка) на 1 песка, кг;

       – плотность неорганической примеси, кг/.

 Ориентировочный расход воды на 1 песка для получения смеси равен:

 

Расход материалов на 1 песка для приготовления смешанного строительного раствора марки 75:

Цемент 187,5 кг

          Вода 197,86 л

Известняковое тесто 0,106

Песок 1

7. Построим график изменения  прочности строительного раствора  со временем:

Таблица 1 – Изменение  прочности строительного раствора в зависимости от времени, прошедшего от начала схватывания.

Возраст образцов, дни		3	7	14	28	60	90
Крепость раствора	%	33	58	80	100	123	135
		25	43	60	75	92	101

 

8. Построим график изменения  прочности строительного раствора  по времени, используя данные  табл. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 РАСЧЕТ СОСТАВА ОБЫЧНОГО БЕТОНА

 

Необходимо рассчитать состав бетона с прочностью , жесткость бетонной смеси Ж = 80 с. В состав бетонной смеси входят шлакопортландцемент, песок и щебень.

Гранулометрический состав песка по данным ситового анализа:

2,5 мм	1,25 мм	0,63 мм	0,315 мм	0,14 мм
12%	32%	28%	20%	4%