Расчет состава тяжелого бетона

    

    

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Строительное  материаловедение и технологии»

 

Курсовая  работа

Строительные  материалы

 

 

 

 

 

Подбор  состава тяжелого бетона

КР-2069829-27010662-13-12

                                            Пояснительная записка

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. ПГС-11                                           И.Л.Попова

 

 

Руководитель:                              В.В.Русина

 

 

 

 

 

Братск 2012 

Содержание

 

Введение 4

1 Требования к материалам для приготовления бетона 6

1.1 Требования к цементу 6

1.2 Требования к мелкому заполнителю 7

1.3 Требования к крупному заполнителю 8

1.4 Требования к воде 9

2 Расчет расхода материалов на 1 м³ бетона 10

3 Определение расчетной плотности бетонной смеси в уплотненном состоянии 15

4 Расчет производственного состава бетона 15

5 Расчет коэффициента выхода бетона и дозировки материалов на замес бетоносмесителя 17

Заключение 20

Список использованных источников 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Бетон —  искусственный каменный материал, получаемый в результате рационально подобранной и тщательно перемешанной с последующим затвердеванием смеси вяжущего вещества, заполнителей и воды, взятых в определенных соотношениях. До затвердевания эту смесь называют бетонной [1].

Активные  составляющие бетона — цемент и  вода. При взаимодействии они переходят  в камневидное состояние Крупный  и мелкий заполнители, равномерно распределенные в бетоне, образуют его жесткий  скелет. Бетон способен выдерживать большие сжимающие нагрузки (сопротивляться сжатию), но плохо сопротивляется растягивающим усилиям (прочность его на растяжение в 10... 15 раз меньше чем на сжатие). В строительном производстве широко применяют предварительно напряженные железобетонные конструкции [8].

Бетонной  смесью называют рационально подобранную  и тщательно перемешанную смесь, состоящую из вяжущего вещества, воды, мелкого и крупного заполнителей и добавок до начала ее формования и затвердения. Свойства бетонной смеси в значительной степени зависят от качества и соотношения всех её компонентов [2].

          В настоящее время в технологической практике проектирование составов бетона осуществляется на базе достаточно большого количества методов, основанных на различных теоретических и технологических предпосылках. Все эти методы могут успешно применяться на практике, если они решают поставленные задачи. Наиболее общий подход к проектированию составов бетона основан на количественном учете взаимосвязей типа свойство -структура-состав бетона путем анализа и совместного решения уравнений, связывающих показатели свойств бетона с параметрами его структуры [11]. 

          В строительно-технологической практике наибольшее распространение получили методы проектирования составов бетона с требуемой прочностью при сжатии. Это обусловлено, во-первых, тем, что при конструктивных расчетах прочность бетона является основным его параметром, и, во-вторых, предположением, что с прочностью однозначно связаны и другие необходимые свойства бетона. Проектирование составов бетона может рассматриваться как изолированная система (первый тип задач) и как подсистема более общих технологических систем, например проектирования бетонных и железобетонных конструкций и технологии их производства (второй тип задач). В первом случае задача заключается лишь в оптимальном рецептурном обеспечении заданных параметров, а во втором - решается дополнительно и задача оптимизации самих задаваемых параметров (удобоукладываемости смеси, прочности бетона и др.). 

При решении  таких задач для тяжелых бетонов  последовательно определяют значения цементно-водного отношения, расход воды с учетом требуемой подвижности или жесткости бетонной смеси и расход заполнителей, используя допущение о том, что бетонная смесь складывается из абсолютных объемов всех ее составляющих. Разработка достаточно общего и доступного расчетно-экспериментального метода проектирования составов бетонных смесей с заданной удобоукладываемостью и прочностью бетона стала возможной благодаря использованию ряда допущений, сделанных на основе физических закономерностей, обусловленных влиянием структуры бетона на его свойства [11].  
          Проектирование состава бетона позволяет надежно и наиболее экономично обеспечить требуемые компоненты состава бетона. 
          При расчете состава бетона необходимо знать характеристики всех составляющих материалов. В частности необходимо иметь данные:  
          1.заданный класс (марку) бетона 
          2.удобоукладываемость бетонной смеси 
          3.вид цемента 
          4.активность цемента 
          5.насыпную и истинную плотности заполнителей 
          6.наибольшую крупность и пустотность крупного заполнителя 
          Цель данной курсовой работы – закрепить теоретические знания о тяжелых бетонах, изучить нормативные требования и освоить методику подбора состава тяжелого бетона методом абсолютных объемов [13].

В данной курсовой работе необходимо произвести следующие  расчеты: расчет расхода материалов на 1 м3 бетона, расчетную плотность бетонной смеси в уплотненном состоянии, расчет производственного состава бетона и расчет коэффициента выхода бетона и дозировки материалов на замес бетоносмесителя.

 

1.  Требования к материалам для приготовления бетона

1. Требования к цементу

 

Важнейшим составляющим бетона является вяжущее  вещество - цемент. Рецептуру, определяющую содержание различных компонентов, и рекомендации по приготовлению бетонной смеси можно найти в любой справочной литературе о бетоне. Без учета этих рекомендаций невозможно приготовить доброкачественный бетон [1].

Допускают ошибку, когда в бетон замешивают больше цемента, чем необходимо. Это не дает значительного прироста прочности, более того, наблюдается определенное снижение прочности. Следовательно, бетон обладает наибольшей прочностью, когда в нем имеется такое количество цементного теста, какое необходимо для заполнения пространства между заполнителем. Если заполнитель как бы "плавает" в цементном тесте, нарушается структура каркаса, который обеспечивает бетону несущую способность. В результате в бетоне происходит чрезмерная усадка, появляется обилие трещин [18].

Также вредно при приготовлении бетонной смеси  уменьшение по сравнению с требуемым  количества цемента. Это может произойти  из-за желания сэкономить вяжущее, а  также вследствие использования  песчанистого гравия неоптимального гранулометрического  состава. В бетоне, приготовленном с  малым количеством цемента, частицы заполнителя не обволакиваются вяжущим и "склеиваются" друг с другом только отдельными точками. Бетон не только обладает в этом случае пониженной прочностью, но из-за незаполненности пространства между заполнителем становится водопроницаемым, не защищает арматуру от коррозии, что может привести к разрушению железобетонной конструкции.

Большая оплошность - использование "мертвого", "залежалого" цемента. Применение такого комковатого вяжущего обернется источником многих неприятностей. Оставшийся от других строек цемент, покупаемый по сниженным ценам, может стать причиной таких дефектов в конструкциях, устранение которых потребует таких расходов, которые многократно превзойдут сэкономленные средства [10].

Цемент может потерять свои свойства не только вследствие "старения", но и в результате неправильного хранения. Его следует хранить только в сухом, защищенном от ветра и хорошо изолированном от влажного воздуха помещении. В складском помещении мешки с цементом укладывают на деревянный настил, который отстоит от пола не менее чем на 30 см. Даже в сухую погоду цемент не рекомендуется хранить более трех месяцев, но если этого избежать нельзя, то мешки плотно накрывают брезентом, исключая тем самым доступ влажного воздуха [10].

Если  вода-среда характеризуется сульфатной агрессивностью, то следует применять сульфатостойкий портландцемент, пуццолановый портландцемент или сульфатостойкий шлакопортландцемент.

В зоне переменного  уровня воды нельзя применять пуццолановый и шлаковый портландцементы из-за их низкой морозостойкости.

Для бетона массивных сооружений, подлежащих расчету  на термическую трещиностойкость, необходимо применять цементы с пониженным тепловыделением — пуццолановые и шлаковые портландцементы. 

Высокоактивные  цементы нецелесообразно применять  для бетона, к которому не предъявляется  высоких требований по прочности. Если для бетона низкой прочности использовать высокоактивный цемент, то расход цемента на 1 м3 бетонной смеси окажется по расчету недопустимо низким и это вызовет ухудшение технологических свойств бетонной смеси и некоторых технических свойств бетона (повышенное водоотделение и пониженная связность бетонной смеси, снижение объемной массы и водонепроницаемости бетона). Активность цемента не должна превышать класс бетона по прочности более чем в 3 раза, если проектный возраст бетона 28 дней, или в 2 раза, если проектный возраст 180 дней [17].

1. Требования к мелкому заполнителю

 

Выбор заполнителей проводится на основании результатов испытаний  отобранных проб, а также после технико-экономических сравнений различных вариантов заполнителей.

Пески следует применять  природные (кварцевые и полевошпатовые) или получаемые искусственно дроблением из твердых и плотных каменных пород.

Модули крупности применяемых  песков должны быть не менее 2,0 и не более 3,0. Применение мелких песков не допускается.

Содержание в песке  пылевидных, илистых и глинистых  частиц допускается не более 1% по массе. Наличие в песке глины в  виде отдельных комьев или пленки, обволакивающей зерна песка, не допускается. Песок должен быть отсеян от зерен крупнее 5 мм и тщательно отмыт от зерен мельче 0,05 мм.

Содержание слюды в  песке допускается не более 1% по массе. Содержание в песке сернокислых  и сернистых соединений в пересчете  на SO3 (% по массе) должно быть не более 1%.

Песок не должен содержать  частиц угля и органических примесей.

Пустотность песка должна быть не более 40-45% [14].

 

1. Требования к крупному заполнителю

 

Содержание  в крупном заполнителе глины, ила и пылевидных фракций, определяемых отмучиванием, допускается не более 0,5% по массе. Не допускается наличие глины в виде отдельных комьев или обволакивающей зерна пленки.

Содержание  сернистых и сернокислых соединений в пересчете на SO3 (% по массе), в  щебне (гравии) должно быть не более 0,5%.

Щебень (гравий) не должен содержать  частиц угля и органических примесей.

Содержание игловатых  и лещадных зерен по массе должно быть не более 15%. 

Удельный вес зерен  щебня (гравия) должен быть не менее 2,5 г/см3.

Щебень, предназначенный для морозостойкого износостойкого бетона, испытываемый непосредственным замораживанием, должен иметь марку по морозостойкости не ниже принятой в проекте марки бетона по морозостойкости.

 Наибольшую  крупность щебня (гравия) следует  устанавливать в соответствии  с рекомендациями табл. 2.2. настоящего  Пособия.

Для обеспечения  постоянства зернового состава  с целью достижения однородности структуры бетона крупный заполнитель рекомендуется фракционировать следующим образом:

при Дмакс = 40 мм на фракции: 5 - 10; 10 - 20; 20 - 40 мм;

при Дмакс = 80 мм на фракции: 5 - 20; 20 - 40; 40 - 80 мм.

При дроблении  горных пород для получения щебня  рекомендуется применять дробильные установки, позволяющие получать форму  зерен щебня, приближающуюся к кубической.

Площадки  под штабелями заготовляемого щебня (гравия) и складские площадки заполнителей на бетонных заводах должны иметь бетонное покрытие с целью минимального их загрязнения.

Склады  отдельных фракций щебня (гравия) и песка в местах заготовки  и на бетонных заводах должны ограждаться  бетонными стенками достаточной  высоты для предотвращения смешивания песка и отдельных фракций  крупного заполнителя.

Соотношение фракций заполнителей в смеси  следует устанавливать опытным  путем при подборе состава  бетона. Смесь заполнителей должна иметь градацию, обеспечивающую приготовление  плотного бетона, обладающего требуемой  износостойкостью при минимальной водопотребности и расходе цемента [15].

 

 

• Требования к воде

Третьей составляющей бетона является вода. Химические процессы схватывания и твердения требуют присутствия воды. Поверхность бетона во время схватывания и твердения необходимо постоянно держать во влажном состоянии. Если этого не делать, бетон "перегорает" и достигает только части расчетной прочности. Для затворения бетона нужна чистая вода.

Вода  для затворения бетонной смеси, приготовления  растворов химических добавок и  ухода за бетоном должна соответствовать  требованиям ГОСТ 23732-79.