Расчет производственного состава тяжелого бетона

 

Полевой (производственный) состав бетона определяют с учетом естественной влажности заполнителей. Производственные расходы песка П^п, щебня (гравия) Щ(Г)^п и воды В^п (кг/м³ бетонной смеси) рассчитывают по формулам:

П^п =П+ П W_п /100 (2.11)

Щ(Г)^п =Щ(Г)+ Щ(Г) W_щ(г)/ 100 (2.12)

В^п =В - (П W_п/100+ Щ(Г) W_щ(г)/ 100) (2.13)

 

где П, Щ(Г), В - расходы песка, щебня (гравия) и воды (кг/м³) лабораторного состава;

W_п, W_щ(г) - естественная влажность песка и щебня (гравия), %.

Пример расчета производственного состава тяжелого бетона

Задание

Рассчитать производственный состав тяжелого бетона М300 и расход материалов на замес в бетоносмесителе объем 4500 л для изготовления ж/б панелей перекрытий, формуемых на виброплощадке.

Материалы:

- портландцемент R_ц=48 МПа; r_ц=3150 кг/м³; r_нц=1210 кг/м³;

- песок кварцевый М_кр=1,68; r_п=2670 кг/м³; r_нп=1570 кг/м³; W=6%;

- щебень (гранит) D_max=20 мм; r_щ=2810 кг/м³; r_нщ=1395 кг/м³; W=3%.

 

Решение

1. Для изготовления ж/б панелей перекрытий, формуемых на виброплощадке необходимо использовать бетонную смеси с ОК=2 см (см табл. 2.1)

 

2. Оценка качества материалов позволяет сделать следующее заключение:

- цемент с активностью 48 МПа (М400) - материал рядового качества

- песок мелкий (М_кр<2), с пустотностью

V_пп=(1-1570/2670)^·100=41 %; V_пп >38 % - материал низкого качества,

- щебень из плотной горной породы (гранита), но с пустотностью превышающей допустимое значение

V_пщ=(1-1395/2810) ^·100=50,3 %; V_пщ >50 % - материал рядового качества,

т.е. можно согласно табл. 2.2 принять коэффициент качества материалов А=0,57

 

3. Расчет водоцементного отношения по формуле Боломея -Скрамтаева (2.2) для обычных бетонов (В/Ц³0,4)

В/Ц=0,57^·48/ (30+0,5^·0,57^·48)=0,63

 

4. Водопотребность бетонной смеси по табл 2.3 для смеси с подвижностью

ОК=2 см при использовании в качестве заполнителя щебня с D_max=20 мм составит 180 кг/м³. Т.к. используется мелкий песок расход воды увеличиваем дополнительно на 10 кг/м³.

В=180+10=190 кг/м³ .

 

5. Расчет расхода цемента производим по формуле (2.4) и сравниваем с минимально допустимым расходом по табл. 2.4.

Ц=В/(В/Ц)=190/0,63=302 кг/м³

 

Расчетное значение расхода цемента Ц > Ц_min=200 кг/м³, поэтому в дальнейших расчетах принимаем Ц=302 кг/м³.

 

6. Расчет расхода щебня производим по формуле (2.7)

Выбор коэффициента раздвижки зерен a по табл.2.5 при расходе цемента 300 кг/м³ и В/Ц=0,63 с учетом интерполяции a=1,36+0,02=1,38.

Щ= 1/(0,5^·1,38/1395 + 1/2810)=1176 кг/м³.

7. Расход песка определяем по формуле (2.8)

П=[1-(302/3150 +190/ 1000 +1176/2810)] ^· 2670=789 кг/м³

Лабораторный состав бетонной смеси:

Цемент - 302 кг/м³

Песок - 789 кг/м³

Щебень - 1176 кг/м³

Вода - 190 кг/м³

8. Расчетная плотность бетонной смеси составляет

по (2.9)

r_бс=302+789+1176+190=2457 кг/м³.

 

9. Коэффициент выхода бетонной смеси (2.10)

b=1/(302/1210 +789/ 1570 +1176/1395)]=0,63

 

10. Расход материалов на замес в бетоносмесителе определяется с учетом коэффициента выхода b по формуле

 

М_бс=М b V_бс (2.14)

где М_бс - расход материала на замес, кг;

М - расход материала на 1 м³ бетонной смеси, кг/м³;

V_бс - объем бетоносмесителя, м³.

Расходы компонентов смеси на замес в бетоносмесителе объемом 4,5 м³ составят:

Ц_бс=302^·0,63^·4,5=856 кг;

П_бс=789^·0,63^·4,5=2237 кг;

Щ_бс=1176^·0,63^·4,5=3334 кг;

В_бс=190^·0,63^·4,5=539 кг.

 

11. Производственный состав бетонной смеси с учетом влажности заполнителей по формулам (2.11) - (2.13)

 

П_бс^п=П_бс+ П_бсW_п/100=2237+2237^·6/100=2371 кг

Щ_бс^п=Щ_бс+ Щ_бсW_п/100=3334+3334^·3/100=3434 кг

В_бс^п=В_бс-(П_бсW_п/100+ Щ_бсW_п/100)=539- (2237^·6/100+3334^·3/100)=305 кг

Ц_бс^п=Ц_бс=856 кг

 

Производственный состав бетонной смеси на один замес в бетоносмесителе объемом 4500 л

Цемент -856 кг/м³

Песок - 2371 кг/м³

Щебень - 3434 кг/м³

Вода - 305 кг/м³

 

 

Проектирование состава легкого бетона плотной структуры

На пористом заполнителе

 

В ограждающих конструкциях и для снижения собственной массы несущих конструкций применяют легкие бетоны на пористых заполнителях. В качестве заполнителей используют природные туфы, пемзу и искусственные материалы - керамзит, перлит, аглопорит, термозит и т.д.

При проектировании состава легкого бетона формулы для расчета прочности неприменимы из-за широкого диапазона свойств и характеристик пористых заполнителей.

В ходе проектирования состава легкого бетона на пористом заполнителе:

- предварительно назначают ориентировочный расход составляющих материалов на 1 м³ бетона и на приготовление опытных замесов для трех составов бетона, два из которых отличаются от основного замеса расходом цемента соответственно увеличенного на 25 % и уменьшенного на 25 % по сравнению с расчетным значением;

- в процессе приготовления пробных замесов состав бетонной смеси уточняют;

- на контрольных образцах определяют показатели прочности при сжатии и среднюю плотность бетона;

- по кривым зависимости прочности от расхода цемента и средней плотности бетона от водопотребности бетонной смеси определяют состав бетона.

2.2.1 Расчет предварительного (ориентировочного) состава легкого бетона

 

Для расчета состава легкого бетона необходимо определить следующие исходные данные:

- класс керамзитобетона и его проектная прочность R_б, МПа;

- удобоукладываемость бетонной смеси, определяемая подвижностью

(осадка конуса ОК, см) или жесткостью по вискозиметру (с);

- вид и активность(марка) цемента R_ц, МПа;

-вид крупного легкого заполнителя и его насыпная плотность r_нк, кг/м³;

- вид и насыпная плотность мелкого заполнителя r_нм, кг/м³.

Ориентировочный расход цемента назначают в соответствии с рекомендациями табл.2.6.

Таблица 2.6

Ориентировочный расход цемента марки 400

для легкого бетона плотной структуры при жесткости бетонной смеси 6 - 7 с

Марка керамзита	Расход цемента (кг/м3) в керамзитобетоне класса
В3,5	В5	В7,5	В10	В15	В22,5
D 350 - D 400   D 450 - D 500   D 550 - D 600   D 700   D 800	220 210 200 __ __	230 220 220 200 __	270 __ 250270 1100 1700 230250 1200 1800 220220 1250 1800 __230	__ 300 280 270 250	____ 340400 1800 1500 320380 1800 1500 310360 1800 1500 300340 1800 1500	___ ____ 470500 1800 1700 440470 1800 1700 420460 1800 1600

Примечание. Над чертой - расход цемента; под чертой - средняя плотность бетона в высушенном состоянии в марочном возрасте. При использовании цемента

марки 300 норма его расхода для бетонов класса В3,5; В5; В7,5; В10; В15 соответственно повышается на 5, 7, 10, 15 и 20 %. При использовании цемента марки 500 его расход понижается для бетонов класса В7,5; В10; В15; В22,5 соответственно на 10, 12, 14, 16 %.

При повышении подвижности бетонной смеси до 2; 5 или 8 см расход цемента соответственно повышается на 7, 15 и 20 %, а при повышении жесткости до 40 - 60 с расход цемента снижается на 10 %.

 

Расчет ориентировочного расхода заполнителей ведется исходя из заданной средней плотности бетона в сухом состоянии по формуле

 

З_о= r_б - 1,15 Ц (2.15)

где r_б – средняя плотность бетона в сухом состоянии в марочном возрасте, кг/м³;

1,15 Ц - масса цементного камня в 1 м ³ бетона в марочном возрасте с учетом химически связанной воды, кг;

З_о - общий расход заполнителей, кг/м³ бетонной смеси.

 

Ориентировочный расход воды назначают согласно рекомендациям табл.2.7.

 

Таблица 2.7

Ориентировочный начальный расход воды на приготовление

легкой бетонной смеси плотной структуры

 

Показатель удобоукладываемости	Расход воды, кг/ м3 керамзитобетона на песке
кварцевом	Керамзитовом
Осадка конуса, см	Жесткость,с	при насыпной плотности керамзитового гравия
- - - - 3 - 5 6 - 8 9 - 12	22-25 15- 20 7 - 13 4 - 7 - - -	175 -190 185 - 200 195 - 210 205 - 220 215 - 230 225 - 240 235 - 250	165 - 180 175 - 190 185 - 200 195 - 210 205 - 220 215 - 230 225 - 240	155 - 170 165 - 180 175 - 190 185 - 200 195 - 210 205 - 220 215 - 230	210 - 225 225 - 240 250 - 270 275 - 300 300 - 325 325 - 350 350 - 375	200 - 215 215 - 235 240 - 260 265 - 290 290 - 315 315 - 340 340 - 360

 

Примечание. Таблица рассчитана на сухой керамзитовый гравий с D_max=20 мм и на песок средней крупности. При D_max=10 мм расход воды увеличивается на

20 л/м³, при D_max=40 мм расход воды уменьшается на 15 л/м³. При использовании мелкого песка или золы-уноса расход воды увеличивается на 10 л/м³ бетона. Данные относятся к керамзитобетону, содержащему 35 - 45 % песка от общего объема смеси заполнителей. В случае применения пуццолановых или шлакопортландцементов расход воды увеличивается на 15 - 20 л/м³ бетона.

 

Ориентировочный расход мелкого заполнителя М, кг/м³ бетонной смеси рассчитывается по формуле:

 

М = З_о r r_нм / [ rr_нм +(1- r) r_нк ] (2.16)

где r_нк, r_нм - насыпные плотности крупного и мелкого заполнителей кг/м³;

r -объемная доля мелкого заполнителя, определяемая по таблице 2.8 в зависимости от вида бетона и наибольшей крупности зерен заполнителя.

 

При определении объемной доли мелкого заполнителя суммируют объемные доли песчаных фракций, т.е. крупностью до 5 мм (таблица 2.8).

 

 

Таблица 2.8

Ориентировочные зерновые составы смеси

фракционированных заполнителей для легкого бетона

 

Размер зерен, мм	Объемные доли отдельных фракций заполнителя для бетона, %
конструкционно-теплоизоляционного	конструкционного
при наибольшей крупности зерен, мм
до 1,25 1,25 - 2,5 2,5 - 5 5 - 10 10 - 20 20 - 40	- -	-		- -	-

 

Примечание. При переходе от гравия к щебню объемная доля песчаных фракций увеличивается на 5 -7 % и соответственно уменьшается объемная доля фракций крупного заполнителя.

Ориентировочный расход крупного заполнителя К (кг/м³) определяют по формуле

К= З_о - М. (2.17)

Пример расчета состава легкого бетона плотной структуры

 

Задание.

Определить состав легкого бетона классов В 7,5 и марки по плотности D1800 для стеновых панелей формуемых на виброплощадке (ОК=4-5см)

 

Исходные материалы:

- портландцемент R_ц=31 МПа;

- песок кварцевый М_кр=2,28, r_нп=1550 кг/м³,

- керамзитовый гравий D_max=10 мм, r_нк=780 кг/м³ (D800).

1. бетон с плотностью r_о³1200 кг/м³ относится к группе конструкционных.

2. Расход цемента определяем по таблице 2.6

 

Для бетона

Ц= 230+230^·0,1+230^·0,15=287,5 кг/м³

 

 

3. Расход воды определяем по таблице 2.7

 

Для смеси с ОК 3-5 см и с учетом максимального размера частиц керамзита D_max=10 мм

В=200+20=220 л/м³

 

4. Общий расход заполнителей определяем по формуле (2.15)

З_о= 1800 -1,15^·287,5=1470кг/м³

5. Расход песка по формуле 2.16 с учетом данных таблицы 2.8 составит:

 

П= 1470^·0,55^·1550 / (0,55^·1550+(1-0,55) ^·780)=1041кг/м³

 

5. Расход керамзитового гравия составит (по формуле 2.16)

 

К= З_о-П=1470-1041=429 кг/м³

Состав легкого бетона:

цемент- 287,5 кг/м³

песок - 1041 кг/м³

керамзитовый гравий - 429 кг/м³

вода - 220 кг/м³