Для бетона дорожных и аэродромный покрытий применение пластифицирующих и воздухововлекающих добавок обязательно.

МОСКОВСКИЙ

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫИ ТЕХНИЧЕСКИИ

Заочный факультет

КАФЕДРА ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

" ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕМЕНТОБЕТОНА"

По дисциплине

" Строительные материалы"

Задание выдано студенту _____Морева Е.А.______

группы ___2ЗбДп______________________________

Задание выдал _____Акимова Т.Н._______________

Дата выдачи задания _________________________

Срок исполнения _____________________________

РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОННОЙ СМЕСИ

Общие положения

Расчет (подбор) состава бетонной смеси заключается в определении количества составляющих – цемента, воды, песка, крупного заполнителя (щебня или гравия) – для получения бетонной смеси заданной удобоукладываемости и бетона с требуемыми свойствами: прочности, морозостойкости и долговечности. При этом расход цемента должен быть минимальным, а полученный бетон должен иметь максимальную среднюю плотность.

В задании на расчет состава бетонной смеси должны быть указаны следующие данные: назначение бетона, условия службы бетона в сооружении, требуемая прочность (класс бетона В_норм), требования по морозостойкости, водонепроницаемости, тепловыделению, марка бетонной смеси по удобоукладываемости, допускаемая наибольшая крупность заполнителя.

Требования к бетону дорожных и аэродромных покрытий, мостовых конструкций по прочности и морозостойкости представлены в табл. 15.

Основываясь на задании, выбирают или назначают составляющие бетон материалы. Характеристика материалов должна включать в себя следующие данные, определенные по стандарту: вид и марку (активность) цемента, насыпную и истинную плотности всех компонентов, крупность песка, вид и наибольшую крупность щебня (гравия), водопоглощение крупного заполнителя. Все характеристики для песка и крупного заполнителя даются для сухих материалов.

Расчет ведут на 1000 л бетонной смеси. В основу расчета положено условие, что уплотненная бетонная смесь не содержит пустот, т.е. приближается к абсолютной плотности (небольшим объемом воздушных пор пренебрегаем). Исходя из этих условий, сумма абсолютных объемов составляющих будет равна 1000 л

где - V_ащ(г) , V_ап, V_ац – соответственно абсолютные объемы щебня (гравия), песка, цемент, V_в – объем воды.

Этот метод называется методом абсолютных объемов.

Методика расчета состава бетона использует прочности цемента и бетона. Поэтому от заданной нормативной характеристики бетона – класса – следует перейти к его прочности.

Состав бетона подбирают исходя из среднего уровня прочности R_у.

Если нет данных статистического контроля прочности (фактического коэффициента вариации V_n), то средний уровень прочности R_у принимают равным требуемой прочности R _т при нормативном коэффициенте вариации V =13, 5% и определяют по формуле

R_у = R _т = 1, 1· В_норм/К_б,

где К_б – коэффициент, принимаемый равным 0, 78 (при нормативном коэффициенте вариации, равном 13, 5%).

Если известен фактический коэффициент вариации V_n,, который был определен за предшествующий расчету период, то требуемую прочность бетона определяют по формуле

R _т = К _Т· В_норм,

где коэффициент К _Т определяется по табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Средний уровень прочности бетона, по которому следует делать расчет, определяют по формуле

R_у = К_мп · R _т,

где коэффициент К_мп принимают по табл. 1.2, но не более 1, 1.

Таблица 1.2

Водоцементное отношение В / Ц определяется из формул

R_б = АR_ц (Ц/В – С) при Ц/В ≤ 2, 5 (В/Ц ≥ 0, 4),

R_б = АR_ц (Ц/В + С) при Ц/В > 2, 5 (В/Ц < 0, 4),

где R_б – прочность бетона при сжатии или изгибе, МПа;

R_ц – прочность цемента при сжатии или изгибе, соответствующая марке (активность), МПа;

А - коэффициент, зависящий от вида крупного заполнителя, В / Ц и применения воздухововлекающих добавок (табл. 1.3, 1.4);

С - коэффициент (при подборе состава бетона по сжатию С = 0, 5; по изгибу С = 0, 1)

где R_у - средний уровень прочности бетона, МПа;

знак «+» - при В/Ц ≥ 0, 4; знак «-» - при В / Ц < 0, 4.

Таблица 1.3

Количество воды (В) приближенно находят по табл. 1.5 с учетом заданной марки бетонной смеси по удобоукладываемости и характеристик исходных материалов.

При применении пластифицирующих добавок расход воды может быть уменьшен на 10…15%.

Таблица 1.5

Примечание. Данные таблицы справедливы при использовании цемента с нормальной густотой 26…28% и песка с М_кр = 2, 0. При изменении нормальной густоты цементного теста на каждый процент в наименьшую сторону расход воды следует уменьшить на 3…5 л/м³, в большую - увеличить на 3…5 л/м³ . В случае изменения модуля крупности песка в меньшую сторону на каждые 0, 5 расход воды увеличивают на 3…5 л/м³, а в большую - соответственно уменьшают на 3…5 л/м³ .

Для бетона дорожных и аэродромный покрытий применение пластифицирующих и воздухововлекающих добавок обязательно.

Пластифицирующую добавку ЛСТ вводят в количестве 0, 2…0, 3% от массы цемента (в расчете на сухое вещество).

Воздухововлекающую добавку СНВ вводят в количестве 0, 02…0, 03% от массы цемента, обеспечивающем требуемый объем вовлеченного воздуха в бетонной смеси тяжелого бетона (табл. 1.8).

Расход цемента (Ц) в кг на 1 м³ бетонной смеси вычисляют по формуле

Минимальный расход цементов принимают в соответствии с табл. 1.6 в зависимости от вида конструкции и условий их эксплуатации.

Если рассчитанный расход цемента окажется ниже допустимого, то его увеличивают, соответственно увеличивая расход воды так, чтобы сохранить рассчитанное В/Ц.

Расчет расхода заполнителей (песка и крупного заполнителя) выполняют, решая совместно два уравнения, характеризующие строение бетонной смеси.

Первое - это основное условие расчета: объем 1 м³ (1000 л) плотно уложенной бетонной смеси слагается из абсолютных объемов составляющих

Ц/ρ _ц + В + П/ρ _п + К/ρ _к = 1000 л.

Таблица 1.6

Второе – пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены растворной смесью с учетом некоторой раздвижки зерен крупного заполнителя, величина которой определяется коэффициентом раздвижки зерен α

Ц/ρ _ц + П/ρ _п + В = α V_пустК/ ,

где Ц, В, П, К – расходы соответственно цемента, воды, песка, крупного заполнителя, кг/м³;

ρ _ц, ρ _п, ρ _к, - истинные плотности цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг/м³; – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м³;

V_пуст – относительный объем пустот (пустотность) крупного заполнителя;

α - коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя, принимаемый по табл. 1.7.

Решая совместно приведенные выше уравнения, получаем формулы для определения расходов (в кг на 1 м³ бетонной смеси):

крупного заполнителя:

;

где V_пуст = (1 – /ρ _к);

песка П = .

Если применяются воздухововлекающие добавки, то формула примет вид:

П = ,

где V_возд – объем вовлеченного воздуха, л, на 1000 л бетонной смеси.

Таблица 1.7

Примечание. Для жестких бетонных смесей коэффициент α принимают равным 1, 05…1, 15, в среднем 1, 1.

Таким образом получают расчетный состав в виде расходов материалов Ц, В, П, К (кг) для получения 1 м³ бетонной смеси.

Таблица 1.8

Дорожно-климатические зоны

2. Требования к материалам для бетона смотрите:

1. ГОСТ 26633- 91. Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия.

2. Т.Н.Акимова, Ю.Э.Васильев. Цементный бетон. Учебное пособие М. МАДИ. 2007

3. Т.Н.Акимова, Ю.Э.Васильев. Лабораторный практикум по дорожно-строительных материалам. Общие свойства. Каменные материалы. Минеральные вяжущие. Бетон. Москва, МАДИ. 2006.