Технология бетонных и железобетонных изделий
Содержание
бетон цемент поризованный смесь
Введение
.
Лабораторная работа №1. Качественная оценка заполнителей по технологическим
характеристикам
1.1 Общие
сведения
.2
Определение зернового состава песка и щебня
.3
Определение водопотребности песка
.4 Определение
водопотребности щебня
.5
Определение коэффициента прочности раствора и бетона
.
Лабораторная работа №2. Проектирование состава тяжелого бетона
расчетно-экспериментальным методом и исследование основных факторов, влияющих
на его свойства
2.1 Общие сведения
.2 Исходные
данные
.3 Расчет
состава бетона
.3.1
Определение цементоводного отношения для пропаренного бетона
.4
Определение расхода воды на 1 м3 бетона и процентного содержания песка в смеси заполнителей
.5
Определение расходов материалов на 1 м. куб. бетонной смеси по массе
2.6 Уточнение
расчетного состава бетонной смеси
2.6.1 Расчет
расходов материалов на пробные замесы
.6.2
Приготовление пробных замесов
.6.3
Определение удобоукладываемости бетонной смеси
.6.4
Определение средней плотности бетонной смеси и определение действительного
расхода на 1 м3 бетона
.7
Изготовление образцов и определение их прочности
.8
Определение номинальных составов бетона по массе и по объему
.9 Пересчет
лабораторного состава бетона на рабочий с учетом влажности заполнителей
.10 Расчет
расхода материалов на замес бетономешалки
.11 Подбор
состава жестких бетонных смесей
.
Лабораторная работа №3. Проектирование состава тяжелого бетона с использованием
структурных характеристик
.1 Общие
сведения
.2
Оборудование, инструменты и материалы
.3 Расчет
состава мелкозернистого цементно-песчаного бетона
.4
Определение расходов материалов на пробные замесы
.5
Определение подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси
.6
Изготовление хранение и испытание образцов-балочек
. Лабораторная
работа №4. Проектирование состава поризованного и легкого бетона на пористых
заполнителях и исследование основных факторов, влияющих на его свойства.
.1 Общие
сведения
.2
Определение ориентировочного состава бетона на 1 м3 бетонной смеси
.3 Расчет
расхода материалов на пробные замесы
.4
Изготовление и хранение образцов-кубов
.
Лабораторная работа №5. Исследование факторов, влияющих на свойства бетонной
смеси
.1 Общие
сведения
.2 Содержание
лабораторной работы
.3 Указания
по проведению лабораторной работы
.
Лабораторная работа №6. Исследование режимов виброуплотнения бетонной смеси
.1 Общие
сведения
.2 Содержание
лабораторной работы
.3 Указание
по проведению лабораторной работы
.
Лабораторная работа №7. Исследование факторов влияющих на эффективность тепловой
обработки бетона
.1 Общие
сведения
.2 Содержание
лабораторной работы
.3 Указание
по проведению лабораторной работы
.
Лабораторная работа №8. Ускоренный метод оценки качества цемента в бетоне и
назначение его состава
.1 Общие
сведения
8.2
Содержание лабораторной работы
.3
Необходимые приборы/оборудование и материалы
.4 Указания
по проведению лабораторной работы
.
Лабораторная работа №9. Выбор химических добавок в зависимости от вида
вяжущего, степени армирования железобетонных изделий и назначения конструкций с
оценкой их эффективностью
9.1 Общие
сведения
.2 Содержание
лабораторной работы
.3
Необходимые приборы, оборудование и материалы
.4 Указания
по проведению лабораторной работы
10.
Лабораторная работа №10. Влияние различных факторов на удобоукладываемость
бетонной смеси
10.1 Общие
сведения
.2 Задание
.3
Определение зависимости удобоукладываемости бетонной смеси от расхода цемента
.
Лабораторная работа №11. Проектирование состава ячеистого бетона (автоклавного
и неавтоклавного твердения) и исследование основных факторов, влияющих на их
свойства
.1 Общие
сведения
.2 Общие
требования к методам испытаний
.3
Определение плотности ячеистого бетона
.4
Определение влажности ячеистого бетона
.5
Определение прочности на сжатие ячеистого бетона и коэффициента размягчения
.5.1
Определение прочности на сжатие ячеистого бетона
.5.2
Определение коэффициента размягчения
.
Лабораторная работа №12. Проектирование состава высокопрочного легкого бетона
на пористых заполнителях и исследование основных факторов, влияющих на его
свойства
12.1 Общие сведения
13.
Лабораторная работа №13. Проектирование состава плотного силикатного бетона и
исследование основных факторов, влияющих на состав и экономичность бетона
.1
Характеристика сырьевых материалов
.2 Порядок
расчета состава
.3 Задание
для расчета состава плотного силикатного бетона
.
Лабораторная работа №14. Изучение электротермического метода натяжения арматуры
.1 Общие
сведения
.2
Определение длины заготовки и температуры нагрева стержня
.3 Расчет
длины арматурной заготовки и проверка принятой температуры нагрева стержня
Список
использованной литературы
Введение
Основные этапы развития технологии бетона. Направления дальнейшего
развития технологии бетона и производства сборного и монолитного бетона как
наиболее массового материала. Современное строительство немыслимо без бетона. 2
млрд. м3 в год - таков сегодня мировой объем его применения. Это
один из самых массовых строительных материалов, во многом определяющий уровень
развития цивилизации. Вместе с тем, бетон - самый сложный искусственный
композиционный материал, который может обладать совершенно уникальными
свойствами. Он применяется в самых разных эксплуатационных условиях, гармонично
сочетается с окружающей средой, имеет неограниченную сырьевую базу и
сравнительно низкую стоимость. К этому следует добавить высокую
архитектурно-строительную выразительность, сравнительную простоту и доступность
технологии, возможность широкого использования местного сырья и утилизации
техногенных отходов при его изготовлении, малую энергоемкость, экологическую
безопасность и эксплуатационную надежность. Именно поэтому бетон, без сомнения,
останется основным конструкционным материалом и в обозримом будущем.
В новом веке теория, технология и практика применения бетона получат
дальнейшее развитие, сохранив за ним ведущее положение среди строительных
материалов. Бетон, являясь наиболее ярким представителем более широкого класса
материалов - строительных композитов гидратационного твердения, проектируемых
на единой материаловедческой основе, дает новый импульс для создания гибридных,
слоистых, тонкостенных, профильных и других видов строительных конструкций
нового поколения.
Бетон и железобетон являются основными строительными материалами. В общей
стоимости материальных ресурсов, потребляемых в капитальном строительстве,
стоимость бетонных и ж/б конструкций составляет около 25%, что значительно
повышает стоимость и объемы других видов строительных конструкций. Бетон и
железобетон вследствие своих физико-механических свойств, долговечности и технико-экономической
эффективности производства и применения изделий из них, а также наличия
достаточных сырьевых для получения цемента и бетона в обозримом будущем будут
занимать ведущее место и играть важную роль в строительстве как массовые
материалы, обладающие большими потенциальными возможностями.
Широкое применение сборного железобетона в жилищном и культурно-бытовом
строительстве, в промышленном, транспортном, энергетическом и
гидромелиоративном строительстве значительно сокращает расход металла, древесины
и др. традиционных материалов, а также повышает долговечность конструкций.
1. Лабораторная работа №1. Качественная оценка заполнителей по
технологическим характеристикам
.1 Общие сведения
Заполнители занимают в бетоне 80 % объема и оказывают значительное
влияние на свойства бетона. Правильный выбор заполнителей для бетона - одна из
важнейших задач технологии бетона. Все заполнители могут быть охарактеризованы
едиными основными показателями, приведенными, в соответствующих стандартах.
Стандартные характеристики дают качественную оценку заполнителя и отвечают на
вопрос о пригодности данного заполнителя для бетона.
Для оценки влияние заполнителей на свойства и экономичность бетона
необходимо знать влияние данного заполнителя на удобоукладываемость или водопотребность
бетонной смеси, а также на прочность бетона при сжатии. Для такой оценки
предложен способ испытания заполнителей непосредственно в бетоне, что
обеспечивает получение наиболее достоверных данных.
В результате такого испытания определяют две характеристики заполнителя,
называемые технологическими: водопотребность песка или щебня (гравия) и их
коэффициент прочности. Зная водопотребность заполнителей, можно определить две
важнейшие характеристики бетона: истинное водоцементное отношение и объемную концентрацию
цементного камня в бетоне, которые определяют основные свойства бетона и могут
быть использованы при подборе состава бетона.
.2 Определение зернового состава песка и щебня
Работа состоит из нескольких заданий, каждое из которых выполняется одной
бригадой. Группа делится на три бригады. Каждая бригада проводит испытание
одного вида мелкого и одного вида крупного заполнителей. В каждой бригаде песок
отличается зерновым составом и модулем крупности, крупный заполнителей -
зерновым составом и наибольшей крупностью. Каждая бригада определяет модуль
крупности песка, наибольшую крупность щебня. Для определения модуля крупности
песка производят зерновой рассев песка и рассчитывают частные и полные остатки,
а также модуль крупности песка Мкр.
Модуль крупности песка является характеристикой его зернового состава.
Для определение зернового состава пробу высушенного до постоянной массы песка в
1 кг просеивают через набор стандартных сит с сетками 0,14, 0,315, 0,63, 1,25 и
круглыми отверстиями 2,5 мм. Остатки на каждом сите взвешивают m0,14, m0,315,
m0,63, m1,25, m2,5. по данным испытаний вычисляют частные остатки по формуле:
(1.1)
Где ai -частные остатки на каждом сите, г;- навеска, равная 1000 г;-
навеска, оставшаяся на каждом сите, г.
Полные остатки на каждом сите определяют, как сумму всех частых остатков
предыдущих сит плюс частый остаток на данном сите. По результатам полных
остатков вычисляют модуль крупности песка по формуле:
(1.2)
результаты испытаний заносят в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 Результаты зернового состава песка
|
Показатели
|
Размеры отверстий сит, мм
|
Проходит сквозь сито № 0,14
|
|
5
|
2,5
|
1,25
|
0,63
|
0,315
|
0,14
|
|
|
Остатки на ситах, г Частные
% Полные, %
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модуль крупности песка Мкр=
|
|
|
|
|
|
|
|
Для определения наибольшей крупности щебня Днаиб и наименьшей Днаим
производят зерновой рассев пробы щебня, рассчитывают частные и полные остатки,
для песка. По полным остаткам определяют наибольшую и наименьшую крупность
щебня.
Таблица 1.2 Результаты определения зернового состава щебня
|
Показатели
|
Размеры отверстий сит, мм
|
Проходит через сито 5 мм
|
Днаиб
|
Днаим
|
|
70
|
40
|
20
|
10
|
5
|
|
|
|
|
Остатки, г. Частные, %
Полные, %
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.3 Определение водопотребности песка
Для определение водопотребности песка берут 900 г. цемента и перемешивают
с водой с водоцементным отношением, соответствующим нормальной густоте цементного
теста, в течение 5 минут, а затем на встряхивающем столике определяют расплыв
конуса. После определения расплыва цементного теста берут и приготовляют
песчано-цементный раствор состава Ц:П=1:2 по массе на исследуемом песке. Для
этого отвешивают 600 г песка 300 г цемента помещают их в сферическую чашку и
перемешивают в течении 1 минуты всухую и 5 минут с водой. После приготовления
раствора определяют расплыв конуса по стандартной методике. При этом необходимо
экспериментально добиться такого же расплыва конуса, какой был в цементном
тесте. После достижения необходимого расплыва конуса раствора определяют (В/Ц)ц
для цементного теста и (В/Ц)р для раствора и водопотребность песка в % по
формуле:
(1.3)
Результаты определения водопотребности различных песков представляют в
виде графика зависимости водопотребности от Мкр песка.
.4 Определение водопотребности щебня
Для определение водопотребности щебня сначала измеряют осадку конуса
растворной смеси состава 1:2=Ц:П при водоцементном отношении (В/Ц)р.
определенном ранее . для этого 10 кг песка и 5 кг цемента перемешивают 1 минуту
всухую, а затем доливают воду и 5 минут перемешивают с водой. Количество воды
должно соответствовать (В/Ц)р. После приготовления раствора определяют его
подвижность с помощью стандартного конуса №1. Затем берут состав бетона
1:2:3,5=Ц:П:Щ и подбирают (В/Ц)б такое, чтобы осадка конуса была такая же как
для раствора. Для этого берут 2,5 кг цемента, 5 кг песка и 8,75 кг щебня,
перемешивают в течение 1 в сухую, а затем доливают воду и 5 минут перемешивают
с водой. Количество воды должно соответствовать (В/Ц)р после приготовления
раствора определяют его подвижность с помощью стандартного конуса №1. затем
берут состав бетона 1:2:3,5=Ц:П:Щ и подбирают (В/Ц)б такое чтобы осадка конуса
была такая же как для раствора. Для этого берут 2,5 кг цемента, 5 кг песка и
8,75 кг щебня, перемешивают в течение 1 минуты в сухую, а затем 5 минут с
водой, а затем определяют осадку конуса стандартным способом.
Для заполнителей с высоким водопоглощением рекомендуется проводить
испытание дважды: сразу после приготовления замеса и через 30 минут. При
повторном испытании одинаковая подвижность достигается добавлением воды. Между
первым и вторым испытанием замес предохраняют от высыхания, для этого бетон
укрывают влажной тканью.
Водопотребность щебня вычисляют по формуле:
(1.4)
.5 Определение коэффициента прочности раствора и бетона
После корректировки подвижности из растворной и бетонной смеси
изготовляются образцы кубы размером 10х10х10 см которые хранят в нормальных
условиях испытывают в 28 суточном возрасте. После испытания образцов из
раствора и бетона определяют коэффициент прочности
Ориентировочно характеризующие влияние песка и щебня на прочность
раствора и бетона.
Для песка:
(1.5)
Для щебня:
(1.6)
Полученные результаты испытаний бригады вносят в таблицу 1.3 и 1.4.
Таблица 1.3 Характеристика песков
|
№бригады
|
песок
|
Мкр песка
|
Водопотребность, Вп
|
(В/Ц)р
|
Подвижность растворной
смеси, см
|
Прочность раствора на
сжатие, Rр, МПа
|
Коэффициент прочности, АР
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.4
Характеристики щебня
|
№бригады
|
щебень
|
Мкр щебень
|
Водопотребность, Вщ
|
(В/Ц)щ
|
Подвижность раствор ной
смеси, см
|
Прочность раствора на
сжатие, Rр, МПа
|
Коэффициент прочности, Аб
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение коэффициентов Аб целесообразно использовать в дальнейшем при
расчете состава бетона. По результатам испытаний всех бригад делают
сравнительную оценку качества заполнителей и общие выводы с анализом
результатов испытаний.
Контрольные вопросы:
1. От каких факторов зависит водопотребность заполнителей?
2. От чего зависит коэффициент А?
. На какие свойства бетона влияет водопотребность заполнителей?
. Как определить зерновой состав заполнителей?
Контрольные задания для СРС
1. Гранулометрический состав песка и щебня;
2. Виды крупных и мелких заполнителей;
. Методы оценки подвижности бетонной смеси.
2. Лабораторная работа №2. Проектирование состава тяжелого бетона
расчетно-экспериментальным методом и исследование основных факторов, влияющих
на его свойства
.1 Общие сведения
Бетон искусственный каменный материал, представляющий собой затвердевшую
смесь вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителя, воды и добавок. В не
затвердевшем состоянии эта смесь называется бетонной смесью.
Для придания специальных свойств и улучшения качества бетона применяют
добавки (наполнители, активные минеральные добавки, поверхностно-активные,
ускорители и замедлители твердения, полимерные и др.)
Качество бетонных и железобетонных изделий и конструкций зависит от
правильности подбора состава бетона, качества приготовления бетонной смеси и
качества ее компонентов. К основным показателям качества бетона относятся
прочность на сжатие, растяжение на изгибе, морозостойкость,
водонепроницаемость, а бетонной смеси средняя плотность и удобоукладываемость.
Качество затвердевшего бетона характеризуется маркой. Марки бывают по
прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и др.
Марка бетона по прочности устанавливается по пределу прочности
стандартных образцов-кубов размером 15х15х15 см, изготовленных их испытуемой
бетонной смеси и хранившихся а течении 24
2 часа. в форме в нормальных условиях
(температура 202°С, влажность 95-100%), затем в расформованном виде в камере
нормального твердения до истечения 28 суток.
Марки тяжелого бетона по прочности 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500,
600.
Разрешатся определять предел прочности тяжелого бетона на образцах кубах
других размеров. Для перехода к прочности стандартных образцов применяют
переходные коэффициенты.
Следует отметить, что возраст бетона и условия твердения могут быть
изменены, в зависимости от требуемых конкретных условий производства бетонных
работ, в соответствии с ГОСТ-18105-86, который разрешает испытывать образцы в
возрасте 90 и 180 суток нормального твердения и после тепловой обработки в
возрасте 4 часа.
Качество бетона нельзя достаточно полно определить по средней прочности
или марке.
На практике всегда наблюдается отклонение от этой величины. Колебания
свойств составляющих материалов, их дозировки и др. Факторов приводят к неоднородности
структуры и к колебанию его свойств. Более полное суждение о качестве бетона
можно сделать при одновременном учете средней прочности бетона и его
однородности, определяемой на основе статистического анализа коэффициентов
вариации ν.
Коэффициент вариации равен отношению среднеквадратичному отклонению
отдельных результатов испытаний прочности бетона к его средней прочности.
При проектировании железобетонных конструкций учитывают однородность
бетона. Нормативную кубковую прочность бетона, используемую в расчетах
принимают равной:
(2.1)
При заданной прочности проектная марка бетона М будет зависит от
коэффициента вариации. Нормативный коэффициент равен 13,5%. Класс бетона
определяется величиной гарантированной на сжатие с обеспеченностью 0,95. Бетон
тяжелый подразделяют на классы: В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45;
В50; В55; В60.
Для перехода от класса бетона В к средней прочности бетона (в МПа)
следует применить формуле:
=В: 0,778(2.2)
Цель подбора состава бетона-установить соотношение между вяжущими
веществами, заполнителями и водой, которое при наименьшем расходе цемента
обеспечивало бы получение бетонной смеси требуемой подвижности и прочности.
Все материалы, применяемые для подбора бетона, должны удовлетворять
требованиям соответствующих стандартов и технических условий.
.2 Исходные
данные
Прежде чем приступить к подбору состава бетона, необходимо установить
исходные данные:
- марку цемента по предварительному паспорту или активность
непосредственным его испытанием;
отпускную прочность бетона в изделиях и проектную марку бетона;
условия твердения бетона;
требуемую подвижность или жесткость бетонной смеси;
- наибольшую крупность зерен щебня или гравия, условное водопоглащение
крупного заполнителя;
- насыпную плотность зерен крупного заполнителя;
среднюю плотность горной породы, из которой изготовлен крупный
заполнитель;
истинную плотность и насыпную плотность песка;
модуль крупности песка;
влажность песка и крупного заполнителя в %;
- насыпную плотность и истинную плотность цемента.
За условное водопоглащение крупного заполнителя принимается количество
воды, поглощенное пробой за 30 мин. свободного насыщения, выраженного в %.
.3 Расчет состава бетона
.3.1 Определение цементоводного отношения для пропаренного бетона
Значение цементоводного отношения (Ц/В) для бетонов, пропариваемых при
оптимальном режиме, определяют по таблице 2.1. В ней приведены такие значения
Ц/В, которые после пропаривания дают прочность составляющую 70% марочной.
Таблица 2.1 Значения цементоводного отношения, обеспечивающие 70%
проектной прочности бетона после пропаривания
|
Проектная марка бетона
|
Марка цемента
|
|
300
|
400
|
500
|
600
|
|
100
|
1,25
|
1,5
|
-
|
-
|
|
150
|
1,35
|
1,63
|
-
|
-
|
|
200
|
1,75
|
1,5
|
1,35
|
-
|
|
250
|
1,85
|
1,65
|
1,5
|
-
|
|
300
|
2,25
|
2,00
|
1,75
|
1,60
|
|
400
|
-
|
2,50
|
2,25
|
2,00
|
|
500
|
-
|
-
|
2,75
|
2,50
|
Для получения пропаренного бетона с отпускной прочностью 100% при
пропаривании при оптимальном режиме Ц/В отношения следует определять по таблице
2.2.
Таблица 2.2
Цементноводное отношение, обеспечивающее 100% прочность бетона
|
Проектная марка бетона
|
Марка цемента
|
|
300
|
400
|
500
|
600
|
|
100
|
1,35
|
-
|
-
|
-
|
|
150
|
1,75
|
1,65
|
1,35
|
-
|
|
200
|
-
|
2,0
|
1,75
|
-
|
|
300
|
-
|
2,4
|
2,25
|
-
|
|
400
|
-
|
2,6
|
2,4
|
2,25
|
|
500
|
-
|
3,35
|
3,0
|
2,75
|
За оптимальный режим пропаривания принимают такой, при котором
одновременно с соблюдением установленных производственных норм расхода цемента
обеспечиваются:
- получение 70% или 100% прочности бетона в течении минимального срока
пропаривания;
дальнейшее 5 твердение бетона после пропаривания и достижения им к
28-дневному возрасту 100% прочности с возможным превышением ее не более чем на
15%;
снижение к 28-дневному возрасту прочности пропаренного бетона не более,
чем на 15% по сравнению с прочностью того или не пропаренного бетона.
Таблица 2.3 Определение водоцементного отношения для не пропаренного
бетона
|
Проектная марка бетона
|
Марка цемента
|
|
300
|
400
|
500
|
600
|
|
100
|
|
|
-
|
-
|
|
105
|
|
|
-
|
-
|
|
200
|
|
|
|
|
|
250
|
|
|
|
|
|
300
|
-
|
|
|
|
|
400
|
-
|
-
|
|
|
|
500
|
-
|
-
|
|
|
Примечание: В числителе приведены значения В/Ц для бетона приготовленного
на гравии, в знаменателе на щебне.
.4 Определение расхода воды на 1 м3 бетона и процентного
содержания песка в смеси заполнителей
При подборе составов пропаренного бетона количество воды и процентное
содержание песка в смеси заполнителей определяют по таблице 2.4.
При подборе составов бетона нормального твердения количество воды и
процентное содержание песка в смеси заполнителей, необходимые для пробных
замесов, устанавливают согласно таблицы 2.6, данные которой корректируют также
по таблице 2.5.
Приведенные расходы воды по таблицам 2.4 и 2.6 следует рассматривать как
ориентировочное, требующие уточнения на пробных замесах.
Следует также учитывать, что часть воды, вводимая в замес поглощается
крупным заполнителем и не участвуют в образовании цементного камня. Поэтому при
подсчете В/Ц, а также абсолютного объема бетона ее следует вычитать из общего
количества воды, вводимого в замес.
Таблица 2.4 Расход воды и содержание песка в смеси заполнителей для
пробных замесов пропариваемого бетона
|
Наибольший размер зерен
крупного заполнителя, мм.
|
Заполнитель
|
|
Гравий
|
Щебень с условным
водопоглащением до 1,5 %
|
Щебень с условным
водопоглащением более 1,5 %
|
|
Содержание песка в % от
общего кол-ва заполнителей по абсолютному объему
|
Расход воды на 1м3. бетона,
л.
|
Содержание песка в % от
общего кол-ва заполнителей по абсолютному объему
|
Расход воды на 1м3 бетона,
л.
|
Содержание песка в % от
кол-ва заполнителей по абсолютному объему
|
Расход воды на 1м3 бетона,
л.
|
|
10-12
|
210
|
52
|
220
|
52
|
235
|
|
15
|
44
|
200
|
48
|
210
|
48
|
225
|
|
20
|
38
|
180
|
42
|
190
|
42
|
205
|
|
25
|
36
|
175
|
40
|
185
|
40
|
198
|
|
40
|
34
|
165
|
38
|
173
|
38
|
188
|
|
50
|
32
|
158
|
36
|
167
|
36
|
180
|
|
70
|
30
|
152
|
33
|
159
|
33
|
170
|
|
120
|
27
|
140
|
30
|
147
|
30
|
157
|
|
150
|
25
|
130
|
28
|
137
|
28
|
147
|
Полученные данные корректируются по таблице 2.5.
Таблица 2.5 Поправки к расходу воды и процентному содержанию песка в
смеси заполнителей
|
Изменение модуля крупности
песка, В/Ц и подвижности бетонной смеси
|
Изменение содержания песка
в % к абсолютному объему заполнителей
|
Изменение содержания воды
по массе на 1 м3 бетона
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Для подвижных и
малоподвижных смесей
|
|
Увеличение модуля крупности
|
|
|
|
Песка на 0,5
|
+ 0,5
|
-
|
|
Уменьшение модуля крупности
песка на 0,1
|
+ 0,5
|
-
|
|
Увеличение В/Ц на 0,05
|
+ 0,1
|
-
|
|
Уменьшение В/Ц на 0,05
|
+ 1,0
|
-
|
|
Увеличение подвижности на 1
см. для бетона на щебне или гравии с условным водопоглащением до 1,5 %
|
-
|
+ 1,0
|
|
Уменьшение подвижности на 1
см. для бетона на гравии или щебне с условным водопоглащением более 1,5 %
|
-
|
- 1,0
|
|
Увеличение подвижности на
1см. для бетона на гравии или щебне с условным водопоглащением более 1,5 %
|
-
|
+ 1,5
|
|
Уменьшение подвижности на 1
см. для бетона на гравии или щебне с условным водопоглащением более 1,5 %
|
-
|
- 1,5
|
|
Для жестких бетонных смесей
|
|
Уменьшение подвижности
бетонной смеси от 0,5 см. до жесткости 20-25 с.
|
-
|
- 8
|
|
Уменьшение подвижности
бетонной смеси от 0,5см. до жесткости 35-40 с.
|
-
|
- 16
|
|
Уменьшение подвижности
бетонной смеси от 0,5 см. до жесткости 55-65 с.
|
-
|
- 25
|
Примечание: При приготовлении жестких бетонных смесей количество песка
для пробного замеса уменьшается на 12%. За 100% принимается содержание песка по
абсолютному объему, подсчитанному для малоподвижной смеси с осадкой конуса 0,5
см.
Таблица 2.6 Расход воды и содержание песка в смеси заполнителей для
пробных замесов непропаренного бетона
|
Наибольший размер зерен
крупного заполнителя, мм.
|
Заполнитель
|
|
Гравий
|
Щебень с условным
водопоглащением до 1,5 %
|
Щебень с условным
водопоглащением более 1,5 %
|
|
|
|
|
|
Содержание песка в % от
общего кол-ва заполнителей по абсолютному объему
|
Расход воды на 1 м3 бетона,
л.
|
Содержание песка в % от
общего кол-ва заполнителей по абсолютному объему
|
Расход воды на 1 м3 бетона,
л.
|
Содержание песка в % от
общего кол-ва заполнителей по абсолютному объему
|
Расход воды на 1 м3 бетона,
л.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10-12
|
52
|
220
|
56
|
230
|
56
|
250
|
|
15
|
48
|
210
|
52
|
220
|
52
|
240
|
|
20
|
43
|
190
|
49
|
200
|
49
|
220
|
|
25
|
41
|
185
|
46
|
195
|
46
|
210
|
|
40
|
37
|
175
|
41
|
185
|
41
|
200
|
|
50
|
34
|
168
|
39
|
177
|
39
|
195
|
|
70
|
30
|
160
|
35
|
167
|
37
|
180
|
|
120
|
28
|
150
|
33
|
157
|
33
|
167
|
|
150
|
26
|
140
|
31
|
147
|
31
|
157
|
.5 Определение расходов материалов на 1 м. куб. бетонной смеси по массе
Расход цемента в кг определяется по формулам:
Ц=В: (В/Ц) или Ц=В х (Ц/В), (2.3)
где В-расход воды на 1 м
бетона, кг.
Для определения расхода песка и щебня, сначала определяют сумму их
абсолютных объемов по формуле:
,(2.4)
Где
-абсолютный объем смеси песка и щебня, м
-истинная плотность цемента, кг/м
Абсолютный объем песка определяют по формуле:
,(2.5)
Где
-абсолютный объем песка в м;процентное содержание песка в смеси
заполнителей;
Расход песка по массе определяют по формуле:
П =
,(2.6)
где 
-истинная плотность песка, кг/м.
Абсолютный объем крупного заполнителя определяют как разность суммы
абсолютных объемов песка и щебня и абсолютным объемом песка:
,(2.7)
Расход крупного заполнителя по массе определяют по формуле:
,(2.8)
где 
-средняя плотность щебня в куске, кг/м
После расчетов полученные результаты заносят в таблицу 2.7.
Таблица 2.7 Результаты расчетов расходов материалов на 1 мбетонной смеси, кг
.6 Уточнение расчетного состава бетонной смеси
.6.1 Расчет расходов материалов на пробные замесы
Для уточнения расходов материалов на 1 м бетонной смеси приготовляют три
пробных замеса. Объем замеса берут 7 литров (этого бетона достаточно, чтобы
определить жесткость или подвижность).
Расходы материалов на первый пробный замес определяют, исходя из данной таблицы
2.7, по формулам:
; 
; 
; 
; (2.9...2.12)
Для расчета расхода материалов на второй пробный замес увеличиваем расход
цемента на 20%.
(2.13)
Находим на сколько увеличился расход цемента по массе:
, (2.14)
Определяем абсолютный объем на который увеличился расход цемента по
формуле:
,(2.15)
Определяем абсолютный объем песка на второй пробный замес по формуле:
,(2.16)
Определяем расход песка на второй пробный замес по массе по формуле:
,(2.17)
Расход щебня и воды такой же, как и для первого пробного замеса.
Расход материалов на второй пробный замес определяется по формулам:
,(2.18, 2.19)
Для расчета расхода материалов на третий пробный замес уменьшаем расход
цемента на 20%.
(2.20)
Находим на сколько уменьшается расход цемента по массе:
,(2.21)
Определяем абсолютный объем, на который уменьшился расход цемента по
формуле:
,(2.22)
Определяем абсолютный расход песка на 3-й пробный замес по массе по
формуле:
,(2.23)
Определяем расход песка на 3-й пробный замес по массе по формуле:
,(2.24)
Расход воды и щебня остается такой же, как и для первого пробного замеса.
Расход на третий пробный замес определяется по формулам:
(2.25)
,(2.26)
.6.2 Приготовление пробных замесов
Приготовление бетонной смеси производится в металлическом противне,
предварительно протертом влажной тканью. Отдозированные по массе материалы
смешивают в следующей последовательности: сигнала цемент с песком, а затем
цементно-песчаную смесь со щебнем. Полученную сухую смесь собирают в середине
противня и в сделанное углубление в два приема выливают отдозированную мерным
цилиндром воду. Смесь сначала осторожно (чтобы не разлилась вода), а затем
энергично перемешивают в течении 4-5 минут. После этого определяют
удобоукладываемость приготовленной смеси.
.6.3 Определение удобоукладываемости бетонной смеси
По удобоукладываемости бетонные смеси подразделяют на подвижные
(пластичные) и жесткие. Подвижные смеси способны под действием собственной
массы изменять приданную им форму. Жесткие смеси приданную им форму не
изменяют.
Определение подвижности и жесткости бетонной смеси производится согласно
ГОСТ 10181.1-81 Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости.
Подвижность бетонной смеси характеризуется величиной осадки конуса (ОК) в см.,
отформованного из бетонной смеси. Подвижность бетонной смеси на заполнителе с наибольшим
размером зерен до 40 мм определяют на стандартном конусе, а для бетонов на
заполнителе до 70 мм на увеличенном конусе.
Стандартный конус имеет размеры α =100 мм, Д= 200 мм, h=300 мм, а
увеличенный конус α= 15 мм, Д=300 мм, h=450 мм.
Конус предварительно протертый изнутри влажной тканью, устанавливает на
плоскую горизонтальную поверхность не впитывающий влагу (например, на
металлический лист или кусок линолеума). Затем через воронку конус заполняют в
три приема равными по высоте слоями с уплотнением каждого слоя штыкованием (для
стандартного конуса - 25 раз, для увеличенного - 56 раз) металлическим стержнем
диаметром 16 мм и длиной 600 мм с округленными концами.
Во время штыкования конус должен быть прижат к основанию. После укладки и
штыкования последнего слоя бетона воронку снимают и избыток бетонной смеси
срезают кельмой вровень с краями конуса и заглаживают. Затем конус снимают
строго вертикально. Освобожденная бетонная смесь от конуса под действием
собственной массы оседает.
Снятую форму конуса осторожно устанавливают рядом с осевшим конусом
бетона. На верхнее основание укладывают линейку и другой линейкой с точностью
0,5 см измеряют осадку бетона. Время определения осадки конуса не должно
превышать 10 минут.
Осадку конуса бетонной смеси вычисляют как среднее арифметическое
результатов двух определений с округлением до 1 см, из одной пробы,
отличающихся между собой не более чем на 1 см для бетонной смеси при ОК=1…5 см,
на 2 см при ОК=5…9 см, на 3 см при ОК>10 см.
Если при определении осадки конуса она не соответствует заданной
производят корректирование смеси путем добавления 5-10% воды и цемента (если
смесь оказалась менее подвижной) или 5-10% песка и крупного заполнителя (если
смесь оказалась более подвижной) от первоначально взятых количеств. Добавки
этих материалов вводят в уже приготовленный замес, после чего производят
перемешивание в течении 1-2 минут. Затем снова проверяют ОК и так до тех пор,
пока не будет получен желаемый результат.
При определении осадки конуса на увеличенном конусе ее приводят в
соответствие с осадкой стандартного конуса умножением из коэффициента 0,67.
В том случае, когда при определении подвижности бетонной смеси осадка
стандартного конуса равна нулю, смесь признают не обладающей подвижностью и
бетонная смесь должна характеризоваться жесткостью (Ж).
Жесткость бетонной смеси определяется на приборе для определения
жесткости бетона. При определении жесткости бетонной смеси прибор устанавливают
на виброплощадку и собирают в следующем порядке: сначала жестко закрепляют
цилиндрическое кольцо, в которое вставляют конус и закрепляют его ручками,
заводя их в пазы кольца, после чего устанавливают воронку. Конус заполняют
бетонной смесью, как при определении осадки конуса, снимают его, затем
поворотом штатива устанавливают диск над отформованным конусом бетонной смеси и
плавно опускают его на него. После чего одновременно включают виброплощадку и
секундомер и наблюдают до тех пор, пока не начнется выдавливанием цементного
теста из двух любых отверстий диска.
В этот момент включается секундомер и вибратор. Полученное время В с,
характеризует жесткость бетонной смеси.
Жесткость бетонной смеси определяют дважды и вычисляют с точностью до 1 с
как среднее арифметическое двух измерений.
Время определения жесткости бетонной смеси не должно превышать 15 минут.
.6.4 Определение средней плотности бетонной смеси и определение
действительного расхода на 1 м3 бетона
Берут мерный металлический цилиндр 1,5 или 10 л (в зависимости от
наибольшей крупности крупного заполнителя) предварительно взвешивают наполняют
бетонной смесью, устанавливают на лабораторную виброплощадку и вибрируют до
появления на поверхности бетонной смеси цементного молока, но не более 1,5 мин.
При уплотнении бетонную смесь добавляют до верха цилиндра.
После окончания уплотнения избыток бетонной смеси срезают стальной
линейкой, и поверхность тщательно выравнивают. Цилиндр взвешивают и определяют
среднюю плотность с точностью до 10 кг по формуле:
(2.27)
где m2 - масса мерного цилиндра с бетонной смесью, кг;- масса пустого
мерного цилиндра, кг;
V - объем мерного цилиндра, м3.
Для определения действительного расхода материалов на 1 м3
уплотненного бетона следует определить фактический объем замеса по формуле:
(2.28)
где 
-в числителе сумма весов всех составляющих бетон материалов в
кг, с учетом массы корректировок пробных замесов.
Действительные расходы материалов на 1 м3 бетонной смеси подсчитывают
по формулам:
Ц=
, В=
, (2.29...2.30)
Щ=
,П=
, (2.31...2.32)
Результаты определений заносят в таблицу 2.8.
Таблица 2.8 Результаты действительных расходов материалов на 1 м3
бетонной смеси
.7 Изготовление образцов и определение их прочности
Прочность бетонов на сжатие определяют на образцах-кубах с длиной ребра
7,07; 10; 15; 20; 30 см, а также на образцах-цилиндрах с диаметром 7,14 15;
15,9 см и высотой соответственно 14,3; 30; 38 см. При установлении марки бетона
по кубиковой прочности испытывают образцы кубы с ребром 15 см.
В лабораториях испытывают образцы кубы с размером ребра 10 см, но эту
прочность необходимо привести к стандартным образцам умножением на коэффициент
К=0,95.
Для изготовления образцов применяют металлические разъемные формы. Они
должны быть достаточно жесткими и не деформироваться во время формование
образцов. Соединения элементов форм должны быть плотными, исключающими потерю
цементного молока или воды при формовании.
После приготовления пробного замеса образцы формуют не позднее чем через
15 минут. Перед укладкой бетонной смеси в формы их внутренние поверхности
смазывают тонким слоем отработанного масла. Затем форму наполняют бетонной
смесью, устанавливают на лабораторную виброплощадку и уплотняют. Пластичную
бетонную смесь уплотняют 30 с., а жесткую время жесткости увеличенное на 30 с.
После формования образцы пропариваются (для пропаренного бетона) или
оставляют твердеть в нормальных условиях. Для твердения в нормальных образцах
сначала хранятся в них в течение 242ч. Затем образцы вынимают из форм,
маркируют их и хранят до истечения 28 суток со времени формования в нормальных
условиях. После истечения срока хранения образцы испытывают. Пропариваемые
образцы по истечению 4 часов после окончания пропарки.
Испытание образцов на сжатие должно проводиться по ГОСТу 10180-90, после
настройки пресса, соответствующей ожидаемой величине максимального усилия в
момент разрушения образца. Настройка пресса производится выбором необходимого
пояса измерений его с установкой соответствующей измерительной шкалы.
Перед испытанием образцы-кубы осматривают, измеряют и взвешивают. Они
должны иметь правильную геометрическую форму и параллельные грани. До
производства обмера определяют рабочее положение образца-куба при испытании и
отмечают мелом грани, которые будут прилегать к плитам пресса. Опорные грани
выбирают так, чтобы сжимающая сила при испытании была направлена параллельно
слоям укладки бетонной смеси.
Испытание производят следующим образом. Образцы устанавливают одной из
ранее отмеченных граней на нижнюю опорную плиту пресса центрально по оси
пресса, пользуясь разметкой, нанесенной на его плите. Подачу масла регулируют
таким образом, чтобы нагрузка на образец возрастала непрерывно и равномерно со
скоростью 64 кгс/см2 в секунду. Образец доводят до полного
разрушения.
Достигнутое в процессе испытания максимальное усилие принимают за
величину разрушающей нагрузки Р, кгс. Предел прочности на сжатие каждого
образца вычисляют по формуле:
(2.33)
Среднее значение предела прочности при сжатии трех образцов определяют
следующим образом.
Для отбраковки аномальных результатов сравнивают значение прочности
образцов показавших наибольшую Riмахс и наименьшую Riмин прочность, значение
прочности среднего образца Riср и проверяют выполнение условий:
(2.34)
(2.35)
Если условия, приведены в формулах 33 и 34 не выполняются, то
отбрасываются Riмакс Riмин результаты в качестве средней прочности серии
принимают результат испытания одного оставшегося образца Riср.
Если условия, приведенные в формулах 33 и 34 выполняются, то прочность
бетона в серии из 34 образцов определяют по формуле:
(2.36)
В тех случаях, когда не представляется возможным произвести испытание в
стандартном 28-дневном возрасте, полученный результат приводят к прочности
образцов стандартного возраста по формуле:
;(2.37)
Где-предполагаемая прочность образцов в 28-дневном возрасте, кгс/см2;возраст
образцов к моменту испытания в днях;прочность образцов в возрасте n дней.
Вышеприведенная формула справедлива для образцов, возраст которых от 3-х
до 180 суток.
Для образцов других размеров переходные коэффициенты приведены в таблице
2.9.
Таблица 2.9 Значение масштабных переводных коэффициентов
|
Форма и размер образцов, мм
|
Минимальные значения
коэффициентов
|
Форма и размер образцов, мм
|
Минимальные значения
коэффициентов
|
|
Кубы с ребром
|
Цилиндры диаметром и
высотой
|
|
70
|
0,85
|
70х170
|
1,16
|
|
100
|
0,95
|
100х200
|
1,16
|
|
150
|
1
|
150х300
|
1,20
|
|
200
|
1,05
|
200х400
|
1,24
|
|
300
|
1,1
|
300х600
|
1,28
|
Примечание: Для бетонов прочностью, не указанной в таблице значения
переходных коэффициентов устанавливают интерполяцией.
После определения прочности бетонных образцов после пропаривания или по
истечении 28 суток хранения приводят ее к стандартным образцам, находят среднее
арифметическое значение ее, по этим величинам строят график зависимости
прочности бетона от расхода цемента (рисунок 2.1).
Рисунок 2.1 График зависимости прочности бетона от расхода цемента
Затем по графику находят значение расхода цемента для искомой марки
бетона. Затем корректируют расход материалов на 1 м3 бетонной смеси. Результаты
заносят в таблицу 2.10. Это найден расход материалов для искомой марки бетона.
На производстве еще раз проверяют, изготовляя серию из 3-х образцов и
испытывая их, как было описано выше.
Таблица 2.1 Расход материалов на 1 м3 бетонной смеси
|
Марка бетона
|
Цемент
|
Вода
|
Щебень
|
Песок
|
|
|
|
|
|
.8 Определение номинальных составов бетона по массе и по объему
В номинальном составе бетона по массе весовое содержание цемента в 1 м3
принимается за 1, а содержание других материалов выражают в частях по отношению
к расходу цемента. Номинальный состав выражают следующим образом:
1:
:
=1:
:
(2.38)
При этом обязательно указывается водоцементное отношение (В/Ц).
Номинальный состав бетона по объему выражается также как и по массе, но
при этом оперируют не массой материалов, а их объемами рыхло насыпном
состояний. Эти объемы вычисляют по формулам:
Vц=
; Vn=
; Vщ=
;(2.39…2.41)
где 
онц,онп,онщ-насыпные плотности цемента, песка и щебня.
Номинальный состав вычисляют так: при этом обязательно указывают
водоцементное отношение (по массе).
2.9 Пересчет лабораторного состава бетона на рабочий с учетом влажности
заполнителей
В лаборатории проектирование состава бетона производится с применением
сухих заполнителей. В производственных же условиях заполнители содержат в себе
влагу. Не учет этой влаги отрицательно сказывается на качестве бетонной смеси и
водоцементное отношение. В результате этого бетонная смесь имеет большую
подвижность (меньшую жесткость), а бетон меньшую прочность, что было
обусловлено заданием. Поэтому перед тем, как поступить в производство,
лабораторный состав должен быть откорректирован с учетом влажности
заполнителей. Для этого содержание заполнителей в 1 м3 увеличивают
на величину их весовой влажности:
Пр=П(1+
) ;Щр=Щ(1+
),(2.42, 2.43)
где П и Щ-расход песка и щебня на 1 м3 бетона лабораторного
состав, кг;
Пщ, Щр-то же на 1 м3 бетона рабочего состава, кг;, Wащ-весовая
влажность песка и щебня, %.
Количество воды, содержащейся в заполнителях, вычисляют по формулам:
Вn= Пр-П;Вщ =Щp-Щ, (2.44, 2.45)
Тогда количество воды, которую необходимо отдозировать на 1 м3
бетона, определится по формуле:
где В-расход воды на 1 м3 бетона лабораторного состава, л.
Определив рабочий состав бетона, выражают его в виде номинальных составов
по массе и по объему.
.10 Расчет расхода материалов на замес бетономешалки
Если рабочий состав задан по объему, расчет дозировки производят
следующим образом: объем смесительного барабана бетономешалки делят на сумму
объемных частей и таким образом определяют объем цемента на замес
бетономешалки. Объем песка и щебня определяют умножением объема цемента,
соответственно, на количество объемных частей песка и щебня. Например, рабочий
состав бетона по объему 1: 5: 3,5 при В/Ц=0,6.
Емкость барабана бетономешалки
бм=1200 л =Х+У+1; 1+1,5+3,5=6.
Объем цемента на замес:
ц=
=200 л.
Объем песка
=Vц·,=200·1,5=300 л.
Объем щебня
щ=Vц··,щ=200·3,5=700 л.
Для того чтобы определить расход воды на замес, нужно дозировку по объему
пересчитать на дозировку по массе:
Цзам=Vцонц при онц=1,2 кг/л, Цзам=200·1,2=240 кг.
Пзам=Vnонц при онц=1,5 кг/л, Пзам=300·1,5=450 кг.
Щзам=Vщонц при онц=1,5 кг/л, Щзам=700·1,5=1025 кг.
Содержание воды в замесе должно быть:
Взам=Цзам·В/Ц=240·0,6=144 л.
Но поскольку в песке и щебне содержится вода, дозируемое количество воды
будет меньше. При влажности (по массе) песка Wan=2% и щебня Waщ=1% в
заполнителях содержится воды:
в песке
Вn=450·0,02=9 л;
в щебне
Вщ=1025·0,01=10,25 л.
Количество воды, которое необходимо отдозировать:
Взам=Взам -(Вn+Вщ)=144-19,25=124,75 л.
Если рабочий состав задан в кг, на 1 м3 бетона, то сначала
нужно определить коэффициент выхода бетона, который определяется по следующей
формуле:
=
(2.47)
Затем, зная емкость барабана бетономешалки, вычислить объем замеса
бетона, который можно получить за один цикл работы:
зам=·Vбм,(2.48)
Далее расход материалов цемента, песка и щебня на замес бетономешалки
рассчитывают по формулам:
Цзам=
·Vзам,(2.49)
Пзам=
·Vзам ,(2.50)
Щзам=
·Vзам ,(2.51)
Расход воды определяется таким же образом, что и в предыдущем случае.
.11 Подбор состава жестких бетонных смесей
По методике, изложенной выше, устанавливают состав бетона требуемой марки
при подвижности бетонной смеси, характеризуемой осадкой конуса равной 0,5 см.
Для пробного замеса изменяют расход воды и содержание песка в
соответствии с данными таблицы 2.5. После внесения поправок рассчитывают состав
бетонной смеси нужной жесткости и приготавливают пробные замесы.
Для жестких бетонных смесей, в которых подвижность равна 0, определяют ее
жесткость. Жесткость бетонной смеси определяют при помощи прибора для
определения жесткости, как было описано выше.
Уплотнение жестких бетонных смесей производят на стандартной
виброплощадке в течение времени, соответствующего показателю жесткости бетонной
смеси на увеличенном 30 секунд.
Все остальные действия такие, как и для подвижного бетона.
Контрольные вопросы
1. Получение тяжелых бетонов с заданными свойствами;
2. Назначение тяжелых бетонов;
. Основы технологии получения бетона.
Контрольные задания для СРС
1. Зависимость прочности бетона от его состава;
2. Прочность многокомпонентных бетонов;
. Однородность бетона по прочности.
3. Лабораторная работа №3. Проектирование состава тяжелого бетона с
использованием структурных характеристик
.1 Общие сведения
Для изготовления тонкостенных железобетонных конструкций применяют
мелкозернистых бетон, не содержащий щебня. Его еще называют цементно-песчаным
бетоном. Армируя этот бетон стальными сетками, получают армоцемент
высокопрочный материал для тонкостенных конструкций.
Мелкозернистый бетон можно использовать для обычных железобетонных
конструкций в районах, где нет крупного заполнителя (щебня, гравия или
песчано-гравийной смеси).
Свойства мелкозернистого бетона определяют теми же факторами, что и для
обычного бетона. Однако, мелкозернистый цементно-песчаный бетон имеет некоторые
особенности, обусловленные его структурой, для которой характерны большая
однородность, высокое содержание цементного камня, отсутствие жесткого
каменного скелета, повышение пористость твердой фазы.
В мелкозернистом бетоне водоцементное отношение (В/Ц) оказывает несколько
большое влияние на его прочность, чем в обычном бетоне. В нем также сильное
влияние на прочность оказывает качество песка и состав бетона.
Меньшая крупность и повышенная удельная поверхность песка увеличивают
водопотребность бетона и способствуют вовлечению в бетонную смесь воздуха при
вибрации.
Для мелкозернистого бетона для получения равнопрочного бетона и равно
подвижной бетонной смеси по сравнению с обычным бетоном расход цемента
возрастает на 20-30% для снижения расхода цемента следует применять химические
добавки, пластификаторы, суперпластфикаторы, эффективное уплотнение
(тромбование, прессование, вибрирование с пригрузом и виброваккумированием),
крупные пески с оптимальным зерновым составом. Качество песка оказывает заметное
влияние на прочность мелкозернистого бетона. Если в обычном бетоне замена
крупного песка на мелкий понижает прочность на 10-15%, то в мелкозернистом
бетоне прочность может уменьшиться на 25-30%.
Для изготовления тонкостенных железобетонных конструкций обычно применяют
мелкозернистую цементо-песчаную смесь, а для изготовления армоцемента более
жирные составы 1:2. при формовании в двухсторонней опалубке применяют литые
цементно-песчаные смеси. При прессовании или вибрировании с пригрузом
используют жесткие смеси.
Мелкозернистый цементно-песчаный бетон обладает повышенной прочностью,
водонепроницаемостью и морозостойкостью. Поэтому его можно применять для труб,
гидротехнических конструкций и др.
Прочность мелкозернистого бетона определяется на образцах 4х4х16 см, а
подвижность бетонной смеси расплывом конуса на встряхивающем столике, как для
испытание цемента, или по удобоукладываемости при вибрировании малого конуса
(ОК=10 см) в форме 10х10х10 см.
Задание и цель работы
Рассчитать состав мелкозернистого цементо-песчаного бетона и подобрать
его состав путем приготовления пробных замесов, формования образцов полочек,
определения прочности и при необходимости провести корректировку состава.
а) рассчитать состав мелкозернистого бетона на 1 м3 бетонной
смеси;
б) рассчитать расход материалов на пробные замесы;
в) изготовить образцы-балочки;
г) определить прочность мелкозернистого бетона и построить зависимость
прочности от расхода цемента.
д) при необходимости откорректировать мелкозернистую бетонную смесь.
3.2 Оборудование, инструменты и материалы
Пресс гидравлический ПГ-50 - 1 шт.
Чашка сферическая - 3 шт.
Лопатка лабораторная - 3 шт.
Встряхивающий столик-3 шт.
Конус с насадкой - 3 шт.
Штыковая стандартная - 3 шт.
Виброплощадка лабораторная - 1 шт.
Весы технические с разновесами - 3 шт.
Формы балочки - 3 шт.
Машина разрывная МИИ-100 - 1 шт.
Пластинки стандартные для испытания половинок балочек на сжатие-1 комп.
Стеклянные мерные цилиндры на 500 л. - 3 шт.
Линейка металлическая - 3 шт.
Формы кубы 10х10х10 одинарные - 3 шт.
Конус для определения удобоукладываемости ДК=10 см - 3 шт.
Песок10 кг.
Цемент 4 кг.
Смазка для форм 0,5 л.
Щетка для смазки форм 1 шт.
.3 Расчет состава мелкозернистого цементно-песчаного бетона
Наиболее просто и точно состав цементно-песчаного мелкозернистого бетона
определяют расчетно-экспериментальным путем.
По этому способу вначале на основе определенных зависимостей рассчитывают
предварительный состав бетона, обеспечивающий получение цементно-песчаной смеси
заданной подвижности и бетона заданной прочности.
Этот состав затем проверяют путем прочных замесов и при необходимости
корректируют.
Расчет состава мелкозернистого цементно-песчаного бетона ведут в
следующем порядке:
а) Определяют водоцементное отношение, необходимое для получения заданной
марки бетона по формуле:
, (3.1)
где Rб - прочность образцов балочек из цементно-песчаного бетона, кгс/см2;ц
- активность цемента, кгс/см2;
А-коэффициент равный 0,8 для высококачественных материалов, 0,75 для
материалов среднего качества и 0,65 для цементов низких марок и мелкого песка.
Формула действительна при коэффициенте уплотнения бетонной смеси более
0,97. Если такое уплотнение не может быть обеспечено то необходимо учитывать
возможное снижение прочности бетона и 5% на каждый процент недоуплотнения.
б) по графикам на рисунке 3.1 определяют соотношение между цементом и
песком, обеспечивающее заданную подвижность или удобоукладываемость
цементно-песчаной смеси, приготовленной на песке с модулем крупности 2,5 и
водопотребностью 7%. При применении другого песка влияние его крупности на
подвижность (удобоукладываемость) цементно-песчаной смеси учитывают в
соответствии с примечанием к рисунке 3.1, или, если неизвестна водопотребность
песка с помощью графика на рисунке 3.2.
Рисунок 3.1 Водоцементное отношение цементно-песчаной
смеси
Рисунок 3.2 Цементно-песчаной смесь
в) Определение расхода цемента производится по формуле:
, (3.2)
где pц,рп - истинная плотность цемента и песка, кг/м3;
П - соотношение между цементом и песком.
Формула (3.2) выведена из уравнения:
,(3.3)
Оно получено из условия, что сумма абсолютных объемов со ставных частей
плотного цементно-песчаного бетона (дм3) равна 1 м готового плотного
бетона, если в нем нет вовлеченного воздуха и объем воздушных масс не менее
1,5% (при уплотнении бетона прокатом, прессованием, трамбованием, центрифугированием).
При уплотнении цементно-песчаного бетона вибрированием в него вовлекается
воздух (от 2% от 8% по объему). В этом случае расход цемента определяется по
формуле:
(3.4)
Гдевоз-объем вовлеченного воздуха в м3.
г) Определяем расход воды по формуле:
,(3.5)
д) Определяем расход песка по формуле:
,(3.6)
Плотность цементно-песчаной смеси определяем по формуле:
,(3.7)
е) На пробных замесах проверяют подвижность или удобоукладываемость
мелкозернистой цементно-песчаной бетонной смеси и при необходимости вносят
поправки и состав бетона.
Определяют прочность свежеуложенного бетона и на контрольных образцах
прочность цементно-песчаного бетона.
.4 Определение расходов материалов на пробные замесы
Приготовляем три пробных замеса с расходами цемента: расчетным (Ц), 0,8
Ц, 1,2 Ц.
Выбираем объем опытного замеса равным 2 л.
Расход материалов на пробный замес определяем по формулам:
(3.8…3.10)
Приготовляем пробный замес и добиваемся требуемой удобоукладываемости
растворной смеси. Определяем фактический расход воды В1. Корректируем расход
цемента для 1 пробного замеса по формуле:
(3.11)
затем определяем плотность цементно-песчаной бетонной смеси рб.см. Для
этого берем мерный цилиндр, наполняем его цементно-песчаной бетонной смесью и
уплотняем на вибростоле, а затем рб.см. определяем по формуле:
, (3.12)
По фактической плотности цементно-песчаной смеси корректируем расход
песка. Для этого определяем отношение теоретической и фактической плотности по
формуле:
,(3.13)
Расход песка корректируем по формуле:
,(3.14)
Для второго и третьего пробных замесов берем расход цемента 
и 
. Определяем В/Ц отношения для
второго и третьего пробного замеса 
. Затем приготовляем второй и третий
пробные замесы, определяем фактическую плотность бетонной смеси в обоих замесах
и корректируем расход песка, как было указано выше.
Приготовление пробного замеса производится вручную. Для этого берут
сферическую чашку, протирают ее влажной тканью, помещают в нее отдозированные
песок и цемент и тщательно перемешивают в сухом состоянии. Затем в сухой смеси
делают лунку и приливают необходимое для данного замеса количество воды и снова
тщательно перемешивают.
Пример расчета состава мелкозернистого цементно-песчаного бетона. Марка
бетона М 400. цемент М 400 с истинной плотностью рц=3,15 г/см3;
песок крупный с водопотребностью 6%, истинная плотность рп=2,6 г/см3,
удобоукладываемость бетонной смеси 30 с.
Определяем значение В/Ц
По рисунке 3.1 для песка с водопотребностью 7% п=1:1,3. Для используемого
песка с водопотребностью % п=(1,3+0,1·3,3)=1:3,63. Принимаем 1:3,6.
Определяем расход цемента
В=0,45х465=210л/м3; П=465х3,6=1674 кг/м3.
При опытной проверке удобоукладываемости водопотребность бетонной смеси
оказалась равной 230 л/м3.
Соответственно корректируем
Ц1=230/0,45=510 кг/м3;
Ц2=510х0,8=408
кг/м3;
Ц3=510х1,2=612 кг/м3.
Определяем
плотность бетонной смеси теоретическую
Ρсм=510+230+510х3,6=2576 кг/м3
Корректируем замесы и определяем фактическую плотность бетонной смеси.
Она оказалась равной 2350 кг/м3. Корректируем расход
материалов на 1 м3 бетонной смеси
/2350=1,1
Ц=510/1,1=467 кг/м3; В=230/1,1=210 кг/м3;
П=2350-467-210=1670 кг/м3.
Определяем
для каждого замеса В/Ц
В/Ц=210/467=0,45 кг/м3; В/Ц=210/408=0,51; В/Ц=210/612=0,34.
Изготовляем из каждого пробного замеса образцы-балочки, испытываем и
строим зависимость прочности от водоцементного отношение для данной марки
бетона и по нему расход материалов на 1 м3 бетонной смеси.
.5 Определение подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси
Подвижность (пластичность) мелкозернистой цементно-песчаной бетонной
смеси определяют по расплыву стандартного конуса на встряхивающем столике.
Стекло и внутреннюю поверхность стандартного конуса и насадки протирают влажной
тканью. Конус с насадкой устанавливают на встряхивающий столик, заполняют его
бетонной смесью в два приема равным по высоте слоями и уплотняют металлической
штыковой: нижний слой 15 раз, верхний 10 раз. Во время уплотнения бетона конус
прижимают рукой к стеклянному диску.
После уплотнения насадку снимают, излишек бетона убирают, и поверхность
конуса заглаживают вровень с его краями. Конус снимают медленно, строго
вертикально и встряхивают 30 раз в течении 30 с. Расплыв конуса измеряют в двух
взаимно перпендикулярных направлениях. Среднее арифметическое этих измерений
дает расплыв конуса.
Удобоукладываемость (жесткость) определяют с помощью малого конуса
диаметром 10 см у основания. Его устанавливают в форму куба 10х10х10 см, а куб
помещают на лабораторную виброплощадку. Наполняют конус бетонной смесью в два
приема, примерно равными по высоте слоями, уплотняют штыкованием стандартной
штыковой (d=20 мм, l=250 мм) нижний слой 15 раз, верхний 10 раз. Затем конус
заглаживают, снимают и включают виброплощадку и секундомер. Когда бетонная
смесь займет горизонтальное положение и на ее поверхности появится цементное
молоко, выключают секундомер и виброплощадку. Время вибрирования является
удобоукладываемостью (жесткостью) бетонной смеси.
3.6 Изготовление хранение и испытание образцов-балочек
Форму балочек, тщательно очищенную и смазанную устанавливают на
виброплощадку, надевают на нее насадку и закрепляют. В форму укладывают
бетонную смесь с некоторым избытком. Уплотнение пластичных смесей до 30 с.
Жесткая смесь вибрируется время равное удобоукладываемости плюс 30 с.
С формованные образцы вместе с формой хранятся 242 часа, в нормальных условиях
твердения до истечения 28 суток с момента формования.
Испытание образцов-балочек сначала производят на изгиб на машине МИИ-100.
Образец устанавливают на опоры машины так, чтобы нагрузка прикладывалась
параллельно слоям укладки бетона. Предел прочности на изгиб бетона определяют
как среднеарифметическое значение 3 определений.
Полученные после испытания на изгиб шесть половинок балочек подвергают
испытанию на сжатие на гидравлическом прессе с предельной нагрузкой 10 т. для
этого половинку балочки помещают между двумя стандартными пластинами (4х6,25) с
площадью 25 см2 таким образом, чтобы нагрузка прикладывалась
параллельно слоям укладки бетона, а упоры пластинок прилегали к гладкой
торцевой стенке половинки образца-балочки. Половина балочки вместе с
пластинками устанавливается в центре плиты пресса. Затем половинку балочки
зажимают между плитами пресса и включают пресс. Предел прочности на сжатие
каждой половинки балочки определяют по формуле:
,(3.15)
где Рраз-разрушающая нагрузка, кгс;площадь пластин, см2.
Средняя скорость нарастания нагрузки при сжатии вычисляют как среднее
арифметическое значение четырех наибольших результатов испытания шести
половинок образцов-балочек по формуле:
,(3.16)
Таблица 3.1 Результаты испытаний пробных образцов
|
№ пробного замеса
|
№ образца
|
Расход материалов
|
Плотность бетона фактич.
кг/м3
|
Предел прочности на изгиб
|
Предел прочности на сжатие
|
Средний предел прочности на
сжатие МПа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По результатам таблицы 3.1 строим график зависимости прочности на сжатие
от расхода цемента.
По графику находят фактический расход цемента.
Контрольные вопросы
1. Получение мелкозернистых бетонов с заданными свойствами;
2. Назначение мелкозернистых бетонов;
. Основы технологии получения мелкозернистого бетона.
Контрольные задания для СРС
1. Виды песков;
2. Прочность мелкозернистых бетонов.
4. Лабораторная работа №4. Проектирование состава поризованного и легкого
бетона на пористых заполнителях и исследование основных факторов, влияющих на
его свойства.
.1 Общие сведения
Подбор состава легкого бетона осуществляется на основе
расчетно-экспериментального метода, но в этом подборе не возможно, пользоваться
формулами для расчета прочности, так как вследствие значительного разнообразия
свойств и характеристик пористых заполнителей (даже в пределах одного и того же
вида), необходимо учитывать особенности свойств легких бетонов и влияние на них
качества заполнителей.
В основу проектирования состава легкого бетона положено экспериментальное
построение зависимостей Rб=f(Ц), б=f(Ц) для данных конкретных условий
(исходные материалы, активность цемента, подвижность смеси и др.). Для
построения этих зависимостей готовят три опытных замеса равноподвижных бетонных
смесей с различными расходами цемента.
Проектирование состава легкого бетона состоит из трех последовательно
выполняемых этапов: предварительно назначается (рассчитывается) ориентировочный
расход составляющих материалов на 1 м3 и на приготовления опытных замесов
объемов V (л) для трех составов бетона, отличающихся расходом цемента: в
процессе приготовления пробных замесов уточняются составы бетона, изготовляются
контрольные образцы, по которым и определяют показатели прочности и средней
плотности, а также водопотребности бетонной смеси от расхода цемента и по ним
определяют искомый состав бетона.
Для улучшения теплофизических свойств легкого бетона на пористом
заполнителе применяют поризацию растворной части бетона или заменяют ее
поризованным цементным камнем, т.е. готовят легкий бетон на крупном пористом
заполнителе без песка. К поризованным легким бетонам относят бетоны, содержащие
более 800 л/м3 легкого крупного заполнителя, у которых объем
воздушных пор составляет 5-25%. Поризацию таких бетонов осуществляют либо
предварительно приготовленной пеной, либо за счет введения газообразующих или
воздухововлекающих добавок. Пеной поризуют только беспесчаные смеси,
воздухововлекающими добавками -только смеси с песком, газообразующими добавками
- смеси с песком и без песка. В зависимости от используемого заполнителя и
способа поризации бетоны получают название: керамзитопенобетон,
керамзитогазобетон, ке-рамзитобетон с воздухововлекающей добавкой.
По сравнению с легким бетоном плотной структуры поризованный бетон имеет
пониженные плотность и коэффициент теплопроводности. В нем можно использовать
крупный заполнитель прерывистого зернового состава, уменьшить или полностью
исключить расход пористого песка, применить более тяжелый пористый заполнитель
(без увеличения плотности бетона).
По сравнению с неавтоклавным ячеистым бетоном поризованный легкий бетон
отличается значительно меньшим расходом вяжущего вещества, повышенным модулем
деформации и долговечностью, меньшей усадкой. Поризованные легкобетонные смеси
отличаются хорошей связанностью и удобоукладываемостью, и их применение
значительно упрощает формование изделий, позволяет отказаться от пригруза при
уплотнении смеси в процессе ее укладки вибрированием.
Прочность поризованного бетона может быть 5-10 МПа, а плотность -
700-1400 кг/м3. Прочность и плотность бетона зависят от его
структуры. Как правило, обжиговые пористые материалы (керамзит и др.) при одной
и той же плотности имеют более высокую прочность, чем пористый раствор. Поэтому
максимальное насыщение поризованного легкого бетона керамзитом (0,9-1,15 м3/м3)
способствует повышению его прочности или понижению расхода цемента.
Для поризованного легкого бетона рационально применять цемент М400 и
выше, так как это способствует уменьшению его расхода и тем самым понижению
плотности бетона (цемент-наиболее тяжелая составляющая бетона). Выбор марки
керамзита по плотности и виду песка можно ориентировочно сделать на основе
табл. 4.1, в которой показана зависимость плотности керамзитобетона от вида
керамзита, песка и требуемой прочности бетона: чем выше требуемая прочность,
тем больше расход цемента и соответственно выше плотность керамзитобетона.
Подбор состава легкого бетона, поризованного воздухововлекающими добавками,
производят расчетно-экспериментальным путем с проведением опытных замесов.
Расход цемента для опытных замесов определяют по таблице 4.1, а ориентировочный
расход воды по таблице 4.2. При использовании более легкого и пористого
керамзита принимают повышенный расход воды.
Расход керамзитового гравия для подвижных смесей с учетом раздвижки его
зерен для обеспечения необходимой подвижности бетонной смеси принимают 0,9-0,95
м3, для малоподвижных и умеренно жестких смесей на керамзитовом
песке - 0,9-1,05 м3, для жестких смесей на кварцевом песке-
1,05-1,15 м3 (большие значения относятся к керамзитовому гравию
меньшей прочности).
.2 Определение ориентировочного состава бетона на 1 м3
бетонной смеси
По таблице 4.1 находим ориентировочный расход цемента в зависимости от
требуемой прочности легкого бетона, от марки керамзита, средней плотности
керамзитобетона и строения различных классов (жесткость бетонной смеси Ж=5...10
с по ГОСТ (10181.1-81).
По таблице 4.2 в зависимости от вида песка, от насыпной плотности
керамзитового гравия и пластичности или жесткости бетонной смеси определяем
ориентировочный расход воды.
Таблица 4.1 Расход цемента (М 400) для плотного керамзитобетона
|
Марка керамзита
|
Расход цемента кг/м3 для
керамзитобетона класса
|
|
В3,5
|
В5
|
В7,5
|
В10
|
В15
|
В22,5
|
|
350...400
|
|
|
|
|
|
|
|
450...500
|
|
|
|
 
|
 
|
|
|
550...600
|
|
|
|
 
|
 
|
 
|
|
Марка керамзита
|
Расход цемента кг/м3 для
керамзитобетона класса
|
|
В3,5
|
В5
|
В7,5
|
В10
|
В15
|
В22,5
|
|
700
|
|
|
|
 
|
 
|
 
|
|
800
|
|
|
|
 
|
 
|
 
|
Примечание: При использовании цемента марки 300 норма его расхода
увеличивается соответственно на каждый класс на 5, 7, 10, 15 и 20%.
При увеличении подвижности до 2,5 см. и 8 см. расход цемента повышается
на 15% и 20%, а при повышении жесткости смеси более 31 с. расход цемента
снижается на 10%
Таблица 4.2 Ориентировочный расход воды на приготовление
керамзитобетонной смеси плотной структуры
|
Показатель
удобоукладываемости смеси
|
Расход воды, л/м3,
керамзитобетона на песке
|
|
кварцевом
|
керамзитовом
|
|
при насыпной плотности
керамзитового гравия
|
|
Осадка конуса, см.
|
жесткость см.
|
300
|
500
|
800
|
300
|
500
|
|
-
|
7…13
|
195…210
|
185…200
|
175…190
|
250…270
|
240…260
|
|
-
|
4…7
|
205…220
|
195…210
|
185…200
|
275…300
|
265…290
|
|
3…5
|
|
215…230
|
205…220
|
195…210
|
300…325
|
290…315
|
|
6…8
|
|
225…240
|
215…230
|
205…220
|
325…350
|
315…340
|
|
9…12
|
|
235…250
|
225…240
|
215…230
|
350…375
|
340…360
|
Рассчитывается ориентировочный расход крупного и мелкого заполнителя в кг
на 1 м3 бетонной смеси, исходя из заданной средней плотности бетона
в сухом состоянии по формуле:
Зо=б-1,15Ц,(4.1)
где
б-заданная плотность сухого бетона,
кг/м3;
1,15 Ц-масса цементного камня в бетоне с учетом химически связанной воды
в нем, кг.
Затем определяют расход песка по массе на 1 м3 по формуле:
П=
,(4.2)
где 
,
-насыпная плотность соответственно песка и гравия;
-доля песка и смеси заполнителей, которая выбирается по
таблице 4.3.
Таблица 4.3 Ориентировочные зерновые составы смеси фракционированных
заполнителей для легкого бетона на керамзитовом гравии
|
Размер зерна, мм.
|
Зерновой состав
заполнителя, % от суммы объемов отдельных фракций смеси
|
|
конструктивно-теплоизоляционного
|
конструктивного
|
|
при наибольшей крупности
зерен, мм.
|
|
До 1,25
|
25
|
20
|
15
|
25
|
20
|
|
1,25…2,5
|
15
|
15
|
10
|
20
|
15
|
|
2,5…5
|
10
|
10
|
10
|
10
|
15
|
|
5…10
|
50
|
25
|
15
|
45
|
20
|
|
10…20
|
-
|
30
|
20
|
-
|
-
|
|
20…40
|
-
|
-
|
30
|
-
|
-
|
Примечание: При переходе от гравия к щебню содержание песчаных фракций
увеличивается на 5-7% и соответственно уменьшается содержание фракций крупного
заполнителя.
Расход керамзитового гравия по массе определяем по формуле:
Г=Зо- П(4.3)
Зная общий расход 
песка и гравия, можно рассчитать их расход по отдельным
фракциям, пользуясь рекомендациями зерновых составов смеси заполнителей в
соответствии с табл.3.
Для расчета расхода каждой фракции заполнителей по массе вначале
необходимо определить соотношение фракций по массе. Для этого перемножают
объемные доли соотношений фракций заполнителей из таблицы 3 на значение
соответствующей насыпной плотности каждой фракции, определенную до начала
расчета. Затем рассчитывают расход каждой фракции заполнителей на 1 м3 бетонной
смеси по массе (кг), исходя из найденных выше расходов песка и гравия по
формулам (2) и (3).
Аналогично рассчитывают расходы материалов для двух других составов при
расходе цемента (20-25%) и их приготовление.
.3 Расчет расхода материалов на пробные замесы
Расчет состава пробных замесов производят на основании формул:
Цо=
; По=
; Го=
; Во=
;(4.4)
Объем пробного замеса выбирают таким, чтобы хватило отформовать три
образца-куба размером 10х10х10 см., т.е.V=4 л.
После расчета расходов материалов на пробный замес их приготовляют с
корректировкой содержания воды в каждом из них до получения заданной
удобоукладываемости бетонной смеси. Удобоукладываемость бетонной смеси
определяется путем сжатия ее в руке.
При этом она должна комковаться, а цементное тесто не прилипает к руке.
Для каждого замеса определяется
средняя плотность бетонной смеси в уплотненном состоянии. Для этого взвешивают
металлический мерный цилиндр емкостью 1 л, наполняют его бетонной смесью и
уплотняют на лабораторной виброплощадке и взвешивают мерный цилиндр с бетонной
смесью. Средняя плотность бетонной смеси определяется по формуле:
где m1-масса металлического цилиндра с бетонной смесью, кг;масса пустого
металлического цилиндра, кг;л-объем металлического цилиндра.
Исходя из полученной средней плотности бетонной смеси в уплотненном
состоянии, определяют фактический расход материалов на 1 м3 для пробных
замесов. По сумме масс материалов, израсходованных на пробный замес и средней
плотности бетонной смеси определяют фактический объем пробного замеса по
формуле:
Vпзф=
,(5.6)
=Цпз+Ппз +Гпз+Впз
где
- сумма масс материалов, идущих на пробный замес, кг;
бсм - средняя плотность бетонной смеси пробного замеса, кг/л
(дм3).
Фактический расход материалов на 1 м3 уплотненной смеси
определяется по формуле:
Цф=
·1000;Пф=
·1000,(5.7)
Гф=
·1000;Вф=
·1000,(5.8)
.4 Изготовление и хранение образцов-кубов
Из бетонной смеси каждого пробного замеса изготовляют образцы-кубы
10х10х10 см с их последующим твердением в нормальных условиях t=203оС, W=95 100%) в течении
28 суток.После истечения 28 суток образцы
испытывают на сжатие и испытанные образцы высушивают. Прочность на сжатие и
среднюю плотность высушенных образцов определяют по формуле:R28=
кгс/м2 (Мпа), (4.9)
кг/м3,(4.10)
где F-разрушающая нагрузка, кг;
m1-площадь образца-куба, см2;масса испытанного и высушенного
образца, кг;объем образца-куба, м3
Результаты расчетов и испытаний каждой бригады заносятся в таблицу 4.4
Таблица 4.4 Результаты проектирования состава керамзитобетона
|
№ замеса
|
Заданная прочность бетона,
МПа
|
Заданная плотность бетона
|
Жесткость бетонной смеси
|
Фактически сред. плотность
бетона, кг/м3
|
Факт. расход материалов,
кг/м3
|
Прочность при сжатии, МПа
|
|
|
|
|
Бетонной смеси
|
бетона
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На основании полученных результатов испытаний (таблицы 4.4) производят
построение зависимостей прочности от расхода цемента, средней плотности от
расхода цемента и расхода воды от расхода цемента. Назначение искомого состава
проводится на основе полученных зависимостей Rб=f(Ц),
=f(Ц), В=f(Ц) методом графической
интерполяции. Сначала из кривой RГ=f(Ц) определяют расход цемента,
обеспечивающий заданную прочность бетона: по найденному расходу цемента из
кривой 
б=f (Ц) находят соответствующую ему
среднюю плотность бетона в сухом состоянии, и затем из кривой В=f(Ц) уточняют
содержание воды в бетонной смеси.
Контрольные вопросы
1. Получение легких бетонов с заданными свойствами;
2. Назначение легких бетонов;
. Основы технологии получения легкого бетона.
Контрольные задания для СРС
1. Виды пористых заполнителей;
2. Особенности испытания легких бетонов.
5. Лабораторная работа №5. Исследование факторов, влияющих на свойства
бетонной смеси
.1 Общие сведения
Изготовление бетонных и железобетонных изделий включает следующие
основные процессы: приемка и хранение вяжущих веществ, заполнителей и арматуры;
приготовление бетонной смеси, включая и подготовку составляющих, изготовление
различных арматурных элементов; формование изделий; укрупни тельная сборка и
укомплектование строительных деталей и конструкций с целью повышения степени их
заводской готовности.
Основными технологическими переделами процесса изготовления бетонных и
железобетонных изделий являются, приготовление бетонной смеси, формование, тепловая
обработка, а также отделка лицевых поверхностей.
Эти технологические переделы в основном отражение в данном разделе
лабораторного практикума так, лабораторная работа № 6 исследованию режимов
виброуплотнения бетонной смеси.
Цель работы
Исследовать сравнительную эффективность перемешивания бетонных смесей
(подвижных и жестких) на плотных (пористых) заполнителях в разных видах
смесителей.
.2 Содержание лабораторной работы
В работе исследуется сравнительная эффективность перемешивания подвижных
или жестких бетонных (на плотных и пористых заполнителях) и растворных смесей в
различных смесителях. При проведении работы рекомендуется студентов разделить
на три бригады. Каждая бригада выполняет одно из указанных ниже зданий. Работа
рассчитана на 3 ч.
Задание 5.1.1 Бригада 1, состоящая из двух звеньев, проводит опыты с
использованием растворных смесей. Состав раствора 1:3 по массе. Материалы
портландцемент M 400; кварцевый песок с Мкр=2,0 Подвижность растворной смеси,
определенная стандартным способом, равна соответственно 8-10 и 1.2 см при
выполнении работы звеньями 1 и 2.
Задание 5.1.2 Бригада 2 проводит те же опыты, но с использованием в
опытах бетонной смеси на плотном заполнителем-известняковом щебне с Dнаиб= 20
мм. Остальные материалы те же. Подвижность бетонной смеси равна 5-6 см (при
выполнении работы звеном 1). Жесткость бетонной смеси равна 5-7 с (при
выполнении работы звеном 2).
Задание 5.1.3 Бригада 3 проводит те же опыты, но с использованием в
опытах бетонной смеси на пористом заполнителе. Материалы: портландцемент М 400,
керамзит с D наиб =20 мм, песок керамзитовый. Звено 1 использует бетонную смесь
с подвижностью 5 см, а 2-е - с жесткостью 7 с. Средняя плотность бетона в сухом
состоянии 1000 кг/м3.
.3 Указания по проведению лабораторной работы
Рассчитывается расход материалов для приготовления замесов (растворная
смесь рассчитывается исходя из принятой средней плотности и пористых
заполнителях расчетно-экспериментальным методом). Контрольный (эталонный) замес
объемом 2 л перемешивается вручную. Объемы замесов для перемешивания смеси в
лопастном смесителе, в бегунах и в вибросмесителе соответственно равны 5,3 и 5
л.
Каждое звено приготовляет замесы.
На контрольном замесе уточняют необходимое содержание воды для
обеспечения заданной подвижности или жесткости.
Перемешивают материалы. Контрольный замес перемешивают вручную, а другие
замесы - в лопастном смесителе, в бегунах и в вибросмесителе. Во всех замесах
расход воды принимают постоянным. Время перемешивания смеси в каждом смесителе
одинаковое 3-5 мин.
Рисунок 5.1 Изменение средней плотности в зависимости от способа
перемешиваниярастворной: II-на плотных заполнителях; III-на пористых
заполнителя
-перемешивание вручную; 2-то же, в лопастном смесителе; 3-то же, в
бегунах, 4-виброперемешивание, а) результаты опытов звена 1,
б) то же, звена 2.
Рисунок 5.2 Изменение прочности при сжатии в зависимости от способа
перемешивания смеси I-растворной; II-на плотных заполнителях; III-на пористых заполнителях;
1-перемешивание вручную;
-то же, в лопастном смесителе; 3-то же, в бегунах, 4-иброперемешивание:
а) результаты опытов звена 1; б) то же, звена 2.
При каждом способе перемешивания определяют среднюю растворной (бетонной)
смеси, коэффициент выхода, фактический расход составляющих на 1 м3
раствора (бетона) по методикам. Из каждого замеса готовят стандартным способом
образцы в количестве не менее 3 шт. Образцы подвергаются тепловой обработке (по
одинаковому для всех бригад режиму) или твердеют в нормальных условиях в
течение 14 сут.
После испытания образцов определяют прочность бетона при сжатии (МПа) и
коэффициент использования цемента:
Кисп.д=R/Ц,(5.1)
где Ц-фактический расход цемента на 1 м3 бетона, кг.
Полученные коэффициенты сравнивают с Кисп.и для контрольного замеса.
В случае, когда число образцов-близнецов, испытанных одновременно (в
одном возрасте), больше трех можно выявить влияние способа перемешивание на
однородность прочности раствора. Это является косвенным подтверждением того,
что растворная (бетонная) смесь хорошо перемешана. Все данные испытаний и
опытов заносят в таблицу 5.1. По результатам опытов строят графики
эффективности использования смесителей при приготовлении растворной (бетонной)
смеси (рисунок 5.1 и 5.2).
Таблица 5.1 Результаты опытов
|
Показатели
|
Способы перемешивания
составляющих
|
|
ручное
|
в лопастном смесителе
|
в бегунах
|
вибросмешивание
|
|
№ бригады
|
№ бригады
|
№ бригады
|
№ бригады
|
|
I
|
II
|
III
|
I
|
II
|
Ш
|
I
|
II
|
Ш
|
I
|
II
|
III
|
|
Коэффициент выхода
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя плотность смеси, кг/м3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Фактический расход цемента
на 1 м3 бетона, кг
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прочность бетона при
сжатии, МПа: Rб после пропаривания Rб после 14 сут. нормального твердения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эффективность использования
цемента
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. Каждый показатель над чертой указывается для смеси,
изготовленной звеном 1, под чертой-звеном 2.
В отчете, составленном индивидуально каждым студентом, должны быть
приведены частные и общие выводы по результатам экспериментальных исследований
всех бригад с обоснованием выбора способа перемешивания в зависимости от вида и
характеристик растворной (бетонной смеси).
Контрольные вопросы
1. Виды бетоносмесителей для перемешивания бетонной смеси.
2. Какие бетонные смеси приготавливают в бетоносмесителях
принудительного действия;
. Какие бетонные смеси приготавливают в бетоносмесителях
гравитационного действия.
Контрольные задания для СРС
1. Повышение активности и однородности местных материалов и отходов
промышленности;
2. Способы механохимической активации вяжущих и активных минеральных
добавок.
6. Лабораторная работа №6. Исследование режимов виброуплотнения бетонной
смеси
.1 Общие сведения
Бетонные смеси, применяемые для изготовления изделий, в большинстве
случаев подвергаются уплотнению. Частицы бетонной смеси в процессе уплотнения
находятся под влиянием силового поля, слагаемого из сил тяжести частиц и
внешнего силового воздействия (давления, встряхивания, колебательные движения),
оказываемого на эти частицы. Кроме того, частицы находятся под воздействием
внутренних сил в системе (силы вязкого сухого трения, межмолекулярного
сцепления, капиллярного давления и др.), величины которых определяет
физико-механические свойства бетонной смеси и ее реологические характеристики.
Основным способом механического воздействия на бетонную смесь, с целью ее
уплотнения является вибрирование. Качество уплотнения бетонной смеси
определяется выбранным режимом виброобработки, ее интенсивностью и
продолжительностью, а также соответствием выбранных параметров режима
вибрирования свойствами бетонной смеси.
Эффективность вибрирования при формовании изделий оценивается достижением
в оптимальные сроки хорошего и равномерного уплотнения. Она косвенно может быть
оценена прочностью затвердевшего бетона, которая, как известно, является
функцией его плотности.
Изготовление бетонных и железобетонных изделий включает следующие
основные процессы: приемка и хранение вяжущих веществ, заполнителей и арматуры;
приготовление бетонной смеси, включая и подготовку составляющих; изготовление
различных арматурных элементов; формование изделий; укрупнительная сборка и
укомплектование строительных деталей и конструкций с целью повышения степени их
заводской готовности.
Основными технологическими переделами процесса изготовления бетонных и
железобетонных изделий являются, приготовление бетонной смеси, формование,
тепловая обработка, а также отделка лицевых поверхностей.
Цель работы
Изучить способы определения интенсивности вибрирования бетонной смеси при
ее уплотнении и определить влияние интенсивности вибрирования на свойства
бетонной смеси.
.2 Содержание лабораторной работы
При проведении работы рекомендуется студентов разделить на 3 бригады.
Работа включает несколько заданий, решаемых расчетным и экспериментальным
путем. Работа рассчитана на 4 часа.
Задание 6.1.1. Рассчитать по известным конструктивным параметрам
лабораторные виброплощадки. Величину ее, амплитуду и частоту собственных
колебаний в зависимости от массы формуемого бетона.
Задание 6.1.2. Определить интенсивность вибрирования формуемой смеси.
Проверить в натуре амплитуду колебаний виброплощадки, равномерность ее
распределения по контуру вибрирующей рамы (вибростола) при разном объеме
(массе) формуемого бетона или при изменении кинематического момента дебалансов.
Замерить с помощью тахометра частоту вращения вала вибратора, соответствующую
частоте вынужденных колебаний виброплощадки. На основании выполненных замеров
определить критерии интенсивности колебаний:
по наибольшей скорости (см-с1)
8(6.1)
по наибольшему ускорению, сообщаемому частицами смеси (см-с2)
(6.2)
интенсивности вибрирования (см2 с-3)
(6.3)
где А-амплитуда, см;
v-угловая скорость с-1;частота колебаний, Гц.
Задание 6.1.3. Определить влияние интенсивности вибрирования на
водопотребность бетонной смеси.
.3 Указание по проведению лабораторной работы
В задании 6.2.1 для определения величины амплитуды нужных колебаний
системы с одной степенью свободы можно воспользоваться эмпирической формулой:
,(6.4)
Гдевозмущающая сила, Н;коэффициент сопротивления;
М-вибрируемая масса (включая массу формы и бетонной смеси), Н см1/с2;
v-угловая скорость с1;
Е-суммарная жесткость пружин виброплощадки, Н/см1.
Возмущающая сила:
,(6.5)
где Ре-кинетический момент дебалансов виброплощадки, Н/см;ускорение силы
тяжести, см/с2.
Коэффициент сопротивления F зависит от колеблющейся массы и частоты
колебаний устанавливается опытом. Для виброплощадок небольшой грузоподъемности
(100-200 кг) коэффициент сопротивления
=KM,(6.6)
где К=2,1-f/10000, f - число колебаний в минуту.
Таблица 6.1 Основные параметры виброплощадки
|
№ бригады
|
Масса формуемого образца,
кг
|
Кинетический момент
виброплощадки, Ре, Н/см
|
Амплитуда колебаний
видроплощадки, см
|
Частота собственных
колебаний виброплощадки, fo, кол/мин
|
|
|
|
расчетная
|
опытная
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение собственных колебаний виброплощадки
(6.7)
Результаты произведенных расчетов заносят в таблицу 6.1.
В задании 6.2.1 определение фактической амплитуды колебаний виброплощадки
проводят с помощью вибрографа ВР-1. Каждый замер осуществляют дважды с
определением среднего значения из двух измерений. Результаты замера амплитуды
заносят в таблицу 6.1.
В задании 6.2.3 используют портландцемент М400, песок с Мкр=2, щебень
(гравий) Dнаиб =20 мм. расход воды подбирают опытным путем для получения
заданной удобоукладываемости, указанной в таблице 6.2.
Таблица 6.2 Расход материалов на замес объемом 7 л и заданная
удобоукладываемость
|
№ бригады
|
Расход материалов, кг
|
Удобоукладываемость по
|
|
цемент
|
песок
|
щебень (гравий)
|
ГОСТ 10181.1-81.С
|
|
1
|
2,15
|
5,25
|
8
|
5...10
|
|
2
|
2,15
|
5,25
|
8
|
15...20
|
|
3
|
2,15
|
5,25
|
8
|
25...30
|
Результаты опытов заносят в таблицу 6.3.
Таблица 6.3 Результаты опытов по определению водопотребности
|
№ бригады
|
№ замеса
|
Амплитуда, см
|
Частота кол/мин
|
Интенсивность вибрации,
см2/с3
|
Удобоукладываемость, с
(опытная)
|
Водопотребность, л
|
|
|
|
|
|
|
на замес
|
на 1 м3 смеси
|
|
1
|
1
|
0,03
|
3000
|
|
|
|
|
|
2
|
0,06
|
3000
|
|
|
|
|
|
3
|
0,09
|
3000
|
|
|
|
|
По результатам опытов трех бригад строят график зависимости
водопотребности бетонной смеси от интенсивности вибрирования (рисунок 6.1).
В отчете, составленном индивидуально каждым студентом, следует полностью
привести проделанные расчеты, результаты экспериментальных исследований и
выводы по ним.
Рисунок 6.1 Зависимость водопотребности бетонной смеси от интенсивности
вибрирования
, 2, 3 - удобоукладываемость, результаты опытов звена 1
Контрольные вопросы
1. Как оценивается интенсивность и эффективность виброуплотнения?
2. С какой целью осуществляется повторное вибрирование?
Контрольные задания для СРС
1. Особенности комбинированных способов уплотнения;
2. Схемы укладки бетонных смесей в формы;
. Основные виды виброплощадок.
7. Лабораторная работа №7. Исследование факторов влияющих на
эффективность тепловой обработки бетона
.1 Общие сведения
При производстве сборного железобетона с целью ускорения процессов
твердения и повышения эффективности производства применяют различные виды
тепловой обработки. Наряду с положительным эффектом ускорения твердения бетона
тепловая обработка оказывает и некоторое отрицательное влияние на свойства
бетона, что обусловлено главным образом нарушением структуры бетона. Причинами
деструкции бетона являются: возникающие при подъёме температуры внутреннее
давление в слабом бетоне вследствие разницы в коэффициентах теплового
расширения влаги, воздуха и твёрдых составляющих; неизбежные перепады
температуры в бетоне по сечению; миграция влаги в бетоне и др. Всё это вызывает
дефекты в структуре - повышение общей пористости, создание направленной
капиллярной пористости и др. Поэтому основной задачей тепловой обработки
является не только получение более высокой прочности в наиболее короткие сроки,
но и выбор таких режимов, при которых снижение показателей физико-механических
свойств бетона при его тепловой обработке было бы минимальным.
Изготовление бетонных и железобетонных изделий включает следующие
основные процессы: приёмка и хранение вяжущих веществ, заполнителей и арматуры;
приготовление бетонной смеси, включая и подготовку составляющих; изготовление
различных арматурных элементов; формование изделий; укрупнительная сборка и
укомплектование строительных деталей и конструкций с целью повышения степени их
заводской готовности.
Основными технологическими переделами процесса изготовления бетонных и
железобетонных изделий являются, приготовление бетонной смеси, формование,
тепловая обработка, а также отделка лицевых поверхностей.
Цель работы
Исследовать влияние вида вяжущего и состава бетона, вида и режима
тепловой обработки и других факторов на прочность бетона и эффективность
тепловой обработки.
.2 Содержание лабораторной работы
Работа состоит из нескольких заданий, каждое из которых выполняет звено
из 2-3 студентов. Задания отличаются составом или видом цемента, составом
бетона. С целью исследования влияния большого количества факторов, каждое звено
использует один состав бетона, из которого изготовляются образцы для двух
режимов (или двух видов тепловой обработки) и для нормального твердения. Режимы
тепловой обработки могут отличаться длительностью отдельных периодов и
температурой прогрева.
Задание 1. Исследовать, как влияет режим тепловой обработки на её
эффективность. Режим тепловой обработки: первый-2+3+2 час, второй-2+2+3+2 час,
температура прогрева 80°С. Прочность бетона 20 МПа. Подвижность бетонной смеси
5-6 см. Материалы: портландцемент малоалюминатный М 400; содержание песка г =
0,35; щебень с Dнаиб = 20 мм. Прочность бетона при сжатии определяется через 4
час. и 27 сут. после тепловлажностной обработки и 28 сут. нормального
твердения.
Задания 2, 3, Они аналогичны заданию 1, но в задании 2 следует применить
высокоалюминатный портландцемент, а в задании 3 шлакопортландцемент, БТЦ или
портландцемент с введением химической добавки, ускоряющей твердение.
Задания 4, 5, 6 Они аналогичны заданиям 1, 2, 3, но следует использовать
жёсткие бетонные смеси с жёсткостью 10-20 с. по ГОСТ 10181.1-81.
7.3 Указание по проведению лабораторной работы
Каждое звено подбирает состав бетонной смеси расчётно-экспериментальным
способом согласно указаниям, приведённым в лабораторной работе №5. Затем
рассчитывают расход материала на один замес объёмом 7 л. (если изготовлять
образцы-кубы размером ребра 70,7 мм.) или объёмом 17 л. при изготовлении
образцов-кубов с размером ребра 100 мм.
При изготовлении замеса корректируют подвижность или жёсткость бетонной
смеси при этом подвижность смеси для 1-3-го звеньев и жёсткость смеси для 4 ...
6-го звеньев должны быть одинаковые.
Из каждого замеса изготовляются 15 образцов-кубов. Определяют среднюю
плотность бетонной смеси. По шесть образцов из каждого замеса помещают в
пропарочные камеры для тепловой обработки по различным режимам. Три оставшиеся
образца каждого замеса твердеют в нормальных влажностных условиях.
Три образца после тепловой обработки взвешивают для определения средней
плотности бетона и испытывают для определения прочности бетона при сжатии.
Три других образца после тепловой обработки хранят в нормальных
влажностных условиях и испытывают, как и образцы нормального хранения
(контрольные) в возрасте 14 или 28 суток.
Расчёты, выполненные каждым звеном, приводятся в индивидуальном отчёте.
Результаты испытаний заносятся в таблицу 7.1, составляемую согласно заданию.
Таблица 7.1 Влияние режимов тепловой обработки на физико-механические
свойства бетона
|
Переменный фактор
|
Подвижность бетонной смеси
ОК, см.
|
Режим тепловой обработки,
ч.
|
Средняя плотность кг/м3
|
Предел прочности при
сжатии, МПа, после
|
|
|
|
бетонной смеси
|
бетона через
|
Тепловой обработки через
|
Нормального влажностного
твердения через 28 сут.
|
|
|
|
|
4 ч.
|
28 с.
|
4 ч.
|
28 с.
|
|
|
Низкоалюминатный
портландцемент
|
|
2+3+2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2+2+3+2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нормальное твердение
|
|
|
|
|
|
|
На основании полученных результатов каждое звено строит график влияния
режима тепловлажностной обработки на предел прочности бетона при сжатии (см.
рисунок 7.1). По результатам испытаний всех звеньев составляется сводная
таблица по аналогии с таблицей 7.1.
Рисунок 7.1 Влияние режима тепловлажностной обработки на прочность бетона
при сжатии
-(2+4+2 час.); 2-(2+2+4+2 час.);
-через 28 сут. твердения в нормальных влажных условиях
Контрольные вопросы
1. Как подбирает состав бетонной смеси;
. Как определяют подвижность и жёсткость бетонной смеси;
. Как определяют среднюю плотность бетонной смеси.
Контрольные задания для СРС
. Влияние режима тепловлажностной обработки на прочность бетона;
. Виды тепловой обработки;
. Влияние режимов тепловой обработки на физико-механические
свойства бетона.
8. Лабораторная работа №8. Ускоренный метод оценки качества цемента в
бетоне и назначение его состава
.1 Общие сведения
Ускоренный способ оценки качества цемента в бетоне и
назначение состава бетона рекомендуется применять в заводских условиях при
отсутствии данных об активности цемента.
Для ускорения оценки качества цемента в бетоне и
одновременного назначения состава бетона требуемой прочности используется
линейная зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения Rб=f
/(Ц/В).
Для этого достаточно изготовить бетонные смеси с тремя
водоцементными (0.7-0.36) или соответственно с цементно-водным (1.43-2.8)
отношениями. Из этих смесей изготовить образцы, которые следует или пропарить,
или выдержатъ в условиях нормальной температуры и влажности и испытать на
сжатие в суточном или ином возрасте. По полученным данным строят зависимость Rg
= /(Ц/В). Использование накопленных данных и графиков позволяет установить
цементно-водное отношение для получения требуемой прочности бетона в заданное
время, на основе которого и определяется состав бетона.
Цель работы
Освоить методику ускоренного способа оценки качества цемента
в бетоне и назначения состава бетона требуемой прочности.
.2 Содержание лабораторной работы
Работа состоит из нескольких заданий, каждое из
которых выполняется одной бригадой. Бригада подбирает состав бетона и
определяет активность цемента, используя для этих целей ускоренный способ
оценки качества цемента в бетоне и назначения состава бетона требуемой
прочности.
8.3 Необходимые приборы/оборудование и материалы
1. Противень.
2. Лопаты штыковые.
. Мастерки.
. Весы торговые с разновесами.
. Стандартные конуса с насадками.
6. Прибор для определения жесткости бетона.
7. Металлические линейки.
8. Стеклянные мерные цилиндры.
. Вибростол лабораторный.
10. Формы кубов 10x10x10 см.
11. Штыковки стандартные металлические.
12. Стандартные металлические однолитровые мерные
цилиндры.
. Камера нормального твердения.
. Цемент, песок и щебень.
Задание 8.3.1 Подобрать состав тяжелого бетона с
прочностью 20 МПа если после пропаривания прочность бетона при сжатии должна
быть равна 70% от заданной прочности.
Подвижность бетонной смеси 5 см.
Материалы: портлагдцемент с неизвестной активностью
(ее следует определить); песок кварцевый Мкр=2; щебень известняковый Dнаиб=20
мм, водологлощение 1,5%.
Задание 8.3.2 Подобрать состав тяжелого бетона с
прочностью 20 МПа после твердения в нормальных условиях.
Подвижность бетонной смеси 5 см. Образцы испытать в
возрасте 28 сут. Материалы те же, что и в задании 8.3.1.
Задание 8.3.3 Подобрать состав тяжелого бетона с
прочностью 30 МПа, если после пропаривания прочность бетона при сжатии должна
быть равна 70% от заданной прочности.
Жесткость бетонной смеси 10 с по ГОСТ 10181.1-81.
Материалы: портландцемент с неизвестной активностью (ее следует определить);
песок кварцевый-Мкр=3; щебень гранитный-Dнаиб=20 мм, водопоглощение-1%.
.4 Указания по проведению лабораторной работы
Каждая бригада, состоящая из трех бригад, изготовляет
три состава бетонной смеси с цементно-водным отношением соответственно 1,43 и
2,8.
Расход материалов на замес, из которого может быть
отформовано три серии образцов по три образца с размером ребра 100 мм каждого
состава бетонной смеси, приведен в таблице 8.1.
Таблица 8.1 Расход материалов на замес
|
Состав бетонной смеси
|
Ц/В В/Ц
|
Расход материалов на замес,
кг.
|
|
|
цемента
|
песка
|
крупного заполнителя
|
воды
|
воды на поглощение
заполнителем
|
|
1
|
1,43 0,7
|
2,5
|
8,3
|
13,5
|
1,74
|
13,5 100
|
Wщ
|
|
2
|
2 0,5
|
3,6
|
7,5
|
12,3
|
1,8
|
12,3 100 Wщ
|
|
3
|
2,8 0,36
|
7,7
|
4,5
|
10,6
|
2,73
|
10,6 100 Wщ
|
Примечание:
. Расход материалов на замес дан с некоторым избытком.
. Для образцов-кубов с ребром 150 мм, расход каждого
материала следует умножить на 3,4.
Каждая бригада изготовляет замес и определяет среднюю
плотность бетонной смеси, подвижность (см) или жесткость (с).
Из каждого состава бетонной смеси формуют девять
образцов. Смесь уплотняют на виброллощадке до полного прекращения ее оседания,
выравнивания и появления на всей поверхности цементного раствора.
После выдерживания в течение 2 час. шесть образцов
каждого состава подвергают тепловой обработке при атмосферном давлении по
следующему режиму. Если бетонная смесь изготовлена на портландцементе, то 3
час. подъем, 6 час. выдерживание при температуре изотермического прогрева 90-950С
и 2 час. охлаждение; если использован шлакопортландцемент и пуццолановый
портландцемент, то 3 час. подъем. 8выдерживание при температуре изотермического
прогрева 90-95 X и 2 час. охлаждение, оставшиеся три образца каждого состава
выдерживают в течение 1 сут. в формах при комнатной температуре.
Через 12 час. с момента отключения пара образцы
извлекают из форм.
Три образца испытывают для определения прочности на
сжатие по ГОСТ 10180-78. Три пропаренных образца и три образца, не
подвергавшихся пропариванию, каждого состава извлекаются из форм и помещают в
камеру нормального твердения для определения прочности бетона при сжатий а
возрасте 28 сут.
По результатам испытания образцов на сжатие определяют
среднюю прочность бетона каждого состава, которая переводится к прочности кубов
с ребром 150 мм с помощью переводных коэффициентов.
Для построения зависимости Rб=f/(Ц/В) (где Re -
прочность бетона при сжатии) по горизонтальной оси откладывают значения
цементно-водного отношения, а по вертикальной-прочность бетона при сжатии
(МПа). На рисунке 8.1 прямая R1 выражает зависимость R1=f/(Ц/В), где
R1-прочность бетона при сжатии, испытанного через 12 ч после тепловой
обработки.
В случае если прямая не проходит через три точки и
какая-нибудь из них по ординате отклоняется от проводимой прямой с той же
абсциссой более чем на 10%, то опыт необходимо повторить. Пример построения
функции R1 = f (Ц/В) приведен на рисунке 8.1. Для выбора цементно - водного
отношения и для получения бетона заданной прочности на заводе достаточно
построить функцию R1 = f(Ц/В). При этом если по остывании бетона требуется
получить, например, прочность бетона при сжатии, равную 70%-ной заданной
прочности 20 МПа, т.е. необходимо найти цементно-водное отношение для прочности
14 МПа, то через точку, соответствующую этой прочности, на оси ординат надо
провести прямую, параллельную оси абсцисс до пересечения с прямой R1. Точка на
абсциссе дает искомую величину Ц/В = 1,6. Если же требуется получить заданную
прочность сразу после остывания, линию, параллельную оси абсцисс, следует
провести через точку ординаты, соответствующую 20 МПа. В этом случае Ц/В = 2.
Рисунок 8.1. Прочность бетона при сжатии в зависимости
от цементно-водного отношения
где R1-испытанного через 12 час. после
пропаривания;-то же, через 28 сут. последующего нормального твердения;
R3-нормального твердения возрасте 28 сут.
Когда требуемая прочность должна быть обеспечена к
возрасту 28 сут, необходимо построить функцию R3 = /(Ц/В), где Ra-прочность
бетона при сжатии нормального твердения в возрасте 28 сут (рисунок 8.1). Если
необходимо иметь прочность пропаренного бетона через 27 сут, последующего
твердения в нормальных условиях, нужно построить функцию R2 = /(Ц/В), где
Ri-прочность пропаренного бетона при сжатии, испытанного через 27 сут,
последующего нормального твердения (рисунок 8.1).
Для построения функций R3 = /(Ц/В) и R2 = /(Ц/В) можно
воспользоваться значениями М, приведенными в таблице 8.2, и вычислить
соответственно R1 и R2 при двух других значениях цементно-водного отношения,
например 1,43 и 2,8.
Таблица 8.2 Показатели прочности бетона в зависимости
от цементно-водного отношения
|
Ц/В
|
R2=f(R1)
|
R3=f(R1)
|
R1=f(Rц)
|
R2=f(Rц)
|
R1=f(R3)
|
R1=f(R3)
|
|
М
|
S
|
М
|
S
|
Cv
|
М
|
S
|
Cv
|
М
|
S
|
Cv
|
М
|
S
|
Cv
|
М
|
S
|
Cv
|
|
1,43
|
177
|
44
|
25
|
158
|
37
|
23
|
27
|
10
|
37
|
44
|
16
|
36
|
67
|
14
|
21
|
116
|
18
|
15
|
|
2
|
148
|
23
|
16
|
131
|
22
|
17
|
54
|
10
|
20
|
71
|
12
|
20
|
78
|
11
|
15
|
115
|
17
|
15
|
|
2,5
|
138
|
24
|
17
|
123
|
20
|
17
|
72
|
12
|
17
|
96
|
19
|
20
|
81
|
13
|
16
|
112
|
16
|
14
|
|
2,8
|
135
|
22
|
17
|
120
|
28
|
18
|
85
|
16
|
15
|
110
|
20
|
18
|
83
|
14
|
17
|
110
|
16
|
14
|
|
R2=R1М/100
|
R3=R1М/100
|
R1=RцМ/100 Rц=R1100/М
|
R2=RцМ/100 Rц=R2100/М
|
R1=R3М/100
|
R2=R3М/100
|
Примечания:
. М-среднее значение коэффициента прочности;
%среднеквадратическое отклонение, %;
Сv-коэффициент вариация; %
. R1 и R2 соответственно прочность пропаренного бетона
испытанного через 12 час. После отключения пара и через 27 сут. Последующего
твердения в нормальных условиях;-прочность бетона нормального твердения в
возрасте 28 суток.
Для построения функций R3= f Ц/В и R2= f Ц/В можно
воспользоваться значениями М, приведенными в таблице 8.1, и вычислить
соответственно R3 и R2 при двух значениях цементно-водного отношения, например
1,43 и 2,8.
Ниже приводится пример расчета и построения этих
зависимостей.
Пример. Пусть прочность бетона после пропаривания при
Ц/В = 1,43 равна 11,5 МПа, а при Ц/В = 2,8 - 31 МПа.
Тогда, используя, данные таблице 8.2 получим:
а) для R3:
при Ц/В = 1,43 R3 = R1 M/100 =11,5 158/100 =18,2 МПа;
при Ц/В = 2,8 R3 = R1 M/100 = 31 120/100137,2 МПа.
На рисунке 8.1 прямая R3=f(R1)
б) для R2:
при Ц/В = 1,43 R2 = R1 M/100111,5 177/100 = 20,4 МПа;
при Ц/В = 2,8 R2 = R1 M/100 = 31 135/100142 МПа.
На рисунке 8.1 прямая R2 = f (R1)
Приведенные расчеты, выполненные с привлечением данных
таблицы 8.1, проверяют при испытании образцов, выдержанных после пропаривания
27 сут. в нормальных условиях, и образцов, не подвергшихся пропариванию,
выдержанных в нормальных условиях, 28 сут.
Для определения активности применяемого для бетона
цемента используется зависимость R1 = f(Rц) (см. таблицу 8.1).как функция Rц
может быть установлена при различных значения Ц/В.
Поэтому необходимо принять то цементно-водное
отношение, которому соответствует наименьшая величина коэффициента вариации
(Cv). Из таблицы 8.2 видно, что наименьшей величиной Cv является 15%.
Тогда Rц определяют по формуле, приведенной в таблице
8.1:
Rц = R1100/M,(8.1)
где М=85% (см. таблицу 8.1)
При Ц/В = 2,8 (см. таблицу 8.1 и рисунок 8.1) R1 = 31
МПа.
Тогда Rц = 31 100/85 = 36,5 МПа.
Установив значение цементно-водного отношения для
бетона заданной прочности в установленные сроки после пропаривания или
нормального твердения образцов производится расчет состава бетона на 1 м3.
Для этого по таблице 8.1 принимается расход воды (л/м3).
Затем определяют расход цемента.
Зная фактическую среднюю плотность бетонной смеси,
расход воды и цемента, определяют расход заполнителей в бетоне (кг/м3):
щ +П = р - Ц - В. (8.2)
Приняв значение по таблице 8.2, рассчитывают
содержание в бетоне (кг/м3):
песка П = (Щ + П) г,(8.3)
щебня Щ = (Щ + П) - П.(8.4)
|
Расход цемента в бетоне,
кг/м3
|
Бетон на гравии
|
Бетон на щебне
|
|
Наибольшая крупность
заполнителей, мм
|
|
10
|
20
|
40
|
70
|
10
|
20
|
40
|
70
|
|
200
|
0,42
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300
|
0,4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400
|
0,38
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500
|
0,36
|
|
|
|
|
|
|
|
В результат получается состав бетонной смеси
уплотненном состоянии на 1 м3. Затем изготовляется проверочный
замес. После изготовления замеса определяют подвижность (жесткость) смеси. Если
при двукратном определении получается требуемая по заданию осадка конуса (см)
или жесткость (с), состав подобран правильно. Если подвижность (жесткость)
смеси отличается от заданной, необходимо откорректировать состав бетонной
смеси. Одновременно проверяют плотность уплотненной бетонной смеси. Если она
отличается от расчетной более чем на 1%. состав бетона следует пересчитать по
уточненной средней плотности бетонной смеси. Далее, используя полученный состав
бетона, определяется производственный состав бетона с учетом влажности песка и
крупного заполнителя.
При подборе состава бетона в лабораторных условиях
используются сухие материалы. При выдаче состава бетона на производство
необходимо полученный в лабораторных условиях состав бетона пересчитать на производственный
состав, т.е. с учетом влаги, содержащейся в заполнителях. Ниже приведем пример
определения производственного состава тяжелого бетона и; расчета материалов на
замес бетоносмесителя.
Пример. 1. Расход компонентов на 1 и бетона (кг):
цемент - 336, песок -736. щебень 11232, вода - 150 Суммарная масса материалов
2454 кг. Состав по массе равен: 1:2,19: 3,07 при В/Ц 0,47.
Предположим, что в производственных условиях щебень и
песок имеют соответственно влажность 1 и 4% по массе. В этом случае на 1 м3
И необходимо взять влажного щебня (1232x1,01) = 1244
кг, а песка - 736х1,04) = 765 кг В таком количестве влажных заполнителей
содержится 41 л. воды. На эту величину и следует уменьшить объем воды,
указанный в вышеприведенном составе
. Производственный состав тяжелого бетона равен
(кг/м3): цемент - 336, щебень - 1244, песок - 765, вода - 109.
Суммарная масса материалов та же (2454 кг), а
производственный состав по массе равен: 1: 2,28 :3,7 при В/Ц = 0,47.
Расчет количества материалов на замес бетоносмесителя
производится следующим образом. Необходимо учесть, что в новых моделях
смесителей вместимость барабана указывается в литрах готового замеса бетонной
смеси (Vзам), например 330, 800, 1600 л.
Для расчета расхода каждого материала на замес
бетоносмесителя следует количество каждого компонента из производственного
состава пересчитать по формулам:
Цзам = ЦVзам/1000, (8.5)
Пзам = ПVзам/1000 и т.д.(8.6)
где: Ц. П и т. д - производственный расход материалов
на 1 м3 бетона, кг.
При использовании старых моделей бетоносмесителей,
когда вместимость смесителя указывается по суммарному объему загрузки сухих
материалов, расход материалов на замес можно определить используя коэффициент
выхода бетонной смеси:
β = 1000 /(
), (8.7)
где 
- насыпная масса цемента, песка и щебня. Для
рассматриваемого примера
β = 1000
/(336V1,1+73671,56+1232/1,5).(9.8)
Зная р, определяют объем бетона на замес. Например,
при вместимости бетоносмесителя 500 л объем бетона в замесе будет равен: 0,500
р (t). Умножая массу каждого компонента производственного состава на объем
бетона одного замеса, получается расход материалов на замес бетоносмесителя, а
именно:
Ц = Цпроиз 0,500 β;(8.9)
П = Ппроиз 0,500β и т.д.(8.10)
Для рассматриваемого примера:
Ц = 336 0,500 0,627 = 105 кг,
П = 765 0,5000,627 = 238 кг и т.д.
Контрольные вопросы
1. Какие требования предъявляются при подборе состава в лабораторных
условиях?
2. Какие ускорения оценки качества цемента в бетоне и одновременного
назначения состава бетона требуемой прочности?
. Как осуществляется методика расчета состава опытного образца?
Контрольные задания для СРС
1. Методы оценки качества цемента
. Виды и свойства бетонной смеси
. Способы испытания образцов
. Основы расчета бетонной смеси.
9. Лабораторная работа №9. Выбор химических добавок в зависимости от вида
вяжущего, степени армирования железобетонных изделий и назначения конструкций с
оценкой их эффективностью
.1 Общие сведения
Для регулирования свойств бетонной смеси и бетона, а также экономии
цементе в бетон при изготовлении вводят различные добавки. Широко применяются
химические вещества, добавляемые в бетон в небольшом количестве (0,1-0,2% массы
цемента). Эффективными добавками являются суперпластификаторы-синтетические
полимерные вещества, которые вводятся в количестве 0,1-0,2% массы цемента. Эти
добавки увеличивают подвижность и текучесть бетонной смеси и существенно
улучшают строительно-технологические свойства бетона.
Эффективность применения добавок в бетонах зависит от многих
технологических факторов (вида, минералогического состава цемента, состава
бетона, вида и качества заполнителя и т.п.).
Цель работы
Выбрать химическую добавку применительно к условиям производства бетонных
и железобетонных изделий и оценить их эффективность.
.2 Содержание лабораторной работы
Работа состоит из нескольких заданий, каждое из которых выполняется двумя
звеньями. Звено готовит необходимое количество замесов, один из которых
является эталонным. Из этих замесов изготовляются образцы, количество которых
изготовляется исходя из условий задачи, поставленной в задании. Эффективность
добавки определяется путем сравнения значений свойств бетонной смеси и бетона с
исследуемой добавкой и без нее (в эталонной смеси). Учитывая, что эффективность
добавки зависит от многих технологических факторов, желательно при определении
ее одновременно исследовать влияние этих факторов. Для упрощения в этом случае
рекомендуется применить метод математического планирования эксперимента с
расчетами на ЭВМ.
.3 Необходимые приборы, оборудование и материалы
. Противень
. Лопаты штыковые
. Мастерки
. Весы торговые с разновесами
. Стандартные конуса с насадками
. Прибор для определения жесткости бетона
. Металлические линейки
. Стеклянные мерные цилиндры
. Вибростол лабораторные
. Формы кубов 10х10х10 см.
. Штыковки стандартные металлические
. Стандартные металлические однолитровые мерные цилиндры
. Камера нормального твердения
. Цемент, песок и щебень
Задание 9.3 Выбрать химическую добавку, ускоряющую процесс твердения
бетона в железобетонных конструкциях с ненапрягаемой арматурой, и определить
оптимальное количество добавки, обеспечивающее достижение наибольшей прочности
бетона в возрасте 1 сут. Заданная прочность бетона 30 МПа. Подвижность бетонной
смеси 5 см. Материалы: портландцементы с содержанием С3А= 5-7% (для 1-го звена)
и более 10% (для 2-го звена); песок с Мкр=2,5; водопотребность-7%, доля песка в
смеси заполнителей r=0,35; щебень с Днаиб=20 мм, фракционированный. Изделия
твердеют в нормальных температурно-влажностных условиях.
Задание 9.4 Определить оптимальное содержание пластифицирующей добавки
СДБ для бетона прочностью 30 МПа в железобетонных ненапрягаемых конструкциях и
определить получаемую при этом экономию портландцемента. Материалы для
приготовления бетонной смеси и условия проведения эксперимента те же, что и в
задании 9.1 портландцемент содержанием С3А= 5-7%.
Задание 9.5. Определить эффективность применения суперпластификатора
марки С-3 (или другой марки) на свойства бетонной смеси (подвижность) для
монолитного бетона с заданной прочностью 30 МПа. Подвижность бетонной смеси
18-20 см. Материалы для приготовления бетонной смеси те же, что и в задании 1.
Задание 9.6 Определить экономию цемента от введения в бетонную смесь
суперпластификатора С-3 (или другой марки) при условии сохранения подвижности
смеси и прочности бетона при изготовлении железобетонных напрягаемых
конструкций. Требуемая прочность бетона 30 МПа. Материалы для приготовления
бетона и условия проведения эксперимента те же, что и в задании 9.1.
.4 Указания по проведению лабораторной работы
Каждое звено подбирает состав бетона без добавки по показателям заданной
прочности и удобоукладываемости. Этот состав бетона является эталоном. Затем
рассчитывают расход материалов на замес (обычно 7 л).
Подбор состава бетона с добавками производится по показателю подвижности
или жесткости бетонной смеси и прочности бетона на сжатие (в зависимости от
задания). При этом необходимо соблюдать условия, изложенные в рекомендациях
(13)
Изготовляются замесы и образцы, определяется подвижность или жесткость
бетонной смеси, средняя плотность бетонной смеси и фактический расход
материалов на 1 м3 бетона в соответствии с общими методическими
указаниями к лабораторным работам (см 1.3)
В установленные сроки образцы испытывают для определения средней
плотности и прочности бетона при сжатии.
Результаты выполненных расчетов и испытаний приводят в отчете,
составленном индивидуально каждым студентом.
По результатам работы двух бригад делаются частные выводы, а всех звеньев
- общие выводы, включающие теоретическое и экономическое обоснование выбранной
добавки и ее количества, а также оценку эффективности от ее применения
(например, по себестоимости 1 м3 бетонной смеси).
При оценке эффективности добавок за эталон принимаются бетонные смеси или
бетоны без добавок. Эффективность добавки определяется путем сравнения значений
исследуемых характеристик бетонной смеси бетона с исследуемой добавкой эталона.
Добавка считается эффективной и пригодной для применения, если полученные в результате
опытов свойства бетонной смеси или бетона выше эталонных и находятся в пределах
критериев эффективности.
Пример
Определение оптимального содержания добавки СДБ в бетоне приводится
применительно к заданию
Производится расчет расхода материалов на 1 м3 бетона без добавки
(эталонный состав). Рассчитывается расход материалов на замес 7 л.
Приготовляется опытный замес и корректируется расчетный состав бетона по
заданной подвижности (около 5 см)
Корректируется состав бетона с добавкой исходя из поставленной в задании
задачи (в данном случае добавка применяется для сокращения расхода цемента),
изготовляются пробные замесы, в которые при изготовлении вводится добавка СДБ в
количествах 0,1; 0,15; 0,2 от массы цемента. При этом уменьшается расход
цемента и воды по сравнению с составом бетонной смеси без добавки до получения
бетонной смеси заданной подвижности. Добавка вводится в виде 10% раствора СДБ,
расход которой определяется по таблице и результаты расчетов заносят в таблицу
9.1.
Таблица 9.1 Определение расхода раствора СДБ
|
Плотность раствора СДБ,
г-см
|
Концентрация раствора СДБ,
%
|
Содержание сухого вещества
в растворе, кг/л
|
Расход раствора на 100 кг
цемента, л, при введении СДБ, % от массы цемента
|
|
|
|
0,1
|
0,15
|
0,2
|
|
1,02
|
10
|
0,105
|
0,95
|
1,425
|
1,9
|
|
1,06
|
12
|
0,128
|
0,851
|
1,277
|
1,702
|
|
1,07
|
14
|
0,151
|
0,752
|
1,129
|
1,504
|
|
1,08
|
16
|
0,174
|
0,653
|
0,931
|
1,306
|
|
1,09
|
18
|
0,187
|
0,554
|
0,833
|
1,108
|
|
1,10
|
20
|
0,22
|
0,454
|
0,681
|
0,903
|
|
1,11
|
22
|
0,242
|
0,424
|
0,636
|
0,847
|
|
1,12
|
24
|
0,264
|
0,394
|
0,591
|
0,787
|
|
1,13
|
26
|
0,286
|
0,364
|
0,546
|
0,725
|
|
1,14
|
28
|
0,308
|
0,334
|
0,501
|
0,664
|
|
1,15
|
30
|
0,33
|
0,303
|
0,455
|
0,606
|
|
1,16
|
32
|
0,36
|
0,384
|
0,427
|
0,568
|
|
1,17
|
34
|
0,39
|
0,265
|
0,399
|
0,53
|
|
1,18
|
36
|
0,42
|
0,246
|
0,371
|
0,492
|
|
1,19
|
38
|
0,45
|
0,227
|
0,343
|
0,454
|
|
1,20
|
40
|
0,48
|
0,208
|
0,312
|
0,416
|
Заданная прочность бетона 30 МПа. Подвижность бетонной смеси 5 см.
Материалы: портландцементы с содержанием С3А= 5-7% (для 1-го звена) и более 10%
(для 2-го звена); песок с Мкр=2,5; водопотребность-7%, доля песка в смеси
заполнителей r=0,35; щебень с Днаиб=20 мм, фракционированный. Изделия твердеют
в нормальных температурно-влажностных условиях.
Задание 9.4. Определить оптимальное содержание пластифицирующей добавки
СДБ для бетона прочностью 30 МПа в железобетонных ненапрягаемых конструкциях и
определить получаемую при этом экономию портландцемента. Материалы для
приготовления бетонной смеси и условия проведения эксперимента те же, что и в
задании 9.1 портландцемент содержанием С3А= 5-7%.
Из откорректированных составов бетонной смеси изготовляют образцы,
которые твердеют в нормальных температурно-влажностных условиях.
Предположим, что в результате испытания образцов и пересчета составов
бетона получены следующие данные. Анализ приведенных в таблице результатов
показывает, что оптимальным количеством добавки СДБ является 0,2% от массы
цемента. В этом случае обеспечивается получение бетона с заданной прочностью 30
МПа при экономии цемента около 10%. Полученная экономия цемента удовлетворяет
ориентировочным данным по уменьшению расхода цемента за счет введения добавки.
Контрольные вопросы:
. Какие виды химических добавок вы знаете?
. Какие виды пластифицирующих добавок вы знаете?
. Что такое суперпластификатор, и его свойства?
. Что такое подвижность, и какое влияние она оказывает на бетонную смесь?
. От чего зависит эффективность применения добавок в бетонах?
Контрольные вопросы для задания СРС
. Общие требования ко всем бетонам и бетонным смесям;
. Требования к цементам;
. Виды химических добавок;
. Свойства добавок.
10. Лабораторная работа №10. Влияние различных факторов на
удобоукладываемость бетонной смеси
.1 Общие сведения
Важнейшим свойством бетонной смеси является ее
удобоукладываемость - способность укладываться в форму, обеспечивая при этом
получение бетона максимальной плотности. Удобоукладываемость бетонной смеси
определяется ее подвижностью или жесткостью.
Важнейшим фактором, влияющим на удобоукладываемость
бетонной смеси, является ее водосодержание. Кроме того, удобоукладываемость
зависит от расхода цемента. С увеличением расхода цемента при одинаковом
водосодержании, удобоукладываемость ухудшается.
Цель работы
1. Определить зависимость удобоукладываемости
бетонной смеси от водосодержания.
2. Определить зависимость удобоукладываемости
бетонной смеси от расхода цемента.
|
10.1
|
Материалы и оборудование
|
|
|
|
|
|
10.1.1
|
Цемент
|
- 15 кг.
|
|
10.1.2
|
- 30 кг.
|
|
10.1.3
|
Щебень
|
- 60 кг.
|
|
10.1.4
|
Лопаты
|
- 3 шт.
|
|
10.1.5
|
Мастерки
|
- 3 шт.
|
|
10.1.6
|
Стандартный конус
|
- 2 шт.
|
|
10.1.7
|
Стандартная штыковка
|
- 2 шт.
|
|
10.1.8
|
Металлический лист 1 х Ъ =
7Ох 60 см.
|
|
|
10.1.9
|
Мерный стеклянный сосуд 1
л.
|
- 1 шт.
|
|
10.1.10
|
Сосуд для воды 1 л.
|
- 3 шт.
|
|
10.1.11
|
Металлическая линейка
|
- 1 шт.
|
10.2 Задание
Определение зависимости удобоукладываемости бетонной смеси от
водосодержания. Для установления зависимости удобоукладываемости бетонной смеси
от водосодержания при постоянном расходе цемента приготовляют опытные замесы с
расходами материалов, приведенными в таблицу 10.1.
Таблица 10.1. Расходы материалов на опытные замесы
|
Бригада
|
Цемент, кг
|
Песок, кг
|
Щебень, кг
|
Вода, л
|
|
1
|
2
|
5
|
8,0
|
1,2
|
|
2
|
2
|
5
|
8,0
|
1,5
|
|
3
|
2
|
5
|
8,0
|
1,8
|
После приготовления замеса определяют удобоукладываемость.
Для этого бетонную смесь укладывают в форму куба размером 20х20х20 см и
помещают его на вибростол. Включают вибростол и секундомер и наблюдают, когда
бетонная смесь заполнит форму и примет горизонтальное положение и фиксируют
время. Если бетонная смесь пластичная по удобоукладываемости фиксируют осадкой
конуса.
Результаты определений заносят в таблицу 10.2.
Таблица 10.2. Результаты определения удобоукладываемости
|
Бригада
|
Водосодержание в л на пробный
замес
|
Водосодержание на 1 м3
бетонной смеси
|
Удобоукладываемость, с или
ОК, см
|
|
1
|
1,2
|
170
|
|
|
2
|
1,5
|
215
|
|
|
3
|
1,8
|
240
|
|
По данным таблиц 10.2 строится график зависимости удобоукладываемости
бетонной смеси от ее водосодержания (рисунок 10.1), на основе которого делаются
выводы.
Рисунок 10.1 Зависимость удобоукладываемости бетонной смеси от ее
водосодержания
.3 Определение зависимости удобоукладываемости бетонной смеси от расхода
цемента
Для определения зависимости удобоукладываемости бетонной смеси от расхода
цемента при постоянном водосодержании приготовляют пробные замесы с расходами
материалов, указанных в таблице 10.3.
Таблица 10.3 Расход материалов на опытные замесы
|
Бригада
|
Песок, кг
|
Щебень, кг
|
Цемент, кг
|
Водосодержание
|
|
|
|
на замес
|
на 1 м3
|
|
|
1
|
5,0
|
8
|
2,0
|
300
|
|
|
2
|
4,6
|
8
|
2,4
|
350
|
|
|
3
|
4,2
|
8
|
2,8
|
400
|
|
После приготовления опытного замеса определяют удобоукладываемость (как
было указано выше) и результаты определений заносят в таблицу 10.4
Таблица 10.4 Результаты определения
удобоукладываемости
|
Бригада
|
Цемент на замес, кг
|
Цемент на 1 м3, кг
|
Вода, л
|
Удобоукладываемость
|
|
|
|
на замес
|
на 1 м3 смеси
|
|
|
1
|
2
|
300
|
1,5
|
215
|
|
|
2
|
2,4
|
350
|
1,5
|
215
|
|
|
3
|
2,8
|
400
|
1,5
|
215
|
|
По результатам таблицы 10.4 строится график зависимости удобоукладываемости
бетонной смеси от расхода цемента при постоянном водосодержании (рисунок 10.2).
На основании этого графика делаются выводы.
Рисунок 10.2 Зависимость удобоукладываемости от
расхода цемента
Контрольные вопросы
. Что называется удобоукладываемостью?
. Как подразделяются бетонные смеси по удобоукладываемости?
. Марки бетонов по пластичности;
. Марки бетона по жесткости;
. От каких факторов зависит удобоукладываемость?
. Как определяется осадка конуса?
Контрольные задания для СРС
. Как определяется жесткость бетонной смеси?
2. Как определяется удобоукладываемость на опытном замесе?
. Как приготовляется опытный замес?
. Как строится график зависимости удобоукладываемости от расхода
воды?
. Как строится график зависимости удобоукладываемости от расхода
цемента?
. Какие выводы можно сделать по графикам?
11. Лабораторная работа №11. Проектирование состава ячеистого бетона
(автоклавного и неавтоклавного твердения) и исследование основных факторов,
влияющих на их свойства
.1 Общие сведения
Ячеистыми бетонами называют искусственные каменные материалы, получаемые
в результате затвердевания поризованного вяжущего и имеющие ячеистую пористость
наряду с капиллярной и гелевой микропористостью.
Ячеистые бетоны разделяют:
1. По назначению: на теплоизоляционные со средней плотностью 500 кг/м3
и менее; теплоизоляционно-конструктивные - 500-900 кг/м3;
конструктивные - 900-1200 кг/м3.
. По виду вяжущего-на цементные (газобетоны, пенобетоны); на извести
(газосиликаты, пеносиликаты); на смешанном цементно-известковом вяжущем
(газобетоны или газосиликаты в зависимости от соотношения цемента и извести);
на гипсе (газогипс, пеногипс).
. По характеру твердения-естественного твердения; твердения при
атмосферном давлении (в камерах пропаривания, в термореактивных формах, в
камерах с инфракрасным излучением); твердения при высоком давлении (в
автоклавах).
Ячеистые бетоны относятся к хрупким материалам. Теплопроводность их
зависит от средней плотности и содержания влаги в материале.
11.2 Общие требования к методам испытаний
Механические и физические показатели ячеистого бетона определяют
испытанием серии контрольных образцов. Количество образцов одного размера в
серии должно быть не менее трех.
Контрольные образцы выпиливают или высверливают из контрольных
неармированных блоков или же из готовых изделий после их остывания. Образцы
выпиливают из верхней, средней и нижней части изделия. При толщине изделий
горизонтального формования менее 25 см образцы выпиливают только из их средней
части.
Выпиливание производят, отступив от граней изделия или блока не мене, чем
на 2 см. при этом не допускается увлажнение изделий или блоков.
11.3 Определение плотности ячеистого бетона
Плотность ячеистого бетона определяют испытанием образцов в состоянии
естественной влажности или нормированном влажностном состоянии: в сухом,
воздушно- сухом, нормальном, водонасыщенном.
Объем образцов правильной формы вычисляют по их геометрическим размерам.
Размеры образцов определяют линейкой или штангенциркулем с погрешностью не
более 1 мм. Объем образцов не правильной формы определяют с помощью объемометра
или гидростатическим взвешиванием. Массу образцов определяют взвешиванием с
погрешностью не более 0,1 %.
Плотность бетона образца rw вычисляют с погрешностью до 1 кг/м3 по формуле:
rw = (m/V) 1000(11.1)
где m - масса образца, г;- объем образца, см3.
Плотность бетона серии образцов определяют как среднеарифметическое
значение результатов испытания всех образцов серии.
Плотность бетона при нормированном влажном состоянии rн в кг/м3 вычисляют по
формуле:
rн = rw((1+ Wн
/100)/(1+ Wм /100))(11.2)
где rw-плотность
бетона при влажности Wм, кг/м3н-нормированная влажность бетона, %,
принимается 8-12%м-влажность бетона в момент испытания, %.
11.4 Определение влажности ячеистого бетона
Влажность бетона определяют испытанием образцов или проб, полученных
дроблением образцов после их испытания на прочность или извлеченных из готовых
изделий. Наибольшая крупность кусков ячеистого бетона должна быть не более 5
мм. Из раздробленного материала отбирают пробу массой не менее 100 г. Дробят и
взвешивают образцы или пробы сразу же после отбора и хранят в паронепроницаемой
упаковке или герметичной таре.
Подготовленные пробы или образцы взвешивают с погрешностью 0,01 г, ставят
в сушильный шкаф и высушивают до постоянной массы при температуре 105±5°С.
Влажность бетона пробы (образца) по массе в процентах вычисляют с
погрешностью до 0,1% по формуле:
Wм= ((mв -mс)/ mс)·100% (11.3)
где mв-масса пробы (образца) до сушки, г;с-масса пробы (образца) после
сушки, г.
Влажность бетона пробы (образца) по объему Wо в процентах вычисляют по
формуле:
о = Wм rО/rв(11.4)
где: rО-плотность
сухого бетона, г/см3;
rв-плотность воды, принимаемая 1 г/см3.
Влажность бетона серии проб определяют как среднее арифметическое
результатов определения влажности отдельных проб (образцов) бетона.
11.4 Определение водопоглащения ячеистого бетона
Водопоглощение ячеистого бетона определяют испытанием образцов.
Поверхность образцов очищают от пыли, грязи и следов смазки с помощью
проволочной щетки или абразивного камня. Испытание образцов производят в
состоянии естественной влажности или высушенных до постоянной массы.
Образцы взвешивают с точностью до 0,01 г, затем помещают в емкость,
наполненную водой с таким расчетом, чтобы уровень воды в емкости был выше
верхнего уровня уложенных образцов примерно на 50 мм. Образцы укладывают на
прокладки. Температура воды в емкости должна быть 20…22 оС. образцы взвешивают
через каждые 24 часа. Испытание проводят до тех пор, пока результаты двух
последовательных взвешиваний будут отличаться не более, чем на 0,1%. Образцы
испытанные в состоянии естественной влажности, после окончания процесса
водонасыщения высушивают до постоянной массы.
Водопоглощение бетона отдельного образца по массе Wм в процентах
определяют с погрешностью до 0,1% по формуле:
м = ((mв - mс)/mс) * 100(11.5)
Гдев-масса водонасыщенного образца, г;с-масса высушенного образца, г.
Водопоглощение бетона отдельного образца по объему Wо в процентах
определяют с погрешностью до 0,1% по формуле:
о = (Wм * rо)/rв(11.6)
гдеrо - плотность
сухого бетона, г/см3;
rв - плотность воды, принимаемая равной, 1 г/см3.
Водопоглощение бетона серии образцов определяют как среднее
арифметическое значение результатов испытаний отдельных образцов в серии.
.5 Определение прочности на сжатие ячеистого бетона и коэффициента
размягчения
.5.1 Определение прочности на сжатие ячеистого бетона
Прочность ячеистого бетона определяют испытанием до разрушения специально
изготовленных образцов имеющих следующую форму и номинальные размеры:
а) кубы с ребрами 70, 100, 150, 200, 300, мм.
б) цилиндры с длиной ребра и диаметром 70, 100, 150, 200, 300, мм.
В качестве базовых применяют образцы-кубы с размером ребра 150 мм. При
испытании других образцов полученные результаты пересчитывают с применением
масштабных коэффициентов (таблица 11.1.)
Прочность бетона на сжатие каждого образца, кгс/см2 определяют
по формуле:
сж = (F/S)·α·Κв (11.7)
гдеF-разрушающая нагрузка, кгс;площадь поперечного сечения образца, см2;
α-масштабный коэффициент, определяемый
по таблице 11.1.
Кв-коэффициент учитывающий влажность бетона, определяемый по таблице
11.2.
По результатам определения прочности отдельных образцов определяют
среднюю прочность бетона в серии.
.5.2 Определение коэффициента размягчения
Для определения коэффициента размягчения производится испытание на сжатие
образцов ячеистого бетона в высушенном и водонасыщенном состоянии. Коэффициент
размягчения определяется по формуле:
Кр = Rв/Rс (11.8)
Гдев и Rс-предел прочности при сжатии водонасыщенного и сухого бетона,
кгс/см2.
Таблица 11.1 Масштабный коэффициент
|
Форма и размер образцов, мм
|
Масштабные коэффициенты
|
|
Кубы с ребром
|
|
|
70
|
0,85
|
|
100
|
0,95
|
|
150
|
1,00
|
|
200
|
1,05
|
|
300
|
1,10
|
|
Цилиндры с диаметром 70 100
150 200 300
|
1,16 1,16 1,20 1,24 1,28
|
|
Влажность ячеистого бетона
по массе, %
|
Переводной коэффициент
|
|
0
|
0,80
|
|
5
|
0,90
|
|
10
|
1,00
|
|
15
|
1,05
|
|
20
|
1,10
|
|
25 и более
|
1,15
|
Примечание: промежуточные значения определяют методом линейной
интерполяции.
Контрольные вопросы
1. Что такое истинная плотность? Как она определяется?
2. Что такое влажность? Как она определяется?
. Что такое водопоглощение? Как она определяется?
. Как определяется коэффициент размягчения?
. Как определяется прочность ячеистого бетона.
Контрольные задания для СРС
1. Виды механических свойств материала;
2. Долговечность и надежность ячеистого бетона;
. Относительная деформация, хрупкость материала.
12. Лабораторная работа №12. Проектирование состава высокопрочного
легкого бетона на пористых заполнителях и исследование основных факторов,
влияющих на его свойства
.1 Общие сведения
К важнейшим свойствам легких бетонов относят теплопроводность, прочность
и долговечность. Первые два свойства при прочих равных условиях зависят от
пористости, с увеличением ее теплопроводность и прочность понижаются. В связи с
этим необходимо искать оптимальную величину пористости бетона с учетом его
прочности и теплопроводности.
Таблица 12.1 Рекомендуемые зерновые составы лёгких заполнителей (в % по
объёму)
|
Вид пористого заполнителя
|
Наибольшая крупность, мм
|
Размеры фракции, мм
|
|
|
до 1,2
|
1,2 - 5
|
5 - 10
|
5 - 20
|
10 - 20
|
20 - 40
|
|
Особо лёгкий заполнитель
при объёмной массе смеси менее 800 кг/м3
|
20
|
|
|
-
|
|
-
|
-
|
|
Заполнитель средней тяжести
при объёмной массе смеси 1100 - 1400 кг/м3
|
40
|
До 
|
|
|
-
|
|
|
Примечание В числителе приведены данные для щебня в знаменателе - для
гравия.
В качестве заполнителей для легких бетонов применяют материалы: пористые
- пемзу, вулканические туфы и лавы, известковые туфы; пористые минеральные
отходы - топливные шлаки, гранулированные доменные шлаки; искусственные
пористые материалы - керамзит, термозит, поры в котором образуются при особом
режиме охлаждения расплавленного доменного шлака, и т.д.
В связи с указанными выше особенностями легких бетонов
подбирать их состав нельзя по закономерности, установленной для обычных тяжелых
бетонов. Поэтому подбор состава легких бетонов основывают на результатах
многочисленных опытов и исследований.
Состав легкого бетона подбирают обычно при помощи
опытных за творений следующим образом. Подбирают оптимальный зерновой состав
легкого заполнителя. Для этого удобно пользоваться графиком, предложенным проф.
Н. А. Поповым (рисунок 12.1).
Рисунок 12.1 Оптимальные зерновые составы заполнителей
для легких бетонов при различной наибольшей крупности зерен
а-10-15 мм; б-20-25 мм; в-40-50 мм.
Рекомендуемые зерновые составы смеси пористых
заполнителей для легких бетонов средней объемной массы приведены в таблицу
12.1.
Величины коэффициентов выхода бетона, полученные при
трех разных расходах воды, наносят на график (рисунок 12.2). Соединив
полученные точки кривой, можно установить тот оптимальный расход воды, при
котором получается наименьшая величина выхода бетона, причем объемная масса
бетонной смеси будет наибольшей. Таким подбором можно получить наиболее плотную
бетонную смесь.
Рисунок 12.2. Графический способ определения
наименьшего выхода бетона при разных расходах воды
Далее следует определить объёмную массу сухого бетона по формуле:
(12.1)
где ро.с-объемная масса бетона, кг/м3;
,15-коэффициент учитывающий среднее количество воды,
вступающее в химическое соединение с цементом;
В, Щ, П-масса сухих составляющих замеса, кг;б-объем
бетона, полученный из данного замеса, кг/м3.
Зная объемную массу сухого бетона, определяют
коэффициент теплопроводности по таблице 12.2. Если объемная масса и коэффициент
теплопроводности бетона окажется выше требуемых, то заполнитель заменяют более
легким или вводят в бетой порообразующие добавки.
Таблица 12.2 Объёмные массы, коэффициенты теплопроводности и марки лёгких
бетонов
|
Ориентировочные основные
показатели
|
Объёмная масса лёгких
бетонов в сухом состоянии, кг/м3
|
|
1000
|
1200
|
1400
|
1600
|
1800
|
|
Коэффициенты
теплопроводности, ккал/(м*град*ч): в сухом состоянии… В стене…
|
|
|
|
|
|
|
Марки бетонов (прочность
при сжатии, кгс/см2)
|
15 - 20
|
25 - 70
|
25 - 100
|
25 - 150
|
50 - 200
|
Окончательный состав бетона устанавливают путем
испытания образцов в заданный срок на сжатие. Образцы испытывают двух серий
каждого состава бетонной смеси с оптимальным расходом воды. Результаты
испытания наносят на график, по которому устанавливают расход цемента,
обеспечивающий получение бетона заданной прочности (рисунок 12.3).
Рисунок 12.3 Пример графического способа определения
расходов вяжущего для получения бетона заданной марки
Контрольные вопросы
1. Зерновой состав легкого бетона
2. Марки по насыпной плотности крупного пористого заполнителя
. Марка по морозостойкости пористых заполнителей
Контрольные задания для СРС
1. Основные технические характеристики различных видов легких бетонов на
пористых заполнителях.
2. Технические характеристики и требования к пористым заполнителям для
легких бетонов.
3. Влияние пористого заполнителя на формирование структуры бетона.
4. Факторы, влияющие на прочность при сжатии и среднюю плотность
легких бетонов.
13. Лабораторная работа №13. Проектирование состава плотного силикатного
бетона и исследование основных факторов, влияющих на состав и экономичность
бетона
.1 Характеристика сырьевых материалов
Для расчета состава плотного силикатного бетона приняты следующие
сырьевые материалы и их характеристики: известь-кипелка с содержанием активной
окиси кальция около 70%, молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 1500,
2000, 2500 см2/г и немолотый кварцевый песок мелкий и средний (ГОСТ
8776).
Вяжущим в силикатном бетоне является смесь тонкомолотого песка и извести,
немолотый песок служит заполнителем.
.2 Порядок расчета состава
Расчет состава силикатного бетона производят, исходя из заданной
прочности бетона, удобоукладываемости массы, содержания активной окиси кальция
в извести, крупности песка и его зернового состава.
В таблицах 13.1-13.5 приводятся данные, необходимые для подбора состава
бетона.
Расчет материалов на 1 м3 силикатной бетонной смеси
производится в следующей последовательности:
а) По таблице 1.2 находят требуемую удобоукладываемость бетонной смеси;
б) По таблице 1.3 находят для заданного песка влажность смеси (Wсм);
в) По таблице 1.4 находят среднюю плотность сухой смеси 1 м3
бетона (γ);
г) По таблице 1.5 находят расход вяжущего (Ц) и воды (В) на 1 м3
бетона;
д) По таблице 1.1 находят процентное содержание активной окиси
кальция (СаО) в смеси (Ас);
е) Исходя из найденной ранее средней плотности сухой смеси (γ)
одного кубометра бетона
и зная содержание в ней активной СаО, находят количество активной СаО, кг/м3:
(13.1)
ж) Находят количество (валовое) извести (Ив)в 1 м3 смеси, кг/м3:
(13.2)
з) Находят содержание молотого песка (Пм), кг/м3:
(13.3)
и) Находят содержание активной СаО в вяжущем (Ц), %:
(13.4)
к) Количество немолотого песка (Пн) равно разности сухой смеси и
вяжущего в 1 м3, кг/м3:
(13.5)
Таблица 13.1 - Содержание активной окиси кальция (Ас) в смеси в
зависимости от зернового состава песка
|
Марка бетона
|
Содержание активной окиси
кальция в смеси песка, %
|
|
очень мелкого
|
мелкого
|
среднего
|
крупного
|
|
150
|
5,5
|
5,2
|
5,0
|
4,5
|
6,0
|
5,7
|
5,5
|
5,0
|
|
300
|
7,7
|
7,2
|
7,0
|
6,5
|
|
400
|
9,5
|
9,0
|
8,5
|
8,0
|
Таблица 13.2 - Удобоукладываемость силикатной бетонной смеси при
изготовлении различных деталей.
|
Наименование деталей
|
Удобоукладываемость по
техническому вискозиметру под пригрузом 50 г/см2, сек
|
|
Блоки наружных и внутренних
стен
|
300 - 400
|
|
Пустотелые настилы
перекрытий
|
180
|
|
Цокольные панели
|
140
|
|
Панели внутренних стен
|
120
|
|
Лестничные марши
|
50
|
Таблица 13.3 - Удобоукладываемость по техническому вискозиметру в
зависимости от влажности силикатобетонной смеси (Wсм) при песках разной
крупности
|
Wсм, %
|
Удобоукладываемость, с, при
песке (ГОСТ 8736)
|
|
очень мелком
|
мелком
|
среднем
|
крупном
|
|
10
|
---
|
---
|
300
|
180
|
|
11
|
---
|
400
|
200
|
100
|
|
12
|
400
|
300
|
120
|
60
|
|
13
|
300
|
200
|
80
|
40
|
|
14
|
220
|
120
|
50
|
25
|
|
15
|
140
|
60
|
30
|
15
|
|
16
|
80
|
40
|
20
|
10
|
|
17
|
50
|
25
|
15
|
5
|
Таблица 13.4 - Средняя плотность сухой смеси (γ)
в зависимости от
формовочной влажности смеси Wсм
|
Wсм, %
|
Объемный вес сухой смеси
(кг/м3) при марке бетона
|
|
150
|
200
|
|
10
|
1795
|
1960
|
|
11
|
1780
|
1930
|
|
12
|
1770
|
1895
|
|
13
|
1755
|
1870
|
|
14
|
1740
|
1840
|
|
15
|
1730
|
1810
|
|
16
|
1710
|
1770
|
|
17
|
1700
|
1750
|
Таблица 13.5 - Расход вяжущего и воды в зависимости от удельной
поверхности молотого песка, марки бетона и формовочной влажности смеси Wсм
|
Wсм, %
|
Расход вяжущего (кг/м3) при
марке бетона
|
|
150
|
200
|
|
Расход воды, л/м3
|
Удельная поверхность
молотого песка, см2/г
|
Расход воды, л/м3
|
Удельная поверхность
молотого песка, см2/г
|
|
|
1500
|
2000
|
|
1500
|
2000
|
2500
|
3000
|
|
10
|
190
|
260
|
225
|
210
|
310
|
260
|
250
|
240
|
|
11
|
205
|
280
|
245
|
225
|
325
|
275
|
260
|
250
|
|
12
|
220
|
300
|
255
|
240
|
340
|
290
|
275
|
260
|
|
13
|
230
|
320
|
270
|
250
|
360
|
305
|
290
|
270
|
|
14
|
245
|
335
|
290
|
260
|
375
|
320
|
300
|
290
|
|
15
|
250
|
355
|
305
|
275
|
395
|
340
|
315
|
300
|
|
16
|
280
|
375
|
320
|
290
|
410
|
350
|
330
|
310
|
|
17
|
290
|
390
|
335
|
300
|
425
|
370
|
340
|
320
|
.3 Задание для расчета состава плотного силикатного бетона
Вариант 1 - Подобрать состав силикатного бетона марки 150 для
изготовления панелей внутренних стен. Песок мелкий, удельная поверхность
молотого песка 1500 см2/г. Содержание активной СаО в извести 70%.
Вариант 2 - Подобрать состав силикатного бетона марки 200 для изготовления
пустотелых настилов перекрытий. Песок мелкий, удельная поверхность молотого
песка 2000 см2/г. Содержание активной СаО в извести 70%.
Вариант 3 - Подобрать состав силикатного бетона марки 150 для
изготовления панелей внутренних стен. Песок мелкий, удельная поверхность
молотого песка 2000 см2/г. Содержание активной СаО в извести 70%.
Вариант 4 - Подобрать состав силикатного бетона марки 200 для
изготовления цокольных панелей. Песок средний, удельная поверхность молотого
песка 2500 см2/г. Содержание активной СаО в извести 70%.
Контрольные задания для СРС
1. Получение тяжелых бетонов с заданными свойствами.
2. Назначение тяжелых бетонов.
. Основы технологии получения бетона.
14. Лабораторная работа №14. Изучение электротермического метода
натяжения арматуры
.1 Общие сведения
В железобетонных конструкциях с обычной ненапрягаемой
арматурой в растянутой зоне могут возникнуть трещины, которые не всегда
допустимы по условиям эксплуатации.
Создание в растянутой зоне бетона сжимающих напряжений
путем предварительного натяжения арматуры и обжатие бетона позволяет
значительно повысить трещиностойкость конструкций и уменьшить их
деформативность.
В настоящее время натяжение арматуры может
осуществляться следующими способами: механическим, электротермическим, электротермомеханическим
и за счет использования энергии расширения цемента.
При электротермическом способе натяжения арматуры
используется свойство стали удлиняться при нагреве во время пропускания
электрического тока. Охлаждаясь, арматурный стержень стремится сократиться, но
этому препятствуют упоры. В результате арматура напрягается.
При производстве предварительно напряженных
железобетонных изделий и конструкций наиболее широкое применение нашел
электротермический способ натяжения арматуры. Он не требует сложного
технологического оборудования.
Цель работы
Ознакомить студентов с электротермическим методом
натяжения арматуры, т.е. с методикой расчета длины арматурной заготовки и
температуры нагрева, а также с измерением величины натяжения арматуры по ее
удлинению и измерением напряжения.
Материалы и оборудование
1. Арматурные стержни.
. Ножницы для резки арматуры.
. Установка для электронагрева стержней.
. Форма с упорами.
5. Рулетка.
6. Динамометр ПРД.
.2 Определение длины заготовки и температуры нагрева
стержня
Длину отрезаемого стержня или проволоки определяют по
формуле:
1о = 1з + 2а, мм (14.1)
где 1о-длина отрезаемого стержня, мм;
з-длина заготовки, мм;
а-длина конца стержня или проволоки, расходуемых на
установку или образование временного концевого анкера, мм.
Длина арматурной заготовки определяется по формуле:
1з = 1у-Δ1о- Δ 1ф- 1с, мм (14.2)
где1у-расстояние между наружными гранями упоров на
формах или поддонах, мм;
Δ1о-абсолютное удлинение натянутой
арматурной заготовки при напряжении σ = σ 0 +
σ 1, мм;
Δle-продольная деформация формы или
поддона при напряжении арматуры, принимаемой равной 1 мм или рассчитывается,
мм;
Δle-величина, учитывающая смятие шайб под
высаженными готовками, смятие, высаженных головок или приваренных коротышей, а
также упоров, принимается 3-5 мм.
Продольная деформация формы при натяжении на бетон
рассчитывается по формуле:
,(14.3)
где:σб-напряжение в бетоне под действием
силы натяжения арматуры, Мпа;
Енб-нормальный модуль упругости бетона, Мпа;длина
издания, мм.
Абсолютное удлинение для стержневой арматуры
определяется формуле:
, мм (14.4)
где σ0-заданное напряжение арматуры в Мпа,
равное 70% условного предела текучести арматуры (таблица 14.1);
σ1-верхнее и нижнее предельные
отклонения заданного предварительного натяжения арматуры, приведенное в таблице
14.2;
Енс-модуль упругости арматурных сталей, равный 2 10s
Мпа;длина нагреваемого участка, мм.
Таблица 14.1 Характеристики арматурных сталей
|
Арматурная сталь
|
Условный предел текучести,
МПа
|
Временное сопротивление
разрыва
|
Относительное удлинение, %
|
Модуль упругости -Е, МПа
|
|
Вид
|
Класс
|
Диаметр мм
|
|
|
|
|
|
Горячекатанная
периодического
|
A-IV
|
10...32
|
590
|
885
|
8
|
1,96 105
|
|
A-V
|
10...32
|
785
|
1030
|
7
|
1,86 105
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Термически упрочненная
периодического профиля
|
Ат-IV
|
10...28
|
590
|
785
|
9...10
|
1,86 105
|
|
At-V
|
10...28
|
785
|
980
|
7...8
|
1,86 105
|
|
"Ат-
|
10...28
|
980
|
1200
|
6...7
|
1,86 105
|
|
Арматурная проволока
|
В-IIÙ
|
4
|
1440
|
1800
|
4
|
|
|
|
3
|
1520
|
1900
|
4
|
|
|
|
5
|
1360
|
1700
|
4
|
|
|
|
6
|
1280
|
1600
|
5
|
1,96 105
|
|
|
7
|
1200
|
1500
|
6
|
|
|
|
8
|
1120
|
1400
|
6
|
|
|
Арматурная
|
Вр-II
|
3
|
1440
|
1800
|
4
|
|
|
|
4
|
1360|
|
1700
|
4
|
|
|
|
5
|
1280
|
1600
|
4
|
1,86 105
|
|
|
6
|
1200
|
1500
|
5
|
|
|
|
7
|
1120
|
1400
|
6
|
|
|
|
8
|
940
|
1300
|
6
|
|
Таблица 14.2 Значение для изделий различной длины
|
Длина изделия, м
|
5
|
6,5
|
9,5
|
13
|
16
|
19
|
25 и более
|
|
Предельные отклонения, σ Мпа
|
100
|
80
|
70
|
60
|
55
|
50
|
45
|
Для проволочной арматуры определяется по формуле:
А1о=Е1к, мм(14.5)
σ = σo+ σ1
Величину удлинения арматуры при нагреве для ее
свободно укладки в упоры поддонов, форм вычисляются по формуле:
Δ1r =
Δ1о + Δ1ф + Δ10 + Δ1g(14.6)
где Δ1g-дополнительное удлинение арматуры, обеспечивающее ее
свободную укладку в упоры, равное 1 мм на 1 пог. м. длины арматуры.
Требуемая температура нагрева определяется по формуле:
(14.7)
где а-коэффициент линейного расширения, приведенного в таблицу 14.3длина
нагреваемого участка арматуры, мм;температура окружающей среды, °С.
Таблица 14.3 Коэффициенты линейного расширения сталей
|
Температурный интервал, °С
|
Коэффициент линейного
расширения арматуры, 106, °С
|
|
Горячекатанной классов
A-IV, A-V
|
Термически упрочненная
Ат-IV, At-V, At-IV
|
Проводки класса ВрII
|
|
20...300
|
13.2
|
12.5
|
13.0
|
|
20...350
|
13.5
|
13.0
|
13.4
|
|
20...400
|
13.8
|
13.5
|
13.8
|
|
20...450
|
14.2
|
14.0
|
14.1
|
|
20...500
|
14.5
|
-
|
14,5
|
Величина t не должна превышать рекомендуемую или
максимально допустимую, приведенную в таблицу 14.4.
Таблица 14.4 Рекомендуемые и допустимые величины
температуры нагрева для различных классов арматуры
|
Арматура
|
Марка или
|
Температура нагрева
|
Время
|
|
класса
|
диаметр
|
рекомендуемая
|
максимально допустимая
|
нагрева, мин.
|
|
A-V
|
23Х2Г2Т
|
400
|
500
|
0.5...10
|
|
A-TV
|
80 С
|
400
|
600
|
0.5... 10
|
|
20ХГ211
|
400
|
500
|
0.5...10
|
|
20ХТСТ
|
400
|
500
|
0.S...10
|
|
At-IV
|
20ГС.20ГС2
|
400
|
450
|
0.5...10
|
|
At-V
|
20ГС20ГС2
|
400
|
450
|
0.S...10
|
|
At-VI
|
20ГС20ГС2
|
400
|
450
|
0.5...10
|
|
Вр-II
|
4
|
_
|
450
|
0.1...0.5
|
|
5
|
|
450
|
0.15...0.8
|
|
6
|
-
|
450
|
0.2...1
|
Для определения длины отрезаемого стержня (проволоки)
необходимо найти величину а длину конца стержня, расходуемого на образование
временного концевого анкера, которая зависит от вида и конструкции анкерного
устройства. Они бывают в виде: приваренных коротышей, приваренных петель,
высаженных головок на стержне или проволоки и др.
Диаметр привариваемых коротышей dx определяют по
формуле:
(14.8)
где d-номинальный диаметр арматурного стержня,
см;ип-предел текучести арматурной стали, МПа;расчетное сопротивление материала
коротышей, МПа.
Как правило, материалом для коротышей служит сталь
марок СТ-3 и СТ-5. Диаметр высаженных головок на стержне арматуры должен быть
1,5-2 диаметра стержня, а длина 18-22 мм.
.3 Расчет длины арматурной заготовки и проверка
принятой температуры нагрева стержня
Требуется определить длину отрезаемого стержня на
изготовление плиты покрытия. Рабочая арматура класса A-IV, rf=16 мм, марка
стали 20ХГ2Ц. База формы 6200 мм. Длина нагреваемого участка 5700 мм. Вид
анкеровки - высадка головок. Расчетное напряжение в арматуре 450 Мпа.
Определяем наибольшее допустимое предварительное напряжение по формуле:
σ = σо + σ1= 450 +
80 = 530 Мпа.(14.9)
Определяем абсолютное удлинение натянутой арматуры σ=530 МПа
(14.10)
Определяем длину арматурной заготовки, принимаемая σ1о =4 мм, σ1ф = 2 мм, 13 = 1 - Δ1о - Δle -
Δ1ф = 6200 -16,4 -
4- 2 = 6177,6 мм. Результаты расчета заносят в таблицу 15.5.
Таблица 14.5 Результаты расчета длины арматурной
заготовки
|
№бригады
|
σ0,
МПа
|
σ1,
МПа
|
σ, МПа
|
Δlo;
мм
|
Δ1у, мм
|
Δ1К, мм
|
Δ1ф, мм
|
Δ1з, мм
|
|
1
|
450
|
80
|
530
|
16,4
|
6200
|
4
|
2
|
6177,6
|
Две другие бригады рассчитывают другие виды арматуры
по заданию преподавателя.
Затем нагревают арматуру до рекомендуемой температуры
и замеряют длину арматуры. Результаты измерений абсолютного удлинения
арматурной заготовки заносят в таблицу 14.6
Таблица 14.6 Результаты измерений абсолютного
удлинения арматурной заготовки
|
№бригады
|
1о, мм
|
1s, мм
|
|
расчетная
|
измеренная
|
расчетная
|
измеренная
|
|
1
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
После этого проверяем удлинение арматуры, на которое
необходимо удлинить арматуру при данных расчетах по формуле:
Δlo =
Δlo + Δ1Ф + Δ1С + Δlt = 4 + 2+ 16,4 + 6,2 = 28,6
мм.(14.11)
Далее проверяем достаточно ли рекомендуемой
температуры для удлинения арматуры на расчетную величину по формуле:
Δl-ф = (400 + Δ1Оу) 1н а = (400 - 20) 5700 13,7 10-6
= 30,09 мм.(14.12)
Результаты проверки принятой температуры нагрева
стержня записывают в таблицу 14.7.
Таблица 14.7 Результаты проверки принятой температуры
нагрева стержня
|
№бригады
|
t кп
|
to, °C
|
1н, мм
|
а
|
Δ1r,
мм
|
|
|
|
|
|
расчета
|
необх.
|
опытн
|
|
1
|
400
|
20
|
5700
|
13,7 104
|
30,09
|
28,06
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверка фактического натяжения арматуры. Для
определения натяжения арматуры применяется динамометр ПРД или другой прибор.
Принцип действия ПРД основан на измерении величины прогиба натянутого стержня
или другого вида арматуры под действием заданной поперечной силы. В данном
случае, действие прибора основано на упругой оттяжке натянутого стержня в
середине его пролета с помощью тарированной пружины, которой сообщается
постоянное перемещение. Деформация пружины измеряется индикатором и эти
измерения представляют собой показания прибора.
Прибор тарируется на каждую длину и диаметр арматуры.
По данным тарировки строится график зависимости:
Р = Е(упр), (14.13)
где Р-усилие натяжения в арматуры;
Е(упр)-показание прибора.
Эта зависимость ля данной длины напрягаемого стержня и
его диаметра является внешней характеристикой прибора.
При измерении напряжения арматуры прибор ставится
упорными лапами на форму, крюк захвата заводится под стержень и поворотом
маховичка приводится в контакт со стержнем. Поворотом рукоятки лимба дают
начальную оттяжку, соответствующую перемещению стрелки индикатора на 5 делений
(0,05 мм). В этой позиции отмечается положение лимба относительно риски на
корпусе прибора. Далее маховичок поворачивают на целое число оборотов (3, 5, 8
и т.д.), после чего снимают показания на шкале индикатора.
Как уже отмечалось, переход от замеров по индикатору к
величине натяжения стержня осуществляется с помощью тарировочной кривой прибора
Перед замерами необходимо выполнить следующее:
- очистить поверхность под лапами или корпусом прибора
от грязи, рыхлой окалины и т.д., так как наличие таких загрязнений влечет за
собой погрешности в показаниях прибора;
·арматурный стержень должен быть освобожден по всей
длине от соприкосновения со сварными каркасами, распорками и прочими деталями;
·перед установкой ноля на индикаторе прибора нагрузить
и разгрузить пружину оборотами маховичка, заведя крюк под измеряемый пруток;
·рукоятку маховичка прибора следует вращать плавно без
рывков и покачивания прибора;
·величина смещения крюка от оси прибора не должна
превышать 5 мм, а в течении всей оттяжки пруток не должен касаться опорных лап
прибора;
·нельзя чтобы прибор менял свое положение, при котором
дано предварительное поджатие на 5 делений. Результаты испытаний заносят в
таблицу 14.8.
Таблица 14.8 Результаты проверки натяжения арматуры
|
№бригады
|
σо МПа
|
σ1
МПа
|
σ, МПа
|
Показания индикатора
прибора
|
σ данные тарировочной кривой
|
Отклонение σф от σ
|
|
1.
|
|
|
|
|
|
|
|
2.
|
|
|
|
|
|
|
|
3.
|
|
|
|
|
|
|
В конце работы делаются выводы.
Контрольные вопросы
1. Что такое напрягаемая арматура?
2. Для чего необходимо натяжение арматуры?
. Величина натяжения арматуры.
. Что такое натяжение на упоры?
. Что такое натяжение на бетон?
Контрольные задания для СРС
1. Что дает предварительное натяжение?
2. Методы натяжения арматуры?
. По какой формуле определяют длину заготовки
стержня?
. По какой формуле определяется абсолютное
удлинение?
5. По какой формуле определяется требуемая температура
нагрева арматуры?
6. Каким прибором определяется напряжение в
арматуре'
. Как работает прибор ПДР?
Список использованной литературы
1. Баженов
Ю.М. Технология бетона: Учебник. М.: Изд-во АСВ, 2003.-500 с.
. Баженов
Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий: Учебник для
вузов - М.: Высшая школа, 2002. - 500 с.
. Белов
В.В., Петропавловская В.Б., Шлапаков Ю.А. Лабораторные определения свойств
строительных материалов. М.: АСВ, 2004. - 176 с.
. Микульский
В.Г. и др. Строительные материалы (материаловедение и технология): Учеб.
Пос.-М.: ИАСВ, 2004.
. Материаловедение
в строительстве / Под ред. И.А. Рыбьева - М.: Издательский центр
"Академия", 2006.
. Бетоны.
Материалы, технологии, оборудование: Справочник. Серия "Строитель".
М.: Стройинформ, ФЕНИКС, 2006. - 424 с.
. Ферронская
А.В. и др. Лабораторный практикум по курсу "Технолгия бетонных и
железобетонных изделий": Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа,
1988. - 224 с.
8. Современные строительные материалы и товары: Справочник. М.:
"ЭКСМО", 2003.
9. Соловьев В.И. Бетоны с гидрофобизирующими добавками. - Алма-Ата:
Наука, 1990. - 112 с.
10. Венюа М. Цементы и бетоны в строительстве / Пер. с франц.; Под
ред. Б.А. Крылова. - М. 1980. - 445 с.
11. Шинтемиров К.С. Защита арматуры железобетонных конструкций от
коррозии. - Алматы: КазГАСА, 1996. - 181 с.
12. Гусев Б.В., Демидов А.Д., Крюков Б.И. и др. Ударно-вибрационная
технология уплотнения бетонных смесей. - М.: Стройиздат, 1982. - 149.
13. Дмитрович А.Д. Тепло- и массоперенос при твердении бетона в
паровой среде. - М.: Стройиздат, 1967. - 243 с.
14. Добролюбов Г., Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Прогнозирование
долговечности бетона с добавками. - М.: Стройиздат, 1983. - 212 с.
15. Миронов С.А., Малинина Л.А. Ускорение твердения бетона. Пропаривание
бетона в заводских условиях. - М.: Стройиздат, 1961. - 347 с.
16.... Миронов С.А., Малинский Е.Н. Основы технологии бетона в условиях
сухого жаркого климата. - М.: Стройиздат, 1991. - 538 с.
17. Николаев СВ. Сборный железобетон. Выбор технологических решений. -
М.: Стройиздат, 1978. - 234 с.
18. Лещинский М.Ю. Испытание бетона. - М.: Стройиздат, 1980. - 360 с.
19. Малинина Л.А. Тепловлажностная обработка тяжелого бетона. - М.:
Стройиздат, 1977. - 117 с.
20. Носенко Н.Я. Механизация и автоматизация изготовления арматуры для
железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1970. - 345 с.
. Попов А.Н. Бетонные и железобетонные трубы. - М.: Стройиздат,
1973. - 265 с.
22. К.В. Михайлова, А.А. Фоломеева. Справочник по производству сборных
железобетонных изделий. М.: Стройиздат, 1982. - 440 с.
23. Сизов В.Н., Киров С.А., Попов Л.Н. Технология бетонных и
железобетонных изделий. М.: Стройиздат, 1972. - 518 с.
24. Технология изделий из силикатных бетонов. / Под ред. А.В.
Саталкина / М: Стройиздат, 1972. - 344 с.
. Попов Л.Н. Технология железобетонных изделий в примерах и
задачах. М.: Высшая школа,1973. - 265 с.
26. СНиП 5.01.23 Типовые нормы расхода цемента при изготовлении
бетонов сборных и монолитных ЖБК.
. ГОСТ 22690.0 Бетон тяжелый. Общие требования к методам
28. ГОСТ 12730.0 Испытание бетонов. Общие требования к методам
. ГОСТ 12730.1 Испытание бетонов. Плотность
. ГОСТ 12730.1 Испытание бетонов. Влажность
. ГОСТ 12730.1 Испытание бетонов. Водопоглощение
. ГОСТ 12730.1 Испытание бетонов. Пористость
. ГОСТ 12730.1 Испытание бетонов. Водонепроницаемость
34. Стефанов Б.В., Русанова Н.Г., Волянский А.А. Технология бетонных и
железобетонных изделий. - Киев; Вища школа, 1982. - 406 с.
35. Гершберг
О.А. Технология бетонных и железобетонных изделий. - М.: Стройиздат, 1971 - 359
с.