Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Подбор состава тяжелого бетона. 4

Министерство образования и науки РФ

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БРАТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА В Г. УСТЬ-ИЛИМСКЕ

(Филиал ГОУ ВПО БрГУ в г. Усть-Илимске)

Кафедра ОТД

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине « СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ» ТЕМА: «ПОДБОР СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА»

Исполнитель:

Студент группы ПГСз-11 Горячкун А. С.

Проверил:

Доцент каф. ОТД Белых С. А.

г. Усть-Илимск 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………………3

Виды бетонов. Гидротехнический бетон. Дорожный бетон………………….5

Декоративный бетон. Жаростойкий бетон…………………………………….6

Особотяжелый бетон……………………………………………………………7

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………...8

Заключение……………………………………………………..………………17

Введение

Бетон – один из древнейших строительных материалов. Из него построены галереи египетского лабиринта (3600 лет до н.э.), часть Великой Китайской стены (III в. до н.э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах.

Однако использование бетона и железобетона для массового строительства началось только во второй половине XIX в., после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущим веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Вначале бетон использовался для возведения монолитных конструкций и сооружений. Применялись жесткие и малоподвижные бетонные смеси, уплотнявшиеся трамбованием. С появлением железобетона, армированного каркасами, связанными из стальных стержней, начинают применять более подвижные и даже литые бетонные смеси, чтобы обеспечить их надлежащее распределение и уплотнение в бетонируемой конструкции. Однако применение подобных смесей затрудняло получение бетона высокой прочности, требовало повышенного расхода цемента. Поэтому большим достижением явилось появление в 30-х годах XX века способа уплотнения бетонной смеси вибрированием, что позволило обеспечить хорошее уплотнение малоподвижных и жестких бетонных смесей, снизить расход цемента в бетоне, повысить его прочность и долговечность.

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 ограниченную 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.

Последние десятилетия двадцатого века ознаменовались значительными достижениями в технологии бетона. В эти годы появились и получили широкое распространение новые эффективные вяжущие, модификаторы для вяжущих и бетонов, дополнительные минеральные добавки и наполнители, армирующие волокна, новые технологические приемы и методы получения строительных композитов.

Все это позволило не только создать и освоить производство новых видов бетона, но и значительно расширить номенклатуру применяемых в строительстве материалов: от суперлегких теплоизоляционных (с плотностью менее 100 кг/м³) до высокопрочных конструкционных (с прочностью на сжатие около 200 МПа). Сегодня в строительстве применяется более тысячи различных видов бетона, и процесс создания новых бетонов интенсивно продолжается. Бетон широко используется в жилищном, промышленном, транспортном, гидротехническом, энергетическом и других видах строительства.

Виды бетонов.

Гидротехнический бетон.

Гидротехнический бетон в отличие от обычного тяжелого бетона характеризуется повышенной плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, низким тепловыделением, стойкостью против воздействия агрессивных вод. Для придания бетону таких свойств применяют сульфатостойкий и пуццолановый портландцемент, высококачественные заполнители с хорошо подобранным зерновым составом, обеспечивают тщательное приготовление и укладку бетонной смеси, а также правильный уход за твердеющим бетоном.

Дорожный бетон.

Дорожный бетон применяют для устройства покрытий на автомагистралях, дорогах промышленных предприятий и городских улицах. В процессе эксплуатации покрытия подвергаются не только воздействию транспортных средств, но и влиянию атмосферных условий (многократное увлажнение и высыхание, замораживание и оттаивание), поэтому к дорожному бетону предъявляют повышенные требования по прочности, плотности износо- и морозостойкости. Дорожный бетон должен иметь достаточно высокую прочность на изгиб в пределах 4 — 5,5 МПа при марках МЗОО — М500, морозостойкость его обычно характеризуется марками МРЗ 150 и МРЗ 200.

Декоративный бетон.

Декоративные бетоны используются для повышения эстетической выразительности зданий и сооружений. Бетон данного вида получают за счет применения цветных составляющих — белого и цветного цементов, щелочестойких пигментов, заполнителей из цветных горных пород. Декоративный бетон наряду с требованиями к его цвету и внешнему виду должен удовлетворять повышенным требованиям в отношении прочности, плотности и долговечности, так как он является наружным слоем железобетонных изделий и в первую очередь подвергается атмосферным воздействиям, а в ряде случаев и истиранию. Марка декоративного бетона обычно М150, а морозостойкость — МРЗ 50.

Жаростойкий бетон

Жаростойкий бетон способен сохранять свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. В зависимости от степени огнеупорности жаростойкие бетоны разделяют на: высокоогнеупорные t > 1770оС, огнеупорные -1580 — 177ОоС и жароупорные — ниже 1580оС. Для приготовления жаростойких бетонов в качестве вяжущих используют глиноземистый цемент, портландцемент, шлакопортландцемент и жидкое стекло с добавкой кремнефтористого натрия. Заполнителями и тонкомолотыми компонентами служат металлургические шлаки, бой керамических и огнеупорных материалов, базальт, диабаз, андезит, артикский туф и др. Жаростойкие бетоны в зависимости от вида исходных материалов имеют марки М100-М250. Применяют их для футеровки промышленных печей, подов вагонеток туннельных печей, фундаментов доменных и мартеновских печей, дымовых труб и др.

Особо тяжелые бетоны

Особо тяжелые бетоны применяют для защиты обслуживающего персонала атомных электростанций от радиоактивных излучений. Установлено, что наиболее опасные для человеческого организма гамма-лучи и нейтронное излучение эффективно поглощает бетон, который имеет высокую плотность и содержит в своем составе компоненты с большим количеством химически связанной воды. Особо тяжелые защитные бетоны приготовляют на заполнителях: магнетите, лимоните, барите, металлическом скрапе, чугунной дроби и т. п. Плотность таких бетонов зависит от вида заполнителя и достигает у бетона с магнетитовым заполнителем 4000, а с чугунной дробью 5000 кг/мЗ. В качестве вяжущих используют портландцементы, шлако-портландцементы и глиноземистые цементы. С целью повысить защитные свойства гидратных бетонов (названных так в связи с большим содержанием химически связанной воды) в их состав вводят добавки: карбид бора, хлористый литий и др.

Прочность и долговечность особо тяжелых бетонов такие же, как у обычных тяжелых бетонов. Бетонополимеры представляют собой бетоны, поры которых заполнены полимерами в результате специальной обработки. Бетон пропитывают петролатумом, разбавленными смолами, битумом, серой, жидкими мономерами (метилметакрилатом или стиролом), полимерами (эпоксидными и полиэфирными смолами) и различными композициями на их основе. При этом значительно повышаются механические, физические и химические свойства бетона. Например, прочность бетона при сжатии повышается до 200 МПа, а водонепроницаемоеть, морозостойкость и долговечность увеличиваются в несколько раз. Пропитка полимерами повышает стоимость бетона, поэтому ее осуществляют, когда она экономически оправдана (бетонополимерные изделия, работающие в суровых климатических или агрессивных условиях).

В моей курсовой работе мне предлагают выполнить расчет состава тяжелого бетона, и ниже приведены некоторые данные для этого.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Данные для расчета подбора состава тяжелого бетона

Марка проектируемого бетона

Удобоукладываемость

Марка (активности цемента)

Крупный заполнитель

Мелкий заполнитель

Плотность в куске, Кг/

НКмм

Пустотность

Плотность, Кг/

Насыпная плотность, Кг/

Группа крупности

300

6см

450

2950

0,51

2650

1650

Средний

Основная цель расчета состава бетона — установить такое соотношение между компонентами, которое позволяет обеспечить требуемые технологические свойства бетонной смеси и нормируемые показатели назначения бетона в установленные сроки.

Расчет состава бетона целесообразно производить в такой последовательности:

вычислить водоцементное отношение;
определить расход воды на 1 м³ бетона;
расход цемента на 1 м³ бетона;
расход песка, крупного заполнителя и его отдельных фракций.

1)Водоцементное отношение рассчитывается по заданным марке и сроку твердения бетона, активности цемента и виду заполнителей на основе формул:

а) для бетонов с Ц/В≤2,5 (В/Ц≥0,4)

= A ((Ц/В) - 0,5) (1)

б)для бетонов с Ц/В>2,5 (В/Ц<0,4)

= A ((Ц/В) + 0,5) (2)

где - прочность бетона нормального твердения в возрасте 28 сут.;

- активность цемента;

А и А1- эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние на прочность бетона заполнителей и других факторов.

Значение коэффициентов А и А1 принимают по Табл. 1.

Таблица 1

Значение А и

А1

Материалы для бетона	А	А1
Высококачественные	0,65	0,43
Рядовые	0,6	0,4
Пониженного качества	0,55	0,37

Водоцементное отношение :

В/Ц = ARц/(Rб + 0,5ARц) = 0,6*450/(300 + 0,6*0,5*450) = 0,6

(т.е. 3/5)

А = 0,6 при рядовых материалах.

2) Определим расход воды в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси на основании результатов предварительных испытаний или ориентировочно по графикам (рис. 1).

Рис. 1. Водопотребность бетонной смеси, изготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности (водопотребность 7%) и гравия небольшой крупности:

80 мм;
40 мм;
20 мм;
10 мм.

Расход воды на 1 м³ бетонной смеси составляет 174 л , так как ОК = 6 см, и гравий крупности 40 мм.

3) Зная В/Ц и В, определим расход цемента на 1 м³ бетона:

Ц = В/(В/Ц) = 174/0,6 = 290 кг

4) Определим расход щебня в сухом состоянии на 1м³ бетона:

Щ = 1/((*

/ρн.щ.) + (1/ ρщ.)) (3)

где - пустотность щебня или гравия в стандартном рыхлом состоянии;

- коэффициент раздвижки зерен щебня или гравия раствором;

ρщ. - удельный вес щебня или гравия;

ρн.щ. - объемный вес щебня или гравия.

Коэффициент раздвижки для пластичных бетонных смесей выбирем по Табл. 2, в которой приведены значения для бетонной смеси на песке средней крупности водопотребности 7%.

Таблица 2

Коэффициент раздвижки зерен К_раз в зависимости от расхода цемента и В/Ц

Расход цемента, кг, на 1 м³ бетона	В/Ц
Расход цемента, кг, на 1 м³ бетона	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
250	-	-	-	1,26	1,32	1,38
290				1,34
300	-	-	1,30	1,36	1,42	-
350	-	-		1,44
400	1,31	1,40	1,46	-	-	-
500	1,44	1,52	1,56	-	-	-
550	1,52	1,56	-	-	-	-

Для нашего варианта число расхода цемента 290 кг на 1 м³, и при водоцементном отношении 0,6 получаем К_раз=1,34.

n=(2950- Ρщ.н.)/2950=0,51

Ρщ.н.=2950-(2950*0,51)

Ρщ.н.=1445

Теперь можно рассчитать расход крупного заполнителя (щебня или гравия):

Щ = 1/((0,51*1,34/1445) + ( 1/2950)) = 1231,6 кг

5)Определим расход песка. Расход песка рассчитывается как остаток от кубометра за вычетом щебня, воды и цемента через плотность песка:

П = ( 1- ( Ц/ ρц. + В/1000 + Щ/ ρщ.))* ρп. (4)

где П - расход песка;

Ц - расход цемента;

ρц. - плотность цемента истинная;

В - расход воды;

Щ - щебень;

ρщ. - плотность щебня истинная;

ρп. – плотность песка.

Согласно техническим данным, плотность цемента есть не что иное, как частное измерение массы зерен вещества к его объему без учета пор и воздушных пустот. В зависимости от площади занимаемой поверхности, она составляет 3000/3200 кг/м3. Насыпная же плотность цемента в рыхлом состоянии имеет значение 1100/1200 кг/м3, в уплотненном – 1500/1600 кг\м3. При расчете материала на крупных объектах, как правило, руководствуются усредненной цифрой, согласно которой плотность цемента принимается как 1300 кг/м3.

Для нашего варианта получаем:

П = (1 – ( 290/3100 + 173/1000 + 1231,6/2950))*2650 = 837,4 кг

В результате проведенных расчетов получается следующий ориентировочный номинальный (лабораторный) состав бетона (кг/м³):
Цемент - 290
Вода      - 174
Песок    - 837,4
Щебень - 1231,6
ИТОГО    2533 кг/ м³

ρб. См. =2533кг/ м³

Полученное в итоге значение является расчетной плотностью бетонной смеси, т.е.

Коэффициент выхода бетона:

При изготовлении бетонной смеси происходит как бы уменьшение общего объема материалов, так как зерна песка располагаются между зернами щебня, частицы цемента- между зернами песка. Поэтому, если насыпать в определенную емкость цемент, песок, щебень, а затем начать их перемешивать, то будет получен объем бетонной смеси меньше первоначального объема. Степень уменьшения объема характеризуют коэффициентом выхода бетона, который определяют по формуле:
β = 1000/(Ц/ρн.ц. + П/ ρн.п. + Щ/ ρн.щ.)

β = 1000/(290/1300 + 837,4/1650 + 1231,6/1445) = 632м³.

Если при расчете материалов на один замес бетоносмесителя исходят из условия, что сумма объемов цемента, песка и щебня соответствуют объему барабана бетоносмесителя, то расход материалов определяют, умножая расход материалов на 1м³ на объем барабана и коэффициент выхода бетона.

Vбар=

Бетон - материал неоднородный: его прочность колеблется от замеса к замесу, и даже образцы, взятые из одного замеса, заметно отличаются по прочности. Это объясняется изменчивостью в качестве сырья, неточность его дозировки, неоднородности его перемешивания и уплотнения, различием в режиме твердения. Поэтому средняя кубиковая прочность бетона и определяемая на ее основе марка бетона не дает гарантии получения именно этой прочности бетона (прочность может оказаться как больше так и меньше).

Поэтому было введено понятие класс бетона по прочности (В) - прочность бетона с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленная классом прочность обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100.

Статистикой установлен нормативный коэффициент вариации прочности бетона n=13,5 %. Для определения класса бетона (В) по известной кубиковой прочности (R) и коэффициенту вариации (n) используют формулу

В = R (1 - 1,64 n).

При n = 13,5 % В = R · 0,778. Из формулы следует, что чем выше коэффициент вариации, тем ниже класс бетона при одной и той же марке (средней прочности).

При малом числе образцов для вычисления класса бетона В можно воспользоваться табл.3

Таблица 3

Соотношение между марками и классами тяжелого бетона по прочности при коэффициенте вариации 13,5 %

Класс бетона

Средняя прочность данного класса, кгс/см²

Ближайшая марка бетона

Класс бетона

Средняя прочность данного класса, кгс/см²

Ближайшая марка бетона

В3,5

В5

В7,5

В10

В12,5

В15

В20

В25

131

164

196

262

327

М50

М75

М100

М150

М200

М250

М350

В30

В35

В40

В45

В50

В55

В60

393

458

524

589

655

720

786

М400

М450

М550

М600

М700

М800

Заключение.

Ну а в заключении можно сказать, что появление бетонных конструкций стало настоящим прорывом в строительстве 20 века. Благодаря бетону кардинально изменились наши представления о прочности, долговечности и надежности. С появлением этого материала современные города перестали быть плоскими и малоэтажными, в моду вошли небоскребы, символы мощи и современности новой эпохи. Этот материал резко изменил наш мир, сделав его более безопасным и доступным.