Технология бетона

     Содержание

     стр.

           Введение

1 Расчет состава тяжелого бетона

   1.1 Исходные данные

   1.2 Расчетная часть

   1.3 Расчет состава тяжелого бетона с добавкой С-3+ЛСТ

2 Расчет состава легкого бетона

   2.1 Исходные данные

   2.2 Расчетная часть

Реферат на тему: «Высокопрочный бетон»

Список  используемой литературы

 

Введение 

     В строительстве наиболее распространены тяжелые  цементные бетоны общего назначения (конструкционные  бетоны). Основными  показателями качества конструкционных  бетонов являются средняя плотность, прочность на сжатие, осевое растяжение, растяжение при изгибе, морозостойкость, водонепроницаемость. Средняя плотность  тяжелых бетонов  колеблется в пределах от 2200 до 2500 кг/м³.

     В действующих нормативных  документах для них  установлены классы по прочности на сжатие В3,5...В80, на осевое растяжение В_t0,4...В_t4,0, растяжение при изгибе В_tв0,4...В_tв8,0, марки по морозостойкости F50...F1000, водонепроницаемости W2...W20.

     Наряду  с рядовыми крупнозернистыми бетонами в строительстве  применяют и разновидности  бетонов, отличающиеся структурными особенностями, составов и свойствами.

     Из  всей совокупности бетонов  в данном разделе  рассматриваются  мелкозернистые и  высокопрочные бетоны, бетоны, модифицированные полимерными добавками  и фибробетоны, а также бетоны специального назначения – гидротехнические, высокопрочные, жаростойкие, декоративные, электротехнические и бетоны для защиты от ядерных излучений.

     Целью курсовой работы является проектирование состава  тяжелого бетона с  химической добавкой и состава легкого  бетона, а также изучение и раскрытие темы «Высокопрочный бетон».

 

     

1. Проектирование  состава тяжелого бетона
1. Исходные данные

 
     

• Вариант — 30
• Класс бетона — В35 (М400)
• Характеристика бетонной смеси — П5 (ОК=22см)
• Вид цемента — высокобелитовый портландцемент
• Активность цемента — R_ц = 49,4МПа
• Коэффициент нормальной густоты — 25%
• Средняя плотность цемента — γ_ср.ц.= 3,2 г/см³
• Насыпная плотность цемента — γ_н.ц.= 1285 кг/м³
• Вид крупного заполнителя — промытый щебень
• Максимальная крупность крупного заполнителя — 20мм
• Средняя плотность щебня — γ_ср.щ.= 2,69 г/см³
• Насыпная плотность щебня — γ_н.щ.= 1465 кг/м³
• Влажность крупного заполнителя — W_щ= 1%
• Вид мелкого заполнителя — кварцевый песок
• Модуль крупности — М_к= 2,1
• Средняя плотность песка — γ_ср.п.= 2,61 г/см³
• Насыпная плотность песка — γ_н.п.= 1580 кг/м³
• Влажность мелкого заполнителя — W_п= 3%
• Объем бетоносмесителя — 500л
• Вид используемой химической добавки — С-3+ЛСТ

 

     

2. Расчетная часть

 
     

1. Определяем  водоцементное отношение  по методу абсолютных объемов, предложенному Б.Г.Скрамтаевым.

 

     где: А — коэффициент, который зависит от качества материалов, Свойств бетонной смеси и бетона; А=0,61  
(по табл.3.1 [3]);

     R_ц — активность (марка) цемента, кгс/см²; Rц = 494 кгс/см²

     К₁— коэффициент, учитывающий минеральный состав цемента и условий твердения бетона; К₁=1,02 (по табл.3.2 [3]);

     К₂— коэффициент, учитывающий производственные условия; К₂=0,99 (по табл.3.2 [3]).

2. Определяем необходимое количество воды затворения с учетом удобоукладываемости бетонной смеси и исходных материалов (по табл.3.3 [3]):

     В=238 л

3. Водопотребность бетонной смеси с учетом производственной корректировки:

 
 
 
     

4. Определяем  расход цемента:

 

     Так как полученный расход цемента больше 400 кг, необходимо увеличить  расход воды в соответствии с примечанием  табл. 3.4 [3]: 
 
 

 

5. Определяем  расход щебня:

 
 

     где — объем бетона (1м³);

     — пустотность крупного заполнителя в  стандартном насыпном состоянии;

     —  насыпная плотность  крупного заполнителя, кг/м³;

     —  средняя плотность  крупного заполнителя, кг/м³;

     — коэффициент раздвижки  зерен крупного заполнителя, 
(по табл.3.5 [3]). 

     

6. Определяем расход песка на 1м³ бетона:

 
     

7. Определяем  по формуле абсолютный объем материала:

 
 
     

8. Определяем  количество воды, содержащееся в щебне и песке  и рассчитываем производственный состав бетона с учетом влажности компонентов

 
 
 
 
 
     

9. Корректируем  расход заполнителей

 
 
 
 

 

     Таблица 1.2 – Расход компонентов 

 

 

1.3 Расчет состава тяжелого бетона  
с добавкой С-3 + ЛСТ 

     

1. Суперпластификаторы и сильнопластифицирующие добавки заняли особое место в модификации бетонных и растворных смесей. Являясь разжижителями и высокоэффективными пластификаторами, они позволяют при прочих равных условиях в несколько раз повысить подвижность бетонных и растворных смесей против исходной, не вызывая при этом снижения прочности бетона или раствора при сжатии.

     Добавка-разжижитель — С-3 — находясь в адсорбированном на зернах цемента и новообразованиях состоянии, создают «стерический» эффект отталкивания. Этот эффект, обусловленный формами цепей и характером зарядов на поверхности зерен цемента и гидратов, является причиной длительного сохранения жизнеспособности бетонных и растворных смесей [11]. Такое механическое действие суперпластификаторов в 3-4 раза повышает подвижность бетонной смеси.

     Используемые  добавки С-3 и ЛСТ  относятся к I группе — пластифицирующих добавок гидрофильного типа, способствующих диспергированию коллоидной системы цементного теста и тем самым улучшающих его текучесть. Молекулы поверхностно-активных гидрофобных добавок, адсорбируясь на поверхности раздела воздух - вода, понижают поверхностное натяжение воды и стабилизируют мельчайшие пузырьки воздуха в цементном тесте.

2. Определяем рациональную дозировку добавки по табл.2 [3]:

     С-3 (0,3 – 0,45) ≈ 0,4

     ЛСТ -(0,15 - 0,25) ≈ 0,2

3. Выбираем концентрацию (0,4 + 0,2)% по массе от количества цемента.
4. Ориентировочная эффективность добавки:

     Рекомендуемое уменьшение количества Ц и В (15 - 20)%, принимаем 17%

5. Определяем новый расход цемента и воды

 
 
     

6. Определяем  новый расход щебня, т.к. коэффициент  =1,41

 
     

7. Определяем  расход песка на 1м³ бетона:

 
     

8. Определяем концентрацию и расход рабочего раствора добавки:

 
 
     

9. Определяем  недостающее количество воды затворения:

 
     

10. Производим  перерасчет количества компонентов на заданный объем бетоносмесителя 500л

     Расчитаем коэффициент выхода бетонной смеси β 
 
 
 
 
 
 

 

     Таблица 1.3 – Расход компонентов 

 

 

2. Расчет  состава легкого  бетона

 

2.1 Исходные данные 

     

• Класс бетона (марка по прочности на сжатие) В10 (М150)
• Характеристика бетонной смеси по удобоукладываемости:
• марка по подвижности П-2 (от 5-9с)
• Характеристика вяжущего:
• вид цемента - высокоалитовый БТЦ;
• активность цемента, Rц=39МПа;
• коэффициент нормальной густоты, К_нг-28%;
• средняя плотность цемента, γ_ц=3,1 г/см³;
• насыпная плотность цемента, γ_цн=1295 кг/м³.
• Характеристика крупного заполнителя:
• вид материала – шлакопемзовый щебень;
• наибольшая крупность-20 мм;
• насыпная плотность заполнителя, γ_щн=630 кг/м³;
• пустотность заполнителя, V_пуст=42,8%;
• марка по прочности П125.
• Характеристика мелкого заполнителя:
• вид материала – шлакопемзовый песок;
• модуль крупности М_к=3,9;
• насыпная плотность заполнителя, γ_пн=650 кг/м³;

 

     

2. Расчетная часть

 
     

1. Определяем  необходимое количество воды затворения по табл.4.4 [3]
2. В=310-350 л,

принимаем В=310 л

     Корректируем  количество воды согласно примечаниям

     а)+45; б) 0; 3) 0; 4) 0; 5) 0

3. По табл.4.3 определяем долю песка в смеси заполнителей:

 
     

4. Определяем  минимальную плотность  сухого бетона по табл.4.7 [3]

 
     

5. Определяем  ориентировочный  расход цемента по табл.4.15 [3]

     Ц=300кг

6. Определяем общий расход крупного и мелкого заполнителей

     З= γ_б -1,15Ц =1185 кг

7. Определяем плотность смеси заполнителей

 
     

8. Определяем  общий объем смеси  заполнителей

 
     

9. Определяем  расход песка

 
     

10. Определяем  расход крупного заполнителя

 
       
 
 

 

      

     

3. Реферат на тему: «Высокопрочный бетон»

 

     В строительстве наиболее распространены тяжелые  цементные бетоны общего назначения (конструкционные  бетоны). Основными  показателями качества конструкционных  бетонов являются средняя плотность, прочность на сжатие, осевое растяжение, растяжение при изгибе, морозостойкость, водонепроницаемость. Средняя плотность  тяжелых бетонов  колеблется в пределах от 2200 до 2500 кг/м³.

     В действующих нормативных  документах для них  установлены классы по прочности на сжатие В3,5...В80, на осевое растяжение В_t0,4...В_t4,0, растяжение при изгибе В_tв0,4...В_tв8,0, марки по морозостойкости F50...F1000, водонепроницаемости W2...W20.

     Наряду  с рядовыми крупнозернистыми бетонами в строительстве  применяют и разновидности  бетонов, отличающиеся структурными особенностями, составов и свойствами.

     Из  всей совокупности бетонов  в данном разделе  рассматриваются  мелкозернистые и  высокопрочные бетоны, бетоны, модифицированные полимерными добавками  и фибробетоны, а также бетоны специального назначения – гидротехнические, высокопрочные, жаростойкие, декоративные, электротехнические и бетоны для защиты от ядерных излучений.

     Высокопрочные бетоны

     К настоящему времени  нет строгого определения  для бетонов, которые  можно относить к  высокопрочным. Условная граница между бетонами рядовой и высокой прочности изменяется по мере развития технологии бетона. В 50–х годах прошлого столетия к высокопрочным относили бетон классов В25...В40 (М300...М500), в 60–х выше В50...В60. В настоящее время к высокопрочным бетонам (High Strength Concrete) относят обычно бетоны с прочностью при сжатии в 28–суточном возрасте 70...150 МПа. Евростандарт ЕN206 предусматривает возможность изготовления и применения бетонов включая класс В115. Благодаря, в первую очередь, применению эффективных модификаторов (суперпластификаторов и микрокремнеземистых добавок), освоена промышленная технология производства бетонов с прочностью, находящейся в указанном диапазоне, разработаны соответствующие нормы. Такие бетоны все шире применяют для несущих конструкций монолитных каркасов высотных домов мостов, морских платформ, виброгидропрессованных труб. В лабораторных условиях получены бетоны прочностью до 200 МПа и выше [4].

     К высокопрочным бетонам  можно отнести  и т.н. высококачественные бетоны (High Performance Concrete) имеющие прочность на сжатие в возрасте   2 сут 30...50 МПа, 28 сут – 60...150 МПа, морозостойкость – F600 и более, водонепроницаемость – W12 и выше, водопоглощение – менее 1...2%, истираемость не более 0,3...0,4 г/см², регулируемые показатели деформативности.

     Достижение  высокой прочности  тяжелого бетона на высокопрочных заполнителях возможно повышением плотности и прочности  цементного камня (когезионный фактор) и прочности контактной зоны (адгезионный фактор). Основным направлением достижения высокой прочности бетона является обеспечение предельно низких водоцементных значений при достаточно высокой степени гидратации цемента и необходимом уплотнении бетонной смеси. При низких значениях В/Ц положительно влияет на прочность бетона достижение оптимального соотношения между содержанием щебня и растворной составляющей.

     При постоянном содержании заполнителя прочность  бетона при изменении  В/Ц проходит через экстремальные точки, соответствующие такой структуре материала, при которой минимизируется его пористость. Объем пор в цементном камне, отнесенный к единице массы цемента, описывается простым уравнением:

                              П_ц.к.= В/Ц – 0,23a ,                                        (3.1) 

     где a– степень гидратации цемента.

     При реально достижимых значениях степени  гидратации цемента  в бетоне a=0,7...0,8 минимальные значения В/Ц цементного камня в бетоне, при котором объем его пор приближается к нулю равны 0,16...0,18. Оптимальное относительное водосодержание цемента, условно соответствующее его полному смачиванию при обычных условиях (без введения пластификаторов, прессующих воздействий и др.), соответствует примерно 0,876К_н.г, где К_н.г - водоцементное отношение цементного теста нормальной густоты. По И.Н.Ахвердову при оптимальной влажности цементное тесто характеризуется постоянными реологическими параметрами - предельным напряжением сдвига (t₀=1040 Па) и коэффициентом вязкости (К_в=20 Па), а также имеет сингулярную точку на кривой электросопротивления.

     С увеличением В/Ц при прочих равных условиях не только возрастает пористость цементного камня, но и существенно изменяется дифференциальная пористость, т.е. распределение пор в единице объема бетона по их радиусам. Установлено, что даже при небольшом изменении В/Ц увеличивается радиус капилляров[5].

     Традиционными способами уменьшения В/Ц при постоянном расходе цемента являются снижение расхода воды и переход на жесткие смеси, применение пластифицирующих добавок, повышение чистоты заполнителей, переход на заполнители с меньшей удельной поверхностью.

     Экспериментально  установлено, что  для высокопрочных  бетонов возможно применение мелких песков при условии отсутствия в них пылеватых  и глинистых примесей. Так, в опытах Н.И.Сытника и А.Л.Калищука показана возможность получения бетонов прочностью 80...100 МПа при использовании мелкого днепровского песка с модулем крупности Мк=1,54.

       

     Радикальным способом уменьшения В/Ц без существенного ухудшения удобоукладываемости бетонной смеси является введение добавок суперпластификаторов (СП). В отличие от обычных пластификаторов, снижающих расход воды до 10...15%, СП позволяют сокращать расход воды на 20...30% и более и соответственно увеличивать прочность бетонов (рис.1.1, 1.2). Регулированием количества СП и В/Ц могут быть получены бетоны с высокой ранней прочностью. При достаточно высокой дозе добавки она может возрастать в 2...3 раза.

     Учитывая  возможность увеличения воздухововлечения при введении СП особенно при повышенных дозировках, разработаны добавки с пеногасящими присадками, позволяющие добиться большего эффекта.

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение  СП позволяет обеспечить требуемую прочность  пропаренного бетона при сокращении до 30⁰С температуры изотермического прогрева или сокращении на 40...50% продолжительности тепловлажностной обработки за счет, главным образом,  длительности изотермического прогрева[2].

     Уменьшение  В/Ц в определенных пределах возможно и за счет увеличения расхода цемента, хотя этот путь имеет ограниченные возможности, учитывая возрастание усадочных деформаций и снижение трещиностойкости бетона. Высокопрочные бетоны целесообразно изготавливать при расходе цемента не более 550...600 кг/м³.

     При одинаковых значениях  В/Ц увеличение расхода цемента сверх

некоторого  оптимального значения приводит обычно к  снижению прочности. Этот вывод, многократно  подтвержденный исследователями, можно объяснить  необходимостью некоторой  оптимальной толщины  цементного теста  как клеевой прослойки  на зернах заполнителя, при которой достигается  максимальный адгезионный эффект. С этим выводом согласуются рекомендации о целесообразности обеспечения в бетонах высокой прочности коэффициента раздвижки a£1,2...1,3 и максимального насыщения бетона крупным заполнителем. В последнем случае образуется каркас из зерен щебня, что создает условия для вовлечения в "работу" самого заполнителя. Характер разрушения бетонов с таким каркасом свидетельствует о том, что 90...95% зерен крупного заполнителя участвует в восприятии разрушающих усилий. Уменьшению необходимого объема растворной составляющей, насыщению бетона щебнем и уменьшению расхода цемента способствует фракционирование крупного заполнителя и снижение его  
пустотности [5].

     Достижение  достаточно низких значений В/Ц при повышенных расходах цемента входит в противоречие с правилом постоянства водопотребности. Увеличение расхода цемента свыше 350...400 кг/м³ и соответственно критического В/Ц приводит к прогрессирующему увеличению необходимого расхода воды. Это в свою очередь снова требует увеличения расхода цемента для В/Ц=const и т.д.

     Критическое В/Ц (В/Ц)_кр, как показали многие исследования связано с нормальной густотой цемента (К_н.г): 

                                       (В/Ц)_кр ≈ 1,68К_н.г. ,                                       (3.2)  

     Введение  суперпластификаторов позволяет существенно уменьшить водосодержание цемента и бетонной смеси и разорвать "замкнутое кольцо", существенно снизив (В/Ц).

     Прочность бетона практически  линейно изменяется с увеличением  активности цемента. Высокопрочные бетоны классов В50...В80 можно  изготавливать при  умеренных В/Ц, применяя цементы марок М700...М800. В промышленности имеется опыт изготовления таких цементов в основном за счет увеличения содержания алита в клинкере до 60...65% и повышении удельной поверхности цемента до 4000...4500 см²/г. Бетоны на указанных цементах набирают через сутки твердения в естественных условиях 20...40% и через трое суток 50...70% марочной прочности. Однако производство таких цементов характеризуется высокой энергоемкостью и не получило распространения.

     К эффективным вяжущим для высокопрочных бетонов относятся вяжущие низкой водопотребности (ВНВ), получаемые тонким помолом портландцементного клинкера и минеральной добавки с введением порошкообразного суперпластификатора. ВНВ характеризуются высокой дисперсностью (S_уд=4000...5000 см²/г), низкой водопотребностью

     (Кн.г=16...20%) и активностью до 100 МПа. Водопотребность бетонных смесей на ВНВ на 35...50% ниже, чем на исходном портландцементе (рис.1.5).

     Отличительные их особенности –  повышенная чувствительность показателей удобоукладываемости к изменению расхода воды, нерасслаиваемость, повышенная вязкость в состоянии покоя и улучшенные тиксотропные свойства. Бетоны на ВНВ характеризуются интенсивным набором прочности уже через несколько часов, а к 1 сут их прочность может достигать до 60 МПа (рис.1.3).