Практическое задание: Технология бетонных и железобетонных изделий

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

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).