Практическое задание: Технология бетонных и железобетонных изделий

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)

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