Расчет составов мелкозернистого бетона



Дата29.02.2016
өлшемі294 Kb.
түріАнализ
УДК 666.971
Дворкин Л.И., докт. техн. наук, проф., Дворкин О.Л., докт. техн. наук, проф., Житковский В.В., к.т.н. (Украинский государственный университет водного хозяйства и природопользования).

РАСЧЕТ СОСТАВОВ МЕЛКОЗЕРНИСТОГО БЕТОНА

Использование мелкозернистого бетона в строительстве (для дорожного покрытия, дорожных и тротуарных плит и др.) имеет ряд преимуществ над обычным бетоном [1].

Предлагаемая методика проектирования состава мелкозернистого бетона имеет ряд особенностей по сравнению с существующими [1, 2]:


  • При назначении необходимого цементно-водного отношения (Ц/В), учитывается тип бетонной смеси по ее удобоукладываемости, который определяет способ формования изделий и конструкций;

  • Используется физическая концепция формирования плотной структуры бетонной смеси (цементное тесто заполняет пустоты между зернами заполнителя и создает на его зернах пленку некоторой толщины , величина которой зависит от удобоукладываемости бетонной смеси, Ц/В, особенностей заполнителя и учитывает степень уплотнения бетонной смеси);

  • Учитывается не только крупность, но и форма зерен заполнителя через величину его удельной поверхности.

Многочисленные экспериментальные данные показывают, что на прочность мелкозернистого бетона при сжатии кроме Ц/В, активности цемента и качества заполнителя, влияет много других факторов, таких как удобоукладываемость смеси, условия твердения бетона, наличие и количество активных минеральных добавок и т.д. Наряду с этим значительное влияние на свойства мелкозернистого бетона имеет также и способ уплотнения смеси.

Для расчета прочности на сжатие мелкозернистого бетона можно использовать формулу общего вида [3]:



(1)

Анализ наших экспериментальных данных (табл.1), а также данных других авторов [2, 4] (рис.1) позволяет предложить усредненные значения коэффициентов А и b в формуле (1) (табл.2).


Таблица 1

Влияние цементно-водного отношения и качества заполнителя

на прочность мелкозернистого бетона

Вид

заполнителя



Удобоукладываемость бетонной смеси

Цементно-водное отношение

1,5

1,75

2

2,25

2,5

2,75

3

Прочность МЗБ на сжатие

в возрасте 28 сут, МПа



Кварцевый песок (Мкр=2,5; содержание примесей –1%, п=0,44 )

ОК=10 см

18,8

19,9

26,3

34,6

38,9





Ж=17 с

19,2

27,1

29,4

33,3

43

45,8



—*

30

29,2

35,4

44

51

51,5

58,2

Кварцевый песок (Мкр=1,6; содержание примесей –3%, п=0,46 )

ОК=10 см

14

17

25,1

29,8

37





Ж=17 с

18

21,3

27,7

35,1

36,3

44,6



—*

27,7

29,7

32

40,8

45,3

48,9

53,7

Кварцевый песок (Мкр=0,8; содержание примесей –9%, п=0,45 )

ОК=10 см

12,1

20,4

20,5

25,5

32,5





Ж=17 с

19,4

22,3

24,5

31,8

32,9

38,6



—*

21,1

25,8

33

35

43,8

47,5

49,2

Примечание: образцы отмеченных (*) серий были изготовлены из сыпучей бетонной смеси (влажность 6...7%) способом вибропрессования (амплитуда – 0,5 мм, частота – 50 Гц, длительность – 20 с, давление –0,06 МПа).
Т
аблица 2

Коэффициенты А и b в формуле (1) для расчета

прочности мелкозернистого бетона


Вид заполнителей

Пластичные бетонные смеси

Жесткие бетонные смеси

Сверхжесткие (полусухие) бетонные смеси

Заполнитель высокого качества

А=0,52, b=0,65

А=0,52, b=0,55

А=0,52, b=0,2

Заполнитель среднего качества

А=0,48, b=0,65


А=0,48, b=0,55

А=0,48, b=0,2

Заполнитель низкого качества

А=0,44, b=0,65


А=0,44, b=0,55

А=0,44, b=0,2

При расчете состава мелкозернистой бетонной смеси необходимо учитывать, что после ее уплотнения в бетоне всегда остается некоторый объем воздуха. Количество вовлеченного воздуха определяется особенностями конкретных воздухововлекающих добавок. Определенный объем воздуха остается в результате недоуплотнения бетонной смеси (защемленный воздух Vз.в). Аппроксимация данных [2] позволяет предложить выражения для расчета объем защемленного в мелкозернистых бетонных смесях воздуха (л):



  • для пластичных смесей:

Vз.в=-6,52ln(ОК+1) + 19,9 (2)

  • для жестких смесей:

Vз.в=24,95ln(Ж+1) - 8,3 (3)

Для смесей, жесткость которых нельзя определить обычными методами (сверхжесткие или полусухие (сыпучие) смеси), а также для бетонных смесей, которые уплотняются силовыми способами, объем защемленного воздуха зависит от параметров и особенностей способа уплотнения. Для сыпучих бетонных смесей, которые уплотняются вибропрессованием количество защемленного воздуха можно найти по номограмме полученной на основе наших экспериментальных данных [5] (рис. 2).

Расходы всех компонентов мелкозернистой бетонной смеси связываются между собою условием:

Vц.т.+Vп.+Vз.в =1000 л, (4)

где Vц.т. -объем цементного теста, л; Vп. -объем песка, л.

Количество цементного теста должна быть таким, чтобы заполнить пустоты между зернами песка и создать на них пленку некоторой толщины .

Можно записать условие:

, (5)

где п – пустотность заполнителя (песка);  – толщина пленки цементного теста; S – удельная поверхность заполнителя; н.п – средняя плотность заполнителя в насыпном состоянии; П – расход заполнителя.

А
нализ известных экспериментальных данных [1, 6] дает возможность утверждать, что условная толщина пленки (зависит от удобоукладываемости бетонной смеси (Ж или ОК), Ц/В, удельной поверхности заполнителя (S), пустотности заполнителя в насыпном состоянии (п) и объема между зернами заполнителя незаполненного цементным тестом (Vн).

Определить условную толщину цементной пленки на зернах заполнителя можно пользуясь номограммами (рис.3, 4).

Удельную поверхность заполнителя (S, см2/см3) с достаточной точностью можно определить, использовав формулу А.С. Ладинского [6]:

, (8)

где k – коэффициент, который зависит от вида песка; а...е – частные остатки на стандартных ситах с размером отверстий от 5 до 0,16 мм, %; ж – проход через сито с отверстиями 0,16 мм, %.

Величина Vн характеризует недостаток цементного теста для заполнения пустот между зернами заполнителя (а в некоторых случаях и на создание пленки условно-минимальной толщины (13 мкм)), наличие защемленного воздуха и уменьшение пустотности песка во время уплотнения смеси. Последний фактор можно учитывать, подставляя в формулы (6, 7) пустотность заполнителя в уплотненном состоянии.

В первом приближении Vн можно принимать равным объему защемленного воздуха Vз.в., однако в случае, если полученная величина будет м
еньше 13 мкм, Vн нужно увеличивать, пока условие (≥13 мкм) не будет выполнено.

Номограммы (рис. 3, 4) справедливы при применении портландцемента с нормальной густотой цементного теста НГ=28%, при НГ<28% толщину  нужно уменьшать, а при НГ>28% – увеличивать из расчета 5% на 1% изменения НГ. Для уточнения Vн по номограммам нужно соответственно сместить линию =13 мкм влево, если НГ>28% и вправо – если НГ < 28%.

Снижение величины Vн, в некоторых случаях (применение вибропрессования и сыпучих бетонных смесей), можно достичь увеличением количества цементного теста за счет введения дисперсного активного или инертного наполнителя (например гранитной пыли [7]).

Расходы компонентов мелкозернистого бетона можно найти, решив систему уравнений:

, (9)

где Vц – объем цемента; Vв – объем воды.

Из системы (9) находим расходы заполнителя и цемента:

(10)

(11)

Расход воды находится из условия:

В=Ц . В/Ц. (12)

Таблица 3

Примеры расчета состава мелкозернистого бетона

для Здолбуновского завода строительных материалов




Постановка

задачи и


исходные данные

Схема расчета

Результаты

расчета и

эксперимента





1

2

3

Пример №1

Рассчитать состав ДЗБ для изготовления декоративных элементов ограды. Класс бетона В22,5; жесткость бетонной смеси по ГОСТ 10181-76 – 10 с.

Исходные материалы:

портландцемент – Rц=50 МПа, ц=3,1 г/см3, НГ=28%;

кварцевый песок –

S=210 см2/см3кр=1,4), п=2,65 г/см3,пн=1,43 г/см3, пустотность п=0,46.


  1. По формуле (1), принимая значения коэффициентов А=0,44, b=0,55 в табл. 1(материал низкого качества), находим необходимое Ц/В.

  2. По формуле (3) находим объем защемленного воздуха.

  3. С помощью номограммы (рис. 3) находим условную толщину пленки  принимая в первом приближении величину Vн = Vз.п.. В связи с тем, что при таком приближении меньше условно-минимального (13 мкм), принимаем 13 мкм и по той же номограмме находим действительное значение Vн.

  4. По формуле (10) определяем расход песка.

  5. По формуле (11) определяем расход цемента.

  6. По формуле (12) определяем расход воды.




Ц/В= 1,91

Vз.п.= 0,0518 м3

Vн= 0,373 м3

П = 1507 кг/м3

Ц = 438 кг/м3

В = 230 л/м3


Rcж=33 МПа

Ж = 8 с.




Пример №2

Рассчитать состав ДЗБ для изготовления тротуарных плит. Класс бетона В30; ОК=10 см.

Исходные материалы:

портландцемент – Rц=50 МПа, ц=3,1 г/см3, НГ=28%;

кварцевый песок –

S=120 см2/см3кр=2,5), п=2,65 г/см3,пн=1,48 г/см3, пустотность п=0,44.


  1. По формуле (1), принимая значения коэффициентов А=0,52, b=0,65 в табл. 1(материал высокого качества), находим необходимое Ц/В.

  2. По формуле (2) находим объем защемленного воздуха (Vз.п.).

  3. С помощью номограммы (рис. 4) находим условную толщину пленки  принимая величину Vн = Vз.п.

  4. По формуле (10) определяем расход песка.

  5. По формуле (11) определяем расход цемента.

  6. По формуле (12) определяем расход воды.




Ц/В= 2,19

Vз.п.=0,00515м3

=18 мкм

П = 1191 кг/м3

Ц = 691 кг/м3

В = 316 л/м3


Rcж=41 МПа

ОК = 11 см.





Список использованной литературы

  1. Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высшая школа, 1987.

  2. Сизов В.П. Проектирование составов тяжелого бетона. – М.: Стройиздат, 1980.

  3. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Проектирование составов бетона с заданными свойствами. – Ровно, РДТУ, 1999.

  4. Оганесянц С.Я., Львович К.И. Проектирование составов песчаных бетонов в зависимости от технологии их изготовления. Совершенствование методов проектирования составов и контроля качества бетонов. Сб. науч. тр. МДНТП. М.: 1982.– с. 98-104.

  5. Дворкін Л.Й., Житковський В.В. Оптимізація параметрів ущільнення вібропресованого дрібнозернистого бетону з використанням гранітного відсіву.// Ресурсоекономні матеріали, конструкції будівлі та споруди. Зб. наук. праць. Вип.5.– Рівне: РДТУ, 2000.

  6. Сорокер В.И., Довжик В.Г. Жесткие бетонные смеси в производстве сборного железобетона. Г.: Стройиздат, 1964.

  7. Дворкин Л.И., Житковский В.В. Вибропрессованный бетон на основе отсевов измельчение гранита.//Вестник УДАВГ, вып.1, ч. 2., 1998.—С.120-124.

_____________ Дворкин Л.И.

_____________ Дворкин О.Л.

_____________ Житковский В.В.

18 ноября 2002 г.



Украина, г.Ровно, 33028, ул. Соборная, 11
Каталог: upload -> iblock -> f8f
iblock -> Тест по географии для государственной аттестации общего среднего образования учащихся
iblock -> Бекітемін Ұто директоры Қ. C.Әбдиев 2014ж
iblock -> Л. Н. Гумилев атындағы
iblock -> Решением Президиума Общероссийской общественной спортивной организации «Союз танцевального спорта России»
iblock -> Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі
iblock -> 007: Координаты «Скайфолл» Режиссер: Сэм Мендес в ролях: Дэниэл Крэйг, Хавьер Бардем, Джуди Денч, Райф Файнс, Бен Уишоу Премьера: 26 октября dvd/Blu-Ray: февраль «Куда мы едем?»


Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет