Расчетно-экспериментальное проектирование составов легкого бетона



Дата22.02.2016
өлшемі86.5 Kb.




УДК 666.973.001.2

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

СОСТАВОВ ЛЕГКОГО БЕТОНА

Дворкин Л.И., д.т.н., проф., Дворкин О.Л., д.т.н., проф. (Национальный университет водного хозяйства и природопользования, г.Ровно, Украина)


Существующие методы расчета составов легких бетонов сводятся, в основном, к подбору расходов компонентов по эмпирическим табличным данным с учетом многочисленных поправок и дальнейшей проверке в лабораторных и производственных условиях. Подобные методы не позволяют явно определять возможные способы регулирования свойств бетонов и не удобны для алгоритмизации вычислительной процедуры.

Ряд расчетных методов предполагает использование обобщенных зависимостей [1-3]. Однако в таких случаях, как правило, требуются данные по специальным свойствам цемента, заполнителей и другим параметрам, трудноопределимым на практике.

Авторами предлагаются новые расчетные методы проектирования составов легких бетонов плотной и поризованной структуры. Данные методы используют ряд аналитических зависимостей а также зависимостей, полученных путем аппроксимации экспериментальных данных, и описывающих связь между искомыми параметрами состава и характеристиками бетона.

Методы применимы для расчета состава легких бетонов плотной структуры на кварцевом песке.



І. Расчет состава конструктивного керамзитобетона по коэффициенту конструктивного качества.

В данном методе исходной величиной для расчета является широко используемый для оценки строительных материалов коэффициент конструктивного качества , где Rб – прочность при сжатии в МПа, б – плотность, кг/м3.

При постоянной плотности прочность керамзитобетона зависит, главным образом, от расхода цемента (Ц) и прочности зерен керамзита (Rк) [2]. Обобщенная зависимость А = f (Ц, Rк), полученная путем аппроксимации литературных данных и данных авторов и с учетом корреляции между прочностью заполнителя и средней плотностью его зерен, а, следовательно, и насыпной плотностью к.н, имеет вид:

, (1)

где k = 6∙10-7; n = 0.3; bкоэффициент, зависящий от прочности бетона.

В более общем случае коэффициент конструктивного качества А необходимо рассматривать как некий мультипликативный коэффициент А* – произведение коэффициентов Аi, учитывающих влияние ряда технологических факторов, в частности вид применяемого цемента и удобоукладываемость смеси:

А* = рАі ∙А1∙А2, (2)

Значение коэффициента А1 в зависимости от марки бетона и активности цемента (Rц), МПа10:



А1 = 1 / ((abRц)∙Rбc∙Rц + d); (3)

где a = 0,0173; b = 4∙10-5; c = 4∙10-4; d = 1,154 – ряд эмпирических коэффициентов. При использовании цемента М400 можно принимать А1 = 1.

Значение коэффициента А2 зависит от необходимой жесткости (подвижности) смеси:

А2 = 1,038 –0,0094∙Ж; (4)

или А2 = 0,0164∙ОК + 1,054, (5)

где Ж – жесткость смеси, с по стандартному вискозиметру, ОКподвижность, см.

Если представить керамзитобетон как материал, состоящий из керамзита и цементно-песчаного раствора, то его объем будет составлять:



Vб = Vк + Vр. (6)

Среднюю плотность бетона можно найти из уравнения:



(7)

где объемная концентрация керамзита, зцт плотность зерен керамзита в цементном тесте, зк плотность зерен керамзита, р плотность раствора, которая может быть принята равной в среднем 2100 кг/м3 [2].

Входящий в формулу (7) коэффициент Кр, представляет собой коэффициент раздвижки зерен керамзита раствором, т.е. учитывает часть раствора, которая вводится в бетонную смесь сверх количества, необходимого для заполнения межзерновых пустот в керамзите . Тем самым, коэффициент раздвижки определяет консистенцию смеси, ее удобоукладываемость.

В результате проведения серии экспериментов по формуле (7) были рассчитаны значения Кр, связанные в зависимость Кр = f (б, к.н, Ж). Упрощенно данная зависимость представлена в виде табл.1.

Объемную концентрацию керамзита можно связать с его межзерновой пустотностью уравнением:

или . (8)

Таким образом, задача нахождения расхода керамзита сводится к определению значения Кр при заданных свойствах бетона.

Таблица 1

Оптимальные значения коэффициента раздвижки



Насыпная плотность керамзита, кг/м3

Плотность бетона, кг/м3

1300

1400

1500

1600

1700

1800

400

500


600

700


800

900


1,25

1,18


1,10





1,33

1,25


1,19





1,45

1,36


1,28

1,20




1,50


1,39

1,29


1,21



1,54



1,45

1,33


1,22

1,59



1,49

1,35


Примечание. Данные по коэффициенту раздвижки приведены для смесей с ОК=5 см. Для смесей с ОК=15…20 см Кр увеличивается на 0.15…0.2 в зависимости от плотности бетона. Для жестких бетонных смесей Кр уменьшается на 0.1…0.15 в зависимости от значения жесткости и плотности бетона.
В общем случае, назначение предварительного состава конструктивного керамзитобетона по предлагаемому методу, может производится по следующей схеме:

1. Из условий обеспечения заданной прочности Rб и плотности б керамзитобетона определяется значение коэффициента А*.

2. Определяют значение коэффициента А1 в зависимости от марки бетона и активности цемента (формула 3).

3. По необходимой жесткости (подвижности) смеси находят коэффициент А2 (формулы 4, 5).

4. Из формулы (2) находят значение коэффициента А.

5. При использовании керамзита с определенным значением насыпной плотности расход цемента может быть получен из зависимости (1):



. (9)

Формула (9) учитывает применение керамзита наибольшей крупностью 20 мм. При использовании керамзита крупностью 10 мм, расход цемента необходимо увеличивать в среднем на 10%, а крупностью 40 мм – уменьшать на 10%.

6. Для определения расхода крупного заполнителя (керамзита) предварительно принимают значение коэффициента раздвижки Кр зерен керамзита растворной составляющей в зависимости от насыпной плотности керамзита и плотности бетона (табл. 1).

7. Находят объемную концентрацию крупного заполнителя (керамзита) из формулы (9). Принимая среднее значение межзерновой пустотности керамзита , можно найти



. (10)

8. Расход крупного заполнителя К, кг/м3:



К = зцт , (11)

где зцт – плотность зерен керамзита в цементном тесте, кг/м3.

При отсутствии данных по плотности зерен заполнителя в цементном тесте, можно пользоваться следующей зависимостью:

К = ∙1,05зк = 1,89 к.н . (12)

9. Ориентировочный расход воды определяем исходя из удобоукладываемости смеси и насыпной плотности керамзита:


В = 2,33∙ОК - 20,38∙Ln(рк.н) + 335,6 (13)

или В = 258,2 - 21,87∙Ln(Ж) - 0,0395рк.н . (14)

Уравнения (13-14) получены путем статистической обработки данных [1-4] и справедливы при применении керамзитового гравия с наибольшей крупностью зерен 20 мм. При увеличении крупности зерен крупного заполнителя до 40 мм расход воды уменьшают на 15 л, а при уменьшении до 10 мм – увеличивают на 15 л.

10. Расход плотного (кварцевого) песка П, кг/м3 определяется из уравнения средней плотности легкого бетона в сухом состоянии:

П = б − 1,15Ц − К. (15)



ІІ. Расчет состава конструктивного керамзитобетона на основе обобщенных эмпирических уравнений.

Данный метод имеет определенные отличия от предыдущего. В частности, насыпная плотность крупного заполнителя определяется расчетным путем, а не назначается. Кроме того, метод является более общим, позволяя по нижеприведенному алгоритму рассчитывать составы бетона не только на керамзите а и на других легких заполнителях, при этом изменяются лишь некоторые коэффициенты в уравнениях.

1. Из условий обеспечения заданной прочности бетона (Rб, МПа) и его средней плотности (ρб, кг/м3) определяется марка керамзита по насыпной плотности ρк.н, кг/м3:

, (16)
2. Расход цемента определяют исходя из заданной прочности бетона Rб и марки крупного заполнителя по прочности. Поскольку существует определенная корреляция между прочностью заполнителя и средней плотностью его зерен, то нами получены зависимости по которым расход цемента (Ц, кг/м3) определяется из величин Rб и ρк.н:

Ц = [29,86Rб − 119,1 − (0,021Rб − 0,16)∙к.н]∙Кц, (17)

Кц – коэффициент поправки на марку цемента, при использовании цемента с маркой, отличной от М400 (для М400 Кц =1):

Кц = (0,0019 − 0,00004Rц)∙Rб − 0,00316∙Rц + 1,1076. (18)

3. Начальный расход воды Во, л/м3, в зависимости от показателя удобоукладываемости бетонной смеси и вида заполнителя:



Во = 3,33∙ОК + 224,7 − 0,05∙к.н, (19)

или Во = 235,8 − 0,85∙Ж − 0,05∙к.н. (20)

Уравнения (19-20) также как (13-14) справедливы при крупности зерен заполнителя 20 мм. При увеличении крупности зерен крупного заполнителя до 40 мм расход воды уменьшают на 15 л, а при уменьшении до 10 мм – увеличивают на 15 л.

4. Для определения расхода керамзита предварительно находим значение его объемной концентрации :

начальное значение о = 0,0004к.н − 0,0005б + 0,926. (21)

Уравнение (21) справедливо при водопотребности песка 8% и при Во = 200 л/м3.

При другом значении Во необходимо учитывать поправку :

 = (1,2 − 0,001Во) − 1. (22)

Общее значение объемной концентрации

= о + . (23)

5. Расход керамзита К, кг/м3 определяется по формулам (11-12).

6. Поправки на расход воды В1, В2 и общий расход воды В, л/м3:



В1 = 2000( − 0,37)2, (24)

В2 = 0,15(Ц − 450) при Ц > 450 кг/м3, (25)

В2 = 0 при Ц ≤ 450 кг/м3. (26)

Общий расход воды, л/м3:



В = Во + В1 + В2. (27)

7. Расход мелкого заполнителя определяется по уравнению (15).


Общий алгоритм расчета по обеим методикам приведен на рис. 1. В табл. 2 приведены результаты расчета состава конструктивного керамзитобетона марки 250 с плотностью 1700 кг/м3 при подвижности бетонной смеси 3…7 см, по методам, предлагаемым в Руководстве [5] и в данной статье. Материалы: портландцемент М500, керамзит с максимальной крупностью зерен 20 мм, пустотностью 0.44 и насыпной плотностью 700 кг/м3, песок кварцевый с плотностью 2600 кг/м3 и водопотребностью 8%.

Таблица 2

Результаты расчета состава конструктивного керамзитобетона

Составы

Расход материалов, кг на 1 м3 бетона

цемент

вода

керамзит

кварцевый

песок

по предлагаемым методам:

I

II



по [5]

375


371

362

214

207


205

456


463*

452

804

810


880

* Расчетное значение насыпной плотности керамзита 730 кг/м3.

Результаты расчета по различным методам показывают достаточно высокую сходимость значений расходов материалов.

Каждая из приведенных методик применима для расчета предварительного состава керамзитобетона плотной структуры, который должен уточнятся в производственных условиях.

Список литературы

1. Ахвердов И.Н. Легкий бетон. – М.: Госстройиздат, 1955. – 100 с.

2. Довжик В.Г., Дорф В.А., Петров В.П. Технология высокопрочного керамзитобетона. – М.: Стройиздат, 1976. – 136 с.

3. Иванов И.А. Технология легких бетонов на искусственных легких заполнителях. – М.: Стройиздат, 1974. – 287 с.

4. Справочник по бетонам и растворам / Чехов А.П., Сергеев А.М., Дибров Г.Д. – К.: Будівельник, 1983. – 216 с.

5. Руководство по подбору составов конструктивных легких бетонов на пористых заполнителях. – М.: Стройиздат, 1974.







Рис.1. Блок-схема расчета состава конструктивного керамзитобетона

Каталог: upload -> iblock
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