Проектирование состава бетона-2

Проектирование состава бетона

Пояснительная записка по курсовому проекту по дисциплине «Материаловедение»

Выполнил:

Санкт-Петербургский Государственный политехнический университет

Санкт-Петербург

2003

Исходные данные.

Спроектировать состав бетона для каждой из трех зон напорного сооружения, расположенного в открытом водоеме, исходя из требований, приведённых в таблице 1.

Таблица 1

№ п/п	Зона сооружения	Класс бетона по прочности	Класс бетона по водонепроницаемости	Класс бетона по морозостойкости	ОК, см
I	Надземная	В 20	-	-	6
II	Подводная	В 25	W 4	-	5
III	Надводная	В 30	W 8	F 300	8

Бетон в зоне I:

обычный

крупный заполнитель гравий непромытый

фракции заполнителей: мелкая и крупная

Бетон в зонах I и II:

гидротехнический

крупный заполнитель гравий непромытый

гравий фракционированный с Dнаиб = 80 мм

Подсчитать расходы материалов на 1 куб.м. бетона методом абсолютных объемов (для бетона I ), приняв γц = 3,10 г/куб.см., γп = γкр = 2,65 г/куб.см.

И методом, когда известна объемная масса бетона (для I и II),

приняв γб = 2400 кг/куб.м

Оценка агрессивности воды-среды (по данным табл.2)

Оценка степени агрессивного воздействия сред дана по отношению к бетону на любом из цементов, отвечающих требованиям #M12293 2 871001094 3271140448 164122765 4294961312 4293091740 282702262 247265662 4292033672 557313239ГОСТ 10178-76#S и ГОСТ 22266-76.

Таблица 2.

Вид агрессивности	Показатель агрессивности	Фактическое содержание	Нормативное содержание	Марка бетона по водонепроницаемости	Вид цемента	Вывод об агрессивности
1. Выщелачивающая	Ж (в мг-экв/л)	3,6	>1,05	W4 W8	ш ш	неагрессивная неагрессивная
2. Общекислотная	pH	6,2	5-6,5 >4	W4 W8	ш ш	слабоагрессивная неагрессивная
3. Углекислая	Содержание агрессивной CO2 (в мг/л)	71	>40 >40	W4 W8	ш ш	среднеагрессивная неагрессивная
4. Магнезиальная	Ионы Mg (в мг/л)	1010	1000-2000 <3000	W4 W8	ш ш	слабоагрессивная неагрессивная
5. Щелочная	Ионы К + Na (в мг/л)	80	<50000 <80000	W4 W8	ш ш	неагрессивная неагрессивная
6. Сульфатная	Анионы SO4 (в мг/л)	1350	<1500 <5100	W4 W8	ш ш	неагрессивная неагрессивная
7. Общесолевая	Сумма солей (в г/л)	4,5	<10 <50	W4 W8	ш ш	неагрессивная неагрессивная
8. Аммонийная	Ионы NH4 (в мг/л)	105	100-500 <800	W4 W8	ш ш	слабоагрессивная неагрессивная

Исходя из результатов оценки агрессивности среды, требований СНиП 2.03.11-85, требований по морозостойкости, а также табл. 3. задания выбираем:

в зоне I - портландцемент марки 400, В/Ц ≤ 0,60;

в зоне II – шлакопортландцемент марки 400, В/Ц ≤ 0,60;

в зоне III - сульфатостойкий портландцемент марки 400, В/Ц ≤ 0,45.

Бетон в зоне I.

Необходимо определить значение тpex параметров состава бетона, удовлетворяющих заданным свойствам.

1) Первым параметром определяем водоцементное отношение.

При экспериментальном определении зависимостей, связывающих прочность бетона с величиной водоцементного отношения, необходимо приготовить несколько образцов (кубы или цилиндры) из бетонных смесей с разными значениями водоцементного отношения, но постоянными Ц и r. Их выдерживают 28 дней, испытывают на сжатие и строят график зависимости R от В/Ц.

Активность портландцемента марки 400: Rц = 400 кгс/см = 39,2 МПа.

Rзад = 20/0,78 = 25,64 МПа.

R28	36,4	29,8	25,7	23,1	21,4	20,2	19,5
В/Ц	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8

 

По графику В/Ц = 0,6 (см. Рис.1)

2) Вторым параметром находим расход заполнителей. В/Ц = 0,6.

r	0,3	0,32	0,34	0,35	0,4	0,45	0,5
OK, см	5	5,5	6	-	5	3	2

 Определение оптимальной доли песка (rопт) по наибольшей подвижности бетонной смеси. В этом случае оптимальным принимается такое значение r, при котором бетонная смесь имеет наибольшую подвижность. Опыты проводятся с бетонными смесями, характеризующимися постоянным В/Ц и постоянным расходом цемента Ц.

Опыт состоит в том, что затворяют 4-5 бетонных смесей, отличающихся друг от друга значением r (В/Ц и Ц для всех смесей одинаковы). С помощью линейки определяют осадку конуса (в см) каждой смеси и по данным опытов строят график зависимости ОК= f ( r ). Оптимальное значение rопт соответствует наибольшей подвижности бетонной смеси ОКmax.

Из графика видно, что rопт = 0,346 (cм. Риc.2).

3) Третьим параметром находим расход цемента.

Опыт состоит в том, что затворяют 4-5 бетонных смесей, отличающихся расходом цемента. Смеси должны иметь одинаковые В/Ц и r,найденные ранее. Определяют ОК каждой смеси и по данным опыта строят график ОК = f (Ц). По ОКзад = 6 см находим необходимый расход цемента.

При В/Ц = 0,6 для бетонной смеси на гравии с Dнаиб = 80 мм.

Ц	225	250	275	300	325	350	375
ОК, см	1,68	3,92	6,72	9,52	12,88	16,80	19,04

 При ОК = 6 см Ц = 270 кг/куб.м (см. Рис.3)

Запроектированный состав бетона характеризуется следующими параметрами:

Расход цемента Ц = 270 кг/куб.м

Доля песка в смеси заполнителей r = 0,346

В/Ц = 0,6

Подсчитаем расход материалов на 1 куб.м. бетона методом абсолютных объемов при γц = 3,10 г/куб.см., γп = γкр = 2,65 г/куб. см.

Принимаем, что объем тщательно уплотненной смеси равен сумме абсолютных объемов составляющих ее материалов.

Решаем систему: 1000 = Vц + Vв + Vп + Vкр

В = В/Ц ∙ Ц = 0,6 ∙ 270 = 162 кг/куб.см.

r = П/(П + Кр)

1000 = 270/3,1 + 162 + П/2,65 + Kp/2,65

П + Кр = 1990

П = 0,346 ∙ 1990 = 688

Kp = 1302

Т.е. для приготовления 1 куб. м. бетона необходимо взять:

Цемент = 270 кг;

Вода = 162 кг;

Песок = 688 кг;

Кр = 1302 кг.

Бетон в зоне II

Необходимо определить значение трех параметров состава бетона, удовлетворяющих заданным свойствам.

1) Первым параметром определяем водоцементное отношение.

Т.к. нам дан класс бетона по прочности В 25 и класс бетона по водонепроницаемости W4, то мы должны найти два значения В/Ц и выбрать наименьшее.

1.1 При экспериментальном определении зависимостей, сзязывающих прочность бетона с величиной водоцементного отношения, нео6ходимо приготовить несколько образцов (кубы или цилиндры) из бетонных смесей с разными значениями водоцементного отношения, но постоянными Ц и r. Их выдерживают 180 дней, испытывают на сжатие и строят график зависимости R от В/Ц.

Марка цемента 400.

Rзад = 25/0,78 = 32,05 МПа.

В/Ц	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8
R180	40,8	33,4	28,8	25,9	24,0	22,6	21,8

 По графику (В/Ц)1 = 0,565 (см. Рис.4)