 |
|
Пример расчета состава бетонной смеси
Задание:
Вид покрытия:
1 – основание под дорожное покрытие;
2 – нижний слой двухслойного покрытия;
3 – однослойное дорожное покрытие;
4 – верхний слой двухслойного дорожного покрытия.
Подобрать состав бетонной смеси для однослойного дорожного покрытия со следующими характеристиками:
Предел прочности бетона при сжатии Rб = 40 МПа;
Осадка конуса ОК = 2 – 3 см;
Объем бетономешалки Vм = 1200л.
Имеются следующие материалы:
1. Портландцемент.
активность Rц = 50 МПа;
истинная плотность ρц = 3,1 г/см3;
насыпная плотность ρнц = 1,1 г/см3.
2. Песок кварцевый речной с модулем крупности Мкр = 3,13;
истинная плотность ρп = 2,6 г/см3;
насыпная плотность ρнп= 1,5 г/см3;
влажность Wп = 3%.
3. Щебень гранитный с пределом прочности на сжатие Rсж = 120 МПа;
истинная плотность ρщ = 3,1 г/см3;
насыпная плотность ρнщ= 1,7 г/см3;
средняя плотность ρсщ = 2,65 г/ см3;
влажность Wщ = 1%;
Максимальный диаметр D max = 40мм
4. Вода соответствует требованиям стандарта.
1 Предварительный расчет расхода составляющих материалов на 1 м3 бетона.
1.1 Определение водоцементного отношения.
,где
А – коэффициент, зависящий от качества исходных каменных материалов(0,65- для высококачественных материалов; 0,6 – для рядовых; 0,55 – для материалов пониженного качества);
RЦ – активность (марка) цемента, МПа,
RБ – предел прочности бетона, МПа.
Найденное значение В/Ц сравнивают с предельно допустимым для данного сооружения, например:
- для однослойных и верхнего слоя двухслойных дорожных покрытий В/Ц ≤0,5;
- для нижнего слоя двухслойных дорожных покрытий В/Ц ≤ 0,6;
- для оснований усовершенствованных покрытий В/Ц не нормируется.
Если В/Ц получится больше предельно допустимого, к расчету принимается предельно допустимое В/Ц, а если меньше, то принимаем значение В/Ц, найденное по расчету.
Для однослойного дорожного покрытия предельно допустимое значение [В/Ц] = 0,5. Так как расчетное значение больше допустимого, то к расчету принимаем предельно допустимое значение, т.е. В/Ц = 0,5.
1.2 Определение расхода воды в литрах на 1 м3 бетона в зависимости от осадки конуса и наибольшего размера зерен крупного заполнителя
По таблице 1 или графику (рис.1)(см. ПРИЛОЖЕНИЕ) находим:
ОК = 2 см - 170 л
ОК = 3 см – 175 л
Находим среднее арифметическое В = 
л
1.3 Определение расхода цемента на 1 м3 бетона
кг
Рассчитанный цемент сравнивают с минимально допустимым, устанавливаемым в зависимости от назначения цементобетона:
- для однослойных и верхнего слоя двухслойных дорожных покрытий 300 кг/ м3;
- для нижнего слоя двухслойных дорожных покрытий и оснований 270кг/ м3;
- для искусственных сооружений на автомобильных дорогах -240 кг/ м3.
Если полученный по формуле расход цемента больше минимально допустимого, принимается к расчету его значение, если меньше – минимально допустимое.
Сравниваем расчетное значение с минимально допустимым количеством цемента для однослойного дорожного покрытия [Ц] = 300кг/ м3. Так как расчетное значение больше минимально допустимого, то к расчету принимаем Ц = 345 кг.
1.4 Определение расхода щебня
Vпуст – пустотность щебня; Vпуст = 
Для определения коэффициента раздвижки α , определим абсолютный объем цементного теста:
Vцт = 
= 
По рисунку 2 (см. ПРИЛОЖЕНИЕ) находим коэффициента раздвижки α=1,4.
кг
1.5 Определение расхода песка на 1м3 бетона.
кг
1.6 Определение рецепта цементобетонной смеси при В/Ц = 0,5.
=1 : 1,49 : 4,66
2 Приготовление пробного замеса
2.1 Приготовление пробного замеса в объеме 10 литров
Рассчитываем расход материалов для приготовления пробного замеса в объеме 10 литров:
Цемент: 
Песок: 
Щебень: 
Вода: 
2.2 Определение подвижности бетонной смеси
Осадка конуса оказалась равной 1 см (меньше заданной). Нужно добавить 5 -10 % цемента и воды от ранее взятой массы. При этом В/Ц должно остаться без изменений.
1,73 л – 100% 3,45 кг – 100%
Х л – 10% Х кг – 10%
Х = 0,173 л Х = 0,345 кг
Добавим 345 гр цемента и 172,5 мл воды.
2.3 Уточнение состава смеси с учетом добавленных материалов
Цемент: 3,45+0,345=3,795 кг;
Песок: 5,14 кг;
Щебень: 16,07 кг;
Вода: 1,73+0,173 = 1,9л.
Определим новый состав материалов на 1м3 бетонной смеси.
∆Vцт = 
V = 10 л
Ц/ = 
кг
В/ = 
л
П/ = 
кг
Щ/ = 
кг
Определим новый рецепт цементобетонной смеси при В/Ц = 0,5.
3 Расчет полевого состава цементобетонной смеси
Номинальный состав бетонной смеси пересчитывают на полевой на основании установленной влажности песка и щебня, которая в значительной степени влияет на В/Ц и снижает прочность бетона. Количество воды уменьшается на величину, равную количеству воды в заполнителях.
Определим полевой состав цементобетонной смеси:
Цп = Ц/ =369 кг
Вп = 
Пп = 
Щп = 
4 Определение коэффициента выхода бетона
При перемешивании бетонной смеси мелкие зерна ее компонентов располагаются в пустотах между более крупными. Песок – между щебнем или гравием, а пустоты в песке заполняются цементным тестом. Объем бетонной смеси, поэтому будет меньше, чем сумма объемов составляющих его сухих материалов в насыпном виде. В связи с этим определяют коэффициент выхода бетона β – отношение объема полученной бетонной смеси (1м3 = 1000л) к сумме объемов цемента, песка и щебня (гравия), взятых для приготовления смеси.
Для крупнозернистых бетонов β =0,67 – 0,7, а для мелкозернистых β = 0,7 – 0,8. Этот показатель является важной технико – экономической характеристикой качества заполнителя и бетона: чем он выше, тем экономичнее смесь.
β= 
5 Определение расхода материалов на один замес бетономешалки
Имея расход материалов на 1 м3 бетона Ц/, В/ ,П/ ,Щ/ , можно подсчитать количество материалов в килограммах для одного замеса в объеме имеющейся бетономешалки. Для этого расход материалов на 1 м3 бетона следует разделить на 1000 и умножить на объем бетономешалки и на коэффициент выхода бетона в литрах.
Цз = β 
= 
Вз =β 
= 
Пз = β 
= 
Щз = β 
= 
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1
| Характеристика бетонной смеси | Содержание воды в бетонной смеси, л/ м3 при крупности щебня, мм | |||
| Осадка конуса, см | Жесткость, с | |||
| 150-200 | ||||
| 90-120 | ||||
| 60-90 | ||||
| 30-60 | ||||
| 15-30 | ||||
| - | ||||
| - | ||||
| - | ||||
| - | ||||
| - | ||||
| - | ||||
| - |
Примечание:1. Данные таблицы справедливы для бетона на портландцементе, среднем песке и щебне.
2. При использовании пуццоланого цемента расход воды увеличивается на 15-20 л/м3, при использовании гравия или крупного песка – уменьшается на 10 л/м3, при мелком песке увеличивается на 10 л/м3.
3. При использовании щебня или гравия с водопоглощением более 1%, расход воды нужно увеличить на 7 л/м3 на каждые 0,5% увеличения водопоглощения.
Рисунок 1. График для определения расхода воды на 1 м3 бетонной смеси, приготовленной из портландцемента, среднего песка с модулем крупности 2,4- 2,7:
1- кривые для щебня;
2 – для гравия;
цифры над кривыми – максимальный размер зерен щебня (гравия.)
Рисунок 2. График для определения коэффициента раздвижки зерен α.