Ргр. Архитектурностроительный институт Кафедра проектирования городской среды Дисциплина Строительные материалы Расчетнографическая работа
 Скачать 60.5 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Орловский государственный университет им.И.С.Тургенева» Архитектурно-строительный институт Кафедра проектирования городской среды Дисциплина «Строительные материалы» Расчетно-графическая работа. Работу выполнил: Направление 08.03.01 Строительство Группа 91С Шифр: 190935 Войнов А.И. Работу проверил: преподаватель Соломенцев А.Б. ________________ г. Орёл, 2020 г. Содержание. Введение……………………………………………………………………………… 3 Подбор состава тяжелого бетона…………………………………………………… 5 Подбор состава строительного раствора…………………………………………... 7 Подбор состава асфальтобетона…………………………………………………... 12 Заключение…………………………………………………………………………. 15 Список используемой литературы………………………………………………... 16 Введение Бетон на неорганических вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.). Бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства. Технико-экономическими преимуществами бетона и железобетона являются: низки уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, механизации и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет и изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами. Недостатком бетона, как любого каменного матери является низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения воспринимает арматура. Близость коэффициентов температурного расширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства. Классифицируют бетоны по следующим основным признакам: назначению, средней плотности, виду вяжущего, виду заполнителей, структуре и условиям твердения. По основному назначению различают следующие бетоны: конструкционные и специальные (жаростойкие, коррозионностойкие, декоративные, теплоизоляционные, радиационно-защитные, бетон полимеры, полимербетоны и др.). Конструкционные бетоны — это бетоны несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений, определяющими требованиями к качеству которых являются требования по физико-механическим характеристикам. Конструкционные бетоны делят на обычные, гидротехнические, дорожные и др. Обычным называют бетон, к которому не предъявляются особые требования. К гидротехническим относят бетоны, применяемые для возведения гидротехнических сооружений (плотин, водорегулирующих, водозаборных и других сооружений). Плотина на Саяно-Шушенской ГЭС до аварии 17.08.09 г. и после Дорожным называют бетон, применяемый в покрытиях дорог, аэродромов и других подобных сооружений. Жаростойкие бетоны применяют для изготовления конструкций, которые в условиях эксплуатации подвергаются постоянному или периодическому воздействию температур от 200 до 1800°С. Конструкционно-теплоизоляционные бетоны предназначены для железобетонных конструкций, к которым предъявляются требования как по несущей способности, так и по теплоизоляционным свойствам. Коррозионностойкими называют бетоны, способные в условиях эксплуатации противостоять действию агрессивных сред. В зависимости от средней плотности различают особо тяжелые, тяжелые, легкие и особо легкие бетоны. Особо тяжелые бетоны со средней плотностью более 2500 кг/м изготовляют на особо тяжелых заполнителях (магнетит, лимонит, барит, чугунная дробь, обрезки стали). Эти бетоны применяют для изготовления специальных конструкций, например при сооружении зданий атомных электростанций для защиты от радиоактивного излучения. Тяжелые бетоны со средней плотностью 2000…2500 кг/м3 изготовляют на плотном песке и крупном заполнителе из плотных горных пород и используют во всех несущих конструкциях. Легкие бетоны со средней плотностью 500…2000 кг/м3 выпускают на пористом крупном заполнителе и пористом или плотном мелком заполнителе. Их используют в основном для производства ограждающих или несущих конструкций. Особо легкие бетоны (ячеистые) со средней плотностью менее 500 кг/м изготовляют на основе вяжущего вещества, кремнеземистого компонента и парообразователя. Они применяются в качестве теплоизоляционного материала в виде плит, скорлуп, стеновых изделий (мелких блоков и панелей). По виду вяжущего бетоны подразделяют следующим образом: бетоны на цементных вяжущих; бетоны на известковых вяжущих; бетоны на гипсовых вяжущих; бетоны на шлаковых и бетоны на специальных вяжущих. По виду заполнителей различают: бетоны на плотных заполнителях; бетоны на пористых заполнителях; бетоны на специальных заполнителях. По крупности зерен заполнителей различают бетоны мелкозернистые и крупнозернистые. Мелкозернистым считается бетон, в котором размеры зерен крупного заполнителя менее 10 мм. Строительный раствор - это искусственный каменный материал, полученный в результате затвердевания растворной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого и заполнителя и добавок, улучшающих свойства смеси и растворов. Состав строительного раствора отличается от бетона отсутствием крупного заполнителя, поэтому свойства раствора аналогичные свойствам бетона. Строительные растворы применяют виде тонких слоев швов каменной кладки и штукатурки, которые укладываются тонким равномерным слоем на Пористые основания. Для изготовления строительных растворов чаще используют неорганические вяжущие вещества (цементы, воздушную известь и строительный гипс). Строительные растворы разделяют в зависимости от вида вяжущего вещества, величины плотности и назначения. По виду вяжущего различают растворы цементные, известковые, гипсовые и смешанные - цементно-известковые, цементно-глиняные, известково-гипсовые и др. По плотности различают: тяжелые растворы плотностью более 1500 кг/м3, изготовляемые обычно на кварцевом песке, легкие растворы плотностью менее 1500 кг/м3, изготовляемые на пористом мелком заполнителе и с породообразующими добавками. По назначению строительные растворы бывают: кладочные - для каменной кладки стен, фундаментов, столбом, сводов и др.; штукатурные — для оштукатуривания внутренних стен, потолков, фасадов зданий; монтажные - для заполнения швов между сборными панелями, блоками и т.п. при монтаже зданий и сооружений; специальные - декоративные, гидроизоляционные, тампонажные и др. Строительные растворные смеси изготавливают из минерального вяжущего, мелкого заполнителя фракцией менее 5 мм, воды и добавок. Состав раствора подбирают В зависимости от назначения по специальным формулам с использованием графиков и таблиц. Для регулирования св-в составов в них дополнительно вводят минеральные и химические добавки. Качество растворной смеси оценивают по подвижности, водоудерживающей способности, плотности и расслаиваемости. Строительные растворы поступают на объекты в готово виде с завода или в виде сухих смесей, затворяемых водой на строй площадке. По виду вяжущего строительные растворы бывают: цементные, приготовленные на портландцементе или его разновидностях; известковые — на воздушной или гидравлической извести, гипсовые — на основе гипсовых вяжущих веществ — гипсового вяжущего, ангидритовых вяжущих; смешанные — на цементно-известковом вяжущем. Выбор вида вяжущего производят в зависимости от назначения раствора, предъявляемых к нему требований, температурно-влажностного режима твердения и условий эксплуатации здания или сооружения. Цементные растворы нередко используются в каменной и кирпичной кладке в случаях, когда конструкция расположена ниже уровня подпочвенных вод, а также для оштукатуривания цоколей, наружных стен, карнизов, заливания стяжек пола. Для помещений с влажностью выше 60% это оптимальный тип строительного раствора. Глиняные смеси обычно используют как кладочные — для труб, очагов и печей, а также для наземной части строений, не подверженной воздействию влаги. Пластичность материала обуславливает малую степень усадки, однако и твердеет такой состав относительно медленно. Сложные растворы — в состав которых входит несколько типов вяжущих веществ — наиболее популярны благодаря тому, что они обладают достоинствами смесей на основе различных компонентов. Они также обладают более высокой прочностью по сравнению с простыми растворами и широко используются для кладочных и штукатурных работ. Наиболее часто в данной категории находят применение цементно-известковые смеси. Асфальтобетоном называют строительный композиционный материал, который получают при затвердевании уплотненной смеси органического вяжущего (битума), заполнителей (щебня, гравия, песка или отсева), наполнителя (тонкодисперсного минерального порошка) и добавок (модифицирующих, структурирующих, поверхностно активных и др.). Перемешанную, но неуплотненную смесь называют асфальтобетонной (АБ) смесью. Асфальтобетонная смесь - это приготовленная в асфальт смесительной установки в нагретом состоянии при определенных технологических условиях смесь песка, щебня, минерального порошка, битума с добавками или без них в рационально подобранных соотношениях. В соответствии с ГОСТ 9128 – 2009 «Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия», а также ГОСТ 9128-2013, в зависимости от вязкости битума, температуры смеси при уплотнении и условий применения, асфальтобетонные смеси могут быть горячие, приготавливаемые с использованием вязких нефтяных дорожных битумов и укладываемые с температурой не менее 120°С; холодные, приготавливаемые с использованием жидких нефтяных дорожных битумов и укладываемые с температурой не менее +5°С Крупнозернистый пористый асфальтобетон применяют для устройства нижних слоев покрытий и оснований. Шероховатая и пористая поверхность обеспечивает хорошее сцепление с верхним слоем. Крупные зерна щебня обеспечивают создание сдвигоустойчивого каркаса, а пониженный расход битума его экономию. Мелкозернистый многощебенистый каркасный асфальтобетон типа А (также как высокоплотный и щебеночно-мастичный) применяют для устройства верхнего слоя покрытия на федеральных дорогах категории I, II, а также на дорогах с тяжелым движением. Покрытие обладает высокой сдвигоустойчивостью, шероховатостью, теплоустойчивостью, прочностью. Мелкозернистый среднещебенистый асфальтобетон типа Б применяют для устройства верхнего слоя покрытия на федеральных и территориальных дорогах категории II, III при средней интенсивности движения, а также для городских дорог. Обладает достаточно высокой сопротивляемостью механическим и атмосферным факторам. Мелкозернистый малощебенистый асфальтобетон типа В применяют для устройства верхнего слоя покрытия дорог с низкой интенсивностью и составом движения из нетяжелых автомобилей, например, для внутриквартальных проездов и сельских дорог. Песчаные асфальтобетоны типа Г на дробленом песке используют для устройства верхнего слоя покрытия на дорогах низких категорий и для устройства тротуаров. Песчаные асфальтобетоны типа Д на природном песке используются для устройства тротуаров, полов в цехах предприятий, для отмосток, при устройстве кровли. Холодные а/б смеси применяются для ремонтных работ. По нормативным документам асфальтобетонные смеси в зависимости от вязкости битума, температуры смеси при укладке в покрытие и условий применения подразделяют на виды: • горячие, приготавливаемые с использованием вязких битумов и применяемые непосредственно после приготовления с температурой не ниже 120°С; • холодные, приготавливаемые с использованием жидких битумов, допускаемые к длительному хранению и применяемые с температурой не ниже 5° С. По назначению асфальтобетоны делят на дорожные и аэродромные (для устройства покрытий автомобильных дорог, тротуаров, мостового полотна, взлетно-посадочных полос), гидротехнические (Для строительства каналов, шлюзов, гидромелиоративных сооружений, гидроизоляции), а также для промышленного и гражданского строительства (для устройства полов в цехах и складах, кровли зданий и т.п.). В соответствии с ГОСТ Р 58406.2-2020 Показатели асфальтобетонных смесей и асфальтобетонов подразделяют на основные и дополнительные показатели. Основные показатели подразделяют на физические и эксплуатационные показатели. К физическим показателям относятся: - зерновой состав и количество вяжущего; - максимальная плотность ; - объемная плотность ; - содержание воздушных пустот ; - пустоты в минеральном заполнителе (ПМЗ); - пустоты, наполненные битумным вяжущим (ПНБ). К эксплуатационным показателям относятся: - средняя глубина колеи; - коэффициент водостойкости. К дополнительным показателям относятся: - предел прочности на растяжение при изгибе; - предельная относительная деформация растяжения; - угол наклона кривой колееобразования; - разрушающая нагрузка по Маршаллу; - деформация по Маршаллу; - истираемость (для верхнего слоя покрытия); - остаточная прочность после воздействия реагентов (для верхнего слоя покрытия); - коэффициент длительной водостойкости. 1.Задание на подбор состава тяжелого бетона Средняя прочность бетона на 28-е сутки: 300 кг/см2; Удобоукладываемость бетонной смеси: Осадка конуса 5-9 см; Характеристика исходных материалов: Марка цемента 400 Активность цемента, Rц =415 кг/см2; Насыпная плотность цемента, НЦ =1,3г/см3; Истинная плотность цемента, Ц =3,1г/см3; Насыпная плотность песка, НП =1,5 г/см3; Истинная плотность песка, П =2,65г/см3 Размер фракций щебня 5-10 мм; Насыпная плотность щебня, НЩ =1,38 г/см3; Истинная плотность щебня, Щ=2,71г/см3. Задание выдал: доцент кафедры ПГС _____________ Соломенцев А.Б. Расчеты при подборе состава тяжелого бетона Определяем водоцементное отношение:   Кг\м3Определяем расход воды: В = 210 л/м3(таблица 1) Определяем расход цемента: Ц =210:0,55=381,8=338,7 кг/м3 Определяем расход щебня: Щ = м3  =1126,9 кг/м3Определяем расход песка: П =(1000-(  Кг\м3Определяем теоретическую плотность бетонной смеси: γБТ = Ц + Щ + П + В=381,8+1126,9+665,2+210=2384 кг/м3 Расход материалов на 1 м3 в уплотненном состоянии: Ц= 381,8 кг/м3 П= 665,2 кг/м3 Щ=1126,9 кг/м3 В= 210 л/м3 Проверяем правильность подбора:  ,   584.18=584.19-Верно Расчет выполнил Войнов А.И. Подпись Ф.И.О. Расчет проверил _________________ Соломенцев А.Б. Подпись Ф.И.О 2. Задание на подбор состава строительного раствора Прочность (марка) раствора, Rр (М) 25 кг/см2; Активность цемента, Rц 43 МПа; Вид цемента ПЦ; Назначение раствора:Растворная смесь, применяется при подаче растворонасосом; Насыпная плотность цемента, ρнц1100кг/м3; Плотность известкового теста, ρд1400кг/м3; Насыпная плотность песка, ρп1,5кг/дм3; Объем растворосмесителя по загрузке, Vрс 750 дм3 Задание выдал: доцент кафедры ПГС _______________ Соломенцев А.Б. Описание методики подбора Подбор состава строительного раствора включает расчет предварительного состава, уточнение состава при пробном замесе и определение расхода материалов на объем растворосмесителя. Этап А. Расчет предварительного состава 1. Определяем расход цемента Qц в кг на 1 м3 песка: Qц = Rp * 100/ (K * Rц) , где Rp - прочность (марка) раствора; Rц – активность цемента, МПа; К – коэффициент (при использовании портландцемента (ПЦ) К=1, при использовании шлакопортландцемента (ШПЦ) К=0,88). 2. Определяем расход цемента по объему Vц (м3) на 1 м3 песка: Vц = Qц/ρнц, где ρнц– насыпная плотность цемента, кг/м3 3.Определяем расход пластифицирующей добавки Qд на 1 м3 песка: Qд = Vд * ρд, где ρд = 1400 кг/м3 - плотность известкового теста, Vд – объем известкового теста (м3), рассчитываемый по формуле: Vд = 0,17 * ( 1 – 0,002* Qц ) . 4. Представляем состав сложного раствора в частях по объемув следующем виде: (Vц/Vц) : (Vд/Vс) : (1/Vц). 5.Определяем ориентировочный расход воды В (дм3) на 1 м3 песка: В = 0,5 * (Qц +Qд) . Этап Б. Уточнение состава при пробном замесе Для пробного замеса растворных смесей с подвижностью до 8 см расчет производится на 2 дм3 песка, а при подвижности более 8 см – на 3 дм3 песка. Определяем массу песка для пробного замеса, кг : Пз= Vзп * ρп где Vзп - объем песка, принятый для изготовления пробного замеса, дм3; ρп - насыпная плотность песка, кг/дм3. 2.Определяем расход цемента Цз , кг : Цз = (Qц / 1000) * Vзп . 3.Определяем расход известкового теста : Дз = Qд / (1000 * Vзп) . 4. Определяем расход воды : Вз = 0,5 (Дз+ Цз). Расход воды уточняют при выполнении пробного замеса путем определения подвижности строительного раствора. Этап В. Определение расхода материалов на объем растворосмесителя 1. Определяем суммарный расход по объему сухих составляющих (дм3) в расчете на 1 м3 песка: Ʃ V = 1000 + Vц + Vд . 2.Определяем отношение суммарного расхода по объему сухих составляющих к объему растворосмесителя: Ƴ = Ʃ V/ Vрс , где Vрс– объем растворосмесителя по загрузке, дм3. 3. Пересчитываем расход каждой из составляющих строительного раствора (дм3) на замес растворосмесителя: Расход песка: Прс = 1000 / Ƴ; Расход цемента: Црс = Vц / Ƴ; Расход добавки: Дрс= Vд / Ƴ. Расчеты при подборе состава строительного раствора Этап А 1.Определяем расход цемента по массе Qц=58,14 кг 2.Определяем расход цемента по объему Vц=0,05 м3 3.Определяем объем известкового теста Vд=0,17 м3 4.Определяем расход пластифицирующей добавки Qд=238 кг. 5. Определяем состав строительного раствора в частях по объему: 1:3,4:20 6.Определяем расход воды В=148,07 дм3 Этап Б 1.Определяем массу песка для пробного замеса Пз=4,5 дм2 2.Определяем расход цемента Цз=0,17 кг. 3.Определяем расход известкового теста Дз=0,08 кг. 4.Определяем расход воды Вз = 0,007 м3 Этап В 1.Вычисляем суммарный расход по объему сухих составляющих в расчете на 1 м3песка: ƩV = 1220 дм3 2.Вычисляем отношение суммарного расхода по объему сухих составляющих к объему растворосмесителя Ƴ = 1,62 3. Пересчитываем расход каждой из составляющих строительного раствора на замес растворосмесителя: Прс = 618,28 дм3 Црс = 30,86 дм3 Дрс = 104,84 дм3 Расчет выполнил Войнов А.И. Подпись Ф.И.О. Расчет проверил _________________ Соломенцев А.Б. Подпись Ф.И.О 3. Задание на подбор состава асфальтобетона Тип асфальтобетона : А М/З Состав минеральной части асфальтобетона, %: Щебень фракции 20-40 мм- 25 % Щебень фракции 5-20 мм 27 % Песок из отсевов дробления фракции 0-5 мм 44 % Минеральный порошок 4 % Данные о гранулометрическом составе исходных минеральных материалов:
Задание выдал: доцент кафедры ПГС ______________ Соломенцев А.Б. Расчеты при подборе состава асфальтобетона Этап А Таблица 1 Расчет гранулометрического состава минеральной части асфальтобетона
Заключение: гранулометрический состав асфальтобетонной смеси соответствует типу А м/з. по ГОСТ 9128-2013 Этап Б Таблица 2 Расчет оптимального количества битума в асфальтобетоне
Σ = 6,610925% Заключение: оптимальное количество битума в смеси составляет. 6,6% Расчет выполнил: студент группы Войнов А.И. подпись Ф.И.О. Расчет проверил: Преподаватель ____________ Соломенцев А.Б. подпись Ф.И.О Заключение: Используя расчёты (подбор асфальтобетона, строительного материала, твёрдого бетона), приведённые выше, мы нашли состав тяжёлого бетона (расход воды В = 210 кг/м3 , расход цемента Ц = 381,3 кг/м 3 , расход щебня Щ = 1126,9 кг/м3 , расход песка П = 665 кг/м3 ), состав строительного раствора на 1 м³ песка(расход воды В = 148,07 дм3 , расход цемента 𝑄ц = 58,14 кг , расход пластифицирующей добавки 𝑄д= 238 кг, расход цемента по объему Vц= 0,05 м³, объем известкового теста Vд= 0,17 м³) ; состав строительного раствора (расход песка  = 617,28 дм3 , расход цемента  = 30,86 дм3 , расход добавки  = 104,94 дм3 ) и асфальтобетона (гранулометрический состав асфальтобетонной смеси соответствует типу А м/з по ГОСТ 9128-2013, оптимальное количество битума в смеси составляет 6,6%).Список литературы. Строительные материалы. Материаловедение Строительные материалы: Учебное издание / В. Г. Микульский, Г. И, Горчаков, В. В. Козлов и др.; под ред. Микульского В. Г.и Козлова В. В. -М.: АСВ. - 2004. -536 с Попов К. Н. Оценка качества строительных материалов (физико- механические испытания строительных материалов): Учебное пособие дляВузов / К. Н. Попов, М. Б. Каддо, О. В. Кульков. - М.: АСВ. - 2001. - 236 с ГОСТ 9128-2013. Смеси асфальтобетонные дорожные, аэродромные иасфальтобетон. Технические условия ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Техническиеусловия. – а ГОСТ 28013-98 Растворы строительные. Общие технические условияю  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||