контрольная работа по строительным материалам, расчет состава тяжелого бетона. контр работа Федоров И.А. группы Б.СТ.ПГС.19.21 РЕД.2. Строительные материалы специального назначения
 Скачать 241.25 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный технический университет» (ТвГТУ) Кафедра производства строительных изделий и конструкций КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ по курсу «Строительные материалы специального назначения» Выполнил студент направления СТ ИДПО группы Б.СТ.ПГС.19.21 Федоров Федоров И.А. (подпись) (фамилия, И.,О.) № зачетной книжки 14044 вариант № 20 Проверил: Новиченкова Татьяна Борисовна, доцент кафедры ПСК, начальник отдела научных изданий Тверского государственного технического Тверь 2021 Задача 1. 1.1. При рассеве песка на стандартном наборе сит получились следующие остатки (см. табл. 1). Необходимо вычислить частные, полные остатки, построить график зернового состава песка, определить модуль крупности песка и дать заключение о пригодности песка как мелкого заполнителя для тяжёлого бетона. Таблица 1
Решение. На основании результатов ситового анализа определяем частные и полные остатки на контрольных ситах в процентах. Определим массу просеиваемой навески как сумму остатков на всех ситах и поддоне:  = 20 + 180 + 237 + 198 + 350 + 15 = 1000 г.Частный остаток на сите с размером отверстий 2,5 мм  = 20 / 1000 · 100 = 2 % и т. д.Полный остаток на сите № 2,5 равен соответствующему частному остатку, т.е. А2,5 = а2,5 = 2 %. Полный остаток на сите № 1,25 равен сумме частных остатков на данном сите и сите № 2,5, т.е. А1,25 = а1,25 + а2,5 = 18 + 2 = 20 % и т.д. Результаты расчетов сведены в таблице. Результаты расчета частных и полных остатков песка
Модуль крупности песка Мк=2+20+43,7+63,5+98,5/100= 2,28 Полученные результаты в виде кривой просеивания наносим на стандартный график зернового состава песка.  Нанесенная на график кривая просеивания, характеризующая зерновой состав данного песка, расположена в области песков, пригодных в качестве мелкого заполнителя тяжелого бетона класса В15 и выше. Вывод: в соответствии с ГОСТ 8736-2014 (ГОСТ 8736-93-действие данного ГОСТа прекращено) данный песок по модулю крупности  = 2,28 и полному остатку на сите 0,63 равному 43,7 % относится к группе средних песков (модуль крупности св. 2,0 до 2,5; полный остаток песка на сите с сеткой № 063 св. 30 до 45 %); по содержанию зерен крупностью менее 0,16 мм соответствует I классу (содержание зерен крупностью менее 0,16 мм – не более 5 %).1.2. Рассев щебня на стандартном наборе сит дал следующие результаты (см. табл. 2.). Определить наибольшую и наименьшую крупность щебня и нанести его гранулометрический состав на кривую плотных смесей. Таблица 2.
Решение. По заданным остаткам на ситах определяем общую массу просеиваемой навески как сумму остатков на всех ситах, включая поддон: = 0,3 + 12 + 7,1 + 0,6 + 0 = 20 кг.После этого находим частные и полные остатки на каждом сите в процентах. Результаты расчета частных и полных остатков песка на контрольных ситах
По найденным полным остаткам определяем наибольшую  и наименьшую  крупности щебня. За наибольшую крупность принимается размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 5 %. За наименьшую крупность принимают размер отверстий первого из сит, на котором полный остаток не менее 95 % (сквозь которое проходит не более 5 % просеиваемой навески).В данном случае  = 40 мм;  = 5 мм. Полусумма и равна (40 + 5) / 2 = 22,5 мм; принимаем ближайший размер ячейки стандартного сита, т.е. 20 мм.1,25 = 1,25 · 40 = 50 мм.
По данным рассева щебня и расчета полных остатков на указанных ситах строим график зернового состава щебня (пунктирная линия), нанося его на область плотных смесей (заштрихованная область).  График зернового состава щебня График зернового состава данного щебня расположен в заштрихованной области (область плотных смесей). Вывод: Данный щебень соответствует по зерновому составу требованиям, предъявляемым к крупному заполнителю тяжелого бетона.  Задача 2. Рассчитать состав тяжёлого бетона. Уточнить его по результатам испытаний пробного замеса. Рассчитать расход материалов на пробный замес бетоносмесителя. Исходные данные для расчёта приведены в таблице 3.
Решение. 1. Расчет предварительного состава бетона Требуемую среднюю прочность бетона определяют, если в задании указан класс бетона по прочности на сжатие, по формуле  17,6 МПа,где В – класс бетона по прочности на сжатие; Кб – коэффициент, зависящий от вида бетона (для тяжелого бетона Кб равен 0,778). Определение среднего уровня прочности – округляем в большую сторону до ближайшей марки, в данном случае М 200, т.е. Rб = 19,6 МПа. Водоцементное отношение определяют по формулам: а) для обычного бетона (при В/Ц 0,4)  ; (3.11) б) для высокопрочного бетона (при В/Ц 0,4)  , (3.12)где Rб – прочность бетона в возрасте 28 суток после твердения при нормальных условиях, МПа; А и А1 – коэффициенты, зависящие от качества заполнителей; Rц – активность цемента, МПа. Первую формулу следует применять, если  , в других случаях надо пользоваться второй формулой.Значения коэффициентов А и А1 берут из табл.3.23. Таблица 3.23 Значения коэффициентов А и А1
В данном случае следует воспользоваться формулой для обычных бетонов (  = 19,6 МПа = =2*0,6*38,5=46,2 МПа) – коэффициент А для рядовых заполнителей равен 0,6 (см. таблицу 3.23): 0,74Определение расхода воды – по таблице 3.24 в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя, т.е. для подвижности (жесткости) (Ж = 3 с) и наибольшей крупности щебня (гравия) НК = _20_ мм расход воды В = _175_ дм3. Таблица 3.24 Ориентировочные расходы воды на 1 м3 бетона
Примечание: 1.Таблица составлена для средних песков с водопотребностью 7 %. При применении крупного песка с водопотребностью менее 7 % расход воды уменьшается на 5 дм3 на каждый процент снижения водопотребности; при применении мелкого песка с водопотребностью более 7 % расход воды увеличивается на 5 дм3 на каждый процент увеличения водопотребности. 2. При применении пуццолановых цементов расход воды увеличивается на 15...20 дм3. 3. При расходе цемента свыше 400 кг/м3 расход воды увеличивается на 10 дм3 на каждые 100 кг цемента. Коррекция расхода воды, исходя из водопотребности песка 8 % (см. примечание к таблице 3.24), – уменьшение на 5 х 1 = 5 дм3 , т.е. В = _180_ дм3. Расход цемента на 1 м3 бетона определяют по формуле  243 кг.Если расход цемента на 1 м3 бетона окажется меньше допускаемого по СНиПу (см. таблицу 3.25), то следует увеличить его до требуемой величины Цmin. В данном случае Цmin = _180_ кг, следовательно увеличение расхода цемента не требуется; окончательно Ц = _243_ кг. Таблица 3.25 Минимальный расход цемента Цmin для получения нерасслаиваемой плотной бетонной смеси
Расход заполнителей на 1 м3 бетона определяют по следующим формулам:  ; (3.13) , (3.14)где Щ, П, Ц и В – расходы соответственно щебня, песка, цемента и воды в килограммах на 1 м3 бетона; - коэффициент раздвижки зерен щебня растворной частью; Vп – пустотность щебня в долях единицы; щ, п и ц – истинные плотности соответственно щебня, песка и цемента, кг/дм3; ощ – насыпная плотность щебня, кг/дм3. Коэффициент раздвижки для жестких бетонных смесей следует принимать в пределах 1,05-1,15, в среднем – 1,1; для пластичных смесей принимают в соответствии с таблицей 3.26. Таблица 3.26 Оптимальные значения коэффициента для подвижных бетонных смесей
Примечания: 1. При других Ц и В/Ц коэффициент находят интерполяцией. 2. Если водопотребность песка более 7 %, коэффициент уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности; если водопотребность песка менее 7 %, коэффициент увеличивают на 0,03 на каждый процент снижения водопотребности. Определение расхода щебня  1361 кг,где коэффициент раздвижки в данном случае как для пластичных смесей (Ж = 3 с) составил по интерполяции 1,3-0,03=1,27 (по таблице 4 – для расхода цемента 294 кг/м3 и В/Ц = 0,562, а также водопотребность песка более 7%, а именно 8%, следовательно коэффициент «a» уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности ). Определение расхода песка  642 кг.В результате расчета получен предварительный состав бетонной смеси в виде расхода материалов Ц, В, П и Щ (кг) на 1 м3 или 1000 дм3:
Расчетная плотность бетонной смеси (кг/м3) составляет бс = Ц + В + П + Щ = 243 + 180 + 642 + 1361 = 2426 кг/м3. 2. Корректирование состава бетона по пробному замесу Состав бетона, полученный расчетом, уточняется на пробных замесах и по результатам испытаний контрольных образцов. Объем пробного замеса составляет ___50____ л. После корректирования удобоукладываемости бетонной смеси на пробном замесе определяют фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес (с учетом увеличения расхода воды и цемента или заполнителей согласно заданию).
Фактический объем пробного замесаVзф определяют по формуле  дм3,где бсф – фактическая плотность бетонной смеси, кг/дм3 (не должна отличаться от расчетной плотности более чем на 2 %). В данном случае фактическая плотность бетонной смеси отличается от расчетной плотности на  1,07 %, что является допустимым расхождением (менее 2 %).Состав бетонной смеси с учетом корректирующих добавок и фактической средней плотности:  260 кг. 192 дм3. 624 кг. 1323 кг,где Цзф, Взф, Пзф и Щзф – фактические расходы сырьевых материалов на пробный замес, кг. Номинальный состав бетонной смеси (в кг по массе):
После заданного срока твердения контрольные образцы бетона испытывают на сжатие. Если фактическая прочность бетона отличается от заданной более чем на 15 % в ту и другую сторону, то следует внести коррективы в состав бетона. Для повышения прочности увеличивают расход цемента, т.е. Ц/В; в противном случае – уменьшают расход цемента и соответственно Ц/В. 3. Определение производственного (полевого) состава бетонной смеси Полевой состав бетона рассчитывают с учетом влажности заполнителей по формулам: Цп = Цф = 260 кг.  140 дм3. 636 кг. 1363 кг,где Wп иWщ – влажности песка и щебня, в данном случае 2 % и 3 % соответственно. Полевой состав бетона в относительном выражении по массе:  1 : 2,44 : 5,24 при В/Ц = 0,74.Полевой состав бетона в относительном выражении по объему:  1 : 1,70 : 3,89 при В/Ц = 0,74.4. Определение расходов материалов на замес бетоносмесителя Коэффициент выхода бетона, который представляет собой степень уменьшения объема бетонной смеси по сравнению с суммарным объемом исходных материалов и обычно равен 0,6...0,7, вычисляют по формуле  0,64.Расчет объема бетонной смеси, получаемой из одного замеса бетоносмесителя,  240 дм3,где  – емкость бетоносмесителя по загрузке, дм3 (из задания); – коэффициент выхода бетона.Расчет количества материалов на один замес бетоносмесителя:  62,4 кг. 33,6 дм3. 152,64 кг. 327,12 кг.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧА 3 Вариант 20 Перечислите виды пор тяжёлого бетона. Какие виды пор влияют на морозостойкость и проницаемость тяжёлого бетона? Что служит сырьём для изготовления теплоизоляционных материалов на основе неорганических вяжущих веществ. Опишите исходные материалы для дорожного цементного бетона и отличия технологии приготовления этих бетонов. Задача 3 Определить плотность и коэффициент выхода бетонной смеси состава 1 : 2 : 4,5 (по массе) при В/Ц=0,59, если на 1 м3 его расходуется 350 кг цемента, а насыпные плотности цемента, песка и щебня составляют соответственно 1,2 ; 1,58 и 1,46 т/м3. Решение. Класс-ция пор по происхождению: 1) капиллярные - появл-ся от избытка воды, В/Ц, низкой степени гидратации. образуются в результате испарения и миграции влаги. Поры в основном открытые и сообщающиеся между собой. Капиллярная пористость в процессе гидратации умень-ся, т.к. тоберморитовый гель запол-ет все простр-во м/у кристаллогидратами и зернами негидратного Ц. В геле нет капиллярных пор.; 2) гелевые –поры в основном замкнутые. Гель -тонкодисперсная фаза в цементном камне, состоящая из очень мелких новообразований, обволакивающих цементные частицы.; 3) контракционные, 4) воздушные поры – образуются в результате преднамеренного вовлечения воздуха в бетонную смесь (ячеистые бетоны), применения воздухововлекающих добавок. Воздушные поры чаще замкнутые.5) открытые трещины и микротрещины температурно-усадочного происхождения, 6) пустоты и полости – образуются под стержнями арматуры, зернами крупного заполнителя, в результате внутреннего расслаивания подвижных или малоподвижных бетонных смесей, 7) раковины и каверны – как результат плохой укладки и уплотнения. Пористость: снижаются R, F, химстойкость, долговечность, повыш-ся водопоглащение и проницаемость. F Б. зависит от кач-ва примененных мат-лов и капиллярной пористости Б. Объем капиллярных пор оказывает решающее влияние на водопроницаемость и F Б. F Б. значительно возрастает, когда капиллярная пористость менее 7%. С умень-ием объема капиллярных макропор снижается водонепроницаемость и повыш-ся F Б. Сырьевой базой для производства неорганических вяжущих веществ для изготовления теплоизоляционных материалов являются горные породы и побочные продукты промышленности. Среди горных пород для этих целей используют сульфатные - гипс и ангидрит; кар- бонатные - известняк, мел, известковые туфы, ракушечник, мрамор, доломи- ты, доломитизированные известняки, магнезит; мергелистые - известковые мергели; алюмосиликатные - нефелины, глины, глинистые сланцы; высоко- глиноземистое сырье - бокситы, корунды и др.; кремнеземистые горные по- роды - кварцевый песок, вулканический пепел (пуццолана), диатомит, тре- пел, опока. Минеральная вата представляет собой теплоизоляционный материал, получаемый из расплава горных пород или металлургических шлаков и состоящий из стекловидных волокон и различных неволокнистых включений в виде капель силикатного расплава и микроскопических обломков волокон. Изделия из пеносиликатной массы применяют в качестве конструкционного или теплоизоляционного материала для кладки или утепления стен и перегородок. К пористым силикатным изделиям относится также теплоизоляционный материал — газосиликат с объемной массой 300—900 кг/м3 и прочностью на сжатие 1,5—10,0 МПа. Применяется он для теплоизоляции помещений и тепловых агрегатов. Перегородочные панели изготовляют из смеси гипса с заполнителями (шлак, песок, опилки, льняная костра и др.) методом проката на специальных станах. Они имеют гладкую поверхность, не требующую дополнительной отделки, точные размеры по толщине и длине, обладают звуко- и теплоизоляцией, достаточно огнестойки. Панели выпускают длиной до 6 м, шириной до 3,1 м, толщиной 8—12 см; прочность на сжатие 3,5 МПа. Используются они для устройства межкомнатных и межквартирных перегородок, внутренней облицовки стен, санитарно-технических кабин и вентиляционных коммуникаций. Материалы на основе магнезиальных вяжущих веществ. Основными из них являются ксилолит и фибролит. Они имеют малую объемную массу, малую теплопроводность, высокую прочность на сжатие и истирание и невысокую водостойкость. Применять их можно в качестве звуко- и теплоизоляционных и отделочных материалов в сухих помещениях. Камни бетонные и шлакобетонные изготовляют из смеси цемента, песка, щебня или гравия и воды. Для понижения объемной массы и повышения звуко- и теплоизоляционных свойств применяют легкие заполнители (шлак, туф) В состав дорожного бетона входят: Специальные портландцементы (пластифицированный, дорожный, гидрофобный); Тяжелые и легкие заполнители с минимальным содержанием глиняных примесей, желательно промытые и крупные (кварцит, корунд и т.д .); Средне- и крупнозернистые пески (раздробленная горная порода или пески природного происхождения); Вода. Отличия: -В приготовлении раствора необходимо придерживаться пропорций цемента, песка и добавок (1:2:5). - Для того чтоб дорожный бетон обладал всеми необходимыми характеристиками, необходимо выдержать правильное соотношение воды и цемента в растворе: 0,6 для нижних слоев; 0,5 для верхних, 0,75 для укладки основания. Если воды слишком много, это может влиять на “работу” добавок в растворе. - Диаметр частиц заполнителя: до 2 см в верхнем слое; до 4 см в нижнем. Зерна заполнителя влияют на монолитность основы, их количество не должно превышать 450 кг/м3, а для верхнего слоя – 500 кг/м3. - Подвижность бетона не должна превышать 2 см. Для пористости применяют воздухововлекающие добавки. - Для ускорения твердения плоскости в процессе смешивания добавляют пластификаторы. - Они добавляются перед укладкой бетона. Вместе с воздухововлекающими примесями и цементом они обеспечивают максимально высокие свойства бетона. Задача 3 Определить плотность и коэффициент выхода бетонной смеси состава 1 : 2 : 4,5 (по массе) при В/Ц=0,59, если на 1 м3 его расходуется 350 кг цемента, а насыпные плотности цемента, песка и щебня составляют соответственно 1,2 ; 1,58 и 1,46 т/м3. Решение. Расчетная плотность бетонной смеси (кг/м3) составляет бс = Ц + В + П + Щ Ц=350кг (из условия) В=Ц*В/Ц=350кг*0,59=206,5кг П=Ц*2=350кг*2=700кг Щ=Ц*4,5=350кг*4,5=1575кг бс = 350+206,5+700+1575=2831,5 кг/м3 Коэффициент выхода бетона вычисляют по формуле   0,55 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= 5 мм
+ 
) = 22,5 мм