Методичні рекомендації з розрахунку складів цементних бетонів різних видів Схвалені науково-технічною радою Держдорнді



Сторінка1/11
Дата конвертації26.12.2016
Розмір1.45 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
ДЕРЖАВНИЙ ДОРОЖНІЙ

НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ

ім. М.П. Шульгіна

ЗАТВЕРДЖЕНО

Директор ДерждорНДІ

______________ П.М. Коваль

"_____"___________ 2004 р.

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

з розрахунку складів цементних бетонів

різних видів

Схвалені науково-технічною радою ДерждорНДІ

Протокол № ______ від "____"_________ 2004 р.

Київ 2004

РОЗРОБЛЕНІ:


Національним університетом водного господарства та природокористування (Дворкін О.Л. – канд. техн. наук, доц.)
Державним дорожнім науково-дослідним інститутом імені М.П. Шульгіна

(Коваль П.М., Мартиненко Л.С. – кандидати техн. наук)

СХВАЛЕНІ:
Схвалені науково-технічною радою Державного дорожнього науково-дослідного інституту імені М.П. Шульгіна від "____"_________ 2004 р.


  • ПЕРЕДМОВА

Проектування складів – найважливіший етап технології бетону, спрямований на одержання матеріалу з заданими проектними показниками. У сучасній практиці широко застосовують розрахунково-експериментальні методи проектування складів, що включають попереднє розрахункове визначення витрат компонентів бетонної суміші, необхідних для досягнення заданих проектних показників, і наступне експериментальне коректування. Найбільш відомі розрахунково-експериментальні методи, спрямовані на визначення складу бетонної суміші з заданими показниками рухливості або жорсткості, що дозволяють досягти необхідної міцності бетону на стиск. Водночас умови роботи бетону в конструкціях і спорудах у багатьох випадках обумовлюють необхідність нормування ряду інших властивостей бетону, не завжди однозначно зв'язаних із міцністю бетону на стиск. Це особливо характерно при проектуванні складів бетону різних видів, що відрізняються як умовами експлуатації, так і особливостями укладання і твердіння.

Дані рекомендації підготовлені у доповнення до діючих нормативно-методичних матеріалів, що визначають порядок проектування складів і методи їх розрахунку.

Відмінною їх рисою є алгоритмізація розрахунків складів бетону різних видів при нормуванні поряд із міцністю і легкоукладальністю ряду інших показників властивостей бетону.

В основу рекомендацій покладені методики, розроблені в результаті експериментально-теоретичних досліджень, виконаних в Національному університеті водного господарства і природокористування на кафедрі технології будівельних виробів і матеріалознавства і Державному дорожному науково-дослідному інституті імені М.П. Шульгіна.

Всі запропоновані методики розрахунку складів бетону можуть бути використані як із застосуванням звичайних обчислювальних засобів, так і персональних комп'ютерів.



  • Автори методичних рекомендацій будуть вдячні за зауваження, які будуть враховані при наступних його виданнях.

  • 1. Дорожні і гідротехнічні бетони

Дорожні і гідротехнічні бетони об'єднують звичайно жорсткі умови експлуатації і відповідно підвищені вимоги до властивостей, що визначають їх довговічність.

Алгоритми розрахунку складів дорожнього і гідротехнічних бетонів на відміну від звичайних включають визначення В/Ц, витрат води і цементу, частки піску в суміші заповнювачів, витрат окремих його фракцій і вміст добавки, що у загальному випадку забезпечують досить значний комплекс нормованих властивостей. Безпосередньо або через кореляційний зв'язок із міцністю бетону при стиску з В/Ц пов'язані всі міцнісні характеристики, зносостійкість, модуль пружності, гранична розтяжимість, морозостійкість, водонепроникність і ін.

Об'єм втягнутого (емульгованого) за допомогою повітрявтягувальної добавки повітря ( , %), що забезпечує при заданій міцності необхідну марку по морозостійкості (F) визначається з виразу:



, (1.1)

де А1, А2 - коефіцієнти, що визначаються легкоукладальністю суміші і особливостями вихідних матеріалів [9] (табл.1.1).

Таблица 1.1

Значення коефіцієнтів А1 і А2 у формулі (1.1) для бетонних сумішей

з різною легкоукладальністю

Легкоукладальність бетонних сумішейА1А2Рухливі бетонні суміші (ОК=9...12 см)0,341,68Малорухливі бетонні суміші (ОК=1...4 см)0,911,47Жорсткі бетонні суміші2,481,25

Водовміст бетону визначається показниками легкоукладальності, усадки, водовідділення та інш. Витрата цементу являється не тільки наслідком необхідних значень В/Ц и В, але може визначатися прямо деякими нормованими властивостями, наприклад, тепловиділенням бетону.

Для розрахунку тепловиділення бетону (Q) використовують формулу (Д1. 8).

Для портландцементу питоме тепловиділення q визначають за формулою (Д1. 9), шлакопортландцементу за формулою (Д1. 10).

Необхідну температуру вкладання бетонної суміші (tб.н) визначають з умови:



, (1.2)

де tб. кр – лімітоване значення температури бетону до певного терміну твердіння (температура розігріву); С – питома теплоємність бетону (С1,05 кДж/кг0С); 0 середня густина бетону, кг/м3; К – коефіцієнт, що залежить від умов охолодження (К 0,8...1).

Частка піску може вибиратися не тільки з умови мінімальної водопотреби, але і визначатися з умов водовідділення і розшарування, повітрявтягування та ін.

Ряд залежностей для модуля пружності, повзучості поряд із міцністю при стиску чи В/Ц припускає вплив концентрації цементного каменю. При використанні таких залежностей після визначення витрати води і цементу перевіряється можливість досягнення необхідних нормованих показників і при необхідності здійснюється коректування значень В и Ц.

Оптимізація складів спрямована на досягнення заданих умов оптимальності, наприклад, зменшення В и Ц за допомогою повітрявтягувальних, пластифікуючих та інших добавок.

У табл. 1.2…1.3 наведені схеми характерних алгоритмів багатопараметричного проектування дорожніх і гідротехнічних бетонів.

Таблиця 1.2

Схема алгоритму проектування складу дорожнього і немасивного

гідротехнічного бетону

1. Визначають необхідні середні рівні міцності бетону (Rст1), що забезпечують задані класи бетону за міцністю на стиск та іншим видам міцності (Д1. 1,2).

2. Визначають міцність бетону на стиск (Rст2), що забезпечує значення інших властивостей бетону (Д1. табл.5).

3. Для подальшого розрахунку вибирають більше із значень Rст1 і Rст2 значення міцності бетону на стиск .

4. За формулою (1.1) визначають об'єм втягнутого (емульгованого) за допомогою повітрявтягувальної добавки повітря Vп, що забезпечує при заданій міцності Rст' необхідну марку по морозостійкості, %.

5. Уточнюють значення міцності бетону з урахуванням впливу втягнутого повітря, приймаючи, що введення в бетонну суміш 1% втягнутого повітря знижує міцність бетону в середньому на 5% [1,2,6,9]:

(1.3)

6. Знаходять необхідну міцність бетону:

(1.4)Продовження табл. 1.2

7. Розраховують В/Ц бетонної суміші, що забезпечує задану міцність бетону на стиск за формулами (Д1. 3,4).

8. Знаходять витрату води з урахуванням легкоукладальності бетонної суміші й особливостей заповнювачів (Д1. табл.1)

9. Визначають витрату цементу.

10. Визначають коефіцієнт розсуву зерен крупного заповнювача цементно-піщаним розчином  (Д1. табл.2) і витрату крупного заповнювача Щ за формулою (Д1. 5). Для дорожніх покриттів згідно ВСН 139-80 "Інструкція з будівництва цементобетонних покрить автомобільних доріг" і ВБН В.2.3-218-008-97 "Проектування і будівництво жорстких та з жорсткими прошарками дорожніх одягів" коефіцієнт розсуву приймається в залежності від крупності піску:

1,7 – для дрібних пісків з Мкр від 1.5 до 2.2;

1,8 ­– для середніх пісків з Мкр від 2.0 до 2.5;

1,9 – для крупних пісків з Мкр більше 2.5.



11. Розраховують витрату піску П з умови абсолютних об'ємів з урахуванням втягнутого повітря за формулою (Д1. 6).Таблиця 1.3
  1. Схема алгоритму проектування складів масивного


гідротехнічного бетону з обмеженням температури розігріву

1. Визначають середній рівень міцності бетону в проектному віці за формулою (Д1. 2), а потім за логарифмічною формулою (Д1. 7) середній рівень міцності бетону в 28 діб.

2. Розраховують В/Ц бетонної суміші, що забезпечує задану міцність бетону на стиск із формули (Д1. 4)

3. Визначають витрату води (Д1. табл.1) для забезпечення заданої легкоукладальності бетонної суміші.

4. Визначають витрату цементу (Ц).

5. За формулами (Д1. 8-10) знаходять тепловиділення бетону (Q):

6. З умови (1.2) визначають необхідну температуру укладання бетонної суміші (tб.н).

7. Витрати заповнювачів знаходять, визначивши коефіцієнт розсуву  (Д1. табл.2).

8. При необхідності визначають можливі технологічні рішення для досягнення необхідної температури вкладання бетонної суміші.

Нижче наводяться приклади розрахунку складів дорожнього і гідротехнічного морозостійких бетону у відповідності зі схемами алгоритмів приведеними в табл. 1.2-1.3.



Приклад 1.1. Розрахувати склад бетону для одношарового покриття автомобільної дороги з класами по міцності В25 і Вtв 3,2. Марка бетону по морозостійкості F300. Бетонна суміш укладається в покриття бетоноукладальною машиною (ОК=2 см).

Вихідні матеріали: портландцемент М500, НГ=25,5%; кварцовий пісок із модулем крупності Мк=2,2, вмістом відмулюваних домішок 2,5%, густиною n=2,67 кг/л, н.п=1,55 кг/л; гранітний щебінь фракції 5-40 мм, щ=2,7 кг/л, н..щ=1,4 кг/л; вміст відмулюваних частинок 0,8%. Вводиться повітрявтягувальна добавка.



Рішення.

Для розрахунку використовуємо алгоритм, наведений у табл. 1.2



1. Середні рівні міцності бетону на стиск (Rст) і згин (Rр.з), відповідно до ГОСТ 18105-86 (Д1. 2 а, 2 б):

.

.

2. За формулою (Д1. табл.5) визначимо необхідну міцність при стиску ( ), що забезпечує нормовану міцність при згині.

/10= 36,7 МПа.

3. Оскільки ст приймемо значення Rст для подальших розрахунків ( = 39,6 МПа).

4. За формулою (1.1) визначимо об'єм втягнутого, за допомогою повітрявтягувальної добавки, повітря , що забезпечує при заданій міцності необхідну марку по морозостійкості. Коефіцієнти А1, А2 вибираємо з табл.1.1 для заданої рухливості ОК=2 см:

.

5. Уточнюємо значення міцності бетону з урахуванням впливу втягнутого повітря:

.

6. Необхідна міцність бетону:

МПа.

7. Розрахуємо В/Ц бетонної суміші, що забезпечує задану міцність бетону на стиск. Приймемо коефіцієнт А=0,55 (див. Додаток 1).



8. Витрата води для забезпечення заданої рухливості бетонної суміші з урахуванням особливостей заповнювачів складе 180 л/м3 [19].

9. Витрата цементу складе:

кг/м3.
Розрахуємо витрати заповнювачів, прийнявши коефіцієнт розсуву

згідно Д1. табл.2 [1,2,19].

10. Витрата щебеню (приймемо коефіцієнт розсуву =1,41; пустотність щебеню Пщ=0,48):



11. Витрату піску знайдемо з урахуванням втягнутого повітря:



Розрахунковий склад бетону:

Ц=367 кг/м3; В=180 кг/м3; Щ=1176 кг/м3; П=681 кг/м3; Vп =11 л/м3.
Розрахуємо витрати заповнювачів, прийнявши коефіцієнт розсуву

згідно ВСН 139-80, ВБН В.2.3-218-008-97.*

10. Витрата щебеню (приймемо коефіцієнт розсуву =1,7; пустотність щебеню Пщ=0,48):



11. Витрату піску знайдемо з урахуванням втягнутого повітря:



Розрахунковий склад бетону:

Ц=367 кг/м3; В=180 кг/м3; Щ=1049 кг/м3; П=807 кг/м3; Vп =11 л/м3.
Приклад 1.2. Розрахувати склад бетону для блока греблі ГЕС класу В15 у віці 180 діб із температурою розігріву у віці 28 діб не більш 28°С. Рухливість бетонної суміші ОК=2 см. Визначити необхідну температуру вкладання бетонної суміші при використанні:

а) портландцементу М400, НГ=25,5%;

б) шлакопортландцементу М300, НГ=26,2%.

Вихідні матеріали: кварцовий пісок із модулем крупності Мк=2,2, вмістом відмулюваних домішок 2,5%, густиною п=2,67 кг/л; гранітний щебінь фракції 5-40 мм із щ=2,7 кг/л і н.щ=1,4 кг/л, вмістом відмулюваних частинок 0,8%.



Рішення.

Для розрахунку використовуємо алгоритм, наведений у табл. 1.3.



1. Визначимо рівень міцності бетону в 180 діб відповідно до ГОСТ 18105-86, а потім по логарифмічній формулі ( ) знайдемо середній рівень міцності бетону в 28 діб:

МПа; =14 МПа.

2. Необхідне В/Ц при використанні портландцементу: .

шлакопортландцементу: .



3. Витрата води В=180 л/м3 [19];

4. Витрата цементу:

– при використанні портландцементу Ц=200 кг/м3; – шлакопортландцементу: Ц=234 кг/м3 .



5. Знайдемо тепловиділення бетону. Приймемо згідно (Д1. 9,10) q28 для портландцементу 315 кДж/кг, шлакопортландцементу 250 кДж/кг.

Тоді при використанні портландцементу: кДж;

шлакопортландцементу: кДж.

6. Температуру вкладання бетонної суміші (tб.н) визначимо з умови: .

Приймемо К=0,8; С=0,966 кДж/(кг. 0С); =2400 кг/м3 [10]. Тоді:

при застосуванні портландцементу: ;

при застосуванні шлакопортландцементу: .



7. Витрати заповнювачів знайдемо за формулами (Д1. 5,6), розрахувавши коефіцієнт розсуву  (Д1. табл.2):

При застосуванні портландцементу: Щ=1283 кг/м3; П=820 кг/м3.

При застосуванні шлакопортландцементу: Щ=1283 кг/м3; П=783 кг/м3.

Розрахункові склади бетону:

при застосуванні портландцементу

Ц=200 кг/м3; Щ=1283 кг/м3; П=820 кг/м3; В=180 кг/м3;

при застосуванні шлакопортландцементу

Ц=234 кг/м3; Щ=1283 кг/м3; П=783 кг/м3; В=180 кг/м3.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка