Загальні властивостi будiвельних матеріалів

Кількість води, якої не вистачає на замішування 1 м3 бетонної суміші

Вн=В-vр·rд·(1-К/100)=157-8,38·1,044·(1-10/100)=149 л.

69.Визначити номінальний склад гідротехнічного бетону для надводної зони річкової споруди марки М200 з рухливістю бетонної суміші за осадкою конуса 4-5 см. Матеріали: портландцемент з активністю Rц=45 МПа, пісок дрібний з водопотребою Вп=9% і дійсною густиною rп=2,65 г/см3, гранітний щебінь з найбільшою крупністю 70 мм, дійсною густиною rщ=2,6 г/с3 і насипною густиною rн.щ=1450 кг/м3.

Для визначення складу бетону використовуємо розрахунково-експериментальний метод Б.Г.Скрамтаєва - Ю.М.Баженова.

Водоцементне відношення знаходимо за формулою

Rб = А·Rц·(Ц/В-0,5),

де Rб - міцність бетону; А - коефіцієнт якості, який можна прийняти 0,55; Rц - активність цементу,

.

Найбільш допустиме В/Ц, яке забезпечує комплекс потрібних властивостей надводного бетону, повинно бути 0,65.Для економії цементу приймаємо рішення ввести добавку мінерального наповнювача, наприклад золу ТЕЦ (Д), з дійсною густиною rд=2,1 г/см3.

Орієнтовну витрату води знаходимо за графіком (рис. 4.2.), вводячи поправку на водопотребу піску і застосування щебеню:

В=155+5·2+10=175 л/м3.

Витрата цементу із умови міцності

Ц=В:В/Ц=175:0,76=230 кг/м3.

Необхідна витрата добавки мінерального наповнювача знаходимо за формулою

,

де (В/Ц) / - водоцементне відношення із умови довговічності:

.

Загальний вміст в’яжучої речовини Ц+Д=230+39=269кг/м3.

Пустотність щебеню: Пщ=1-(rн.щ/rщ)=1-(1,45/2,6)=0,44.

В залежності від водоцементного відношення і витрати цементу за табл. 4.2 знаходимо коефіцієнт розсуву kp=1,34.Витрата щебеню і піску:

;

Для визначення складу бетону в частках за масою розділим витрату кожного компонента на витрату цементу:

Ц/Ц:П/Ц:Щ/Ц:В/Ц:Д/Ц=230/230:769/230:1150/230:175/230:39/230=

=1:3,3:5:0,76:0,17.

Таблиця 4.2

70.Визначити з допомогою номограм (рис. 4.3. - 4.5.) склад без добавки і з добавкою СНВ бетону монолітного облицювання каналу. Рухливість бетонної суміші ОК=4-6 см. Проектні марки бетону М300 і F200. Без добавки СНВ F200 забезпечується при марці бетону М350.Вихідні матеріали: портландцемент середньоалюмінатний марки 400, НГ=27%, rц=3,1 г/см3; пісок кварцовий Мк=2,8, rп=2,6 г/см3 щебінь гранітний фракцією 5-20 мм, rщ=2,6 г/см3. Склад бетону без застосування добавок ПАР за допомогою номографічного методу знаходимо наступним чином. По номограмі (рис. 4.3.) для бетону М350 при осадці конуса 4-5 см, марці цементу 400 з НГ=27% необхідно

Ц/В=2,3.Водопотреба бетонної суміші (рис. 4.4.) для щебеню з максимальною крупністю 20 мм складає

205 кг/м3. Витрата цементу Ц=В·Ц/В=205·2,3=472 кг/м3.

По номограмі (рис. 4.5.) знаходимо оптимальну частку піску в суміші заповнювачів, для піску з Мк=2,8, r =0,34.

Визначаємо витрату піску і щебеню:

;

.

У випадку застосування добавки СНВ склад бетону знаходимо наступним чином. За номограмою (рис. 4.6.) знаходимо (Ц/В)1=1,90. Водопотребу знаходимо на рис. 4.4. і коректуємо з урахуванням оптимального об’єму емульгованого повітря, встановлено емпірично.

Приймаємо об’єм повітря vв=3%. Зниження водовмісту в бетонній суміші на

кожен процент повітря 3 л. Тоді В1=196 кг/м3.Витрата цементу складає Ц1=В1·(Ц/В)1=196·1,9=372 кг/м3.

По номограмі (рис. 4.5.) визначаємо частку піску в суміші заповнювачів r1=0,35.

Витрати піску і щебеню:

;

71.Номінальний склад бетону 1:2,1:3,5 (за об’ємом), В/Ц=0,55, на 1 м3 бетону витрачається 310 кг цементу з насипною густиною rн.ц=1250 кг/м3.Для виготовлення бетону застосували щебінь і пісок з вологістю w відповідно 2 і 4% і насипною густиною rн.щ=1450 і rн.п=1400 кг/м3 (в сухому стані).Визначити витрати матеріалів на v=200 м3 бетону за масою.

Визначаємо витрати матеріалів на 1 м3 бетону за об’ємом:

vц=Ц:rн.ц=310:1250=0,25 м3;

vп=vц·2,1=0,25·2,1=0,52 м3;

vщ=vц·3,5=0,25·3,5=0,87 м3;

.

За масою:

Ц=310 кг;

В=vв·rв=0,17·1000=170 кг;

П=vп·rп=0,52·1450=754 кг;

Щ=vщ·rщ=0,87·1400=1218 кг.

З урахуванням вологості заповнювачів:

Цр=310 кг;

Пр=П+Пw/100=754+(754·0,04)=784 кг;

Щр=Щ+Щw/100=1218+(1218·0,02)=1242 кг;

Вр=В-Пw/100-Щw/100=170-(754·0.04)-(1218·0,02)=115 кг.

Робоча витрата матеріалів на 200 м3 бетону:

Цvр=310·200=62000 кг;

Пvр=784·200=156800 кг;

Щwр=1242·200=248400 кг;

Вvр=115·200=23000 кг.

72.Визначити коефіцієнт виходу, середню і дійсну густину, а також пористість цементного бетону, якщо для отримання 100 м3 бетонної суміші із В/Ц=0,7 використано mц=32 т, піску vп=45 м3 і щебеню vщ=78 м3.Насипна густина цементу rн.ц=1300 кг/м3, піску rн.п=1500 кг/м3, щебеню rн.щ=1450 кг/м3.Дійсна густина цементу rц=3,1 г/см3, суміші заповнювачів rз=2,65 г/см3.Кількість хімічно зв’язної води складає 20% від маси цементу.

Коефіцієнт виходу бетонної суміші

,

де vб.с, vц, vп, vщ - відповідно об’єми бетонної суміші, цементу, піску, щебеню.

Насипний об’єм цементу дорівнює відношенню маси цементу до його насипної густини: vц=mц/rн.ц=32:1,3=24,6 м3;

.

Середня густина бетонної суміші

.

Витрати піску і щебеню за масою mп і mщ знайдені як похідні відповідних їх витрат за об’ємом на значення насипних густин (mп=45·1,5=67,5 т, mщ=78·1,45=113,1 т), а витрата води mв - як похідну витрати цементу на В/Ц (mв=32·0,7=22,4 т).

Для того, щоб знайти середню густину бетону rоб при випаровуванні всієї надлишкової води, треба врахувати її при визначенні маси бетону, а замість всієї витрати води тільки кількість хімічно зв’язаної води mх.в=32·0,2=6,4 т;

.

Дійсну густину бетону знаходять за формулою

.

Абсолютні об’єми компонентів бетонної суміші:

vа.ц=32:3,1=10,32 м3;

vа.п+vа.щ=(67,5+113,1):2,65=67,1 м3;

vх.в=6,4:1=6,4 м3.

Пористість бетону

.

Пористість бетону орієнтовно можна визначити і за іншою формулою:

,

де wх - кількість хімічно зв’язаної води в частках від маси цементу; В і Ц - витрата води і цементу на 1 м3 бетонної суміші;

В=mв/vб.см=22400/100=224 кг/м3;

Ц=mц/vб.см=32000/100=320 кг/м3;

.

73.Бетон на матеріалах рядової якості при В/Ц=0,5 через n=14 діб твердіння показав міцність на стиск Rб=25 МПа. Визначити орієнтовно активність цементу.

Для орієнтовного визначення активності цементу можна скористатися формулою Боломея-Скрамтаєва:

Rб=А·Rц·(Ц/В-0,5),

де А - коефіцієнт якості вихідних матеріалів (приймаємо 0,6);  Rб - міцність бетону в 28-добовому віці; Ц/В - цементно-водне відношення (Ц/В=1:0,5=2).

Орієнтовну міцність бетону у 28-добовому віці знаходимо за формулою Б.Г.Скрамтаєва:

.

Визначаємо орієнтовно активність цементу: 32=0,6·Rц·(2-0,5), звідки Rц=32/(0,6·1,5)=35 МПа.

74.Бетон М300 з ОК=9-12 см на цементі М400 після тепловологісної обробки виробів повинен мати межу міцності при стиску 70% марочної. Досягнення необхідної міцності бетону після теплової обробки потребувало завищення марки бетону до М400.Для економії цементу було прийняте рішення ввести комплексну хімічну добавку, яка містить пластифікатор і прискорювач твердіння. Яка може бути досягнута економія цементу, якщо пластифікуюча добавка дозволяє на 8% зменшити витрату води для досягнення потрібної рухливості бетонної суміші без зниження міцності бетону, а прискорювач твердіння дозволяє забезпечити 70%-у міцність бетону М350 після тепловологісної обробки? Найбільша крупність піску і щебеню 40 мм.

Знайдемо спочатку економію цементу за рахунок прискорювача твердіння при переході бетону із М400 у М350.

Із формули Rб=АRц(Ц/В-0,5) випливає Ц/В=(Rб+0,5Rц)/(А·Rц).

Витрата цементу Ц=(Ц/В)·В.

За рис. 4.2. можна зробити висновок, що необхідна витрата води повинна бути 195 кг.

Для бетону М400 розрахункові значення Ц/В і Ц відповідно складають:

.

При зміні марочної міцності бетону

DЦ/В=DRб/(А·Rц,)

де DЦ/В - різниця цементно-водних відношень, необхідних для відповідних марок бетону; DRб - різниця меж міцності бетону при стиску для порівнюваних марок.

При переході бетону від М400 до М350

DЦ/В=(40-35)/(0,6·40)=0,21.

Економія цементу при введенні прискорювача твердіння DЦ1=(DЦ/В)·В=0,21·195=41 кг, що складає 10% витрати цементу, необхідного для отримання бетону М400.

Додаткову економію цементу за рахунок введення пластифікуючої добавки можна знайти за формулою

DЦ2=(Ц/В)·DВ,

де DВ - зменшення водовмісту бетонної суміші.

Для бетону М350 Ц/В, вирахуване за приведеною вище формулою, складає 1,96; DВ=195·0,08=13,65 кг; DЦ2=1,96·13,6»27 кг.

Загальна економія цементу за рахунок комплексної пластифікатора і прискорювача твердіння DЦ=DЦ1+DЦ2=41+27=68 кг.

Вона складає приблизно 17% від витрати цементу до введення добавки.

75.Встановити склад змішаного розчину М50 для кладки стін будівель із порожнистої цегли. Рухливість розчину повинна складати 7 см. В’яжуче - портландцемент активністю30 МПа і насипною густиною rоц=1200 кг/м3. Неорганічна добавка - вапняне тісто із середньою густиною rов=1400 кг/м3, пісок - дрібний кварцовий з насипною густиною rо.п=1350 кг/м3 і вологістю 6%.

Визначаємо витрати матеріалів на 1 м3 піску.

За табл. 4.3 витрата цементу складає Ц=185 кг, а його об’єм vц=185:1,2=154 л.

Витрата вапняного тіста vВп=170(1-0,002·Ц)=170·0,630=107 л, а його маса Вп=107·1,4»150 кг.

Складаємо пропорцію об’ємних частин розчину:

.

Витрата води В=0,50·(Ц+Вп)=0,50·(185+150)=167 кг.

Отриманий розрахунковий склад повинен бути відкоригований на пробних замісах.

76. Визначити коефіцієнт виходу і витрату матеріалів на 1 м3 вапняного розчину складом вапно:пісок 1:3 (за об’ємом) при об’ємі порожнин в піску П=40%.

Коефіцієнт виходу b=vр/(vВп+vп).

Об’єм розчину, отримуваного з 1 м3 вапняного тіста і 3 м3 піску, vр=1+3·(1-П/100)=1+3·(1-0,4)=2,8 м3.

Коефіцієнт виходу b=2,8/(1+3)=0,7.

Витрата вапна на 1 м3 розчину

.

Витрата піску vп=0,36·3=1,08 м3.

Таблиця 4.3

Примітка: Rб - активність в’яжучого, mв - маса в’яжучого. Наведені витрати в’яжучих належать до цементно-вапняних та цементно-глиняних розчинів і піску у рихло-сипучому стані при вологості 3-7%.

5. Штучні без випалювальні кам’яні матеріали

77. Визначити необхідну витрату вапна, води для гашення і піску для отримання n=1000 шт. силікатної цегли густиною rс.ц=1800 кг/м3 при вологості wц=6%. Активність вапна А=85%, вологість піску wп=6%. Активність вапняно-піщаної маси (вміст СаО) Ам=8% за масою. Прийняти, що при гасінні вапна добавка води Вф=120 % розрахункової.

Маса 1000 шт. силікатної цегли із вологістю 6% складає mк=b·h·l·n·rо.к=0,12·0,065·0,25·1000·1800=3510 кг, де b=0,12, l=0.25 і h=0,065 - розмір цегли, м.

Маса 1000 шт. сухої цегли

.

Вміст СаО mСаО=mц.с·Ам/100=3300·0,08=264 кг.

При активності 85% вміст негашеного вапна у масі

.

Розрахункова витрата води на гасіння вапна можна знайти з реакції

СаО  +       Н2О   =       Са(ОН)2

56               18               74

56               -                  18

264             -                  Вр

Вр=264·18/56=84,8 кг.

Витрата води Вф=(Вр·120)/100==(84,8·120)/100=102 кг.

Витрата сухого піску Пс=mц.с-mВп-Вф=3300-310-102=2888 кг.

Витрата вологого піску Пw=Пс+Пс·wп/100=2888+2888·0,06= =3061 кг.

78. Порівняти теплопровідність звичайної керамічної цегли масою 3,41 кг, одинарної і потовщеної цегли масою відповідно 3,7 кг і 4,3 кг, а також пустотілого силікатного каменю масою 5,96 кг. Розміри звичайної керамічної і одинарної силікатної цегли 0,25х0,12х0,065 м, потовщеної силікатної цегли - 0,25х0,12х0,088м і пустотілого силікатного каменю - 0,25х0,12х0,138 м.

Знаходимо середню густину звичайної керамічної цегли:

rз.к.ц=3, 41/(0,25·0,12·0,065)=1748 кг/м3; одинарної силікатної цегли: rо.с.ц=3,7/(0,25·0,12·0,065)=1897 кг/м3; потовщеної силікатної цегли rп.с.ц=4,3/(0,25·0,12·0,088)=1628 кг/м3; пустотілого силікатного каменю rп.с.ц=5,96/(0,25·0,12·0,138)=1440 кг/м3.

Орієнтовно можна підрахувати, що теплопровідність кам’яних матеріалів пропорційна їх середній густині. Тоді, умовно прийнявши теплопровідність звичайної керамічної цегли за 1, значення теплопровідності порівнюваних силікатних виробів будуть відповідно 1,08, 0,93 і 0,82.

79. В каналізаційний колектор, помилково збудований із силікатної цегли, попадають промислові стічні води, які містять соляну кислоту у кількості с=13 г на 1 м3 води. Розрахувати, яка кількість вапна буде розчинена із цегляних стін колектора за місяць його експлуатації, якщо за добу через нього проходить v=100 м3 стічних кислих вод, а у реакцію вступає m=40% кислоти. Через колектор в місяць проходить стічних вод

V=30·v=30·100=3000 м3.

В реакцію вступає кислота:

.

Руйнування цегли проходить в результаті реакції вапна із кислотою:

Са(ОН)       +       2НСl =       CaCl2 +       H2O

Складаємо пропорцію:

73 кг НСl   -        74 кг Са(ОН)2

15,6 кг        НСl   -        x кг.  Са(ОН)2

x=15.6·74/73=15,7 кг.

80. Підібрати склад газосилікату при міцності Rr=5 МПа середньою густиною в сухому сані ro.г=600 кг/м3. Газоутворювач - алюмінієва пудра ПАК-3. Активність вапна АВп=70%. В’яжуче змішане - вапно : пісок (1:1).

По графіку (рис. 5.1.) встановлюємо, що водотверде відношення газосилікату (В/Т) при rо.г=600 кг/м3 складає 0,52, витрата алюмінієвої пудри - 0,175% маси матеріалів.

За табл. 5.1 необхідна активність суміші, тобто вміст активного СаО, % до маси сухої суміші, Асм=19%.

Витрата вапна

де k - коефіцієнт, враховуючий кількість гідратної води, k=0,85-0,95).

Вміст меленого піску у в’яжучому Пм=Вп=147 кг/м3.

Кількість кремнеземистого компоненту в суміші:

Пк=k·rо.г-Вп-Пм=0,9·600-147-147=246 кг/м3.

Витрата води В=(Вп+Пм+Пк)·В/Т=(147+147+246)·0,52=284 л.

Розрахунковий склад газосилікату повинен бути уточнений дослідними замісами.

Таблиця 5.1

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6