Подбор состава тяжелого бетона

 

Министерство образования  и науки РФ

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ      ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ     БРАТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА                  В Г. УСТЬ-ИЛИМСКЕ

(Филиал ГОУ ВПО БрГУ  в г. Усть-Илимске)

                                        Кафедра ОТД

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

По дисциплине « СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ»                          ТЕМА: «ПОДБОР СОСТАВА ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА»

 

 

 

 

 

Исполнитель:        

Студент группы ПГСз-11            Горячкун А. С.

 

Проверил:

Доцент каф. ОТД                         Белых С. А.      

 

 

 

г. Усть-Илимск 2012

Содержание

Введение…………………………………………………………………………3

Виды бетонов. Гидротехнический бетон. Дорожный бетон………………….5

Декоративный бетон. Жаростойкий  бетон…………………………………….6

Особотяжелый бетон……………………………………………………………7

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ……………………………………………………...8

Заключение……………………………………………………..………………17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Бетон –  один из древнейших строительных материалов. Из него построены галереи египетского  лабиринта (3600 лет до н.э.), часть Великой  Китайской стены (III в. до н.э.), ряд  сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах.

Однако  использование бетона и железобетона для массового строительства  началось только во второй половине XIX в., после получения и организации  промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущим веществом  для бетонных и железобетонных конструкций. Вначале бетон использовался  для возведения монолитных конструкций  и сооружений. Применялись жесткие  и малоподвижные бетонные смеси, уплотнявшиеся трамбованием. С появлением железобетона, армированного каркасами, связанными из стальных стержней, начинают применять более подвижные и  даже литые бетонные смеси, чтобы  обеспечить их надлежащее распределение  и уплотнение в бетонируемой конструкции. Однако применение подобных смесей затрудняло получение бетона высокой прочности, требовало повышенного расхода  цемента. Поэтому большим достижением  явилось появление в 30-х годах XX века способа уплотнения бетонной смеси вибрированием, что позволило  обеспечить хорошее уплотнение малоподвижных  и жестких бетонных смесей, снизить  расход цемента в бетоне, повысить его прочность и долговечность.

Современное строительство немыслимо без  бетона. 2 млрд. м³ в год – таков сегодня мировой объем его применения. Это один из самых массовых строительных материалов во многом определяющий уровень развития цивилизации. Вместе с тем, бетон – самый сложный искусственный композиционный материал, который может обладать совершенно уникальными свойствами. Он применяется в самых разных эксплуатационных условиях, гармонично сочетается с окружающей средой, имеет ограниченную сырьевую базу и сравнительно низкую стоимость. К этому следует добавить высокую архитектурно-строительную выразительность, сравнительную простоту и доступность технологии, возможность широкого использования местного сырья и утилизации техногенных отходов при его изготовлении, малую энергоемкость, экологическую безопасность и эксплуатационную надежность. Именно поэтому бетон, без сомнения, останется основным конструкционным материалом и в обозримом будущем.

Последние десятилетия двадцатого века ознаменовались значительными достижениями в технологии бетона. В эти годы появились и  получили широкое распространение  новые эффективные вяжущие, модификаторы для вяжущих и бетонов, дополнительные минеральные добавки и наполнители, армирующие волокна, новые технологические  приемы и методы получения строительных композитов.

Все это  позволило не только создать и  освоить производство новых видов  бетона, но и значительно расширить  номенклатуру применяемых в строительстве  материалов: от суперлегких теплоизоляционных (с плотностью менее 100 кг/м³) до высокопрочных конструкционных (с прочностью на сжатие около 200 МПа). Сегодня в строительстве применяется более тысячи различных видов бетона, и процесс создания новых бетонов интенсивно продолжается. Бетон широко используется в жилищном, промышленном, транспортном, гидротехническом, энергетическом и других видах строительства.

 

Виды бетонов.

Гидротехнический  бетон.

Гидротехнический бетон  в отличие от обычного тяжелого бетона характеризуется повышенной плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, низким тепловыделением, стойкостью против воздействия агрессивных вод. Для  придания бетону таких свойств применяют  сульфатостойкий и пуццолановый портландцемент, высококачественные заполнители  с хорошо подобранным зерновым составом, обеспечивают тщательное приготовление  и укладку бетонной смеси, а также  правильный уход за твердеющим бетоном.

Дорожный бетон.

Дорожный бетон применяют  для устройства покрытий на автомагистралях, дорогах промышленных предприятий  и городских улицах. В процессе эксплуатации покрытия подвергаются не только воздействию транспортных средств, но и влиянию атмосферных условий (многократное увлажнение и высыхание, замораживание и оттаивание), поэтому  к дорожному бетону предъявляют  повышенные требования по прочности, плотности  износо- и морозостойкости. Дорожный бетон должен иметь достаточно высокую  прочность на изгиб в пределах 4 — 5,5 МПа при марках МЗОО — М500, морозостойкость его обычно характеризуется  марками МРЗ 150 и МРЗ 200.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Декоративный  бетон.

Декоративные бетоны используются для повышения эстетической выразительности  зданий и сооружений. Бетон данного  вида получают за счет применения цветных  составляющих — белого и цветного цементов, щелочестойких пигментов, заполнителей из цветных горных пород. Декоративный бетон наряду с требованиями к его цвету и внешнему виду должен удовлетворять повышенным требованиям  в отношении прочности, плотности  и долговечности, так как он является наружным слоем железобетонных изделий  и в первую очередь подвергается атмосферным воздействиям, а в  ряде случаев и истиранию. Марка  декоративного бетона обычно М150, а  морозостойкость — МРЗ 50.

Жаростойкий бетон

Жаростойкий бетон способен сохранять свои физико-механические свойства при длительном воздействии  высоких температур. В зависимости  от степени огнеупорности жаростойкие  бетоны разделяют на: высокоогнеупорные t > 1770оС, огнеупорные -1580 — 177ОоС и  жароупорные — ниже 1580оС. Для  приготовления жаростойких бетонов  в качестве вяжущих используют глиноземистый  цемент, портландцемент, шлакопортландцемент  и жидкое стекло с добавкой кремнефтористого натрия. Заполнителями и тонкомолотыми  компонентами служат металлургические шлаки, бой керамических и огнеупорных  материалов, базальт, диабаз, андезит, артикский туф и др. Жаростойкие  бетоны в зависимости от вида исходных материалов имеют марки М100-М250. Применяют  их для футеровки промышленных печей, подов вагонеток туннельных печей, фундаментов доменных и мартеновских печей, дымовых труб и др.

 

 

 

 

Особо тяжелые  бетоны

Особо тяжелые бетоны применяют  для защиты обслуживающего персонала  атомных электростанций от радиоактивных  излучений. Установлено, что наиболее опасные для человеческого организма  гамма-лучи и нейтронное излучение  эффективно поглощает бетон, который  имеет высокую плотность и  содержит в своем составе компоненты с большим количеством химически  связанной воды. Особо тяжелые  защитные бетоны приготовляют на заполнителях: магнетите, лимоните, барите, металлическом  скрапе, чугунной дроби и т. п. Плотность  таких бетонов зависит от вида заполнителя и достигает у  бетона с магнетитовым заполнителем 4000, а с чугунной дробью 5000 кг/мЗ. В качестве вяжущих используют портландцементы, шлако-портландцементы и глиноземистые  цементы. С целью повысить защитные свойства гидратных бетонов (названных  так в связи с большим содержанием  химически связанной воды) в их состав вводят добавки: карбид бора, хлористый  литий и др.

Прочность и долговечность  особо тяжелых бетонов такие  же, как у обычных тяжелых бетонов. Бетонополимеры представляют собой  бетоны, поры которых заполнены полимерами в результате специальной обработки. Бетон пропитывают петролатумом, разбавленными смолами, битумом, серой, жидкими мономерами (метилметакрилатом  или стиролом), полимерами (эпоксидными  и полиэфирными смолами) и различными композициями на их основе. При этом значительно повышаются механические, физические и химические свойства бетона. Например, прочность бетона при сжатии повышается до 200 МПа, а водонепроницаемоеть, морозостойкость и долговечность  увеличиваются в несколько раз. Пропитка полимерами повышает стоимость  бетона, поэтому ее осуществляют, когда  она экономически оправдана (бетонополимерные изделия, работающие в суровых климатических или агрессивных условиях).

В моей курсовой работе мне  предлагают выполнить расчет состава  тяжелого бетона, и ниже приведены  некоторые данные для этого.

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

 

Данные для расчета  подбора состава тяжелого бетона 

Марка проектируемого бетона	Удобоукладываемость	Марка (активности цемента)	Крупный заполнитель			Мелкий заполнитель
			Плотность в куске, Кг/	НКмм	Пустотность	Плотность, Кг/	Насыпная плотность, Кг/	Группа   крупности
300	6см	450	2950	40	0,51	2650	1650	Средний

 

Основная цель расчета  состава бетона — установить такое  соотношение между компонентами, которое позволяет обеспечить требуемые технологические свойства бетонной смеси и нормируемые показатели назначения бетона в установленные сроки.

Расчет состава бетона целесообразно производить в  такой последовательности:

1. вычислить водоцементное отношение;
2. определить расход воды на 1 м³ бетона;
3. расход цемента на 1 м³ бетона;
4. расход песка, крупного заполнителя и его отдельных фракций.

1)Водоцементное отношение  рассчитывается по заданным марке  и          сроку  твердения бетона, активности цемента  и виду заполнителей на основе  формул:

а) для бетонов  с Ц/В≤2,5 (В/Ц≥0,4)

 

= A ((Ц/В) - 0,5)                                   (1)

б)для бетонов с Ц/В>2,5 (В/Ц<0,4)

= A ((Ц/В) + 0,5)                                    (2)     

где       - прочность бетона нормального твердения в возрасте 28 сут.;

- активность цемента;

               А и  А1- эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние на прочность бетона заполнителей и других факторов.

Значение  коэффициентов  А и  А1 принимают по Табл. 1.

Таблица 1

Значение А и 

А1

Материалы для бетона	А	А1
Высококачественные	0,65	0,43
Рядовые	0,6	0,4
Пониженного качества	0,55	0,37

 

 

Водоцементное отношение :

В/Ц = ARц/(Rб + 0,5ARц) = 0,6*450/(300 + 0,6*0,5*450) = 0,6

(т.е. 3/5)

А = 0,6 при рядовых материалах.

  2) Определим расход воды в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси на основании результатов предварительных испытаний или ориентировочно по графикам (рис. 1).

 

 

Рис. 1. Водопотребность бетонной смеси, изготовленной с применением  портландцемента, песка средней  крупности (водопотребность 7%) и гравия небольшой крупности:

1. 80 мм;
2. 40 мм;
3. 20 мм;
4. 10 мм.

Расход воды на 1 м³ бетонной смеси составляет 174 л , так как ОК = 6 см, и гравий крупности 40 мм.

3) Зная В/Ц и В, определим  расход цемента на 1 м³ бетона:

                                   Ц = В/(В/Ц) = 174/0,6 = 290 кг

4) Определим расход щебня в сухом состоянии на 1м³ бетона:

                      Щ = 1/((*

/ρн.щ.) + (1/ ρщ.))                            (3)