Курсовая работа по материаловедению студента
Группа
Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
Инженерно-строительный факультет
Кафедра СкиМ
Санкт-Петербург
2003 год
Спроектировать состав бетона (определить три параметра состава бетона) по следующим данным:
-Класс бетона по прочности В=25.
-ОК=7 см.
-Крупный заполнитель-непромытый гравий,Dнаиб=80 мм.
Решение.
R28= B/0,78 (значение средней прочности)
R28=25/0,78=32,05 МПа=320,5 кг/см2
Марка бетона на сжатие М300.Марка цемента М400.
Активность цемента Rц=42,9 МПа=429 кг/см2. А=0,55.
R28=А*Rц(Ц/В-0,5)
В/Ц=(А*Rц)/R28+0,5*А*Rц=(0,55*429)/(320,5+0,5*0,55*429)=0,54
Готовят несколько бетонных смесей с различным В/Ц и постоянными Ц и r,взятыми произвольно.Из каждой бетонной смеси готовят образцы-кубы и испытывают их на прочность в соответствующем возрасте.На основе полученных данных строят график зависимости R28=f(В/Ц) (см. рис.1).
По графику по заданной прочности находят В/Ц.
|
В/Ц |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,65 |
0,7 |
0,75 |
0,8 |
|
R28,МПа |
36,4 |
29,8 |
25,7 |
23,1 |
21,4 |
20,2 |
19,5 |
По графику получим, что В/Ц= 0,53
Значит, выбираем В/Ц=0,53
2)Определение rопт (оптимальной доли песка первой смеси заполнителей).
r опт определяется двумя экспериментальными способами:
а)по наименьшему объему пустот в смеси заполнителей.
Готовят несколько сухих смесей песка и крупного заполнителя с различным значением r и определяют для каждой объем пустот.Строят график зависимости объема пустот от r.По графику для наименьшего объема пустот находят rопт.
б)по наибольшей подвижности бетонной смеси.
Готовят несколько бетонных смесей с различным r и постоянными Ц и В/Ц.Ц берут произвольно в существующих пределах,В/Ц берут из пункта 1).Для каждой смеси определяют ОК, и строится график зависимости ОК=f(r),по наибольшей ОК находят rопт.
В/Ц=0,53 ;Ц=275 кг/м3 (рис.2).
|
r |
0,30 |
0,32 |
0,34 |
0,35 |
0,40 |
0,45 |
0,50 |
|
OK,см |
1 |
1,5 |
2 |
2 |
1,5 |
1 |
0 |
По рисунку 2 определили,что rопт=0,345
3)Определение расхода цемента.
Расход цемента определяется экспериментальным способом.Готовят несколько бетонных смесей с различным расходом цемента(Ц) и постоянными значениями В/Ц и r.Для каждой бетонной смеси определяют осадку конуса(ОК) и строят графики зависимости ОК=f(Ц).По графику для заданной ОК находят Ц.
В/Ц= 0,53;r = rопт=0,345
|
Ц, кг/м3 |
225 |
250 |
275 |
300 |
325 |
350 |
375 |
|
ОК,см |
0,56 |
1,12 |
2,24 |
5,04 |
7,84 |
11,2 |
14 |
По графику на рисунке 3 устанавливаем,что заданное значение ОК= 7см обеспечивается при расходе цемента Ц=318,125 кг/м3
4)Расчет состава бетонной смеси методом абсолютных объемов.
Метод основан на следующем предположении:объем плотноуложенной бетонной смеси равен сумме абсолютных объемов входящих в нее материалов.
Ц= 318,125кг/м3 ,r = 0,345 ,В/Ц=0,53.
gц=3,10 г/см3 ,gп=gкр=2,65 г/см3,gв=1 г/см3.
В=В/Ц*Ц=0,53*318,125= 174,97 кг/м3
1=Ц/gц+В/gв+П/gп+Кр/gкр
r =П/П+Кр
1=318,125/3100+174,97/1000+П/2650+Кр/2650
0,345=П/П+Кр
П=660,09 кг/м3 ,Кр=1253,21 кг/м3
Таким образом, расход материалов составляет на 1 м3:
Ц=318,125кг,В=174,97кг,П=660,09кг,Кр=1253,21кг
Всего:2406,40 кг
5)Проверка результатов проектирования.
Готовят бетонную смесь запроектированного состава и определяют для нее осадку конуса.Из этой бетонной смеси готовят образцы-кубы и испытывают их на прочность в соответствующем возрасте.Смесь считается запроектированной правильно,еслиполученные величины удовлетворяют зависимости:
ОКфакт=ОКзад ±1см,
Rфакт=Rзад (1,0¸1,15)
Результаты оценки агрессивности воды-среды.
|
Вид коррозии |
Показ-ль агрессивности, ед.измерения. |
Знач. показателя агрессивности |
Вид цемента |
Плотность бетона |
Вывод об агрессивности |
|
|
Фактич. |
Допуст. |
|||||
|
1)Выщелачивающая |
Временн.жесткость,мг-экв/л |
8,2 |
³1,7 |
Повышенн. |
Неагрессивная |
|
|
2)Общекислотная |
рН |
6,6 |
>5,9 |
Повышенн. |
Неагрессивная |
|
|
3)Углекислая |
[CO2]своб,мг/л |
54 |
<N,где N=120,4 |
Повышенн. |
Неагрессивная |
|
|
4)Магнезиальная |
Mg2+,мг/л |
1550 1550 |
1501-2000 <2000 |
Повышенн. Особоплотн. |
Слабоагрессивн. Неагрессивная |
|
|
5)Щелочная |
K++Na+, мг/л |
75 75 |
61-80 61-80 |
Повышенн. Особоплотн. |
Среднеагрессив. Слабоагрессивн. |
|
|
6)Сульфатная |
SO42-,мг/л |
410 |
<450 |
Повышенн. |
Неагрессивная |
|
|
7)Общесолевая |
Общ.соленость воды,г/л |
11 |
Неагрессивная |
Вода неагрессивна по большинству показателей.В бетоне использован обычный портландцемент,бетон имеет особую плотность, соответственно марку по водонепроницаемости не нижеW8.
Проектом крупного гидротехнического сооружения предусмотрено применение бетона двух марок со следующими показателями:
1) В20 , W6(8) ,ОК=8см
2) В30 , W20 , F=300 ,ОК=5см.
Крупный заполнитель-промытый щебень, фракционированный с Dнаиб=80мм.
Требуется спроектировать составы бетонов для каждой марки.
Решение.
1)Подводная зона сооружения.
В20,W6(8),ОК=8см.
R180=20/0,78=25,64МПа=256,4кг/см2
Марка бетона на сжатие М250.Марка цемента М400.
2)Надводная зона сооружения.
В30 , W20 , F=300 ,ОК=5см
R180=30/0,78=38,46 МПа=384,6 кг/см2
Марка бетона на сжатие М350. Марка цемента М400.
1)Строим график с оптимальной кривой просеивания при крупности щебня Dнаиб=80мм (рис.4).С помощью кривой просеивания находим долю каждой фракции в смеси заполнителей.
|
Фракции |
0¸5 |
5¸10 |
10¸20 |
20¸40 |
40¸80 |
|
Доля фракции,% |
33 |
11 |
13 |
18 |
25 |
2)Определение водопотребности бетонной смеси.
Водопотребность-это такое количество воды, которое требуется для получения заданной ОК.
По графику зависимости В= f(ОК) устанавливают водопотребность бетонной смеси на щебне с наибольшей крупностью зерен Dнаиб=80мм.
|
ОК, см |
0 |
2,24 |
6,72 |
15,68 |
20,16 |
22,4 |
|
В |
151,25 |
162,5 |
187,5 |
200 |
243,75 |
280 |
При ОК=8см, расход воды В=190 л/м3(подводная зона сооружения)
При ОК=5см, расход воды В=177 л/м3(надводная зона сооружения)
3)Определение В/Ц.
Для определения В/Ц готовят несколько бетонных смесей с различным значением В/Ц, но так, чтобы ОК была постоянной. Из каждой бетонной смеси готовят три серии образцов: 1-кубы для испытания на прочность,2-цилиндры на испытание водонепроницаемости, - кубы на испытание на морозостойкость. В нижеприводимой таблице даем результаты экспериментов, полученные при испытании бетонов на прочность и водонепроницаемость:
|
В/Ц |
0,50 |
0,55 |
0,60 |
0,65 |
0,70 |
0,75 |
0,80 |
|
R1801),2),МПа |
48,144 |
39,412 |
33,984 |
30,562 |
28,32 |
26,668 |
25,724 |
|
W1),2),МПа |
3,0 |
2,3 |
1,7 |
1,3 |
1,0 |
0,8 |
0,7 |
|
F,циклич. |
375 |
285 |
220 |
180 |
145 |
120 |
100 |
Строим графики R=f(В/Ц) (рис.6) и W=f(В/Ц) (рис.7) и F=f(В/Ц) (рис.8) по ним выбираем наименьшее В/Ц.
1)Для подводной зоны В/Ц=0,750
2)Для надводной зоны В/Ц=0,540
Расход цемента находим по формуле:1)Ц=В/(В/Ц)=190/0,750=253,3 кг/ м3
2)Ц=В/(В/Ц)=177/0,540=327,8 кг/ м3
4)Расчет состава бетонной смеси на 1м3 бетона.
Объемная масса бетона gб=2400 кг/ м3.
1)В=190 кг/ м3, Ц= 253,3 кг/ м3 ,В/Ц= 0,750 ,r=0,33
П+Кр=gб-В-Ц=2400-190- 253,3 = 1956,7 кг/ м3
П= r(П+Кр)=0,33*1956,7 =645,7 кг/ м3
Кр=1956,7-645,7=1311 кг/ м3
Проверка:В+Ц+П+Кр=gб
190+253,3+645,7+1311=2400
Таким образом, состав бетонной смеси на 1м3 бетона:
Цемент= 253,3кг ,Вода=190кг(тесто =443,3 кг)
Заполнители= 1956,7кг :песок= 645,7кг ,щебень фракц.:
5-10 -215,2 кг
10-20 -254,4 кг
20-40 -352,2 кг
40-80 -489,2 кг
ВСЕГО: 2400 кг.
2)В=177 кг/ м3, Ц=327,8 кг/ м3 ,В/Ц= 0,540 ,r=0,33
П+Кр=gб-В-Ц=2400-177- 327,8 =1895,2 кг/ м3
П= r(П+Кр)=0,33*1895,2= 625,4 кг/ м3
Кр=1895,2-625,4=1269,8 кг/ м3
Проверка:В+Ц+П+Кр=gб
177+327,8+625,4+1269,8=2400
Таким образом, состав бетонной смеси на 1м3 бетона:
Цемент= 327,8кг,Вода=177кг(тесто = 504,8 кг)
Заполнители=1895,2кг :песок=625,4кг ,щебень фракц.:
5-10 -208,5 кг
10-20 -246,4 кг
20-40 -341,1 кг
40-80 -473,8 кг
ВСЕГО: 2400 кг.