- Содержание вовлеченного воздуха

    В задании предложено взять бетонную смесь В15 П1 W4, но данная смесь не пригодна для изготовления изделия, так как не удовлетворяет требованиям по прочности на сжатие. Рекомендуется взять бетонную смесь марки М300. Марка по удобоукладываемости П1 предполагает осадку конуса в пределах 1-4 см, что не соответствует требованиям СНиПа.  Поэтому целесообразно назначить марку П2.

    2.1.1. Вяжущие вещества

 

    В бетонных смесях для ЖБК используются следующие виды вяжущих: портландцемент, гидрофобный цемент, шлаковый цемент, быстротвердеющий цемент, пуццолановые цементы, глинозёмистый цемент, сульфатостойкий цемент, расширяющиеся цементы, напрягающий цемент, магнезиальный цемент. К изделию не предъявляется никаких специфических требований, и бетонная смесь не должна обладать особыми свойствами, следовательно, наиболее целесообразным будет применить для производства обыкновенный портландцемент.

    Активность вяжущего вещества должна приниматься в пределах 1,2…2 прочности бетона. Следовательно, так как требуемая прочность бетона равна 300 кгс/см², активность цемента должна лежать в пределах от 360 до 600 кгс/см².

    В задании предложено взять цемент ЦЕМ II / А – Ш В32,5, R_цем = 417кгс/см², который удовлетворяет требованиям, предъявляемым к вяжущим веществам. Он должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10178-85. Цемент должен показывать равномерность изменения объема при испытании образцов кипячением в воде. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец - не позднее 10 ч от начала затворения.

    2.1.2. Крупный заполнитель [6]

 

    Прочность на сжатия крупного заполнителя должна не менее чем в два раза превышать прочность бетона. Так как бетон должен быть марки не меньше, чем М300, крупный заполнитель должен быть марки не ниже, чем Д600.

    В качестве крупного заполнителя для бетона применяют щебень, гравий или щебень из гравия. Щебень (материал в виде кусков с размерами 5—70 мм) получают путем дробления плотных горных пород, мартеновских или доменных шлаков, отходов керамической промышленности, кирпича и т. п. При дроблении горных пород обломки щебня получаются неправильной формы с шероховатой поверхностью. Щебни, имеющие зерна, приближающиеся по форме к кубу или тетраэдру, считаются лучшими для бетона. Гравий— рыхлые обломки окатанной формы крупностью от 5 до 70 мм, образовавшиеся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород. Крупный заполнитель должен иметь среднюю плотность от 2000 до 2800 кг/куб.м. Щебень вследствие шероховатой поверхности зерен лучше сцепляется с цементным камнем и позволяет при прочих равных условиях получить более прочные бетоны, чем с гравием. Однако бетонные смеси на гравии имеют большую подвижность и лучшую удобоукладываемость, чем на щебне.

    Содержание  пылевидных и глинистых частиц в  щебне из изверженных и метаморфических пород, щебне из гравия и в гравии не должно превышать для бетонов всех классов 1% по массе. Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из осадочных пород не должно превышать для бетонов класса В22,5 и выше - 2% по массе; класса В20 и ниже - 3% по массе.

    Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в крупном заполнителе не должно превышать 35% по массе.

    Содержание зерен слабых пород в гравии и щебне из гравия не должно превышать 10% по массе для бетонов всех классов.

    В задании в качестве крупного заполнителя предложено взять щебень из гравия фр 5-20мм. По составу щебень из гравия состоит из 75%  зерен осадочных пород (известняки, доломиты) и около 25%  зерен изверженных пород (граниты). Примем марку щебня из гравия Д800. Он соответствует требованиям, предъявляемым к крупному заполнителю.

    2.1.3. Мелкий заполнитель

 

    Мелкие заполнители должны иметь среднюю плотность зерен от 2000 до 2800 кг/куб.м.

    Допустимое  содержание пород и минералов, отнесенных к вредным примесям в заполнителях:

• аморфные разновидности диоксида кремния, растворимого в щелочах (халцедон, опал, кремень и др.) - не более 50 ммоль/л;
• сера, сульфиды, кроме пирита (марказит, пирротин и др.) и сульфаты (гипс, ангидрит и др.) в пересчете на SO(3) - не более 1,5% по массе для крупного заполнителя и 1,0% по массе - для мелкого заполнителя;
• пирит в пересчете на SO(3) - не более 4% по массе;
• слоистые силикаты (слюды, гидрослюды, хлориты и др., являющиеся породообразующими минералами) - не более 15% по объему для крупного заполнителя и 2% по массе - для мелкого заполнителя;
• магнетит, гидрооксиды железа (гетит и др.), апатит, нефелин, фосфорит, являющиеся породообразующими минералами, - каждый в отдельности не более 10%, а в сумме - не более 15% по объему;
• галоиды (галит, сильвин и др.), включающие водорастворимые хлориды, в пересчете на ион хлора - не более 0,1% по массе для крупного заполнителя и 0,15% по массе - для мелкого заполнителя;
• свободное волокно асбеста - не более 0,25% по массе;
• уголь - не более 1% по массе. [7]

    Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать графику (см. рис.2). [6]

    

    Рисунок 2 – График зернового состава мелкого заполнителя

    В задании в качестве мелкого заполнителя предложено взять песок известняковый с модулем крупности(М_к) 2,3. Он удовлетворяет требованиям, предъявляемым к мелкому заполнителю.

    2.1.4. Вода [8]

    Содержание  в воде органических поверхностно-активных веществ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более  10 мг/л.

       Вода не должна содержать пленки  нефтепродуктов, жиров, масел.

    В воде, применяемой для затворения бетонных смесей и поливки бетона не должно быть окрашивающих примесей, если к бетону предъявляют требования технической эстетики. 

    Окисляемость  воды не должна быть более 15 мг/л.

    Водородный  показатель воды (pH) не должен быть менее 4 и более 12,5.

    Вода не должна содержать также примесей в количествах, нарушающих сроки схватывания и твердения цементного теста и бетона, снижающих прочность и морозостойкость бетона.

    2.1.5. Добавка [9]

 

    Пластифицирующие добавки – добавки, увеличивающие подвижность бетонной смеси. В задании предложено взять добавку ЛСТ, которая относится к 3 группе классификатор по эффективности, т.е. средним пластификатором.

    Для пластификации бетонной смеси и  раствора ее вводят в небольшом количестве — 0,1-0,5 % от массы цемента. В расчете на 1 м3 бетона расход добавки составляет всего 0,5... 1 кг. В качестве аналогов можно применить СДБ (Сульфитно-дрожжевая бражка) и УПБ (Мелассная упаренная последрожжевая барда). Из таблицы 2.1.5.1 делаем вывод, что наиболее выгодно применить добавку ЛСТ, предложенную в задании.

Таблица 2.1.5 Сравнительные характеристики пластифицирующих добавок

    2.2 Арматура

    Для армирования лестничных маршей следует применять:

• стержневую горячекатаную арматурную сталь классов А-I, А-III по ГОСТ 5781-82 и А-IIIв, изготовляемую из арматурной стали класса А-III, упрочнением вытяжкой, с контролем величины напряжения и предельного удлинения;
• стержневую термомеханическую упрочненную арматурную сталь классов Ат-IIIС и Ат-IVС по ГОСТ 10884-81;
• проволоку класса Вр-I по ГОСТ 6727-80 и класса Врп-I по ТУ 14-4-1322-85.

    3. ПОДБОР СОСТАВА БЕТОНА [1]

    3.1. Исходные данные

• Бетон B22,5 (R_б = 29,4 МПа).
• Подвижность бетонной смеси П2 (5…9 см)
• Цемент ЦЕМ II / А – Ш В32,5. R_ц = 41,7 МПа
• Крупный заполнитель – щебень из гравия. НКЗ = 20мм. Марка по прочности на сжатие – Д800. Истинная плотность 2,6 кг/л,  плотность 1,48 кг/л.
• Мелкий заполнитель – песок речной. Мк =2,3, водопотребность –7%.  Р_п = 2,63 кг/л.
• Добавка суперпластификатор ЛСТ. Дозируется в количестве 0,1-0,2% от массы вяжущего. Среднее уменьшение расхода воды – 8%.

    3.2. Подбор состава бетона без учета добавки

   Определяем В/Ц

      В/Ц=А*R_ц/( R_б + А*0,5*R_ц)                                             (3.1)

    где В/Ц - водоцементное отношение

    R_б – активность бетона, кгс/см²

    R_ц – активность цемента, кгс/см²

        А – коэффициент, учитывающий  качество материалов для бетона.

В/Ц = 0,6*41,7 /(29,4 + 0,6*0,5*41,7) = 0,6

По графику  на рисунке 3.1. определяем необходимое количество воды. Принимаем осадку конуса раной 7 см, откуда следует, что водопотребность смеси составляет 195л/м³. Поскольку в качестве крупного заполнителя используется щебень из гравия, водопотребность следует увеличить на 10 л, после чего она будет составлять 205л/м³.

    Рисунок 3.1. - График водопотребности В пластичной бетонной смеси, изготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности (водопотребность 7%) и гравия наибольшей крупности: 1-70 мм; 2-40 мм; 3-20 мм; 4-10 мм ОК — осадка конуса.

    Определяем  расход цемента по формуле 

Ц= В: В/Ц                                                              (3.2)

    Ц = В : В/Ц = 205 / 0,6 =  341 кг/м³. Проверим, удовлетворяет ли полученный результат требованиям СНиПа 82-02-95. Согласно СНиПу минимальный расход цемента ЦЕМ II / А – Ш В32,5 на бетонную смесь с маркой по водонепроницаемости W4 равен 330 кг/м³. [10] Полученное значение удовлетворяет требованиям СНиПа.

    Коэффициент раздвижки α находим по таблице 3.1. путем интерполяции. α=1,42.

      Пустотность щебня 

Пщ= 1- ρ_н/ ρ_и                                                          (3.3)

    П_щ = 1 - p_ср/р_нас = 1 – 1,48 / 2,6 = 0,43 
 

Таблица 3.1. Оптимальные значения коэффициента α для пластичных бетонных смесей

Определяем расход щебня по формуле 

Щ= 1000/(α*П_щ / ρ_н + 1/ ρ_и)                                              (3.4)