Курсовая работа по материаловедению студента
Группа
Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
Инженерно-строительный факультет
Кафедра СкиМ
Санкт-Петербург
2003 год
Проектирование состава обычного бетона в надземной зоне напорного сооружения.
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.
Определение В/Ц.
1.1.Аналитический способ (по формуле):
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
1.2.Экспериментальный способ.
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 | SO4
2- ,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.
Проектирование состава гидротехнического бетона.
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 |
| R180
1),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.