способ проектирования состава смеси песчаного бетона

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВА СМЕСИ ПЕСЧАНОГО БЕТОНА, включающий определение межзерновых пустот минеральных компонентов - песка и цемента расчетным путем, проведение ситового анализа минеральных компонентов, расчет объемных коэффициентов раздвижки зерен по данным ситового анализа и определение расхода компонентов на 1 м³ бетонной смеси с учетом полученных данных, отличающийся тем, что, с целью упрощения проектирования и оптимизации плотности бетонной смеси, расход песка, цемента и воды на 1 м³ бетонной смеси рассчитывают по формулам

V_п= , м³

V_ц= , м

V_в= , м³

где V_п, V_ц, V_в - насыпные объемы соответственно пуска, цемента, объем воды затворения, м³;

V_пп, V_пц - объемы межзерновых пустот соответственно песка и цемента, м³;

_пц , _пв , _цв - объемные коэффициенты раздвижки зерен соответственно песка - цементом, песка - водой, цемента - водой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано на заводах железобетонных изделий и конструкций и на строительных площадках.

Известен способ подбора состава бетона. Известный способ подбора бетонной смеси отличается многоступенчатостью, включает большой объем экспериментальных испытаний и проверок, корректировок рассчитанной смеси, не обеспечивает возможности получения оптимально уплотненной смеси вследствие неполного учета свойств исходных минералов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ подбора состава дорожного бетона.

Однако известный способ подбора состава бетонной смеси основан на методе проб и ошибок, не в полной мере учитывает важнейшие показатели минерального сырья (гранулометрический состав, величину пористости и объема межзерновых пустот минералов), не использует такие важнейшие характеристики в процессе подбора составов и в процессе перемешивания сложных многокомпонентных систем как коэффициент раздвижки одних зерен другими, зерен - жидкими компонентами, а без этого невозможно получить способом подбора оптимальный состав бетонной смеси, тем более проектировать составы с оптимальной упаковкой зерен и частиц в планируемом объеме бетонной смеси.

Цель изобретения - упрощение проектирования и оптимизация плотности бетонной смеси.

Достигается тем, что в способе проектирования состава смеси песчаного бетона, включающем определение межзерновых пустот минеральных компонентов - песка и цемента расчетным путем, проведение ситового анализа минеральных компонентов, расчет объемных коэффициентов раздвижки зерен по данным ситового анализа и определение расхода компонентов на 1 м³ бетонной смеси с учетом полученных данных, расход песка, цемента и воды на 1 м³ бетонной смеси рассчитывают по формулам:

V_п= , м³,

V_ц= , м³,

V_в= , м³, где V_п, V_ц, V_в - насыпные объемы соответственно песка, цемента, объем воды затворения, м³;

V_пп, V_пц - объемы межзерновых пустот соответственно песка и цемента, м³;

_пц, _пв, _цв - объемные коэффициенты раздвижки зерен соответственно песка - цементом, песка - водой, цемента - водой.

П р и м е р 1. Имеется в наличии природный кварцевый песок. Испытание песка по ГОСТ 8735-65 (песок для строительных работ. - Методы испытаний) дало следующие результаты: плотность песка 2,63 т/м³; насыпная плотность песка 1,39 т/м³; размеры контрольных сит, мм: 2,5 ; 1,25 ; 0,63 ; 0,315; 0,14 ; <0,14 ;

частные остатки на ситах

3,6% ; 4,1% ; 4,9% ; 41,7% ; 32,9% ; 2,8% .

Цемент марки М500 (сланцезольный портландцемент), РСТ ЭССР 213-84. Плотность 3,01 т/м³, насыпная плотность 1,27 т/м³.

Проектирование состава смеси песчаного бетона для приготовления 1 м³ бетонной смеси производится в следующей последовательности.

Определяют объемные коэффициенты раздвижки зерен (частиц) песка частицами цемента по следующей формуле:

_пц= ,

_2,5= = 1,048 ;

₌ ;

;

_0,315= = 1,431 ;

4 ;

_0,14= 3,880 .

Определяют долю участия зерен песка в объемном коэффициенте раздвижки с учетом частных остатков на ситах

_2,5= 1,048 0,036= 0,038;

_1,25= 1,099 0,041= 0,045;

_0,63= 1,203 0,149= 0,179;

_0,315= 1,431 0,417= 0,597;

_0,14= 2,125 0,329= 0,699;

_0,14= 3,8800,028= ;

Общий объемный коэффициент раздвижки зерен песка частицами цемента равен

_пц= 1,667.

Определяют объемный коэффициент раздвижки зерен песка прослойкой воды по формуле

,

;

₌ ;

_0,63= = 1,0009;

_0,315= = 1,002;

;

_1,0086 .

Определяют долю участия в общем коэффициенте раздвижки зерен (частиц) песка прослойкой воды с учетом частных остатков на ситах:

_2,5= 1,00024 0,036= 0,0360086;

_1,25= 1,0048 0,041= 0,0410196;

_0,63= 1,00090 0,149= 0,1491341;

_0,315= 1,002 0,417= 0,4178340;

_0,14= 1,0043 0,329= 0,3304147;

_0,07= 1,00860,028= ;

Общий объемный коэффициент раздвижки зерен (частиц) песка прослойкой воды равен _пв= 1,0027.

Определяют объемный коэффициент раздвижки частиц цемента прослойкой воды по формуле _цв= = 1,015.

Определяют потребность песка для приготовления 1 м³ бетонной смеси песчаного бетона по формуле V_п= = = 0,598 м³;

Определяют потребность цемента по формуле

V_ц= = = 0.673 м³ ;

V_пп= 1- = 1- = 0,471 м³ .

Определяют потребность воды затворения по формуле

V_в= =

= = 0,6840,584= 0,400 м³, где V_пц= 1- = 1- = 0,578 м³ .

Определяют объем монолитных зерен (частиц) в 1 м³ бетонной смеси по формуле

V_мон= (V_п-V_п V_пп)+ (V_ц-V_ц V_пц)= (0,598- -0,598 0,471)+ (0,673-0,673 0,578)= (0,598- -0,282)+(0,673-0,389)= 0,316+0,284= 0,600 м³.

Определяют плотность бетонной смеси

_см= _п V_п+ _ц V_ц+ V_в= 2,63 0,316 + 3,01 0,284+0,400 = = 0,831+0,655+0,400= 2,086 т/м³.

Объем уплотненной бетонной смеси равен

V_см= V_мон+V_{пцс см}= 0,600+0,400= 1,000 м³,

V_{пцс см}= V_в, т. е. равен планируемой величине.

П р и м е р 2. Имеется в наличии природный кварцевый песок. Определение фракционного состава, плотности и насыпной плотности песка по ГОСТ 8735-65 (песок для строительных работ. Методы испытаний) показало следующие результаты: плотность песка 2,64 т/м³, насыпная плотность 1,38 т/м³;

размеры контрольных сит, мм: 2,5; 1,25 ; 0,63; 0,315; 0,14 ; 0,14; 4,3% ; 6,1% ; 17,6% ; 39,8% ; 30,3% ; 1,9% .

Характеристика цемента аналогична примеру 1. Проектирование состава бетонной смеси производится в следующей последовательности.

Определяют объемные коэффициенты раздвижки зерен (частиц) песка частицами цемента по формуле:

_пц= .

Данные аналогичны примеру 1.

Определяют долю участия зерен песка в объемном коэффициенте раздвижки с учетом частных остатков на ситах

_2,5= 1,048 0,043= 0,045;

_1,25= 1,099 0,061= 0,067;

_0,63= 1,203 0,176= 0,255;

_0,315= 1,431 0,398= 0,570;

_0,14= 2,125 0,303= 0,644;

_0,14= 3.8800.019= ;

Общий объемный коэффициент раздвижки зерен песка частицами цемента равен

_пц= 1,7.

Определяют объемный коэффициент раздвижки зерен песка прослойкой воды по формуле

.

Результаты расчета аналогичны примеру 1.

Определяют долю участия в общем коэффициенте раздвижки зерен (частиц) песка прослойкой воды с учетом частных остатков на ситах

_2,5= 1,00024 0,043= 0,0430103;

_1,25= 1,00048 0,061= 0,0610292;

_0,63= 1,00090 0,176= 0,1761584;

_0,315= 1,002 0,398= 0,398796;

_0,14= 1,0043 0,303= 0,3043029;

_0,14= 1,00860,019= ;

Общий объемный коэффициент раздвижки зерен (частиц) песка прослойкой воды равен _пв 1,0025.

Определяют объемный коэффициент раздвижки частиц цемента прослойкой воды по формуле .

Определяют потребность песка для приготовления 1 м³ бетонной смеси песчаного бетона по формуле

V_п= = = 0,587 м³;

Определяют потребность цемента по формуле

_м3, где V_пп= 1- = 1- = 0,477 м³ ;

Определяют потребность воды затворения по формуле

V_в= =

= = 0,6930,584= 0,405 м³ , где V_пц= 1- = 1- = 0,578 м³ .

Определяют объем монолитных зерен (частиц) минеральной части бетонной смеси по формуле:

V_мон= (V_п-V_п V_пп)+(V_ц-V_ц V_пц)= (0,587- -0,587 0,477)+(0,683-0,683 0,578)= (0,587- -0,280)+(0,683-0,395)= 0,307+0,288= 0,595 м³.

Определяют плотность бетонной смеси:

_см= _п V_п+ _ц V_ц+V_в= 2,64 0,307+3,01x x0,288+0,405= 0,810+0,867+0,405= 2,082 т/м³.

Объем уплотненной бетонной смеси

V_см= V_мон+V_{пцс см}= 0,595+0,405= 1,000 м³, V_{пцс см}= V_в равен планируемой величине.

Применение предлагаемого способа проектирования смеси песчаного бетона по сравнению с прототипом обеспечивает сокращение объема испытаний исходного сырья, получение точных соотношений компонентов для приготовления бетонной смеси и оптимально упакованной гранулометрической структуры смеси с учетом размеров зерен и частиц каждого компонента и влияния воды на раздвижку зерен и частиц песка.

Предлагаемый способ проектирования позволяет рассчитывать различные варианты состава бетонной смеси и выбирать такие исходные материалы, которые наиболее приемлемы для конкретного потребителя и условий работы бетона. (56) Комар А. Г. Строительные материалы и изделия, М. : Высшая школа, 1976, с. 195-196.

Методические рекомендации по подбору состава дорожного бетона, М. , Союздорнии, 1973, с. 9-11.