Б1.б.20 строительные материалы

Б1.Б.20 СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Расчетно-графическая работа

(Контрольная работа)

Подбор состава тяжелого бетона.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Направление подготовки

08.03.01. Строительство

Квалификация выпускника - бакалавр

Очной и заочной форм обучения

Уфа 2016

УДК 691.32

ББК 38.33

М 34

Рекомендовано к изданию методической комиссии факультета природопользования и строительства (протокол №3 от 31.10.2016 г.)

Составитель: ассистент Р.Р. Зубаиров

Рецензент: кафедра «Строительные конструкции», УГНТУ

д.т.н., доцент Недосеко И.В.

Ответственный за выпуск: зав.кафедрой природообустройства, строительства и гидравлики к.т.н., доц., Л.М. Хасанова

\

Цель выполнения контрольной работы – закрепление студентами теоретических знаний по дисциплине строительные материалы, полученных в ходе изучения дисциплины.

Контрольная работа состоит из двух частей. Исходные данные для выполнения заданий содержатся в приложениях А и Б.

ЧАСТЬ 1. Подбор состава тяжелого бетона.

Общие сведения

Бетон является распространенным строительным материалом, который широко применяется при изготовлении разнообразных по форме и размерам бетонных и железобетонных изделий, деталей и конструкций [1].

Бетоном называют искусственный каменный материал, получаемый в результате твердения правильно подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной смеси минерального вяжущего вещества, воды затворения, заполнителей и, в необходимых случаях, специальных добавок. Смесь из указанных выше материалов до начала ее затвердения называют бетонной смесью [2].

Для приготовления бетона наибольшее применение среди минеральных вяжущих веществ имеют портландцемент и шлакопортландцемент [3]. Цемент и вода являются активными составляющими бетонной смеси. Цементное тесто, образующееся при затворении цемента водой, обволакивает зерна песка (мелкий заполнитель), щебня или гравия (крупный заполнитель), проникает в промежутки между зернами заполнителей и играет роль своеобразной смазки, придающей бетонной смеси в период укладки ее в дело необходимую подвижность. Затем цементное тесто, постепенно затвердевая, переходит в камневидное состояние (цементный камень) и надежно связывает зерна заполнителей в прочный конгломерат.

Марку цемента принимают в зависимости от проектного класса бетона бетонных и железобетонных сборных изделий и монолитных конструкций и условий их твердения по табл. 1 согласно СНиП 5.01.23-83[4].

Таблица 1.

Назначение марки цемента в зависимости от класса бетона

Проект-ный класс бетона	Марки цемента для тяжелого бетона при твердении в условиях
естественных	тепловой обработки при отпускной прочности бетона
70% проектной и менее	80-100% проектной
рекомен­дуемые	допустимые	рекомен­дуемые	допустимые	рекомен­дуемые	допустимые
В7,5		-		-	-	-
В10						300, 500
В15		300,500		300, 500
В20		300,500		300, 500
В22,5
В25
В30		550, 600		550, 600		500,600
В35		500, 600		500, 600		500,550
В40		550, 600		550.500
В45					-	-

Применение цемента пониженных марок увеличивает его расход, а применение цемента повышенных марок не всегда приводит к его экономии. Вид цемента для различных условий работы строительных изделий необходимо выбирать с учетом требований ГОСТ 30515-97 «Цементы. Классификация».

Вода затворения бетонной смеси должна соответствовать требованиям СТБ 1114-98 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия». Рекомендуется применять питьевую воду. Можно также использовать технические оборотные и природные маломинерализированные воды с допустимым содержанием примесей.

В качестве мелкого заполнителя для тяжелого бетона применяют природный и искусственный песок (ГОСТ 10268, 8736), в качестве крупного заполнителя – гравий или щебень из плотных горных пород (ГОСТ 10268, 8267, 8268, 10260).

Используя различные виды минеральных вяжущих веществ и заполнителей, получают бетоны с разнообразными физико-техническими свойствами, например: особотяжелые, тяжелые, легкие, специальные и другие [1, с.332…382; 2, с.131…171].

В строительном материаловедении имеют место два общих случая подбора состава бетона: первый – подбор состава бетона общестроительного назначения, у которого основной нормируемый показатель – предел прочности при сжатии; второй – подбор состава бетона специального назначения.

Состав бетона выражают или расходом всех составляющих материалов по массе на 1 м³ уложенной и уплотненной бетонной смеси (например: цемента – 280, песка – 675, щебня – 1300, воды – 168 кг/м³) или же отношением массы составляющих материалов смеси к массе цемента, принимаемой за единицу, т.е. 1:х:у (цемент:песок:щебень или гравий) при водоцементном отношении В/Ц=z. Тогда, этот же состав бетона может быть выражен следующим образом - 1:2,4:4,6 при В/Ц=0,6.

Далее рассмотрим методику подбора состава тяжелого бетона общестроительного назначения; при этом, различают номинальный (лабораторный) состав, рассчитанный для сухих материалов, и производственный (полевой) состав – для материалов, находящихся в естественно-влажностном состоянии.

Все исходные данные для подбора состава бетона приведены в таблицах (Приложение А).

Определение расхода воды.

Определяют расход воды В, кг/м³, в зависимости от удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителей, руководствуясь данными табл. 3.

Таблица 3.

Водопотребность бетонной смеси, кг/м³

Марка бетонной смеси по удобоукла-дываемости	Показатель удобоукладываемости бетонной смеси	Расход воды при крупности гравия и щебня, мм
гравия	щебня
осадка конуса, см	жесткость, с. по ГОСТ 1.01.81.1-81
Особо жесткая	-	40…50
Повышенно жесткая	-	25…35
Жесткая	-	15…20
Умеренно жесткая	-	10…15
Малоподвиж-ная	2…4	5…10
Подвижная	5…7	-
Пластичная	8…10	-
Весьма пластичная	10…12	-
Литая	12…16	-

ПРИМЕЧАНИЕ. Данные таблицы 3 справедливы для бетонной смеси на портландцементе и песке средней крупности. При использовании пуццоланового портландцемента расход воды увеличивается на 20 кг/м³; в случае применения мелкого песка взамен среднего расход воды также увеличивается на 10 кг, а при использовании крупного песка уменьшается на 10 кг.

Определение расхода песка.

Определяют расход песка П, кг/м³, по формуле :

, (6)

где Ц, В, Щ(Г) – расход цемента, воды, щебня (гравия) в килограммах на 1 м³ бетонной смеси; , , , - истинная плотность материалов, кг/м³.

Оформление результатов расчетов

Результаты расчетов состава бетона необходимо показать в процентном соотношении компонентов в виде диаграмм на миллиметровой бумаге или в программах САПР (AutoCAD, Компас 3D) в масштабе:

- диаграмма состава бетона по массе без учета влажности материалов;

- диаграмма состава бетона по массе с учетом влажности материалов;

- диаграмма состава бетона по объему материалов;

- график зависимости количества воды для бетона от крупности заполнителя при удобоукладываемости согласно варианту (щебня и гравия);

- построить график зависимости прочности бетона при различных В\Ц отношениях.

Ширина диаграмм 20 мм, высота согласно значению 1мм = 1%.

8%

12%

19%

61%

- В

- Ц

- П

- Щ

Рисунок 1 Диаграмма состава бетона

Вопросы для самопроверки знаний.

6.1. Что такое тяжелый бетон общестроительного назначения?

6.2. Из каких исходных материалов изготавливают тяжелый бетон?

6.3. Основные области применения тяжелого бетона в строительстве.

6.4. По каким признакам классифицируют строительные бетоны?

6.5. Что такое удобоукладываемость бетонной смеси?

6.6. На какие марки по удобоукладываемости подразделяется бетонная смесь?

6.7. Как определяют подвижность бетонной смеси?

6.8. Как определяют жесткость бетонной смеси?

6.9. Что такое марка бетона?

6.10. На какие марки подразделяют тяжелый бетон?

6.11. Назовите и охарактеризуйте основные строительно-технические свойства бетона.

6.12. Как влияет естественная влажность мелкого и крупного заполнителей на подбор состава бетона?

6.13. Что такое коэффициент раздвижки зерен бетонной смеси?

6.14. Что такое коэффициент выхода бетона?

6.15. Для каких целей изготавливают из бетона образцы-кубы размером 150*150*150 мм?

6.16. Назовите два основных случая подбора состава тяжелого бетона общестроительного назначения.

6.17. Какие факторы влияют на прочность бетона?

Задание 1

Определить марку строительного гипса по результатам испыта­ний, выполненных согласно ГОСТ 23789-79. Предварительно были изго­товлены 3 образца размерами 40x40x160 мм и испытаны через 2 часа по­сле засыпания вяжущего в воду. Получены следующие результаты:

• пределы прочности на изгиб образцов-балочек:

=… МПа, =... МПа, =... МПа;

• разрушающие нагрузки при испытании половинок балочек с ис­пользованием стальных пластинок размерами 40x62,5 мм (пло­щадью 25 см²):

=… кН, =… кН, = … кН, =… кН, =…кН, =… кН.

Исходные данные принять по таблице 1 (Приложение Б) согласно варианту.

Стандартную марку гипса принять по ГОСТ 125-79.

Задание 2

Определить марку портландцемента по результатам испытаний, выполненных согласно ГОСТ 310.4-81. Предварительно были изготовле­ны 3 образца размерами 40x40x160 мм и испытаны через 28 суток после затворения вяжущего водой. Получены следующие результаты:

• пределы прочности на изгиб образцов-балочек: = ... МПа, = ... МПа, = … МПа;

• разрушающие нагрузки при испытании половинок балочек с ис­пользованием стальных пластинок размерами 40x62,5 мм (площадью 25 см²)

=… кН, = … кН, = … кН, =… кН, =… кН, =… кН.

Исходные данные принять по таблице 2 (Приложение Б) согласно варианту.

Стандартную марку портландцемента принять по ГОСТ 10178-85.

Задание 3

Определить марку керамического полнотелого кирпича по резуль­татам испытаний, выполненных согласно ГОСТ 8462-85. Предварительно были изготовлены 5 кирпичей для испытаний на изгиб и 5 образцов, изго­товленных из половинок кирпичей для испытаний на сжатие. Получены следующие результаты:

• пределы прочности на изгиб:

= ... МПа, = ... МПа, =… МПа, =… МПа, = ... МПа;

• разрушающие нагрузки при испытании склеенных половинок кирпичей (площадью 12x12,5 = 150 см²):

=… кН, =… кН, =… кН, =… кН, =… кН.

Исходные данные принять по таблице 3 (Приложение Б) согласно варианту.

Стандартную марку кирпича принять по ГОСТ 530-2007.

Задание 4

Определить зерновой состав, модуль крупности, класс и группу песка по результатам сухого рассеивания через комплект сит, выполнен­ного согласно ГОСТ 8735-88. Проба песка массой 2000 г была просеяна через сита №№ 10 и 5. Из песка, прошедшего через сито № 5 была ото­брана навеска массой 1000 г и просеяна через комплект сит №№ 2,5, 1,25, 0,63, 0,315 и 0,16. Взвешен остаток, прошедший через сито № 0,16.

Исходные данные принять по таблице 4 (Приложение Б) согласно варианту.

Песок классифицировать по ГОСТ 8736-93.

Задание 5

Определить класс бетона по прочности на сжатие по результатам испытаний стандартных образцов-кубов размером 150x150x150 мм, вы­держанных 28 суток в условиях нормального твердения и испытанных со­гласно ГОСТ 10180-90. Получены следующие разрушающие нагрузки: =… кН, =… кН, =… кН.

Исходные данные принять по таблице 5 (Приложение Б) согласно варианту.

Класс бетона принять по СП 52-101-2003 и ГОСТ 26633- 91.

Задание 6

Определить марку цементно-песчаного строительного раствора по прочности на сжатие по результатам испытаний стандартных образцов- кубов размером 70,7x70,7x70,7 мм, выдержанных 28 суток в условиях нормального твердения и испытанных согласно ГОСТ 5802-86. Получены следующие разрушающие нагрузки: =… кН, =… кН, =… кН.

Исходные данные принять по таблице 6 (Приложение Б) согласно варианту.

Марку раствора принять по ГОСТ 28013-98.

Оформление результатов расчетов

Необходимо привести схемы к заданиям согласно ГОСТ. Все нагрузки согласно варианту показать в масштабе на миллиметровой бумаге или в программах САПР (AutoCAD, Компас 3D). Пример схемы показан на Рисунке 2.

Рисунок 2 Схема испытания кирпича на изгиб

Библиографический список

1. Строительное материаловедение / Н.А. Рыбьев. – М.: Высш.шк., 2003.

2. Строительные материалы / Г.А. Айрапетов. – Ростов Н/Д: «Феникс», 2004.

3. ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия».

4. СНиП 5.01.23-83 «Типовые нормы расхода цемента для приготовления бетонов сборных и монолитны бетонных и железобетонных изделий и конструкций».

5. Попов Л.Н. Испытание строительных материалов и изделий. – М.: Высш.шк., 1987.

6. Строительные машины/Д.П.Волков. – М.: Высш.шк., 1988.

7. Справочник строителя/В.С.Аханов. – Ростов Н/Д: «Феникс», 1999.

8. Справочник по строительным материалам и изделиям/В.Н.Основин. - Ростов Н/Д: «Феникс», 2005.

9. Лабораторный практикум по предмету «Строительные материалы и детали»/Л.Н.Попов. – М.: Стройиздат, 1988.

10. ГОСТ 125-79 «Вяжущие гипсовые. Технические условия»

11. ГОСТ 530-2007 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия»

12. ГОСТ 8736-93 «Песок для строительных работ. Технические условия»

13. СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры»

14. ГОСТ 26633- 91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия»

15. ГОСТ 28013-98 «Растворы строительные. Общие технические условия»

Приложение А

Исходные данные для подбора номинального и производственного состава бетона.

Исходные данные содержатся в табл. 1…4 Приложения; шифром для определения исходных данных служат две последние цифры номера зачетной книжки студента.

Таблица 1.

Последняя цифра № зачетной книжки	Проектный класс бетона по прочности на сжатие	Качество исходных материалов	Марка бетонной смеси по удобоуклады-ваемости	Условия твердения бетона при изготовлении изделий
	В15	Пониженного качества	Подвижная	Естественные
	В7,5	Рядового качества	Малоподвижная	Естественные
	В10	Рядового качества	Умеренно жесткая	Тепловая обработка до 70% проектной прочности
	В35	Рядового качества	Литая	Тепловая обработка до 70% проектной прочности
	В20	Рядового качества	Весьма пластичная	Тепловая обработка до 70% проектной прочности
	В25	Высоко-качественные	Пластичная	Тепловая обработка до 80…100% проектной прочности
	В30	Высоко-качественные	Повышенно жесткая	Тепловая обработка до 80…100% проектной прочности
	В50	Высоко-качественные	Особо жесткая	Тепловая обработка до 70% проектной прочности
	В45	Высоко-качественные	Жесткая	Тепловая обработка до 70% проектной прочности
	В40	Высоко-качественные	Повышенно жесткая	Естественные

Таблица 2.

Предпоследняя цифра № зачетной книжки	Вид крупного заполнителя	Наибольшая крупность зерен заполнителей, мм	Плотность крупного заполнителя в куске, г/см3	Объем готового замеса бетоносмесителя, литров
	Гравий		2,57
	Гравий		2,76
	Щебень		2,69
	Щебень		2,81
	Гравий		2,95
	Щебень		2,67
	Гравий		2,90
	Гравий		3,10
	Щебень		3,10
	Щебень		2,95

Таблица 3.

Последняя цифра № зачетной книжки	Истинная плотность цемента, г/см3	Насыпная плотность цемента, г/см3	Естественная влажность песка, %	Естественная влажность крупного заполнителя, %
	2,9	0,9	4,0	1,00
	2,9	0,9	3,5	1,25
	3,0	1,0	3,0	1,75
	3,0	1,0	2,5	1,50
	2,7	1,1	2,0	2,00
	2,7	1,1	2,5	1,75
	2,8	1,2	3,0	1,50
	2,8	1,2	3,5	1,25
	3,1	1,2	4,0	1,75
	3,2	1,2	4,5	2,00

Таблица 4.

Предпоследняя цифра № зачетной книжки	Истинная плотность песка, г/см3	Насыпная плотность песка, г/см3	Истинная плотность крупного заполнителя, г/см3	Насыпная плотность крупного заполнителя, г/см3
	2,00	1,60	2,67	1,60
	2,05	1,65	2,86	1,60
	2,10	1,70	2,79	1,65
	2,15	1,75	2,91	1,65
	2,20	1,80	3,05	1,70
	2,25	1,65	2,77	1,70
	2,30	1,70	3,01	1,75
	2,35	1,70	3,15	1,75
	2,35	1,75	3,15	1,80
	2,35	1,80	3,05	1,80

Таблица 5.

Последняя цифра № зачетной книжки	Состав бетона, кг/м³
Вода	Песок	Щебень	В\Ц
				0,51	0,69	0,89
				0,48	0,67	0,88
				0,54	0,73	0,92
				0,41	0,65	0,76
				0,44	0,67	0,88
				0,48	0,77	0,97
				0,53	0,79	0,87
				0,47	0,72	0,94
				0,58	0,68	0,78
				0,50	0,71	0,94

Приложение Б

Исходные данные для определения классов и марок строительных материалов.

Таблица 1 Данные для определения марки строительного гипса

Предпосл. цифра № зачетной книжки	Предел прочности при испытании стандартных образцов на изгиб, МПа	Посл. цифра № зачетной книжки	Разрушающая нагрузка при испытании стандартных образцов на сжатие, кН
	1,7	1,6	2,0
	2,3	2,6	2,9
	3,2	3,0	3,4
	4,8	5,2	4,6
	6,3	6,5	6,1
	2,8	3,2	3,1
	10,2	9,1	9,4
	8,4	8,0	7,6
	6,2	6,0	5,9
	3,1	2,9	3,4

Таблица 2 Данные для определения марки портландцемента

Предпосл. цифра № зачетной книжки	Предел прочности при испытании стандартных образцов на изгиб, МПа	Посл. цифра № зачетной книжки	Разрушающая нагрузка при испытании стандартных образцов на сжатие, кН
	6,6	5,7	5,4
	5,9	5,4	5,2
	4,2	4,4	4,7
	6,4	5,3	5,9
	6,0	5,7	5,6
	6,8	7,2	6,5
	5,2	5,4	5,8
	6,4	6,5	6,1
	5,8	6,1	5,5
	4,1	4,6	4,5

Таблица 3 Данные для определения марки керамического кирпича по

прочности на сжатие

Предпосл. цифра № зачетной книжки	Предел прочности при испытании стандартных образцов на изгиб, МПа	Посл. цифра № зачетной книжки	Разрушающая нагрузка при испытании стандартных обра3цов на сжатие, кН
	2,3	2,7	2,1	1,8	2,2
	3,2	3,1	2,8	2,1	2,0
	2,6	2,1	2,5	3,2	3,0
	2,4	2,6	2,7	2,6	2,5
	1,5	1,7	1,9	2,3	2,1
	1,8	2,2	2,6	2,1	1,9
	1,6	1,9	2,9	2,7	2,6
	1,5	1,7	2,4	2,5	1,8
	2,1	3,2	2,4	3,1	2,6
	2,5	3,3	3,4	2,7	2,4

Таблица 4 Данные для определения класса и группы песка

			Гранулометрический состав
Посл. цифра № зачетной книжки		содержание частиц, г, и диаметр (мм)
		2,5	1,25	0,63	0,315	0,16	менее 0,16

Таблица 5 Данные для определения класса бетона по прочности на сжатие

Предпосл. цифра № зачетной книжки	Разрушающая нагрузка при испытании стан­дартных образцов на сжатие, кН

Таблица 6 Данные для определения марки строительного раствора

	Разрушающая нагрузка при испытании стандартных
Посл. цифра № зачетной книжки	образцов на сжатие, кН

Содержание

Часть 1. Подбор состава тяжелого бетона

1. Общие сведения........................................................................................... 3

2. Подбор номинального состава бетона....................................................... 6

2.1 Определение водоцементного отношения............................................ 6

2.2 Определение расхода воды................................................................... 6

2.3 Определение расхода цемента............................................................... 7

2.4 Определение расхода крупного заполнителя....................................... 8

2.5 Определение расхода песка................................................................... 9

2.6 Определение расчетной плотности бетонной смеси и коэффициента выхода бетона....................................................................................................................... 9

3. Экспериментальная проверка и корректировка номинального состава бетона. 10

4. Подбор производственного состава бетона и расчет материалов на замес бетоносмесителя............................................................................................ 11

Б1.Б.20 СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Расчетно-графическая работа

(Контрольная работа)

Подбор состава тяжелого бетона.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Направление подготовки

08.03.01. Строительство

Квалификация выпускника - бакалавр