RU2005700C1 - Способ проектирования состава смеси легкого бетона - Google Patents

Способ проектирования состава смеси легкого бетона Download PDF

Info

Publication number
RU2005700C1
RU2005700C1 SU4921666A RU2005700C1 RU 2005700 C1 RU2005700 C1 RU 2005700C1 SU 4921666 A SU4921666 A SU 4921666A RU 2005700 C1 RU2005700 C1 RU 2005700C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sand
crushed stone
cement
grains
water
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Иванович Голубев
Original Assignee
Александр Иванович Голубев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Иванович Голубев filed Critical Александр Иванович Голубев
Priority to SU4921666 priority Critical patent/RU2005700C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2005700C1 publication Critical patent/RU2005700C1/ru

Links

Landscapes

  • Road Paving Structures (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

Использование: в промышленности стройматериалов. Сущность: способ проектирования состава смеси легкого бетона, включающий определение межзерновой пустотности минеральных компонентов - щебня, песка и цемента расчетным путем и их пористости, 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. С целью упрощения проектирования бетонной смеси и оптимизации зернового каркаса системы, расход щебня, песка, цемента и воды определяют соответственно по формуле, приведенной в описании.

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано на заводах железобетонных изделий и конструкций.
Известен способ подбора состава смеси легкого бетона по оптимальному расходу воды.
Недостатками данного способа подбора состава смеси легкого бетона являются: сложный и трудоемкий процесс составления рецептуры смеси бетона, подбор опытным путем соотношения щебня и песка, водоцементного отношения, отсутствие оптимальности гранулометрического состава минеральной смеси легкого бетона.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ подбора состава смеси легкого бетона.
Однако известный способ имеет существенные недостатки, которые выражаются в следующем: расход цемента, требуемое водоцементное отношение и соотношение между щебнем и песком определяются методом подбора путем последовательного проведения серии экспериментальных проверок, бетонные смеси, получаемые известным способом, не отличаются оптимальностью гранулометрического состава.
Цель изобретения - упрощение проектирования бетонной смеси и оптимизация зернового каркаса системы.
Достигается тем, что в способе, включающем определение межзерновых пустот минеральных компонентов - щебня, песка и цемента расчетным путем и их пористости, проведение ситового анализа минеральных компонентов, расчет объемных коэффициентов раздвижки зерен по данным ситового анализа, определение расхода щебня, песка, цемента и воды производится соответственно по формулам
Vщ=
Figure 00000001
, м3,
Vщ=
Figure 00000002
, м3,
Vц=
Figure 00000003
·
Figure 00000004
, м3,
Vв=
Figure 00000005
·
Figure 00000006
·
Figure 00000007
, м3,
Vвн= Vщ Vпор.щ.+Vп Vпор.п, м3, где Vщ, Vп, Vц, Vв, Vвн - насыпные объемы соответственно щебня, песка, цемента, объем воды затворения, доля единицы объема, м3;
Vпщ, Vпп, Vпц - объемы межзерновых пустот (пустотность) соответственно щебня, песка и цемента, доля единицы объема; α щп, α щц, α щв, α пц, αпв, αцв - объемные коэффициенты раздвижки зерен (частиц) соответственно щебня - песком, щебня - цементом, щебня - пpослойкой воды, песка - цементом, песка - прослойкой воды, цемента - прослойкой воды, безразмерные величины; Vпор.щ, Vпор.п. - пористость зерен щебня и песка, доля единицы объема.
Сущность предлагаемого способа иллюстрируется следующим примером.
Для проектирования состава смеси легкого бетона предусмотрено использование щебня в виде пористых зерен пемзы, песка в виде пористых зерен активного глинозема, сланцезольного портландцемента марки "М500" и воды.
Измельченную пемзу фракционируют просеиванием через набор сит по ГОСТ 3584-73 и отбирают фракции с размерами зерен 20 и 40 мм. Гранулометрический состав щебня определяют по ГОСТ 18318-73. Полученные фракции пемзы испытывают по ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. По результатам испытаний получены следующие физические показатели пемзы: истинная плотность материала 2,84 т/м3; кажущаяся плотность 1,4 т/м3 (плотность без учета пористости зерен); насыпная плотность 0,662 т/м3; объем межзерновых пустот (пустотность) 0,507 м3/на 1 м3 зерен; пористость зерен 0,260 м3/на 1 м3 зерен.
Активный глинозем представляет собой готовый продукт с размерами зерен 3-6 мм, фракционированием определяют распределение зерен по размерам: фракция с размерами зерен 3-5 мм по массе составляет 88% , с размерами зерен 5-6 мм - 12% .
Фракции активного глинозема испытаны по ГОСТ 9758-86. Заполнители пористые неорганические для строительных работ. Методы испытаний. По результатам испытаний песка (активного глинозема) получены следующие физические показатели, т/м3
истинная плотность материала 3,6 ;
кажущаяся плотность песка (без учета пористости зерен) 1,908;
насыпная плотность песка 0,972;
Объем межзерновых пустот насыпного объема песка (активного глинозема) - 0,470 м3;
пористость зерен - 0,260 м3;
сланцезольный портландцемент марки "М500"; по РСТ ЭССР 213-84 определяют плотность цемента, которая равна 3,01 т/м3, и насыпную плотность цемента, которая равна 1,30 т/м3. Объем межзерновых пустот цемента (пористость) рассчитан по формуле
Vпц= 1-
Figure 00000008
= 1
Figure 00000009
Figure 00000010
= 0,568 м3
Проектирование состава смеси легкого бетона для приготовления 1м3 бетонной смеси производится в следующей последовательности.
Определяют оптимальное соотношение зерен щебня (пемзы) размером 40 мм и размером 20 мм для получения бинарной смеси щебня. Определяют объемный коэффициент раздвижки зерен щебня размером 40 мм зернами щебня размером 20 мм по формуле
α=
Figure 00000011
,
α40-20=
Figure 00000012
= 3,375.
Определяют потребность фракции щебня с размерами зерен 40 мм для приготовления 1 м3 смеси щебня:
Vd40=
Figure 00000013
=
Figure 00000014
= 0,296 м3 .
Определяют потребность фракции щебня с размерами зерен 20 мм для приготовления смеси щебня объемом 1 м3 по формуле:
Vd20=1-
Figure 00000015
· Vd40= 1-
Figure 00000016
· 0,296= 0,854
Figure 00000017
, где 1,4 т/м3 - кажущаяся плотность пемзы.
Определяют объем пористых зерен щебня (пемзы) в смеси щебня:
Vп.з.щ= (Vd40-Vd40 Vмз.пd40)+(Vd20-Vd20x xVмз.пd20)= (0,296-0,296˙ 0,507)+ (0,854- -0,854˙0,507)= (0,296-0,150)+(0,854- -0,433)= 0,146++0,421= 0,567 м3.
Определяют объем монолитного материала пористых зерен щебня (пемзы) в смеси щебня:
Vмон= (Vмонd40-Vмонd40x xVпор.d40)+(Vмонd20-Vмонd20Vпор.d20)= (0,146- -0,146 ˙0,260)+(0,421-0,421˙ 0,260)= (0,146- -0,038)+(0,421-0,109)= 0,108+0,312= 0,420 м3.
Определяют насыпную плотность единицы объема смеси щебня (пемзы): ρсмщ= ρщ Vмонd40+ ρщ Vмd20= 2,84x x0,108+2,84 ˙0,312= 0,307+0,886= 1,193 т/м3.
Объем межзерновых пустот смеси щебня (пемзы) определяют по формуле
Vоп= Vd20 Vпцсd20= 0,854˙ 0,507= 0,433 м3.
Объем смеси щебня (пемзы) составит величину:
Vсмщ= Vп.з.щ+Vоп= 0,567+0,433= 1,000 м3, т. е. получен планируемый объем смеси щебня.
Расчет соотношения компонентов для приготовления 1 м3 смеси легкого бетона производят в следующей последовательности.
Определяют объемные коэффициенты раздвижки зерен щебня (пемзы) (40 мм и 20 мм) зернами активного глинозема по формуле
Figure 00000018
Figure 00000019
.
Определяют средний размер зерен песка (активного глинозема)
Figure 00000020
= 4 мм,
Figure 00000021
= 5,5 мм,
Figure 00000022
1,472;
α40-4=
Figure 00000023
= 1,331 ;
Figure 00000024
;
α20-4=
Figure 00000025
= 1,728
Определяют долю участия зерен песка (активного глинозема) в объемном коэффициенте раздвижки зерен щебня размером 40 мм с учетом массового содержания зерен песка:
α40= 1,472 ˙ 0,12= 0,177;
α40= 1,331·0,88=
Figure 00000026
;
Определяют долю участия зерен песка (активного глинозема) в объемном коэффициенте раздвижки зерен щебня размером 20 мм с учетом массового содержания зерен песка:
α 20= 2,073 ˙ 0,12= 0,249;
Figure 00000027
Figure 00000028
;
Определяют долю участия в объемном коэффициенте раздвижки зерен щебня (пемзы) зернами песка (активного глинозема) с учетом массового содержания зерен щебня в смеси щебня:
содержание зерен размером 40 мм составляет 23,9% , зерен размером 20 мм 76,1% ;
α40= 1,525 ˙0,239= 0,364;
α20= 1,770·0,761=
Figure 00000029
;
Общий объемный коэффициент раздвижки зерен смеси щебня (пемзы) всеми зернами (частицами) песка (активного глинозема) равен:
α щп= 1,711.
Определяют объемный коэффициент раздвижки зерен щебня (40 и 20 мм) частицами цемента (0,04 мм) по формуле
αщп=
Figure 00000030
;
Figure 00000031
= 1,003 ;
Figure 00000032
;
α щ40ц= 1,003 ˙ 0,239= 0,240;
αщ20ц= 1,006·0,761=
Figure 00000033
;
Общий объемный коэффициент раздвижки зерен смеси щебня всеми частицами цемента равен
αщц= 1,006.
Определяют объемный коэффициент раздвижки зерен щебня прослойкой воды по формуле
αщв=
Figure 00000034
,
Figure 00000035
= 1,000015 :
Figure 00000036
;
αщ40в= 1,000015 ˙ 0,239= 0,2390035;
αщ20в=1,00003·0,761=
Figure 00000037
;
Общий объемный коэффициент раздвижки зерен щебня (пемзы) прослойкой воды равен:
α щв= 1,000026.
Определяют объемный коэффициент раздвижки зерен песка (активного глинозема) частицами цемента по формуле
αпц=
Figure 00000038
,
Figure 00000039
= 1,022 :
Figure 00000040
= 1,030 .
Определяют долю участия в общем объемном коэффициенте раздвижки зерен песка (активного глинозема) частицами цемента с учетом массового содержания зерен в песке (активном глиноземе):
α 5,5= 1,022˙ 0,120= 0,123;
Figure 00000041
, 030·0,880=
Figure 00000042
;
Общий объемный коэффициент раздвижки зерен песка частицами цемента равен:
αпц= 1,029.
Определяют объемный коэффициент раздвижки зерен песка прослойкой воды по формуле
Figure 00000043
;
Figure 00000044
= 1,0001;
Figure 00000045
= 1,00015;
α п5,5в= 1,0001˙ 0,120= 0,120012;
αп4в=1,00015·0,880=
Figure 00000046
.
Общий объемный коэффициент раздвижки зерен песка прослойкой воды равен:
αпв= 1,00014.
Определяют объемный коэффициент раздвижки частиц цемента прослойкой воды по формуле: αцв=
Figure 00000047
1,015.
Определяют потребность щебня (пемзы) для приготовления 1 м3бетонной смеси легкого бетона по формуле
Vщ=
Figure 00000048
·
Figure 00000049
= 0,581 м3 .
Определяют потребность песка (активного глинозема) для приготовления 1 м3 бетонной смеси по формуле
Figure 00000050
Figure 00000051
Figure 00000052
.
Определяют потребность цемента для приготовления 1 м3 бетонной смеси по формуле
Vц=
Figure 00000053
·
Figure 00000054
=
Figure 00000055
·
Figure 00000056
= → .
Определяют потребность воды затворения для приготовления 1 м3бетонной смеси по формуле
Vв=
Figure 00000057
·
Figure 00000058
·
Figure 00000059
=
Figure 00000060
Figure 00000061
.
Предварительное насыщение зерен щебня и песка водой в количестве:
Vвн= Vщ Vпор.щ+Vп Vпор.п= 0,581x x0,26+0,652 ˙ 0,26= 0,321 м3обеспечит снижение объемной массы бетона, расхода цемента и повышение его пористости.
Определяют объем зерен (частиц) минеральной части бетонной смеси по формуле
Vзерен= (Vщ-Vщ Vпщ)+(Vп-Vп Vпп)+(Vц-Vцx xVпц)= (0,581-0,581 ˙0,433)+(0,652-0,652x x0,470)+(0,321-0,321 ˙0,568)= (0,581- -0,252)+(0,652-0,306)+(0,321-0,182)= 0,329+ +0,346+0,139= 0,814 м3;
Vпщ= 0,433 м3; Vпп= 0,470; Vпц= 1-
Figure 00000062
= 1
Figure 00000063
Figure 00000064
= 0,568 .
Объем уплотненной бетонной смеси
Vсм= Vзерен+Vпцс.см= 0,814+0,186= 1,000 м3,
Vпус.см= Vв равен планируемой величине.
Определяют плотность бетонной смеси по формуле γ = ρщ Vмон.щ+ ρп Vмон.п+ ρц Vмон.ц+Vв= ρщ(Vзеренщ-Vзер.щ. Vпор.щ)+ ρп(Vзер.пп. Vпор.п)+ + ρц Vмон.ц+Vв= 2,84˙ (0,329-0,329x x0,260)+3,6(0,346-0,346 ˙0,260)+3,01x x0,139+0,186= 2,84˙ (0,329-0,086)+ 3,6x x(0,346-0,090)+ 0,418+0,186= 2,84 ˙0,243+3,6x x0,256+0,418+0,186= 0,690+0,922+0,418++86= 2,216 т/м3.
Таким образом, для получения 1 м3 смеси легкого бетона с оптимально упакованной структурой зерен и частиц с учетом физических свойств конкретного сырья требуется:
Vщ= 0,581 м3 (0,69 т) щебня,
Vп= 0,652 м3 (0,922 т) песка,
Vц= 0,321 м3 (0,418 т) цемента,
Vв= 0,186 м3 (0,186 т) вода затворения
Vвн= 0,321 м3 вода для насыщения зерновой пористости щебня и песка
γ смеси бетона - 2,216 т/на 1 м3 бетонной смеси.
Применение предлагаемого способа проектирования состава смеси легкого бетона по сравнению с прототипом обеспечивает возможность определения соотношения между всеми компонентами бетонной смеси на основе качественного испытания исходных сырьевых материалов с использованием математического аппарата, причем точность определения соотношения компонентов зависит только от точности измерения физических показателей минеральных материалов и точности расчетов. Предлагаемый способ проектирования состава бетонной смеси основан на точном соблюдении физической закономерности упаковки зерен и частиц в сложной системе с учетом заполнения межзернового объема и раздвижки всех зерен большего размера зернами (частицами) меньшего размера и с учетом раздвижки всех зерен и частиц водной прослойкой.
Регулирование подвижности бетонной смеси (удобоукладываемость) может производиться только увеличением количества вводимой воды сверх расчетного.
Увеличение прочности бетона на изгиб может производиться только увеличением вводимого цемента, но с обязательным перерасчетом соотношения компонентов с учетом большего значения величины объемного коэффициента раздвижки всех зерен цементом (для одной и той же марки цемента). (56) Комар А. Г. Строительные материалы и изделия М. , 1976, с. 191-195, 535.
Методические рекомендации по подбору состава дорожного бетона, М. , СоюздорНИИ, 1973, с. 9-11.

Claims (1)

  1. СПОСОБ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВА СМЕСИ ЛЕГКОГО БЕТОНА, включающий определение межзерновой пустотности минеральных компонентов - щебня, песка и цемента расчетным путем и их пористости, 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 бетонной смеси и оптимизации зернового каркаса системы, расход цемента, щебня, песка и воды определяют соответственно по формуле
    Vщ=
    Figure 00000065
    , м3
    Vп=
    Figure 00000066

    Vц=
    Figure 00000067
    ·
    Figure 00000068

    Vв=
    Figure 00000069
    ·
    Figure 00000070
    ·
    Figure 00000071

    Vвн = Vщ˙V
    Figure 00000072
    Figure 00000073

    где Vщ, Vп, Vц, Vв, Vвн - насыпные объемы соответственно щебня, песка, цемента, объем воды затворения, доля единицы объема, м3;
    Vпщ, Vпп, Vпц - объемы межзерновых пустот (пустотность) соответственно щебня, песка и цемента, доля единицы объема, м3;
    αщп,αщц,αщв,αвц,αпв,αцв - объемные коэффициенты раздвижки зерен (частиц) соответственно щебня - песком, щебня - цементом, щебня - прослойкой воды, песка - цементом, песка - прослойкой воды, цемента - прослойкой воды, безразмерные величины;
    Vпор.щ, Vпор.п - пористость зерен щебня и песка, м3.
SU4921666 1991-03-25 1991-03-25 Способ проектирования состава смеси легкого бетона RU2005700C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4921666 RU2005700C1 (ru) 1991-03-25 1991-03-25 Способ проектирования состава смеси легкого бетона

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4921666 RU2005700C1 (ru) 1991-03-25 1991-03-25 Способ проектирования состава смеси легкого бетона

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2005700C1 true RU2005700C1 (ru) 1994-01-15

Family

ID=21566451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4921666 RU2005700C1 (ru) 1991-03-25 1991-03-25 Способ проектирования состава смеси легкого бетона

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2005700C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494064C1 (ru) * 2012-06-14 2013-09-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления бетона
RU2538015C1 (ru) * 2013-08-01 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ангарская государственная техническая академия" Министерства образования и науки РФ Способ проектирования составов пенобетонных смесей
RU2779240C1 (ru) * 2021-08-25 2022-09-05 Ольга Владимировна Винокурова Способ проектирования составов теплоизоляционного пенобетона

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494064C1 (ru) * 2012-06-14 2013-09-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления бетона
RU2538015C1 (ru) * 2013-08-01 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ангарская государственная техническая академия" Министерства образования и науки РФ Способ проектирования составов пенобетонных смесей
RU2779240C1 (ru) * 2021-08-25 2022-09-05 Ольга Владимировна Винокурова Способ проектирования составов теплоизоляционного пенобетона

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Talbot et al. The strength of concrete: its relation to the cement aggregates and water
Jones et al. Comparison of particle packing models for proportioning concrete constitutents for minimum voids ratio
Dewar Computer modelling of concrete mixtures
Buck Recycled concrete
Joudi-Bahri et al. Use of limestone sands and fillers in concrete without superplasticizer
CN105224727A (zh) 一种自密实混凝土拌合物配合比设计方法
Nilsen et al. Estimation of the elastic moduli of lightweight aggregate
CN109584973A (zh) 一种建筑废弃物粉基生态型超高性能混凝土的设计和制备方法
RU2005700C1 (ru) Способ проектирования состава смеси легкого бетона
CN109626886A (zh) 基于砂浆流变特性的钢纤维自密实混凝土配合比设计方法
Johnson Strength tests on scaled-down concretes suitable for models, with a note on mix design
Krstulović et al. A new approach in evaluation of filler effect in cement I. Effect on strength and workability of mortar and concrete
Djamila et al. The use of non-destructive tests to estimate Self-compacting concrete compressive strength
Cramer et al. Influence of total aggregate gradation on freeze-thaw durability and other performance measures of paving concrete
RU2578700C1 (ru) Способ определения состава бетонной смеси
Juradin et al. Influence of cement type and mineral additions, silica fume and metakaolin, on the properties of fresh and hardened self-compacting concrete
RU2005699C1 (ru) Способ проектирования состава смеси песчаного бетона
Reynolds et al. Ultrasonic wave velocities in concrete
RU2079839C1 (ru) Способ проектирования состава тяжелого бетона
JPH06182753A (ja) 粉体、粒体および水よりなる混合物の配合または調整法
KRISNAMURTI et al. Development of Mix Design Method in Efforts to Increase Concrete Performance Using Portland Pozzolana Cement (PPC)
Juhart et al. Air permeability, water penetration and water absorption to specify durability of eco-efficient concrete
JP2819288B2 (ja) 砂などの粒状材とセメント類などの粉体および液体による混合物の調整法
Cahyani et al. Modeling of slump value and determination of influential variables with regression approach
RU2244300C1 (ru) Способ определения степени уплотнения и заполнения крупнозернистых фракций мелкозернистыми