Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Основные свойства проектируемого бетона

Читайте также:
  1. I. ОСНОВНЫЕ БОГОСЛОВСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  2. I. ОСНОВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ
  3. I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
  4. I. Основные приемы (способы выполнения).
  5. I. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОЛИТИКИ ПЕРЕМЕН
  6. I. Основные элементы текстового документа
  7. II. Основные факторы, определяющие состояние и развитие гражданской обороны в современных условиях и на период до 2010 года.

Основными характеристиками, определяющими качество бетонов для дорожных покрытий являются прочность и морозостойкость.

1. Прочность. В бетонных покрытиях дорог и аэродромов основными расчетными напряжениями являются напряжения от изгиба. Так как покрытие работает на изгиб, как плита на упругом основании. Требования по проектной прочности бетона представлены в таблице 12.

 

Таблица12. Требования к прочности бетона для дорожных покрытий
Назначение бетона Заданная прочность, МПа
  при изгибе   при сжатии
Для однослойных и верхнего слоя 4,0; 4,5; 5,0; 5,5   30; 35; 40; 50
двухслойных покрытии      
Для нижнего слоя двухслойных покрытий 3,5; 4,0; 4,5   25; 30; 35
Для оснований усовершенствованных 2,0; 2,5; 3,0   10; 15;20; 25
капитальных покрытии 3,5    

 

То есть, совокупная характеристика по прочности у бетонов дорожных покрытий складывается из характеристик прочности при сжатии и при изгибе.

На показатели прочности оказывает влияние ряд факторов. Важнейшим из них является водоцементное отношение В/Ц. Опыты подтвердили, что при значении В/Ц=0,4... 0,7 существует прямолинейная зависимость между прочностью бетона, активностью це­мента и цементно-водным отношением. При Ц/В> 2,5(В/Ц<0,4), прямолинейная зависимость нарушается.

Таким образом, зависимость прочности бетона от цементно-водного отношения и активности цемента не может быть выражена одной формулой. Строго говоря, эта зависимость вовсе не прямолинейная, а представля­ет собой довольно сложную кривую (рисунок 5). Однако для практических целей эту кривую можно заменить двумя прямыми и для расчета состава бе­тона использовать две эмпирические формулы:


 

 


Рисунок 5. Зависимость прочности бетона от Ц/В

 

для бетонов с В/Ц ≥0,4 (Ц/В ≤2,5): Rб = АRц /(Ц/В – 0,5)

для бетонов с В/Ц≤0,4 (Ц/В≥2,5): Rб = АRц /(Ц/В + 0,5).

Значения коэффициентов А принимаются в зависимости от качества материалов, применяемых при приготовлении бетона.

Для дорожных и аэродромных однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий водоцементное отношение в бетонной смеси должно быть не более 0,50, а для нижнего слоя двухслойных покрытий - не более 0,60.

Для тяжелых бетонов, применяемых в строительстве дорог и аэродромов, устанавливаются марки бетона по прочности на растяжение при изгибе.

Прочность бетона при изгибе в несколько раз меньше его прочности при сжатии. Марки бетона на растяжение при изгибе: М5, М10, М15, М20, М25, М30, М35, М40, М45, М50.

Прочность бетона при изгибе зависит от тех же факторов, что и проч­ность бетона при сжатии, однако количественные зависимости в этом слу­чае получаются другими. Соотношение Rсж/Rизг повышается с увеличением прочности бетона (рисунок 6). На практике обычно трудно достигнуть проч­ности бетона при изгибе более 6 МПа.

Рисунок 6. Зависимость прочности бетона Рисунок 7. Зависимость отношения Rр/Rсж от

от прочности при сжатии: 1 – при изгибе Rизг; возраста бетона

2 – при растяжении Rр

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
КП 270.106.06 000.ПЗ  


.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
КП 270.106.06 000.ПЗ  
Более точная зависимость прочности бетона при изгибе от качества цемента получается, если в ней учитывается активность цемента на изгиб, которую определяют в соответствии с ГОСТ 310.4-81. В этом случае можно использовать в расчетах формулу

Rизг = АnRц`(Ц/В -0,2)

где Rизг - прочность бетона при изгибе; Аn - эмпирический коэффици­ент, для высококачественных материалов Аn = 0,42, для рядовых материалов - 0,4, для материалов пониженного качества - 0,37; Rц` - активность цемен­та при изгибе.

Большей прочности при изгибе достигают использованием цемента с химическими добавками.

С увеличением возраста бетона его прочность при изгибе и растяже­нии возрастает более медленно, чем прочность при сжатии, и соотношение Rр/Rсж уменьшается (рисунок 7).

Важным свойством аэродромных бетонов является плотность.

Следует различать плотность незатвердевшей бетонной смеси и затвердевшего бетона. Качество уплотнения бетонной смеси обычно оценивают коэффициентом уплотнения kупл ≈ 1, но вследствие воздухововлечения в бетонную смесь при вибрации и других факторов он часто составляет 0,96…0,98.

В затвердевшем бетоне только часть воды находится в химически связанном состоянии. Остальная (свободная) вода остается в порах или испаряется. Поэтому затвердевший бетон никогда не бывает абсолютно плотным. Пористость (%) бетона можно определить.

Относительная плотность бетона может быть повышена тщательным подбором зернового состава заполнителей, обеспечивающим меньший объем пустот в смеси заполнителей. Кроме того, можно применять цементы, присоединяющие при гидратации возможно больше воды (высокопрочный ПЦ, глиноземистый и расширяющиеся цементы), или цементы, занимающие больший абсолютный объем (ППЦ).

Плотность бетона может быть повышена путем уменьшения водоцементного отношения (В/Ц), что достигается введением в смесь специальных добавок - пластификаторов, уплотнением бетонной смеси вибрацией.

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
КП 270.106.06 000.ПЗ  
Часть свободной воды можно удалить вакуумированием или прессованием.

Для качественного уплотнения бетонная смесь должна иметь показа­тели подвижности или жесткости, приведенные в таблице 13, определяемые непосредственно перед укладкой в покрытие или основание.

Таблица13. Требования к подвижности бетонной смеси  
Уплотнение бетонной смеси Осадка конуса, см Жесткость, с  
Уплотнение покрытий бетоноукладоч­ными машинами Уплотнение покрытий площадочными вибраторами Уплотнение оснований 1...2 2...3 -   2...5   -   10...15  

 

Бетонные смеси с небольшим избытком песка по сравнению с оптимальным хотя и имеют несколько повышенную жесткость, но хорошо укладываются в покрытие, сохраняют прочность при изгибе, не расслаиваются и дают при этом лучшее качество поверхности, поэтому такие смеси целесообразно применять для дорожных покрытий. При этом коэффициент раздвижки зерен заполнителя можно назначать 1,3... 1,7,для жестких смесей - 1,25... 1,3.

3. Марки бетона по морозостойкости назначают в соответствии с кли­матическими условиями района строительства (таблица 14).

 

Таблица 14. Выбор марки дорожного бетона по морозостойкости   бетона по морозостойкости    
  Среднемесячная температура воздуха наиболее холодного месяца Марки по морозостойкости для бетона
Однослойного и верхнего слоя двухслойных покрытий Нижнего слоя двухслойных покрытий и оснований усовершенствованных бетонных дорог
От 0 до 10 °С От – 10 до - 20 °С Ниже - 20 °С F100 F150 F200 Не нормируется F50 F50

 

Для определения морозостойкости бетона применяют метод попеременного замораживания и оттаивания. Критерием морозостойкости бетона является количество циклов, при котором потеря в массе образца менее 5%, а его прочность снижается не более чем на 25%. Это количество циклов определяет марку бетона по морозостойкости (марки указаны выше).[1] Существуют два способа повышения морозостойкости:


 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
КП 270.106.06 000.ПЗ  
1) повышение плотности бетона, уменьшение объема макропор и их проницаемости для воды (н/р, за счет снижения В/Ц, применения добавок);

Для обеспече­ния требуемой морозостойкости бетона и его стойкости против совместностью действия хлористых солей, применяемых для борьбы с гололедом, и за­мораживания бетона при отрицательных температурах водоцементное от­ношение следует принимать для однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий не более 0,5, для нижнего слоя двухслойных покрытий - не более 0,6, для оснований усовершенствованных покрытий - не более 0,75.

2) создание в бетоне с помощью специальных воздухововлекающих добавок резервного объема воздушных пор (более 20% от V замерзающей воды).

 


 

5 Расчет состава бетона Определение состава дорожного бетона производят расчетно -экспериментальным способом с учетом изложенных ранее дополнительных требований и рекомендаций. Порядок определения состава бетона обычный. [2] Исходными данными для расчета являются: - бетон рассчитывается для однослойного покрытия; - прочность на изгиб 4 МПа; - прочность на сжатие 30 МПа; - морозостойкость – F200; - бетон укладывают бетоноукладочной машиной на гусеничном ходу со скользящими формами со скоростью до 2 м/мин (требуемая осадка конуса смеси равна 2 см); - материалы: цемент марки 400 (40 МПа) прочностью на растяжение при изгибе 6 МПа, плотность - 3,1 кг/л; крупный заполнитель - гранитный щебень, состоящий из 60% фракции 5-20 мм и 40% фракции 20-40 мм; плотность щебня - 2,60 кг/л, объемная насыпная масса смеси фракции - 1,47 кг/л; пустотность щебня - 0,435; мелкий заполнитель - песок с модулем крупности 2,2; плотность - 2,60 кг/л; вода - питьевая; добавки ПАВ - СДБ и СНВ.

1. В начале, исходя из прочности при изгибе определяем требуемое В/Ц по формуле:

В/Ц = 0,36Rц`/(Rизг + 0,36·0,2Rц`)

В/Ц = 0,36*6 /(4+0,36*0,2*6) = 0,37

По прочности на сжатие - по формуле:

В/Ц = АRц/(Rб + А*0,5 Rц)

В/Ц = 0,6*40/(30 + 0,5*0,6*40) = 0,57

По морозостойкости В/Ц = 0,5

Для дальнейшего расчета используем В/Ц = 0,37<0,5<0,57, так как при других В/Ц не будет обеспечен весь требуемый комплекс свойств.

2. Расход воды определяется из условия обеспечения заданной подвижности

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
КП 270.106.06 000.ПЗ  


 

 

бетонной смеси по рисунку 8.   Рисунок 8. График водопотребности В пластичной (а) и жесткой (б) бетонной смеси, изготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности (водопотребность 7 %) и гравия наибольшей крупности: 1 - 80 мм; 2-40 мм; 3-20 мм; 4-10 мм; у1 - удобоукладываемость по стандартному прибору; у2 - то же, по способу Б. Г. Скрамтаева. При использовании бетоноукладоч­ных машин средний расход воды для щебня крупностью 40 мм принимают 160 л, для известнякового щебня или мелкого песка расход воды увеличива­ют на 10 л, известнякового щебня и песка - на 20 л. При введении в бетон­ную смесь поверхностно-активных добавок расход воды уменьшают на 10 л. Принимаем расход воды В = 160 – 10 = 150 л. 3. Расход цемента находим по формуле: Ц = В:В/Ц Ц = 150/0,37 = 405,4 кг. 4. Расход добавок: ДСДБ = 0,002*405,4 = 0,81 кг ДСНВ = 0,0002*405,4 = 0,081 кг. 5. Расход щебня определяем по формуле: Щ = 1000/(αПщ/ρ`щ + 1/ρщ) Щ = 1000/(1,51*0,435 +1/2,6) = 1220 кг Пщ = (2,6 – 1,48)/2,6 = 0,435 – пустотность щебня Коэффициент раздвижки зерен α = 1,51. 6. Расход песка определяем по формуле: П = ρп(1000 – Ц/ρц - В – Щ/ρщ) П = 2,6 (1000 –(405,4/3,1 +150 + 1220/2,6 + 45)) = 539,12 кг где 45 – ориентировочный объем вовлеченного воздуха,л. Плотность бетона 405,4 + 150 +539,12 + 1220 = 2314,52 кг/м3.

Затем состав проверяют и уточняют на пробных замесах.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
КП 270.106.06 000.ПЗ  

 


 

Выводы

Контрольный состав аэродромного бетона на 1 м3:

Цемент – 405,4 кг

Вода – 150 л

Щебень – 1220 кг

Песок – 539,12 кг

Добавка СДБ – 0,81 кг

Добавка СНВ – 0,081 кг.

При изготовлении дорожного бетона очень важно, чтобы все компоненты соответствовали требованиям ГОСТов:

портландцемент - по ГОСТ 10178;

песок - по ГОСТ 8736;

щебень – по ГОСТ 8297.

Битум – по ГОСТ 11955.

Применение суперпластификаторов дает возможность снижать В/Ц,тем самым обеспечивая проектируемому бетону заданные показатели прочности.

Проектируемый бетон является специальным видом бетонов. К нему предъявляются дополнительные требования по качеству. Поэтому качество используемых сырьевых материалов и наиболее точно подобранный состав играют огромную роль. Следовательно, необходимо внимательно следить за ходом испытаний сырьевых материалов и образцов бетона с рассчитанным составом. Все испытания должны проходить в соответствии с ГОСТами.

 

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
КП 270.106.06 000.ПЗ  

Список литературы

1. Михайлов В.В, Бабков В.Ф. Строительство и эксплуатация автомобильных дорог. – М: Транспорт, 1972. – 288 с.

2. Конструкция дорожных одежд с бетонными покрытиями и основаниями [Электронный ресурс] / Электрон, дан.: Нормативные документы 2008-2010 г. - Режим доступа: http: /normativa.ru/content/view/492/29/1/1, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. Рус.

3. ГОСТ 21924.0 – 84 «Плиты железобетонные для покрытий городских дорог. Технические условия»

4. ГОСТ 2519.0 – 91 «Плиты железобетонные предварительно напряжённых ПАГ для аэродромных покрытий. Технические условия»

5. ГОСТ 16557 – 78 «Порошок минеральный для асфальтобетонов. Технические условия»

6. Ильющенко А.С. «Определение состава различных видов бетона». Методические указания к КР по курсу “Бетоноведение”.

7. Баженов Ю.М. Технология бетона: Учеб. пособие для техн. спец. строит. вузов. 3-е изд., перераб.-М.:Высш. шк., 2002.-500 с.

8. Рабинович, Ф. Н. композиты на основе дисперсно-армированных бетонов. Вопросы теории и проектирования, технология, конструкции: Монография-М: издательство АСВ, 2004 г.-560с.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
 
КП 270.106.06 000.ПЗ  


Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 230 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Структура бетона и физико-химические процессы, происходящие при ее формировании| Перечень приоритетных видов объектов социальной, транспортной, производственной инфраструктуры, подлежащих первоочередному независимому контролю

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.014 сек.)