МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет строительства и архитектуры Кафедра строительного производства

Е. Д. ГЛУШКОВ Н. А. ЕЛПАШЕВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА БЕТОНА

Учебно-методическое пособие

Киров

2013

УДК 691.32 (07) Г 555

Допущено к изданию методическим советом факультета строительства и архитектуры ФГБОУ ВПО «ВятГУ» в качестве учебно-методического пособия для студентов направления 270800.62 «Строительство» всех профилей подготовки, всех форм обучения, специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство», 270105.65 «Городское строительство и хозяйство», 270115.65 «Экспертиза и управление недвижимостью», всех форм обучения

Рецензент кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций

ФГБОУ ВПО «ВятГУ» М. А. Жандаров

Глушков, Е. Д.

Г555 Определение оптимального состава бетона: учебно-методическое пособие / Е. Д. Глушков, Н. А. Елпашева. – Киров: ФГБОУ ВПО

«ВятГУ», 2013. – 31 с.

УДК 691.32 (07)

Учебно-методическое пособие предназначено для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Строительные материалы».

Тех. редактор А. В. Куликова Компьютерная верстка Н. А. Елпашева

© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2013

2

Содержание
Введение...................................................................................................................	4
Ход работы...............................................................................................................	8
1. Расчет состава бетона......................................................................................	8
2. Приготовление бетонной смеси и проверка свойств смеси и бетона ......	19
2.1. Приготовление бетонной смеси. ............................................................	19
2.2. Проверка свойств бетонной смеси.........................................................	20
2.3. Проверка свойств бетона.........................................................................	23
ФОРМА ОТЧЕТА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ............................................	28
Библиографический список..................................................................................	31

3

Введение

Бетон – это искусственный каменный композиционный материал, получаемый в результате формования и самопроизвольного затвердевания рационально подобранной и тщательно перемешанной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, мелкого и крупного заполнителя (песка и щебня или гравия), и, при необходимости, специальных добавок. До затвердевания эта смесь называется бетонной смесью.

Бетон является одним из главных строительных материалов, который применяют во всех областях строительства. Технико-экономическими преимуществами бетона и железобетона являются: низкий уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, механизация и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры.

Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами. Недостатком бетона, как любого каменного материала, является низкая прочность на растяжение, которая в 10–15 раз ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения воспринимает арматура. Близость коэффициентов температурного расширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. Это основное свойство железобетона как композиционного материала. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.

4

По виду вяжущего бетоны бывают:

цементные (наиболее распространенные);

силикатные (известково-кремнеземистые);

гипсовые;

смешанные (цементно-известковые, известково-шлаковые и т. п.);

специальные (применяемые при наличии особых требований). По виду заполнителя бетоны различают:

плотные;

пористые;

специальные (удовлетворяющие специальным требованиям).

Бетон состоит из большого количества зерен заполнителя (до 80…85 % по массе), связанных затвердевшим вяжущим веществом (до 8…15 % по массе). Поэтому в качестве заполнителей применяют местные каменные материалы: песок, гравий, щебень, а также побочные продукты промышленности (например, дробленные и гранулированные металлургические шлаки), характеризующиеся сравнительно невысоким уровнем издержек производства. Зерна заполнителя составляют каменный остов бетона. Цементное тесто, образующееся после затворения бетонной смеси водой, обволакивает зерна заполнителя, заполняет промежутки между ними и играет вначале роль смазки, придающей подвижность (текучесть) бетонной смеси, впоследствии, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень – бетон. Бетон в сочетании со стальной арматурой называют железобетоном.

В зависимости от плотности различают бетоны:

особо тяжелые (плотностью более 2500 кг/м3), изготовляемые на особо тяжелых заполнителях (из магнетита барита, чугунного скрапа и др.); эти бетоны применяют для специальных защитных конструкций;

5

тяжелые (плотностью 2200–2500 кг/м3), изготовляемые на песке, гравии или щебне из тяжелых горных пород; применяют во всех несущих конструкциях;

облегченные (плотностью 1800–2200 кг/м3), применяемые также в несущих конструкциях;

легкие (плотностью 500–1800 кг/м3): на пористых природные и искусственных заполнителях; ячеистые бетоны (газобетон и пенобетон) из смеси вяжущего, воды, тонкодисперсного кремнеземистого компонента и порообразователя; крупнопористые (беспесчаные) бетоны на плотном или пористом крупном заполнителе;

особо легкие (плотностью не более 500 кг/м3): ячеистые и бетоны на пористых заполнителях, применяемые для теплоизоляции.

Следовательно, плотность бетонов изменяется в широких пределах: от 400 до 2500 кг/м3 и более. Поэтому и пористость бетонов может быть очень

большой – 70–85 % у ячеистых теплоизоляционных бетонов и незначительной – 8–10 % у плотных гидротехнических бетонов.

Получать бетонную смесь и бетон высокого качества можно только при глубоком знании технологии, умении выбирать материалы необходимого качества и устанавливать их оптимальное соотношение, изыскивать режимы приготовления бетонной смеси, методы ее укладки, уплотнения и условий твердения, обеспечивающие получение бетонных конструкций высокой прочности и долговечности. Несоблюдение этого может привести к разрушению бетона. Так, например, бетоны на обычном портландцементе не стойки к действию как морской, так и обычной воды, т. к. пресная вода вымывает легко растворимую Ca (OH)2, а соли морской воды взаимодействуют с Ca (OH)2 и другими минералами цемента.

Состав бетонной смеси подбирают таким образом, чтобы при данных условиях твердения бетон обладал заданными свойствами (прочностью, морозостойкостью, плотностью и др.).

6

Бетон имеет неоднородное конгломератное строение и состоит из отдельных зерен заполнителя, скрепленных между собой цементным камнем. Меняя форму, соотношение, размеры заполнителей, количество цемента, воды можно получать бетоны, значительно отличающиеся друг от друга по прочности, морозостойкости, усадке, трещиностойкости, а также стоимости.

Оптимальный состав бетона можно считать тот, который обеспечивает необходимые требования по свойствам и долговечности и имеет наименьшую стоимость. Как правило, наиболее дорогой частью бетона является цемент, и поэтому стремятся подобрать бетон с наименьшим расходом его.

Определение оптимального состава бетона осуществляется последовательно в три этапа: расчет состава бетона; опытная проверка расчетного состава пробными замесами; определение фактического расхода составляющих и назначение состава бетона.

Исходя из изложенного, целью работы является:

научиться рассчитывать соотношение цемента, воды, песка и крупного заполнителя для получения бетонной смеси с заданной удобоукладываемостью

ибетона с заданной маркой;

научиться проверять проведенные расчеты и определять марку бетона.

Работа состоит из двух частей:

I.Расчетной – «Расчет состава бетона».

II. Практической – «Приготовление бетонной смеси и проверка свойств смеси и бетона».

7