3867
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Воронежская государственная лесотехническая академия»
СТРОИТЕЛЬНОЕ ДЕЛО И МАТЕРИАЛЫ
Методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 250700 – Ландшафтная архитектура
Воронеж 2013
2
УДК 691.1
Арзуманов, А. А. Строительное дело и материалы [Текст] : методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 250700 – Ландшафтная архитектура / А. А. Арзуманов ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 43 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 2 от 30 ноября 2012 г.)
Рецензент канд. техн. наук, доц. кафедры ТСП ВГАСУ Л.В. Болотских
Научный редактор д-р техн. наук, проф. Д.Н. Афоничев
3
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на различных производствах лесной промышленности, лесного хозяйства необходимо знание курса «Строительное дело и материалы». Инженеры на этих предприятиях являются и «заказчиками», и нередко сами руководят строительными работами.
Методические указания содержат семь практических занятий, которые позволят лучше изучить самые распространѐнные строительные материалы. Занятия посвящены изучению свойств минеральных вяжущих веществ и простейшим расчѐтам. Так же отражены вопросы использования материалов в различных условиях эксплуатации и температурных режимах.
Каждое практическое занятие содержит теоретическую часть и контрольные вопросы для самостоятельного контроля. Необходимые рисунки создают полную картину будущей практической работы у студента.
Методические указания регламентируют общие правила оформления текстовых документов, содержат основные расчѐты и содержание практических занятий.
Целью данных методических указаний является получение необходимых рекомендаций для выполнения практических занятий студентами, обучающимися по направлению подготовки 250700 – Ландшафтная архитектура.
4
Практическое занятие № 1
Тема: Расчет состава тяжелого бетона Цель занятия: произвести расчет состава бетона с заранее заданными
свойствами из составляющих с определенными исходными данными.
Бетон представляет собой искусственный строительный конгломерат, по-
лучаемый в результате рациональной по составу, тщательно перемешанной и уплотненной бетонной смеси из вяжущего вещества, воды и заполнителей. Бе-
тоны относятся к самым распространенным по использованию в строительстве вследствие их высокой прочности, надежности и долговечности при работе в конструкциях зданий и сооружений.
Одной из основных технологических задач является проектирование со-
става бетонной смеси. Разработан ряд методов проектирования состава, в том числе имеются официальные руководства, облегчающие решение этой задачи.
В данном практическом занятии расчет состава тяжелого бетона произво-
дят по эмпирическим формулам, графикам и таблицам. В основу расчета зало-
жена формула Боломея-Скрамтаева
R |
A R ( |
Ц |
0,5 ) |
|
|
|
|||
28 |
ц |
В |
, |
(1) |
|
|
где R28 – марка бетона;
Rц – марка цемента;
Ц/В – водоцементное отношение;
А – коэффициент, зависящий от качества материалов: для заполните-
лей высокого качества – 0,65, рядового – 0,60, пониженного – 0,55. 1. Определение расхода воды
Ориентировочный расход воды в литрах на 1 м3 бетонной смеси опреде-
ляется по графику на рис. 1, в зависимости от ее подвижности (осадки конуса) и
наибольшей крупности заполнителя.
Так как график составлен для гравия и песка средней крупности, то сле-
дует проводить следующую корректировку. При использовании щебня к расхо-
ду воды, определенному по этому графику, следует добавить 10 литров. При
5
использовании мелкого песка расход воды также увеличивается на 10 литров, а
если применяется крупный песок, то расход воды уменьшается на 10 лит-
ров.
Рис. 1. График водопотребности бетонной смеси при использовании гравия наибольшей крупности:
а– 10 мм; б – 20 мм; в – 40 мм; г – 70 мм
2.Определение расхода цемента
Из формулы (1) следует определить водоцементное отношение при А –
0,55. После чего, зная расход воды и водоцементное отношение, вычисляется расход цемента.
3. Определение расхода заполнителей Расход заполнителей определяется из условия полного заполнения пес-
ком пустот между гранулами крупного заполнителя. В этом случае соотноше-
ние между мелким и крупным заполнителем вычисляется по формуле
Х |
V |
ρнп |
α |
|
|
|
|
|
|
||
У |
k ρ |
, |
(2) |
||
|
|
нк |
где ρнп и ρнк – объемная насыпная масса соответственно песка и крупного заполнителя;
6
Vк – пустотность крупного заполнителя;
α – коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя.
Таблица 1
Зависимость коэффициента раздвижки зѐрен от расхода цемента
Расход цемента на 1 м3 |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент раздвижки зерен, |
|
|||
бетона, кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
для щебня |
для гравия |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
1,16 |
|
1,17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
|
|
1,20 |
|
1,23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
|
|
|
|
1,25 |
|
1,30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 |
|
|
|
|
|
|
1,30 |
|
1,37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
1,35 |
|
1,42 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
350 |
|
|
|
|
|
|
1,43 |
|
1,50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
|
|
|
|
|
|
1,48 |
|
1,57 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
450 |
|
|
|
|
|
|
1,52 |
|
1,63 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
1.56 |
|
1,70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пустотность крупного заполнителя |
|
|
|||||||||
|
Vk |
1 |
|
|
ρнк |
|
|
|
|||
|
|
|
ρк , |
(3) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где ρк – плотность крупного заполнителя. |
|
|
|||||||||
Плотность смеси заполнителей |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Х |
ρп |
|
ρк |
|
|
|||
ρсм |
|
У |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Х |
1 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
, |
(4) |
где ρп – плотность песка.
Суммарная масса заполнителей в 1 м3 бетона определяется по формуле
Р ( 1000 |
Ц |
В ) |
|
|
|
||
ρц |
|
||
|
, |
(5) |
|
|
|
где ρц – плотность цемента.
7
Расход крупного заполнителя (щебня или гравия) определяется по фор-
муле
К |
|
Р |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Х |
|
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У , |
(6) |
|||
|
|
|
а расход песка
П=Р-К.
4. Определение номинального состава бетона Зная расход на 1 м3 бетона, определяется его номинальный состав.
Для этого расход каждого из компонентов делится на расход цемента
Ц |
: |
П |
: |
К |
1 : |
П |
: |
К |
|
|
Ц |
Ц |
Ц |
Ц |
Ц |
(7) |
|||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Определение производственного состава бетона Так как в производственных условиях используются заполнители с по-
вышенной влажностью, то их состав определяют с учетом естественной влаж-
ности Wn и Wk (песка и крупного заполнителя) в процентах:
П |
|
П( 1 |
0,01Wп ) |
|
(8) |
||
К |
К( 1 |
0,01Wk ) |
|
(9) |
|||
Воды для производственного состава бетона необходимо уменьшить на |
|||||||
количество, содержащееся в песке и крупном заполнителе |
|
||||||
В |
В |
( П |
П ) ( К |
К ) |
(10) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Производственный состав бетона определяется по аналогичной (7) фор- |
|||||||
муле |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 : |
П |
: |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Ц |
Ц |
|
(11) |
||
|
|
|
|
|
|
|
8
Исходные данные для расчёта
Вариант исходных данных определяется по трем буквам фамилии студен-
та, его инициалам и порядковому номеру в списке групп. По используемым бу-
квам в табл. 2 находят номера соответствующих подвариантов, а по табл. 3 вы-
бирают значения исходных данных, необходимых для расчета состава тяжелого бетона.
Порядковый номер в списке группы используется для определения вида крупного заполнителя. Если порядковый номер нечетный, то крупный заполни-
тель принимается из щебня, в противном случае из гравия.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
Номера подвариантов |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Используемая |
а, б, в |
г, д, е, |
|
ж, з, и, й |
к, л, м |
|
н, п, с, о, |
у, ф, х, ц, ч, |
|
буква |
|
|
|
|
|
|
р, т |
ш, щ, ъ, ы, ь, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ю, э, я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
5 |
6 |
|
подварианта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбор варианта исходных данных приводится в примере расчета состава тяжелого бетона п.4.
Исходную марку цемента (Rц) следует определить
Rц R28 R ,
где R28 – марка бетона,
R – превышение марки цемента над маркой бетона.
Значение марки бетона R28 и R берутся из табл. 3 соответственно по
1-й и 2-й используемым буквам.
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
|
Таблица 3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№№ |
Марка |
Превы- |
Осадка |
Плот- |
|
П е с о к |
|
Крупный |
заполнитель |
|
||||
под- |
бетона |
шение |
конуса |
ность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
плот- |
насып- |
|
круп |
естест- |
плот- |
на- |
круп |
естест- |
|
|||||
вари- |
R28 |
марки |
h см |
цемента |
ность |
ная объ- |
|
ност |
венная |
ность |
сып- |
ность |
венная |
|
антов |
|
цемента |
|
ρц |
ρп |
емная |
|
ь |
влаж- |
ρк |
ная |
мм |
влаж- |
|
|
|
над |
|
|
кг/л |
масса |
|
|
ность |
кг/л |
объ- |
|
ность |
|
|
|
маркой |
|
|
|
кг/л |
|
|
Wп |
|
ем- |
|
Wк |
|
|
|
бетона |
|
|
|
|
|
|
|
|
ная |
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
масса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρнк, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг/л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
и с п о л ь з у е м а я |
б у к в а |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по 1-й |
По 2-й |
по 3-й |
по 4-й |
по 5-й |
По 5-й |
|
по |
по 2-й |
по 3-й |
по |
по |
по 5-й |
|
|
букве |
букве |
букве |
букве |
букве |
букве |
|
1-й |
букве |
букве |
3-й |
4-й |
букве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бук- |
|
|
букве |
букве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
100 |
50 |
3 |
2,95 |
2,50 |
1,45 |
|
круп. |
3,0 |
2,90 |
1,70 |
10 |
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
150 |
100 |
4 |
3,00 |
2,55 |
1,47 |
|
ср. |
4,0 |
2,80 |
1,60 |
20 |
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
200 |
150 |
5 |
3,05 |
2,60 |
1,50 |
|
мелк. |
5,0 |
2,70 |
1,50 |
40 |
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
250 |
200 |
6 |
3,10 |
2,65 |
1,53 |
|
ср. |
5,5 |
2,65 |
1,45 |
70 |
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кр. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
300 |
100 |
7 |
3,15 |
2,70 |
1,55 |
|
мелк. |
4,5 |
2,75 |
1,55 |
40 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
400 |
150 |
9 |
3,12 |
2.75 |
1,50 |
|
круп. |
3,5 |
2,85 |
1,65 |
20 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10
Пример расчета состава тяжелого бетона.
Студент Иванов П.С., порядковый номер в списке группы 12.
По табл. 2 определяются номера подвариантов соответствующим буквам
Используемая буква |
Номер подварианта |
И (первая буква) |
3 |
В (вторая буква) |
1 |
А (третья буква) |
1 |
П (четвертая буква) |
5 |
С (пятая буква) |
5 |
По табл. 3 получаем следующие исходные данные:
Марка бетона R28 = 200 кг/см2
Марка цемента Rц = R28 + R=200+50=250 кг/см2
Осадка конуса h=3 cм
Плотность цемента ρц=3,15 кг/л
Песок
Плотность ρп=2,70 кг/л
Насыпная объемная масса ρнп= 1,55 кг/л
Крупность – мелкий Естественная влажность Wп=3 %
Так как порядковый номер в списке группы четный, то крупный заполни-
тель – гравий, если номер нечѐтный, то крупный заполнитель – щебень.
Гравий
Плотность ρп=2,90 кг/л
Насыпная объемная масса ρнп= 1,70 кг/л
Крупность до 40 мм Естественная влажность Wк=2 %