Изобретение относится к строительству: к подбору состава бетона, изготовлению бетонов, конструкций из бетона и железобетона, возведению, восстановлению и реконструкции зданий и сооружений.
Известен способ изготовления бетонов путем побора компонентов, в том числе вяжущего, мелкого и крупного заполнителей, определения исходных свойств компонентов: насыпной и истинной плотности, определения расхода компонентов бетонной смеси, дозирования и перемешивания смеси с введением воды затворения [1] .
Известен способ изготовления конструкций из бетона и железобетона путем приготовления бетонной смеси с предварительным подбором компонентов, определением их исходных свойств: насыпной и истинной плотности мелкого и крупного заполнителей, истинной плотности вяжущего и определения расхода компонентов, дозирования, смешивания вяжущего, мелкого заполнителя, воды затворения и крупного заполнителя, подачи приготовленной смеси в форму или опалубку, в которой предварительно размещают формообразующие вкладыши и/или арматуру с последующим уплотнением смеси и ее отверждением [2] .
Известен способ возведения зданий, сооружений путем отрывки котлованов и/или траншей, подготовки основания, возведения фундаментов, и/или надземных конструкций узлов и/или конструктивных систем с изготовлением и применением сборных и/или монолитных конструкций из бетона, и/или железобетона [3] .
Известен способ технического восстановления или изменения зданий сооружений путем выполнения работ по ремонту, и/или реставрации, и/или реконструкции строительных объектов с инженерной оценкой состояния конструкций, необходимого объема ремонтно-восстановительных работ, усиления, и/или реставрации, и/или удаления и замены по крайней мере части несущих и/или ограждающих конструкций, и/или инженерных систем, и/или расширения, и/или надстройки объекта с использованием монолитного, и/или сборного железобетона, бетонную смесь для которого приготавливают на основе предварительного подбора компонентов и определения их исходных свойств [4] .
Известен способ подбора состава бетона путем определения свойств исходных компонентов: насыпной и истинной плотности мелкого заполнителя - песка, соответственно λм.з. = λп и ρм.з. = ρп, крупного заполнителя - щебня соотвественно λк.з. = λщ и ρк.з. = ρщ, истинной плотности вяжущего - цемента ρвж = ρц , определения расхода компонентов бетонной смеси [5] .
Недостатками известных способов является повышенная материалоемкость, в том числе цемента, за счет недостаточно плотной упаковки инертного заполнителя при неоптимальном подборе фракций и количественного соотношения крупного и мелкого заполнителей и, как следствие, повышенная стоимость бетона, конструкций и строительных объектов, возводимых на их основе.
Цель изобретения заключается в снижении материало-, энергоемкости и стоимости бетонов, конструкций и строительных объектов.
Это достигается тем, что в способе изготовления бетонов, включающем операции подбора компонентов, в том числе вяжущего, мелкого и крупного заполнителей, определение исходных свойств компонентов: насыпной и истинной плотности мелкого и крупного заполнителей, истинной плотности вяжущего, определение расхода компонентов бетонной смеси, дозирование и перемешивание смеси с введением воды затворения, после определения свойств исходных компонентов устанавливают отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя в бетонной смеси, по формуле:
rк = 1+ - 1 , где rк - отношение объема мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя;
ρм.з . - истинная плотность мелкого заполнителя, кг/м3;
λм.з. - насыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м3;
ρк.з. - истинная плотность крупного заполнителя, кг/м3;
λк.з. - насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м3 и минимальный объем теста из вяжущего, необходимый для приготовления бетонной смеси, по формуле:
Vм.т.в.= 1 - 1 - · Vconst ,
Vм.т.в - минимальный объем теста из вяжущего, л;
Vconst - объемная постоянная, равная 1000 л, после чего определяют фактическое количество воды, поглощаемой мелким заполнителем, по формуле:
Bф.м.з = + 1 - rк· где Вф.м.з - поглощаемая мелким заполнителем вода, л/м3;
W м.з. - водопоглощение мелкого заполнителя, % , и определяют фактическое количество воды, поглощаемой крупным заполнителем по формуле:
Bф.к.з = + 1 - (1-rк)· , где Вф.к.з - поглощаемая крупным заполнителем вода, л/м3;
Wк.з - водопоглощение крупного заполнителя в % . затем определяют расход воды, необходимой для гидратации вяжущего, по формуле:
Вг.в - Цм ˙ Кн.г где Вг.в - расход воды на гидратацию вяжущего, л/м3;
Цм - расход вяжущего на 1 м3 бетонной смеси. кг;
Кн.г - коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего, при этом расход вяжущего определяют по формуле:
Цм = где ρвж - истинная плотность вяжущего, кг/м3 после чего определяют минимальный расход воды затворения по формуле:
Вм.з = Вф.м.з + Вф.к.з + Вг.в где Вм.з - минимальный расход воды затворения, л/м3. затем определяют расход мелкого и крупного заполнителя на 1 м3 бетонной смеси по формулам:
М3 = (1000 - Vм.т.в) ˙rк ˙ ρм.з
К3 = (1000 - V м.т.в) ˙(1-rк) ˙ ρк.з, где М3 - расход мелкого заполнителя, кг;
К3 - расход крупного заполнителя, кг.
В способе изготовления бетонов в качестве вяжущего можно использовать цемент и его модификации: пуццолановый цемент, или портландцемент, или шлакопортландцемент, или быстротвердеющий цемент, или расширяющийся, или их сочетания.
Кроме того, в качестве вяжущего можно использовать известь или сочетание извести и цемента.
В качестве мелкого заполнителя можно использовать песок, или керамзитовый песок, или их сочетания с насыпной плотностью λм.з = λп и истинной плотностью ρм.з = ρп. Кроме того, в качестве мелкого заполнителя можно использовать стальные и/или чугунные опилки, или дробленый барит, и/или металлосодержащие руды или их сочетания с кварцевым песком с модулем крупности частиц Мк = 1,7-3. В качестве крупного заполнителя можно использовать щебень фракции 10-20 мм с насыпной плотностью λк.з = λщ и истинной плотностью ρк.з = ρщ. В качестве крупного заполнителя можно также использовать щебень из изверженных или метаморфических, или осадочных пород, или их сочетаний. Кроме того, в качестве крупного заполнителя можно использовать керамзит или шунгизит, или сочетания того и/или другого со щебнем легких или тяжелых горных пород; можно также использовать щебень с дробимостью 8-12.
Цель достигается тем, что в способе изготовления конструкций из бетона или железобетона, включающем приготовление бетонной смеси с предварительным подбором компонентов, определением их исходных свойств: насыпной и истинной плотности мелкого и крупного заполнителей, истинной плотности вяжущего и определение расхода компонентов, дозирование, смешивание вяжущего, мелкого заполнителя, воды затворения и крупного заполнителя, подачу приготовленной смеси в форму или опалубку, в которой предварительно размещают формообразующие вкладыши и/или арматуру с последующим уплотнением смеси и ее отверждение, после определения свойств исходных компонентов устанавливают отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя в бетонной смеси по формуле
rк = 1+ - 1 , где rк - отношение объема мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя;
ρм.з - истинная плотность мелкого заполнителя, кг/м3;
λм.з - насыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м3;
ρк.з - насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м3;
λк.з- насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м3 и минимальный объем теста из вяжущего, необходимый для приготовления бетонной смеси по формуле:
Vм.т.в.= 1 - 1 - Vconst , где Vм.т.в - минимальный объем теста из вяжущего, л;
Vconst - объемная постоянная, равная 1000 л; после чего определяют фактическое количество воды, поглощаемой мелким заполнителем, по формуле
Bфмз = + 1 - rк· где Вф,м,з - поглощаемая мелким заполнителем вода, л/м3;
Wм.з - водопоглощение мелкого заполнителя, % и определяют фактическое количество воды, поглощаемой крупным заполнителем, по формуле
Bфкз = + 1 - (1-rк)· где Вф.к.з - поглощаемая крупным заполнителем вода, л/м3;
Wк.з - водопоглощение крупного заполнителя, % ; затем определяют расход воды, необходимый для гидратации вяжущего, по формуле:
Вг.в = Цм ˙Кн.г где В г.в - расход воды на гидратацию вяжущего, л/м3;
Цм - расход вяжущего на 1 м3 бетонной смеси, кг;
Кн.г. - коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего, при этом расход вяжущего определяют по формуле:
Цм = где ρвж - истинная плотность вяжущего, кг/м3; после чего определяют минимальный расход воды затворения по формуле:
Вм.з = В ф.м.з + Вф.к.з + Вг.в где Вм.з - минимальный расход воды затворения, л/м3, затем определяют расход мелкого и крупного заполнителя на 1 м3 бетонной смеси по формулам:
МЗ = (1000 - Vм.т.в) ˙rк ˙ ρм.з,
КЗ = (1000 - Vм.т.в)˙(1-rк) ˙ ρк.з где МЗ - расход мелкого заполнителя, кг;
КЗ - расход крупного заполнителя, кг;
При изготовлении монолитных и/или сборномонолитных, и/или сборных конструкций можно использовать съемную или несъемную опалубку.
Уплотнение бетонной смеси можно осуществлять путем вибрирования либо вибровакуумирования, а отверждение путем выдержки конструкций в нормальных условиях до набора распалубочной или марочной прочности либо отверждение по крайней мере можно частично осуществлять при тепловой и/или тепловлажностной обработке.
Кроме того, отверждение можно осуществлять при тепловой обработке за счет использования солнечной энергии.
Цель достигается также тем, что в способе возведения зданий, сооружений, включающем отрывку котлованов, и/или траншей, подготовку основания, возведение фундаментов и/или надземных конструкций, узлов, и/или конструктивных систем с изготовлением и применением сборных, и/или монолитных конструкций из бетона, и/или железобетона, бетонную смесь для которых составляют на основе предварительного подбора компонентов и определения их исходных свойств, после определения исходных свойств компонентов устанавливают отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя в бетонной смеси по формуле:
rк = 1+ - 1 , и минимальный объем теста из вяжущего, необходимый для приготовления бетонной смеси по формуле:
Vм.т.в.= 1 - 1 - Vconst , где Vм.т.в - минимальный объем теста из вяжущего (цементного теста), л;
Vconst - объемная постоянная, равная 1000 л; после чего определяют фактическое количество воды, поглощаемой мелким заполнителем по формуле:
Bфмз = + 1 - rк· ,
Вф.м.з - поглощаемая мелким заполнителем вода, л/м3;
Wм.з - водопоглощение мелкого заполнителя, % и определяют фактическое количество воды, поглощаемой крупным заполнителем, по формуле
Bфкз = + 1 - (1-rк)· , где Вф.к.з - поглощаемая крупным заполнителем вода, л/м3;
Wк.з - водопоглощение крупного заполнителя в % , затем определяют расход воды, необходимый для гидратации вяжущего по формуле
Вг.в = Цм ˙Кн.г
Вг.в - расход воды на гидратацию вяжущего, л/м3;
Цп - расход вяжущего на 1 м3 бетонной смеси. кг;
Кн.г - коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего. при этом расход вяжущего определяют по формуле
= где ρвж - истинная плотность вяжущего, кг/м3; после чего определяют минимальный расход воды затворения по формуле
Вм.з = Вф.м.з + Вф.к.з + Вг.в. где Вм.з - минимальный расход воды затворения, л/м3; затем определяют расход мелкого и крупного заполнителя на 1 м3 бетонной смеси по формулам:
МЗ = (1000 - Vм.т.в) ˙rк ˙ ρм.з .
КЗ = (1000 - Vм.т.в)˙(1-rк) ρк.з где МЗ - расход мелкого заполнителя, кг;
КЗ - расход крупного заполнителя, кг.
Поставленная цель достигается тем, что в способе технического восстановления или изменения зданий сооружений, включающем выполнение работ по ремонту, и/или реставрации, и/или реконструкции строительных объектов с инженерной оценкой состояния конструкций, необходимого объема ремонтно-восстановительных работ, усиление и/или реставрацию, и/или удаление и замену по крайней мере части несущих и/или ограждающих конструкций, и/или инженерных систем, и/или расширение, и/или надстройку объекта с использованием монолитного, и/или сборного железобетона, бетонную смесь для которого приготавливают на основе предварительного подбора компонентов и определениях их исходных свойств, после определения исходных свойств компонентов: насыпной и истинной плотности мелкого и крупного заполнителя, истинной плотности вяжущего, устанавливают отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя в бетонной смеси по формуле:
rк = , и минимальный объем теста из вяжущего, необходимый для приготовления бетонной смеси по формуле:
Vмцт = 1 - 1 - Vconst , где Vм.т.в - минимальный объем теста из вяжущего, л;
Vconst - объемная постоянная, равная 1000 л; после чего определяют фактическое количество воды, поглощаемой мелким заполнителем по формуле:
Bфмз = + 1 - rк· где Вф.м.з - поглощаемая мелким заполнителем вода, л/м3;
Wм.з - водопоглощение мелкого заполнителя, % ; и определяют фактическое количество воды, поглощаемой крупным заполнителем, по формуле:
Bфкз = + 1 - (1-rк)· , где Вф.к.з - поглощаемая крупным заполнителем вода, л/м3;
Wк.з - водопоглощение крупного заполнителя в % , затем определяют расход воды, необходимый для гидратации цемента, по формуле:
Вг.в = Цм˙ Кн.г где Вг.в - расход воды на гидратацию вяжущего, л/м3;
Цм - расход вяжущего на 1 м3 бетонной смеси, кг;
Кн.г - коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего, при этом расход вяжущего определяют по формуле
Цм = где ρвж - истинная плотность вяжущего, кг/м3; после чего определяют минимальный расход воды затворения по формуле
Вм.з = В ф.м.з + В ф.к.з + Вг.в где В м.з - минимальный расход воды затворения, л/м3; и затем определяют расход мелкого и крупного заполнителя на 1 м3 бетонной смеси по формулам
МЗ = (1000 - Vм.т.в) rк ˙ ρм.з
КЗ = (1000 - Vм.т.в) (1-rк) ˙ ρк.з где МЗ - расход мелкого заполнителя, кг;
МЗ - расход крупного заполнителя, кг.
Цель достигается также тем, что в способе подбора состава бетона, включающем определение свойств исходных компонентов: насыпной и истинной плотности мелкого заполнителя - песка, соответственно λм.з = λп и ρм.з = ρп, крупного заполнителя - щебня соответственно λк.з = λщ и ρк.з. = ρщ . истинной плотности вяжущего - цемента ρвж = ρц , определение расхода компонентов бетонной смеси после определения свойств исходных компонентов, устанавливают отношение песка к общему объему заполнителей (песок + щебень) в бетонной смеси rк по формуле
rк = 1+ - 1 , и минимальный объем цементного теста Vм.ц.т, необходимый для приготовления бетонной смеси, по формуле
Vмцт = 1 - 1 - 1000 л , после чего определяют фактическое количество воды Вф.п (л/м3), поглощаемой песком, по формуле
Bф.п = + λп1 - rк· , где Wп - водопоглощение песка, % и фактическое количество воды Вф.щ (л/м3), поглощаемой щебнем по формуле:
Bф.щ = + 1 - (1-rк)· , где Wщ - водопоглощение щебня, % ; затем определяют расход воды Вгц (л/м3), необходимый для гидратации цемента, по формуле:
Вг.ц = Цм ˙ Кн.г где Цм - расход цемента на 1 м3 бетонной смеси, кг;
Кн.г - коэффициент нормальной густоты цементного теста, при этом расход цемента определяют по формуле:
Цм = затем определяют минимальный расход воды затворения Вм.з (л/м3) по формуле:
Вм.з = Вф.п + Вф.щ + Вг.ц, расход песка П и щебня Щ кг на 1 м3 бетонной смеси по формулам:
П = (1000 - Vм.ц.т)˙ rк ˙ ρп
Щ = (1000 - Vм,ц,т) ˙ (1-rк) ˙ ρщ
П р и м е р. Определяют стандартными методами свойства исходных компонентов: насыпную плотность λ и истинную плотность ρ мелкого и крупного заполнителей (λм.з = λп и ρм.з = ρп) и соответственно щебня ( λк.з = λщ и ρк.з = ρщ ).
Результаты определения свойств компонентов бетонной смеси:
λп = 1450 кг/м3,
λщ = 1380 кг/м3,
ρц = 3100 кг/м3
ρп = 2620 кг/м3;
ρщ = 2730 кг/м3.
В бетонной смеси используют щебень фракции 5-20 мм, песок с модулем крупности - 2,55, портландцемент марки 400.
Определяют водопоглощение песка Wп и щебня Wщ по стандартной методике. Водопоглощение песка Wп = 11% , щебня Wщ = = 3,5% . Коэффициент нормальной густоты цементного теста Кнг = 0,275.
Затем определяют отношение песка к общему объему заполнителей (песок + щебень) в бетонной смеси:
rк = 1+ · - 1= 0.351
После чего определяют минимальный объем цементного теста Vм.т.ц, необходимый для приготовления бетонной смеси по формуле:
Vм.т.ц = 1 - 1 - 1000 = 220.5 л Устанавливают минимальное количество воды затворения
Bм.з = 1380 · + 1450 1 - 0.351 ·0.11 + 1450 ×
× + 1380 1 - (1 - 0.351) · 0.035 +
+ = 171 л/м3. Затем определяют расход песка
П = (1000 л - 220,5 л) ˙0,35 ˙ ρп = 717 кг, определяют расход щебня
Щ = (1000 л - 220,5 л) ˙(1 - 0,351) ˙ ρщ= 1380 кг, и расход цемента
Ц = = 154 кг - на 1 м3 бетонной смеси.
При расчете на конкретную марку бетона корректируют расход компонентов. (56) 1. СНИП 3.09.01 - 8. Производство сборных железобетонных конструкций и изделий. Подача, дозирование материалов и приготовление смесей. П. 4.11, с. 8.
2. Гершберг Д. А. Технология бетонных и железобетонных изделий, М. , Стройиздат, 1965, с. 134-146, 161,198-259.
3. Ганичев И. А. Технология строительства производства, М. , Стройиздат, 1972, с. 292-294, 266, 344-352,
4. Указанная по технологии ремонтно-строительного производства и технологические карты на работы при капитальном ремонте жилых домов, книга 1. Общестроительные работы, Л. , Стройиздат, 1977, с. 192-223.
5. Рекомендации по подбору составов тяжелых и мелкозернистых бетонов, М. , ЦИТП, 1990, с. 14-20, 36.
Сущность изобретения: изготовление бетонов и конструкций из бетона и железобетона, возведение, восстановление и реконструкцию зданий и сооружений осуществляют, используя бетонные смеси с соотношением мелкого заполнителя к общему объему мелкого и крупного заполнителя, рассчитываемого по приведенной зависимости, и на основании разработанных зависимостей определяют необходимый расход вяжущего, воды затворения, мелкого и крупного заполнителя. Полученную оптимальную по составу и соотношению компонентов смесь используют в монолитных, сборномонолитных и сборных конструкциях и частях возводимых, восстанавливаемых или реконструируемых зданий и сооружений. 4 с. п. ф-лы, 8 з. п. ф-лы.
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНА, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ БЕТОНА ИЛИ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА, СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ, ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЛИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, СПОСОБ ПОДБОРА СОСТАВА БЕТОНА
1. Способ пpиготовления бетона, включающий опpеделение насыпной и истинной плотности мелкого и кpупного заполнителей, истинной плотности вяжущего, установление их pасхода и pасхода воды затвоpения, дозиpование и пеpемешивание пеpечисленных компонентов, отличающийся тем, что после опpеделения свойств указанных компонентов устанавливают отношение мелкого заполнителя к общему объему мелкого и кpупного заполнителя в бетонной смеси по фоpмуле
rк = 1+ - 1,
где ρм.з. - истинная плотность мелкого заполнителя, кг/м3;
λм.з. - насыпная плотность мелкого заполнителя, кг/м3;
ρк.з. - истинная плотность крупного заполнителя, кг/м3;
λк.з. - насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м3,
и минимальный объем цементного теста в л, необходимый для пpиготовления бетонной смеси, по фоpмуле
Vм.т.в.= 1 - 1 - · 1000,
где Vм.т.в. - минимальный объем теста из вяжущего, л,
после чего опpеделяют фактическое количество воды в л/м3, поглощаемой мелким заполнителем, по фоpмуле
Bфмз = + 1 - rк· ,
где Wм.З. - стандартное водопоглощение мелкого заполнителя, % ,
и опpеделяют фактическое количество воды в л/м3, поглощаемой кpупным заполнителем, по фоpмуле
Bфкз = + 1 - (1-rк)· ,
где Wк.3. - стандартное водопоглощение крупного заполнителя, % ,
затем определяют расход воды л/м3, необходимой для гидратации вяжущего, по формуле
Вг.в = Цм · Кн.г.,
где Цм - расход вяжущего на 1 м3 бетонной смеси, кг;
Кн.г. - коэффициент нормальной густоты теста из вяжущего, при этом расход вяжущего определяют по формуле
Цм =
где ρвж - истинная плотность вяжущего кг/м3,
после чего опpеделяют минимальный pасход воды л/м3 затвоpения по фоpмуле
Bмз= Bфмз+Bфкз+Bг.в. ,
затем опpеделяют pасход мелкого (мз) и кpупного (кз) заполнителя на 1 м3 бетонной смеси по фоpмуле
мз = (1000-Vмтв)˙rк˙ρмз ;
кз = (1000-Vмтв)˙(1-rк)˙ρкз .
Авторы
Даты
1994-03-30—Публикация
1993-04-13—Подача