В реакции гашения участвует только активная СаО

1. Количество активной негашеной извести-кипелки

8000 х 0,9 = 7200 кг

2. Выход извести-пушонки

7200 х 74 / 56 = 9514 кг

3. Учитывая, что при активности 90% примеси составляют 10%, из 8000 кг негашеной извести-кипелки получим извести-пушонки

9514 + 800 = 10314 кг

Задача.

Сколько содержится в 1 м³ известкового теста гидроксида кальция Са(ОН)₂ и воды, если средняя плотность известкового теста равна 1400 кг/м³ ?

Истинная плотность гидроксида кальция 2050 кг/м³.

Решение:

Тесто состоит из абсолютного объема гидроксида кальция и абсолютного объема воды

V _Сa(OH)2+V_H2O=1м³=1000 л

Содержание гидратной извести в кг обозначим через X, тогда содержание воды в 1 м³ известкового теста В = 1400 - Х

Сумма абсолютных объемов извести и воды

Х / 2,05 + (1400-Х)/1 = 1000

откуда Х = 781 кг или 781 х 100 /1400 = 55%

содержание воды

В =1400-781 =619 л, или 100% - 55% = 45%

Задача.

Определить среднюю плотность известкового теста, если оно содержит 50% воды. Истинная плотность извести-пушонки составляет 2,05 г/л.

Решение:

1. В 1 кг известкового теста содержится 500 г извести и 500 г воды.

2. Абсолютный объем известкового теста состоит из абсолютного объема извести и абсолютного объема воды

500/2,05 + 500/1 = 744 см³

3. Средняя плотность известкового теста

1000 / 744 = 1,34г/см³ или 1340 кг/м³

2.3. ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ к теме: " Гидравлические вяжущие вещества "

Цемент - это гидравлическое вяжущее, главной составной частью которого являются силикаты и алюминаты кальция, образующие при обжиге сырьевой смеси до спекания или до плавления. Из числа цементов различных видов наиболее важное значение имеет портландцемент. Его получают тонким помолом цементного клинкера и природного гипса (1,5 - 3,5 % в пересчете на SO₃), допускается введение в смесь активных минеральных и других добавок. Клинкер - продукт обжига до спекания сырьевой смеси известняка и глины, обеспечивающей преобладание в нем силикатов кальция. Качество портландцемента характеризуют следующие показатели: минералогический состав, тонкость помола, нормальная густота цементного теста и сроки его схватывания, равномерность изменения объема, предел прочности при изгибе и сжатии образцов-балочек, изготовленных из цементного раствора. По пределу прочности при сжатии и изгибе портландцемент подразделяют на марки "400", "500", "550", "600". Твердение и рост прочности портландцемента обусловлены взаимодействием основных клинкерных минералов с водой.

Задача.

Определить пористость цементного камня, если содержание воды при затворении портландцемента было 32%, а количество химически связанной воды равно 20% от массы цемента. Истинная плотность цемента равна 3100 кг/м³.

Решение:

Состав цементного теста по массе Ц : В = 1 : 0,32

1 .Абсолютный объем, занимаемый цементным тестом

V_ц.т.=V_ц.+V_в=1000/3100+0,32 = 0,64 м³

2. Абсолютный объем, занимаемый цементным камнем

V_ц.к.=1000 / 3100 + 0,20 = 0,32+0,20 = 0,52 м³

3. Относительная плотность цементного камня

V_ц.к./V_ц.т.=52 / 0,64 = 0,81

4. Пористость цементного камня

V_пор=(1- V_ц.к./ V_ц.т.)х100% =(1-0,81)х100 = 19 %

Поры в цементном камне образуются за счет разности между общим количеством воды затворения, определяемым водоцементным отношением, и количеством воды химически связанной (гидратной), использованной на образование цементного камня.

Задача.

Сколько потребуется пластифицирующей добавки для получения 50 т пластифицированного портландцемента. Добавка СДБ содержит 50% твердого вещества и 50% воды. Оптимальное содержание добавки СДБ составляет 0,2% от массы цемента (на сухое вещество СДБ).

Решение:

1. Для приготовления 50 т пластифицированного портландцемента необходимо ввести 0,2% СДБ от массы цемента (на сухое вещество)

50000 х 0,002 = 100 кг сухого вещества

2. Количество водного раствора СДБ 50% - ной концентрации

100/50 = 200 кг

Задача.

Образцы балочек (из цементного раствора пластичной консистенции) размером 4х4х16 см испытаны на изгиб и половинки балочек на сжатие. При испытании на изгиб были получены следующие результаты: 4,7; 5,1; 5,2 МПа. Разрушающая нагрузка при испытании на сжатие оказалась равной 8000, 7880, 8200, 8100, 8000 и 7900 кгс. Установить марку портландцемента.

Решение:

1. Марку портландцемента устанавливается по результатам испытания образцов-балочек на изгиб и половинок балочек на сжатие в соответствии с ГОСТ 30515-97.

2. При расчете предела прочности на изгиб берется среднее из двух наибольших результатов при испытании

(5.1+5,2)/2 =5,15 МПа

3. При испытании на сжатие половинок балочек нагрузку передают через металлические прокладки размером 4х6,5 см, что соответствует площади в 25 см².

ЦЕМЕНТНЫЙ БЕТОН

Общие сведения

Бетон - искусственный камень, полученный в результате затвердевания правильно подобранно, тщательно перемешанной и уплотненной смеси, состоящей из вяжущего, воды и заполнителей (песка, щебня и гравия). Смесь этих материалов до затвердевания называют бетонной смесью. Цементное тесто, схватываясь и затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень (бетон).

3.2. Расчет состава цементного бетона ("лабораторный" состав)

Расчет производится по методу "абсолютных объемов"

V_ац+V_ав+V_ап+V_ащ(г)=1 м³=1000 дм³=1000 л (3.1.)

V_ац=Ц/ρ_ц; V_ав=В/ ρ_ц; V_ап=П/ ρ_ц; V_ащ(г) = Щ (Г) / ρ_ц(г)

где: V_ац, V_ав, V_ап, V_ащ(г)- абсолютные объемы соответственно цемента, воды, песка, щебня (гравия), л;

Ц, В, П, Щ(Г) – соответственно масса цемента, воды, щебня (гравия), кг;

ρ_ц,.ρ_в, ρ_п, ρ_щ(г) – соответственно истинная плотность цемента, воды, песка, щебня (гравия), кг/л.

3.2.1. Определение цементно-водного отношения по формуле:

R_б=А∙R_ц[(Ц/В)-0,5] (3.2.)

если Ц/В›2,5, то применяют формулу:

R_б=А₁∙R_ц[(Ц/В)+0,5] (3.3.)

где: R_б – марка бетона по таблице, кгс/см²;

R_ц – активность цемента, кгс/см²;

Ц/В – цементно-водное отношение;

А и А₁ – коэффициенты, характеризующие качество исходных материалов, табл. 1.

Таблица I

Значение коэффициентов А и А₁ для тяжелого бетона

3.2.2. Определение расхода воды по таблице 2 в зависимости от удобоукладываемости (осадки конуса в см или жесткости в с), вида крупного заполнителя (щебня, гравия) и наибольшей крупности щебня (гравия).

Таблица 2

Расход воды (л) на 1 м³ бетонной смеси.

Примечания:

1. Расход воды приведен для бетонной смеси на портландцементе и песке с М_кр=2.

2. При расходе цемента свыше 400 кг расход воды увеличивается на 10 л на каждые 100 кг цемента.

3. При изменении модуля крупности песка на каждые 0,5 в меньшую сторону расход воды увеличивается на 3...5 л, в большую сторону уменьшается на то же значение.

4. В случае применения пуццоланового цемента расход воды увеличивается на 10 л.

Определение расхода цемента.

Зная Ц/В и расход воды В, рассчитывают количество цемента Ц на 1 м³ бетонной смеси:

Ц = (Ц/В)∙В , кг (3.4.)

Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется ниже допустимого, то необходимо довести его до нормы или ввести тонкомолотую добавку (СНиП 5.01.23-83, с. 13-16).

3.2.4. Определение расхода щебня (гравия) по формуле:

Щ(Г)=1000/[(П_{у щ(г)}∙α/ρ_{н щ(г)})+(1+ρ_щ(г))] (3.5.)

где: П_{у щ(г)} – пустотность щебня (гравия) в стандартном рыхлом состоянии, в формулу подставляется относительная величина.

α – коэффициент раздвижки зерен щебня (или избытка раствора);для жестких смесей α=1,05…1,2; для подвижных смесей α=1,2…1,4;

ρ_{н щ(г)} - насыпная плотность щебня (гравия), кг/л;

ρ_щ(г) - истинная плотность щебня (гравия), кг/л.

3.2.5. Определение расхода песка как разности между 1000 л бетонной смеси и суммой абсолютных объемов крупного заполнителя, цемента и воды по формуле:

П=[1000-(Ц/ρ_ц+В/ρ_в+Щ(Г)/ρ_щ(г))]∙ρ_п (3.6.)

где:Ц, В, П, Щ(Г) - содержание цемента, воды, песка, щебня (гравия), кг; ρ_ц, ρ_в, ρ_щ(г), ρ_п - истинные плотности цемента, воды, щебня (гравия), песка, кг/л (кг/дм³).

3.3. Производственный ("полевой") состав

В производственных условиях обычно применяют песок и щебень (гравий) естественной влажности, поэтому определяют производственный состав с учетом влажности песка и щебня (гравия):

Ц_пр=Ц (3.7.)

П_пр=П+П∙(W_п/100) (3.8.)

Щ_пр=Щ+Щ∙(W_щ/100)(3.9.)

В_пр=В-[(П∙W_п/100)+(Щ∙W_щ/100)] (3.10.)

где:W_п, W_щ – влажность песка и щебня, % по массе; П_пр, Щ_пр, В_пр - расходы песка, щебня, воды с учетом естественной влажности (производственный, полевой состав),кг; Ц, П, Щ, В - расходы цемента, песка, щебня, воды в составе, определенном расчетом, кг.

Коэффициент выхода бетона

Для определения потребности материалов на замес бетоносмесителя определенной емкости пользуются понятием "коэффициента выхода бетона". Он равен отношению объема полученной смеси в уплотненном состоянии к сумме насыпных объемов сухих исходных материалов:

β=V_б/(V_нц+V_нп+V_нщ(г)) (3.11.)

где: V_б- объем бетонной смеси в уплотненном состоянии , л;

V_нц, V_нп, V_нщ(г) – насыпные объемы соответственно цемента, песка, щебня (гравия), л.

Коэффициент выхода бетона β всегда меньше единицы, так как при перемешивании бетонной смеси мелкие зерна компонентов ее располагают между более крупными, а пустоты в песке заполняются цементным тестом, поэтому объем бетонной смеси V_б будет всегда меньше, чем сумма насыпных объемов, составляющих ее материалов.