Анализ работы технологического комплекса статистическими методами контроля и оценки прочности бетона с учетом его однородности
Московский
государственный строительный университет
Институт
строительства и архитектуры
Строительно-технологический
факультет
Кафедра
технологии вяжущих веществ и бетонов
Курсовая
работа
По
дисциплине:
Технология
бетона, строительных изделий, материалов и конструкций
Тема:
Анализ
работы технологического комплекса статистическими методами контроля и оценки
прочности бетона с учетом его однородности
Выполнил
студент:
СТ-Ш-1
Костин А.Н.
Принял:
Булгаков Б.И.
Москва
2012
Содержание
Исходные данные
. Статистический расчет
1.1 Определение коэффициента вариации бетона
1.2 Определение характеристики однородности
прочности бетона по всем партиям
.3 Определение требуемой прочности
.4 Назначение среднего уровня прочности
бетона и других статистических характеристик на следующий контролируемый период
. Построение контрольной карты отпускной и
передаточной прочности бетона
.1 Назначение и состав карты
. Расчет состава бетона
.1 Расчет состава бетона на текущий контрольный
период
Библиографический список
Исходные данные
В задании к выполнению анализа
работы технологического комплекса статистическими методами контроля и оценки
прочности бетона с учетом его однородности к рассмотрению представлена
технологическая линия №1 завода ЖБИ №7. На этой линии изготавливаются сваи
цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой серии
1.011.1-10 с маркой бетона М200. предназначенные для свайных фундаментов зданий
и сооружений. В задании представлены статистические данные текущего месяца -
июля для данной технологической линии.
Таблица 1
Задание для анализа и оценки
прочности
|
Дата
испытаний
|
Прочность
бетона при сжатии. Мпа
|
|
1
|
-
|
-
|
|
2
|
12.8
|
13.5
|
|
3
|
13.7
|
12.8
|
|
4
|
12.7
|
13.1
|
|
5
|
12.9
|
12.6
|
|
6
|
12.1
|
12.4
|
|
7
|
-
|
-
|
|
8
|
-
|
-
|
|
9
|
13.2
|
12.0
|
|
10
|
12.2
|
12.9
|
|
11
|
12.9
|
12,8
|
|
12
|
13.1
|
13,1
|
|
13
|
14.1
|
14,3
|
|
14
|
-
|
-
|
|
15
|
-
|
-
|
|
16
|
13,0
|
12.8
|
|
17
|
12,6
|
13,4
|
|
18
|
13.9
|
13.1
|
|
19
|
13.2
|
13.2
|
|
20
|
14.1
|
15.3
|
|
21
|
-
|
-
|
|
22
|
-
|
-
|
|
23
|
12.8
|
12.3
|
|
24
|
13.2
|
12.3
|
|
25
|
13.1
|
13.5
|
|
26
|
12.8
|
13.2
|
|
27
|
14.0
|
13.0
|
|
28
|
-
|
-
|
|
29
|
-
|
-
|
|
30
|
12.3
|
12,9
|
|
31
|
13.0
|
13.2
|
Статистические характеристики:
К.т. (ВПГ) = Ут (ВПГ)=
Марка бетона
Подвижность бетонной смеси. ОК
Марка цемента рп
Водопотребность песка, %
Щебень известняковый Дн
1...4 400 2,63 7
2,63 1,45
1. Статистический расчет
.1 Определение коэффициента
вариации прочности бетона
Расчет для каждой партии
средней прочности бетона Кт за анализируемый период.
Среднее значение прочности в
партии Кт определяется как среднее арифметическое из двух значений
прочности:
Кт=(КЛ+К2)/2
для каждого рабочего дня.
Определение значений размаха результатов прочности бетона в каждой серии
Расчет производится по формуле:
Ц/=К тах - К тт
Полученные значения Кт
наносятся на график партионной прочности бетона. Следовательно, получим
следующие расчеты:
Таблица 2
Расчет средней прочности бетона
|
Дата
испытаний
|
Прочность
бетона при сжатии, Мпа
|
Кт
|
\Ут
|
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
2
|
12,8
|
13.5
|
13.15
|
0,7
|
|
->
|
13,7
|
12.8
|
13,25
|
0,9
|
|
4
|
12.7
|
13,1
|
12,9
|
0,4
|
|
5
|
12.9
|
12,6
|
12,75
|
0.3
|
|
6
|
12.1
|
12,4
|
12.25
|
0.3
|
|
7
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
9
|
13.2
|
12.0
|
12.6
|
1.2
|
|
10
|
12.2
|
12.9
|
12.55
|
0.7
|
|
11
|
12,9
|
12.8
|
12.85
|
0.1
|
|
12
|
13,1
|
13.1
|
13.1
|
0.0
|
|
13
|
14.1
|
14.3
|
14.2
|
0,2
|
|
14
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
15
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
16
|
13.0
|
12.8
|
12.9
|
0.2
|
|
17
|
126
|
13,4
|
13
|
0.8
|
|
18
|
13.9
|
13,1
|
13.5
|
0.8
|
|
19
|
13.2
|
13.2
|
13.2
|
0.0
|
|
20
|
14.1
|
15.3
|
14.7
|
1.2
|
|
21
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
22
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
23
|
12.8
|
12.3
|
12.55
|
0.5
|
|
24
|
13,2
|
12,3
|
12.75
|
0.9
|
|
25
|
13,1
|
13.5
|
13.3
|
0.4
|
|
26
|
12,8
|
13.2
|
13
|
0.4
|
|
27
|
14,0
|
13,0
|
13.5
|
1,0
|
|
28
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
29
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
30
|
12.3
|
12.9
|
12.6
|
0.6
|
|
31
|
13.0
|
13.2
|
13.1
|
0.2
|
Полученные значения Кт
наносятся на график партионной прочности бетона.
Расчет среднеквадратических
отклонений 8т по партиям.
Расчет производят по формуле:
т=т/а (при п=2-6),
где а - коэффициент, зависящий
от количества серий контрольных образцов, принимаются по таблице 1 ГОСТ
18105-86 "Бетоны. Правила контроля прочности" и равный для двух
образцов а=1,13. Следовательно, получим:
Таблица 3
Расчет среднеквадратических
отклонений
|
Дата
испытаний
|
Прочность
бетона при сжатии, Мпа
|
Мп
|
8т
|
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
2
|
12.8
|
13.5
|
0.7
|
0.62
|
|
3
|
13.7
|
12.8
|
0.9
|
0.80
|
|
4
|
12.7
|
13,1
|
0.4
|
0.35
|
|
5
|
12.9
|
12,6
|
0.3
|
0.27
|
|
6
|
12.1
|
12.4
|
0.3
|
0.27
|
|
7
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
8
|
-
|
-
|
-
|
|
9
|
13.2
|
12.0
|
1.2
|
1.06
|
|
10
|
12.2
|
12.9
|
0.7
|
0.62
|
|
11
|
12.9
|
12.8
|
0.1
|
0.09
|
|
12
|
13.1
|
13.1
|
0.0
|
0.00
|
|
13
|
14.1
|
14,3
|
0.2
|
0.18
|
|
14
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
15
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
16
|
13.0
|
12.8
|
0.2
|
0.18
|
|
17
|
12,6
|
13.4
|
0.8
|
0.71
|
|
18
|
13,9
|
13.1
|
0.8
|
0.71
|
|
19
|
13,2
|
13.2
|
0.0
|
0.00
|
|
20
|
14.1
|
15.3
|
1.2
|
1.06
|
|
21
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
22
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
23
|
12.8
|
12,3
|
0.5
|
0.44
|
|
24
|
13.2
|
12.3
|
0.9
|
0.80
|
|
25
|
13.1
|
13.5
|
0.4
|
0.35
|
|
26
|
12.8
|
13.2
|
0.4
|
0,35
|
|
27
|
14.0
|
13.0
|
1.0
|
0.88
|
|
28
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
29
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
30
|
12,3
|
12.9
|
0.6
|
0.53
|
|
31
|
13.0
|
13.2
|
0.2
|
0.18
|
. Определение коэффициента
вариации бетона
В результате всех проделанных
выше вычислений мы можем рассчитать коэффициенты вариации прочности бетона для
каждой партии.
Расчет коэффициента вариации
прочности бетона. Расчет производится по формуле:
Ут=8т/К.т*100%,
т.е. получим:
Таблица 4
Расчет коэффициента вариации
прочности бетона
|
Дата
испытаний
|
Прочность
бетона при сжатии. Мпа
|
8т
|
Кт
|
Ут
|
|
1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
2
|
12.8
|
13.5
|
0.62
|
13.15
|
4.71
|
|
-> 3
|
13.7
|
12.8
|
0,80
|
13.25
|
6.01
|
|
4
|
12.7
|
13,1
|
0.35
|
12,9
|
2.74
|
|
5
|
12.9
|
12.6
|
0.27
|
12.75
|
2.08
|
|
6
|
12,1
|
12.4
|
0.27
|
12.25
|
2.17
|
|
7
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
8
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
9
|
13.2
|
12.0
|
1.06
|
12.6
|
8.43
|
|
10
|
12.2
|
12.9
|
0.62
|
12.55
|
4.94
|
|
11
|
12,9
|
12.8
|
0.09
|
12.85
|
0.69
|
|
12
|
13.1
|
13.1
|
0.00
|
13.1
|
0.00
|
|
13
|
14.1
|
14.3
|
0.18
|
14.2
|
1.25
|
|
14
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
15
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
16
|
13.0
|
12,8
|
0.18
|
12.9
|
1.37
|
|
17
|
12.6
|
13.4
|
0.71
|
13
|
5.45
|
|
18
|
13.9
|
13,1
|
0.71
|
13.5
|
5.24
|
|
19
|
13.2
|
13,2
|
0.00
|
13.2
|
0.00
|
|
20
|
14.1
|
15.3
|
1.06
|
14.7
|
7.22
|
|
21
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
22
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
23
|
128
|
12.3
|
0.44
|
12.55
|
3.53
|
|
24
|
13.2
|
12.3
|
0.80
|
12.75
|
6.25
|
|
25
|
13.1
|
13.5
|
0.35
|
13.3
|
2.66
|
|
26
|
12.8
|
13.2
|
0.35
|
13
|
2,72
|
|
27
|
14.0
|
13.0
|
0.88
|
13.5
|
6.56
|
|
28
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
29
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
30
|
12.3
|
12.9
|
0.53
|
12.6
|
4.21
|
|
31
|
13.0
|
13.2
|
0.18
|
13.1
|
1.35
|
. Определение характеристики
однородности прочности бетона по всем партиям
Расчет среднего партионного
коэффициента вариации прочности.
Где Уп - коэффициент вариации
прочности бетона в каждой 1-ой партии %;
II -
общее число единичных значений прочности бетона
гл - число единичных значений
прочности бетона в каждой 1-ой партии из п партий бетона, проконтролированных в
течение анализируемого периода. Таким образом, получим: Уп = 3,62
.3 Определение требуемой
прочности бетона
Вычисление требуемой прочности
бетона при нормировании прочности по маркам. В данном случае прочность бетона
определяется по формуле:
I
&г=Кнорм*КтУ100
Где Кнорм-нормируемое значение
прочности бетона, для бетона данной марки по прочности: Кт - коэффициент
требуемой прочности (по таблице 5)
Янорм= 19.6*0,7=13.7
МПа
Таблица 5
Коэффициент требуемой прочности
бетона Кт'
|
1Уп.
%
|
Кт
для бетона
|
|
Всех
видов, кроме плотных силикатных и ячеистых, всех конструкций, кроме массивных
|
Плотного
силикатного
|
Автоклавного
ячеистого
|
Массивных
гидротехнически X
|
|
<6
|
83
|
82
|
75
|
85
|
|
7
|
84
|
83
|
76
|
86
|
|
8
|
85
|
84
|
77
|
87
|
|
9
|
86
|
78
|
88
|
|
10
|
89
|
87
|
79
|
89
|
|
11
|
92
|
89
|
80
|
91
|
|
12
|
96
|
92
|
82
|
92
|
|
.
13
|
100.
|
96
|
85
|
94
|
|
14
|
104
|
100
|
88
|
95
|
|
15
|
108
|
'
106
|
92
|
96
|
|
16
|
112
|
110
|
96
|
98
|
|
17
|
|
115
|
100
|
100
|
|
18
|
|
|
105
|
103
|
|
19
|
Область
недопустимых значений
|
110
|
106
|
|
20
|
|
|
109
|
|
>21
|
|
|
|
|
Тогда получим:
Кт = К.норм*Кт'/ 100
= 13,7*83/100 = 11.39
.4 Назначение среднего уровня
прочности бетона и других статистических характеристик на следующий
контролируемый период
Определение среднего уровня
прочности бетона
По ГОСТ 18Ю5-86 "Бетоны.
Правила контроля прочности". Средний уровень прочности бетона
устанавливается на основе определенного выше среднего за анализируемый период
партионного коэффициента вариации, по формуле:
К у= Ят*Кмп
Где Кмп - коэффициент,
зависящий от Уп.
Для Уп=3,62% Кмп=1,03. Таким
образом
К.у=Кт*Кмп=11,39*
1.03= 11.73 МПа
Расчет верхней
предупредительной границы прочности бетона. Для оценки эффективности ведения
технологического процесса с точки зрения минимизации прочности и экономии
цемента фактическую отпускную прочности бетона в отдельных случаях сравнивают с
величиной верхней предупредительной границы, которая рассчитывается по формуле:
Ит(впг) = К.у*(1+1.28*(Уп/200))=11.73*(1+1.28*(3.62/200))=12
Определение величины верхней
предупредительной границы коэффициента вариации в отдельной партии.
Данную величину определяют по
формуле:
Ут(ВПГ) = Уп*(1 + Ы1/(п-1)) =
3,62*(1 + 1%/1/(2-1)) = 7.23%
бетон
статистический однородность прочность
2. Построение контрольной карты
отпускной и передаточной прочности бетона
.1 Назначение и состав карты
Назначение карты. Контрольные
карты отпускной и передаточной прочности бетона используют для оперативного
регулирования прочности бетона.
Состав карты
Контрольная карта вычерчивается
на отдельном листе миллиметровой бумаги и состоит из:
Зоны графика прочностей бетона
в партиях
Зоны графика коэффициентов
вариации в партиях
Зоны таблицы результатов
определения прочности и рассчитанных статистических характеристик
Зоны расчета статистических
характеристик за анализируемый период На график прочности вносят горизонтальные
линии, соответствующие величинам:
Требуемой прочности бетона
Среднего уровня прочности
бетона
Верхней предупредительной
границы прочности бетона. На график коэффициента вариации наносят
горизонтальные линии, соответствующие величине принятого на данный
контролируемый период среднего по партиям коэффициента вариации и верхней
предупредительной границы вариации.
Анализ контрольной карты
Точки на графиках прочностей в
партиях и коэффициентов вариации в партиях располагаются в рассматриваемом
случае достаточно асимметрично, что свидетельствует об отклонениях вызываемых
нарушением технологического процесса.
На графике прочностей не
выявлено одновременного попадания подряд трех и более точек между линиями К.ч
и Кт, что свидетельствует об отсутствии значительных падений
прочности.
На графике коэффициентов
вариаций в партиях не наблюдается ситуация одновременного выхода подряд за
линию среднего партионного коэффициента вариации значений коэффициентов в
четырех партиях. Кроме того, ни одно из значений коэффициента вариации не
выходит за верхнюю предельную границу коэффициента вариации. Это свидетельствует
о наличии незначительных для технологического процесса колебаниях прочности
бетона.
Во всех партиях за исключением
50 фактическая прочность бетона оказалась выше среднего уровня и кроме того,
выше верхней предупредительной границы. Поэтому следует принять меры к снижению
прочности бетона и сокращению расхода цемента.
Фактические коэффициенты
вариации прочности бетона ниже верхней предупредительной границы. Значение
повысилось на 0,2% по сравнению с предыдущим месяцем. Однако средний уровень
прочности на август снизился на 0.5 МПа.
3. Расчет состава бетона
.1 Расчет состава бетона на
текущий контрольный период
Определение водоцементного
отношения
Водоцементное отношение
определяется из формулы прочности Боломея-Скрамтаева:
Ц/В = А*Кц/(Рчб+А*0,5*Кц) При А
= 0.6 Кл = 400
К.б = РчУ/0.7 =
11,73/0,7 = 16,8 Мпа
тогда получаем искомое
Ц/В: Ц/В=А*К.ц/(К.б+А*0,5*Кц) =
0,6*400/( 168+0,6*0,5*400) = 0,83
Определение расходов воды и
цемента. Расход воды на 1м бетона определяют по таблице 4 ГОСТ 27006-86
"Бетоны. Правила подбора состава" в зависимости от осадки конуса,
вида и наибольшей крупности крупного заполнителя, а также корректируют расход
зависимости от водопотребности песка. В нашем случае для ОК = 1-4см, щебня с
Дн = 20м. и стандартной водопотребностью
песка 7% расход воды равен 190 кг на 1 м бетона. Тогда расход цемента:
Ц = В/(Ц/В) = 190/0.83 = 228 кг
на 1м бетона
Расход цемента выше минимально
допустимого для данных условий работы, корректировка не требуется.
Определение расхода крупного
заполнителя. Расход крупного заполнителя ведется с учетом пустотности (Хк,
коэффициента раздвижки зерен Кр.з. плотности рщ и насыпной плотности рш
крупного заполнителя по формуле:
К= 1000/((Хк* КР з /
рш'+(1/рш)) Кр.з.
определяется по графику зависимости
Кр з. от объема цементного теста Уцт В свою очередь
Уцт=(Ц/рц)+(В/рц)=228/3,1+190/1=74+190=263,5
дм3,
откуда КР.з=1.28
С учетом наших данных получим:
К= 1000/(0,45*1,28/1,45+(
1/2,63))= 1286 кг на 1 м3 бетона.
Определение расхода мелкого
заполнителя.
(Ц/ри+В/рв+К/рк))*рп
Расход песка определяется из
уравнения абсолютных объемов: П=1000
Откуда при подстановке наших
данных вычисляем:
П=(1000-(Ц/рц+В/рв+К/рк))*рп=(1000-(228/3.1
+ 190/1 +
/2.63))*2.63 = 651кг на 1 м3
бетона
Выражение состава бетона по
массе и по объему на 1 м3.
По массе:
Ц/Ц : В/Ц : П/Ц : К/Ц = 1 :
0,83 : 2.86 : 5.64
Для нахождения выражения
состава по объему предварительно определим объемы материалов в рыхло-насыпном
состоянии:
Уц=Ц/рц=228/1,3=175.4
Уп=П/рп=651/1,55=420
Ук=К/рк=1286/1,45=887
Состав бетона по объему в
относительных единицах:
(175,4/175,4): (190/175,4):
(420/175,4): (887/175.4) = 1 : 1,08 : 2,39 : 5,06
Зная этот коэффициент, можно
рассчитать дозировку материалов на замес бетоносмесителя и объем бетона в одном
замесе, используя приведенные ранее формулы. Коэффициент рассчитывают следующим
образом:
р=1000/(Уц+Уп+Ук)=1000/(175.4+420+887)=
0.67
Библиографический список
1.
Ферронская
А.В., Коровяков В.Ф. Стамбулко В.И «Методические указание к курсовой работе по
дисциплине «Технология бетонных и железобетонных изделий для студентов
специальности 2906». М. Ротапринт МИСИ им. Куйбышева 1992г.
2.
Горчаков
Г.И., Сахаров Г.П. Мурадов Э.Г. «Методические указание к выполнению домашнего
задания по разделу «Бетон», М. Медиа-Студия. 2002г.
3.
Ю.М.
Баженов «Технология бетона» Учебник. М.: Изд-во АСВ. 2007 г.
Приложение
