Программа расчета компонентов бетонной смеси

Программа расчета компонентов бетонной смеси
Это сообщение было отмечено как "Полезное"
По роду занятий я программист. Хочу представить на суд общественности скрипт, с помощью которого можно подобрать максимально плотную упаковку состава бетонной смеси.

Используется модель плотной упаковки modified Andreasen and Andersen [1][2]. С ее помощью можно подбирать составы как жестких, так и подвижных смесей, используя разный входной параметр соотношения фракций (q). Модель специально разработана для моделирования высокопрочных высокоподвижных смесей (UHPC/SCC/СУБ).
Могу внедрить и другие модели (например, Фуллера).

Вы задаете компоненты смеси. Далее происходит многоступенчатая оптимизация параметров так, чтобы фракционный состав смеси наиболее точно соответствовал модельной кривой максимальной плотности упаковки.

Особенность моей модели - она работоспособна для природных и/или широко фракционированных компонент, для которых ручной расчет очень сильно затруднен из-за взаимопересечения фракций.

Графической оболочки еще пока нет, пока хочу выяснить востребованность инструмента.

Предлагаю подобрать для вас соотношение твердых компонентов, исходя из данных:

  1. Планируемая подвижность смеси (подвижная/жесткая)
  2. Распределение размеров частиц каждого компонента. График, либо пара параметров массового распределения (D2/D5/D10, D50, D98/D95/D90). В крайнем случае рассев по фракциям. Модуль крупности - не подходит.
  3. Происхождение компонента. Природный/результат дробления, или рассев фракций. Связано с тем, что рассевы имеют иное распределение размеров частиц. В модели используется логнормальное.
  4. Минимальная массовая доля цемента в сухой смеси. Т.к. цемент является порошком, то может быть конкуретно вытеснен при расчетах другими порошковыми компонентами, поэтому граничные параметры его содержания необходимо задавать вручную.
Пример входных данных и расчета:
  • Подвижная
  • Песок сеяный кварцевый (D2 0,4; D98 0,8 )
  • Песок природный кварцевый (D50 0,16; D98 0,63)
  • Мука мраморная Мк300 (D50 0,8 ; D98 0,315)
  • Мука мраморная Мк100 (D50 0,3 ; D98 0,14)
  • Цемент (D2 0,001 ; D98 0,08 ) , не менее 0.2 доли по массе.

Результат расчета - в процентах по массе (правильное округление для суммы в 100% пока не сделал). Красным цветом модельная кривая. Синим - сумма компонентов.


image



Жидкие компоненты в модель пока не входят.

Если кому-то интересно развитие данной модели, пишите свои пожелания, а так же свои компоненты смесей, постараюсь сделать расчет и пришлю вам в ответ. В планах сделать онлайн-инструмент для подбора составов смесей, поэтому ваши отзывы очень помогут.



Список использованной литературы:
1. SELF-COMPACTING CONCRETE: THE ROLE OF THE PARTICLE SIZE DISTRIBUTION // H.J.H. Brouwers and H.J. Radix.
2. Диссертация. Particle Packing; An Effective Approach to Optimized Design of Ultra High Strength and Self Compacting Concretes // Thomas H. Bleeck.
Изменено: Глеб Степанов - 06.11.15 17:16
Была ли полезна информация?
Добрый день Глеб!
Высылаю свои расчёты в Экселе.
Суть в следующим, производим лабораторный анализ песка и щебня.
На закладке гран состав подбаралось соотношение и песка (с учётом лаборатории)
На последней подбирается рецептура бетона по следующей последовательности.
Определяем В/Ц, для требуемого класса бетона принимаем количество цемента, от цемента определяеця объём пластификатора, далее подбираем объём щебня так чтобы получился общий объём 1000 (1м3).
Этот алгоритм мне пока нравится. Недавно добавил идеальные кривые и решил корректировать объём двух крупных фракций щебня, пока не доделал на листе СоставБетона.
Очень интересна ваша работа. Можно посмотреть Вашу программу. Не понятно с вашим гран составом и есть ли у вас микро наполнители?
Изменено: AlexNAP - 07.11.15 20:18
Была ли полезна информация?
Цитата
AlexNAP

Здравствуйте.

Изучил ваш файл. Подбор грансостава у вас производится по двум переменным - песок + щебень. С таким составом еще возможно подбирать его вручную (хотя не учитывается гранулометрия самого цемента). Проблемы начинаются, когда вы используете 3+ компонентов смеси. Тут вручную двигать кривую крайне неудобно, вдобавок, сами расчеты будут достаточно сложными.
Современные высокопрочные бетоны делаются на 5+ компонентах, включая микронаполнители.

Цитата
для требуемого класса бетона принимаем количество цемента

Вот отсюда идет основное расхождение т.к. на одном и том же количестве цемента можно получить совершенно различные классы бетонов, варьируя содержание других компонентов смеси. И на первое место тут приходит гранулометрический состав. Обратите внимание на статью по ссылке http://josbrouwers.bwk.tue.nl/publications/Journal103.pdf - при содержании цемента в 612 кг/м^3 получали бетон с прочностью на сжатие выше 100мпа. Просто за счет правильного подбора гранулометрии (+ пластификаторов).

Программку к сожалению посмотреть невозможно, так как она в виде скрипта и данные туда заносятся прямо из кода.

Касаемо вашей смеси по данным гранулометрии в файле, наибольшее приближение к кривой Фуллера для заданного количества цемента в 480 кг (19%) реализуется при 62% щебня и 19% песка (учитывая гранулометрию самого цемента).
Изменено: Глеб Степанов - 10.11.15 15:45
Была ли полезна информация?
Глеб!
Большое спасибо за статью, с ней придётся повозиться т.к. она на английском.
Посмотрите следующую статью.
http://subscribe.ru/archive/home.build.penobeton/200807/14110917.html
Её я тоже не основательно изучил, но я общался с умными ребятами из НИИЖБ (и взял у них на пробу присадку),
рецепт бетона В60 был такой, цемент 450кг, Присадка (МБ10-50с)-60кг, песок 780 кг, щебень 970, вода 160.
Дали мне авторскую книжку, там много статей, примеры применения в том числе при строительстве Москва Сити. Но получается что мои расчёты не подходят к этому рецепту и вообще с "Классическуму сособу подбора состава цемента" а вэтой статье чтото похожее выходит.
Вникну в вашу статью отпишусь.
Была ли полезна информация?
AlexNAP,

Я прочитал статью по вашей ссылке. Там все верно сказано. Вся соль получения плотных составов - использование фракционированных компонентов и обязательно микронаполнителей нескольких фракций. В обычном бетоне на одном песке и щебне оптимизируй не оптимизируй - такого качества не получится.
Была ли полезна информация?
AlexNAP, возможно Вам будет интересно http://rukamen.ru/index.php/2010-05-07-14-05-58/2010-02-26-19-04-56/764-472
Лев Михайлович сделал акцент на наполнители кварцевым, но, когда он предполагал карбонизацию – как часть проблемы, я думаю, речь шла только об активных добавках.
Цитата
Присадка (МБ10-50с)
Это вроде пластификатор ,МК и до 80% золы-уноса .
Была ли полезна информация?
Алексей! Спасибо за ссылку, но я думаю эту информацию нужно проверить на практике, с учётом вышеупомянутых статей.
Во ложении посмотрите на стр11 статья про МБ
Это сайт http://www.masterbeton-mb.ru/production/concrete-modifiers/#description
Сорри весь журнал не влез по объёму

image
Изменено: AlexNAP - 12.11.15 20:03
Была ли полезна информация?
Лев Михайлович - авторитет. Всё эти исследования он делал вместе с Шейкином Александром Ефимовичем https://www.allbeton.ru/wiki/Шейкин
http://rukamen.ru/index.php/2010-05-07-13-18-22/2014-10-17-19-40-37/339-330
http://rukamen.ru/index.php/2010-05-07-13-18-22/2014-10-17-19-40-37/316-305

и это, по крайней мере, для меня, безусловно, вызывает доверия.
Мы сами пробуем МБ при производстве тротуарной плитки – результатами пока удовлетворены. Но процент на много меньше чем Вам советуют.
Вот может, будет интересно https://www.allbeton.ru/wiki/Модифицированные_высококачественные_бетоны_(баженов)
Была ли полезна информация?
Цитата
Но процент на много меньше чем Вам советуют.
Меня интересуют В60 и выше.
Была ли полезна информация?
Вы так и не поняли мой посыл - Уменьшив кол-во добавки (минимум в два раза), Вы сделаете бетон долговечней, дешевле и результата желаемого наверняка добьётесь.
Была ли полезна информация?
Большое спасибо Алексей!
За последние 3 месяца я перевошил кучу литература, услышал массу мнений, в том числе противоречивых, и поэтому не знаю чему верить, всё надо проверять на практике. Например я покупал и брал на пробу добавки в фирме http://www.biotech.ru/
пробывал Био-нм, и Биопан Б8, http://www.biotech.ru/product/biopan/biopan-b-8-giper-plastifikator/
У них своя лаборатория, я там задавал вопрос по количеству цемента, ссылаясь на ваше видео (я его видел ранее), там мне сказали что это ерунда, также там мне посоветовали делать бетон с максимальным количеством щебня, т.е. по "классической технологии". Ещё хочу сказать про их добавки Био НМ, по действию похожа на С-3, на ней у меня получился B-45, На Биопан Б-8 получился B-50, при том же составе, НО действие кординально отличается, получается самоуплотняющийся бетон, ну просто вода с камнем, он даёт большую усадку сверху в форме, меня это не устраивает.
Также прочитайте пост№3 в этой теме там речь идёт количестве цемента выше 600кг. так что получается это недолговечьные бетоны, а я читал что срок эксплуатации таких бетонов не менее 500 лет?
Короче не знаю чему верить.
Себе ставлю следующие задачи, в соответствующей последовательности.
1) Подбор гранулометрического состава.
2) Бетоносмеситель с предварительной активацией цементо- песчаной смеси (вот эти понравились http://www.eirich.ru/ но цену даже спрашивать не буду)
3) Водоподготовка
4) Подбор Добавок

Вот у меня ещё такой вопрос касающийся программы подбра.
Как повлияет активация песка и цемента на расчитанный гранулеметрический состав, ведь размер частиц будет меняться или этим можно принебречь?
Ещё мысль такая что нужно и песок и щебень разделять на фракции а потом смешивать в необходимом соотношении. Т.е. пытаться добится нужный состав смешиванием заполнителя разных фраций не даст 100% качества, так как доже при идеальном подборе через программу по факту распределение компонентов в "куче" может меняться да и каждая партия материала будет разная. Для меня критерий качества на первом месте, именно по этому делаю такой вывод.
В связи с этим вопрос к Глебу.
Как будут вводиться исходные данные для подбора состава?
Исходя из своих соображений у меня будут следующие иходные данные:
1 Материал 1 (цемент например) фракция 0,315 (0,63-0,315)
2 Материал 2 песок фракция 1,25 (2,5-1,25) остаток на сите 1,25
3 Материал 2 песок фракция 0,63(1,25-0,63) остаток на сите 1,25
ну и так далее и также с щебнем и микронаполнителем.
Изменено: AlexNAP - 13.11.15 14:41
Была ли полезна информация?
Глеб!
Я ещё подумал над вводом данных и пришёл к такому мнению:
1. Должны быть компоненты с постоянным процентням составом составом, он конечно должен меняться но только по необходимости изменения "рецепта", а при подборе фракций заполнителя должен быть неизменным. Например фибра, которую мы планируем добавлять в количестве 2% на 1м3. Или цемент, процент которого предварительно уже подобран, а нам нужно изменить фракционный состав инертных для закупленной новой партии.
2. Должны быть компоненты которые связаны с другими компонентами процентной зависимостью. Например добавка в количестве 5% от количества цемента.
3. Также хорошо было бы связывать компоненты в определённой пропорциональной зависимости и объединять их в группы. Например мы не хотим рассеивать песок на фракции и тогда объединяем компоненты песка в группу№1 (групп дожно быть несколько т.к. ещё есть добавки, щебень) в которой компоненты находятся в определённом процентном соотношении, причём сумма этих компонентов в группе равна 100%)

Ну конечно состав замеса должен определяться на заданный объём, с выводом составных компонентов по массе и по объёму.
Ну вроде пока всё.
Была ли полезна информация?
AlexNAP,

Очень занят последнее время, все никак не успеваю посчитать вашу смесь :( За предложения по вводу спасибо, ценные замечания.
Была ли полезна информация?
Глеб!
Я в процессе ожидания приобрёл программу «Granumetrik»
https://allbeton.ru/article/451799.html
Изменено: AlexNAP - 03.12.15 14:46
Была ли полезна информация?
Добрый день, как вам ПО Granumetric стоит своих денег? работаю в тампонажной лаборатории и заинтересовал ее функционал, подойдет ли для моих целей.
Была ли полезна информация?
Расчет плотности упаковки с учетом микронаполнителей очень непросто сделать, т.к. для частиц с размерами зерен меньше 0.1 мм необходимо учитывать эффекты, связанные с поверхностными зарядами. Такие частицы в сухом в состоянии дают заниженную плотность упаковки из-за склонности к агломерации
Была ли полезна информация?
Роман , а ваша прграмма справляется с микронаполнителями? Учитываются диспеграторы, пластификаторы , вода, подвижность смеси , количество воздуха , метод , уплотнения ? Учитывается гранулометрия цемента ? л
Сколько стоит программа?
Изменено: Артур Григорян - 07.08.18 7:36
Была ли полезна информация?
Читают тему (гостей: 1)