Расчет состава бетона: практический пример. Состав бетона по объему
Расчёт состава бетона
Формулы прочности бетона
Уравнение Боломея-Скрамтаева:
, при , В/Ц 0,4 , Ц/В 2,5
, при , В/Ц < 0,4 Ц/В > 2,5 ,
где – заданная марка бетона в возрасте 28 суток;– активность (марка) цемента или смешанного вяжущего;А и А1 – коэффициенты, учитывающие качество заполнителей (табл. 1).
Прочность бетона определяют цементно-водное отношение, необходимое для получения заданной марки бетона.
Для Ц/В 2,5 имеем ,
а для Ц/В > 2,5 .
Т а б л и ц а 1
Характеристика заполнителей бетона | А | А1 |
| Высококачественные Рядовые Пониженного качества | 0,65 0,60 0,55 | 0,43 0,40 0,37 |
| П р и м е ч а н и е. Высококачественные материалы: щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и портландцемент высокой активности; заполнитель чистый, промытый, фракционированные, с оптимальным зерновым составом смеси фракций.Рядовые материалы: заполнители среднего качества, в том числе гравий, отвечающие требованиям стандарта, портландцемент средней активности и высокомарочный шлакопортландцемент. Материалы пониженного качества: крупный заполнитель низкой активности и мелкие пески, цементы низкой активности. | ||
Далее рассчитывают водоцементное отношение
.
При определении состава бетона для конструкций работающих в нормальных условиях эксплуатации принимают рассчитанное водоцементное отношение, которое обеспечивает требуемую прочность бетона. Однако в ряде случаев к конструкциям могут предъявляться дополнительные требования – по морозостойкости, водонепроницаемости, стойкости в агрессивных средах и т.п.
Введение таких требований преследует цель обеспечить необходимую долговечность бетона путем повышения его плотности. Плотность бетона в первом приближении находится в обратной зависимости от водоцементного отношения. Поэтому при расчете состава бетона, работающего в специфических условиях, необходимо учесть ограничения В/Ц из условий прочности и долговечности.
Определение расхода воды
Расход воды определяют в зависимости от требуемой удобоукладываемости смеси и крупности заполнителя по табл. 2.
Т а б л и ц а 2
| Осадка конуса, ОК, см | Показатель жесткости, ПЖ, с | Расход воды на 1 м3 бетона, кг, при наибольшей крупности | |||||||
| Гравия, мм | Щебня, мм | ||||||||
| 10 | 20 | 40 | 70 | 10 | 20 | 40 | 70 | ||
| – – – – 2...4 5...7 8...10 10...12 16...20 | 40...50 25...30 15...20 10...15 – – – – – – | 150 160 165 175 190 200 205 215 220 227 | 135 145 150 160 175 185 190 205 210 218 | 125 130 135 145 160 170 175 190 197 203 | 120 125 130 140 155 165 170 180 185 192 | 160 170 175 185 200 210 215 225 230 237 | 150 160 165 175 190 200 205 215 220 228 | 135 145 150 160 175 185 190 200 207 213 | 130 149 145 155 170 180 185 190 195 202 |
| П р и м е ч а н и е: 1. Табличные данные справедливы для бетона, изготовляемого на песке средней крупности с водопотребностью Вп= 7 %. 2. В случае применения пуццоланового портландцемента расход воды увеличивают на 15...20 кг. 3. При расходе цемента свыше 400 кг расход воды увеличивают на 1 кг на каждые 10 кг цемента сверх 400 кг. | |||||||||
Подвижность – способность бетона перемещаться под действием собственного веса.
Формула учитывает изменение расхода воды при использовании песков с водопотребностью, отличающейся от 7 % (поправка на расход воды в бетонной смеси составляет 5 кг на каждый процент изменения водопотребности песка).
Окончательный расход воды рассчитывают, вводя поправку на водопотребность песка (Вп)
В = Втабл + (Вп – 7) 5 кг,
где Втабл – расход воды, определяемый по табл. 4; Вп – водопотребность песка, определяемая по рис. 3.
Определение расхода цемента
Определив расход воды и взяв из формул значения Ц/В, или В/Ц, вычисляют расход цемента по формулам
Ц = В Ц/В или Ц = В : В/Ц.
Если расход цемента на 1 м3 бетона окажется меньше допустимого по нормам (табл. 3), то следует увеличить его до требуемой нормы, сохранив прежнее Ц/В. Расход воды при этом пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента.
Т а б л и ц а 3
| Условия работы конструкций | Минимально допустимый расход цемента, кг/м3, при уплотнении бетона | |
| с вибрацией | без вибрации | |
| Бетон находящийся в соприкосновении с водой, подверженный частому замораживанию и оттаиванию | 240 | 265 |
| Бетон, не защищенный от атмосферных воздействий | 220 | 250 |
| Бетон, защищенный от атмосферных воздействий | 200 | 220 |
Расчет количества заполнителей
Расчет заполнителей определяют опираясь на следующие предположения:
а) объем плотно уложенного бетона, принимаемый в расчете равным 1 м3 или 1000 дм3, без учета воздушных пустот слагается из объема зерен мелкого и крупного заполнителей и объема цементного теста, заполняющего пустоты между зернами заполнителей. Это положение выражается уравнением абсолютных объемов
Ц/ц + В/в + П/п + К/к = 1000;
б) пустоты между зернами крупного заполнителя должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с некоторой раздвижкой зерен.
Это положение записывается уравнением
Ц/ц + П/п + В/в = кКр.з.,
где Ц, В, П, К – расходы цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг; ц, п, в, к – плотность этих материалов, кг/дм3; н.к. – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/дм3; к – пустотность крупного заполнителя в насыпном состоянии в долях единицы объема, вычисляемая по формуле
к = 1 – н.к. / к ,
Кр.з. – безразмерный коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя цементно-песчаным раствором – отношение объема растворной части бетонной смеси к объему пустот в крупном заполнителе.
Пустотность бетона –отношение объема пустот к объему заполнителя в стандартном рыхлом состоянии.
Решая совместно уравнения, получим формулы для определения расхода крупного заполнителя:
кг
и песка П = [1000 – (Ц/ц + В/в + К/к) ] п, кг.
Для жестких бетонных смесей, характеризуемых показателем жесткости, значения kр.з. в формуле определения расхода крупного заполнителя принимают равными 1,05...1,15 в среднем 1,1.
Для пластичных бетонных смесей, характеризуемых осадкой конуса, значения kр.з. следует назначать с учетом водопотребности песка. Вначале определяют исходное значение коэффициента раздвижки зерен kр.з. (рис.4), причем абсолютный объем цементного теста вычисляют по формуле
Vц.т. = Ц/ц + В/в.
318; 1,42
306; 1,41
227; 1,23
Рис. 4. Значения для пластичных бетонных смесей, изготовляемых с применением песка средней крупности (Вп = 7 %)
Затем находят kр.з из выражения с учетом поправки на водопотребность песка
На этом заканчивается расчет состава бетона.
Расходы цемента, воды, крупного и мелкого заполнителей выписывают отдельно.
При сложении их получают среднюю плотность бетонной смеси в кг/м3.
Допустимое отклонение по плотности бетона (составляет 2%) – это отношение физической средней плотности уложенного в опалубку бетона к расчетной.
Состав бетона удобно представить в относительных единицах по массе или объему. За единицу при этом принимают массу (объем) цемента, выражая количество других компонентов по отношению к цементу.
Состав бетона по массе
где Ц, В, П, К – расходы цемента, воды, песка и крупного заполнителя в кг на 1 м3 бетона.
Состав бетона по объему
где Vц, VВ, Vц, Vк – расходы цемента, воды, песка и крупного заполнителя в кг/м3 бетона. Vц = Ц/н.ц; Vв = В/в;.Vп = П/н.п.; Vк = К/н.к;
Здесь все обозначения прежние. При выражении состава бетона по объему, В/Ц указывают отдельно по массе.
studfiles.net
Как подобрать состав бетонной смеси?
Основные составляющие бетона: цемент, вода и заполнители разной крупности. Гравий и песок, которые используются в бетоне, должны быть максимально чистыми, так как загрязнения в несколько раз снижают его прочность. Если есть в том необходимость, материал хорошо промывают перед использованием. Необходимая прочность будет зависеть непосредственно от марки цемента. Вода тоже должна быть максимально возможно чистой. Следует отметить, что бетонная масса может быть различной густоты-консистенции. Пластичная, характерна густой консистенцией, подвижностью, и нуждается в меньшем уплотнении, жёсткая – отличается особой влажностью (нуждается в сильном уплотнении), литая – весьма подвижная масса, которая самостоятельно заполняет форму. Бетонная консистенция будет зависеть напрямую от воды: если влаги много – снижается прочность бетона и сам материал начинает расслаиваться. Если одновременно добавлять цемент и воду, в одинаковых соотношениях, то прочность бетона останется неизменной. Чем сильнее трамбовка массы и её густота – тем выше прочность приготавливаемого раствора (бетона), и наоборот. Часто в бетонную массу часто кладут железную арматуру, тогда получается уже материал под названием — железобетон. Он отличается высокой прочностью и характеризуется особенной устойчивостью к механическим повреждениям.
Процесс приготовления и укладки густой массы с осадкой конуса в 2-6 сантиметров – самый выгодный вариант. Но укладка должна быть проведена только в особо крупных конструкциях, с относительно редким расположением арматуры. Чем тоньше сама конструкция, и чем чаще в ней расположена арматура, тем пластичней должна быть бетонная масса. В предусматриваемых нормах осадка конуса для различной консистенции бетонной массы, следующая: подготовка под полы и фундамент – 2-3 см, различные массивные конструкции без употребления арматуры (к примеру, стены, фундамент) – 3-6 см; обыкновенные железобетонные конструкции (плиты, балки, колонны) со средней плотностью арматуры – 8-12 см; балки с малым сечением, тонкие стены, колонны, а также конструкции, оснащенные густой арматурой — до 12-14 см.
Консистенция бетонной массы измеряется с помощью металлического конуса с бесшовной гладкой внутренней поверхностью. Высота конуса — 30 см, а ширина в своём нижнем основании – 20 см, верхнее основание – 10 см. По бокам конуса расположены две ручки, внизу — для упора две скобы (или лапки), на которые нужно встать ногами. Конус при этом прижимается к смоченной водой площадке (лист стали, фанера или же широкая доска), его наполняют сверху в три слоя (каждый – не более 10 см) бетонной массой. Эти слои в обязательном порядке необходимо проткнуть 25 раз штыком (круглым стальным стержнем). Такое уплотнение именуют просто штыкованием. Затем конус за ручки медленно вертикально поднимается. Бетонная масса начнет медленно оседать, постепенно изменяя свою форму. Как только она прекратит осадку, рядом с ней ставят конус, горизонтально располагая на его верхнем основании рейку. Осталось только замерить линейкой расстояние между верхней точкой осевшей массы и рейкой. Чем жиже консистенция, тем больше она со временем оседает, и наоборот.
Осадка бетонной массы характеризуется такими параметрами: пластичная – от 6 до 14, жёсткая – от 0 до 2 см, литая – от 17 до 22 см. В случае, если бетонная масса расслаивается и выделяет воду – значит, раствор был приготовлен неправильно. Подборка заполнителей должна проходить по особым правилам: смешивают гравий, песок и щебень с зёрнами различной крупности. В таком случае можно будет избежать возникновения пустот между зёрнами. По общим данным, объём пустот в гравии не должен быть больше 45%, в песке – не больше 37%, а в щебне – не больше 50%. В итоге, чем меньше пустот в щебне и гравии (крупный заполнитель) тем меньше песка необходимо брать. Соответственно уменьшается и расход цемента. Пустотность в заполнителе проверяют специфическим способом: подготовленную смесь гравия, песка и щебня (или отдельно каждый элемент) нужно насыпать в 10-литровую ёмкость (ведро). Сравнять с краями и без уплотнения влить туда тонкой струйкой воду. По объему влитой воды и определяется уровень пустотности: если влито 5 литров – пустотность будет, следовательно, равняться 50%. Состав заполнителя необходимо подбирать, применяя стандартные сита. Щебень и гравий просеивают через сито с ячейками, в диаметре 5, 10, 20, 40, 80 мм; песок — 5; 2,5; 0,5; 0,3 и 0,15. Зёрна, которые остаются после просеивания на сите принято называть по строительной терминологии – фракциями заполнителя.
Рассмотрим способы подбора заполнителя (их два):
- Самая высокая крупность заполнителя равняется 40 мм. Просеивая щебень или гравий через сито с аналогичными ячейками (40 мм) получаем остаток заполнителя на сите, который принято именовать – верхний остаток. Прошедшее сквозь сито 40 мм просеивают через сито в 20 мм, оставшееся на сите называется — первая фракция с зёрнами размером от 21 до 40 м. Прошедшее через сито в 20 мм и оставшееся на сите в 10 мм – вторая фракция с зёрнами от 11 до 20 мм. Аналогичная ситуация и с ситом в 5 мм – то, что осталось от предыдущей фракции просеивают, и получается фракция завершающая с зёрнами от 6 до 10 мм. Все, что прошло сквозь 5 мм сито носит название – нижний остаток. Чтобы приготовить крупнозернистую смесь используют 1, 2 и 3 фракции по 30 % и верхний и нижний остаток по 5 %. При необходимости верхний остаток заменяют первой фракцией, также 5 %. Можно приготовить крупнозернистую смесь и иначе, взяв две фракции: 1-ю – 50–65 % и 3-ю – 50–35 %. Возможно составление такой смеси и из равных частей трех фракций.
- 20 мм – основная крупность заполнителя. Её просеивают через сито в 20 мм, а то, что уже прошло через него – ситом в 10 мм. В итоге получается первая фракция с крупными зёрнами от 11 до 20 мм. Первая фракция просеивается через сито в 5 мм (получая вторую фракцию с крупными зёрнами от 6 до 10 мм). То, что проходило через сито в 5 мм просеивается затем через самое маленькое сито в 3 мм (это – третья фракция (зерно от 4 до 5 мм). Первая фракция песка получается при просеивании его через сито в 2,5 мм. Вторая фракция, при просеивании через сито в 0,3 мм. Чтобы приготовить песчаную смесь нужно взять от 20 до 50% от первой фракции и от 50 до 80% второй фракции.
При подборке зернового состава щебня (или гравия) и песка необходимо отмерить нужное количество заполнителя разных фракций и очень тщательно перемешать всё между собой. Все зёрна должны равномерно распределиться по общей массе. Для наилучшего проникновения заполнителя в узкие части конструкции, размер крупного зерна должен быть не более 1/4 – 1/5 меньшего размера заполняемой детали. При заполнении тонкой плиты, размер зерна заполнителя может доходить до половины толщины плиты. Густая арматура требует крупности зерен не больше 40 мм или даже 20 мм, из расчета того, что калибр зерна не должен превосходить ¾ расстояния между арматурными прутьями.
Цемент подбирается той марки, которая превышала бы выбранную марку бетона в несколько раз (при использовании портландцемента – в 2-х кратном размере, для иных цементов – в 3-х кратном). К примеру, для бетона марки 160 кгс/см2 необходимо использовать цемент с маркой не менее – 400 кгс/см2. Избыточность цементного содержания в бетоне приводит к перерасходу бетона, а также уменьшает его плотность, морозостойкость и водонепроницаемость в несколько раз, приводит к повреждению коррозией уложенной в него арматуры. В процессе приготовления бетонной массы объем смеси сильно уменьшается. Так из 1 квадратного метра смеси получают 0,59–0,71 куб.м. массы бетона. Следовательно, для компенсации такой усадки следует брать больше сухих компонентов. К примеру, бетон одного состава может быть сделан из 250 кг цемента (0,193 м3 ), 0,445 куб.м. песка, 0,870 куб.м. гравия и 178 литров воды; бетон другого – из 260 кг цемента (0,198 м3 ), 0,395 куб.м песка, 0,880 куб.м гравия и 185 литров воды. Третий состав может быть получен с использованием 265 кг цемента (0,204 м3), 0,445 куб.м песка, 0,880 куб.м гравия и 189 литров воды.
Таблица 1. Состав бетонов
| Вид заполнителя | Водоцементное отношение | Состав бетона по объему (цемент: песок: гравий или щебень) | Выход бетона, м3 | Расход материалов на 1 м3 | |||
| цемент, кг | песок, м3 | крупный заполнитель, м3 | вода, л | ||||
| Конус 3-7 см | |||||||
| Гравий | 0,5 | 1:1,4:3,1 | 0,68 | 320 | 0,37 | 0,88 | 160 |
| Щебень | 1:1,6:3,1 | 0,59 | 360 | 0,46 | 0,89 | 180 | |
| Гравий | 0,55 | 1:1,7:3,4 | 0,68 | 290 | 0,42 | 0,83 | 160 |
| Щебень | 1:1,8:3,3 | 0,6 | 328 | 0,49 | 0,9 | 180 | |
| Гравий | 0,6 | 1:1,9:3,6 | 0,69 | 266 | 0,42 | 0,8 | 160 |
| Щебень | 1:2,1:3,5 | 0,61 | 300 | 0,52 | 0,87 | 180 | |
| Конус 10-12 см | |||||||
| Гравий | 0,5 | 1:1,3:2,7 | 0,68 | 352 | 0,38 | 0,8 | 176 |
| Щебень | 1:1,4:2,7 | 0,59 | 396 | 0,46 | 0,9 | 198 | |
| Гравий | 0,55 | 1:1,4:3,1 | 0,68 | 320 | 0,37 | 0,83 | 176 |
| Щебень | 1:1,7:2,9 | 0,6 | 360 | 0,51 | 0,87 | 198 | |
| Гравий | 0,6 | 1:1,6:3,3 | 0,69 | 294 | 0,39 | 0,81 | 176 |
| Щебень | 1:1,9:3,1 | 0,61 | 330 | 0,52 | 0,85 | 198 | |
| Конус 15-18 см | |||||||
| Гравий | 0,5 | 1:1,2:2,6 | 0,67 | 370 | 0,37 | 0,81 | 185 |
| Щебень | 1:1,4:2,5 | 0,59 | 414 | 0,48 | 0,86 | 207 | |
| Гравий | 0,55 | 1:1,4:2,1 | 0,67 | 338 | 0,39 | 0,82 | 185 |
| Щебень | 1:1,5:2,8 | 0,6 | 376 | 0,47 | 0,88 | 207 | |
| Гравий | 0,6 | 1:1,6:3,2 | 0,67 | 310 | 0,44 | 0,82 | 185 |
| Щебень | 1:1,8:2,9 | 0,61 | 345 | 0,52 | 0,84 | 207 | |
Таким образом (см. таблицу 2), с помощью правильной подборки зернового состава заполнителя можно с лёгкостью получить бетон одной марки, но с различными показателями цемента. Количество воды нужно подбирать в зависимости от того, какая именно требуется консистенция бетонной массы.
Крупные заполнители отмеривают по объему и перемешивают. Также отмеривают и нужное количество соответствующего песка, который затем рассыпают ровным слоем на деревянный щит (боек). Сверху высыпают цемент, затем тщательно перемешивают массу до однородного состояния. Полученную смесь соединяют с щебнем (или гравием), перемешивая вначале в сухом виде, а затем уже постепенно добавляя отмеренную воду, многократно перелопачивая до однородного состава и густоты. Полученную бетонную массу тут же используют (в течение часа с момента добавления воды).
Таблица 2. Ориентировочные составы бетонов на гравии в объемных частях
| Требуемая марка бетона на 28-й день, кгс/см2 | Бетоны | ||||||||
| жесткие, укладываемые с сильным уплотнением | пластичные, требующие вибрирования или тщательной ручной укладки | весьма пластичные для ручной укладки | |||||||
| Осадка конуса | |||||||||
| около 1 см | около 5 см | около 10 см | |||||||
| при цементе марок | |||||||||
| 200 | 300 | 400 | 200 | 300 | 400 | 200 | 300 | 400 | |
| 50 | 1:3,4:5 | 1:3,8:6,5 | — | 1:3:5 | 1:3,7:5,8 | — | 1:2,8:4,4 | 1:3,5:4,9 | — |
| 75 | 1:2,3:5 | 1:2,8:5,5 | 1:3,5:6 | 1:2,3:4 | 1:2,7:4,8 | 1:3,2:5,2 | 1:2:3,5 | 1:2,5:4 | 1:3:4,4 |
| 100 | 1:2,1:4,3 | 1:2,5:5 | 1:3:5,5 | 1:1,9:3,6 | 1:2,5:4,3 | 1:2,8:4,9 | 1:1,8:3,1 | 1:2,1:3,6 | 1:2,6:4,2 |
| 150 | — | 1:1,9:4 | 1:2,3:4,5 | — | 1:1,7:3,3 | 1:2,2:4,2 | — | 1:1,6:3 | 1:2:3,5 |
Примечание: На первом месте цемент, на втором-песок, на третьем-гравий или щебень.
Краны нержавеющие на сайте smartinox.ru .avkbeton.ru
Бетон: свойства, характеристики, приготовление
Бетон – материал уникальный. Он применяется не только в строительстве, однако более всего востребован именно в этой сфере, поскольку возвести здание без бетона практически невозможно. Крепчайший фундамент, крыша, стены, балясины, тротуарная плитка, столешницы для гостиной или кухни и даже вазы, — вот далеко не полный перечень изделий из данного материала. Усовершенствование методов создания и обработки бетона позволило почти уравнять его по популярности и востребованности с такими материалами как мрамор или гранит. Обусловлено это тем, что любой натуральный камень обладает определенным радиационным фоном. Бетон, возможно, менее эстетичен, однако даже минимальное излучение у него отсутствует. Кроме того, еще одним несомненным достоинством бетона является то, что вместо покупного материала вполне можно самостоятельно создать свой вариант с требуемыми для конкретной задачи характеристиками.
В целом, технология приготовления бетона достаточно проста. Но здесь, как и в любом другом деле, существуют свои особенности, определяющие качество создаваемого материала и его пригодность для работы. Например, на рецептуру очень сильно влияет дальнейшее применение материала – бетон для фундамента и бетон для кухонных столешниц делаются по-разному.
В большинстве случаев бетон состоит из наполнителя и цементного раствора. Таким образом основными компонентами данного материала являются:
- песок;
- цемент;
- вода;
- наполнитель (шлак, галька, гравий, щебень и т.п.).
Современные технологии изготовления бетона предполагают также добавление особых веществ – пластификаторов. Основной целью пластификаторов является придание бетону определенных свойств, требуемых в том или ином случае. Качество готового материала всегда находится в прямой зависимости от состава и чистоты всех его компонентов.
Варианты пропорций для создания бетона
Бетон может быть разным. К примеру, для заливки под дом фундамента нужен прочный бетон, имеющий в своем составе крупный щебень с размером отдельных элементов 20-35 мм. Кроме того, количества раствора должно быть достаточно для закрепления заполнителя. Однако вместе с тем раствор должен быть текучим, чтобы можно было вывести из бетона все пузырьки воздуха и хорошо его утрамбовать. Непосредственно перед заливкой основной части такого материала следует сделать бетонную подложку.
Соотношение ингредиентов в бетоне регламентируется ГОСТами 7473-94 и СНиПами 5.01.23-83. При этом обязательно принимается во внимание средняя плотность бетона (требуемая в конкретной ситуации) и плотность всех остальных используемых ингредиентов. Только после подсчета весовых и объемных соотношений компонентов материала, можно начинать запланированное приготовление и заливку бетона.
Бетон из щебня, песка и цемента М-400: пропорции и состав
| Марка бетона | Цемент:песок:щебень Массовый состав (в килограммах) | Песок:щебень Объемный состав, рассчитанный на 10 л цемента (в литрах) | Количество получаемого из 10 литров цемента бетона |
| 450 | 1 : 1,1 : 2,5 | 10 : 22 | 29 |
| 400 | 1 : 1,2 : 2,7 | 11 : 44 | 31 |
| 300 | 1 : 1,9 : 3,7 | 17 : 32 | 41 |
| 250 | 1 : 2,1 : 3,9 | 19 : 34 | 43 |
| 200 | 1 : 2,8 : 4,8 | 25 : 42 | 54 |
| 150 | 1 : 3,5 : 5,7 | 32 : 50 | 64 |
| 100 | 1 : 4,6 : 7,0 | 41 : 61 | 78 |
Бетон из щебня, песка и цемента М-500: пропорции и состав
| Марка бетона | Цемент:песок:щебень Массовый состав (в килограммах) | Песок:щебень Объемный состав, рассчитанный на 10 л цемента (в литрах) | Количество получаемого из 10 литров цемента бетона |
| 450 | 1 : 1,4 : 2,9 | 12 : 25 | 32 |
| 400 | 1 : 1,6 : 3,2 | 14 : 28 | 36 |
| 300 | 1 : 2,4 : 4,3 | 22 : 37 | 47 |
| 250 | 1 : 2,6 : 4,5 | 24 : 39 | 50 |
| 200 | 1 : 3,5 : 5,6 | 32 : 49 | 62 |
| 150 | 1 : 4,5 : 6,6 | 40 : 58 | 73 |
| 100 | 1 : 5,8 : 8,1 | 53 : 71 | 90 |
Вода для обеих марок цемента добавляется в зависимости от требуемой текучести раствора.
Часто можно встретить рекомендацию, по которой якобы получается «универсальный» бетон: на одну часть цемента берется три части песка, шесть частей наполнителя и вода (от 0,5 до 1 части). На самом же деле из такого соотношения компонентов выходит совершенно неудачный материал, все недостатки которого проявляются уже в застывшем состоянии, когда исправить ошибку практически невозможно. Поэтому профессиональные строители, во избежание грубых просчетов, всегда пользуются приведенными выше таблицами. Основная сложность составления правильного раствора состоит в том, что песок, цемент и наполнитель могут обладать разными связывающими характеристиками и показателями плотности.Отмеривание ингредиентов для бетона
После завершения расчетов необходимо определить наиболее удобный способ отмеривания компонентов для бетона. Имея на руках лишь весовые и объемные параметры, легко ошибиться, поскольку песок, к примеру, может быть слишком влажным или рыхлым и на 10 литров придется не тот вес, который предполагается по вычислениям соотношения плотности к объему. Соответственно, для предотвращения ошибки песок, гравий и цемент должны быть сухими. Если существует вероятность того, что рыхлость того или иного компонента превышает допустимые параметры, то для правильного расчета порций рекомендуется для начала взвесить небольшое количество ингредиента и соотнести полученный вес с его объемом. На практике это выглядит следующим образом:
- Берется любая удобная тара (например, ведро) и без утрамбовки заполняется поочередно наполнителем, цементом и песком.
- Полученная порция взвешивается.
- Полученные ранее расчеты переводятся в соотношение ведер.
Классы и марки бетона
Класс или марка – это основные показатели качества готового материала, на которые необходимо в первую очередь обратить внимание при его покупке. Дополнительные свойства бетона – водонепроницаемость, подвижность, морозостойкость – в данном случае имеют второстепенное значение. В настоящее время марки бетона обозначаются числами от 50 до 1000, но наиболее популярные из них — М500, М450, М400, М350, М300, М250, М200, М150, М100. Полный диапазон классов бетона включает в себя числовые значения от 3,5 до 80 с добавлением буквы «В». К самым востребованным относятся В40, В35, В30, В25, В20, В15, В12,5, В10, В7,5.
Необходимо принимать во внимание, что класс и марка бетона – показатели разные. Марка материала находится в прямой зависимости от количества цемента, которое входит в состав бетонной смеси. А вот класс бетона определяется по такому показателю как прочность на сжатие. Поэтому марки и классы бетона обозначаются по-разному:
- Класс указывается буквой «В» и цифрами, отражающими давление в мегапаскалях (Мпа), которое способен выдержать тот или иной сорт бетона. К примеру обозначение «В25» теоретически значит, что данный материал гарантировано выдерживает давление не меньше 25МПа. Однако на практике оказывается, что максимально точно рассчитать такой показатель можно только с учетом ряда поправочных коэффициентов, поэтому нормативная прочность бетона на сжатие, как правило, бывает несколько меньше задекларированной.
- Марка же бетона, обозначаемая буквой «М», говорит о пределе прочности материала, выраженном в кгс на кв.см. Например, прочность бетона у марки М100 составляет 65 кгс/кв.см.
Прочность бетономатериала
Самой главной характеристикой бетона считается прочность на сжатие. Измеряется такая прочность в мегапаскалях (Мпа), которые и определяют максимально допустимое давление, выдерживаемое тем или иным классом бетона. Прочность на сжатие – показатель изменчивый. В бетоне она имеет свойство нарастать в процессе гидратации, то есть при взаимодействии связующих компонентов цемента и воды.
Показатели прочности материала отображаются в соответствующей марке или классе. Но после заливки бетонной смеси достигается указанная прочность лишь через некоторое время (около 28 дней). Сроки, в которые бетон набирает прочность, обусловлены несколькими факторами, в том числе и температурой окружающей среды. К примеру, при минусовой температуре бетон замерзает и перестает набирать прочность, поэтому в таких ситуациях материал либо отогревают, либо же сразу используют специальную морозостойкую бетонную смесь с соответствующими добавками. Иногда бывает и так, что бетон, уложенный зимой, весной оттаивает, и процесс набора прочности возобновляется. Однако эксплуатационные характеристики материала за это время значительно ухудшаются.
В обычных условиях набор прочности идет более интенсивно в первые семь дней после заливки. К концу недели прочность материала достигает 70 % от задекларированного показателя. Это значит, что большим нагрузкам такую конструкцию подвергать еще не стоит, но опалубка уже может быть снята. Окончательно своей марочной прочности бетон достигнет лишь через 28 дней.
Если температура окружающей среды повышается, то ускоряются и процессы твердения. Однако при этом очень важно следить за уровнем влажности материала: если бетон высыхает, то набор прочности прекращается. Поэтому бетонные конструкции, изготавливаемые в заводских условиях, для ускорения набора прочности время от времени обрабатывают горячим паром. На строительных площадках, как правило, применяются другие методы: свежезалитый бетон в жаркую погоду прикрывают пленкой ПВХ или мокрой мешковиной. А «свежие» бетонные конструкции специалисты рекомендуют поливать водой для интенсификации процесса гидратации.
Как определить прочность бетона?
В настоящее время проектная документация современных строительств обычно уже содержит показатели прочности (или конкретного класса) бетона, требуемого в данном случае. Поэтому, с одной стороны, процесс выбора данного материала теоретически упрощается. Однако иногда качество купленного бетона вызывает сомнения, и тогда проводится проверка соответствия заявленных при продаже и действительных характеристик приобретенного материала.
Прочность бетона определяют, как правило, двумя способами:
- Разрушающим. Отлитые из бетона по определенным параметрам кубики раздавливаются специальным прессом. В результате процедуры определяется прочность материала. Поскольку очень важно, чтобы образцы бетона были изготовлены по особым строительным нормативам, а хранение их проходило в правильных условиях, такой контроль прочности производится в специализированных лабораториях.
- Неразрушающим. Непосредственно механическое воздействие в данном варианте проверки прочности отсутствует. На бетон воздействуют такими косвенными методами как ультразвук, упругий отскок, ударный импульс. Затем производится расчет ряда физических показателей и величин, свидетельствующих о прочностных характеристиках материала. Косвенные методы воздействия достаточно трудоемки и требуют наличия определенных приборов (к примеру, фиксаторов скорости распространения ультразвука в образцах). Однако они дают возможность оценить и прочность материала, и возможные дефекты в нем (глубину трещин и т.п.). Такую проверку также проводят специальные лаборатории, но образцы для этого не всегда нужны, так как исследовать материал можно и непосредственно на месте.
Соотношение между марками и классами бетона по прочности, если нормативный коэффициент вариации составляет 13,5%
| Марка бетона (приблизительно) | Класс бетона | Показатели средней прочности данного класса, в кгс/кв.см |
| М800 М700 М600 М600 М550 М450 М400 М350 М250 М200 М150 М150 М100 М75 М50 | В60 В55 В50 В40 В45 В35 В30 В25 В20 В15 В12,5 В10 В7,5 В5 В3,5 | 786 720 655 589 524 458 393 327 262 196 164 131 98 65 46 |
Классификация бетонов
Бетоны могут классифицироваться по различным признакам: целевому назначению, виду наполнителей, средней плотности, виду вяжущего и структуре.
Легкие и тяжелые бетоны
В зависимости от показателей средней плотности бетоны делят на особо легкие, легкие, тяжелые и особо тяжелые.
Легкие (средняя плотность от 500 до 2000 кг/м3) и особо легкие (средняя плотность меньше 500 кг/м3) бетоны создаются на плотном мелком или на пористом крупном наполнителе. Применяются такие материалы, как правило, в производстве несущих и ограждающих конструкций.
Средняя плотность особо тяжелых бетонов составляет более 2500 кг/м3. Готовят данную разновидность бетонов с добавлением особо тяжелых заполнителей — магнетита, лимонита, барита, чугунной дроби, обрезков стали. Эти бетонные смеси используются при изготовлении конструкций специального назначения, поскольку, например, при возведении зданий для атомных электростанций они гарантируют защиту от радиоактивного излучения.
В тяжелых бетонах (средняя плотность 2000 — 2500 кг/м3) наполнителем выступает плотный песок и крупные фракции плотных горных пород. Такой материал часто используется для создания различных несущих конструкций.
Специальные и конструкционные бетоны
В соответствии с областью применения бетона он может быть конструкционным или специальным. Конструкционный материал чаще всего применяется в производстве ограждающих и несущих конструкций, поскольку именно он способен обеспечить достаточную для таких сооружений упругость, прочность и особые деформационные характеристики. Наиболее востребованные варианты данного вида – ячеистый, легкий и тяжелый бетоны.
Специальный бетон требуется при создании конструкций, которые будут эксплуатироваться в особых условиях. К данному виду относятся декоративные, теплоизоляционные, жаростойкие, радиационно-защитные и химические стойкие бетонные смеси. Область применения таких материалов обусловлена их составом и способностью оказывать сопротивление различным воздействиям окружающей среды.
Разделение бетонов по типу вяжущего ингредиента
- Бетоны с цементным вяжущим. Готовятся преимущественно на пуццолановом портландцементе, шлакопортландцементе, портландцементе и их разновидностях. Такой материал универсален и чаще всего применяется для создания ограждающих и несущих конструкций в жилищном, гражданском и промышленном строительстве. Не подходит данный вид бетонов лишь в том случае, когда к готовому сооружению предъявляются особые требования, например, химическая стойкость или жаростойкость.
- Бетоны с известковым вяжущим. Используются исключительно в производстве сборных железобетонных и бетонных частей на заводах.
- Бетоны с гипсовым вяжущим. В данном материале вяжущий компонент отличается низкой водостойкостью, поэтому изготовленный на его основе бетон может быть применен только для создания внутренних конструкций.
- Бетоны с шлаковым вяжущим (молотые шлаки и золы с активизаторами твердения).Применяются в производстве бетонных (но не железобетонных) конструкций и изделий. Использование местных шлаковых вяжущих существенно экономит цемент и удешевляет стоимость готового объекта.
- Бетоны со специальным вяжущим (неорганическим или органическим). В данном случае вяжущий элемент придает материалу специфические свойства, особо ценные в определенных случаях. К данному виду бетонов относятся материалы на жидком стекле а также на магнезиальных, фосфатных или полимерных связующих.
Разделение бетонов на виды в зависимости от наполнителя
- Бетоны с плотными наполнителями. При их создании используются наполнители из шлаков или плотных горных пород.
- Бетоны с пористыми наполнителями. При их создании используются пористые наполнители или наполнители из пористых горных пород.
- Бетоны со специальными наполнителями. При их создании используются наполнители, придающие материалу особые свойства: шамот, чугунный скрап, рудосодержащие породы.
Характер структуры бетонов
Особенности структуры бетонов позволяют разделить их на следующие виды:
- Плотные (слитные). Пространство между зернами такого материала полностью занято вяжущим затвердевшим веществом. При этом в уплотненной бетонной смеси объем межзерновых пустот не должен превышать 6%. Бетоны, характеризующиеся слитной структурой используют для создания несущих конструкций, которые должны обладать повышенной водонепроницаемостью и морозостойкостью.
- Крупнопористые (малопесчаные или беспесчаные). В таких бетонах практически все межзерновые пустоты остаются незанятыми.
- Поризованные. Бетоны данного вида характеризуются тем, что межзерновое пространство у них занято поризованными газо- или пенообразующими добавками и вяжущим веществом.
- Ячеистые. Это бетоны, в которых искусственным образом созданы ячейки-поры, выполненные из порообразующей добавки, кремнеземистого тонкодисперсного компонента и вяжущего вещества.
Ячеистые, поризованные и крупнопористые бетоны рекомендуется применять преимущественно для сооружения теплоизоляционных и ограждающих конструкций.
Вес кубометра бетона
Масса бетона зависит, как правило, от используемого наполнителя. Поскольку бетон по своему удельному весу может быть четырех видов, то вес одного кубометра данного материала варьируется следующим образом:
- 500 кг весит куб особо легких бетонов.В большинстве случае такие материалы используются в качестве теплоизоляции, так как отличаются наличием большого количества средних и мелких воздушных ячеек (до 85% от общего объема бетона).
- 500-1800 кг весит куб легких бетонов.В состав материала входят облегченные пористые наполнители (например, керамзит) или же наполнители отсутствуют, но бетон обладает пористой структурой, как газобетон или пенобетон.
- 1800-2500 кг весит куб тяжелых бетонов.В такие бетонные смеси добавляется крупный и тяжелый наполнитель (гравий, щебень), который и составляет основную массу материала (от 1150 до 1300 кг). Данная категория бетонов считается классической и имеет широчайший диапазон назначений.
- 2500-3000 кг весит куб особо тяжелых бетонов.Такая масса материала обусловлена наличием в его составе крупного наполнителя а также дополнительных добавок — магнетита, барита, гематита и различных видов металлического скрапа.
| Масса одного кубометра бетона с различными наполнителями | |
| Тип бетона и используемый наполнитель | Удельная масса кубометра бетона в килограммах |
| Вермикулитобетон | 300-800 |
| Газосиликат, газобетон, пеносиликат и пенобетон | 300-1000 |
| Пенозолобетон и газозолобетон | 800-1200 |
| Бетон на зольном гравии | 1000-1400 |
| Аглопоритобетон на котельном (топливном) шлаке | 1000-1800 |
| Шлакопемзогазо- и шлакопемзопенобетон | 800-1600 |
| Бетон на доменных шлаках (гранулированных) | 1200-1800 |
| Перлитобетон | 600-1200 |
| Керамзитобетон на перлитовом песке | 800-1000 |
| Керамзитобетон на кварцевом песке | 800-1200 |
| Керамзитобетон и керамзитопенобетон на керамзитовом песке | 500-1800 |
| Шунгизитобетон | 100-1400 |
| Бетоны на вулканических шлаках | 800-1600 |
| Шлакопемзобетон (термозитобетон) | 1000-1800 |
| Пемзобетон | 800-1600 |
| Бетон на щебне или гравии из камня | 2400 |
| Туфобетон | 1200-1600 |
| Железобетон | 2500 |
o-cemente.info
Расчет состава бетона: практический пример
В статье «метод абсолютных объемов: расчет состава смеси» мы подробно рассмотрели общий алгоритм проведения расчетов состава методом объемов по учебнику "Жекишева С.Ж. Расчет состава бетона". В текущей статье мы рассмотрим практический пример определения состава смеси. Итак, первый пункт:
- Определение водоцементного отношения, для которого используется следующая формула:
В/Ц = A*Rц/(Rб + 0,5 A Rц),
где Rб – требуемая прочность бетона, кгс/см2
Rц – марка/активность цемента, кгс/см2
А – коэффициент, зависящий от качества заполнителей: 0,65 для высококачественных заполнителей; 0,60 для рядовых заполнителей; 0,55 для заполнителей низкого качества; 0,50 для плохих заполнителей. Отметим, что для определения В/Ц могут использоваться и другие формулы (в зависимости от Ц/В).
- Расчет весового отношения песка и крупного заполнителя – x : y. При этом исходят из предположения, что в некотором объеме крупного заполнителя может поместиться объем песка, равный объему пустот крупного заполнителя. Когда в эту смесь добавляют воду и цемент, объем пустот крупного заполнителя увеличивается, что учитывается введением в формулу коэффициента раздвижки зерен a:
x : y =rнп*Pкз*a/rнз
где rнп – насыпная плотность песка, кг/м3
rнз – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/м3
Pкз – пустотность щебня, которая вычисляется по формуле:
Pкз = 100*(1-rнз/rаз)
rаз – абсолютная плотность крупного заполнителя, кг/м3
a – коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя, который определяется по следующей таблице:
| Расход цемента на 1м3, кг | Водоцементное отношение, В/Ц | ||||
| 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | |
| 250 300 350 400 | - - 1,32 1,4 | - 1,3 1,38 1,46 | 1,26 1,36 1,44 - | 1,32 1,42 - - | 1,38 - - - |
Для жестких бетонных смесей коэффициент раздвижки зерен a равен 1,05-1,1.
- Количество воды на 1000 л бетонной смеси в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси и наибольшей крупности заполнителя находят по графикам на рисунках 1, 2:
Рисунок 1. График водопотребности пластичной смеси для песка средней крупности, портландцемента и гравия наибольшей крупностью: 1 – 10 мм, 2 – 20 мм, 3 – 40 мм, 4 – 80 мм
Рисунок 2. График водопотребности жесткой смеси для песка средней крупности, портландцемента и гравия наибольшей крупностью: 2 – 20 мм, 3 – 40 мм, 4 – 80 мм
При этом следует иметь в виду, графики построены для гравия, при весовом соотношении песка и гравия 1:1,5 и применении песка средней крупности. При применении щебня расход воды увеличивается на 10 л, при применении мелкого песка расход воды увеличивается на 10 л, а при применении крупного – уменьшается на 10 л. При соотношении x : y от 1:1 до 1:1,5 расход воды увеличивается на 10 л, а при соотношении от x : y = от 1:1,5 до 1,5:2 расход воды уменьшается на 10 л. При использовании шлакопортландцемента расход воды увеличивается на 20 л
- Расход цемента на 1000 л бетонной смеси определяют по формуле:
Ц = В*Ц/В
где Ц/В = 1/(В/Ц), а В – количество воды в кг. Тогда количество цемента, определенное по этой формуле, будет измеряться в кг. Абсолютный объем цемента Vац вычисляется по формуле:
Vац = Ц/rц
где rц – истинная плотность цемента
- Абсолютный объем песка и крупного заполнителя вычисляют согласно условию равенства сумме всех объемов 1000 л:
Vп+з = Vп+Vз = 1000 – Vц – Vв, л
- Средняя абсолютная плотность заполнителей вычисляется по формуле:
rсмеси = (x*rп+y*rз)/(x+y)
где rп и rз – абсолютная плотность песка и щебня/гравия, соответственно.
- Совместная масса песка и крупного заполнителя вычисляется по формуле:
Mп+з = rсмеси*Vп+з
- Массу крупного заполнителя и песка по отдельности находим, используя соотношение x : y, по формулам
Mп = Mп+з*x/(x+y) Mщ = Mп+з*y/(x+y)
- Количество воды с учетом водопоглощения крупного заполнителя можно вычислить по формуле:
В = В1*(1+Вm/100)
где В1 – это количество воды, определенное в пункте 3 (по графику), Вm – водопоглощение крупного заполнителя по массе в %.
цемент Ц
песок Mп
щебень/гравий Mз
вода В
- Для пробного замеса определяют расход воды, заполнителей и цемента на 8 л бетонной смеси и, после приготовления бетонной смеси, определяют ее подвижность. Если подвижность меньше требуемой то, сохраняя постоянным водоцементное отношение В/Ц, вводят от 5 до 15% цемента и воды. Если подвижность больше требуемой то, сохраняя постоянным соотношение масс песка и крупного заполнителя x:y, вводят от 5 до 15% песка и крупного заполнителя.
- Рассчитать полученный вес бетонной смеси для 8 л с учетом корректировок – Mкорр и приготовить бетонный куб для определения плотности бетонной смеси – rкорр
- По новой плотности бетонной смеси вычислить новый объем бетонной смеси:
Vкорр = Mкорр/rкорр
- Уточненный новый состав материалов на 1000 л будет равен
Ц = Цкорр*1000/Vкорр
В = Вкорр*1000/Vкорр
П = Пкорр*1000/Vкорр (масса песка)
Щ = Щкорр*1000/Vкорр (масса щебня/гравия)
- Для определения состава смеси для бетономешалки необходимо знать коэффициент выхода бетонной смеси:
b = V/(Vц+Vщ+Vп)
где V – объем бетонный смеси (1000 л), а Vц, Vщ, Vп – насыпные объемы цемента, заполнителя и песка для 1000 л
- В случае, когда песок имеет влажность Wп (в %) и крупный заполнитель – Wз, то нужно изменить расход воды, а именно, ее нужно уменьшить на величину воды, содержащейся в заполнителях, а расход песка и крупного заполнителя, соответственно, нужно увеличить на величину (по массе) равную массе воды, содержащихся в них:
В1 = В – (Wп*Mп+ Wз*Mз)/100
M1п = Mп*(1+ Wп*Mп/100)
M1з = Mз*(1+ Wз*Mз/100)
Соответственно, новый состав будет Ц, В1, M1п, M1з.
betonvtomske.ru
