Рекомендации по подбору состава бетона 2016

Обновлено: 16.05.2024

Подбор состава мелкозернистого бетона (пескобетона)

Мелкозернистый бетон или пескобетон — строительный материал на основе цементного вяжущего и песчаного заполнителя. По строительным качествам он занимает промежуточное положение между цементно-песчаным раствором и бетоном.

Главные отличия пескобетона от строительного раствора и бетона.

Плотность мелкозернистого бетона не менее 1800, а плотность цементно-песчаного раствора до 1800 кг/м³ (тяжелые растворы 1500 и более; легкие — менее 1500 кг/м³). Средняя плотность бетона на гравии или щебне из природного камня — 2400 кг/м³.
Прочность на сжатие пескобетона естественного твердения соответствует маркам от М100 до М400 (классам В20–В40), что перекрывает верхние значения прочности строительных растворов и соответствует нижним и средним значениям бетонов.
Пескобетон так же как бетон применяется для изготовления армированных несущих строительных конструкций, но толщиной не более 30 мм. Так же как раствор для изготовления стяжек пола, но имеющих большую прочность. Из пескобетона изготовляются камни для дорожного покрытия.

Иными словами, строительный цементно-песчаный раствор это клей предназначенный для склеивания кладочных камней и оштукатуривания стен. Из его наиболее прочных составов можно изготавливать стяжки пола. Бетон — это конструкционный материал, применяемый для изготовления армированных и неармированных несущих строительных конструкций: фундаментов, балок и плит перекрытий. Для изготовления бетона используются достаточно крупные составляющие: щебень или гравий, а в железобетонных конструкциях используется арматура, затрудняющая укладку бетона в опалубку. Поэтому толщина бетонных и железобетонных конструкций определяется размером его камней и расстоянием между арматурой и стенками опалубки. Мелкозернистый бетон или пескобетон занял промежуточную нишу. Из него можно изготавливать более прочные конструкции, чем сделанные из раствора и менее прочные, чем из бетона, но тонкие.

Модуль крупности (Мк) песка используемого для изготовления мелкозернистого бетона варьируется от 2 до 3 единиц. Для строительного раствора обычно используется песок с модулем крупности не превышающим 2 единицы. Крупный песок в кладочном строительном растворе уменьшает его удобоукладываемость, что не так важно при работе с пескобетоном. Мелкозернистый бетон не нужно намазывать на стену, как штукатурный раствор. Его не нужно разравнивать тонким слоем на стене, как кладочный раствор. Он используется как толстая растворная стяжка или как тонкий бетонный слой. В бутовой кладке его можно использовать, как кладочный раствор.

Калькулятор подбора состава пескобетона составлен по методической рекомендации НИИЖБ. Приведенные в методичке графики, по которым находится водоцементное и пескоцементное отношение, переведены в формулы. Расчет производится по этим формулам.

При вычислении состава мелкозернистого бетона требуется сначала рассчитать, а затем изготовить пробный замес. Провести исследование подвижности бетонной смеси и при необходимости откорректировать ее состав. Для увеличения подвижности в смесь добавляется вода, для уменьшения подвижности — песок. Допускается только разовое добавление песка или воды в объемах, которые учтены в калькуляторе. Далее нужно определить объемный вес откорректированной смеси и записать его в соответствующее поле. Калькулятор рассчитает компоненты необходимые для приготовления одного кубометра пескобетона. Так же можно подобрать состав бетона для песка с влажностью отличной от лабораторной влажности.

Профессиональный подбор состава бетона направлен в первую очередь на экономию цемента. Для самодеятельного строителя возможно не так важно подобрать самый оптимальный состав пескобетона. Не те объемы работ. Поэтому вы можете пренебречь исследованием плотности и подвижности бетона пробного замеса, а просто поставить флажок в поле «норма» и продолжить расчет. В этом случае состав бетона не будет оптимальным по расходу компонентов, но будет соответствовать заданным в калькуляторе значениям прочности. Однако необходимо предостеречь, все риски по изготовлению бетона вы берете на себя. Бетон, предназначенный для несущих конструкций все-таки лучше покупать на растворобетонных узлах где имеются лаборатории для исследования прочности этого строительного материала. Они подбирают состав бетона по той же методике, которая введена в калькулятор, но они обязаны провести прочностные испытания контрольных образцов, что самодеятельному строителю вряд ли доступно.

Рекомендации по подбору состава бетона 2016

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДБОРУ СОСТАВОВ ЦЕМЕНТОБЕТОНОВ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОНАХ И С УЧЕТОМ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

ОКС 93.080
ОКВЭД 45.23.1

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Уральским филиалом "УралГИПРОДОРНИИ" ОАО "ГИПРОДОРНИИ" (к.т.н. Чудинов С.А.) при участии д.т.н. Дмитриева В.Н., инж. Шаламовой Е.Н., инж. Козлова О.А. (ООО "Научно-исследовательский центр "ГИПРОДОРНИИ"), к.т.н., доцента Гриневич Н.А. (ФГБОУ ВПО "Уральский государственный лесотехнический университет").

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения

1.1 Настоящий методический документ содержит рекомендации по проектированию и подбору состава дорожного цементобетона в различных климатических зонах и с учётом эксплуатационных условий работы дорожных покрытий, а также технические требования к исходным материалам, цементобетонным смесям и цементобетону и является актом рекомендательного характера в дорожном хозяйстве.

1.2 Настоящий ОДМ предназначен для применения федеральными управлениями автомобильных дорог, управлениями автомагистралей, межрегиональными дирекциями по дорожному строительству автомобильных дорог федерального значения, а также проектными, обследовательскими, строительными, эксплуатирующими организациями, занимающимися проектированием, строительством, содержанием, обследованием, ремонтом, капитальным ремонтом, реконструкцией транспортных сооружений на автомобильных дорогах федерального значения.

2 Нормативные ссылки

В настоящем ОДМ использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 3476-74 Шлаки доменные и электротермофосфорные гранулированные для производства цементов

ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия

ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 8269.0-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний

ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости

ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам

ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний

ГОСТ 12730.5-84 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости

ГОСТ 17624-2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности

ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности

ГОСТ 21286-82 Каолин обогащенный для керамических изделий. Технические условия

ГОСТ 22266-2013 Цементы сульфатостойкие. Технические условия

ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля

ГОСТ 22783-77 Бетоны. Метод ускоренного определения прочности на сжатие

ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия

ГОСТ 25192-2012 Бетоны. Классификация и общие технические требования

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора состава

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 30459-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности

ГОСТ 30515-2013 Цементы. Общие технические условия

ГОСТ 31424-2010 Материалы строительные нерудные из отсевов дробления плотных горных пород при производстве щебня. Технические условия

ГОСТ 31384-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования

ГОСТ 32703-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Технические требования

ГОСТ 32721-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный и дробленый. Определение насыпной плотности и пустотности

ГОСТ 32723-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный и дробленый. Определение минералого-петрографического состава

ГОСТ 32726-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный и дробленый. Определение содержания глины в комках

ГОСТ 32727-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный и дробленый. Определение гранулометрического (зернового) состава и модуля крупности

ГОСТ 32730-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Песок дробленый. Технические требования

ГОСТ 32824-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный. Технические требования

ГОСТ 33026-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение содержания глины в комках (дата введения 01.06.2016)

ГОСТ 33047-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение насыпной плотности и пустотности (дата введения 01.06.2016)

ГОСТ 33054-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение содержания зерен слабых пород в щебне (гравии)

ГОСТ 33055-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение содержания пылевидных и глинистых частиц (дата введения 01.06.2016)

ГОСТ 33109-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Определение морозостойкости (дата введения 01.06.2016)

ГОСТ 33174-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Цемент. Технические требования

ГОСТ Р 55224-2012 Цементы для транспортного строительства. Технические условия

ГОСТ Р 56592-2015 Добавки минеральные для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия

СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85

СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*

СП 35.13330.2011 Мосты и трубы Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*

СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная версия СНиП 23-01-99*

СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85

Примечание - При пользовании настоящим ОДМ целесообразно проверить действия ссылочных стандартов на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения. Если после утверждения настоящего ОДМ в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем ОДМ применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 воздействие окружающей среды: Не силовое воздействие на бетон в конструкции или сооружении, вызванное физическими, химическими, физико-химическими или иными проявлениями, приводящими к изменению структуры бетона или состояния арматуры.

3.2 водоотделение бетонной смеси: Характеризуется объёмом воды, выделенным бетонной смесью при спокойном отстаивании в закрытом сосуде в течение определённого промежутка времени, отнесённым к объёму бетонной смеси в сосуде и определяется в процентах.

3.2* дорожный цементобетон: Рационально подобранная смесь подготовленного зернистого минерального материала (щебня, гравия, песка), цемента, воды и специальных добавок (пластифицирующих, воздухововлекающих, гидрофобизирующих, изменяющих время твердения и др.), образующая после смешения, укладки и затвердевания жесткие основания и покрытия дорожных одежд с заданными физико-механическими эксплуатационными свойствами.

* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

3.3 золь (коллоидный раствор): Высокодисперсная коллоидная система (коллоидный раствор) с жидкой или газообразной дисперсионной средой, в объёме которой распределена другая дисперсная фаза в виде капелек жидкости, пузырьков газа или мелких твёрдых частиц, размер которых лежит в пределе от 1 до 100 нм.

3.4 климатическая зона: Условная часть территории страны с едиными климатообразующими факторами.

3.5 раствороотделение бетонной смеси: Характеризует ее расслаиваемость при динамическом воздействии и определяется путем сопоставления содержания растворной составляющей в нижней и верхней частях бетонной смеси, уплотненной в мерном сосуде или форме для изготовления контрольных образцов бетона и выражается в процентах.

3.6 эксплуатационные условия: Комплекс химических, биологических и физических воздействий, которым подвергается дорожный бетон покрытий и оснований автомобильных дорог в процессе эксплуатации.

Подбор состава бетона

Бетон – это искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно подобранной, перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, воды, мелких и крупных заполнителей. До затвердевания эта смесь называется «бетонной смесью». Здесь самое важное – бетонная смесь. По сути, подбор состава бетона – это подбор состава бетонной смеси.

Это и есть тот самый главный компонент, который впоследствии твердеет и дает нам бетон. Он не застывает, не замерзает, а именно твердеет.

Чаще всего для изготовления бетонов применяют цементы и неорганические заполнители.

Вяжущее вещество (цемент) и вода являются активными составляющими бетона. Благодаря реакции между ними образуется цементный камень и происходит сцепление его с заполнителем.

Заполнители в большинстве своем являются инертными, т.е. не вступают в химическое соединение с цементом и водой. Поэтому заполнители часто называют инертными материалами. Они образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, возникающую вследствие усадки цементного камня при твердении. В легких бетонах пористые заполнители уменьшают объемный вес и теплопроводность.

В качестве заполнителей используют преимущественно местные дешевые материалы (песок, гравий, щебень). Это снижает стоимость бетона и делает его в основном местным материалом, так как привозной цемент составляет всего около 10-15% его веса, а заполнители и вода – до 80-95%.

Следует отметить, что бетонная смесь по своему агрегатному состоянию является жидкостью, обладающей специфическими свойствами. Например, тиксотропностью – способностью жидкости при механическом воздействии разжижаться, становиться более текучей. Это свойство используется для уплотнения бетонной смеси: при погружении вибратора в бетонную смесь, она растекается.

Через какой-то промежуток времени бетонная смесь становится бетоном, и это уже твердое тело.

Существует определенный промежуток времени, который называется схватыванием. Схватывание имеет начало и конец. Начало и конец схватывания определяются ГОСТами в соответствии с вяжущими, в качестве которых могут быть: цемент, гипс, глиноземистый цемент, пуццолановый цемент т.д. В зоне схватывания бетон уже не жидкое тело, но и еще не твердое.

Конкретно для цемента сроки его схватывания определяются на приборе Вика с иглой и кольцом.

Для этого кольцо ставят на пластину, наполняют цементным тестом и погружают в него иглу через каждые 10 минут, передвигая кольцо после каждого погружения для того, чтобы игла не попадала в одно и то же место.

Если игла не доходит до пластины, на который установлен образец на 2-4 мм, то это начало схватывания. Если наоборот, игла погружается в образец не более, чем на 1-2 мм, то это уже конец схватывания.

Принципы, на основе которых мы будем подбирать, проектировать состав нашего бетона, их всего два:

• Принцип абсолютных объемов;

• Принцип фаз.

Проще, это можно сформулировать следующим образом. Практически весь объем бетонной смеси занимает щебень, он выступает в роли каркаса. Пустоты между зернами щебня заполняет песок – это вторая структура внутри первой. И пустоты между песком и между щебнем, которые остались, заполняет цемент – это третья структура. Получается такая матрешка в матрешке.

Принцип фаз – это то, что щебень выступает в роли каркаса и занимает большую часть объема.

Принцип абсолютных объемов говорит, что все компоненты в составе тяжелого бетона, а именно вода, цемент, песок и щебень условно говоря, занимают 100% объема, не оставляя там пор.

Перейдем к исходным данным, к тому, на основании чего мы будем проектировать наш состав. Прежде всего нам нужно определиться с понятиями плотности истинной, плотности насыпной и плотности средней.

Средняя плотность материала ρ ₀ (кг/м 3 ) – это масса единицы объема материала в естественном состоянии (с порами и пустотами). Вычисляют путем деления массы образца m на его геометрический объем с порами и пустотами:

Истинная плотность материала ρ (кг/м 3 ) – это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, без учета пор и пустот. Вычисляют путем деления массы образца m на его абсолютный объем (без пор и пустот):

Насыпная плотность материала – это отношение массы материала в свободном рыхло насыпанном состоянии к его объему.

Истинная плотность песка и щебня примерно 2,65-2,7 т/м 3 , цемента – 3,1 т/м 3 .

Средняя плотность песка и щебня – 1,4-1,45 т/м 3 .

Щебень мы будем рассматривать фракции 5-20 мм – основная фракция для производства бетона и изделий из него.

В данном алгоритме будем считать, что все составляющие – среднего качества. Также будем считать, что вода качеством не хуже питьевой.

Но самые главные исходные данные, которые необходимы нам для проектирования – это марка бетона по прочности на сжатие М _б . Мы будем исходить из того, какой прочности бетон нам необходим. Также нам необходимо знать марку цемента М _ц . Это, пожалуй, основной компонент, свойства которого влияют на состав бетонной смеси.

Также нам необходимо знать об удобоукладываемости смеси, которая говорит о легкости ее укладки и отсутствии расслоения. Удобоукладываемость бетонной смеси зависит от способа ее уплотнения: трамбованием или вибрацией. В процессе уплотнения из бетона удаляется воздух, в результате чего достигается максимальная плотность бетонной смеси. Весь процесс уплотнения бетона направлен на преодоление двух видов сцепления:

• сцепления между отдельными частицами в бетоне;

• сцепления между бетоном и опалубкой и поверхностью арматуры.

Прочность готового бетона напрямую зависит от степени уплотнения бетонной смеси. При наличии пор в бетоне его прочность резко снижается. Так, 2% пор могут привести к снижению прочности на 10%, а 5% пор снижают прочность уже на 30%.

По своей природе поры в бетоне – это или пузырьки поглощенного воздуха, или пространство, оставшееся после удаления воды. Объем пор, оставшихся после удаления воды, зависит от водоцементного соотношения в бетонной смеси. Количество воздушных пор зависит от гранулометрического состава мелкого заполнителя, то есть, от крупности песка.

По удобоукладываемости бетонные смеси делятся на три вида: подвижные (П), жесткие (Ж) и сверхжесткие (СЖ). Оценка удобоукладываемости бетонной смеси производится на основании показателей:

• для подвижных смесей – показатель подвижности. Это оценка по осадке конуса ОК (в см) или расплыву конуса (РК), отформованного из бетона;

• для жестких и сверхжестких бетонных смесей – показатель жесткости. Это оценка по времени вибрации в секундах, необходимого для уплотнения бетона.

Мы будем рассматривать исключительно подвижные смеси, так как это наиболее распространенный вариант.

Для примера зададимся следующими данными:

Марка по удобоукладываемости: осадка конуса – 5-9 см или П2.

Мы можем приступать к подбору состава.

Содержание скрыть

Определение водоцементного отношения В/Ц

Первое, с чего начинается подбор состава бетона – определение водоцементного отношения В/Ц . Это самый главный показатель, который характеризует прочность бетона. Физический смысл этой величины заключается в следующем: она показывает концентрацию цемента в водоцементной системе. Чем у нас больше цемента, тем больше концентрация, тем цементный камень при затвердевании будет прочнее.

Где А и А₁ – коэффициенты, учитывающие качество заполнителей. Для заполнителей среднего качества принимается А = 0,6; А₁ = 0,4.

Водоцементное отношение В/Ц<0,4 встречается относительно редко, так как смеси менее 40% довольно жесткие и редко встречаются.

R_б – марка бетона = 300;

R_ц – марка цемента = 400.

В/Ц = 0,6 ∙ 400 / 300 + 0,5 ∙ 0,6 ∙ 400 = 0,57

Для полной гидратации всех цементных минералов необходимо примерно 18% воды от массы цемента . Для того, чтобы получить удобоукладываемую подвижную смесь мы добавляем воды намного больше, и значение водоцементного отношения в большинстве случаев варьируется от 0,4 до 1.

Возникает вопрос, что происходит с лишней водой, которая не пошла на гидратацию цемента? Она испаряется, и на месте испаренной воды образуются поры. А основной закон прочности каменных материалов: кривая зависимости прочности от пористости носит гиперболический характер – чем больше пористость, тем меньше прочность.

Возьмем на примере самые распространенные каменные материалы и простроим кривую зависимости их прочности от пористости.

График зависимости прочности различных строительных материалов от их пористости

Из графика видно, чем выше прочность, тем лавинообразней происходит ее спад при увеличении пористости. Лишняя вода, да и вообще вода, в принципе, вызывает пористость и снижает прочность. Когда заливают бетонную конструкцию бетоном с повышенным количеством воды, то идет водоотделение 5-10 см. Лишняя вода, испаряясь в большом количестве, оставляет такое же большое количество пор и пустот. Через месяц-два этот бетон, условно говоря, можно пальцем проткнуть. Через 2-3 года он начинает весь сыпаться и превращаться в труху.

Получается, вода для бетона плохо, но в тоже время, без воды невозможно получить удобоукладываемую смесь, с которой можно работать и которую можно уплотнять.

Определение количества воды

Количество воды определяется в зависимости от требуемой подвижности, в зависимости от того, гравий мы применяем или щебень, от их наибольшей крупности. Так как у щебня структура чуть рваная, то воды надо больше. Смачиваемая поверхность у гравия наоборот, меньше.

Водопотребность бетонной смеси:

Существуют специальные эмпирические таблицы, графики, на основе которых в зависимости от исходных данных можно определить необходимое количество воды.

ОК – осадка конуса в сантиметрах, см;

1 ÷ 4 – подвижность смеси П1 ÷ П4

Для подвижных смесей, для щебня фракции 5-20:

– для подвижности П1 нужно 180 литров воды;

– для П2 – 195 литров;

– для П3 – 210 литров;

– для П4 – 230 литров.

Понятно, что чем выше подвижность, тем больше воды нам надо.

Получается, для нашего примера берем расход воды 195 литров (для П2).

Никакая методика не гарантирует стопроцентного попадания в те свойства, которые нам были прописаны в задании. Поэтому обязательно нужно делать замесы, подтверждать подвижность смеси, прочность бетона. Если они не соответствуют заявленным, то производить корректировку.

Следует заметить, что современный бетон без пластификаторов – это не бетон. Строительная химия сейчас используется абсолютно везде, неважно, на заводе или при самостоятельном замешивании бетона.

Один из важных параметров пластификатора – это водоредуцирующий эффект, который измеряется в процентах. Водоредуцирующий эффект – это то значение, на которое пластификатор способен уменьшить количество затворяемой воды при сохранении той же самой удобоукладываемости смеси. Может быть 10%, 20%, 30%. Существует огромное количество пластификаторов, под различными брендами, торговыми марками, но активные компоненты у них одни и те же. В инструкции на пластификатор указаны как водоредуцирующий эффект, так и дозировка, которая зависит от массы цемента, и составляет от 0,1 до 1,5%.

Для примера возьмем пластификатор с водоредуцирующим эффектом 10% . И нам для подвижности П2 нужно брать уже не 195 литров, а:

В = 195 л – 20 л (10% от 195 л) = 175 литров

Определение количества цемента

Так как В/Ц = 0,57, и В = 175 литров, то

Ц = В / 0,57 = 175 / 0,57 = 310 кг

Определение количества пластификатора

Допустим, нам необходимо для получения водоредуцирующего эффекта 10% взять пластификатора 1% от массы цемента.

Ц ∙ 0,01 = 310 ∙ 0,01 = 3,1 кг;

Так как пластификатор тяжелее воды, с плотностью 1,1 т/м 3 , а дозировать его мы будем в литрах, то количество пластификатора в литрах:

Пл = 3,1 / 1,1 = 2,8 литров

Можно посчитать, сколько бы нам пришлось взять цемента без пластификатора.

Ц = В / 0,57 = 195 / 0,57 = 342 кг

Получается, при применении пластификатора мы экономим более 30 кг цемента. С учетом того, что 10% пластификатор стоит недорого, то это существенная экономия бюджета. А если взять пластификаторы последнего поколения, которые дают 30% водоредуцирующий эффект, то можно получить еще большую экономию цемента.

Определение количества щебня

Щебня должно быть 1000-1300 кг/м 3 .

При средней плотности щебня 1,4-1,45 т/м 3 , мы получаем, что по объему щебень будет занимать 70-95%.

Почему не 100%? Если мы возьмем 100%, то у нас зерна щебня будут соприкасаться между собой, будут иметь точки контакта, и цемент с песком не смогут полностью окружить эти зерна и обеспечить сцепление этих элементов каркаса между собой. Поэтому принимается определенная раздвижка зерен. В учебной литературе определяется коэффициент раздвижки зерен, который зерна щебня раздвигает, между ними образуются определенные промежутки и в них без проблем может расположиться песок и цемент и обеспечить надежное сцепление зерен между собой.

В какую сторону смещаться, ближе к 1000 или к 1300? Если берем щебня больше, то становится меньше водопотребность смеси, но она получается более жесткой, так как большое количество щебня в бетоне приводит к комкованию бетона. Такой бетон очень тяжело брать лопатами, тяжело заглаживать и уплотнять.

Если брать щебня меньше, то смесь становится более податливой, но больше воды уходит на затворение данной бетонной смеси.

Есть определенные канонические особенности: все зависит от региона. Где-то щебень стоит дороже песка, где-то наоборот, песок стоит дороже щебня.

Мы можем уменьшить до минимума количество щебня, если он слишком дорогой, а разницу снивелировать количеством песка.

Для нашего примера возьмем по максимуму, 1300 кг щебня.

Щ = 1300 кг

Определение количества песка

В классической методике определения состава бетона песок определяется с тем расчетом, что он займет оставшуюся часть объема, которую уже заняли щебень, вода и цемент.

То есть, от единицы объема отнимается объем щебня, воды и цемента и умножается на истинную плотность песка:

П = (1 – Щ – В – Ц) ∙ ρ _ист

Одна интересная, адаптированная к действительности деталь для упрощенной методики, если некогда считать по последней формуле:

Средняя плотность практически любой бетонной смеси составляет 2400 кг/м 3 . И для того, чтобы нам найти количество песка, нам нужно от 2400 отнять все то, что мы уже насчитали:

П = 2400 – 175 (воды) – 310 (цемент) – 1300 (щебня) = 615 кг .

Песок и щебень как два брата, нивелируют друг друга. Мы можем взять щебня не 1300 кг, а по-минимуму, 1000 кг. Тогда, чтобы выйти на среднюю плотность бетонной смеси, песка нужно взять 615 + 300 = 915 кг.

Но все-таки не очень хорошая пропорция, когда песка и щебня примерно поровну. Лучше придерживаться классических принципов, когда щебень занимает по максимуму объема, формирует основной силовой каркас, а уже все остальное – песок и цемент.

Если мы посмотрим на подобранный состав:

В / Ц = 0,57

Вода = 175 л

Пластификатор = 2,8 л

Цемент = 310 кг

Песок = 615 кг

Щебень = 1300 кг

Цемент : песок : щебень : пропорции этих компонентов между собой соотносятся как 1 : 2 : 4 .

Когда-то на старых мешках с цементом, для М_ц 400, и М_б 300 как раз и давались такие пропорции 1 : 2 : 4.

Рабочий состав бетона

То, что мы сейчас подобрали, это прежде всего лабораторный состав, либо номинальный. Что это значит? Здесь песок и щебень в абсолютно сухом состоянии. То есть, у них влажность нулевая W = 0%. Но на самом деле они хранятся под открытым небом, и они имеют какую-то влажность, и ее надо учитывать.

Щебень имеет влажность 3 – 5%. У песка, как дисперсного компонента влажность немного больше и составляет 5 – 7%.

Для того, чтобы перейти на рабочий состав, нам нужно эти значения умножить на (1 + W). То есть, количество песка нам нужно умножить на 1,05, а количество щебня на 1,03.

Получается новый состав, с учетом влажности песка и щебня:

Цемент = 310 кг

Песок = 615 ∙ 1,05 = 645 кг

Щебень = 1300 ∙ 1,03 = 1340 кг

Пластификатор = 2,8 л

Как посчитать количество воды: разница между влажным и лабораторным песком – 30 кг или 30 литров. Разница между влажным и лабораторным щебнем 40 кг или 40 литров. Эта разница и есть вода в этих составляющих бетонной смеси. Значит, чтобы найти необходимое количество воды для стройплощадки, нужно из лабораторного количества вычесть воду в щебне и в песке:

В = 175 литров – 30 литров – 40 литров = 105 литров

Марка цемента

При подборе компонентов бетонной смеси желательно, чтобы марка цемента была на 100 – 200 единиц выше, чем марка бетона. Если нам нужен бетон М_б = 200, то мы берем М_ц = 300; если нужен М_б = 300, то М_ц = 400 или 500.

Не очень хорошо, если у нас большой разрыв между маркой бетона и маркой цемента. Это значит, что цемент намного больше по своей активности, чем бетон.

Это можно увидеть из следующей таблицы:

В данном примере вода дана с учетом 20% водоредуцирующего эффекта.

В этой таблице стоит обратить внимание на цемент. В учебных пособиях регламентируется в том числе и минимальное значение расхода цемента на куб бетона. Оно примерно составляет 200 кг, где-то может и чуть больше. Исходя из каких условий вводится такое ограничение на минимум цемента?

Цемент не только выступает в роли вяжущего, которое обеспечивает сцепление компонентов между собой. Он также выступает в качестве мелкодисперсного заполнителя. И если заполнителя будет слишком мало, например, 180 кг, то мы не сможем получить абсолютно плотную структуру. Утрированно это можно проиллюстрировать так: возьмите ведро щебня и замешайте бетон без добавления песка – лопату цемента на ведро щебня. И вы получите такой пористый «козинак», который потом легко крошится.

То же самое происходит, только на уровне цемент – песок. Поэтому крайне нежелательно, чтобы количество цемента было меньше 200 кг/м 3 . А это как раз происходит, когда мы берем сильно прочный, активный цемент (марки 500) и низкой марки бетон (марки 200). Все-таки предпочтительней выбрать первый вариант, когда цемент и бетон по своей марке находятся близко друг к другу.

Если все-таки в наличии есть бетон и цемент с большим расхождением марки, то выходом из данной ситуации будет добавление в состав бетонной смеси какой-нибудь мелкодисперсный компонент, который по своей удельной поверхности соответствовал цементу. Это может быть и молотый кварцевый песок, и известняковая мука, и тонкомолотая активная минеральная добавка, например, зола уноса.

Добавим в наш состав 50 кг золы уноса. Но из того расчета, что средняя плотность бетонной смеси составляет фиксированные 2400 кг/м 3 , то нам нужно эти 50 кг отнять из количества песка:

Песок = 865 – 50 = 815 кг

Мы получили сбалансированный состав, где мелкодисперсного компонента у нас не 180 кг, а 230 кг.

Но если мы посмотрим внимательно, то 230 кг во второй колонке это не что иное, как 250 в первой, ведь цемент М 500 в большинстве своем – это чистый молотый клинкер 95% с 5% гипса. Если мы к цементу М500 добавляем только молотую минеральную добавку, то получаем тот же самый портландцемент М300. Поэтому, по сути, второй вариант превратился в первый. Если нет разницы, то зачем вводить лишний компонент, когда можно просто взять цемент М300 и на нем получать низкомарочный М200 бетон.

Но любой состав в конце всегда нужно проверять. Потому что ни одна методика не гарантирует 100% попадания в начальные свойства.

Если, например, подвижность у нас изначально была П2, а лабораторные испытания показали, что подвижность по факту П1, то надо увеличивать количество воды. Увеличиваем воду, значит увеличиваем цемент. Не меняя значения В / Ц, пересчитываем щебень и песок.

Если у нас прочность бетона получилась ниже, то нужно уменьшать В / Ц. Следовательно, нужно или уменьшать воду, или увеличивать цемент.

То есть, нужно обязательно проверять состав и потом делать корректировку.

Читайте также:

Рекомендации по подбору состава бетона 2016

Подбор состава мелкозернистого бетона (пескобетона)

Рекомендации по подбору состава бетона 2016

Предисловие

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

Рекомендации по подбору состава бетона 2016

Предисловие

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

Подбор состава бетона

Определение водоцементного отношения В/Ц

Определение количества воды

Определение количества цемента

Определение количества пластификатора

Определение количества щебня

Определение количества песка

Рабочий состав бетона

Марка цемента