Краткая памятка по подбору состава бетона
- Определите требуемый класс бетона и марку по прочности.
- Задайте необходимую подвижность (удобоукладываемость) смеси.
- Выберите водоцементное отношение (В/Ц) по таблице или расчету.
- Рассчитайте расход воды на 1 м3 бетона.
- Вычислите расход цемента по формуле Ц = В / (В/Ц).
- Определите абсолютный объем заполнителей (Асм).
- Назначьте долю песка (r) в смеси заполнителей.
- Рассчитайте расход песка (П) и щебня (Щ) по формулам.
- Проверьте сумму абсолютных объемов всех компонентов (она должна быть равна 1 м3).
- Выполните пересчет состава на объем одного замеса бетономешалки.
Исходные данные для расчета состава товарного бетона
При приготовлении бетонных смесей на цементе и песке без крупного заполнителя (щебня) значения В/Ц для получения мелкозернистого бетона требуемых марок уменьшают на 0,1 против указанных в таблице 1.
Приведенные в табл. 20 значения В/Ц предусматривают получение соответствующих марок бетона при твердении его в нормальных условиях, т.е. при относительной влажности воздуха 90 —100% и температуре 15 —20°С. Указанные в таблице значения В/Ц являются ориентировочными. Однако, как показал опыт, они обеспечивают получение бетона заданной марки лишь с незначительными отклонениями.
Определение расхода материалов на 1 м3 бетона:
- Требуемая прочность бетона М200
- Подвижность бетонной смеси — ОК = 5 см
- Наибольший размер щебня — 40 мм
- Водоцементное отношение В/Ц = 0,57
- Плотность цемента для портландцемента принята Yц = 3,1 г/см3
- Плотность песка Yп = 2,63 г/см3, объемная масса щебня Yоб.м = 2,6 кг/л
Таблица 1. Значение водоцементного отношения (В/Ц)
Таблица №1
| Проектная марка бетона | Марка цемента | |
| 400 | 500 | |
| 100 | 1,03 | — |
| 150 | 0,85 | — |
| 200 | 0,69 | 0,79 |
| 250 | 0,57 | 0,65 |
| 300 | 0,53 | 0,61 |
Примечание.
Значения В/Ц приведены для бетона, приготовленного на щебне и песке с модулем крупности до 2,5.
При использовании таблицы 2 надо иметь в виду, что в ней приведены данные, полученные на основе изучения бетонов, приготовленных из смесей на природном песке с модулем крупности Мк = 2,7, при В/Ц = 0,57 и подвижностью бетонной смеси, соответствующей 5 см осадки стандартного конуса (см. рисунок). Для бетонов, приготовленных на песке с другим модулем крупности (табл. 3), а также имеющих иные подвижность и В/Ц, данные таблицы 2 следует принимать с поправками.
Ц = 185: 0,57 = 325 кг.
Далее определяем абсолютный объем смеси песка и щебня Асм, л. Для этого из 1 м3 бетона вычитают сумму абсолютных объемов цемента и воды, т.е. абсолютный объем, занимаемый в бетоне цементным тестом:
Таблица №2
Асм = 1000 — ((Ц/Yц)+В) |
Асм = 1000 ((325/3,1)+185) = 1000 — 290 = 710 л. |
Таблица №3
| Группы песка | Модуль крупности Мк |
| Крупный | 3,5 — 2,4 |
| Средний | 2,5 — 1,9 |
| Мелкий | 2,0 — 1,5 |
| Очень мелкий | 1,6 — 1,1 |
| Тонкий | Менее 1,2 |
Таблица 4. Минимальный расход цемента для бетонов на портландцементе, твердеющих в естественных условиях
Таблица №4
| Проектная марка бетона | Удобоукладываемость бетонной смеси | Расход цемента, кг/м3, марки | ||
| осадка конуса, см | жесткость, с | 400 | 500 | |
| М150 | 5-9 | — | 225 | — |
| 1-4 | — | 210 | — | |
| — | 5-10 | 200 | — | |
| М200 | 5-9 | — | 265 | 235 |
| 1-4 | — | 245 | 210 | |
| — | 5-10 | 235 | 200 | |
| — | 11-20 | 220 | — | |
| М250 | 5-9 | — | 310 | 275 |
| 1-4 | — | 285 | 250 | |
| — | 5-10 | 270 | 235 | |
| — | 11-20 | 255 | 220 | |
| М300 | 5-9 | — | 355 | 315 |
| 1-4 | — | 325 | 290 | |
| — | 5-10 | 305 | 270 | |
| — | 11-20 | 285 | 250 | |
| М350 | 5-9 | — | 400 | 360 |
| 1-4 | — | 365 | 325 | |
| — | 5-10 | 345 | 310 | |
| — | 11-20 | 320 | 290 | |
| М400 | 5-9 | — | — | 405 |
| 1-4 | — | — | 365 | |
| — | 5-10 | — | 340 | |
| — | 11-20 | — | 320 | |
Таблица №5
Ап = (Асм*r)/100 |
где r — найденное по таблице 2 процентное содержание песка (41%), Ап = (710*41)/100 = 290 л |
Абсолютный объем щебня Ащ, (литр), находят как разность между абсолютными объемами смеси заполнителей и песка:
Таблица №6
Ащ = Асм — Ап |
Ащ = 710 — 290 = 420 л |
Зная плотность песка Yп и объемную массу щебня Уоб.щ, определяют расходы песка П и щебня Щ, кг, на 1 м3 бетона:
Таблица №7
П = АпYп |
П = 290*2,63 = 763 кг |
Щ = АщYоб.щ |
Щ = 420*2,6 = 1092 кг |
Таблица №8
| Расход материалов на 1 м3 бетона: | Ц = 325кг; В = 185 л; П = 763кг; Щ = 1092 кг. |
| Объемная масса бетонной смеси: | Yоб.б.см = 325 + 185 + 763 + 1092 = 2365 кг/м3. |
| Состав бетонной смеси может быть выражен весовым соотношением: цемент: песок: щебень: | (325/325): (763/325): (1092/325) = 1: 2,3: 3,4 |
Для приготовления пробных замесов количество цемента, песка, щебня и воды уменьшают в соответствии с принятым объемом пробного замеса. Затем делают пробные замесы и путем корректирования устанавливают окончательный расход воды на 1 м3 бетона, обеспечивающий заданную подвижность смеси. В том случае, когда заданное количество воды не обеспечивает требуемой подвижности бетонной смеси, в приготовленную смесь добавляют воду порциями по 2—3% от заданного количества. Для сохранения принятого В/Ц добавляют также соответствующее количество цемента. Если смесь получилась с избыточной подвижностью по сравнению с требуемой, в замес добавляют песок и щебень, сохраняя между ними принятое по расчету соотношение. Песок и щебень также добавляют порциями, по 3—5% от их веса. После корректировки пробного замеса окончательно устанавливают состав бетона.
Определение подвижности бетонной смеси
От конструктивных особенностей изделий зависит в значительной мере выбор метода их формования, а это, в свою очередь, предъявляет соответствующие требования к консистенции бетонной смеси в отношении ее подвижности и удобоукладываемости.
Бетонные смеси бывают подвижными и жесткими. Подвижные смеси при укладке легко заполняют форму и уплотняются в ней под действием собственной силы тяжести. Жесткие смеси для указанных выше операций требуют приложения подчас значительных внешних сил. Независимо от того, к какой из этих групп относится бетонная смесь, каждая из них в производственных условиях характеризуется определенной степенью подвижности. Подвижность бетонной смеси определяется по величине осадки стандартного конуса, отформованного из данной смеси (см. рисунок).
Для определения осадки конуса потребуются средняя проба бетонной смеси, деревянная или металлическая площадка, форма конуса, стержень для стыкования смеси, стальная линейка длиной не менее 70 см, стальная линейка с делениями длиной 20—50 см, кельма.
Ход работы. На деревянную, обшитую листовой сталью площадку толщиной ~25 мм, размером 70×70 см устанавливают металлическую форму в виде усеченного прямого конуса высотой 30 см, диаметром нижнего основания 20 см и верхнего 10 см. Внутреннюю поверхность формы и площадку, на которой она установлена, увлажняют водой. Затем, прижав форму к площадке (наступив на педали), в нее в три приема равными частями помещают бетонную смесь. Каждую порцию бетонной смеси в форме уплотняют 25-кратным штыкованием стальным гладким стержнем диаметром 16 мм, длиной 650 мм. Стержень при каждом штыковании должен проникать через всю толщу бетонной смеси.
После уплотнения излишек бетонной смеси срезают вровень с верхними краями формы, заглаживая кельмой поверхность смеси. Затем форму медленно поднимают строго вертикально и ставят рядом с конусом, отформованным из смеси. На форму конуса по его диаметру кладут на ребро стальную линейку длиной 70 см так, чтобы свободный конец линейки проходил через центр конуса, изготовленного из бетонной смеси. Расстояние между поверхностью бетонной смеси и ребром линейки измеряют другой линейкой с делениями с точностью до 0,5 см. Результат промера характеризует величину осадки конуса. Как правило, определение для одной и той же смеси повторяют дважды. Результат двух параллельных измерений не должен отличаться больше чем на 2 см.
Выбор подвижности бетонной смеси зависит от вида конструкции. Например, для бетонных набивных свай O.K. ~4—5 см, для густоармированных плит перекрытий и монолитных фундаментных столбов O.K. = 6—8 см и т.д. В каждом случае учитываются конструктивные особенности элементов, густота армирования, воспринимающие элементом нагрузки, марка бетона и используемые фракции (размеры крупного заполнителя — щебня, гравия).
Расчет расхода материалов на один замес бетономешалки
В зависимости от объема бетонных работ на строительных объектах используются в основном бетоносмесители гравитационного типа емкостью от 60 до 3000 л. Для расчета расхода материалов на один замес примем бетономешалку с емкостью смесительного барабана (Vб) 1200 л. Производственный расход материалов на 1 м3 бетона следующий:
Объёмный вес влажных песка и щебня принят 1,6 и 1,495 кг/л соответственно, объемный вес цемента 1,3 кг/л, щебень применяется двух фракций: 40% щебня крупностью 10—20 мм и 60% щебня крупностью 20—40 мм. Вычислим расход материалов на один замес. Для этого определим коэффициент выхода бетонной смеси:
Таблица №9
β = 1000/(Vц+Vп+Vщ) = 1000/((Цпр/Vоб.ц)+(Ппр/Vоб.п)+(Щпр/Vоб.щ)) |
| β = 1000/((312/1,3)+(612/1,6)+(1296/1,495)) = 0,672 |
Таблица №10
| цемента | Ц = (Vб*β/1000)*Цпр | Ц = (1200*0,672/1000)*312 = 0,806*312 = 252 кг |
| воды | В = (Vб*β/1000)*Впр | В = 0,806*153 = 123,4 л |
| песка | П = (Vб*β/1000)*Ппр | П = 0,806*612 = 493 кг |
| щебня | Щ = (Vб*β/1000)*Щпр | Щ = 0,806*1296 = 1044 кг, в том числе: Щ10-20 = 1044*40/100 = 436 кг; Щ20-40 = 1044*60/100 = 626 кг |
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОХРАНЯЕМОСТИ УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТИ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ
Методика распространяется на бетонные смеси, приготовляемые на основе минеральных вяжущих, на плотных и пористых заполнителях.
Сохраняемость удобоукладываемости бетонной смеси — это время, в течение которого смесь в процессе своего выдерживания после окончания перемешивания теряет удобоукладываемость в пределах диапазонов марок по удобоукладываемости, указанных в ГОСТ 7473-85.
Следует применять цементы, мелкие и крупные заполнители, а также воду и химические добавки, удовлетворяющие требованиям стандартов по разд. 3 настоящих Рекомендаций.
Для проведения испытаний требуется следующее дополнительное оборудование:
сосуды с гладкими, не впитывающими воду стенками и влагонепроницаемыми крышками — по ГОСТ 23932-79Е, ГОСТ 1770-74Е;
при необходимости термостат для выдерживания сосудов с бетонной смесью — по ТУ 16.681.032-84.
Состав бетона должен обеспечивать заданную удобоукладываемость бетонной смеси сразу после окончания перемешивания и все другие нормируемые показатели качества бетона.
Перемешивание бетонной смеси должно происходить в лабораторном или производственном смесителе.
Объем замеса должен быть достаточным для проведения измерений в принятом диапазоне изменения удобоукладываемости смесей (табл. 19) с учетом заданной периодичности испытаний (п. 3.7).
Температура в процессе испытаний должна составлять 20 ± 3°С, если по условиям испытаний не предусмотрены другие условия выдерживания.
Первое измерение удобоукладываемости следует производить непосредственно после окончания перемешивания смеси.
Перед проведением измерений бетонную смесь следует выгрузить на увлажненный металлический лист, разрыхлить и усреднить ее состав путем легкого перемешивания вручную в течение не более 30 с.
Испытания следует считать законченными, когда достигнута удобоукладываемость соседнего класса смесей по ГОСТ 7473-85 с учетом точности определения жесткости ± 3 с и подвижности ± 1 см (см. табл. 19).
Для каждого определения удобоукладываемости следует использовать отдельную пробу бетонной смеси, повторное определение удобоукладываемости на этой пробе не допускается.
Таблица №11
|
Осадка конуса OK, см |
Жесткость Ж, с |
||
|
начальная |
конечная |
начальная |
конечная |
|
4 |
1 |
25 |
34 |
|
5 |
2 |
21 |
30 |
|
8 |
4 |
17 |
26 |
|
9 |
5 |
14 |
23 |
|
10 |
6 |
11 |
20 |
|
13 |
8 |
8 |
17 |
|
15 |
10 |
7 |
12 |
|
17 |
12 |
5 |
10 |
|
|
|
3 |
8 |
Примечание. Промежуточные показатели следует принимать по линейной интерполяции.
Необходимо проведение не менее двух параллельных опытов по определению сохраняемости.
По результатам испытаний следует определить диапазон времени с момента окончания перемешивания смеси до достижения указанного в табл. 18 конечного показателя удобоукладываемости.
При отклонении двух результатов определения сохраняемости менее чем на 25 % следует принимать среднее арифметическое из результатов двух определений. При отклонении более чем на 25 % необходимо провести дополнительные измерения и в качестве результата использовать среднее арифметическое двух определений отличающихся не более чем на 25 %.
По полученным результатам необходимо составить протокол испытаний, в котором указываются:
частные результаты определения сохраняемости по каждой пробе и средний арифметический результат.
На основе результатов определения сохраняемости бетонную смесь относят к одному из классов по сохраняемости (табл. 20).
Таблица №12
|
Класс смеси |
Сохраняемость, мин |
|
|
Обозначение |
Характеристика сохраняемости |
|
|
С-1 |
Низкая |
Менее 20 |
|
С-2 |
Средняя |
20-60 |
|
С-3 |
Высокая |
Более 60 |
Класс С-2 для нормально схватывающихся цементов и смесей со средними значениями указанных факторов.
Класс С-3 для медленно схватывающихся цементов, смесей с пониженной температурой, смесей с добавками-замедлителями схватывания, а также смесей с повышенным значением В/Ц.
Вы здесь
Прочность и долговечность монолитных бетонных конструкций фундаментов напрямую зависят не только от качества применяемых материалов, способа уплотнения бетонной смеси и условий выдерживания бетона, но, главным образом, и от рационального подбора состава бетонной смеси, ее подвижности (жесткости) и дозировки материалов на замес бетономешалки.
Если объём строительства находится недалеко от бетонного завода (бетонного узла), то лучше заказать доставку бетона нужной марки с определенной подвижностью и крупностью щебня. Транспортирование бетонной смеси необходимо осуществлять автобетоносмесителями, которые не допускают потерю цементного молока, исключают попадание атмосферных осадков и прямое воздействие солнечных лучей, расслоение и нарушение однородности смеси.
В большинстве случаев при «самострое» с помощью наёмных рабочих или небольших строительных организаций, не имеющих опытного специалиста или договора со строительной лабораторией, подбор состава бетона и дозировка материалов производятся «на глазок» лопатами. Подвижность бетонной смеси не контролируется, а для облегчения укладки в смесь добавляют излишнее количество воды, что приводит к нарушению водоцементного (В/Ц) отношения и потере прочности бетона.
Таблица №13
 |
|
| Схема определения подвижности (величины осадки конуса) бетонной смеси |
Часто задаваемые вопросы о подборе состава бетонной смеси
Вопрос: Какое водоцементное отношение считается оптимальным для бетона М300?
Ответ: Для бетона М300 оптимальное В/Ц обычно находится в диапазоне 0,55-0,65, в зависимости от качества заполнителей и требуемой удобоукладываемости.
Вопрос: Как определить расход цемента на 1 куб бетона?
Ответ: Расход цемента рассчитывается делением требуемого количества воды на выбранное водоцементное отношение (Ц = В / (В/Ц)).
Вопрос: Что такое удобоукладываемость бетонной смеси?
Ответ: Это способность бетонной смеси заполнять форму под действием собственного веса или при вибрировании, сохраняя однородность.
Вопрос: Как влияет крупность щебня на расход цемента?
Ответ: Чем крупнее щебень, тем меньше его удельная поверхность, что позволяет снизить расход цемента для получения той же прочности.
Вопрос: Зачем нужен расчет состава бетона на один замес бетономешалки?
Ответ: Для точного дозирования компонентов в условиях стройплощадки, чтобы обеспечить соответствие проектной прочности и однородность смеси.
Вопрос: Какие исходные данные нужны для расчета состава бетона?
Ответ: Требуемая прочность (класс бетона), подвижность (осадка конуса), характеристики цемента, песка, щебня и воды.
Вопрос: Что такое абсолютный объем заполнителей (Асм)?
Ответ: Это объем, который занимают заполнители (песок и щебень) в 1 м3 бетона, за вычетом объема цемента и воды.
Вопрос: Как проверить правильность подобранного состава?
Ответ: Необходимо изготовить контрольные образцы и испытать их на прочность в лабораторных условиях через 28 суток.
Вопрос: Можно ли использовать таблицы для подбора состава без расчетов?
Ответ: Таблицы дают ориентировочные значения, но для ответственных конструкций требуется точный расчет с учетом свойств конкретных материалов.
Вопрос: Что делать, если бетонная смесь получилась слишком жесткой?
Ответ: Нельзя просто добавлять воду, это снизит прочность. Необходимо увеличить расход пластификатора или скорректировать В/Ц с пересчетом состава.
