Расчет состава бетона

Состав бетона устанавливает количественные соотношения между составляющими бетон материалами по весу или по объему (только при небольших объемах бетона), при которых можно получить бетонную смесь заданного качества. Расчет состава бетона выражается 2 способами: соотношением 1 x:у, то есть цемент . песок щебень по весу или объему при определенном В/Ц, расходом материалов на 1 м3 уложенного и уплотненного, бетона, например: цемент — 280 кг, песок — 700 кг, щебень— 1250 кг. вода — 170 л.

Рис. 6. Графики нарастания прочности бетона при прогреве:

а — бетон на портланд-цементе; б — бетон на шлако-портланд — цементе; в — бетон на пуццолановом портланд-цементе.

Состав бетона рассчитывается на сухие материалы (лабораторный или номинальный состав). Номинальный состав (1 : х: у) приводят к

рабочему (полевому) составу (1 : х1: у1), пользуясь следующими формулами:

где

?м, ?‘м — объемный вес мелкого заполнителя соответственно в сухом и естественном состояниях,

?к, ?‘к — то же для крупного заполнителя,

Wм, Wк — влажность мелкого и крупного заполнителя. При влажных заполнителях количество вводимой в бетон воды уменьшается соответственно влажности заполнителей:

При небольших объемах бетонных работ состав бетона можно подбирать по таблицам с последующей опытной проверкой Принятые составы требуют проверки путем испытания образцов из пробных замесов. Для больших объемов работ и при изготовлении сборных конструкций и деталей рабочий состав и водоцементное отношение должны определяться на основе экспериментального подбора состава бетона по результатам проверки образцов из опытных замесов. Бетонная смесь должна назначаться такой, которая при уплотнении ее принятыми методами обеспечивает изготовление конструкций и деталей требуемого качества при соблюдении экономии цемента.

Для получения экономичного состава необходимо, чтобы подвижность бетонной смеси была наименьшей, при которой допускается уплотнение и формовка изделий (табл. 57), крупность заполнителя была бы возможно большей, а марка вяжущего соответствовала бы марке бетона.

Марка бетона	Марка вяжущего
100	300
150	400
200	400
300	500
400	600
600	800

При подборе состава бетона должны быть известны:

требуемая марка или прочность бетона после пропарки или в определенном возрасте естественного твердения; вид и марка цемента;
характеристика заполнителей (крупность, удельный и объемный вес, пустотность);
необходимая подвижность или удобоукладываемость (жесткость) смеси.

Расчет состава производится в такой последовательности:

1-й этап. Определение ориентировочного цементноводного отношения по формулам прочности или по табл. 59.

Таблица 59 — Цементноводное отношение в бетоне заданной прочности

Ц/В	прочность бетона в % от марки цемента через
Ц/В	1 сутки	2 суток	3 суток	28 суток	В/Ц
3,33	30	47	57	110	0,3
2,86	28	45	55	100	0,35
2,5	25	38	48	90	0,4
2,2	20	32	40	70	0,45
2	16	27	34	63	0,5
1.81	14	22	28	56	0,55
1,67	12	19	25	50	0.6

2-й этап. Назначается расход воды для предварительных затворений по таблицам 60 и 61 для пластичных и жестких смесей.

Таблица 60 — Расход воды для пластичной смеси в л/м³

Осадка конуса в мм	При наибольшей крупности гравия в мм				При наибольшей крупности щебня в мм
Осадка конуса в мм	10	20	40	70	10	20	40	70
10-20	185	170	155	140	200	185	170	155
30-50	195	180	165	150	210	195	180	165
60-80	205	190	175	160	220	205	190	175

Таблица 61 — Расход воды для жесткой бетонной смеси в л/м³

Вид крупного заполнителя	удобоукладываемость смеси в сек.
Вид крупного заполнителя	30-50	60-80	90-120	150-200
Гравий до 20—40 мм.	160-150	150- 140	140-135	128-130
Щебень до 20-40 мм	170-160	16)-150	155-140	140-135

3-й этап По найденным цементноводному отношению (Ц/В) и расходу воды (В) определяется расход цемента в кг/м³, как произведение Ц/В и В.

4-й этап. Расход крупного заполнителя (Щ) в кг/м³ бетонной смеси определяется для опытных замесов по следующей формуле:

где:

?0 щ к — объемный вес щебня или гравия «в куске» (зерна) в кг/л,

?0 щ — насыпной объемный вес щебня в кг/л,

? — пустотность крупного заполнителя в долях от объема,

kизб —коэффициент избытка раствора, который имеет следующие значения: для жестких смесей 1,05 — 1,1 (до 1,2 при мелких песках), для пластичных смесей при расходе цемента в кг/м3 250, 300, 350,400 соответственно 1,3; 1,35; 1,43; 1,48.

5-й этап. Расход песка в кг/м3 устанавливается по формуле:

где:

Ц, Щ, В — расход цемента, крупного заполнителя и воды в кг/м3

?ц, ?щ , ?п — удельные веса цемента, крупного заполнителя и песка в кг/л.

Вес мелкого и крупного заполнителя (П-Щ) можно найти как разность между объемным весом бетона, определяемого опытным затворением бетона состава 1 : 2, 3 : 4 (по весу), и весом цемента и воды в 1 м3 бетона. Пользуясь табл. 56, можно найти расход песка и щебня в отдельности.

6-й этап. Уточнение состава пробными замесами объемом 7—15 л каждый Делаются 3 замеса с В/Ц — найденным расчетом и на 20% больше и меньше его, соответственно для каждого из них рассчитывают расход воды, цемента, крупного заполнителя и песка. На опытных замесах уточняется подвижность (жесткость) смеси и. если нужно, исправляется путем изменения содержания цемента и воды (при сохранении В/Ц), а также объемный вес смеси в уплотненном состоянии. Из каждой смеси готовят три серии образцов по 3 кубика, которые после уплотнения и твердения при принятом в производстве режиме испытываются на сжатие. По результатам испытаний строят график на оси абсцисс — Ц/В, ординат — прочность бетона. По графику выбирают Ц/В, обеспечивающее получение заданной прочности бетона.

Данные для расчета состава бетона:

— прочность бетона после тепло-влажностной обработки — 200 кг/см3;

— жесткость (удобоукладываемость) бетонной смеси — 150— 200 секунд;

— крупный заполнитель — гравий с предельной крупностью 20 мм, объемным весом «в куске» 2,53 кг/л, насыпным объемным весом 1,5 кг/л, пустотностью — 0,41;

— объемный вес песка—1,5 кг/л, удельный вес песка —2,65 кг/л, удельный вес цемента — 3,15 кг/л

— марка цемента 500.

Определение цементоводного отношения. Принимая, что прочность после пропаривания 70% от R28,

а) находим значение R28; R28 = 200 : 0,7 = 285 кг/см2, что составляет от марки цемента (285 : 500)*100 = 56%;

б) из табл. 59 находим требуемое Ц/В =1,81.

в) Ц/В с отклонением ±20% 1,81*0,8=1,45, 1,81*1,2=2,20.

Затворение пробных замесов требуется вести при Ц/В=1,45; Ц/В= 1,81; Ц/В = 2,90.

Расход воды (определяем по табл. 61) — 128 л/м3

Расход цемента для опытных замесов:

1,45 * 128 = 185 кг/м3

1,81 * 128 = 232 . 2,90 * 128 = 270.

6. Сводка расхода составляющих бетона:

Составляющие бетона в кг	Расход для Ц/В
	1.45		1.81		2.20
	на 1 м³	на 10 л	на 1 м³	на 10 л	на 1 м³	на 10 л
Цемент	185	1,85	232	2,32	270	2,7
Песок	670	6,7	625	6,25	595	5.95
Гравий	1430	14,3	1430	14,3	1430	1,43
Вода	128	1,28	128	1,28	128	1,28

4. Расход крупного заполнителя при коэффициенте избытка раствора 1,1 для опытных замесов будет составлять:

5. Расход песка для опытных замесов с цементноводным отношением 1,45; 1,81; 2,20 будет:

7 Опытное затворение. Для каждой смеси проверяется жесткость (удобоукладываемость) и. если нужно, исправляется добавлением цемента и воды, определяется объемный вес смеси в уплотненном состоянии

Из каждой смеси готовят по 3 кубика размером 10?10?10 см (или других размеров), уплотняют и пропаривают при режиме, принятом в производстве.

После испытания результаты наносят на график, по которому выбирают Ц/В обеспечивающее получение заданной прочности (рис. 7). 8. Номинальный состав бетона:

цемент — 1,9 ? 128 = 244 кг/м3

песок — 610

щебень— 1430

вода — 128

Принимая вес цемента за единицу, получим состав бетона по весу:

244 . 610*1430 = 1 : 250 : 5,85, В/Ц=1/1,9= 0,53. Для получения рабочего состава необходимо учесть влажность заполнителей Если влажность песка 5%. а гравия 1% то рабочий состав будет (при объемном весе влажного песка 1,25 и гравия 1,5 кг/л):

или 1 : 3,15:5,91.

Водоцементное отношение с учетом влажности заполнителей будет: