Urbos.ru

Стройка и ремонт
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Состав бетонной смеси и водоцементное отношение

Значение водоцементного соотношения бетонной смеси

Изучать графики и таблицы, выясняя точные пропорции составляющих жесткой бетонной смеси, лишь ради того, чтобы залить фундамент или соорудить бетонное перекрытие в частном доме, захочется далеко не каждому. Тем не менее, очень важно знать, какие материалы и в каких количествах используются, чтобы бетон имел максимальную прочность на сжатие, какое значение при этом имеет водоцементное соотношение бетонной смеси, какими характеристиками обладает бетон марки 75, чтобы в последующем отлитая на участке конструкция вела себя так, как ей предназначено проектом.

Схема изготовления бетона.

Предварительный расчет

Составить перечень и заранее завезти к месту строительства все материалы в полном и достаточном объеме вполне по силам человеку, умеющему считать. Наиболее часто в индивидуальном строительстве жесткий бетон используется при изготовлении ленточного фундамента или междуэтажных перекрытий. Перед тем как приступить к строительству, необходимо обеспечить доставку на место предстоящих работ такого количества расходных материалов, чтобы его хватило на намеченный этап. Как рассчитать необходимое количество цемента, песка и гравия? Какие требования предъявляются к этим составляющим бетонной смеси?

При расчете можно принять самое распространенное соотношение между количеством используемого цемента, песка и гравия. Это 1:3:5 соответственно. В этом случае получаем вес необходимой фракции (за исключением цемента) с погрешностью около 10%.

Технологическая схема приготовления бетонной смеси.

Например, планируется отлить из бетона ленточный фундамент под дом. В этом случае проектное значение периметра дома умножается на ширину и высоту планируемого фундамента (все в метрах). Полученное в результате вычислений количество кубических метров умножается на 250 кг (примерно столько цемента уходит на получение куба жесткой бетонной смеси). Остальные составляющие вычисляются из принятого за основу соотношения: песка в 3 раза больше, чем цемента, гравия или щебня (крупной фракции) – в 5 раз. Масса кубического метра затвердевшего бетона составляет около 2,5 т.

Требования к материалам

Грамотно выбранные по качеству и фракциям составляющие для получения прочного жесткого бетона 75 марки – половина успеха. На какие характеристики цемента и наполнителей следует обращать внимание?

Цемент, между качеством которого и прочностью затвердевшего бетона наблюдается прямая зависимость, из соображений экономии на его стоимости берется М200 или М300. Применение более высококачественных цементов обойдется значительно дороже, эту разницу невозможно покрыть за счет некоторого снижения процентного отношения цемента к наполнителям. Прочностные показатели указанных марок цемента при соблюдении водоцементного отношения для бетона позволяют получить на собственной строительной площадке качественный бетон не ниже 75 марки.

Таблица марок бетона и их основных характеристик.

Следует учесть, что марка бетона и марка цемента, который входит в состав смеси, – не одно и то же. Соотношение выглядит примерно таким: для получения бетона, например, 75 марки, потребуется цемент М200 или М300, то есть марка взятого цемента должна быть выше в 2,5-3 раза. Покупая цемент, следует обратить внимание на дату его выпуска, так как с увеличением срока хранения снижается качество, а через 1,5 года хранения даже в идеальных условиях цемент можно будет использовать разве что для обустройства садовых дорожек. На бытовом уровне можно проверить относительное качество цемента. Для этого на раскрытую сухую ладонь насыпается цемент, рука сжимается в кулак. Качественный материал практически без остатка “вытекает” сквозь пальцы.

Имеются требования и к песку. Предпочтительнее применять мелкозернистый (размер отдельно взятой песчинки до 1,25 мм). Он позволяет получить смесь, при использовании которой воздушные промежутки, снижающие жесткость бетона, сведутся к минимуму. Песок должен быть без пыли и инородных включений органического происхождения.

Размер гравия или щебня не должен превышать 1/3 ширины опалубки.

Ни в коем случае для жесткого бетона нельзя использовать щебень из известковых пород.

Если производится армирование, размер частиц не может превышать 1/4 наименьшего размера отливаемой конструкции и 3/4 от просвета между прутьями арматуры. Несоблюдение указанных пропорций может привести к образованию в готовом бетонном изделии пустот, что неминуемо снизит показатели прочности.

Определение количества воды

Что представляет собой готовый бетон? Это осколки прочных каменных пород, полости между которыми заполнены песком, а полости (почти микроскопические) между песчинками заполнены цементом. Таким образом, цемент держит и песок, и крупные каменные фракции. Разумеется, речь идет о цементе, смоченном водой. Для того чтобы прошла реакция затвердения цемента, необходимо воды всего 30% от его массы. Но при таком количественном отношении смесь невозможно сделать пластичной, никакое трамбование не сможет заставить приготовленную смесь, в которую, к тому же, входят еще и песок с гравием, требующие смачивания для скольжения и контакта с цементом, качественно заполнить форму. Из этих соображений воды берется значительно больше. При добавлении большего или меньшего количества воды можно получить пластичный (текучий) бетон, а можно и жесткий.

Одним из компонентов бетона является щебень, составляющий порядка 80% объема готовой бетонной смеси.

Какое влияние может оказать лишняя вода на прочность бетона? Если воды при замесе взять избыточное количество, происходит следующее. Бетон буквально самотеком заполняет форму. Часть воды просачивается сквозь щели опалубки, унося с собой некоторую часть цемента. Потом идет достаточно длительный период испарения, в результате которого в бетоне образуются поры, ведущие впоследствии к растрескиванию. О прочности бетона можно забыть.

Каким должно быть водоцементное соотношение, чтобы жесткая бетонная смесь поддавалась укладке с плотным заполнением формы и, затвердевая, имела максимальную прочность? Для бетона 75 марки это соотношение принимается близким к 0,6, то есть при изготовлении 1 м³ бетона потребуется около 150 кг (л) воды. Но не все так просто.

От водоцементного соотношения бетонной смеси зависит в первую очередь прочность затвердевшего бетона. Чтобы понять эту зависимость, придется немного углубиться в физико-химические процессы, происходящие в бетоне жестком по мере его укладки, уплотнения и затвердевания, чтобы потом со знанием дела произвести правильный замес.

Вода, добавляемая к остальным составляющим бетонной смеси, выполняет две основные функции: участвует в химических процессах, происходящих во время схватывания и затвердевания цемента (примерно 30% веса воды от веса используемого цемента), и обеспечивает бетонной смеси некоторую пластичность (или текучесть), необходимую для того, чтобы можно было распределить смесь так, чтобы в ней не осталось воздушных пузырей при укладке. Таким образом, часть воды, избыточная для цемента, выполняет чисто технологическую функцию. В жестких бетонных смесях именно эта, технологическая часть сводится к минимуму за счет физических усилий, которые необходимо приложить, то есть за счет трамбования жесткой бетонной смеси в форме (опалубке). Трамбование производится либо вручную, либо с использованием вибрационных устройств.

Жесткий бетонный раствор

Жесткие бетонные смеси в отличие от пластичных чаще всего готовятся на месте укладки, так как они затвердевают значительно быстрее последних. При использовании таких смесей обязательно применение трамбовки из-за слабой их текучести.

Жесткая бетонная смесь — это увлажненный сыпучий материал с различными степенями подвижности.

Для индивидуального строительства наиболее предпочтительна приведенная в качестве примера 75 марка бетона из соображений экономичности и достаточной прочности. Экономия объясняется просто: чем выше марка цемента, тем дороже он стоит. Необходимой прочности бетона удается добиться путем правильного соотношения составляющих, в том числе водоцементного соотношения, и точным соблюдением всего технологического процесса – от замеса до полного затвердевания бетона. Точное соответствие получившегося бетона желаемой марке проверить в “домашних условиях” без соответствующего испытательного оборудования не удастся, однако проконтролировать достаточность прочности можно как после полного затвердевания (примерно через месяц), так и по результатам пробного замеса в процессе заливки.

Чтобы приблизиться к максимально возможной прочности бетона, но не особенно при этом занимаясь вычислениями (как, собственно, и поступает застройщик), можно взять за основу приведенное отношение, только не в весовых, а объемных частях. Как это происходит на практике?

Пробный замес

Схема приготовления бетона: 1 – Смешивание сухой смеси с водой, 2 – Замес на фанере, 3 – Бетономешалка, 4 – Шланг для добавления воды, 5 – Цемент, 6 – Песок.

Предполагается, что все работы производятся вручную при помощи совковой лопаты или мастерка (в этом случае порция получается минимальной, зато при неудачной попытке ее не жалко выбросить). Когда более точно будет определено соотношение, разумнее воспользоваться бетономешалкой, применение которой существенно влияет на качество и скорость замеса при сокращении физических нагрузок.

На подготовленную площадку или в емкость с низкими бортами насыпается лопата цемента и 3 лопаты песка. Добавляется немного воды для увлажнения смеси, которая тщательно перемешивается при помощи лопаты. После этого добавляется крупная фракция (5 лопат). В процессе перемешивания вода добавляется постепенно, до получения вязкой однородной смеси. Для пробного замеса, как и для последующих, воду желательно лить из ведра, а не из шланга, для того чтобы видеть, на каком ее количестве следует остановиться.

Проконтролировать качество получившейся бетонной смеси в первом приближении можно так. Руками набирается небольшое количество бетонной смеси, из нее формируется ком шарообразной формы и кладется на любую поверхность. В процессе лепки на руках не должно оставаться следов цемента. Если этот ком затвердевает, сохраняя форму, замес удался. Показатели готового бетона, изготовленного с сохранением полученного водоцементного отношения для бетона, позволяют утверждать о его соответствии 75 марке. Можно приступать к замесу больших объемов с сохранением полученных пропорций. Если ком “оплывает”, значит, существует переизбыток воды, если налицо признаки расслоения, воды недостаточно.

Можно также произвести проверку готового затвердевшего бетона на соответствие его характеристик марке 75, когда время позволяет дождаться полного затвердевания. Несколькими ударами молотка по зубилу можно попытаться расколоть бетон. Если зубило входит в бетон не более чем на 5 мм, бетон соответствует 75 марке. Если никак не удается отколоть кусочек бетона, качество его превосходно!

Нужно помнить основное правило замеса. Добавить в готовую смесь удастся только воду, остальные составляющие, особенно это касается цемента, насыпаются только в указанной выше последовательности. Если в результате пробного замеса не достигнуты необходимые показатели качества бетона, придется замес повторить, немного изменив пропорции. Скорее всего, придется увеличить долю цемента.

Советы по работе с бетоном М75

Жесткие бетонные смеси, в том числе и М75, при замесе и укладке требуют определенных физических усилий. Снизить нагрузку можно, используя бетономешалку небольшого объема и вибратор с вибронаконечником подходящего диаметра.

При работе нельзя забывать о том, что между слоями, если нижний простоял несколько дней, будет плохое схватывание. Поэтому при возведении высокого фундамента либо он сразу армируется вертикальными стержнями на всю высоту, либо, если армирование не применяется, следующий слой заливается, точнее, засыпается и утрамбовывается сразу. Когда трамбование происходит вручную, для более качественного распределения бетонной смеси по опалубке и вокруг прутьев арматуры, а также устранения воздушных полостей не рекомендуется заливать слой более 30 см (примерно на штык лопаты).

Читать еще:  Виды анкеров для бетона

Залитая и утрамбованная бетонная смесь укутывается гидроизоляцией, например, полиэтиленовой пленкой, для того чтобы испарение воды не произошло раньше схватывания бетона. В зимнее время при отрицательных температурах свежий бетон желательно утеплить.

Несколько повышенное внимание следует уделить прочности опалубки: она должна выдержать не только массу заполнившей ее бетонной смеси, но и удары трамбовки или вибратора.

Застройщика не должен пугать вид фундамента после снятия опалубки. При применении жестких бетонных смесей, таких, как М75, не удается получить гладкую наружную поверхность. Допускается некоторое количество неглубоких раковин, следы от опалубки также хорошо просматриваются. Отделочные работы все это замаскируют.

Почему в индивидуальном строительстве применяется бетон марки 75? И какие показатели сответствуют ему? Число 75 в марке бетона показывает, что максимальное усилие на сжатие (прочность), которое выдерживает эта марка, 75 кг силы на 1 см² площади. Этой величины достаточно, чтобы обеспечить прочность и долговечность строения при любых нагрузках, которые могут быть произведены жильцами дома. Именно качество бетона определяет нагрузку на сжатие, а нагрузки на растяжение или изгиб помогает гасить армирование металлической арматурой и проволочными решетками.

Когда работы с бетонными смесями производятся со знанием дела, становится понятно, чего и сколько надо взять, в какой последовательности и как правильно со всем этим поступить. В этом случае успех обеспечен. И помните, что важно не переборщить с водой!

Расчёт состава бетонной смеси (водоцементное отношение — 0,54, плотность бетона — 2400 кг/м3)

Страницы работы

Содержание работы

2. БЕТОНИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

2.1 Проектирование состава бетонной смеси.

Расчёт состава бетонной смеси выполняется исходя из заданных в задании водоцементного отношения (В/Ц=0,54) и плотности бетона (2400кг/м 3 ).

Водоцементное отношение – В/Ц – отношение массы воды к массе цемента из условий получения требуемого класса бетона в зависимости от активности цемента и качества материалов можно определить по формуле

при В/Ц>0,4 (2.1)

где А1 – коэффициент, учитывающий качество материалов, который принимается по таблице 4.3 [2]; Rц – активность цемента, МПа; Rb – предел прочности бетона на сжатие, МПа.

Прочность бетона -Rb ориентировочно можно определить по графику зависимости (рисунок 4.1 [2]), используя заданное водоцементное отношение. Получим, прочность бетона приблизительно равна, Rb=27,25МПа.

Из формулы (2.1) выразим неизвестную активность цемента Rц (коэффициент А1 примем равным А1=0,55 – как для материалов пониженного качества):

Принимаем шлакопортландцемент марки 400 активность RЦ=40МПа

Заполнители для проектируемой бетонной смеси имеют следующие характеристики:

Песок: истинная плотность =2540кг/м 3 ;

насыпная плотность =1430кг/м 3 ;

крупность песка =1,35;

Щебень: средняя плотность зёрен =2700кг/м 3 ;

насыпная плотность =1500кг/м 3 ;

пустотность =43%;

наибольшая крупность =40мм

Характеристики шлакопортландцемента примем по таблице 2.1 [2]:

Шлакопортландцемент: активность =40МПа;

истинная плотность =2900кг/м 3 ;

насыпная плотность =1100кг/м 3 ;

По таблице 4.4 [2] определяем расход воды (осадку конуса примем равной ОК=5…7):

Определяем расход цемента Ц, кг/м 3 , по известному В/Ц и водопотребности бетонной смеси:

Определяем расход крупного заполнителя (щебня) Щ, кг/м 3 ,по формуле

, где — пустотность щебня; — насыпная плотность щебня; — истинная плотность щебня; — коэффициент раздвижки зёрен щебня, который принимается по таблице 4.5 [2] (принимаем =1,466).

Определяем расход песка, кг/м 3

В результате проведённых расчётов получим следующий состав бетона, кг/м 3

Требования к бетонным смесям, перекачиваемым по бетоноводам

Бетонные смеси, предназначенные для транспортирования по бетоноводам, должны обладать повышенной связанностью, однородной структурой, удобоперекачиваемостью (способностью транспортироваться по бетоноводу на предельные расстояния без расслоения и образования пробок под воздействием внешних сил) и обеспечивать получение требуемых физико-механических характеристик бетона (прочность, сжатия, водонепроницаемость, морозостойкость и т.д.).

Бетонные смеси и материалы, применяемые для их приготовления, должны удовлетворять требованиям действующих государственных, отраслевых стандартов, соответствующих разделов Санитарных Норм и Правил и специальным требованиям настоящего приложения.

Состав бетонной смеси подбирайте таким образом, чтобы при ее движении в трубе постоянно сохранялся пристенный смазочный слой, зерна заполнителей не соприкасались между собой, а давление передавалась по жидкой фазе. Для выполнения этих требований необходимо, чтобы объем цементного теста превышал объем пустот смеси крупных и мелких заполнителей. Такая смесь, как правило, имеет одновременно и высокую удобоукладываемость.

Бетонная смесь, имеющая межзерновую пустотность заполнителя (крупного или мелкого) большую, чем объем цементного теста, перекачиванию не поддается.

Консистенция бетонной смеси должна быть такой, чтобы под давлением, возникающим в бетоноводе при транспортировании бетонной смеси, растворная часть не выдавливалась из скелета заполнителя.

Рекомендуемая подвижность бетонной смеси (по величине осадки конуса) 4..14 см и водоцементное отношение не выше 0.75. Оптимальная подвижность бетонной смеси с точки зрения ее удобоперекачиваемости находится в пределах 6…8 см, а водоцементное отношение 0.4…0.6.

При определении расхода воды в бетонной смеси учитывайте водоудерживающую способность цемента и величину водопоглощения заполнителей (мелкого и крупного), последняя для ориентировочных подсчетов принимается равной 1…1.5%.

При определении расхода цемента исходите из необходимости обеспечения требуемой марки бетона и вязкопластичных свойств бетонной смеси. Последнее достигается оптимальным содержанием в бетонной смеси цемента и пылевидных частиц песка до 0.14 мм. Их общая масса должна быть 330…380 кг в 1 м³ смеси при использовании в качестве крупного заполнителя

Песок для бетонных смесей. Подаваемых частиц мельче 0.14 мм и 15…20% мелких частиц крупностью менее 0.31 мм. При отсутствии или недостатке в природном дробленом песке его наиболее мелкой фракции, последняя заменяется каменной или кварцевой мукой, золой уносом и т.д. Однако повышение содержания тонкомолотых добавок более 20% от массы цемента не рекомендуется; так как в этом случае бетонная смесь за счет ее «отощания» плохо удерживает воду и может легко расслаиваться.

Содержание мелких, менее 0.06 мм. пылевидных, илистых и глинистых частиц не должно превышать 3% в природном песке и 5% в дробленном. При избыточном количестве этих частиц возрастает потребность в «воде затвердения», увеличиваются усадочные деформации, и снижается прочность бетона.

Доля песка в общей массе заполнителей определяется экспериментально-расчетными методами, исходя из необходимости получения смеси сухих заполнителей с минимальной пустотностью. Для ориентировочных подсчетов доля песка принимается равной 32…45% — при использовании гравия и 40..45% — при использовании щебня. На рис. Д1 представлен рекомендуемый гранулометрический состав заполнителей.

В качестве крупного заполнителя для бетонной смеси применяйте гравий или щебень неостроконечной формы.

Максимальный размер зерен крупного заполнителя должны быть не более одной трети внутреннего диаметра бетоновода при использовании щебня и 0.4 диаметра бетоновода — при использовании гравия. Их количество в ркупном заполнителе не должно превышать 155. Наличие зерен плоской или угловой формы более 5% по масее влечет за собой ухудшение удобоперекачиваемости бетонной смеси и ускоренный износ деталей бетононасоса.

Состав бетонной смеси подаваемой по трубам, подбирается лабораторией строительства. Для определения оптимального состава задаются несколько соотношений между мелким и крупным заполнителем, из которых изготовляются бетонные смеси с минимальным расходом цемента и осадкой конуса. Затем путем постепенного добавления цементного теста проверяется каждый раз удобоперекачиваемость смеси. Добавление отдельно цемента и воды также допускается пр условии сохранения постоянства водоцементного отношения. За оптимальный состав принимается тот, который позволяет получить удобоперекачиваемую бетонную смесь и требуемую марку бетона при минимальном расходе цемента.

Увеличение количества цемента сверх нормы при приготовлении бетонной смеси с целью улучшения ее удобоперекачиваемости недопустимо. При тщательно подобранном зерновом составе крупного и мелкого заполнителей количество цемента в бетонной смеси, подаваемой бетононасосами, не отличается от количества бетонных смесей другим методами. Если возможные комбинации подбора бетонной смеси не обеспечивают ее удобоперекачиваемости, результат достигается за счет применения пластифицирующих добавок.

Любые поверхностно-активные вещества ПАВ, улучшающие удобоукладываемость бетонных смесей, как правило, улучшают ее удобоперекачиваемость. Для тощих составов эффективнее гидрофобно-пластифицирующие (мылонафт, асидол-мылонафт, кремнийорганические ГКЖ-10, ГКЖ-11,ГКЖ-94 и др.) и воздухововлекающие или микрогазовыделяющие (СНВ-смола, нейтрализованная щелочью, воздухововлекающая; ГКЖ-94-кремнийорганическая жидкость и др.) добавки, так как вовлекаемый или выделяемый ими воздух или газ позволяет достичь повышения подвижности и удобоперекачиваемости бетонной смеси без добавления вяжущих добавок; для жирных составов — эффективнее гидрофобно-пластифицирующие добавки (СДБ, сульфитно-дрожжевая бражка, кальциевая соль, лигносульфоновой кислоты с примесью редуцирующих и минеральных веществ, обычно поставляемая в жидком виде, реже в твердом и др.), пластифицирующие смеси.

Ведение ПАВ в бетонные смеси в количестве 0.01..0.5% от массы цемента позволяет повысить их подвижность при сохранении марки бетона, или снизить расход воды и повысить прочность бетона. Или снизить расход цемента до 8..10%. Дозировка ПАВ назначается в соответствии со СНиП 1В.2-69 «вяжущие материалы неорганические и добавки для бетонов и растворов» с обязательной проверкой в строительной лаборатории.

При перекачивании бетона в жаркую погоду применяется добавки — замедлители схватывания (гипс, слабый раствор серной кислоты, ГКЖ и др.).

При выборе добавок-замедлителей схватывания предпочтение отдавайте добавкам, уменьшающим водопотребность и расход вяжущих добавок при одновременном повышении их пластичности.

При приготовлении бетонной смеси обеспечьте точность дозировки материалов в соответствии с заданным составом бетона, постоянство ее подвижности и гранулометрического состава заполнителей.

Продолжительность перемешивания должна быть достаточной для получения однородной структуры бетонной смеси.

Как произвести типовой расчет состава бетона

Чтобы технологии производства были правильными, нужно произвести верный расчет состава бетона. Целью расчета выступает наиболее экономичный путь получения бетона и заданная марочная прочность. На настоящий момент не существует для отечественных производителей стандартов бетона, чтобы получить точный результат, и весь процесс выходит достаточно трудоемким. Расчет делают исходя из таких параметров:

  • требуемая марка;
  • срок получения;
  • нужная пластичность бетона;
  • марка цемента;
  • состав песка;
  • фракции щебня или гравия.

Схема составляющих компонентов бетона.

Между используемыми материалами отношение устанавливается согласно их объему и весу. Вес или объем принимают за единицу, количество прочего выражают как долю веса и объема по отношению к цементу. На примере этот расчет выглядит следующим образом: если на замес бетона потребуется 10 кг цемента, 30 кг мелкого песка и 50 кг щебня, то расчет состава, записанный для дальнейшего применения, будет выглядеть как 10:30:50 или 1:3:5 по весу.

Кроме того, подборка составляющих бетона подразумевает в первую очередь определение номинального состава, а после пробного применения повторный расчет или корректировку.

Как рассчитать состав бетона

Таблица состава бетона разных марок.

Подбор и расчет бетона включает в себя 3 метода расчетно-экспериментального характера, а именно:

  • расчетная часть;
  • экспериментальная проверка;
  • корректировка состава (при необходимости).
Читать еще:  Разделительная смазка для бетона

Основные свойства бетона, как и его состав, можно вычислить по графикам и формулам. Таким же образом определяют, какое требуется количество для самого прочного в состоянии подвижности и затвердевания смеси бетона. Точное количество некоторых компонентов можно определить только опытным путем, например, так поступают с крупными заполнителями и песком. Чтобы провести эксперимент такого рода, берется смесь воды и цемента по параметрам согласно формуле и делится на несколько малых частей. В каждую часть кладется различное количество песка и крупного наполнителя. Этот опыт наиболее ясно показывает, какое соотношение компонентов будет иметь лучшие характеристики.

Расчет объем бетона для фундаментов разных типов.

Вышеприведенный метод очень затратен и трудоемок, поэтому нередко при замесе пользуются установленной аналитической зависимостью этих величин. Соотношение песка и крупного заполнителя тогда считается оптимальным, когда полученная в результате смесь может с легкостью заполнить все пустоты между зернами с минимальным расходом количества бетона, а также обволочь тонкой пленкой все зерна заполнителя, чтобы в целом смесь было удобно укладывать.

Для изменения удобства укладки смеси при постоянном водоцементном соотношении требуется изменить толщину слоя бетона вокруг фракций заполнителя, при этом соотношение заполнителя с песком должно оставаться прежним. Чтобы уменьшить при работе количество времени, которое расходуется на подбор оптимального состава для бетона с естественным затвердеванием, требуется изготовление 3 образцов. Возраст их должен быть 3, 7 и 28 суток. Испытание образцов покажет, насколько удачно был подобран состав, а при необходимости можно будет скорректировать его в нужную сторону.

Формула расхода материалов на 1м3 бетона.

Если все заполнители соответствовали принятым стандартам, соответствие с желаемым будет близким. Если же применялись нестандартные материалы или расчеты на глаз, то, скорее всего, корректирование составляющих придется производить еще несколько раз, фиксируя результаты. При подборе составляющих для получения качественных и прочных конструкций будут играть роль установленные стандартами показатели качества. Не следует забывать и про технические условия и проектные документы именно на определенные конструкции, в которых будет указано минимальное количество вяжущего материала, в данном случае бетона.

Для подбора составов бетона к компонентам приходится предъявлять дополнительные требования. При этом учитывают в первую очередь качество материала, а затем выбранную исходя из свойств бетона технологию приготовления. В случае если требования прочности бетона подтверждены, проверяют следующие показатели. А если при проверке обнаружилось, что качество у бетона не соответствует нужному, подбирают новый состав. Чтобы получить качественный раствор и не увеличить при этом расходов на цемент, существует немало технологий.

Расчет водоцементного отношения

В частях веса цемента обычно берется и количество воды. Для состава бетона, приведенного выше в качестве примера, потребуется 5 л воды, и выраженное в формуле водоцементное отношение выглядит как ВЦ=5:10=0,5.

Расчет водоцементного отношения бетона выражает различное количество воды в частях, отталкиваясь при этом от веса цемента. Разные комбинации позволяют получить бетон требуемой прочности к определенному времени, которое нужно для его схватывания или твердения. Найти точные параметры этого соотношения можно либо при помощи формул, либо путем собственного опыта. Если при замешивании раствора применяется не гравий, а щебень, то к вычисленному по формуле водоцементному отношению прибавляют еще 0,5.

Определение подвижности бетонной смеси

Таблица расчета по расходу цемента.

Выбор методов формирования для изделий будет впоследствии влиять на их конструктивные особенности, то есть бетонная смесь при ее приготовлении должна быть в такой консистенции, которая подразумевает степень ее подвижности и удобство укладки.

Для различных целей требуются различные бетонные смеси, как подвижные, так и жесткие. В укладке удобнее подвижные, так как они легко заполняют собой нужные формы и распределяются в них под действием силы тяжести достаточно ровно, не образуя пузырей и пустот, не предусмотренных при замешивании раствора. Чтобы те же операции произвести с жесткими смесями, требуется применить значительную силу. Но и жесткие, и подвижные смеси имеют такую характеристику, как подвижность раствора. Этот параметр определяется по вычислению времени, которое нужно на осадку сформированного из смеси конуса.

Практические исследования определения подвижности

Таблица пропорций марки бетона, песка и щебня.

Чтобы произвести вычисления такого рода, нужно взять среднюю пробу исследуемой смеси, потребуется также ровная площадка с основанием из металла или дерева, полая форма конуса, стержень для стыкования смеси и две стальные линейки. Одна из них обыкновенная, но длиной не меньше 70 см, а величина делений на другой должна равняться 20-50 см.

Для начала работ устанавливается ровная площадка из дерева, металла или их комбинаций, а на нее — полый конус без вершины, высота которого не менее 30 см. Диаметр верхнего основания такого конуса должен быть 10 см, а верхнего 20 см. Площадку, на которой установлен конус, и его внутренние поверхности увлажняют перед началом работ. Форму после этого следует прижать к площадке и равными по возможности частями в три приема заполнить смесью. Каждую вновь положенную порцию уплотняют путем штыкования с использованием стального гладкого стержня, диаметр которого примерно равен 16 мм. При каждом движении штыкования стержень должен проникнуть через всю толщу смеси.

Если в процессе уплотнения выявился излишек бетонной смеси, то его необходимо срезать наравне с верхним краем формы, загладив затем поверхность при помощи кельмы. После этого форма медленно поднимается, движения должны быть строго вертикальными, и ставится с бетонным конусом, оставшимся без опоры, рядом. На форму конуса по диаметру сверху кладется на ребро стальная линейка, длина которой не менее 70 см. Свободный конец этой линейки должен проходить через центр сформированного из бетонного раствора слепка. Линейкой, точность делений которой равна 0,5, измеряют затем расстояние, увеличивающееся по мере осадки, между бетоном и ребром линейки. Это число, полученное в результате промеров, характеризует величину осадки раствора. Чтобы произвести вычисления с максимальной точностью, для одной смеси их делают дважды. При этом параллельные измерения не должны иметь разницу более 2 см.

Нужную величину подвижности смеси выбирают в зависимости от задуманной конструкции.

Для изготовления бетонных набивных свай осадка конуса допустима на величину около 4-5 см, а для заливки армированных плит перекрытий и фундаментных монолитных столбов осадка конуса может быть от 6 до 8 см. Учитывают для каждого конкретного случая воспринимаемые нагрузки, густоту армирования, марку используемого бетона и величину фракций бетонного наполнителя — гравия или щебня.

Состав бетонной смеси и водоцементное отношение

Бетон — искусственный каменный материал, получаемый в результате отвердения смеси цемента, воды и заполнителя (песок, щебень или гравий — для обыкновенных бетонов; шлак, пемза, керамзит, туф — для легких бетонов). Бетонные и железобетонные работы проводят при строительстве монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций. И состоят они из следующих комплексных процессов: изготовления и установки опалубки, изготовления и укладки сеток и каркасов арматуры, а также бетонной смеси в опалубку, ухода за бетоном.

Бетоны классифицируют по массе и прочности, виду вяжущего вещества и назначению.

По массе:
тяжелые (обыкновенные) с плотностью 1800 кг/куб. м и более;
легкие — 600-1800 кг/куб. м;
теплоизоляционные — 600 кг/куб. м и менее.
Марки по прочности на сжатие:
тяжелые бетоны — 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700;
легкие бетоны — 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 300.
По виду вяжущего вещества:
цементные,
известковые,
гипсовые,
асфальтовые, полимерные.

В зависимости от назначения в строительстве бетоны обладают определенными качествами: прочностью, плотностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью, химической стойкостью, жароупорностью и т. д.

В цементных бетонах в качестве крупных заполнителей применяют щебень или гравий, мелких — песок горный и речной. Для получения данного строительного материала смешивают цемент, воду, крупный и мелкий заполнители в определенной пропорции. Готовая бетонная смесь может быть жесткой, пластичной или литой. Жесткая смесь — слегка влажная (с небольшим количеством воды), подвижность составляет 1–2 см. При ее укладке необходимо вибрирование или прессование. Пластичная смесь подвижностью 3–6 см тестообразна, ее укладывают при кратковременном вибрировании или выполнении штыкования. И наконец, литая — густотекучая масса, которая без механического воздействия, под тяжестью собственного веса, растекается в опалубке.

Для составления бетонной смеси компоненты дозируют: сухой цемент — по массе с точностью ± 2 %, а заполнитель — по массе и объему с точностью ± 5 %. При малых объемах работ и приготовлении названного строительного материала в бетономешалках небольшой емкости цемент можно взвесить на весах. Дозы компонентов бетонной смеси зависят от активности цемента и расчетной прочности бетона. Поэтому при проектировании сооружения устанавливают марку материала, ее указывают в рабочих чертежах.

Состав бетонной смеси выражают в виде массового соотношения компонентов: цемент — песок — щебень (или гравий) с указанием водоцементного отношения (В/Ц). Количество цемента принимают за единицу, а количество массовых частей песка и щебня (гравия) определяют исходя из одной массовой части цемента. Состав бетона обозначают формулой 1: Х: У при В/Ц = Z.

Рациональное соотношение составляющих должно обеспечивать материалу проектную прочность (марка), необходимую подвижность смеси (с учетом конструкции) и наименьший расход цемента на 1 куб. м бетона.

На крупных стройках состав бетонной смеси определяют лабораторным подбором в следующем порядке:
водоцементное отношение, обеспечивающее заданную прочность бетона;
расход цемента и воды на 1 куб. м бетонной смеси;
соотношение между количеством песка и количеством щебня (гравия);
расход заполнителей на 1 куб. м бетонной смеси;
проверка подвижности и удобоукладываемости бетонной смеси, поправки;
проверка прочности бетона на пробных образцах.

Для сооружений, находящихся на открытом воздухе или в воде, наименьший допускаемый расход цемента — 250 кг на 1 куб. м бетона. При строительстве внутри здания — 220 кг, а для бетона, уплотняемого вибрированием, — 200 кг. Марку цемента выбирают с таким расчетом, чтобы она превышала заданную марку бетона примерно в 1,5–2,5 раза. Подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси зависят от количества содержащейся в ней воды. Подвижность подбирают с учетом удобоукладываемости в различные конструкции. Для приготовления бетонных смесей используют вяжущие материалы: портландцемент (марки 300-600), шлакопортландцемент (300), сульфатостойкий цемент (400, 500), быстротвердеющий шлакопортландцемент (400), напрягающий цемент (400, 500), глиноземистый (400, 500, 600).

Усредненный оптимальный состав бетона 1: 2: 4 при В/Ц = 0,4–0,7.

Заполнители для бетонных смесей: песок (ГОСТ 8736–77), гравий (ГОСТ 8268–82), щебень из природного камня (ГОСТ 8267–82), щебень из доменного шлака (ГОСТ 5578–76), гравий керамзитовый (ГОСТ 9759–83), щебень и песок аглопоритовые (ГОСТ 11991–83), пористые неорганические для легких бетонов (ГОСТ 9757–83), для жаростойких бетонов (ГОСТ 20955–75). При перемешивании в бетоносмесителях цемент и песок заполняют пустоты между зернами щебня (гравия), в результате объем готового материала уменьшается на 28–35 % по сравнению с объемом отдельных составляющих. Качество полученной массы зависит от ее пластических свойств и длительности перемешивания.

Читать еще:  Бетонные изделия для благоустройства

При потреблении малых объемов бетона возможно ручное приготовление смеси, для чего устраивают боек — небольшой настил из досок. На него насыпают песок в нужном количестве, лопатой делают лунку и добавляют отмеренное количество цемента. Компоненты тщательно перемешивают. Затем в борозды уже песчано-цементной смеси высыпают требуемое количество щебня (гравия) и снова ее перелопачивают, поливая водой для получения заданной подвижности. Затем массу перемешивают до однородного состояния. Бетонную смесь после выгрузки из бетоносмесителя (или приготовления на бойке) следует уложить в строительные конструкции до того, как она начнет отвердевать: в течение полутора часов при температуре воздуха +5…+20 °С и одного часа при температуре, превышающей +20 °С.

Подбор состава бетонной смеси и расчет материалов на замес бетономешалки

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 объем 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 наемных рабочих или небольших строительных фирм, не имеющих опытного специалиста или договора со строительной лабораторией, подбор состава бетона и дозировка материалов производятся «на глазок» лопатами. Подвижность бетонной смеси не контролируется (рис. 54), а для облегчения укладки в смесь добавляют излишнее количество воды, что приводит к нарушению водоцементного (В/Ц) отношения и потере прочности бетона.


Рис. 54. Схема определения подвижности (величины осадки конуса) бетонной смеси

Конечно, в условиях строительной площадки невозможно выполнить весь комплекс работ по определению качественных характеристик применяемых материалов: песка (удельный вес, объемная масса, пустотность, влажность, зерновой состав и модуль крупности, содержание глинистых частиц и органических примесей и др.); щебня (объемная масса, прочность, влажность, объем пустот, загрязненность, содержание пластинчатых и игловатых зерен и др.); цемента (удельный вес и удельная поверхность, сроки начала и окончания схватывания, активность и др.); бетонной смеси (подвижность, прочность, объемная масса, водоотделение, водонепроницаемость и др.).

Однако и в построечных условиях можно с достаточной точностью оценить некоторые свойства материалов и с помощью справочных данных выполнить подбор составов бетонных смесей различных марок.

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 табл. 20.

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.

При использовании табл. 21 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. рис. 54). Для бетонов, приготовленных на песке с другим модулем крупности (табл. 22), а также имеющих иные подвижность и В/Ц, данные табл. 21 следует принимать с поправками.

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

Расход цемента Ц, кг, на 1 м3 бетона подсчитывают по формулам Ц = В : (В/Ц) или Ц = В (Ц/В), где В — расход воды, л, на 1 м3 бетона.

По табл. 21 находим расход воды — 185 л при применении щебня размером 40 мм и содержание песка — 41% общего количества заполнителей.

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:

Асм = 1000 — ((Ц/Yц)+В) ,

Асм = 1000 ((325/3,1)+185) = 1000 — 290 = 710 л.

Минимальный расход цемента для бетонов на портландцементе, твердеющих в естественных условиях, приведен в табл. 23.

Абсолютный объем песка Ап, л, определяем по формуле

Ап = (Асм*r)/100

где r — найденное по табл. 21 процентное содержание песка (41%),

Ап = (710*41)/100 = 290 л

Абсолютный объем щебня Ащ, л, находят как разность между абсолютными объемами смеси заполнителей и песка:

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:

П = 290*2,63 = 763 кг

Щ = 420*2,6 = 1092 кг

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. рис. 54).

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:

Цпр — 312 кг, Впр — 153 л, Ппр — 612 кг, Щ — 1296 кг.

Объемный 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:

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

Расходы материалов на один замес бетономешалки:

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

Материал подготовил Т. Майдалян

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector