Руководство для подбора составов тяжелого бетона

Скачать Руководство по подбору составов тяжелого бетона

Дата актуализации: 10.08.2017

Руководство по подбору составов тяжелого бетона

Подбор состава
тяжелого (обычного) бетона заключается
в установлении наиболее рационального
соотношения между составляющими бетон
материалами (цементом, водой, песком,
щебнем или гравием). Такое соотношение
должно обеспечивать требуемую
удобоукладываемость бетонной смеси
для принятого способа ее уплотнения, а
также приобретение бетоном заданной
прочности в назначенный срок при
наименьшем расходе цемента. В отдельных
случаях вводят также требования о
получении бетона необходимой плотности,
морозостойкости, водонепроницаемости.

Состав
бетона выражают расходом всех составляющих
материалов по массе на 1 м³
уложенной и уплотненной бетонной смеси
или же отношением массы составляющих
материалов смеси к массе цемента,
принимаемой за единицу, т. е. 1 : х : у
(цемент : песок : щебень или гравий) при
В/Ц = z.
Например, в первом случае состав бетона:
цемента — 280, песка — 670, щебня — 1300, воды —
170 кг/м3, а во втором случае: 1:2,4:4,7 при В/Ц
= 0,6.

Различают
два состава бетона: номинальный
(лабораторный), рассчитанный для
материалов в сухом состоянии, и
производственный (полевой) — для материалов
в естественно-влажном состоянии.

Для
расчета состава тяжелого бетона имеется
несколько методов, среди которых наиболее
простым и удобным является метод расчета
по «абсолютным объемам». В основу этого
метода положены условия: а) свежеприготовленная
бетонная смесь после укладки в форму
или в опалубку и уплотнения в ней не
будет иметь пустот; б) цементно-песчаный
раствор в бетонной смеси должен заполнить
пустоты в крупном заполнителе с учетом
некоторой раздвижки зерен. Состав бетона
по методу «абсолютных объемов» подбирают
в два этапа. Вначале рассчитывают
ориентировочный состав бетона, затем
расчет проверяют и уточняют по результатам
пробных замесов и испытаний контрольных
образцов.

2.1. Расчет ориентировочного состава бетона

Для
расчета состава тяжелого бетона
необходимо иметь следующие данные:
заданную марку бетона R_б,
требуемую удобоукладываемость бетонной
смеси, определяемую осадкой конуса Oк,
см, а также характеристику исходных
материалов 
вид и активность цемента R_ц,
насыпную плотность составляющих ρ_н.ц.,
ρ_н.п.,
ρ_н.щ(г)
и их истинную плотность ρ_ц,
ρ_п,
ρ_щ(г),
пустотность щебня или гравия V_п.щ(г),
наибольшую крупность их зерен и влажность
заполнителей W_п,
W_щ(г).

Состав
бетона для пробных замесов рассчитывают
в следующей последовательности: вычисляют
водоцементное отношение, расход воды,
расход цемента, после чего определяют
расходы крупного и мелкого заполнителя
на 1 м³
бетонной смеси:

1.
Водоцементное отношение (В/Ц) вычисляют
исходя из требуемой прочности бетона,
активности цемента и с учетом вида и
качества составляющих по следующим
формулам:

для
бетонов с водоцементным отношением В/Ц
≥0,4

,
(1)

для
бетонов с водоцементным отношением
В/Ц<0,4

,
(2)

где
R_б
— требуемая прочность бетона, кгс/см²
(МПа); R_ц
– активность цемента, кгс/см²
(МПа); А
и А₁
– коэффициенты, учитывающие качество
материалов (прил. 1).

После
преобразования относительно В/Ц
приведенные выше формулы имеют следующий
вид:

или

.
(3)

2.
Расход воды (водопотребность, л/м³)
ориентировочно определяют исходя из
заданной удобоукладываемости бетонной
смеси по прил. 2, которая составлена с
учетом вида и крупности зерен заполнителя.

3.
Расход цемента на 1 м³
бетона вычисляют по уже известному
водоцементному отношению и определенной
по прил. 2 водопотребности бетонной
смеси. Если расход цемента на 1 м³
бетона окажется меньше минимально
допустимого (прил. 3, 4), то из условия
получения плотного бетона расход цемента
увеличивают до требуемой нормы или
вводят тонкомолотую добавку.

4.
Расход заполнителей 
песка, щебня или гравия (кг на 1 м³
бетона) вычисляют исходя из двух условий:

во-первых,
сумма абсолютных объемов всех компонентов
бетона равна 1 м³
уплотненной бетонной смеси, т.е.

,
(4)

где
Ц,
В,
П,
Щ (Г)

расход цемента, воды, песка и щебня
(гравия),кг/м³;
ρ_ц,
ρ_в,
ρ_п,
ρ_щ(г)
– истинная плотность этих материалов,
кг/м³;

,,,– абсолютные объемы материалов, м³;

во-вторых,
цементно-песчаный раствор заполнит
пустоты в крупном заполнителе с некоторой
раздвижкой зерен, т. е.

,
(5)

где
V_п.щ(г)

пустотность щебня (гравия) в рыхлом
состоянии; ρ_н.щ(г)
—насыпная плотность щебня (гравия),
кг/м³;
α

коэффициент раздвижки зерен щебня
(гравия); для подвижной смеси принимают
(Ок
= 4…15 см) в пределах 1,25 
1,6 в зависимости от расхода цемента
(прил. 5); для малоподвижных (Ок
=1…3 см) 1,2 
1,5; для жестких 1,05 
1,1.

Решая
совместно эти два уравнения, находят
формулу для определения расхода щебня
(гравия) в кг на 1 м³
бетона:

.
(6)

После
определения расхода щебня (гравия)
рассчитывают расход песка в килограммах
на кубический метр как разность между
проектным объемом бетонной смеси и
суммой абсолютных объемов цемента, воды
и крупного заполнителя по формуле

.
(7)

5.
Определив расход компонентов Ц,
В, П, Щ(Г) на
1 м³
бетонной смеси, вычисляют ее расчетную
среднюю плотность: ρ_.б.см=
Ц+В+П+Щ(Г),
кг/м³,
и коэффициент выхода бетона β

делением объема бетонной смеси (1 м³)
в уплотненном состоянии на сумму объемов
сухих составляющих, затраченных на ее
приготовление:

,
(8)

где
V_ц,
V_п,
V_щ(г)

объем сухих составляющих, затраченных
на приготовление 1 м³
бетонной смеси, м³;
Ц, П, Щ (Г)
– расход сухих материалов на 1 м³
бетона, кг; ρ_н.ц,
ρ_н.п,
ρ_н.щ(г)
– насыпная плотность сухих материалов,
кг/м³.

Значение
коэффициента выхода бетона β
обычно находится в пределах 0,55—0,75.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Информация по назначению калькулятора

Онлайн калькулятор расчета и подбора составов тяжелых бетонов на цементном вяжущем
с применением крупного и мелкого заполнителей. С учетом пластифицирующих добавок, метода уплотнения и
подвижности бетонной смеси. Расчет примерный, и может отличаться от реального, в зависимости от
применяемых материалов, их влажности и других характеристик. Для более точного определения пропорций
необходимо производить пробный замес.

Для расчета пропорций на один замес в бетоносмесителе, необходимо указать количество
бетона равное рабочему объему бетоносмесителя (60-70% от общего).

Краткое описание тяжелых бетонов

Железобетонные изделия для строительства изготавливаются не только на
специализированных предприятиях, но и очень часто отливаются непосредственно на возводимом объекте. Без
бетона не обходится ни одна стройка. Для создания надежной конструкции с заданными техническими
характеристиками используют тяжелый бетон, который в соответствии со строительными нормами обладает
объемной массой свыше 1 800 кг/м3.

Отличительные особенности тяжелого бетона

Производство строительных материалов осуществляется в двух категориях: легкие и
тяжелые бетонные изделия. Они существенно отличаются по физико-технологическим характеристикам и
соответственно по области применения:

• Легкие бетоны

— производятся на основе «легких» наполнителей, которые значительно снижают объемную массу и повышают
теплоизоляционные свойства. К тому же чем легче бетон, тем он имеет большую пористость, а значит низкую
гидравлическую сопротивляемость, поэтому изделия из легкого бетона применяются для внутренних
неответственных конструкций без сильного динамического разрушающего воздействия.

• Тяжелые бетоны

— характеризуются высокой прочностью и малой пористостью, что гарантирует отменную стойкость к любым
механическим и химическим воздействиям. Строительные материалы из тяжелого бетона применимы для особо
ответственных конструкций с открытой (природной) эксплуатацией, в том числе для возведения фундаментов,
стен, и заливки полов.

Характеристики тяжелого бетона

Расчет и подбор состава и пропорций тяжелых бетонов осуществляется с учетом
требуемых характеристик (свойств):

• Прочность

– главный показатель способности железобетонных изделий выдерживать разрушающую нагрузку. Именно этот
показатель указывает на область применения бетона в высотных зданиях, фундаментах или гидротехнических
сооружениях. Показатель классифицируют от В3,5 до В60, что соответствует маркировке пределу прочности от
М50 до М1000 (от 5 до 100 Мпа).

• Температурное расширение и огнестойкость тяжелого бетона

– показатель возможности использования строительных изделий в зонах температурного воздействия. Так,
заливка пола из тяжелого бетона имеет коэффициент расширения не более 0,5 мм на погонный метр. Бетон
способен выдерживать температуру до 500 градусов (выше происходит разрушение), а при температуре порядка
200 градусов теряется его прочность не более 30%.

• Пористость, водостойкость и морозостойкость

– смежные показатели, от суммы которых зависит эксплуатационная стойкость железобетонных изделий.
Пористость тяжелого бетона не должна превышать 15%. Морозостойкость маркируется по способности
выдерживать циклическое замораживание от F50 до F1000. Тяжелый бетон применяется при строительстве
каналов и мостов, поэтому их водостойкость в пределах по маркировке W2 — W20 (цифра – показатель
воздействия воды в кгс/см2).

Применение тяжелого бетона

Очень важно правильно проводить расчет и подбор состава и пропорций тяжелых
бетонов, т.к. от этого зависит марка получаемого бетона и области его применения:

— Особо ответственные конструкции и гидросооружения должны возводиться из бетона марки не ниже М500.

— Ответственные сооружения, фундаменты и стены многоэтажек, плитные основания изготавливаются из бетона
М250 – М350.

— Индивидуальное строительство может осуществляться бетонами М150 – М200.

— Неответственные бетонные изделия для дорожек, отмосток и элементов дорожного или ландшафтного дизайна
могут отливаться прочностью М50 – М150.

Расчет состава тяжелых бетонов производится по методике в соответствии с ГОСТ 27006 — 86
(1989) «Бетоны. Правила подбора составов» и ГОСТ 7473 — 94 «Смеси бетонные. Технические условия».

Структурные особенности тяжелого бетона

Состав и пропорции используемых составляющих для тяжелого бетона напрямую влияет
на его технологические и физические характеристики, поэтому расчет должен проводиться достаточно точным,
что удобнее осуществлять на онлайн-калькуляторе.
Для отливки качественных бетонных изделий с подходящими техническими характеристиками необходимо
учитывать ряд особенностей изготовления тяжелого бетона:

• Заполнители используются обязательно двух типов: крупноформатные и мелкие.

Крупноформатные заполнители (щебень или гравий) обеспечивают прочность бетона, а мелкий — за счет
уплотненного распределения повышает плотность и снижает пористость бетона. Заполнитель крупных форматов
с угловатыми формами обеспечивает меньшую усадку отливки и эксплуатационную высокую динамическую
прочность. Фракция мелкого заполнителя также влияет на характеристики бетонного изделия: чем мельче, тем
плотность и водостойкость повышается. Стоит учесть, что от прочности крупноформатного заполнителя
зависит и прочность самой бетонной отливки.

• Пластичность бетона или удобоукладываемость

– способность бетонной смеси полностью заполнить заливаемую форму с достаточным уплотнением для
гарантирования расчетной его прочности. Пластичность маркируют от П1 (минимальная) до П5 (максимальная).
Для заливки открытых площадок с применением уплотняющей (вибрационной) техники можно брать бетоны П1, но
для сложных конструкций необходимо применять высоко пластичные бетонные растворы от П3 до П5.

Вода – важный расчетный ингредиент, добавление которого сверх нормы не допустимо.

Ошибочно думать, что добавлением воды можно повысить пластичность бетона без вреда
его качеству, т.к. падает его однородность и прочность и увеличивается усадка. Для повышения
пластичности бетона используют пластификаторы, которые улучшают способность перемещения наполнителей,
что гарантирует качественное заполнение формы и легкий выход из отливки воздуха с равномерной структурой
всего бетона. Профессиональное строительство обязательно использует пластификаторы.

Подвижность бетонной смеси

Подвижность бетонной смеси – важнейший показатель удобоукладываемости, который
показывает возможность метода (ручного или с использованием механизмов) качественного заполнения формы
бетонных конструкций различного применения:

• Ж2

– применима для массивных железобетонных конструкций и опорных площадок. Обязательно использование
виброуплотняющей техники.

• Ж1

– бетонные смеси для возведения стеновых конструкций гражданского и промышленного назначения. Заполнение
малых форм допустимо производить без механического уплотнения, но объемные изделия изготавливаются
только с применением виброуплотнения.

• П1

– рекомендуется проводить отливку непосредственно на месте возведения элемента конструкции. Подвижность
применима для изготовления тонкостенных изделий с армированием не более 1%. В частном строительстве
отливаются плиты, опоры и балки малого сечения с ручным и механическим уплотнением.

• П2

– применяется для ответственных армированных (более 1%) конструкций: балки, элементы бункеров и мостов.
Изготавливаемые детали обладают повышенной прочностью. В зависимости от формы используется ручное или
механическое уплотнение.

• П3

– бетон с отличной заполняющей способностью, заливаемый в скользящие опалубки с армированием более 1%.
Особо популярен как в частном строительстве, так и коммерческом. В отдельных случаях необходимо для
качественного заполнения сложных форм применение вибратора.

• П4

– раствор легко заполняет любые формы опалубки без применения вибраторов, поэтому такой бетон очень
популярен в частном строительстве: отливка фундаментов, стеновых и плитных конструкций. К тому же
раствор с пластичность П4 идеально подходит для заполнения форм с густым армированием более 1%, при этом
качество укладки обеспечивается простой штыковкой.

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого
пункта. Если вы не нашли ответа на свой вопрос, вы можете связаться с нами по обратной
связи.

Общие сведения по результатам расчетов

• Количество цемента

— Общее расчетное количество необходимого цемента на весь объем.

• Количество воды

— Общее расчетное количество необходимой воды на весь объем.

• Количество мелкого и крупного заполнителей

— Общее количество мелкого и крупного заполнителей на весь объем в килограммах.

• Плотность бетонной смеси

— Плотность бетонной смеси в сыром состоянии.

• В/Ц

— Водоцементное соотношение бетонной смеси.

• Пропорции

— Относительное соотношение компонентов бетонной смеси. Ц — часть цемента; П — часть мелкого
заполнителя; Щ – часть крупного заполнителя; В – часть воды.

• Стоимость

— Стоимость каждого материала и общая на весь объем.