Расчет состава бетона

1. Водоцементное отношение определяют по следующим формулам:

А) для бетонов с

В	≥ 0,4	Rб. = А • Rц.
Ц

Ц	- 0,5
В

После преобразования эта формула имеет следующий вид

В	=	А • Rц.
Ц	Rб. + (0,5 • А • Rц.)

Б) для бетонов с

В	< 0,4	Rб. = А1 • Rц.
Ц

Ц	+ 0,5
В

После преобразования эта формула имеет следующий вид

В	=	А1 • Rц.
Ц	Rб. - (0,5 • А1 • Rц.)

где: R_б. - марка бетона

R_ц. - марка цемента

А - коэффициент, учитывающий качество заполнителей.

Характеристика заполнителей и цемента	А	А1
Высококачественные	0,65	0,43
Рядовые	0,60	0,40
Пониженного качества	0,55	0,37
А - для рядовых конструкций А1 - для высококачественных конструкций

2. Расход воды на 1м³ бетонной смеси определяем по таблице 2 учитывая следующие данные:

• ОК (подвижность бетонной смеси)

• Крупности заполнителя

• Вида заполнителя

Данные принимаем из следующей таблицы (таблица 2)

Таблица 2. Водопотребность бетонной смеси.

Удобоукладываемость бетонной смеси	Расход воды, кг/м3, при наибольшей крупности заполнителя, мм
Осадка конуса, мм	Жесткость, с	Гравия	Щебня
1-2 3-4 5-6 7-8 9-10	150-200 90-120 60-80 30-50 15-30 - - - - -

Примечание. Данные таблицы справедливы для бетонной смеси на портландцементе и песке средней крупности. При применении пуццоланового портландцемента расход воды увеличивают на 20 кг/м³; при использовании мелкого песка взамен среднего расход воды также увеличивают на 10 кг, а при использовании крупного песка - уменьшают на 10 кг.

3. Определяем расход цемента на 1м³ бетона [ ГОСТ 200 - 400 кг]

4А. Определяем расход щебня или гравия на 1 м³ бетона [ ГОСТ 1 100 – 1 470 кг]

Щ (Гр.) =
Vп. щ.	× α +
	Рнщ.	Рщ.

где V_п.щ. - пустотность щебня или гравия в стандартном рыхлом состоянии.

Vпустот.щ.(гр.) =	Рщ. (гр.) – Рнщ. (гр.)
Рщ. (гр.)

где: α - коэффициент раздвижки зёрен щебня (гравия)

при ОК = 4 - 5 см

α =1,25 - 1,6

в зависимости от расхода цемента

при ОК = 1 - 3 см

α = 1,25 - 1,5

для жестких бетонов α = 1,05 - 1,1

Р_{щ. (гр.)} – истинная плотность щебня (гравия), кг/м³

Р^н_{щ. (гр.)} ^_ насыпная плотность щебня (гравия), 1м³

[ ГОСТ 1 100 – 1 470 ] кг/м³

4Б. Определяем мелкий заполнитель (песок) на 1м³ бетонной смеси

П =[1 - (

Ц	+	Щ (Гр.)	+	В	)] · РП
Рц.	Рщ. (гр.)	1 000

[по ГОСТу П=500 - 700 кг]

Определив расход компонентов Ц, В, П, Щ(Гр) на 1 м³ бетонной смеси вычисляем её расчетную плотность:

Р_б.с. = Ц + В + П + Щ(Гр) кг/м³

Рассчитав компоненты по весу на 1 м³ бетона произведем расчет на любую ёмкость бетономешалки. Для этого потребуется определить коэффициент выхода бетона [ß (бета)] по формуле:

ß =
Ц	+	П	+	Щ (Гр.)
	Рнц.	РнП.	Рнщ (гр.)

Р^н_ц. – насыпная плотность цемента

Р^н _{щ (гр.)} – насыпная плотность щебня (гравия), 1м³

Р^н_п. – насыпная плотность песка

ß для крупнозернистых 0,63 - 0,7

ß для среднезернистых 0,65 - 0,67

ß для мелкозернистых 0,7-0,8

[ß обычно находится в пределах 0,55 - 0,75 т.е. ß < 1]

Формулы расчета, составляющих бетонной смеси на заданную ёмкость бетономешалки:

1. Цv =	ß · Vб.м.	· Цфакт		2. Пv =	ß · Vб.м.	· Цфакт

3. Щ(Г)v =	ß · Vб.м.	· Щ(ГР)факт		4. Вv =	ß · Vб.м.	· ßфакт

V_б.м. – объём бетономешалки.

Ц_факт цемент

П_факт песок Полученное при расчёте

Щ(Гр)_факт щебень (гравий) на 1м³ бетонной смеси.

В_факт вода

Проверка:

Для того чтобы убедится в расчётах, делают проверку.

Цv	+	Пv	+	П(ГР)v	≈ Vб.м.
Рнц.	Рнп.	Рнщ (гр.)

Ц_v, П_v, Щ(Гр) _v - эти результаты берут после расчёта ß (бета).

5. Произвести расчет бетона по объему следует через формулу плотности:

Ро =	m
V

откуда после преобразования имеем:

V =	m
Р

где m – масса материала

Р – его плотность

V – объем материала

ПРИМЕР (ЗАДАЧА)

Требуется подобрать состав тяжелого бетона марки R_б. = 300 кг/см (30 МПа) для бетонирования монолитных балок и колон среднего сечения и рассчитать расход материалов на замес в бетоносмесителе с полезным объёмом барабана 1 200 л; подвижность бетонной смеси ОК = 3 см. Характеристика исходных материалов: портландцемент активностью R_ц. = 460 кг/см (46 МПа), насыпная плотность составляющих Р_{цемента} = 1 200 кг/м (1,2 г/см) Р_песка = 1 500 кг/м (1,5 г/см); Р_{гравия (щебня)} = 1 600 кг/м (1,6 г/см); их истинная плотность Р_ц. = 3 100 кг/м ; Р_п. = 2 600 кг/м; Р_щ(гр) = 2 700 кг/м; пустотность гранитного фракционированного щебня V_щ. = 0,41 наибольшая крупность зёрен щебня 40 мм.

1. Водоцементное отношение вычисляем по формуле

Rб. = ARц.		Ц	- 0,5
В

После преобразования эта формула имеет следующий вид:

В	=	ARц.	=	0,65 · 460	= 0,67
Ц	Rб. + 0,5 ARц.	300 + (0,5 · 0,65 · 460)

Значение коэффициента А равно 0,65, выбрано по таблице 1 как для высококачественных материалов.

2. Расход воды на 1м бетонной смеси определяют по таблице 2, учитывая заданную осадку конуса бетонной смеси. ОК = 3 см. Для получения бетонной смеси такой подвижности с применением в качестве крупного заполнителя щебня с наибольшей крупностью зёрен 40 мм расход воды на 1 м бетонной смеси должен составлять 175 кг.

3. Расход цемента на 1 м бетона составит:

Ц =	В	=		= 261 кг [по ГОСТу Ц = 200 - 400 кг/м2]
В / Ц	0,67

4. Расход щебня в сухом состоянии на 1м³ бетона определяют по формуле:

Щ(Гр) =		=		= 1 422 кг
Vп.щ.	· α +		0,41	· 1,3 +
	Рн.щ.	Р щ.		1 600	2 700

[поГОСТу Щ=1100 - 1470 кг/м³]

Значение коэффициента раздвижки зерен α, равное 1,3, выбрано по рекомендациям, приведенным в справочной литературе, (см. стр. 4 ИТК)

5. Расход песка в сухом состоянии на 1 м³ бетона определяют по формуле:

П = [1 – (

Ц

+

В

+

Щ(Гр)

)] • Рп. = [1 – (

+

+

1 422

)] • 2 600 = 556 кг

Рц.

1 000

Рщ (гр.)

3 100

1 000

1 600

[по ГОСТу П = 500 - 700 кг/м³]

В результате проведенных расчетов получают следующий ориентировочный (лабораторный) состав бетона (кг/м³):

- Цемент.............................261

- Вода.................................175

- Щебень............................1 422

_______________

Итог...... 2 414 кг/м³

Полученное в итоге значение является расчетной плотностью бетонной смеси, т.е. Р_б.см. = 2 414 кг/м

6. Коэффициент выхода бетона вычисляют по формуле:

ß =

=

=

= 0,67

Vц.

+

Vп.

+

Vщ.

Ц

+

П

+

Щ

+

+

1 422

Рнц.

Рнп.

Рн.щ.

1 200

1 500

1 600

7. Дозировку составляющих бетонной смеси (кг) на один замес бетоносмесителя с полезным объёмом барабана 1,2 м (1 200 л) определяют по формулам:

Цv =	ß Vб. м.	• Ц =	0,67 • 1,2	• 261 = 209,84 г (цемент)

•

Вv =	ß Vб. м.	• В =	0,67 • 1,2	• 175 = 140,7 кг (вода)

•

Пv =	ß Vб. м.	• П =	0,67 • 1,2	• 556 = 447,02 кг (песок)

•

Щv =	ß Vб. м.	• Щ =	0,67 • 1,2	• 1 422 = 1 143,29 кг (щебень и гравий)

•

Проверка:

Цv	+	Пv	+	Щ(Гр)	=	209,8	+	447,02	+	1 143,29	≈ 1,18 м3 = 1,2 м3
Рнц.	Рнп.	Рнщ (гр.)	1 200	1 500	1 600

9. Для получения производительного состава в соотношении по массе расхода каждого компонента бетонной смеси делят на расход цемента

Ц	:	П	:	Щ	=	209,84	:	447,02	:	1 143,29	≈ 1 : 2,13 : 5,45
Ц	Ц	Ц	209,84	209,84	209,84

В	=	140,7	= 0,67
Ц	209,84

при

Вывод:

После расчета на вязкость в лаборатории из приготовленной бетонной смеси пробных замесов объемом по 50 л., приготавливают контрольные образцы размером 200×200×200 мм, которые после хранения в нормальных условиях испытывают в заданные сроки (7 и 28 суток) на гидравлическом прессе.

По результатам испытаний строят график и уточняют водоцементное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной марки.

4.7. Тема «Строительные растворы»

До начала расчета состава раствора, необходимо изучить основные особенности растворной смеси и раствора. Так как в составе растворов нет крупного заполнителя, то в сущности, они представляют собой мелкозернистые бетоны. Поэтому общие закономерности, характеризующие свойства бетона, в принципе применимы и к растворам. Однако при использовании растворов надо учитывать две особенности:

во - первых, их укладывают тонким слоем (1...2см.), не применяя специального механического уплотнения;

во - вторых, растворы часто наносят на пористые основания (кирпич, бетон, легкие камни и блоки из пористых горных пород), способные сильно отсасывать воду. В результате этого изменяются свойства раствора, что учитывают при назначении его состава, т.е. для монтажа, кладки, отделки и специального назначения.

Главным свойством растворных смесей является - удобоукладываемость т.е. - подвижность, которая характеризует ее способность растекаться на основании под собственным весом. И это свойство определяют в лаборатории, или непосредственно на строительной площадке.

Подвижность выбирают с учетом назначения раствора и способа производства.

Состав строительного раствора определяют по эмпирическим формулам в следующей последовательности:

- перед расчетом состава раствора необходимо испытать исходные материалы,

- определить активность и насыпную плотность цемента, гранулометрический состав и модуль крупности песка,

- плотность неорганической добавки - пластификатора.

Состав сложного раствора обычно подбирают исходя из заданной марки раствора - R_{p .}

- активности цемента - R_ц.

- степени подвижности растворной смеси, необходимой по условиям производства работ.

Состав растворной смеси рассчитывается в такой последовательности: