Состав бетонной смеси и водоцементное отношение - Brigada-Doma.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Состав бетонной смеси и водоцементное отношение

Водоцемементное соотношение

Основным параметром замеса бетонной смеси является водоцементное соотношение. Это относительная величина (по массе) количества чистого цемента в замесе к воде, которой смесь затворяют.

От этого соотношения напрямую зависят прочность, водонепроницаемость и подвижность готового бетона. Конечно, на итоговые характеристики бетона влияет не только количество воды, но и её качество.

Очень частой причиной падения прочности бетона, замедления и даже остановки процесса его твердения является химический состав воды, на которой замешан раствор.

Качество воды нормируется ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия»

Данный стандарт выставляет следующие требования к воде замеса:

  1. Вода не должна содержать примесей минеральных веществ, следов нефтепродуктов, жиров и органических остатков.
  2. Содержание органических ПАВ, фенолов и сахаров не должно превышать 10 мг / дм3.
  3. Уровень pH должен быть в пределах от 4 до 12,5
  4. Окисляемость не должна превышать 15 мг / дм3.

Понятно, что все эти требования легко соблюдать в лабораторных условиях. Но, как быть с замесом бетона дома или на даче, где не всегда есть возможность измерить химические показатели.

В этом случае, мы настоятельно рекомендуем придерживаться простого правила – замешивайте на питьевой (или условно питьевой) воде. Это может быть вода из скважины, колодца, водопровода, либо природная, но прошедшую очистку. Грубейшей ошибкой загородной стройки является использование воды из ближайшего пруда, канавы или лужи. Даже при внешней прозрачности и чистоте, такая вода, чаще всего, перенасыщена органическими и минеральными загрязнителями, которые будут препятствовать нормальному процессу гидратации бетона и пагубно повлияют на его качество.

Пропорции воды и цемента

Итак – с выбором воды определились. Сколько же её лить в замес?

Возьмём, для примера самую распространённую в частном строительстве пропорцию «1 к 3» (по песку):

  1. 1 часть цемента
  2. 3 части песка
  3. 5 частей заполнителя
  4. 0,5 части воды

В этом случае В/Ц будет 0,5 – это средний показатель, чаще всего встречающийся в строительной практике с немодифицированным бетоном.

Набор прочности и морозостойкость

Рассмотрим, как конкретно влияет водоцементное соотношение на скорость набора прочности и морозостойкость бетона.

Прочность бетона в % на

1 сутки3 сутки7 сутки28 сутки90 сутки360 сутки0,4244871001151380,51743661001191470,61137641001211550,783364100135167
в/ц = 0,4в/ц = 0,5в/ц = 0,6
Нормальные условия400250150
Повышенная влажность среды200150100

Чем В/Ц ниже – тем бетон быстрее набирает раннюю прочность, но тем труднее его обрабатывать и тем медленнее он будет набирать дополнительную прочность после 28 дней. Однако, морозостойкость такого бетона будет выше.

Чем В/Ц выше – тем медленнее, бетон наберет раннюю прочность, но его будет легче укладывать в форму и он быстрее наберет дополнительную прочность.

Теоретически, для нормального реагирования, цементу достаточно воды в количестве ¼ от собственной, т.е. В/Ц. Но, это в идеальных условиях – не лежалый цемент, чистый (без пыли) заполнитель оптимальной влажности. В реальных условиях, редко кто промывает гравий и песок, на котором замешивает бетон. Соответственно – часть воды уйдёт на смачивание заполнителя и впитается в него.

Дополнительная вода в смеси образует ячейки – поры, и каналы – капилляры. После застывания бетона и испарению всей лишней влаги эти поры и капилляры будут способствовать снижению касса водостойкости бетона, так как они отлично впитываю влагу. Это приведёт к повышенной намокаемости бетона и, как следствие – худшей морозостойкости. Также циклическое замерзание и оттаивание воды рано или поздно приведет к началу разрушения бетона.

Вернёмся к нашему теоретическому замесу.

Возмём, для примера, цемент М500. При пропорциях 1:3:5:0,5 примерная марка бетона будет 300 – 350.

Подвижность и удобоукладываемость такого бетона будет невысокая, что вызовет затруднения при укладке его в форму и разравнивание. Потребуется дополнительная виброобработка и уход за уложенной смесью (дополнительное проливание водой), так как излишне быстрое испарение воды из смеси приведёт к образованию усадочных трещин, остановке процессов гидратации цемента и значительно снизит прочность бетона.

Для повышения удобоукладываемости чаще всего в замес добавляют воду, но, как сказано выше – это приведет к падению марочной прочности и морозостойкости бетона.

Чтобы этого не произошло – вместо дополнительной воды лучше использовать пластификаторы и комплексные добавки для бетона, которые позволят получить достаточную (до П5) пластичность бетонной смеси даже при В/Ц 0,25 – 0,3. Такой бетон будет обладать повышенной марочной прочностью, морозостойкостью, при этом будет достаточно подвижный для полного заполнения опалубки без образования пустот. Дополнительная виброобработка также не потребуется.

Используя добавки для бетона Cemmix Вы сможете получить оптимальные характеристики водоцементного соотношения в смеси, без потери в прочности, или перерасхода цемента.

Звоните на горячую линию Cemmix – мы поможем по всем вопросам!

8 800 550 52 82 (звонок беслатный по территории РФ)

Что такое водоцементное отношение для бетона и почему его нужно учитывать

Водоцементное отношение – это отношение объема воды к массе цемента в бетонном замесе. От величины данного параметра напрямую будет зависеть непроницаемость бетона. В строительстве водоцементное отношение высчитывается по формуле в/ц = масса воды/масса цемента, обычно равно 0.25, что в пропорциях получается как 1:4.

Некоторые добавляют воду в соотношении 0.35-0.6 для облегчения работы с раствором, что сказывается на прочности кладки или монолита. Поэтому если есть необходимость сделать раствор более текучим, но сохранить прочность, можно использовать специальные пластификаторы.

Соотношение песка, воды и цемента влияет на стойкость бетона к усилию на сжатие. Чем больше воды в смеси, тем менее прочным будет бетон, более проницаемым и менее плотным, что соответствующим образом сказывается на прочности и долговечности всего здания или конструкции. Лишняя вода, которая не вступила в реакцию, в процессе застывания бетона будет испаряться и может стать причиной появления трещин, пустот, иных дефектов.

Бетон затвердевает при прохождении химической реакции воды с цементом и песком – реакции гидратации, сопровождаемой выделением тепла (теплота гидратации). Для получения качественного раствора для каждого кг цемента берут 250 миллилитров воды.

Предварительный расчет

Для расчета потребности материалов берут распространенное соотношение 1:3:5 – первая цифра указывает на вес цемента, вторая обозначает песок и третья гравий. Воду добавляют в соотношении 0.25 к весу цемента. Погрешность может составлять около 10%.

Перед тем, как готовить бетон, необходимо посчитать, сколько всего понадобится смеси для выполнения работ. Так, если заливается ленточный фундамент, то значение (по проекту) периметра здания умножают на высоту основания (все расчеты в метрах). В других случаях используют подходящие методы вычисления объема. Полученное число умножается на 250 килограммов, ведь именно столько цемента нужно для замеса куба бетонной смеси хорошей жесткости.

Требования к материалам

При покупке цемента обязательно нужно обращать внимание на дату производства – чем больше срок хранения, тем хуже качество цемента. После полутора лет хранения цемента в идеальных условиях для выполнения серьезных работ он непригоден. Чтобы проверить качество цемента в бытовых условиях, можно насыпать его на сухую ладонь и сжать ее в кулак – цемент оптимального качества почти полностью «вытечет» сквозь пальцы.

Песок лучше выбирать мелкозернистый – до 1.25 миллиметров, что позволит понизить объем воздушных промежутков. В песке не должно быть пыли, других включений органики. Фракция щебня/гравия не должна превышать треть ширины опалубки. Для приготовления жесткого бетона недопустимо использовать щебенку известковых пород.

Если планируется выполнять армирование, фракция частиц должна быть равна максимум четверти наименьшего размера конструкции и трем четвертям просвета между стержнями арматуры. Несоблюдение этих правил приведет к появлению пустот в бетонном монолите, что значительно понизит прочность и долговечность конструкции.

Определение количества воды

Водоцементное отношение для бетона очень важно. Без воды не пройдет реакция затвердения цемента и не удастся получить желаемый результат. Для прохождения реакции достаточно воды в объеме, равном четверти веса цемента. Но мешать такую смесь достаточно сложно, поэтому обычно воду берут в большим объемах, повышая его текучесть (пластичность).

С добавлением воды в смесь нужно быть очень осторожным, так как лишняя вода способствует заполнению смесью формы самотеком, просачивается через опалубку, долго испаряется, способствует появлению пор в бетоне, распространению трещин. Бетон точно не будет прочным, если в раствор влито много воды.

Для того, чтобы цементный раствор поддавался укладке и плотно заполнял форму, гарантируя максимальную прочность, обычно берут показатель 0.6. Нужно отметить, что такое водоцементное отношение актуально для бетона марки М75: для приготовления кубического метра раствора берут около 150 л (кг) воды.

Чтобы понять, сколько воды нужно, желательно понять принцип ее действия в растворе. Вода нужна для двух функций: прохождения химической реакции схватывания и отвердевания цемента (около 30% от общего веса воды, что используется) и придания текучести бетону (чтобы с ним можно было работать). Таким образом, большая часть воды нужна для повышения комфорта работы со смесью – ее-то и можно уменьшать: добавлять пластификаторы, работать с жестким бетоном, трамбуя его специальными вибраторами или вручную.

Жесткий бетонный раствор

Жесткий бетон содержит небольшой объем воды в составе. В процессе укладки требует мощного механического уплотнения, прессования или трамбовки. Для приготовления жесткой смеси берут сравнительно немного цемента. Использование такого бетона актуально для создания сборных железобетонных конструкций в условиях заводов, оборудованных мощными машинами для уплотнения. В индивидуальном строительстве такие бетоны редко применяют.

Нужную прочность получают посредством соблюдения пропорций ингредиентов в бетоне. Чтобы понять, подойдет ли выбранная пропорция для приготовления прочного бетона и выполнения работ, желательно сделать пробный замес.

Пробный замес

Чтобы в домашних условиях приготовить бетон нужной консистенции и характеристик, выполняют пробный замес. Сначала все работы выполняются с использованием мастерка или лопаты совкового типа, потом же, после определения нужной пропорции, используют бетономешалку.

В емкость или на стальной лист, подготовленную площадку насыпают лопату цемента, 3 полных лопаты песка, увлажняют смесь, тщательно перемешивают лопатой. Далее всыпают крупную фракцию в объеме 5 лопат, добавляют по чуть-чуть воду и мешают, пока не получится вязкая консистенция. Воду лучше лить из емкости, чтобы определить нужный объем.

Потом бетонную смесь берут в руки, делают шар, кладут на любую площадку. На руках явных следов цемента быть не должно, а ком затвердеет и сохранит форму – значит, замес правильный. Такой бетон соответствует марке М75. Если же ком плывет – в нем много воды. Расслоение говорит о недостаточном объеме воды.

Если есть время ожидать затвердения раствора, можно провести другую проверку: залить бетон, выждать нужный период, потом ударить по монолиту зубилом в попытках расколоть. Если зубило вошло в толщу максимум на 5 мм, водоцементное отношение правильное, это бетон М75. И кусочки от монолита откалываться не должны.

Читайте также:  Класс бетона в20 какая марка

Советы по работе с бетоном М75

В процессе замеса и укладки жесткие цементные смеси требуют знания правил работы с ними. Бетон марки М75 довольно часто применяется в частном строительстве, так как демонстрирует хорошие показатели усилия на сжатие (до 75 килограммов силы на квадратный сантиметр площади). Этого достаточно для гарантии надежности и долговечности конструкции. Нагрузки на изгиб/растяжение компенсируются армированием.

О чем нужно помнить:

  • Для снижения нагрузки берут небольшую бетономешалку и ручной вибратор с наконечником соответствующего диаметра.
  • Между слоями, залитыми в разное время, схватывание будет плохим. Поэтому необходимо армирование либо заливка (засыпка) за один раз.
  • При ручной трамбовке больше 30 сантиметров слоя заливать нежелательно.
  • После заливки и трамбовки смесь укутывают гидроизоляцией – накрывают полиэтиленовой пленкой, к примеру, чтобы избежать преждевременного схватывания бетона. Зимой конструкцию нужно утеплить.
  • Опалубка должна быть очень прочной, чтобы выдержать заливку и вибрацию, трамбовку.
  • После демонтажа опалубки вид фундамента будет не очень эстетичным – это нормально, все несовершенства будут сглажены отделочными работами.

Водоцементное отношение – очень важный параметр для замеса правильной бетонной смеси с нужными характеристиками. Поэтому всегда до начала приготовления раствора нужно все тщательно просчитывать, чтобы получить желаемый результат.

Строительный справочник | материалы – конструкции – технологии

Вы здесь

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 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.

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, объём 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 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.

Таблица 1. Значение водоцементного отношения (В/Ц)

Проектная марка бетонаМарка цемента
400500
1001,03
1500,85
2000,690,79
2500,570,65
3000,530,61

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.

Таблица 2. Расход воды и содержание песка в смеси заполнителей для пробных замесов товарного бетона

Наибольший размер зерен щебня, ммСодержание песка, % от общего количества заполнителей по абсолютному объемуРасход воды на 1 м3 бетона, л
10-1256230
1552220
2049200
2546195
4041185
5039177
7035167

Примечание. Если в составе щебня имеется песок, его количество надо уменьшить. Расход воды приведен с учетом условного водопоглощения щебня до 1,5%

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 таблице 2 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.

Таблица 3. Группы песка

Группы пескаМодуль крупности Мк
Крупный3,5 – 2,4
Средний2,5 – 1,9
Мелкий2,0 – 1,5
Очень мелкий1,6 – 1,1
ТонкийМенее 1,2

Таблица 4. Минимальный расход цемента для бетонов на портландцементе, твердеющих в естественных условиях

Проектная марка бетонаУдобоукладываемость бетонной смесиРасход цемента, кг/м3, марки
осадка конуса, смжесткость, с400500
М1505-9225
1-4210
5-10200
М2005-9265235
1-4245210
5-10235200
11-20220
М2505-9310275
1-4285250
5-10270235
11-20255220
М3005-9355315
1-4325290
5-10305270
11-20285250
М3505-9400360
1-4365325
5-10345310
11-20320290
М4005-9405
1-4365
5-10340
11-20320

Абсолютный объем песка Ап, (литр), определяем по формуле

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:

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 = АпYп

П = 290*2,63 = 763 кг

Щ = АщYоб.щ

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. 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.

Читайте также:  Как положить линолеум на бетонный пол

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.

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:

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:

Водоцементное отношение бетонной смеси (В/Ц) — что это такое?

Вода – неизменный компонент любого бетона. К ней определяются определенные требования – низкая кислотность, отсутствие солей и органических добавок, таких как грунт, жиры, нефтепродукты и т.д. Но для качественного бетона важным моментом является и водоцементное соотношение – количество жидкости и цемента, которые нужно добавить для получения конкретного объема раствора.

Почему это важно?

Под водоцементным соотношением понимают отношение массы воды к массе цемента, необходимого для приготовления рабочей смеси. Если в бетон добавить жидкости больше, чем нужно, его качество резко ухудшается, показатели бетона М400 могут соответствовать марке М200. После укладки монолит расслаивается, при этом его прочность снижается в несколько раз. Тем не менее, без воды невозможна гидратация цемента, поэтому она должна присутствовать. По водоцементному соотношению бетонной смеси требования изложены в ГОСТ по каждому конкретному виду цемента. Снижение прочности бетона в зависимости от марки и В/Ц соотношения представлено в графике.

Этот же процесс можно увидеть по таблице:

Нелинейность характеристик связана с тем, что химический процесс отвердевания бетона достаточно сложен. Например, влага, которая не участвует в гидратации, остается несвязанной, в результате чего в монолите остаются капилляры и поры, снижающие его плотность и прочность. При этом поры к поверхности бетона расширяются, поэтому он начинает крошиться за счет снижения водопроницаемости. Если влага остается в толще бетона до морозов, она неизбежно замерзнет и начнет разрывать конструкции изнутри, уменьшая прочностные характеристики. При этом лишняя вода влияет на подвижность раствора, которая тоже должна быть оптимальной. Зависимость высоты конуса от водоцементной смеси и пропорций других компонентов можно увидеть в следующей таблице:

Это означает, что правильно подобранное водоцементное соотношение – гарантия того, что бетон будет отвечать заявленным характеристикам.

Расчет количества воды

Согласно общепринятому правилу, для полной гидратации портландцемента ему потребуется всего 25% воды от его массы. Но на практике применить такую смесь невозможно, поскольку она окажется излишне жесткой, поэтому для получения достаточной пластичности потребуется больше воды. Чтобы получить пластичный, удобный для укладки раствор, необходимо показатель водоцементного отношения для бетона должен быть в рамках от 0,4 до 0,75. При меньшем значении его подвижность будет слишком мала и при укладке могут оставаться полости, если значение будет превышать максимальное, цемент расслоится, его прочность резко снизится, особенно это касается бетонов высоких марок.

От коэффициента В/Ц соотношения зависят свойства бетона. Если конструкции эксплуатируются в сложных условиях без дополнительной гидроизоляции, водоцементное соотношение не должно превышать 0,4, такой бетон используется, например, для производства тротуарной плитки. Для заливки фундаментов требуется большая подвижность смеси, поэтому допускается верхняя граница 0,75. Если бетонный монолит или конструкция требуют повышенных показателей морозостойкости, В/Ц не должно превышать 0,5.

Для изготовления бетонной смеси используется портландцемент высокой активности марок М400 или М500. Показатель соотношения воды к цементу, в зависимости от его вида, марки или класса бетона, можно определить по таблице:

Класс бетона (марка)ПЦ 400ПЦ 500
В 7,5 (М100)1,3
В 12,5 (М150)0,85
В 15 (М200)0,690,79
В 20 (М 250)0,570,64
В 22,5 (М300)0,530,61
В 25 (М300-М350)0,50,58
В 27,5 (М350)0,480,55

Очевидно, что чем выше марка бетона, тем больший расход цемента требуется при меньшем количестве жидкости, нужная подвижность в этом случае достигается за счет применения пластификаторов – присадок, повышающих подвижность бетона без добавления воды. К примеру, для изготовления бетона М300 на 100 кг цемента потребуется 100·0,53=53 л воды для ПЦ 400 или 100·0,61=61 л для ПЦ 500.

Распространенные ошибки

При самостоятельном изготовлении бетонной смеси нередко допускаются ошибки, существенно снижающие ее качество. Самая распространенная из них – превышенное водоцементное отношение. Это связано с тем, что очень важно правильно уложить, а затем уплотнить бетонную смесь, что легче сделать при большей подвижности, которая достигается добавлением лишней воды. Но при этом существенно снижается качество материала – первый признак, выступление жидкости на поверхности после укладки.

Добиться того же эффекта без превышения количества воды можно при помощи пластификаторов.

Еще одной распространенной ошибкой является неправильный уход за бетоном. Процесс гидратации цемента должен проходить при постоянной температуре и максимальной влажности. Поэтому его требуется регулярно смачивать или укрывать полиэтиленом. В этом случае плотность и прочность получившегося бетона будет в несколько раз превышать аналогичный показатель монолита, высушенного без соблюдения этих условий за счет появления микрополостей и капилляров.

При этом нужно осознавать, что изменение свойств бетона не находится в линейной зависимости от внешних факторов и состава. При сниженном показателе водоцементного соотношения смесь быстро схватится в течение первых трех дней, но такой бетон будет иметь меньшую прочность, чем тот, который был приготовлен с повышенным соотношением воды и цемента, при условии, что соблюдались все технологические условия. Поэтому при изготовлении бетонных смесей подбирать варианты с оптимальным значением водоцементного отношения.

При высоких водоцементных отношениях пространство между двумя цементными зернами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации цемента. Остается избыточная вода, которая испаряется и оставляет пустоты (поры, капилляры).

Вывод

Правильное водоцементное соотношение – одно из главных условий получения качественного бетона. При этом известное правило, что для гидратации цемента требуется только 25% воды от его массы, не применимо на практике. Это связано с тем, что некоторый излишек воды должен обязательно оставаться для обеспечения подвижности раствора. Малое количество воды негативно сказывается на прочности конструкций и монолитов после полного схватывания, делает невозможным качественное уплотнение смеси. Поэтому при производстве бетонов различных марок необходимо придерживаться технологических требований.

Лишняя влага в строительном растворе тоже приводит к снижению его качества. Если жидкость не связана должным образом, то компоненты раствора расслаиваются в нем относительно собственной плотности. В результате вместо монолита получается «слоеный пирог», не соответствующий никаким техническим требованиям. Главным признаком излишка воды — ее выделение на поверхности уложенного монолита. Поэтому, в тех случаях, когда требуется дополнительная удобоукладываемость раствора, например, заполнении опалубки с густым армированием, лучше использовать пластификаторы. Они придадут раствору дополнительную подвижность без добавления излишней воды. Обязательно нужно учитывать тот факт, что при укладке бетонной смеси при температурах ниже нуля, В/Ц должно быть как можно ниже, чтобы большая часть воды участвовала в гидратации вяжущего с выделением тепла.

В частном строительстве для получения нужного водоцементного соотношения целесообразно сделать пробный замес. Для этого к одной части цемента добавляют 3 части песка, слегка увлажняют получившийся материал и добавляют 5 частей щебня. После этого вода добавляется мелкими порциями из мерной посуды (чтобы знать ее объем) для получения нужной подвижности раствора. После этого ком бетонного раствора укладывают на ровную поверхность – если он держит форму, водоцементное отношение оптимальное, если расплывается – воды много, когда ком разваливается и расслаивается, в него нужно дополнительно добавить воду.

Состав бетонной смеси

Расчет состава бетона имеет цель установить такой расход материалов на 1 м³ бетонной смеси, при котором обеспечивается наиболее экономично получение заданной прочности бетона, и удобоукладываемой бетонной смеси.

Состав бетонной смеси должен в первую очередь обеспечить нужную марку готового уже отвердевшего бетона со всеми необходимыми характеристиками(морозоустойчивость, водонепроницаемость и так далее) при минимальном расходе цемента.

Исходными данными для определения состава бетонной смеси служат следующие требования:

1. Необходимый класс бетона или его проектная марка по прочности.

2. Его удобоукладываемость (задается в зависимости от условия работ или условия укладки бетона).

3. Требования по морозоустойчивости, коррозионной стойкости и водонепроницаемости, а также химической стойкости в агрессивных средах и других требований.

4. Требования по использованию крупности заполнителя (крупнозернистый или мелкозернистые бетоны), по режиму твердения и других условиях производства работ.

Для определения состава бетонной смеси необходимо сначала выбрать материалы для его приготовления, затем устанавливать их характеристики. Характеристики крайне важны для определения состава бетона, такие как плотность и активность цемента, плотность заполнителей в сухом состоянии, показатели пустотности крупных и мелкозернистых заполнителей, крупность зерен заполнителей и другие.

Для достижения более сбалансированного состава бетона и связанной структуры цементного теста в бетонной смеси необходимо правильно подобрать марку цемента. Марка цемента зависит от величины активности цемента и чем выше величина активности цемента тем выше его марка.

Установлено, что для приготовления бетонов активность цемента должна быть в пределах 0,7…2 от требуемой прочности бетона. Если значение отношения активности цемента к прочности бетонной смеси меньше 0,7 и больше 2,0, тогда цементное тесто бетона теряет связность и резко ухудшаются прочностные свойства цементного камня.

Величина отношения активности цемента к прочности бетона должна быть в следующих пределах:

1. Для вибрированных бетонных смесей-1,2…2,0.

2. Для вибрированных бетонных смесей с пригрузом-1,0…1,2.

3. Для бетонных смесей уплотняемых трамбованием и прессованием -0,7…1,0.

Читайте также:  Глубинные вибраторы для бетона характеристики

Если для приготовления бетона используются цементы с величиной активности значительно выше (2-3 раза и более) требуемой расчетной прочности бетона, при отсутствии агрессивной среды, тогда рекомендуется в состав бетонной смеси ввести тонкомолотые активные минеральные добавки.

Тонкомолотые активные минеральные добавки или микронаполнители снижают активность цемента но увеличивают общее количество вяжущего и экономят цемент. Оптимальное количество добавок в бетонной смеси зависит от марки цемента и определяется на основании лабораторных испытаний.

Согласно СНиП 5.01.23-83 марка бетонной смеси должна быть выбрана в зависимости от величины средней прочности бетона при сжатии а также условий его твердения.

Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по массе ( реже по объему) между количествами цемента, песка и щебня ( или гравия ) с указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу. Поэтому в общем виде состав бетонной смеси выражают соотношением цемент: песок: щебень =1; х : y при В/Ц= z, например, 1:2,4:4,5 при В/Ц=0,45.

различают два состава бетона : номинальный ( лабораторный) принимаемый для материалов в сухом состоянии и производственный ( полевой)-для материалов с естественной влажностью. К моменту расчета состава бетонной смеси нужно определить качество исходных материалов: цемента, воды, песка, щебня или гравия-согласно требованиям ГОСТов.

Состав тяжелого бетона рассчитывают по методу абсолютных объемов, который разработал проф. Б. Г. Скрамтаев. В основу этого метода положено условие, что тяжелый бетон уплотненный в свежем состоянии, приближается к абсолютной плотности , то есть сумма абсолютных объемов исходных материалов в 1 м³ равна объему уплотненной бетонной смеси.

Исходными данными для расчета состава бетона являются заданная прочность бетона Rб, характеристика бетонной смеси по степени подвижности или жесткости, а также характеристика исходных материалов -активность цемента Rц, плотности песка, щебня, гравия и пустотность щебня или гравия. В зависимости от условий в котором будет находится бетон в сооружении или конструкции, к нему могут быть предъявлены также требования по морозостойкости, стойкость к воздействию агрессивных вод, водонепроницаемость.

Высокая морозостойкость и непроницаемость плотно уложенного слоя бетона регулируется В/Ц и расходом вяжущего, отсюда вытекает необходимость нормирования В/Ц в гидротехническом, дорожном и других специальных бетонах. Состав бетонной смеси , то есть количество цемента, песка, щебня и воды устанавливают вначале ориентировочно методом расчета, а затем уточняют испытанием пробных замесов бетонной смеси.

Расчет состава бетона производят в следующем порядке : определяют цементно-водное отношение (Ц/В), обеспечивающее получение бетона заданной прочности и расхода воды. Рассчитывают потребный расход цемента , а затем щебня или гравия, песка. Также проверяют подвижность( жесткость) бетонной смеси при отклонениях этих показателей от проекта. Производят корректирование состава бетонной смеси, приготовляют образцы для определения прочности и испытывают в заданные сроки. Пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный.

Таблица №1. Рекомендуемые и допустимые марки цемента для тяжелых бетонов на крупном заполнителе

Для неармированных конструкций и изделий из бетона расход цемента должен составлять не менее 170 кг на 1 м³ бетона. Для железобетонных конструкций и изделий расход цемента должен составлять не менее 220 кг на м³ бетона. Таким образом согласно нормам и правилам расход цемента не должен превышать 600 кг/м³. Цемент нужно использовать такой марки, которая бы превышала расчетную в 2-3 раза.

Таблица №2. Рекомендуемые и допустимые марки цемента для мелкозернистых бетонов

Для портландцемента минимум в два раза а для остальных видов цемента в три раза.Это очень важно и поэтому необходимо запомнить такой момент.

Исходя из выше сказанного, для наглядности привожу таблицу рекомендуемых марок цемента для приготовления тяжелых бетонов и мелкозернистых.

В зависимости от требуемой нормативной прочности,то есть от требуемого класса бетона подбирают состав мелкого и крупного заполнителей.

Чем выше нормативный класс бетона тем выше требования к качеству заполнителей. Для снижения себестоимости производства бетонных смесей стараются всегда использовать заполнители из местных карьеров или расположенные на близком расстоянии.

Для приготовления бетонов среднего класса от В 10 до В 12,5 можно использовать заполнители среднего или низкого качества, то есть средней или низкой прочности. Например, мелкий песок или щебень низкой прочности из карбонатных горных пород, бой кирпича. Для бетонов класса от В15 до В 20 можно использовать щебень средней прочности а также гальку.

Для бетонных смесей классов выше В20 необходимо использовать качественные заполнители, то есть прочные и плотные из наиболее прочных горных пород. Они должны быть чистые без примесей загрязнения и тщательно подобранные. Как можно подобрать заполнители для приготовления мелкозернистых и крупнозернистых бетонных смесей можно прочитать в статье

Удобоукладываемость бетонных смесей назначается согласно СНиП 5.01.23-83. Состав бетонной смеси можно выразить в виде подбора мелкого и крупного заполнителя, расхода цемента и воды для приготовления 1м³ бетона. Для определения этих данных используют методологии апробированные в научных лабораториях.

Расчет состава бетона

1. Определяем водоцементное (В/Ц) отношение бетонной смеси по приведенной формуле или согласно таблице №1:

Таблица№1. Водоцементное отношение в бетоне заданной прочности.

Для обычных бетонов с Ц/В ≤ 2,5, то есть (Ц/В =1,4…2,5)

Rb=ARц(Ц/В-0,5), откуда Ц/В=Rb/(ARц)+0,5;

Для высокопрочных бетонов Ц/В>2,5

Rb=A1Rц(Ц/В+0,5), откуда Ц/В=Rb/(A1Rц)-0,5;

— Прочность при сжатии образцов -половинок балочек размерами 4 х 4 х 16 см.В ряде случаев принимают как требуемую прочность бетона.

-активность цемента кгс/см².

А -коэффициент зависящий от качества заполнителей:

Для высококачественных заполнителей коэффициент А принимается равным -0,8 для высококачественных материалов, для материалов среднего качества -0,75, 0,65- для цемента низких марок и мелкого песка песка.

Таблица№2. Ориентировочный расход воды для бетонной смеси

2.Определение расхода воды.

Оптимальное количество воды в бетонной смеси ( водосодержание, л/м³) должно обеспечивать необходимую подвижность ( или жесткость) бетонной смеси. Количество воды для затвердения 1 м³ бетонной смеси для всех расчетов в соответствии с ОНТП 07-85 принимается равным 200 л независимо от вида, жесткости и подвижности бетонных смесей.Также, расход воды можно подобрать с помощью таблицы №2.

3. Определяем расход цемента.

При определенном из формулы значении Ц/В и принятой водопотребности бетонной смеси В рассчитывают ориентировочный расход цемента, кг/м³ бетона по формуле Ц=В/(В/Ц),где

Ц -расход цемента на 1 м³ бетона.

В -необходимое количество воды для приготовления 1 м³ бетона.

В/Ц -водоцементное отношение.

Ц=В/(В/Ц)

Расход цемента на 1 м³ бетона должен быть не менее минимального. Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется меньше допускаемого по нормам , то его необходимо довести до нормы, сохранив прежнее В/Ц. Расход воды при этом пересчитывают, исходя из увеличенного расхода цемента. Минимальный расход вяжущего для бетонных конструкций -200 кг/м³ . Для железобетонных -220 кг/м³ и конструкций работающих в агрессивных средах-250 кг/м³.

4.Расход крупного и мелкого заполнителей.

Определяем расход заполнителей( песка и щебня или гравия) на 1 м 3 бетонной смеси. Для определения расхода песка и щебня ( гравия) задаются двумя условиями:

Сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона (л) равна 1 м³ (1000 л) уплотненной бетонной смеси:
Ц/ρц + В/ρв + П/ρп + Щ/ρщ, где Ц, В,П, Щ-содержание цемента , воды песка и щебня ( гравия ), кг/м³;

ρц, ρв, ρп, ρщ-плотности этих материалов, кг/м³;

Цементно-песчаный раствор заполнит все пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен: (Ц/ρц) + (П/ρп) +В +Vпуст.щ(г) ·[Щ (г)/ρн.щ(г)]α. Решая эти два уравнения, находят формулу для определения потребности в щебне или гравии:

Щ(г) =1000/V пуст.щ(г) α/ρн.щ(г)+1/ρщ(г)

V пуст.щ(г)-пустотность щебня или гравия в стандартном рыхлом состоянии ( в формулу подставляется в виде относительной величины);

α-коэффициент раздвижки зерен щебня ( или избытка раствора). Для жестких смесей α=1,05…1,20, для подвижных смесей α=1,2…1,4 и более; ρн.щ(г)-насыпная плотность щебня или гравия, кг/л; ρщ(г)-плотность щебня ( гравия) , кг/л. Коэффициент раздвижки также можно определить по графику ( смотри рисунок-1).

Рисунок-1. График для определения коэффициента раздвижки α

Коэффициент α определяет отношение между песком и щебнем в бетоне.После определения расхода щебня или гравия рассчитывают расход песка ( кг/м³) как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов крупного заполнителя, цемента и воды:

П=[ 1000-(Ц/ρц+ В + Щ(г)/ρщ(г)]ρп

Если гравий или щебень составляют из нескольких фракций , то необходимо заранее установить оптимальное соотношение между ними, пользуясь графиком наилучшего зернового состава или подбирают смесь с минимальным количеством пустот.

5. Проверка подвижности бетонной смеси.

После произведенного предварительного расчета состава бетона делают пробный замес и определяют осадку конуса или жесткость. Если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то увеличивают количество цемента и воды без изменения цементно-водного отношения.

Если подвижность будет больше требуемой, то добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель, сохраняя соотношения их постоянными. Таким путем добиваются заданной подвижности бетонной смеси.

6. Уточнение расчетного состава бетона на пробных замесах.

Производят опытные замесы бетона при трех значениях водоцементного отношения, из которых одно принимают расчетное, а два других больше или меньше на 10…20%. Количество цемента, воды, песка и щебня (гравия) для бетона с водоцементным отношением, не равным расчетному, определяют по выше изложенному методу. Из каждой приготовленной смеси готовят по три образца куба размером 20×20×20 см, которые выдерживают в нормальных условиях и испытывают в возрасте 28 сут при определении класса бетона (или в другие сроки).

По результатам испытаний строят график зависимости прочности бетона от цементно-водного отношения, с помощью которого выбирают Ц/В, обеспечивающее получение бетона заданной прочности.
При пробных замесах проверяют также подвижность или жесткость бетонной смеси (она должна удовлетворять проектной), определяют ее плотность и по результатам испытания пробных замесов вносят соответствующие коррективы в рассчитанный состав бетона. При изменении содержания песка и щебня ( гравия) учитывают их влажность. Количество влажных заполнителей изменяется настолько, чтобы содержание в них сухого материала было равно расчетному, а количество вводимой в замес воды уменьшалось на величину, равную содержанию воды в заполнителях .

При перемешивании бетонной смеси мелкие зерна компонентов ее располагаются между более крупными, а пустоты в песке заполняются цементным тестом. Поэтому объем бетонной смеси будет всегда меньше, чем сумма насыпных объемов составляющих его сухих материалов. В связи с этим вводят понятие « коэффициент выхода бетона» β. Он равен отношению объема полученной смеси Vб в уплотненном состоянии к сумме насыпных объемов сухих исходных компонентов : β =Vб/(Vц+Vп+Vщ(г));

Коэффициент выхода бетона является технико-экономической характеристикой качества заполнителей и бетона. Чем выше коэффициент выхода, тем экономичнее бетон. Обычно для крупнозернистых бетонов β=0,67…0,70 и для мелкозернистых β=0,70…0,80; Пользуясь значением β, рассчитывают потребность (кг) материалов на замес бетоносмесителя определенной емкости V или для выполнения заданного объема строительно-монтажных работ:

Цv=(βV/1000) Ц; Пv=(βV/1000)П; Вv=(βV/1000)В; Щv=(βV/1000)Щ(г); где Цv, Пv,Вv, Щv(Гv)-соответственно количества цемента, воды, песка, щебня (гравия), требуемые на замес бетоносмесителя , кг; β-коэффициент выхода бетона ; Ц, В, П, Щ,(Г)-расходы соответственно цемента, воды, песка и щебня( гравия), кг/м³ бетонной смеси.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector