Состав бетона рассчитывают в следующем порядке: вычисляют водоцементное отношение, расход воды и цемента, после чего определяют расходы крупного и мелкого заполнителя на 1 м3 бетонной смеси.
1. Водоцементное отношение вычисляют исходя из требуемой марки бетона, активности цемента и с учетом вида и качества заполнителей:
(7.3)
где R б – марка бетона, (МПа);
- активность цемента;
А – коэффициент, учитывающий качество материалов.
Знак “+” принимается для бетонов с В/Ц <0,4, знак “-” – для бетонов с
В/Ц ≥ 0,4. В дальнейших расчетах используется формула (7.3) для
B/Ц ≥ 0,4.
После преобразования относительно B/Ц формула имеет следующий вид:
(7.4)
или
, (7.4)
2. Расход воды (водопотребность л/м3) ориентировочно определяют исходя из заданной удобоукладывемости бетонной смеси по табл. 7.1, которая составлена с учетом вида и крупности заполнителя.
Расход воды в зависимости от удобоукладываемости и крупности заполнителя (см. табл. 7.1) представим в виде эмпирической формулы:
B = 185-15(θ-1)+3,3(OK-1), (7.5)
| Таблица 7.1. Водопотребность бетонной смеси | ||||||||
| Удобоукладываемость бетонной смеси | Расход воды,кг/м3 ,при наибольшей крупности заполнителя,мм | |||||||
| Осадка конуса, см | Жесткость,с | Гравия | Щебня | |||||
| По ГОСТ 10181.1-81 | По техни-ческому вискозиметру | |||||||
| 1-2 3-4 5-6 7-8 9-10 | 30-20 20-11 10-5 - - - - - | 120-90 80-60 50-30 15-30 - - - - - |
θ=1,если dmax =10;
θ=2,если dmax =20;
θ=3,если dmax =40;
θ=4,если dmax =70.
Примечание. Данные таблицы приведены для бетонной смеси на портландцементе и песке средней крупности. При использовании пуццоланового портландцемента расход воды увеличивается на 20 кг/м3;в случае применения мелкого песка взамен среднего также увеличивается на 10 кг, а при использовании крупного песка уменьшается на 10 кг.
|
|
3. Расход цемента на 1м3 бетона вычисляют по уже известному цементно-водному отношению (Ц/В) и величине водопотребности бетонной смеси B:
(7.6)
Если расход цемента на 1м3 бетона окажется меньше минимально допустимого (<200 кг/м3), то из условия получения плотного бетона количество цемента увеличивают до требуемой нормы в соответствии со СНиП 5.01.23-83 “Типовые нормы расхода цемента для приготовления бетонов для сборных и монолитных бетонных изделий и конструкций”.
4. Расход мелкого и крупного заполнителей для бетонов вычисляют исходя из двух условий:
а) сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона равна 1000 л (1 м3) уплотненной смеси, т.е.
1000 (7.7)
где Ц,В,МЗ,КЗ –расход цемента, воды, песка и щебня (гравия, шлака), кг/м3;
истинная плотность этих материалов, кг/м3
абсолютные объемы материалов, м3;
б) цементно-песчаный раствор наполняет пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т.е.
(7.8)
где V кз- пустотность щебня (гравия, шлака) в рыхлом состоянии;
-средняя (насыпная)плотность щебня(гравия, шлака), кг/м3;
α-коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия, шлака) для пластичных смесей; принимают по табл.7.2 и формулам (7.9) и (7.10):
α = 1,18+0,001(Ц-200) при ОК≤4 см; (7.9)
α = 1,22+0,38 
при ОК>4 см. (7.10)
Таблица 7.2. Значения коэффициента  для пластичных бетонных смесей
| |||||
| Расход цемента, кг/м3 | Коэффициент при В/Ц | ||||
| 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | |
| - - 1,32 1,4 | - 1,3 1,38 1,46 | 1,26 1,36 1,44 - | 1,32 1,42 - - | 1,38 - - - | |
| Примечание. При других значениях Ц и В/Ц коэффициент находят интерполяцией |
|
|
Решая совместно уравнения (7.7) и (7.8),находят формулу для определения расхода крупного заполнителя (щебня, гравия, шлака) на 1000 л (1м3):
КЗ = 
. (7.11)
После определения расхода крупного заполнителя рассчитывают расход песка, кг/м3,как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя:
МЗ = 
. (7.12)
5. Пробный замес и проверка подвижности бетонной смеси. После произведенного ориентировочного расчета состава бетона готовят пробный замес бетонной смеси объемом 30-50 л и определяют ее подвижность или жесткость.
Если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то увеличивают количество цемента и воды без изменения цементно-водного (водоцементного) отношения. Если подвижность больше требуемой, то добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель,сохраняя их соотношения постоянными. Таким путем добиваются заданной подвижности или жесткости бетонной смеси.
Определяют плотность бетонной смеси 
, при изготовлении контрольных образцов-кубов, взвешивая пустую форму и форму с уплотненной в ней бетонной смесью. Из приготовленной бетонной смеси заданной подвижности изготовляют контрольные образцы-кубы размерами 150х150х150 мм, которые испытывают для установления заданной марочной прочности (или класса бетона) на сжатие через 28 сут. нормального твердения или в другие заданные промежуточные сроки(на n-суток) с использование логарифмической зависимости:
, (7.13)
где Rn – предел прочности бетона при сжатии в любом возрасте;
|
|
lgn – десятичный логарифм возраста бетона;
R28 – предел прочности бетона при сжатии в возрасте 28 сут.
Для последующего расчета на ЭВМ передают расход материалов на пробный замес(Цз ВзПз.Щ(Г,Щ)З) и искомую плотность бетонной смеси, 
6. Уточнение ориентировочного состава бетона после пробного замеса. По результатам пробного замеса, испытаний контрольных образцов-кубов вносят коррективы в ориентировочный состав бетона. При этом учитывают фактическую влажность заполнителей и пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный. При таком пересчете количество влажных заполнителей увеличивают настолько, чтобы содержание в них сухого материала равнялось расчетному, а количество вводимой в замес воды уменьшают на величину, равную количеству воды в заполнителях.
7. Водоцементное отношение определяют по формуле
. (7.14)
8. Номинальный (лабораторный) состав бетона по массе вычисляют путем деления расхода каждого компонента бетона в сухом состоянии на расход цемента
1: 
, (7.15)
где Цз Вз Пз.Щ(г,щ,)з -расход материалов на замес по массе, кг.
Обозначим
=Y (7.16)
Тогда номинальный состав 1: X: Y.
9. Производим корректировку ориентировочного состава бетона на основе данных пробного замеса на 1м3:
а) расход цемента:
Ц = 
, (7.17)
где Ц - расход цемента,кг/м3;
В/Ц - водоцементное отношение;
- плотность бетонной смеси, кг/м3;
б) расход воды:
В = Ц·B/Ц; (7.18)
в) расход песка:
П = Ц·Х (7.19)
г) расход щебня (гравия, шлака):
. (7.20)
10. Проверка прочности образцов в заданный срок(n < 28 сут.) определяется по формуле (7.2).
11. Коэффициент выхода бетона 
устанавливают по формуле
(7.21)
где Ц, П, Ш(Г,Ш)-расход цемента, мелкого и крупного заполнителя, кг/м3;
- средняя насыпная плотность соответственно цемента, песка, щебня (гравия, шлака).
12. Производственный (полевой) состав бетона по массе определяют с учетом влажности заполнителей:
(7.22)
(7.23)
где 
, 
– содержание воды в песке и крупном заполнителе, кг/м3 ;
, 
– влажность мелкого и крупного заполнителя в относительных единицах;
П и Щ(г,ш) – расход песка и щебня (гравия, шлака), кг.
Действительный расход воды на 1 
определяют по формуле:
. (7.24)
Для сохранения массы заполнителя увеличивают его расход соответственно с массой содержащейся в нем воды:
(7.25)
(7.26)
где 
– уточненный расход влажного крупного и мелкого заполнителей, кг, в рабочем составе бетона.
Производственный (полевой) состав бетона по массе вычисляют путем деления откорректированного расхода каждого компонента бетонной смеси на неизменяемый расход цемента:
.
Обозначим
(7.27)
, (7.28)
тогда производственный (полевой) состав 1: 
.
13. Расчет дозировки составляющих бетонной смеси на один замес бетоносмесителя определенного объема с учетом найденного коэффициента выхода бетона выполняют по следующим формулам, кг/ 
(7.29)
(7.30)
(7.31)
(7.32)
где 
, 
, 
- соответственно масса цемента, воды, песка, щебня (гравия, шлака), кг, требуемая на замес бетоносмесителя с барабанным объемом µ, л;
- расход материалов с естественной влажностью на 1 бетона,кг.
Для проверки расчетов следует использовать формулу
. (7.33)