Подбор состава бетонных смесей по заданной рецептуре.
Определение расхода материалов на 1 м3 бетона:
Заданная рецептура:
-Требуемая прочность бетона М200
-Подвижность бетонной смеси — ОК = 5 см
-Наибольший размер щебня — 40 мм
-Водоцементное отношение В/Ц = 0,57
-П-лотность 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
1)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 справочной таблице находим расход воды — 185 л при применении щебня размером 40 мм и содержание песка — 41% общего количества заполнителей.И
Ц = 185: 0,57 = 325 кг.
2)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.
Группы песка
Группы песка Модуль крупности Мк
Крупный 3,5 - 2,4
Средний 2,5 - 1,9
Мелкий 2,0 - 1,5
Очень мелкий 1,6 - 1,1
Тонкий Менее 1,2
3)Абсолютный объем песка Ап, (литр), определяем по формуле
Ап = (Асм*r)/100
где r — найденное по справочной таблице процентное содержание песка (41%), Ап = (710*41)/100 = 290 л
4)Абсолютный объем щебня Ащ, (литр), находят как разность между абсолютными объемами смеси заполнителей и песка:
Ащ = Асм — Ап
Ащ = 710 — 290 = 420 л
5)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
6)Расход материалов на 1 м3 бетона: Ц = 325кг; В = 185 л; П = 763кг; Щ = 1092 кг.
7)Объемная масса бетонной смеси: Yоб.б.см = 325 + 185 + 763 + 1092 = 2365 кг/м3.
8)Состав бетонной смеси может быть выражен весовым соотношением:
цемент: песок: щебень: (325/325): (763/325): (1092/325) = 1: 2,3: 3,4
2.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.
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 400 ПЦ 500
В 7,5 (М100) 1,3 —
В 12,5 (М150) 0,85 —
В 15 (М200) 0,69 0,79
В 20 (М 250) 0,57 0,64
В 22,5 (М300) 0,53 0,61
В 25 (М300-М350) 0,5 0,58
В 27,5 (М350) 0,48 0,55
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.