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 объем 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.

Однако в случае необходимости возможно приготовить достаточно качественную бетонную смесь и на строительной площадке.

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, объем 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 табл. 20.

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.

При использовании табл. 21 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. рис. 54). Для бетонов, приготовленных на песке с другим модулем крупности (табл. 22), а также имеющих иные подвижность и В/Ц, данные табл. 21 следует принимать с поправками.

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 табл. 21 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.

Минимальный расход цемента для бетонов на портландцементе, твердеющих в естественных условиях, приведен в табл. 23.

Абсолютный объем песка Ап, л, определяем по формуле

Ап = (Асм*r)/100

где r - найденное по табл. 21 процентное содержание песка (41%),

Ап = (710*41)/100 = 290 л

Абсолютный объем щебня Ащ, л, 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 .

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 70x70 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.

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.

Объемный 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:

цемента Ц = (Vб*β/1000)*Цпр

Ц = (1200*0,672/1000)*312 = 0,806*312 = 252 кг

воды В = (Vб*β/1000)*Впр

В = 0,806*153 = 123,4 л

песка П = (Vб*β/1000)*Ппр

П = 0,806*612 = 493 кг

щебня Щ = (Vб*β/1000)*Щпр

Щ = 0,806*1296 = 1044 кг, в том числе:

Щ_10-20 = 1044*40/100 = 436 кг

Щ_20-40 = 1044*60/100 = 626 кг