Расчет ориентировочного состава бетона

Для расчета состава тяжелого бетона необходимо иметь следующие данные: заданную марку бетона R_б, требуемую удобоукладываемость бетонной смеси, определяемую осадкой конуса Oк, см, а также характеристику исходных материалов - вид и активность цемента R_ц, насыпную плотность составляющих ρ_н.ц., ρ_н.п., ρ_н.щ(г) и их истинную плотность ρ_ц, ρ_п, ρ_щ(г), пустотность щебня или гравия V_п.щ(г), наибольшую крупность их зерен и влажность заполнителей W _п, W _щ(г).

Состав бетона для пробных замесов рассчитывают в следующей последовательности: вычисляют водоцементное отношение, расход воды, расход цемента, после чего определяют расходы крупного и мелкого заполнителя на 1 м³ бетонной смеси:

1. Водоцементное отношение (В/Ц) вычисляют исходя из требуемой прочности бетона, активности цемента и с учетом вида и качества составляющих по следующим формулам:

для бетонов с водоцементным отношением В/Ц ≥0,4

, (1)

для бетонов с водоцементным отношением В/Ц<0,4

, (2)

где R_б — требуемая прочность бетона, кгс/см² (МПа); R_ц – активность цемента, кгс/см² (МПа); А и А₁ – коэффициенты, учитывающие качество материалов (прил. 1).

После преобразования относительно В/Ц приведенные выше формулы имеют следующий вид:

или . (3)

2. Расход воды (водопотребность, л/м³) ориентировочно определяют исходя из заданной удобоукладываемости бетонной смеси по прил. 2, которая составлена с учетом вида и крупности зерен заполнителя.

3. Расход цемента на 1 м³ бетона вычисляют по уже известному водоцементному отношению и определенной по прил. 2 водопотребности бетонной смеси. Если расход цемента на 1 м³ бетона окажется меньше минимально допустимого (прил. 3, 4), то из условия получения плотного бетона расход цемента увеличивают до требуемой нормы или вводят тонкомолотую добавку.

4. Расход заполнителей - песка, щебня или гравия (кг на 1 м³ бетона) вычисляют исходя из двух условий:

во-первых, сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона равна 1 м³ уплотненной бетонной смеси, т.е.

, (4)

где Ц, В, П, Щ (Г) - расход цемента, воды, песка и щебня (гравия),кг/м³; ρ_ц, ρ_в, ρ_п, ρ_щ(г) – истинная плотность этих материалов, кг/м³;

, , , – абсолютные объемы материалов, м³;

во-вторых, цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т. е.

, (5)

где V_п.щ(г) - пустотность щебня (гравия) в рыхлом состоянии; ρ_н.щ(г) —насыпная плотность щебня (гравия), кг/м³; α - коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия); для подвижной смеси принимают (Ок = 4…15 см) в пределах 1,25 - 1,6 в зависимости от расхода цемента (прил. 5); для малоподвижных (Ок =1…3 см) 1,2 - 1,5; для жестких 1,05 - 1,1.

Решая совместно эти два уравнения, находят формулу для определения расхода щебня (гравия) в кг на 1 м³ бетона:

. (6)

После определения расхода щебня (гравия) рассчитывают расход песка в килограммах на кубический метр как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя по формуле

. (7)

5. Определив расход компонентов Ц, В, П, Щ(Г) на 1 м³ бетонной смеси, вычисляют ее расчетную среднюю плотность: ρ_.б.см = Ц+В+П+Щ(Г), кг/м³, и коэффициент выхода бетона β - делением объема бетонной смеси (1 м³) в уплотненном состоянии на сумму объемов сухих составляющих, затраченных на ее приготовление:

, (8)

где V_ц, V_п, V_{щ(г )} - объем сухих составляющих, затраченных на приготовление 1 м³ бетонной смеси, м³; Ц, П, Щ (Г) – расход сухих материалов на 1 м³ бетона, кг; ρ_н.ц, ρ_н.п, ρ_н.щ(г) – насыпная плотность сухих материалов, кг/м³.

Значение коэффициента выхода бетона β обычно находится в пределах 0,55—0,75.