Из существующих способов расчета состава бетона наибольшее признание получил метод «абсолютных объемов». Ниже приведен порядок расчета расхода материалов по этому методу.

Определение водоцементного отношения

Если в справочной, технической литературе имеются графики зависимости прочности бетона от В/Ц на местных материалах (приведенных на рис.1) следует воспользоваться ими, поскольку они обеспечивают наиболее высокую точность расчетов.

Когда же таких сведений нет, можно воспользоваться формулой Боломея (2):

Необходимость введения в формулу коэффициентов A и d обусловлено фактической нелинейностью функции

При постоянной активности Ц, для предварительных расчетов можно применять значения коэффициентов, приведенных в Таблице 6.

Таблица 6

Значения коэффициентов A и d в зависимости от качества материалов, использованных в бетоне

Материалы для бетонов A d
Высококачественные
Рядовые
Пониженного качества
0,65
0,60
0,55
0,43
0,40
0,37

Высококачественными материалами принято считать щебень из плотных горных пород высокой прочности, крупный песок и высокоактивный чисто клинкерный цемент. К рядовым материалам относятся заполнители среднего качества: гравий, портландцемент средней активности. Материалы пониженного качества — крупный заполнитель низкой прочности, мелкий песок, цемент низкой активности с минеральными добавками.

Многолетними исследованиями, проведенными под руководством Ю.М. Баженова [1,2], в том числе и для жестких смесей, формула Боломея была уточнена и разделена на две:

для бетонов с  

и  

(Рис.1,2),

был также уточнен коэффициент А в формулах 3 и 4, учитывающий качество используемых материалов:

— для бетонов с   

(3);

— для бетонов с     

(4);

  т.е.   

(5),

где Rб28– проектируемая марка бетона; Rц — активность (марка) цемента,

A – коэффициент, учитывающий качество используемых материалов.

Рис. 1а. Зависимость прочности бетона от В/Ц и марки цемента

1 (40 МПа); 2 (50 МПа); 3 (55 МПа); 4 (60 МПа)

Рис. 1б.  Зависимость прочности бетона от Ц/В и активности цемента:

1 (50 МПа); 2 (55 МПа); 3 (50 МПа); 4 (40 МПа)

Рис. 2.  Зависимость прочности бетона от Ц/В

Определение количества воды

Связность — способность бетонной смеси растекаться, сохраняя свою однородность, и полностью заполнять форму, которой придает цементное тесто. Чем выше содержание цементного теста, тем больше подвижность бетонной смеси. Введение в цементное тесто заполнителей уменьшает подвижность смеси тем больше, чем выше удельная поверхность заполнителей.

Однако, при содержании цемента в бетоне от 200 до 400 кг/м3 и постоянном расходе воды, изменение подвижности бетонной смеси от небольшого изменения количества цемента и соотношения песок-щебень незначительно. Эта закономерность носит название закона постоянства водопотребности. Она позволяет использовать упрощенную зависимость подвижности бетонной смеси только от расхода воды (Рис. 3а, 3б).

Рис. 3а.  Водопотребность бетонной смеси (В, л/м3), приготовленной на портландцементе, песке средней крупности и гравии наибольшей крупности. Подвижные смеси, ОК:  1 (80 мм); 2 (40 мм); 3 (20 мм); 4 (10 мм)

Рис. 3б.  Водопотребность бетонной смеси (В, л/м3), приготовленной на портландцементе, песке средней крупности и гравии наибольшей крупности: жесткие смеси, c: 2 (40мм); 3 (20мм); 4 (10мм).

На подвижность смеси существенно влияет крупность зерен заполнителя. С её увеличением суммарная площадь их поверхности уменьшается, в результате чего подвижность возрастает. На графиках приведены зависимости от Dнб заполнителя.

Пыль, глинистые и другие загрязняющие примеси также снижают подвижность бетонной смеси. Снижает подвижность и шероховатая поверхность щебня по сравнению с гладкой у гравия. То есть, при замене гравия щебнем расход воды, определяемый по Рис. 3 увеличивается примерно на 10 л.

Если в смеси используется мелкий песок с Вп>7%, расход воды ориентировочно увеличивается на 5 л на каждый процент увеличения Вп; если песок крупный (Вп<7%), расход воды уменьшается на 5 л на каждый процент уменьшения водопотребности.

Если неизвестна водопотребность песка, можно упрощено для мелкого песка расход воды увеличить на 10 л, для крупного — уменьшить на 10 л.

Влияют на подвижность бетонной смеси и свойства цемента. Применение цемента с более высокой нормальной густотой понижает подвижность бетонной смеси. Особенно это заметно при использовании пуццоланового портландцемента, водопотребность которого, зачастую, выше 30% (у портландцемента 24-27%). Поэтому, при использовании пуццоланового портландцемента содержание воды увеличивается на 15-20л/м3.

Расход воды можно также определить по таблицам, имеющимся во многих справочниках, или по формуле Медника (6):

                                    (6).

  Так, при подсчете количества воды вводятся уточнения (∆В) на вид крупного заполнителя (щебень), крупность песка, вид цемента и крупность заполнителя (Таблица 7).

Таблица 7

Dнб,мм 10 20 40 70
В,л 0 15 30 45

Определение расхода цемента

Зная расход воды, обеспечивающий требуемую подвижность смеси и, гарантирующее получение проектной прочности, расход цемента можно определить по формуле (7):

  (7).

Авторским коллективом AО «Строительные Технологии и Машины» в составе Копша С.П. и Заикин В.А, под редакцией эксперта РАН, д.т.н., профессора Львовича К.И. подготовлено Методическое пособие «Подбор состава бетонной смеси для российской технологии изготовления преднапряженных железобетонных изделий методом непрерывного виброформования на длинных стендах«.

По вопросам приобретения Методического пособия и за консультациями просим обращаться:

+7 903 722 02 98

stm-moscow@mail.ru