Расчет состава тяжелого бетона

Для обеспечения требуемой прочности бетона используют формулу

Rб = ARц (Ц/В + 0,5)

где Rб – требуемая прочность заданной марки бетона в возрасте 28 сут;

Rц – активность (марка) цемента или смешанного вяжущего;

А - коэффициент, учитывающий качество заполнителей (табл. 2).

Таблица 2.

Значения характеристик заполнителей бетона

Характеристика заполнителей бетона	А1	А2
Высококачественные	0,65	0,43
Рядовые	0,60	0,40
Пониженного качества	0,55	0,37

Высококачественные материалы: щебень из плотных горных пород высокой прочности, песок оптимальной крупности и портландцемент высокой активности; заполнитель чистый, промытый, фракционированные, с оптимальным зерновым составом смеси фракций.

Рядовые материалы: заполнители среднего качества, в том числе гравий, отвечающие требованиям стандарта, портландцемент средней активности и высокомарочный шлакопортландцемент.

Материалы пониженного качества: крупный заполнитель низкой активности и мелкие пески, цементы низкой активности.

Прочность бетона определяет цементно-водное отношение, необходимое для получения заданной марки бетона.

Для пластичных смесей (при В/Ц )

В/Ц=А1Rц/(Rб + 0,5 А1Rц);

бетон сырьевой суперпластификатор заполнитель

Для особо жестких смесей (при В/Ц )

В/Ц=А2Rц/(Rб + 0,5 А2Rц);

А1=0,65 (высококачественные заполнители)

Используем формулу для пластичных смесей, так как в данных условиях, использование формулы для особо жёстких смесей не имеет смысла. Так как применяется мелкий заполнитель, требующий увеличение расхода воды, что неизбежно приведёт к перерасходу цемента.

Определение расхода воды В

Расход воды определяют в зависимости от требуемой удобоукладываемости (подвижности ОК или жесткости Ж) бетонной смеси и крупности заполнителя по графикам или по справочным таблицам (таблица 3). Расход воды выражают в л(кг) на 1м3 бетонной смеси.

Таблица 3.

Расход воды, л на 1м3 бетонной смеси.

Осадка конуса, см	Жесткость, с	Расход воды (л/м3) при наибольшей крупности зерен заполнителя, мм
		гравия			щебня
		10	20	40	10	20	40
-	150-200	135	130	128	150	145	135
-	80-120	145	140	135	160	155	140
-	60-80	155	150	140	165	160	150
-	30-50	165	160	150	175	170	160
1-2	-	185	170	155	200	185	170
3-5	-	195	180	165	210	195	180
6-8	-	205	190	175	220	205	190
9-12	-	215	200	185	230	215	200

В = 150 л

Определение расхода цемента Ц (кг), зная расход воды.

Ц=В:(В/Ц)

Ц=150:0,48=312,5 кг/м3

Определяем расход суперпластификатора

С=0,7%*Ц=0,007*312,5 =2,19 кг/м3

Расчет расхода заполнителей (песка и крупного заполнителя).

Расчёт расхода заполнителей определяют, опираясь на следующие предположения:

а) объём плотно уложенного бетона, принимаемый в расчёте равным 1 м3 или 1000 дм3, без учёта воздушных пустот слагается из объёма зёрен мелкого и крупного заполнителей и объёма цементного теста, заполняющего пустоты между зёрнами заполнителей. Это положение выражается уравнением абсолютных объёмов

Ц/ρц + В/ρв + П/ρп + К/ρщ = 1000 дм3;

б) пустоты между зёрнами крупного заполнителя должны быть заполнены цементно-песчаным раствором с некоторой раздвижкой зёрен.

Это положение записывается уравнением

Ц/ρц + П/ρп + В/ρв = К αКр.з. / ρнас.щ

где Ц, В, П, К – расходы цемента, воды, песка и крупного заполнителя, кг;

ρц, ρп, ρв, ρщ – плотность этих материалов, кг/дм3;

ρнас.щ. – насыпная плотность крупного заполнителя, кг/дм3;

α – пустотность крупного заполнителя в насыпном состоянии в долях единицы объёма, вычисляемая по формуле

α = 1 – ρнас.щ. / ρщ,

α = 1 – 1620 / 2590=0,374

Кр.з. – безразмерный коэффициент раздвижки зёрен крупного заполнителя цементно-песчаным раствором – отношение объёма растворной части бетонной смеси к объёму пустот в крупном заполнителе.

Коэффициент раздвижки зерен для жестких бетонных смесей принимают равным 1,05…1,1, в среднем – 1,1; для пластичных смесей принимают по таблице (таблица 4).

Таблица 4.

Коэффициент раздвижки зерен в зависимости от расхода цемента и В/Ц

Расход цемента, кг, на 1 м3 бетона	В/Ц
	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
250	-	-	-	1,26	1,32	1,38
300	-	-	1,30	1,36	1,42	-
350	-	1,32	1,38	1,44	-	-
400	1,31	1,40	1,46	-	-	-
500	1,44	1,52	1,56	-	-	-
550	1,52	1,56	-	-	-	-

Кр.з.=1,3;

Пустотность бетона – отношение объёма пустот к объёму заполнителя в стандартном рыхлом состоянии.

Решая совместно уравнения, получим формулы для определения расхода крупного заполнителя:

К= кг,

К=

и песка П = [1000 – (Ц/ρц + В/ρв + К/ρщ)] ρп, кг.

П=[1000 – (312,5/3000 + 150/1000 + 1470/2570)] 2490=433,3

Таким образом, получают расчетный состав бетона в виде расхода материалов Ц, В, П, К (кг) для получения 1 м3 бетона.

Расчетная плотность бетонной смеси

бс=Ц+В+П+К+С=312,5+150+433,3+1470+1,93=2368

Состав бетона в частях по отношению к массе цемента (состав по массе)

(1:В/Ц:П/Ц:К/Ц)

(1:150/ 312,5: 433,3/ 312,5:1470/ 312,5)= 1:1,39:4,73 при

или по отношению к объему цемента (1:Vп/ Vц:Vк/ Vц)

Vц=

1:

Определяем расчетный коэффициент выхода бетона

Результаты расчета начального состава бетона

Компонент	Расход компонента, кг/м3
Цемент	312,5
Песок	433,3
Щебень	1470
Вода	150
Суперпластификатор	2,19

Марка высокопрочного бетона М600 — разновидность тяжелого бетона. Этот бетон получают на основе цемента высоких марок, промытого песка и щебня путем приготовления жестких или малоподвижных смесей в бетономешалках принудительного действия. Для укладки смесей и формирования изделий используют интенсивное уплотнение — обязательное вибрирование. Значительный эффект при производстве высокопрочного бетона дают пластификаторы. В зависимости от состава бетона и пропорций приготовления бетона определяется марка бетона, которая соответствует определенному классу бетона. Марка бетона, как и класс бетона, указывает на свойства бетона и область его применения.

Высокопрочный бетон марки М 600 применяется для создания бетонных и железобетонных конструкций, к которым выдвигаются особые требования. Для приготовления бетона марки М 600 используется цемент марки М500 либо цемент марки М600. пропорции приготовления бетона марки М 600 зависят от того, какой цемент используется и от заданной подвижности бетона марки М600.

Для приготовления 1 м3 бетона марки М 600 согласно задания необходимо соблюсти пропорции приготовления бетона: на 312,5кг цемента взять 150 кг воды, 1470 кг щебня, 433,3 кг песка и 2,19 кг суперпластивикатора с-3.

Суперпластификатор С-3 (СП) - разработка российских специалистов НИИЖБа. Является аналогом зарубежных суперпластификаторов типа "Майти 100" (Япония), сикамент, мельмент (Германия), не уступая им по качеству. Соответствует ТУ 6-36-0204229-625.

Наиболее эффективные области применения суперпластификатора С-3 - производство железобетонных изделий (плит, панелей, напорных труб и т. д.) и массивных густоармированных конструкций, возведение монолитных железобетонных сооружений, изготовление бетонных полов и покрытий с высокими эксплуатационными свойствами и отличным внешним видом.