Проектирование состава бетона

1.

Проектирование
состава бетона

2.

Бетоны классифицируются по следующим признакам
(ГОСТ 25192-2012 БЕТОНЫ. Классификация и общие технические требования):
основному назначению (конструкционные и специальные - жаростойкие, химические
стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др.);
виду вяжущего (на цементных вяжущих, известковых вяжущих, шлаковых вяжущих,
гипсовых вяжущих, специальных вяжущих);
виду заполнителей (на плотных заполнителях, пористых заполнителях, специальных
заполнителях);
структуре (плотной структуры, поризованной структуры, ячеистой структуры,
крупнопористой структуры);
условиям твердения (в естественных условиях, в условиях тепловлажностной обработки
при атмосферном давлении, в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше
атмосферного - автоклавного твердения);
скорости набора прочности в нормальных условиях твердения (быстротвердеющие,
медленнотвердеющие)
прочности (- средней прочности В≤50, высокопрочные В≥60);

3.

Бетоны классифицируются по следующим признакам
(ГОСТ 25192-2012 БЕТОНЫ. Классификация и общие технические требования):
По стойкости к видам коррозии бетоны подразделяют на следующие виды (среда
эксплуатации бетона указана в соответствии с ГОСТ 31384-2017 Защита
бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические
требования):
А - бетоны, эксплуатируемые в среде без риска коррозионного воздействия (ХО);
Б - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием
карбонизации (ХС);
В - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием
хлоридов (XD и XS);
Г - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей коррозию под действием
попеременного замораживания и оттаивания (XF);
Д - бетоны, эксплуатируемые в среде, вызывающей химическую коррозию (ХА).

4.

Свойства тяжелых бетонов
Свойства бетонов характеризуются:
прочностью при сжатии и изгибе;
плотностью;
проницаемостью для газов и жидкостей;
морозостойкостью;
усадкой и расширением;
стойкостью к истиранию и др.

5.

Прочность
Прочность бетона характеризуют классами.
Классы бетона по прочности введены с целью обеспечения статистического контроля
прочности.
Статистический метод контроля прочности бетона позволяет достичь постоянства
принятых при расчете конструкций нормативных сопротивлений (прочности) бетона.
Классы бетона, обозначаемые символом В, отвечают его гарантированной прочности с
обеспеченностью (доверительной вероятностью 0,95) и численно равны его
нормативным сопротивлениям
Допускается изменение бетонов промежуточных классов В 22,5, В 27,5 (при условии,
если это приводит к экономии цемента по сравнению с приме- нением бетона
соответственно классов В 25 и В 30).

6.

Подбор состава бетона один из самых
обязательных элементов технологии бетона.
сложных,
От методики проектирования состава бетона зависит,
какой впоследствии мы получим материал.
Методика должна учитывать все разнообразие свойств
компонентов смеси и особенностей технологического
процесса получения бетонных и железобетонных изделий.

7.

Анализ существующих методик проектирования
состава бетона
Практически любой метод проектирования состава бетона
последовательном выполнении следующих основных операций:
заключается
в
- расчет водоцементного отношения - обеспечивает весь комплекс требований
(прочность, а при необходимости морозостойкость, водонепроницаемость и иные
свойства).
Практически все существующие
методики основываются на законе
водоцементного
отношения,
позволяющем
по
заданной
прочности
рассчитать
необходимое
водоцементное
отношение бетонной смеси.

8.

– определение расхода воды, обеспечивающего требуемую удобоукладываемость
бетонной смеси.
Непосредственный расчет подвижности (или жесткости) бетонной смеси как функции ряда
влияющих факторов: консистенции и объема цементного теста, соотношения мелкого и
крупного заполнителей и др.
В основе большинства действующих методик лежит закон постоянства
водопотребности бетонной смеси, подтверждающий на практике факт, что при некоторых
расходах цемента (обычно до 350 кг) расход воды не изменяется, а определяется маркой
бетонной смеси по удобоукладываемости, нормальной густотой цемента, водопотребностью
заполнителей и может назначаться по таблицам и графикам.
С увеличением расхода цемента водоцементное
отношение уменьшается (при постоянстве расхода воды),
что приводит к уменьшению подвижности бетонной
смеси.
Увеличение расхода цемента влечет повышение
объема цементного теста.
При расходах цемента до 350 кг эти два фактора
компенсируют друг друга, но при большем расходе
начинает превалировать один из факторов, что должно
компенсироваться введением дополнительного количества
воды, равного примерно 1 л на каждые 10 кг цемента сверх
350.

9.

– расчет расхода цемента по известным величинам водоцементного отношения и
расхода воды;
– грамотный выбор доли песка в смеси заполнителей (отношение массы песка к
сумме масс песка и щебня), обеспечивающий наибольшую удобоукладываемость бетонной
смеси при минимальном расходе вяжущего.
– расчет расходов песка и щебня по известным величинам расходов цемента,

10.

При всем разнообразии недостатков можно выделить те, которые характерны
практически для всех методик:
– отсутствует возможность полного учета влияния разнообразных химических
добавок с различным пластифицирующим эффектом на состав бетона;
– не учитывается величина отпускной прочности бетона – требование, обязательное
для заводской технологии производства изделий;
– проектируемый состав бетона не увязывается с режимом тепловой обработки
бетонных и железобетонных изделий;
– отсутствует привязка проектируемого состава монолитного бетона к температурновлажностным условиям твердения в холодном или жарком климате.

11.

Расчет и подбор состава тяжелого бетона
Подбор состава тяжелого бетона производят учетом требований
к бетонам изложенных в нормативных документах:
ГОСТ 27006- 2019 Бетоны. Правила подбора состава;
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические
условия;
ГОСТ 31914-2012 Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для
монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества;
СНиП 82-02-95 Федеральные (типовые) элементные нормы расхода
цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и
конструкций
и другие нормативные документы.
Состав бетона следует подбирать исходя из среднего уровня
прочности.
Для случаев, когда отсутствуют данные о фактической однородности бетона,
средний уровень прочности при подборе его состава принимают равным
требуемой прочности по ГОСТ 18105 для бетона данного класса или марки
при коэффициенте вариации, равном 13,5 %.

12.

Подбор состава бетона производят с целью получения бетона в изделиях и
конструкциях с прочностью и другими нормируемыми показателями качества,
установленными
государственными
стандартами,
техническими
условиями
и
проектной документацией на эти изделия и конструкции.
Состав бетонной смеси рассчитывают по известным формулам или номограммам,
связывающим качество применяемых материалов с заданными технологическими свойствами
бетонных смесей и требуемыми строительно-технологическими свойствами бетонов.
При подборе составов бетона, к которым кроме прочности предъявляются дополнительные
требования (морозостойкость, водонепроницаемость, истираемость и т. д.), следует учитывать
известные зависимости, связывающие качество материалов для бетона и технологию его
приготовления со свойствами бетонов, которые необходимо обеспечить.

13.

Задание на подбор состава бетона
Задание на подбор состава бетона является основным документом, в котором
сформулированы все требования к бетону и бетонной смеси.
Задание на подбор состава бетона должно содержать:
Все нормируемые показатели качества бетона в соответствии с требованиями
стандартов:
класс бетона по прочности на сжатие и другие виды напряженного состояния, если они
нормируются;
проектный возраст;
марки бетона по морозостойкости, водонепроницаемости и другим
нормируемым показателям качества, если они предусмотрены в нормативнотехнической документации;
Требуемые технологические показатели качества бетонной смеси
марка бетонной смеси по удобоукладываемости;
расслаиваемость, воздухосодержание и другие показатели, предусмотренные в
технической документации;
Характеристики всех материалов, используемых для приготовления бетонов и др.

14.

Расчет состава тяжелого бетона с заданными свойствами
Процесс подбора состава бетона состоит из следующих этапов:
этап 1 - теоретический расчет состава бетонной смеси;
этап 2 - экспериментальный подбор и корректирование
технологических показателей качества бетонной смеси;
этап 3 - экспериментальная проверка соответствия начального номинального состава
бетона требуемой прочности;
этап 4 - проверка и корректирование начального номинального состава бетона на его
соответствие всем другим нормируемым показателям качества бетона;
этап 5 - назначение и корректирование рабочих составов бетона;
этап 6 - проверка и корректирование технологических показателей качества бетонной
смеси рабочих составов на производстве.
нормируемых

15.

Подбор состава тяжелого бетона, твердеющего в нормальных условиях
Разработать состав бетона на основании Ц/В отношения, принять подвижность
бетонной смеси марки П2 (ОК 5-9 см)
Характеристика бетона:
1.
Цемент марки ЦЕМ I 42,5 Н; ρц=3,15 г/см3, Rц=42,5МПа
2.
Песок кварцевый ρп=2,65 г/см3
3.
Щебень гранитный Dнаиб= 40мм, ρщ=2,7 г/см3
4.
Коэффициент заполнителя К=0,55
5.
Начальный основной состав: Ц/В=1,8
6.
Начальный дополнительный состав 1: Ц/В=1,5
7.
Начальный дополнительный состав 2: Ц/В=2,1
Рассчитать:
1.
Прочность бетона в возрасте 28 суток используя уравнение: R28= RцК(Ц/В-0,5),
определить ожидаемый класс бетона на сжатие В (при коэффициенте вариации Vп=13,5%)
2.
По таблице 1 определить количество воды нужное для достижения заданной
подвижности
3.
Определить количество цемента
4.
По таблице 2 определить долю песка в смеси заполнителя r
5.
Определить Ц, В, П, Щ на 1 м3
6.
Рассчитать количество материалов на один замес 7,5 л

16.

Теоретический расчет состава бетонной смеси
Ориентировочный расход воды для расчета и подбора номинального начального состава
принимают по таблице 1:
Примечание: при применении щебня фракции 5−40 мм расход воды уменьшается на 10−15 л/м3.

17.

Теоретический расчет состава бетонной смеси
Расход цемента Ц, кг, на 1 м3 в начальном составе бетонной смеси рассчитывают по формуле:
Абсолютный объем заполнителей, Vз, л, рассчитывается по формуле:
где ρц – истинная плотность цемента; ρв – плотность воды
Количество мелкого заполнителя (песка) рассчитывают по формуле:
где П – расход песка, кг/м ; r – доля песка в смеси заполнителей;
ρп –истинная плотность зерен песка, кг/л.
3
Долю песка в начальном составе в зависимости от расхода цемента и наибольшей крупности
заполнителя принимают по таблице 2:
Примечание: при
использовании гравия
доля песка r
уменьшается на 0,03.

18.

Теоретический расчет состава бетонной смеси
Количество крупного заполнителя рассчитывают по формуле:
где Щ – расход крупного заполнителя, кг/м3; ρщ – средняя плотность зерен щебня, кг/л.
Оптимальное количество добавок, вводимых в бетонную
смесь (Д, кг/м3), определяют по ГОСТ 30459
Начальный номинальный состав бетона (Ц, В, П, Щ, Д), проверяют на опытном замесе с
целью уточнения удобоукладываемости бетонной смеси.
Для этого изготавливают опытный замес и определяют удобоукладываемость бетонной
смеси по ГОСТ 10181.
Если удобоукладываемость опытного замеса не соответствует заданной, то производят
корректировку начального номинального состава бетона. При этом повышение осадки
конуса или снижение жесткости бетонной смеси достигают за счет добавление в пробный
замес воды, а снижение осадки конуса или повышение жесткости достигают за счет
добавления в пробный замес заполнителей (в соотношении, равном r).

19.

Требования к бетону
Минимальный расход цемента в бетонах, эксплуатируемых в неагрессивных
средах, в зависимости от вида конструкций и условий их эксплуатации должен
соответствовать приведенному в таблице:

20.

Требования к бетону
Требования к бетону средней прочности общестроительного назначения,
выбираются в зависимости от расчетных показателей с учетом нагрузок
воспринимаемых конструкцией и условий эксплуатации изложенных в ГОСТ
31384-2017 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие
технические требования.
Классификация
таблице:
сред
Таблица А.1 - Среды эксплуатации
эксплуатации
приведена
в

21.

Требования к бетону

22.

Требования к бетону

23.

Требования к бетону
Показатели качества бетона для различных классов сред эксплуатации

24.

Теоретический расчет состава бетонной смеси
По формуле (1) или по рис. 4.1 назначают цементно-водное отношение (Ц/В),
ориентировочно обеспечивающее требуемую среднюю прочность класса бетона в
проектном возрасте (28 суток). При проведении подборов среднюю прочность класса
назначают равной прочности бетона при коэффициенте вариации Vп=13,5%.
Например, если в задании проектный класс бетона В30, то в подборах составов
принимают среднюю прочность бетона 40,0 Мпа (В=0,75*R).
где
(Ц/В)
−
цементно-водное
отношение,
обеспечивающее требуемую прочность бетона;