Подбор состава бетона: общие принципы, проверка, предварительные испытания

Подбор состава бетона: общие принципы, проверка, предварительные испытания

В настоящий момент бетон можно назвать наиболее распространенным и популярным строительным материалом. Получается он при застывании бетонной смеси. При этом состав бетонных смесей может отличаться друг от друга. В зависимости от их предназначения, в смесях подбирается различное соотношение склеивающего материала, заполнителя и воды, а в некоторых марках бетонных смесей добавляются присадки, что повышает в бетоне определенные характеристики.

Бетон с правильно подобранным составом обеспечивает строительному сооружению прочность, водонепроницаемость, огнеупорность и устойчивость к воздействию низких температур.

Бетонные смеси доступны для среднестатистических граждан, с ними легко работать, а готовый материал отличается высокими техническими свойствами. Использовать его экономически выгодно, поскольку производство бетона может быть полностью автоматизированным, что снижает издержки на изготовление.

Задача подбора бетона

Однако для строительства объектов разного предназначения, использования, архитектурных особенностей и расположения относительно климатических условий необходимо использовать бетон различного состава. Определить состав бетона могут только лабораторные испытания, которые проводят на предприятиях по изготовлению бетонных смесей, подрядные организации и независимые экспертные компании.

Подбирается бетон для того, чтобы получить строительный материал прочности, соответствующей требованиям проекта и строительных норм, чтобы он обладал необходимой степенью прочности и долговечности. При этом бетонная смесь должна быть удобной в работе, а расчет компонентов проведен наиболее оптимально.

• какой у него должна быть прочность на сжатие,
• для работ какого типа необходима бетонная смесь,
• насколько бетонная смесь удобна для укладывания,
• учесть плотность каждого компонента,
• учесть пустотность крупного заполнителя,
• предусмотреть зерновой состав заполнителей.

Как выполняется подбор бетона

Подбирая состав бетона, используется метод «абсолютных объемов». Заключается этот метод в том, что этот строительный материал состоит из четырех основных компонентов. Это вода, крупный и мелкий заполнитель и цемент. Все они должны максимально плотно укладываться относительно друг друга.

В некоторых бетонных смесях могут присутствовать различные добавки, что повышает некоторые свойства и характеристики готового бетона.

Компания Центр независимых проектных экспертиз предлагает услуги по подбору бетона. Учитывая предназначение бетона и особенности строительного сооружения, специалисты компании рассчитывают требуемый состав бетонной смеси. После этого в нашей компании проводят лабораторные испытания, выполняя пробный замес.

Для пробного замеса наши специалисты берут рассчитанное соотношение песка, цемента, заполнителя и воды, допуская погрешность в работе не более 0,1% в соотношении компонентов. При этом специалисты Центра независимых экспертиз обязательно соблюдают требования к процессу приготовления бетонных смесей. Первоначально они до однородной массы размешивают песок с цементом, в нее добавляют крупный заполнитель (щебень), после чего постепенно добавить воды.

Полученную смесь строительная лаборатория проверяет на степень удобноукладываемости, и при необходимости в нее добавляется крупный заполнитель и песок. Необходимый уровень удобноукладываемости нередко достигается только после нескольких попыток.

Удобноукладываемость определяет степень легкости укладки бетонной смеси максимально тонким и плотным слоем, ее способность сохранять свои свойства при транспортировке, хранении и перекачивании при помощи насосов.

При определенном состоянии воды и смеси специалисты Центра независимых строительных экспертиз проводят корректировку по воде и цементу. Для этого выполняется три замеса с различным содержанием воды и цемента, и после затвердения образцов выбирается проба с наиболее оптимальными показателями затвердения.

Определение фактического соотношения компонентов в бетонной смеси

• в ходе экспериментов определяется плотность бетонной смеси,
• вычисляется объем пробного замеса,
• определяется, в каком соотношении на объем бетона использовалось составляющих компонентов (воды, песка, цемента и наполнителя),
• высчитывается, сколько сухих смесей используется на 1 м3 бетона,
• при необходимости определяется состав бетона по массе относительно массы цемента,
• выполняется расчет выхода бетона (объем бетонной массы получается меньше, чем объем всех сухих компонентов).

Подбор бетона с добавками

Необходимо учитывать, что для многих строительных сооружений используется бетон с добавками, предназначенными для повышения отдельных свойств бетона. Их добавка может изменить соотношение основных компонентов.

Так в зернистых бетонах содержание воздуха может снизить их прочность, поэтому требуется изменить их водно-цементный состав. Чтобы добиться повышения прочности бетона необходимо провести корректировку состава бетонной смеси за счет снижения объема воды при сохранении объема цемента.

Если в смеси используются добавки с целью сократить расход цемента, уменьшается не только объем цемента, но и воды, при сохранении определенного водно-цементного соотношения.

Если добавка в бетонную смесь добавляется, чтобы ускорить процесс твердения, то соотношение компонентов остается неизменным, устанавливается только оптимальное количество добавки. Определяется это строительная лаборатория методом исследования показателя прочности образцов с различным соотношением добавок. При этом процесс затвердения может осуществляться в естественных условиях или образцы могут подвергаться тепловой обработке.

Грамотный подбор бетона помогает установить оптимальное соотношение всех его компонентов, что обеспечит удобноукладываемость строительного материала, его прочность и другие свойства. При этом объем цемента принимается за единицу, по отношению к которой определяется количество остальных составляющих, и указывается водоцементное соотношение (цемент : песок : гравий = 1 :2,5 : 4,8 при водоцементном соотношении 0,5).

Сервис проверки состава косметики

Бесплатный сервис подбора косметики для лица по Вашим параметрам .
Рассматриваем пять этапов ухода за лицом. Самая подходящая косметика, советы консультантов, редакторские материалы. Пользуйтесь на здоровье!
Попробовать

Расскажите о нем своим друзьям:

Про сервис анализа состава и ингредиентов

Сервис проверки состава косметики на натуральность и безопасность. Это значит, что даже полностью безопасный ингредиент не может получить высокую оценку в Сервисе, если он имеет синтетическое происхождение и не разрешен ни одним уважаемым сертификатом.

Сервис был создан по многочисленным просьбам наших читателей и Экоблогеров.

Основная задача — дать возможность любому человеку быстро и самостоятельно проверить состав косметического средства, просто скопировав состав в окошко. Правильней всего копировать с сайта производителя, но также можно с сайта интернет-магазина.

Сервис опирается на многотысячную базу ингредиентов с оценками и кратким описанием. При формировании оценок мы опираемся на всемирно-известные стандарты натуральной косметики (в первую очередь BDIH, Ecocert, Cosmos), данные Greenpeace, бумажные издания, энциклопедии и другие открытые источники в Интернет. Кроме того мы используем консультации специалистов и наш собственный опыт.

Важно: мы анализируем не только стандартные INCI-названия компонентов, но и другие формулировки производителей. А это существенно более трудная задача.

Мы постоянно расширяем нашу базу знаний о компонентах, применяемых в косметике, чтобы лучше и лучше анализировать составы и ингредиенты онлайн.

Если у Вас возникают идеи или предложения, как сделать сервис более удобным и полезным, пожалуйста, не стесняйтесь, пишите на info@ecogolik.ru, мы будем Вам признательны.

Как Сервис ставит оценки

Ставим составу, если находим в нем хотя бы один ингредиент с оценкой 1 или 2. В этом случае нам неважно, что из себя представляют остальные ингредиенты.

Пример: в составе 30 ингредиентов. Мы распознали 25 из них. Один из этих двадцати пяти имеет оценку 1 или 2. Нам не важны остальные, мы НЕ одобряем состав.

Ставим составу, если находим все ингредиенты в нашей базе, и все ингредиенты имеют оценку Три, Четыре или Пять. Одобряем с удовольствием.

Результаты без оценки

Причина — НЕоднозначный ингредиент.

Пример: в составе 30 ингредиентов. Мы распознали 25 из них. Один из 25 не имеет оценки — Parfum. Иногда производители вместо ингредиентов указывают такие вот абстрактные понятия :(. У кого-то из них Parfum состоит из эфирных масел. А у кого-то Parfum это синтетическая отдушка. Мы не знаем этого, значит не можем одобрить состав.

Результаты без оценки

Причина — мы не смогли распознать все ингредиенты.

Таких тоже немало.

Отчасти от того, что наша база знаний знает не все. Отчасти от того, что некоторые производители случайно или сознательно допускают странности в составе. Первую причину мы ежедневно минимизируем, на производителей влиять сложней.

Пример: есть ингредиент Вода. Он же Aqua, он же Water. И наш Сервис знает, что это все вода.

Но иногда производители изобретают. Пример: «чистейшая вода», «вода из артезианской скважины» и так далее. Мы стараемся добавлять в нашу базу эти варианты, но не успеваем за фантазией производителей.

В таких случаях просим Вас присылать письмо с просьбой расширить базу знаний на адрес marina@ecogolik.ru

Несколько советов по Анализу состава

Разделители между ингредиентами

Состав должен содержать ингредиенты, разделенные запятыми или союзом «и». Так принято почти во всех интернет-магазинах и почти на всех сайтах производителей.

Пояснения в скобках

Мы не пытаемся распознать все, что указано в скобках, содержимое скобок игнорируется. Если в скобках важные ингредиенты, то скобки нужно убрать, а ингредиенты разделить запятыми.

Например, видим в составе фрагмент Unimoist U-125 (Glycerin, Urea, Saccharide Hydrolizate, Magnesium Aspartate, Glycine, Alanine, Creatine).

Его лучше заменить на Glycerin, Urea, Saccharide Hydrolizate, Magnesium Aspartate, Glycine, Alanine, Creatine.
В таком случае сервис будет распознавать 7 компонентов.

Опечатки в составах

К сожалению, на сайтах интернет-магазинов и производителей часты опечатки в составах. Наш алгоритм поиска и база знаний справляется со многими опечатками, но не со всеми. Иногда Вы сами можете исправить явную опечатку и повысить тем самым полноту анализа.

Профессионалам рынка

Знатокам в области ингредиентов, используемых в косметике:

Если Вы обнаружили неточность или неполноту в оценке ингредиента или его описании, если Вы при этом готовы нам помочь своими знаниями, то пришлите, пожалуйста информацию с указанием источника на marina@ecogolik.ru.

Если Ваши аргументы будут убедительными, а источник заслуживающим доверия — с благодарностью воспользуемся Вашими рекомендациями.

Состав и свойства цемента.

Цементом называется вяжущее вещество, твердеющее в воде и на воздухе, получаемое путем совместного тонкого измельчения клинкера и необходимого количества гипса и добавок. Клинкер получают в результате обжига до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины или некоторых других материалов (мергеля, нефелинового шлама, доменного шлака), взятых в соотношении, которое обеспечивает образование в клинкере силикатов кальция, алюминатной и алюмоферритной фаз. Клинкер – один из важнейших компонентов цемента, от его состава зависят основные свойства цемента, полученного на его основе.

Смотрите интересные видео-ролики и читайте статьи от ВосЦем на канале Яндекс Дзен.

Введение в состав цемента до 15% активных минеральных добавок, предусмотренных стандартом, влияет на его свойства сравнительно в небольшой степени. Если ввести таких добавок больше (выше 20%), свойства получаемого продукта будут уже заметно отличаться от свойств цемента. Такой продукт называют пуццолановым цементом. Предусмотренный стандартом разрыв в дозировке гидравлических добавок от 15 до 20% сделан для того, чтобы более отчетливо различать цемент и пуццолановый цемент.

Удельный вес портландцемента колеблется в пределах 3,0-3,2. Объемный вес цемента в рыхлонасыпанном состоянии 900-1300 кг/м3, а в уплотненном 1400-2000 кг/м 3 . При расчете емкости складов объемный вес принимают равным 1200 кг/м 3 , а при объемной дозировке материалов для приготовления бетонной смеси 1300 кг/м 3 .

Цемент (ГОСТ 10178-76) выпускают без добавок или активными минеральными добавками, отвечающими требованиям ОСТ 21-9-74. К основным свойствам цемента относятся: прочность (активность), сроки схватывания, равномерность изменения объема, тонкость помола, плотность, водопотребность, водоотделение, морозостойкость, тепловыделение, сцепление со стальной арматурой.

Прочность – свойство материалов в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные нагрузки. Прочность цемента зависит от его потребности затвердевать при смешивании водой в прочное камневидное тело. По механической прочности цемент подразделяется на четыре марки: 400, 500, 550 и 600. Марка прочности определяется пределом прочности при изгибе образцов.
Подробнее — прочность цемента.

Сроки схватывания цемента определяют при испытании теста нормально густоты. Нормальная густота цементного теста характеризуется количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента. Равномерность изменения объема цемента определяют при испытании образцов кипячением в воде. Если цемент после вылеживания не обладает равномерностью изменения объема, то его нельзя применять в строительстве, так как могут появиться вредные напряжения и бетон разрушится. Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения. Чем тоньше измельчен цемент, тем выше его прочность, особенно в начальный период твердения. Тонкость помола характеризуется также удельной поверхностью, т.е. суммарной поверхностью всех частиц, содержащихся в 1 кг цемента. Плотность цемента колеблется в пределах от 3000 до 3200 кг/м3.
Подробнее — скорость схватывания цемента.

Изменение объема цемента при твердении. По стандарту приготовленные из цемента лепешки при испытании кипячением в воде должны равномерно изменяться в объеме. Цемент, не удовлетворяющий этому требованию, применять в строительстве нельзя, так как это приводит к появлению вредных напряжений и даже разрушению бетона.
Подробнее — твердение цемента.

Водопотребность цементного теста. Вода добавляемая к цементу при затворении, необходима для нормального течения химических процессов, происходящих при твердении цемента, и для придания свежеприготовленному цементному раствору или бетону подвижности (пластичности, текучести), что обеспечивает плотность его укладки в форму или опалубку. Уменьшить водопотребность и увеличить пластичность цемента можно путем введения пластифицирующих органических и неорганических поверхностно-активных веществ, например сульфитно-дрожжевой бражки.
Подробнее — водопотребность и связующая способность цементного теста.

Водоотделение цементного теста – процесс отжима воды в затворенном цементном тесте, растворе или бетоне под действием силы тяжести зерен заполнителя и частиц цемента. Некоторое количество воды при этом выступает на поверхность уложенной бетонной смеси (наружное водоотделение), а часть воды скапливается под поверхностями зерен крупного наполнителя (внутреннее водоотделение).
Подробнее — водоотделение и водоудерживающая способность цементного теста.

Морозостойкость цементных растворов и бетонов – способность сопротивляться попеременному их замораживанию и оттаиванию в пресной или морской воде. Вода при замерзании превращается в лед, при этом она увеличивается в объеме примерно на 8 %. Это создает давление на стенки пор, нарушает структуру раствора или бетона и в конечном результате приводит к его разрушению.
Подробнее — влияние пониженных и повышенных температур на твердеющий цемент.

Тепловыделение. В процессе твердения цемент выделяет тепло. Если тепло выделяется очень медленно, то это обычно не вызывает возникновения трещин в бетоне. Если же этот процесс протекает сравнительно быстро, то применять данный цемент для возведения массивных сооружений не следует. Количество выделяющегося при твердении тепла можно уменьшить путем подбора соответствующего минералогического состава цемента, а также посредство введения некоторых измельченных активных минеральных и инертных добавок.
Подробнее — выделение тепла при твердении цемента.

Коррозионная стойкость цемента в основном зависит от плотности бетона или раствора и минералогического состава цемента. Коррозионная стойкость бетона уменьшается с увеличением его пористости и с повышением тонкости помола цемента.
Подробнее — коррозия цемента, виды коррозии и борьба цементной коррозией.

ТехЛиб СПБ УВТ

Состав должен обеспечивать заданные свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона при минимальном расходе цемента как наиболее дорогостоящего компонента.

Исходные данные для определения состава содержатся в техническом проекте строительства и включают следующие требования: проектную марку или класс бетона по прочности, заданную условиями работ удобоукладываемость бетонной смеси, требования по водонепроницаемости, морозостойкости или коррозионной стойкости бетона, данные по наибольшей крупности заполнителя, длительности и режиму твердения и другим условиям производства работ.

Определение состава бетона начинают с выбора материалов для его приготовления. После этого устанавливают их характеристики, необходимые для расчета состава бетонной смеси: активность и плотность цемента, плотность заполнителей в сухом состоянии, крупность зерен заполнителей, показатель пустотности крупного заполнителя.

Выбор цемента для бетона. Для получения связанной структуры цементного теста в бетоне активность цемента должна быть в пределах 0,7…2 от требуемой прочности бетона. При значениях отношения активности цемента к прочности бетона меньше 0,7 и больше 2 цементное тесто теряет связность, что в свою очередь приводит к резкому ухудшению физико-механических свойств цементного камня и бетона. Для вибрированного бетона указанное отношение активности цемента к прочности бетона должно быть в пределах 1,2…2, вибрированного с пригрузом — 1,0…1,2, а величина отношения 0,7…1,0 рекомендуется для бетонов, уплотняемых прессованием, трамбованием.

Цементы, имеющие величину активности выше значения требуемой прочности бетона (раствора) в два и более раз, при отсутствии агрессии должны применяться с тонкомолотыми активными минеральными добавками или микронаполнителями, снижающими активность цемента, но увеличивающими общее количество вяжущего. Оптимальное содержание добавок следует устанавливать на основании лабораторных испытаний.

В соответствии с «Типовыми нормами расхода цемента для приготовления бетонов сборных и монолитных бетонных, железобетонных изделий и конструкций» (СНиП 5.01.23-83), марка цемента может быть выбрана в зависимости от средней прочности бетона при сжатии и условий его твердения.

Для неармированных конструкций (бетонных) минимальный расход цемента должен составлять не менее 170 кг на м³ бетона, а для железобетонных конструкций — не менее 220 кг. Максимальный расход цемента в бетоне не должен превышать 600 кг/м³.

Таблица 1. Рекомендуемые и допустимые марки цемента для тяжелых бетонов на крупном заполнителе

Проектная марка бетона	Марка цемента для тяжелого бетона при твердении в условиях
естественных		тепловой обработки при отпускной прочности бетона
		70% проектной и менее		80…100% проектной
рекоменд- уемая	допустимая	рекоменд- уемая	допустимая	рекоменд- уемая	допустимая
М100	300	—	300	—	—	—
М150	300	400	300	400	400	300, 500
М200	400	300, 500	400	300, 500	400	500
М250	400	300, 500	400	300, 500	400	500
МЗ00	400	500	400	500	500	400
М350	400	500	400	500	500	400
М400	500	550, 600	500	550, 600	550	500, 600
М450	550	500, 600	550	500, 600	600	500, 550
М500	600	550, 500	600	550, 500	600	550
М600	600	550	600	550	—	—

Таблица 2. Рекомендуемые и допустимые марки цемента для мелкозернистых бетонов

Проектная марка бетона	Марка цемента
	рекомендуемая	допустимая
М100	300	400
М150	400	500
М200	400	500
М250	500	400
МЗ00	500	400
М350	500	400
М400	500	—

Выбор мелкого и крупного заполнителей в первую очередь зависит от требуемого класса бетона, т. е. от его нормативной прочности. Чем выше класс бетона, тем выше должны быть требования к качеству заполнителей для него. При этом стремятся использовать, как правило, местные заполнители или заполнители из близкорасположенных карьеров, но отбирают из них те, которые позволяют получать бетон с заданными свойствами при минимальном расходе цемента. Так, для бетонов класса до В10…В12,5 наряду с рядовыми заполнителями среднего качества можно использовать в отдельных случаях и заполнители пониженного качества, т. е. крупный заполнитель низкой прочности, например щебень из карбонатных горных пород и мелкий песок.

Для бетонов класса В15…В20 можно использовать рядовые заполнители среднего качества в том числе и гравий, для бетонов класса В25 и выше необходимо применять высококачественные чистые фракционные заполнители из плотных и прочных горных пород. Однако при окончательном выборе заполнителей для бетона необходимо учитывать также их стоимость.

Назначение удобоукладываемости бетонной смеси. Удобоукладываемость бетонной смеси назначают в соответствии со способом формования и типом конструкций по СНиП 5.01.23-83.

Состав бетона выражают в виде расхода цемента, мелкого и крупного заполнителя и воды на 1 м³ уплотненного бетона. Чтобы определить эти данные, используют различные зависимости, предложенные и апробированные научными организациями.

Методика расчета

1. Определение водоцементного отношения бетонной смеси:

где R_ц и R_б — соответственно активность цемента и марка бетона, МПа.

2. Расход воды определяют по таблице.

Таблица 3. Ориентировочный расход воды для бетонной смеси

Удобоукладываемость смеси		Ориентировочный расход воды (кг) при наибольшей крупности (мм)
Осадка конуса, см	Жесткость, с	гравия				щебня
		10	20	40	70	10	20	40
10…12	—	215	195	185	175	225	205	195
5…1	—	205	180	175	160	215	195	185
1…3	—	190	165	160	145	200	180	170
—	8…12	175	155	145	135	185	165	155
—	15…20	160	145	140	130	170	155
—	22…30	155	140	135	125	165	150

Примечание. Если искомый расход цемента окажется более 400 кг/м³ , то расход воды повышают из расчета 10 кг на каждые его 100 кг.

3. По расходу воды на 1 м³ бетона и водоцементному отношению бетонной смеси определяют расход цемента на 1 м³ бетона

Ц=В/(В/Ц)_б Если расход цемента окажется меньше допустимого нормами, то следует применять минимально допустимый для данных условий эксплуатации конструкций. При этом следует увеличить и расход воды с учетом увеличенного расхода цемента, сохранив расчетное значение В/Ц.

4. Суммарный расход заполнителей (песка и щебня (гравия), кг) на 1 м³ бетонной смеси определяют из условия, что сумма всех составляющих компонентов бетонной смеси равна 1 м , при этом межзерновые пустоты в крупном заполнителе должны быть заполнены цементно-песчаным раствором: