Марка цемента в зависимости от заданного класса бетона

Класс бетона	Марка цемента
20	300, 400
30	400, 500
40	500
50	600
60	600, 700

Если R_ц/R_б более 2,5, то расчетный расход цемента в бетоне может быть недостаточным для получения однородной бетонной смеси.

Для определения состава обычного (тяжелого) бетона существует ряд расчетно-экспериментальных методов. Наибольшее распространение получил метод абсолютных объемов, предложенный проф. Б.Г. Скрамтаевым. В основе этого метода лежит гипотеза, предусматривающая равенство плотности уплотненной бетонной смеси и абсолютной плотности (содержащийся в уплотненной бетонной смеси небольшой объем воздушных пор условно во внимание не принимается). Согласно этому положению абсолютный объем исходных материалов в 1 м³ уплотненной бетонной смеси равен единице:

(6.1)

где Ц, П, Щ, В - расходы цемента, воды, песка и щебня на 1 м³ бетонной смеси, кг; _ц, _п, _щ - истинные плотности цемента, песка и щебня, кг/м³.

Одно из условий, принятых в методе абсолютных объемов, состоит в том, что цементно-песчаный раствор расходуется на заполнение объема межзерновых пустот крупного заполнителя с некоторой раздвижкой его зерен. Это условие обозначается следующим уравнением:

(6.2)

где - насыпная плотность щебня (гравия), кг/м³; V_n – объем межзерновых пустот щебня (в долях единицы);  - коэффициент раздвижки зерен заполнителя (коэффициент избытка раствора).

Подбор состава бетона методом абсолютных объемов осуществляется в три этапа:

1) предварительный расчет расхода материалов на пробные замесы;

2) корректировка состава пробных замесов;

3) определение расхода материалов на 1 м³ бетонной смеси.

Проектирование состава бетона по этапам производят в следующей последовательности.

По данным табл. 6.2 определяют ориентировочный расход воды в зависимости от заданной подвижности (жесткости) бетонной смеси и наибольшего размера зерен крупного заполнителя:

Таблица 6.2

Удобоукладываемость бетонной смеси		При наибольшем размере зерен заполнителей, мм
		Гравий			Щебень
Осадка конуса, см	Жесткость, с	10	20	40	10	20	40
0	150...200	145	130	120	155	145	130
0	90...120	150	135	125	160	150	135
6	60...80	160	145	130	170	160	145
0	30...50	165	150	135	175	165	150
0	20…30	175	160	140	185	175	155
1	15...20	180	165	145	195	180	160
2…2,5	-	185	170	150	200	185	165
3...4	-	190	175	155	205	190	170
5	-	195	180	160	210	195	175
7	-	200	185	170	215	200	180
8	-	210	195	175	220	205	185
10…12	-	220	205	185	230	215	195

Примечание.1. Данные таблицы справедливы для бетонной смеси на портландцементе и песке средней крупности. При использовании пуццоланового портландцемента расход воды увеличивается на 20 кг/м³; в случае применения мелкого песка взамен среднего расход воды также увеличивается на 10 кг, а при использовании крупного песка уменьшается на 10 кг.

Затем из формулы прочности бетона определяют значение Ц/В. Для этого используют формулу Боломея-Скрамтаева:

при Ц/В < 2,5; (6.3)

при Ц/В > 2,5. (6.4)

Значения коэффициентов А и A₁ принимают по табл. 6.3:

Таблица 6.3

Качество заполнителей	А	A1
Высокое	0,65	0,43
Среднее	0,60	0,40
Низкое	0,35	0,37

Так как значение Ц/В заранее проектировщику неизвестно, то формулу (6.4) рекомендуют использовать в следующих случаях:

если А =0,65, а R_б< 1,3 R_ц;

А=0,60, а R_б< 1,2 R_ц;

А=0,55, а R_б< 1,1 R_ц.

При необходимости получения бетона более высокого класса, чем указано выше, рекомендуется также использовать формулу (6.4).

После определения значения Ц/В вычисляют расход цемента (Ц) на 1 м³ бетонной смеси, кг:

. (6.5)

Расход щебня (гравия) Щ(Г) и песка на 1 м³ бетонной смеси вычисляют по следующим формулам, кг:

(6.6)

(6.7)

где Ц, В, Щ(Г), П- расход цемента, воды, щебня (гравия), песка на 1 м³ бетонной смеси, кг; _ц _п _щ(г) – истинные плотности цемента, песка и щебня, кг/м³.

Значения коэффициента раздвижки зерен для умеренно жестких бетонных смесей принимаются равными 1,15...1,2, а для жестких бетонных смесей – 1,05...1,1. Для подвижных бетонных смесей  зависит от расхода цемента и принимается согласно данным табл. 6.4:

Таблица 6.4

Расход цемента на 1 м3 бетонной смеси	Значения 
	Бетон на гравии	Бетон на щебне
250	1,34	1,3
300	1,42	1,36
350	1,48	1,42
400	1,52	1,47

Примечание. В таблице приведены значения  для песков средней крупности с водопотребностью 7%; при использовании мелких песков с водопотребностью более 7% значения  снижаются на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребности; при использовании крупных песков с водопотребностью менее 7% значения  увеличиваются на 0,03 на каждый процент снижения водопотребности.

После определения расхода материала на 1 м³ бетонной смеси рассчитывают расход материалов на пробный замес объемом 10 дм³. Затем приготовляют три пробных замеса объёмом до 10 дм³. В первом замесе значение Ц/В принимается равным расчётному, во втором - на 0,05 меньше, а в третьем - на 0,05 больше. Во всех замесах подвижность (жесткость) должна быть равна заданной величине. Если во всех трёх замесах подвижность (жёсткость) бетонной смеси окажется меньше заданной, то в смесь небольшими порциями добавляют цемент и воду (5...10% от первоначальной массы), сохраняя расчётное соотношение между ними. При получении подвижности больше заданной в смесь небольшими порциями добавляют песок и щебень, не изменяя расчетное соотношение между ними. Получив замесы бетонной смеси с заданной подвижностью (жёсткостью), из них изготовляют образцы кубической формы для определения предела прочности при сжатии (R_сж.) в установленные строки твердения. По полученным результатам испытаний строят графическую зависимость между R_сж. и Ц/В. Из графика определяют фактическое значение Ц/В, обеспечивающее заданную прочность бетона.

Затем, исходя из найденного значения Ц/В, пересчитывают расход цемента, песка и щебня (гравия) на 1м³ бетонной смеси.