Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Подбор состава бетона представляет собой инженерную задачу, направленную на определение оптимального соотношения компонентов бетонной смеси для достижения заданных характеристик затвердевшего бетона. ГОСТ 27006-2019 устанавливает правила подбора, назначения и передачи на производство состава бетона при изготовлении сборных бетонных и железобетонных изделий, а также монолитных конструкций.
Стандарт распространяется на тяжелый и мелкозернистый бетоны и введен в действие с 1 января 2020 года взамен ГОСТ 27006-86. Правильно подобранный состав бетона обеспечивает не только требуемую прочность, но и долговечность конструкций, морозостойкость, водонепроницаемость и другие эксплуатационные характеристики.
Согласно разделу 6 ГОСТ 27006-2019, подбор номинального состава бетона включает следующие последовательные этапы:
На данном этапе производится выбор цемента, заполнителей и добавок. Определяются следующие характеристики:
Начальный основной состав рассчитывается исходя из требований задания на подбор состава. При этом для каждого вида бетона устанавливают основной параметр, в наибольшей степени влияющий на прочность. Для тяжелого бетона таким параметром является водоцементное отношение.
Начальные дополнительные составы рассчитываются аналогично начальному основному составу при значениях варьируемых параметров, отличающихся от принятых при расчете начального основного состава в меньшую и большую сторону на 15-30 процентов. Число дополнительных составов должно быть не менее двух.
Из начального и дополнительных составов изготавливают опытные замесы, отбирают пробы для испытания бетонной смеси и изготовления контрольных образцов. Объем каждого опытного замеса должен не менее чем на 10 процентов превышать суммарный объем образцов и проб.
По результатам испытаний проводится обработка полученных данных с установлением зависимостей, отражающих влияние параметров состава бетона на нормируемые показатели качества. На основании этих зависимостей назначается номинальный состав бетона.
Водоцементное отношение является ключевым параметром, определяющим прочность бетона. Расчет В/Ц производится на основании формул прочности бетона.
Состав бетона подбирается на требуемую прочность, которая рассчитывается с учетом коэффициента вариации прочности. Требуемая прочность определяется по формуле:
Rтреб = Rнорм × Kт
где:
Rтреб – требуемая прочность бетона, МПа;
Rнорм – нормируемая прочность бетона (класс бетона), МПа;
Kт – коэффициент требуемой прочности согласно ГОСТ 18105-2018.
Коэффициент требуемой прочности зависит от коэффициента вариации прочности бетона и принимается по таблицам приложения А ГОСТ 18105-2018 в зависимости от выбранной схемы контроля (А, Б, В или Г). Нормативный коэффициент вариации для тяжелого бетона согласно СНиП 52-01-2003 принимается равным 13,5 процентов.
Для определения водоцементного отношения используются формулы прочности бетона, разработанные И. Боломеем и уточненные Б.Г. Скрамтаевым. Эти формулы выражают зависимость прочности бетона от активности цемента и цементно-водного отношения.
Для обычных бетонов при Ц/В от 1,4 до 2,5 (или В/Ц от 0,4 до 0,7) формула имеет вид:
Rб = A × Rц × (Ц/В - 0,5)
Rб – прочность бетона в возрасте 28 суток, МПа;
Rц – активность цемента, МПа;
Ц/В – цементно-водное отношение;
A – коэффициент, учитывающий качество заполнителей.
Коэффициент A принимается в зависимости от качества заполнителей: для высококачественных заполнителей A = 0,65; для рядовых заполнителей A = 0,60; для заполнителей пониженного качества A = 0,55.
Для бетонов повышенной прочности при Ц/В более 2,5 (или В/Ц менее 0,4) применяется формула:
Rб = A1 × Rц × (Ц/В + 0,5)
где A1 – коэффициент для высокопрочных бетонов.
Исходные данные:
Расчет:
1. Определяем требуемую прочность:
Rтреб = 25 × 1,28 = 32 МПа
2. Определяем Ц/В из формулы Боломея-Скрамтаева:
32 = 0,60 × 42,5 × (Ц/В - 0,5)
32 = 25,5 × (Ц/В - 0,5)
Ц/В - 0,5 = 1,25
Ц/В = 1,75
3. Определяем В/Ц:
В/Ц = 1 / 1,75 = 0,57
Результат: Для получения бетона класса В25 необходимо водоцементное отношение В/Ц = 0,57.
Расход воды определяется в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси и характеристик заполнителей. Для подвижных бетонных смесей ориентировочный расход воды составляет от 160 до 210 л/м³. Точное значение расхода воды устанавливается экспериментально при изготовлении пробных замесов с учетом водопотребности конкретных заполнителей.
Расход цемента определяется по формуле:
Ц = В / (В/Ц)
Ц – расход цемента, кг/м³;
В – расход воды, л/м³;
В/Ц – водоцементное отношение.
Полученный расход цемента необходимо сверить с минимально допустимым по условиям долговечности согласно проектной документации и СП 63.13330.2018. Если расчетный расход меньше минимального, следует увеличить его до требуемой нормы.
Расход заполнителей определяется по методу абсолютных объемов, основанному на условии, что сумма абсолютных объемов всех компонентов бетонной смеси равна 1 м³ уплотненного бетона:
Ц/ρц + В/ρв + П/ρп + Щ/ρщ = 1000
Ц, В, П, Щ – расходы цемента, воды, песка и щебня, кг;
ρц, ρв, ρп, ρщ – истинные плотности материалов, кг/дм³.
Опытные замесы изготавливаются на заполнителях и цементе, характеристики которых были приняты при расчете составов. Материалы дозируются по массе с погрешностью не более 1,0 процента. Объем каждого опытного замеса должен не менее чем на 10 процентов превышать суммарный объем изготовляемых из него образцов и проб.
Согласно пункту 6.11 ГОСТ 27006-2019, приготовление опытных замесов производят в лабораторном смесителе принудительного или гравитационного действия. Опытные замесы объемом не более 15 литров при подборе состава тяжелого бетона допускается производить вручную в предварительно увлажненной емкости с перемешиванием в течение не менее 5 минут.
Приготовление опытных замесов начинают с перемешивания заполнителей и цемента, а затем в замес добавляют воду с раствором добавки (если она предусмотрена). Продолжительность перемешивания в лабораторном смесителе должна составлять не менее 2 минут.
После окончания перемешивания отбирают пробы по ГОСТ 10181 для проверки удобоукладываемости, средней плотности и других технологических свойств бетонной смеси. Из оставшейся бетонной смеси изготавливают контрольные образцы для определения прочности бетона.
Для определения прочности бетона при сжатии изготавливают образцы-кубы с размером ребра 150 мм по три образца на каждый срок испытания. Образцы формуют в соответствии с требованиями ГОСТ 10180, уплотняя бетонную смесь на виброплощадке до прекращения оседания смеси и появления цементного молока на поверхности.
Согласно пункту 6.13 ГОСТ 27006-2019, если по результатам проверки свойства бетонной смеси не соответствуют требованиям задания на подбор состава, следует провести корректирование составов до получения смеси с заданными технологическими свойствами.
При недостаточной удобоукладываемости бетонной смеси допускается разовое введение в пробный замес воды с добавкой. При этом необходимо сохранять водоцементное отношение путем пропорционального увеличения расхода цемента. Если разовое введение воды не приводит к получению требуемой удобоукладываемости, пробный замес следует изготовить повторно с измененными расходами материалов.
Пример корректировки:
Исходный состав: Ц = 350 кг, В = 175 л, В/Ц = 0,50, осадка конуса = 2 см
Требуемая осадка конуса: 8 см
Корректировка:
1. Увеличиваем расход воды на 10 л: В = 185 л
2. Для сохранения В/Ц = 0,50 увеличиваем расход цемента:
Ц = 185 / 0,50 = 370 кг
3. Пересчитываем расход заполнителей с учетом увеличенного объема цементного теста.
После твердения образцов в нормальных условиях в течение 28 суток производят их испытание на прочность. Фактическую прочность бетона сравнивают с требуемой прочностью. Допускается отклонение фактической прочности от требуемой в пределах от минус 10 до плюс 15 процентов.
При больших отклонениях состав бетона корректируют, изменяя расход цемента, и снова проводят расчеты и испытания. По результатам испытаний образцов из начального основного и дополнительных составов строят график зависимости прочности бетона от водоцементного отношения, по которому уточняют требуемое В/Ц для получения заданной прочности.
Рабочий состав бетона получают из номинального состава путем его корректирования, учитывающего отличия фактических показателей качества материалов, применяемых для изготовления бетонной смеси в производственных условиях. При этом учитывается влажность заполнителей.
Расчет с учетом влажности заполнителей:
Праб = Пном × (1 + Wп/100)
Щраб = Щном × (1 + Wщ/100)
Враб = Вном - Пном × Wп/100 - Щном × Wщ/100
где Wп и Wщ – влажность песка и щебня, %.
Согласно ГОСТ 24211-2008, химические добавки для бетонов классифицируются по основному эффекту действия. Наиболее распространенными являются пластифицирующие и суперпластифицирующие добавки, позволяющие существенно улучшить свойства бетонной смеси и бетона.
Пластификаторы и суперпластификаторы представляют собой поверхностно-активные вещества, которые адсорбируются на поверхности цементных частиц, создавая электростатические или стерические силы отталкивания. Это приводит к диспергированию частиц цемента и увеличению подвижности бетонной смеси без дополнительного расхода воды.
Основные виды пластификаторов по химическому составу:
Применение суперпластификаторов позволяет получить следующие технико-экономические эффекты:
Оптимальная дозировка химической добавки определяется экспериментально путем изготовления серии опытных замесов с различным содержанием добавки. Обычно испытывают не менее трех дозировок. Критериями оптимизации могут служить минимальный расход цемента при заданной прочности, максимальная прочность при заданном расходе цемента, требуемая удобоукладываемость при минимальном водосодержании.
Отказ от ответственности:
Данная статья носит ознакомительный характер и предназначена для расширения технических знаний в области технологии бетона. Представленная информация не является проектной или нормативной документацией. При выполнении практических работ по подбору состава бетона необходимо руководствоваться действующими нормативными документами, техническими условиями и требованиями проектной документации. Автор не несет ответственности за результаты применения информации из данной статьи в практической деятельности. Все расчеты и подбор составов должны выполняться квалифицированными специалистами аккредитованных лабораторий.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.