Stmontag.ru

СТ Монтаж
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Состав бетонной смеси и водоцементное отношение

Строительный справочник | материалы — конструкции — технологии

Прочность и долговечность монолитных бетонных конструкций фундаментов напрямую зависят не только от качества применяемых материалов, способа уплотнения бетонной смеси и условий выдерживания бетона, но, главным образом, и от рационального подбора состава бетонной смеси, ее подвижности (жесткости) и дозировки материалов на замес бетономешалки.

Если объём строительства находится недалеко от бетонного завода (бетонного узла), то лучше заказать доставку бетона нужной марки с определенной подвижностью и крупностью щебня. Транспортирование бетонной смеси необходимо осуществлять автобетоносмесителями, которые не допускают потерю цементного молока, исключают попадание атмосферных осадков и прямое воздействие солнечных лучей, расслоение и нарушение однородности смеси.

В большинстве случаев при «самострое» с помощью наёмных рабочих или небольших строительных организаций, не имеющих опытного специалиста или договора со строительной лабораторией, подбор состава бетона и дозировка материалов производятся «на глазок» лопатами. Подвижность бетонной смеси не контролируется, а для облегчения укладки в смесь добавляют излишнее количество воды, что приводит к нарушению водоцементного (В/Ц) отношения и потере прочности бетона.

Схема определения подвижности (величины осадки конуса) бетонной смеси

Конечно, в условиях строительной площадки невозможно выполнить весь комплекс работ по определению качественных характеристик применяемых материалов: песка (удельный вес, объемная масса, пустотность, влажность, зерновой состав и модуль крупности, содержание глинистых частиц и органических примесей и др.); щебня (объемная масса, прочность, влажность, объём пустот, загрязненность, содержание пластинчатых и игловатых зерен и др.); цемента (удельный вес и удельная поверхность, сроки начала и окончания схватывания, активность и др.); бетонной смеси (подвижность, прочность, объемная масса, водоотделение, водонепроницаемость и др.). Однако и в построечных условиях можно с достаточной точностью оценить некоторые свойства материалов и с помощью справочных данных выполнить подбор составов бетонных смесей различных марок.

Почему это важно

Если в замес налить больше жидкости, нежели требуется, качество бетона резко ухудшается. После его укладки происходит расслоение монолита, прочность слоя многократно снижается. Но без воды гидратация цемента не получается, поэтому никуда от нее не денешься.

Лишняя же влага, не вступившая в реакцию гидратации, не связана, она образует в монолите поры, которые снижают прочность бетона. Поры по мере приближения к поверхности монолита расширяются, бетон начинает крошиться.

Когда влага не покидает бетонную толщу до зимы, она непременно замерзнет, после чего начнет изнутри разрывать монолит, еще более снижая его прочность. В момент замеса лишняя вода усиливает подвижность раствора, а это не всегда оправдано. Только правильное соотношение воды с цементом гарантирует соответствие бетона необходимым параметрам.

Требования к материалам

Грамотно выбранные по качеству и фракциям составляющие для получения прочного жесткого бетона 75 марки – половина успеха. На какие характеристики цемента и наполнителей следует обращать внимание?

Цемент, между качеством которого и прочностью затвердевшего бетона наблюдается прямая зависимость, из соображений экономии на его стоимости берется М200 или М300. Применение более высококачественных цементов обойдется значительно дороже, эту разницу невозможно покрыть за счет некоторого снижения процентного отношения цемента к наполнителям. Прочностные показатели указанных марок цемента при соблюдении водоцементного отношения для бетона позволяют получить на собственной строительной площадке качественный бетон не ниже 75 марки.

Таблица марок бетона и их основных характеристик.

Следует учесть, что марка бетона и марка цемента, который входит в состав смеси, – не одно и то же. Соотношение выглядит примерно таким: для получения бетона, например, 75 марки, потребуется цемент М200 или М300, то есть марка взятого цемента должна быть выше в 2,5-3 раза. Покупая цемент, следует обратить внимание на дату его выпуска, так как с увеличением срока хранения снижается качество, а через 1,5 года хранения даже в идеальных условиях цемент можно будет использовать разве что для обустройства садовых дорожек. На бытовом уровне можно проверить относительное качество цемента. Для этого на раскрытую сухую ладонь насыпается цемент, рука сжимается в кулак. Качественный материал практически без остатка “вытекает” сквозь пальцы.

Читать еще:  Укладка ковролина на бетонный пол

Имеются требования и к песку. Предпочтительнее применять мелкозернистый (размер отдельно взятой песчинки до 1,25 мм). Он позволяет получить смесь, при использовании которой воздушные промежутки, снижающие жесткость бетона, сведутся к минимуму. Песок должен быть без пыли и инородных включений органического происхождения.

Размер гравия или щебня не должен превышать 1/3 ширины опалубки.

Ни в коем случае для жесткого бетона нельзя использовать щебень из известковых пород.

Если производится армирование, размер частиц не может превышать 1/4 наименьшего размера отливаемой конструкции и 3/4 от просвета между прутьями арматуры. Несоблюдение указанных пропорций может привести к образованию в готовом бетонном изделии пустот, что неминуемо снизит показатели прочности.

Распространенные ошибки

При самостоятельном изготовлении бетонной смеси нередко допускаются ошибки, существенно снижающие ее качество. Самая распространенная из них – превышенное водоцементное отношение. Это связано с тем, что очень важно правильно уложить, а затем уплотнить бетонную смесь, что легче сделать при большей подвижности, которая достигается добавлением лишней воды. Но при этом существенно снижается качество материала – первый признак, выступление жидкости на поверхности после укладки.

Добиться того же эффекта без превышения количества воды можно при помощи пластификаторов.

Еще одной распространенной ошибкой является неправильный уход за бетоном. Процесс гидратации цемента должен проходить при постоянной температуре и максимальной влажности. Поэтому его требуется регулярно смачивать или укрывать полиэтиленом. В этом случае плотность и прочность получившегося бетона будет в несколько раз превышать аналогичный показатель монолита, высушенного без соблюдения этих условий за счет появления микрополостей и капилляров.

При этом нужно осознавать, что изменение свойств бетона не находится в линейной зависимости от внешних факторов и состава. При сниженном показателе водоцементного соотношения смесь быстро схватится в течение первых трех дней, но такой бетон будет иметь меньшую прочность, чем тот, который был приготовлен с повышенным соотношением воды и цемента, при условии, что соблюдались все технологические условия. Поэтому при изготовлении бетонных смесей подбирать варианты с оптимальным значением водоцементного отношения.

При высоких водоцементных отношениях пространство между двумя цементными зернами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации цемента. Остается избыточная вода, которая испаряется и оставляет пустоты (поры, капилляры).

Водонепроницаемость

Коэффициент водонепроницаемости маркируется обозначением W и свидетельствует о способности бетона не пропускать через себя воду под давлением. Изделия из бетона с высоким коэффициентом W могут использоваться в строительстве объектов, эксплуатируемых в агрессивной среде – мостов, тоннелей, пристаней и т.д. При использовании бетона в качестве основы для железобетонных конструкций, толщина которых превышает 20см, он оказывается непроницаемым для воды. По степени водопроницаемости бетоны классифицируются на 12 различных марок от В2 до В30. Таким образом, бетоны способны выдерживать различное давление, нормируемое от 0.2 до 3 МПа, что является важным аспектом для строительства сооружений из ЖБИ, а также фундаментов под водой.

Пробный замес

Схема приготовления бетона: 1 – Смешивание сухой смеси с водой, 2 – Замес на фанере, 3 – Бетономешалка, 4 – Шланг для добавления воды, 5 – Цемент, 6 – Песок.

Предполагается, что все работы производятся вручную при помощи совковой лопаты или мастерка (в этом случае порция получается минимальной, зато при неудачной попытке ее не жалко выбросить). Когда более точно будет определено соотношение, разумнее воспользоваться бетономешалкой, применение которой существенно влияет на качество и скорость замеса при сокращении физических нагрузок.

Пропорции и соотношения

При расчете пропорций производитель учитывает долю песка к цементу и водоцементное соотношение. Первый показатель влияет на прочность материала, второй – на расслаиваемость и скорость затвердевания. Для бетонов на основе портландцемента М400 разработаны следующие пропорции:

Читать еще:  Прибор для определения прочности бетона неразрушающим методом

Табл. 1 «Пропорции марочного бетона на основе ПЦ М400».
Доля клинкерного компонента в цементе М500 выше, поэтому к нему добавляют большее количество песка и гравия.

Пробы готовых смесей тестируют в лабораторных условиях. Состав качественного рабочего раствора должен совпадать с номинальным.Табл. 2 «Пропорции марочного бетона на основе ПЦ М500».

Требования к цементам

Главный компонент для приготовления бетона — цемент. Существует много видов этого материала с различной вязкостью. Чаще для строительства применяют портландцемент.

Материалы делятся на марки и определяют класс конечного изделия. Цифры в маркировке цемента обозначают нагрузку в мегапаскалях, которую выдерживает сырье.

Для производства бетона от М300 требуется цемент с показателем марки выше в 2-2,5 раза. В быту популярен портландцемент М400: он достаточно прочный для домашних нужд. В промышленности используют марку М500. Она позволяет создавать сырье повышенной прочности.

При выборе цемента обращают внимание на его состав в зависимости от назначения будущего бетона. Скажем, если предполагается добавление противоморозных веществ, требуется сырье с содержанием трехкальциевого силиката от 50%. Бетоны с комплексными добавками изготавливают на основе материала с количеством силиката 8%.

Большую роль играет свежесть цемента. Такое сырье рассыпчатое, не содержит комков. Если материал впитал влагу, он не годится для производства.

Вывод

Правильное водоцементное соотношение – одно из главных условий получения качественного бетона. При этом известное правило, что для гидратации цемента требуется только 25% воды от его массы, не применимо на практике. Это связано с тем, что некоторый излишек воды должен обязательно оставаться для обеспечения подвижности раствора. Малое количество воды негативно сказывается на прочности конструкций и монолитов после полного схватывания, делает невозможным качественное уплотнение смеси. Поэтому при производстве бетонов различных марок необходимо придерживаться технологических требований.

Лишняя влага в строительном растворе тоже приводит к снижению его качества. Если жидкость не связана должным образом, то компоненты раствора расслаиваются в нем относительно собственной плотности. В результате вместо монолита получается «слоеный пирог», не соответствующий никаким техническим требованиям. Главным признаком излишка воды — ее выделение на поверхности уложенного монолита. Поэтому, в тех случаях, когда требуется дополнительная удобоукладываемость раствора, например, заполнении опалубки с густым армированием, лучше использовать пластификаторы. Они придадут раствору дополнительную подвижность без добавления излишней воды. Обязательно нужно учитывать тот факт, что при укладке бетонной смеси при температурах ниже нуля, В/Ц должно быть как можно ниже, чтобы большая часть воды участвовала в гидратации вяжущего с выделением тепла.

В частном строительстве для получения нужного водоцементного соотношения целесообразно сделать пробный замес. Для этого к одной части цемента добавляют 3 части песка, слегка увлажняют получившийся материал и добавляют 5 частей щебня. После этого вода добавляется мелкими порциями из мерной посуды (чтобы знать ее объем) для получения нужной подвижности раствора. После этого ком бетонного раствора укладывают на ровную поверхность – если он держит форму, водоцементное отношение оптимальное, если расплывается – воды много, когда ком разваливается и расслаивается, в него нужно дополнительно добавить воду.

Принцип расчета состава гидробетона и требования к материалам

Проектирование рецептуры осуществляется по методике, которой просчитывают состав тяжелых бетонов. Для грамотного расчета выполняют следующие действия:

  1. Выбор сырьевых компонентов.
  2. Определение водоцементного отношения (В/Ц).
  3. Определение нормированного расхода вяжущего.
  4. Подбор оптимального коэффициента раздвижения крупного заполнителя вяжущим (α).
  5. Для повышения плотности структуры бетонной смеси возможно добавление тонкодисперсных наполнителей.
  6. Подбор и расчет химических добавок для регулирования некоторых свойств, в зависимости от условий применения.

Вяжущее

Во время выбора вяжущего компонента стоит помнить, что портландцемент (ПЦ) первого типа не способен обеспечить требуемую влагостойкость готового изделия. Данный факт обуславливается большим содержанием в цементном клинкере гидроксида кальция. Это химическое соединение быстро растворяется в воде, что приводит к снижению прочности и плотности бетона. Поэтому рекомендуется выбирать другие виды ПЦ:

Читать еще:  Можно ли углубить колодец из бетонных колец?

— с добавлением золы-унос.

Если итоговое сооружение будет эксплуатироваться в морской среде, то желательно использовать сульфатостойкие виды цементов. Химический состав клинкера должен выглядеть следующим образом:

— содержание алита в пределах 3-5%;

— алит + алюмоферрит = до 20%;

— а также повышенное содержания белита.

Заполнители

В качестве микрозаполнителя рекомендуется применять золу-унос ТЭС. Наличие минеральных добавок приводит к снижению расхода вяжущего, обеспечивает требуемые показатели подвижности смеси и плотности самого бетона.

Заполнители должны соответствовать всем требованиям ГОСТа. Стандартными исходными компонентами считаются кварцевые пески, щебень и гравий горных или осадочных пород. Основное требование к пескам – гранулометрический зерновой состав, а для крупного заполнителя – фракционность. В нормативной документации можно найти соответствие марки щебня к желаемому классу бетона, например, для В15 достаточно использовать марку щебня 600, а для В30 – 1200. Таким же образом должны соответствовать и показания по дроблению. Кроме этого, стандарты выдвигают следующие требования к крупному заполнителю:

  • средняя плотность не ниже 2,5 г/см 3 ;
  • водопоглощение – до 0,5% для метаморфических пород и 1% для осадочных;
  • содержание слабых зерен не должно превышать 5% от общей массы;
  • морозостойкость F100 при до -20 °С и F200 при t ниже -10 °С.

Кварцевый песок должен соответствовать всем требованиям ГОСТа. Для гидросооружений необходимо применять модуль крупности песков Мк = 1,5-3,5. Содержание ПИГ:

  • не более 2% для эпизодических конструкций;
  • до 3% – для надводных;
  • полное отсутствие – для подводных сооружений.

Определение водоцементного соотношения

Для качественного конечного результата необходимо правильно подбирать В/Ц, которая определяется по формуле Боломея-Скрамтаева. В агрессивной среде рекомендуется применять В/Ц, согласно таблице 1.

Таблица 1 – Зависимость показателя водонепроницаемости от плотности и В/Ц

Среда и характеристика плотности при воздействии редких агрессивных влияний для бетоновМарка по водонепроницаемостиДопустимое значение В/Ц
Нормальной плотностиW2

Химически активные добавки

Гидротехнические бетоны относятся к специальным видам, поэтому невозможно обойтись без добавления химических компонентов. Основная задача добавок – повысить водонепроницаемость и морозостойкость. Для этого применяют воздухововлекающие или пластифицирующие добавки.

Не стоит забывать о таком показателе, как удобоукладываемость смеси, особенно для монолитных гидроконструкций. Значение зависит от массивности будущего сооружения, армирования и способу уплотнения.

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность — наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий.

Теплопроводность тяжелого бетона в воздушно-сухом состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают с внутренним слоем утеплителя.

Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м.С°).
Линейный коэффициент температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности разрезают температурно-усадочными швами.

Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по разному деформироваться при изменении температуры.

Большие колебания температуры (более 80°С) смогут вызвать внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные трещины распространяются по поверхности заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector