Бетон компоненты пропорции: Пропорции бетона — соотношение компонентов смеси, основные характеристики и параметры

04.10.2020

0 Comment

Содержание

Пропорции бетона — соотношение компонентов смеси, основные характеристики и параметры

Железобетонные изделия составляют основу гражданского, дорожного, энергетического и инженерного строительства, чем обусловлены высокие требования к их качеству, надежности и долговечности. Ключевыми показателями соответствия бетонной смеси требованиям того или иного типа строительства определяются 5-ю основными параметрами – составом, прочностью, подвижностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Состав

Товарный бетон, или готовая к использованию бетонная смесь, состоит из 4 основных компонентов:

цемента – 1 часть или 13%;
щебня – 4 части или 54%;
песка — 2 части или 26%;
воды – ½ части или 7%.

Основными составляющими бетона являются цемент, от качества и марки которого зависят прочностные и эксплуатационные характеристики бетонной смеси, и вода, соотношение которой с другими компонентами определяет параметры морозостойкости и водонепроницаемости готового изделия. Использование песка и щебня в качестве заполнителей при производстве цементного камня способствует тому, что итоговое изделие не деформируется и обладает способностью выдерживать существенные статические и динамические нагрузки. Фактически они создают структурный каркас, минимизирующий усадочное напряжение и риски деформации готовой конструкции.

Прочность

Значение показателя прочности бетона является главным механическим критерием бетона, который выявляется посредством исследования образцов, прошедших надлежащую технологическую выдержку в течение 28 дней. При этом должны были быть соблюдены нормы условий по температуре воздуха и влажности, которые составляют от 15% до 20°С и минимум 90% соотвественно.

Прочность бетонной смеси определяется аналогичными показателями базового заполнителя – щебня. Показатель прочности щебня должен превышать показатель прочности готовой бетонной смеси примерно вдвое – то есть, для изготовления бетона марки 350 необходимо использовать наполнитель с прочностью 600 и выше.

В числе главных критериев, оказывающих влияние на прочность бетона — показатель активности цемента, а также пропорция доли воды и цементной массы в составе бетонной смеси. Прочность бетона определяется как:

На прочности и качестве бетона в большой степени сказывается зерновой состав различных заполнителей, а также технологическая правильность процесса перемешивания его, когда зерна обволакиваются цементным слоем.

Виды щебня и их прочностные характеристики:

известняк марки 500-600, применяется для производства товарного бетона до марки М-350;
гравий с прочностью 800-1000 используется для изготовления бетонной смеси марок М400-М450;
гранит обладает наивысшей прочностью (марка М1400) и востребован в качестве наполнителя для производства бетона с повышенной морозостойкостью.

Помимо этого прочность бетона зависит от его уплотнения, благодаря которому процесс упрочнения может длиться годами.

Маркировка показателей прочности обозначает усредненную предельную прочность на сжатие, которая достигается в процессе отверждения смеси.

Подвижность

Коэффициент подвижности бетона в паспорте продукции маркируется буквенно-числовым обозначением П1-П5, где цифра – показатель подвижности смеси. Чем выше числовое значение, тем лучше смесь заполоняет пустоты и тем более прочной будет готовая конструкция.

Морозостойкость

Коэффициент морозостойкости (F25-F1000) указывает на то, на сколько циклов замораживания и последующего размораживания без нарушения целостности и прочностных характеристик. Незащищенная гиброфобизаторами и изоляцией бетонная конструкция постепенно впитывает влагу, которая при низкой температуре замерзает и увеличивается в объеме, способствуя появлению микротрещин. Чем выше коэффициент морозостойкости, тем больший срок эксплуатации у ЖБИ.

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.

Плотность

Априори тяжелый бетон не относится к плотному материалу. Причиной тому служит наличие пор, которые были сформированы вследствие процесса испарения жидкости, а также частичного удаления пузырьков, образованных во время уплотнения. Чтобы максимально повысить показатели плотности необходимо провести тщательный подбор заполнителей в контексте их зернового состава, провести анализ применения пластификаторов, уменьшить водоцементное соотношение, оптимизировать процесс уплотнения. Повышение показателя плотности прямо пропорционально скажется на увеличении значений коррозиестойкости, водонепронецаемости, прочности и морозоустойчивости.

Огнестойкость

Исходя из своего состава, бетон можно отнести к огнестойким материалам, который способен выдерживать высокие температуры. При этом длительное воздействие нагрева, величина которого составляет от 160 до 200С уже способно привести к тому, что бетон утратит свою прочность на 255 или 30%. Таким образом, в местах, где необходимо обеспечить дополнительную защиту находят применение теплоизоляционные материалы, а также наиболее жаростойкие марки бетонов.

Расширение и усадка

Процесс затвердения бетонного раствора в течение первых лет эксплуатации подразумевает неизбежную усадку с небольшим разбуханием и увеличением в объеме. Как правило, значение усадки невелико и составляет около 0.15 мм на метр длины бетонной конструкции. Меж тем при массивных размерах сооружений усадка может стать причиной появления трещин, которые впоследствии приведут к разрушениям. Чтобы снизить усадку используют бетоны с низким расходом цементов, применяют самые качественные зерновые затвердители, способные гарантировать влажный режим при затвердении.

Коррозиестойкость

Под процессом коррозии бетона подразумевается разрушение цемента, которое сопровождается снижением таких показателей как водонепроницаемость. При этом уменьшается коэффициент сцепления с арматурой, что приводит к уменьшению прочности. Для предотвращения разрушений вследствие коррозии находят применение разнообразные добавки в цементы, образующие кислотостойкие, пуццолановые и глиноземистые смеси. Помимо этого нередко используется технология обработки поверхности бетона специальными растворами в виде кремнефтористого натрия, жидкого стекла, проводятся работы по облицовке плиткой на керамической основе.

Состав бетона — пропорции компонентов

Готовый бетон (товарный) является подвижной смесью, в состав которой входят четыре компонента, смешиваемые в определенных количествах: вода, песок, щебень и цемент.

Ориентировочный баланс составляющих для приготовления жидкого бетона выглядит следующим образом: 1 часть – цемент, 4 части – щебень, 2 части – песок и 1/2 части — вода.

Пример весового соотношения: на 330 кг цемента потребуется 1250 кг щебня, 600 кг песка и 180 литров воды.

Приведенные цифры являются условными, фактически количество смешиваемых компонентов зависит от необходимой марки бетона, характеристик песка и щебня, марки цемента, применения пластификаторов и т.п.

Для примера можно упомянуть, что если используемый цемент маркируется как М400, то бетонная смесь будет обозначена М250, а при наличии в составе цемента М500 бетон обозначается как М350 (цифры также приведены условно). При серийном производстве бетона учитываются несколько десятков параметров.

Главными составляющими бетона являются вода и цемент, связывающие все элементы смеси в единое целое. Основная задача в производстве бетона – соблюдение необходимого соотношения базовых компонентов, причем речь идет не только о количестве. При изготовлении бетонной смеси учитываются все нюансы, влажность песка и щебня, уровень влагопоглощения и т.д.

При взаимодействии с водой цемент схватывается и твердеет. В результате образуется камень, который в ходе данного процесса усаживается (объем усадки – до 2 мм на 1 метр). На первый взгляд – не так уж много, хотя при неравномерном распределении усадочных процессов в цементном камне могут возникнуть внутренние напряжения, а через некоторое время – небольшие трещины. Эти дефекты значительно снижают прочность камня.

Для уменьшения деформации в состав смеси добавляются крупные и мелкие заполнители, каковыми являются щебень и песок. Данным ингредиенты предназначены для создания единой структуры, воспринимающей усадочные напряжения.

Кроме того, использование заполнителей увеличивает показатель упругости бетона и его прочность, а также снижает ползучесть (необратимая деформация при длительной нагрузке). Заполнители существенно уменьшают стоимость конечного продукта, так как цемент является более дорогим строительным материалом, нежели щебень и песок.

Основные компоненты, входящие в состав бетона

1. Вода

Предполагается, что в процессе изготовления бетонной смеси будет использована чистая вода. Использование воды дождевой, жирной, с содержанием масла либо иных химических примесей нежелательно. В состав ответственного бетона (железобетонные перекрытия, несущие конструкции) должна входить чистая водопроводная вода.

2. Цемент

Самая общеупотребительная марка цемента – М400. Большинство изготовителей выпускают цемент одной маркировки, но – разного качества. Чаще всего в состав бетона входит балаклеевский цемент М400 ШПЦ ӏӏ/Б-Ш-400 или амвросиевский ПЦ ӏӏ/Б-Ш-400.

3. Щебень

Прочность щебня должна в два раза превышать расчетную марку бетона. Данное требование обусловлено тем, что проектная марка бетона (которая набирается за 28 суток) всегда меньше, чем его действительная прочность, которая будет набрана через год. В то же время прочность щебня не увеличивается, так как структура камня остается неизменной. Для «уравнения в правах» и выполняется подобная нивелировка, хотя означенный запас прочности не оговаривается в проектном задании.

Основные виды щебня для бетона:

Известняк – средний запас прочности от 500 до 600. Отдельные виды известняка (с запасом прочности до 800) могут быть использованы для приготовления бетона М350, хотя из-за низкой морозоустойчивости известняк в основном входит в состав бетонных смесей М100-М300.
Гравий. Прочность – от 800 до 1000, пригоден для изготовления бетона М450, является самым распространенным видом наполнителя. Гравию свойственны все параметры, необходимые для получения самых распространенных бетонных смесей. Материал достаточно дешев, отличается пониженным радиационным фоном.
Гранит – самый прочный компонент из вышеперечисленных. Дополнительные преимущества – высокая прочность (1400), низкая водопоглощаемость и повышенная морозоустойчивость.

4. Песок

Самый лучший строительный песок – карьерный. Это объясняется тем, что песчинки из карьера имеют неправильную форму, что увеличивает площадь сцепления. Главный недостаток карьерного песка – присутствие в нем глины, которую удаляют посредством намывки.

Морской или речной песок «отполирован» водой, а потому поверхность песчинок очень гладкая.

Таблица 1. Состав и пропорции бетона марок М100 — М450 из цемента М400

Марка используемого цемента	Массовый состав*, кг	Объемный состав*, л
Бетон М100	1 : 4,6 : 7,0	1 : 4,1 : 6,1
Бетон М150	1 : 3,5 : 5,7	1 : 3,2 : 5,0
Бетон М200	1 : 2,8 : 4,8	1 : 2,5 : 4,2
Бетон М250	1 : 2,1 : 3,9	1 : 1,9 : 3,4
Бетон М300	1 : 1,9 : 3,7	1 : 1,7 : 3,2
Бетон М400	1 : 1,2 : 2,7	1 : 1,1 : 2,4
Бетон М450	1 : 1,1 : 2,5	1 : 1,0 : 2,2

* Значения приведены в порядке — цемент : песок : щебень

Таблица 2. Состав и пропорции бетона марок М100 — М450 из цемента М500

Марка используемого цемента	Массовый состав*, кг	Объемный состав*, л
Бетон М100	1 : 5,8 : 8,1	1 : 5,3 : 7,1
Бетон М150	1 : 4,5 : 6,6	1 : 4,0 : 5,8
Бетон М200	1 : 3,5 : 5,6	1 : 3,2 : 4,9
Бетон М250	1 : 2,6 : 4,5	1 : 2,4 : 3,9
Бетон М300	1 : 2,4 : 4,3	1 : 2,2 : 3,7
Бетон М400	1 : 1,6 : 3,2	1 : 1,4 : 2,8
Бетон М450	1 : 1,4 : 2,9	1 : 1,2 : 2,5

* Значения приведены в порядке — цемент : песок : щебень

Компоненты бетона: характеристики, пропорции, расчет

Компоненты бетона определяют его качество, прочность, марочную и классовую принадлежность, а также массу других параметров и характеристик раствора и затвердевшего материала. Мы расскажем, какое соотношение компонентов бетона считается нормальным, а также покажем, как произвести расчет компонентов для бетона.

Состав бетона и пропорции его ингредиентов напрямую определяют качество и прочность готового материала.

Компонентный состав бетонной смеси

Общие сведения

Однородная на вид масса состоит из нескольких субстанций.

Бетоном принято называть искусственный камень, который производят методом затворения вяжущего вещества водой с введением крупных и мелких заполнителей, а также различных целевых добавок – пластификаторов, гидрофобизаторов, антисептиков и т.д. Существуют также безводные бетоны, такие как асфальтобетон и некоторые другие.

Мы будем говорить о традиционных бетонах, применяемых в гражданском строительстве – смесях на основе цемента в качестве вяжущего вещества, так как помимо цемента в качестве вяжущих используют различные шлаки, полимеры, смолы и т.д.

Цемент – основной компонент бетонного раствора.

Итак, для производства цементобетона используют такие ингредиенты:

Портландцемент (иногда быстротвердеющий шлакоцемент) – минеральная пыль, которая вступает в реакцию гидратации с водой и твердеет с образованием плотного и твердого камня. Играет роль клея, который связывает все компоненты в одну монолитную структуру;
Песок – мелкий заполнитель, который способствует экономии цемента и играет роль в создании мелкоструктурного каркаса, предотвращающего деформации и образование микротрещин при твердении и усадочных процессах;
Щебень – крупный заполнитель, который наряду с песком удешевляет смесь, так как цена заполнителей невысока. Препятствует разрушениям во время усадки и твердения, создает структурный каркас и повышает модуль упругости материала, а также уменьшает его ползучесть;
Вода – один из важнейших компонентов смеси, который участвует в процессе гидратации цемента и образовании твердеющего клея, а также является средой, где происходит перемешивание, взаимодействие и равномерное распределение остальных составляющих раствора;
Добавки – пластификаторы, гидрофобизаторы, антисептики, уплотнители и прочие. Повышают определенные показатели, такие как текучесть, влагостойкость, морозоустойчивость, химическую и биологическую инертность, плотность и т.д.

На фото – цементный камень, получаемый в процессе гидратации цемента.

Важно! Как видим, состав бетонной смеси неоднороден, поэтому качество продукта зависит от многих переменных. Марки бетона и соотношения компонентов, а также их качество и тип связаны прямой зависимостью.

Требования к компонентам

Для производства качественного раствора своими руками следует правильно подбирать его состав.

Теперь поговорим о компонентах подробнее. Одним из основных составляющих, без которого не получится ничего, является цемент. В строительстве, как правило, используют портландцемент марок М300 – М500, однако следует учитывать, что для производства бетона марки М350 потребуется цемент не ниже М500, а из цемента М400 получится бетон марки не выше М250.

Марка показывает предел прочности материала на сжатие, и для индивидуального и гражданского строительства прочности М250 – М350 вполне достаточно, поэтому вы можете смело использовать продукт марки М500 даже для ответственных узлов. Единственное замечание – соотношение компонентов в бетоне для фундамента должно быть подобрано наиболее тщательно, поэтому для бетонирования этой части дома обычно используют раствор товарного качества с завода.

Наиболее подходящая для индивидуального изготовления бетонного раствора марка.

Щебень – еще один важный ингредиент смеси. Считается, что прочность щебня должна примерно вдвое превышать проектную прочность бетона, которую он набирает в течение 28 дней. Это связано с тем, что бетонный камень вызревает несколько лет и набирает дополнительную прочность, которая в результате становится примерно равной прочности щебня, который остается прежним по этому показателю.

Для изготовления традиционного бетона достаточно прочности гравийного щебня, которая составляет примерно 800 – 1000 кгс/кв. см, чего вполне достаточно для получения бетонного материала марки М450. Для производства изделий марки М100 – М300 можно использовать известняковый щебень, но самым прочным и дорогим является гранитный камень, который чаще всего используют для производства специальных, дорожных и высокопрочных разновидностей бетона.

Для жилищного строительства вполне подойдет обычный карьерный гравий.

Важно! Иногда намеренно используют непрочный известняковый щебень, например, когда предстоит шлифовка или резка железобетона алмазными кругами. Также таким способом облегчается алмазное бурение отверстий в бетоне.

Песок можно использовать карьерный или речной, промытый от глинистых и пылевидных примесей. Чаще всего применяют среднюю и мелкую фракцию, а для изготовления пескобетона берут песок крупного размера зерен.

Если говорить о добавках, то стоит сразу отметить, что качественное введение химикатов возможно только в условиях фабричного производства. Компоненты для производства газобетона, например, включают алюминиевые пудры, пасты и эмульсии, дозировка которых должна быть точной.

Введение добавок требует точного соблюдения рецептуры и условий производства.

Аналогично, компоненты для производства пенобетона – пенообразователи – также нуждаются в точном соответствии рецептуре, так как компоненты для пенобетона могут испортить материал и понизить его марку при незначительном отклонении от нормы.

Расчет

Учимся правильно определять соотношение и пропорции ингредиентов.

Как было сказано, соотношение компонентов – важнейший параметр при производстве бетонной смеси. Классическая инструкция предполагает такую пропорцию (цемент/щебень/песок/вода): 1:4:2:0.5. Числа в пропорции соответствуют массовым долям.

Само собой, такое соотношение весьма условно и примерно, так как на практике мы имеем дело с реальными материалами, которые имеют множество примесей, по-разному поглощают воду, имеют различную исходную влажность. Для более точного определения рецептуры следует пользоваться таблицами и специальными компьютерными программами, однако и они не гарантируют соответствия полученного продукта ожидаемой марке или классу.

Для вычисления количества ингредиентов можно использовать таблицы.

Даже в условиях заводов, где есть лаборатории и специальное оборудование для взвешивания, дозировки, смешивания и подготовки компонентов, приходится делать обязательные испытания полученного камня на прочность, и только после этого можно уверенно говорить о классовой или марочной принадлежности полученного материала.

Для определения марки материал испытывают на предельную прочность.

Существует способ расчета компонентного состава в полевых условиях:

В десятилитровое ведро насыпаем щебень до верха и встряхиваем емкость, чтобы камень распределился по объему ведра равномерно;
С помощью литровой банки или иной мерной посуды доливаем воду в ведро с гравием до тех пор, пока она не сравняется с ним по уровню. Запоминаем количество воды. Так мы определили необходимый объем песка;
Теперь высыпаем щебень и наполняем ведро сухим песком в том объеме, который мы только что определили. Затем снова доливаем воду мерной банкой (лучше той же) до уровня покрытия песка водой. Количество воды будет равно необходимому объему цемента;
Чтобы определить оптимальное количество воды, следует взять 50 – 60% объема цемента, который мы нашли экспериментально в предыдущем пункте;
В конце следует взять расчетный объем бетонировки и разделить его на объем одного ведра – 10 л, а полученное число умножить на вычисленные ранее значения для каждого компонента.

Определить пропорцию поможет обычное ведро.

Важно! Для ответственных работ используйте товарный бетон проверенных производителей, так как сделать качественный продукт в полевых условиях проблематично в силу ряда непреодолимых причин.

Вывод

Качество, тип и соотношение компонентов определяют марку бетонного раствора и прочность будущего изделия. Для определения оптимальных пропорций существуют различные способы, однако добиться в полевых условиях точного соответствия проблематично (см.также статью «Бетон М150 – технические характеристики и особенности применения»).

Видео в этой статье поможет вам в этом убедиться.

пропорции и компоненты для приготовления бетона

Состав бетона

Как знают все строители, состав бетона – это вода, цемент, песок и твердые компоненты. Чаще всего твердым компонентом является щебень гравийного, известнякового или гранитного происхождения. Песок может быть речной, карьерный или даже кварцевый. Также могут использоваться и разные виды цемента: портландцемент, смешанный, глиноземистый и т.д. марок М400 или 500.

В составе также могут содержаться разные минеральные или синтетические вещества, способные положительно влиять на разные качества бетона. Также в бетоне часто присутствуют материалы, частично или полностью заменяющие тяжелые компоненты: шлаки, керамзит, перлит, туф, пемза и прочие. Такие материалы добавляются для того, чтобы снизить стоимость и массу сооружения. Известно множество видов легкого бетона на основе подобных заполнителей. Сегодня легкие бетоны повсеместно применяются в малоэтажном и многоэтажном строительстве как конструкционный или изоляционный материал соответственно.

Также есть особые виды специализированного назначения: термостойкий бетон, силикатный, гидротехнический, пластбетон, асфальтобетон и другие.

Пропорции

Пропорции бетона – это важный момент. Наподобие любой смеси, каждый вид и марка смеси должна иметь определенное пропорциональное содержание компонентов. Нарушение этих пропорций может ухудшить качество, что скажется и на прочности конструкции. Все соотношения для каждой марки уже давно подобраны.

Приготовление бетона

Если вы собираетесь самостоятельно приготовить раствор, нужно соблюдать ряд правил:

применять очищенные и качественные компоненты равномерной фракции

соблюдать соотношение компонентов

изготавливать и заливать бетон при температурах ниже +5 градусов нельзя – в противном случае у опалубки должен быть подогрев на всю площадь

сначала нужно смешивать сухие компоненты, а после добавлять воду

отгрузка всей смеси должна быть выполнена в течение 1-2 часа

Таблица пропорций бетона для марки цемента M400 и M500
Марка	Класс по прочности	Массовый состав при использовании цемента M400 (Ц:П:Щ, кг)	Массовый состав при использовании цемента M500 (Ц:П:Щ, кг)
100	7,5	1 : 4,6 : 7,0	1 : 5,8 : 8,1
150	12,5	1 : 3,5 : 5,7	1 : 4,5 : 6,6
200	15	1 : 2,8 : 4,8	1 : 3,5 : 5,6
250	20	1 : 2,1 : 3,9	1 : 2,6 : 4,5
300	22,5	1 : 1,9 : 3,7	1 : 2,4 : 4,3
350	25	1 : 1,5 : 3,1	1 : 1,9 : 3,6
400	30	1 : 1,2 : 2,7	1 : 1,6 : 3,2
450	35	1 : 1,1 : 2,5	1 : 1,4 : 2,9

Cколько каждого компонента нужно на 1 куб бетона М600
Бетон М600 в застывшем состоянии соответствует классу прочности В45. Это тяжелый, сверхпрочный материал, изготавливаемый по ГОСТ 26633-2015. В состав бетонного раствора входят традиционные компоненты: цемент, заполнители, вода. Соотношение компонентов устанавливается путем расчетов по ГОСТ 27006-86 и «Рекомендаций подбора состава», разработанных ЦИТП в 1990 г.
Состав и пропорции компонентов
Для приготовления тяжелого бетона М600 нужны следующие компоненты:
Портландцемент марки М500. Допускается использование марки М400, но при этом его расход на 7-10% выше, чем М500.

Строительный природный (карьерный) песок с размером фракции до 0.5 мм с включениями не более 1% по массе.

Гравийный щебень или щебень из отсевов осадочных пород с размером фракции от 20 до 100 мм.

Вода с нормальной рН, природного происхождения или водопроводная.

Дополнительно в состав бетонной смеси М600 вводятся добавки повышающие пластичность, но их объем незначителен и при расчетах компонентов не учитывается.
Пропорции компонентов бетона В45: Ц/П/Щ/В — 1/1/2.3/0.5. Т.е. для замешивания бетонной смеси в одинаковом количестве берется цемент и песок, в 2.3 раза больше щебня. Количество воды для затворения раствора — половина от количества цемента.
Сколько каждого компонента нужно на 1 куб М600
Для приготовления 1 кубометра бетона В45 (М600) потребуется:
Компонент Кол-во в кг Кол-во в тоннах Кол-во в ведрах 10 л
Портландцемент М500 500 0.5 45.5
Песок 500 0.5 33.5
Гравийный щебень 1150 1. 15 69.5
Вода 250 0.25 25
В результате получается 1м3 бетонной смеси М600, который весит 2400 кг (2.4 тонны).
Если замешивать бетон на портландцементе М400, то потребуется 533 кг цемента, 480 кг песка и 1120 кг щебня из гравия.
При использовании 10 мешков цемента М400 (500 кг) выход готовой смеси будет меньше, чем 1 м3 и составит 0.93 кубометра.
При самостоятельном замешивании бетонной смеси М600 рекомендуется использовать бетономешалку емкостью 500 л. В этом случае 1 куб смеси можно приготовить за 2 замеса.
Возврат к списку

сколько каждого компонента нужно на 1 куб бетона М100
Массовые доли компонентов, составляющих бетон любой марки – величины не постоянные. Пропорции устанавливают исходя из свойств конкретных материалов – назначения и марки цемента, происхождения, крупности, чистоты заполнителей, а также требуемой плотности и подвижности бетонной смеси.
Составы подбирают таким образом, чтобы при минимально допустимых затратах вяжущего получить бетон проектной марки (класса).
Правила подбора устанавливает ГОСТ 27006-86. Дополняет стандарт методическое пособие «Рекомендации по подбору составов бетонных смесей для тяжелых и мелкозернистых бетонов». Издание содержит порядок расчета необходимого количества исходных материалов методом абсолютных объемов.
Состав бетона М100
Для изготовления небольшого объема монолитного бетона без присвоения марок по морозостойкости и водонепроницаемости, методическое пособие допускает назначать номинальный состав исходя из пропорций, указанных в таблице.

Крупность щебня

Водопотребность

Расход материалов, кг/м³

Цемент марки 400 (класс 32,5)

Цемент марки 500 (класс 42,5)

цемент

песок

щебень

цемент

песок

щебень

Фракция до 20 мм

205 л

210

985

970

200

995

970

Фракция до 40 мм

205 л

200

1015

950

200

1015

950

Величины даны для бетонной смеси со следующими параметрами:
плотность — 2370−2400 кг/м3;

насыпная плотность заполнителей — 1370−1400 кг/м3;

модуль крупности песка — 1,8−2,2;

удобоукладываемость – П2

Условия твердения — нормальные (28 суток при температуре 15-20 °С).
Расчет пропорций компонентов
Основные технологические показатели, которые варьируются в зависимости от проектных характеристик конечного продукта — цементно-водное отношение и содержание песка в общей массе заполнителей.
Последовательность подбора исходных материалов по Рекомендациям:
По таблице 4.1. определяют водопотребность. Для пластичной (П2) смеси без водоредуцирующих добавок она составляет 205 литров.

С помощью графика или формулы в зависимости от показателей активности (прочности) вяжущего и прочности бетона находят цементно-водное отношение. Вычисляют расход цемента.

Рассчитывают абсолютный объем крупного и мелкого заполнителя в литрах, вычитая из единицы объема смеси (1000 л) объемные доли воды и цемента. Объем вяжущего вычисляют по истинной плотности, условно равной 3,1 кг/л.

По таблице 4.2 определяют объемную долю песка. При расходе цемента около 200 кг, крупности щебня 20 мм она составляет 51%. Следовательно, объемная доля щебня – 49%.

Находят содержание каждого заполнителя по массе, применяя показатели истинной плотности.

Путем сложения полученных величин определяют плотность подобранной смеси. Если она оказалась меньше требуемой, по формулам п. 3.14. ГОСТ 27006-86 рассчитывают фактический расход каждого из компонентов.

Минимальную норму вяжущего можно установить по табл. 21 СНиП 82-02-95. Для портландцемента марки 400 (класс 32,5), щебня крупностью 40 мм, бетонной смеси с пластичностью П2 она равна 180 кг/м3.
Базовый показатель расхода предусматривает получение бетона класса В7,5 через 28 суток. При использовании других материалов, условий укладки и твердения норму пересчитывают с применением корректирующих коэффициентов.
Вычисленные расчетным путем пропорции компонентов являются ориентировочными. Перед использованием в рабочем составе они должны обязательно проходить экспериментальную проверку. При замесе материалы дозируют по массе с погрешностью не более 1%.
Если качественные характеристики полученного бетона не соответствуют заданным требованиям, пропорции составляющих подвергают корректировке.
Возврат к списку

Пропорции бетонной смеси
Чтобы приготовить бетонную смесь важно знать ее пропорции. Соотношение основных компонентов бетона – цемента, песка, щебня и воды определяют его вид и целевое использование. По сути, бетон — это цемент с несколькими наполнителями. Основными наполнителями являются песок и щебень, реже – гравий, керамзит, скол камня. Иногда в состав смеси вводят пластификатор – специальную добавку.
Какой цемент выбрать
Для бетона важно подобрать соответствующий вид цемента. Цемент выбирают исходя из требований к бетону по морозостойкости, прочности, стойкости к воздействию химических веществ, водопроницаемости. Нужно учитывать особенности конструкции и способы изготовления железобетонных конструкций.
Выбор марки цемента в зависимости от требуемой марки бетона по прочности на сжатие:
Марка бетона Марка цемента
100 300
150 300
200 400
250 400-500
300 500
400 400-600
500 600
600 600
Например, используя наиболее распространенный цемент марки М-400, получают бетон марки М-250.
От качества и количества используемого песка и щебня в составе бетона зависит марка нужного цемента.
Для получения хорошего результата целесообразно брать для бетона наполнитель разной величины. Большое количество пустот увеличит расход цемента, и соответственно, денежные траты, так как цемент-самый дорогой компонент бетонной смеси. Разные по величине наполнители позволят уменьшить количество пустот.
По толщине бетонное покрытие для фундамента при укладке вручную должно быть в 3 раза превышать размер наполнителя максимального размера. Для расчета объема пустот нужно заполнить 10 литровое ведро наполнителем и налить туда воду до краев. Если расход воды составит 3,5 л, то 35% общего объема осталось для заполнения пустот цементом.
Какой щебень пригодится
Известняк имеет среднюю прочность, но низкую устойчивость к морозам. Получаемые виды бетона – до М-350.
Щебень — прочность 800-1000, получаемые виды бетона – до М-450. Достаточно прочности и морозостойкости для частного строительства.
Гранит — прочность 1000-1400, получаемые виды бетона – от М-450 и выше. Наиболее прочный, морозостойкий, для строительства дорог.
Зачем нужны добавки В бетон иногда добавляют различные добавки, но перед этим нужно определиться с тем, какие показатели они будут улучшать. В основном они нужны для того, чтобы сделать бетон более пластичным и удобным в укладке. Есть добавки, которые повышают прочность бетонного покрытия и регулируют степень адгезии и схватывания смеси, те, которые повышают морозостойкость и уменьшают влагопоглощение. При использовании добавок внимательно читайте инструкцию по применению. Количество требуемой воды при использовании специальных добавок уменьшается. Воду добавляйте небольшими порциями. Некоторые пластификаторы несовместимы с другими.Стандартные пропорции бетонной смеси
Непосредственный выбор пропорций
Выбирать пропорции бетонной смеси нужно проанализировав несколько моментов:
Как будет укладываться бетонная смесь. Если вручную, то она должна быть пластичной. При механизированном способе укладки требуется смесь большей плотности. Добавляя воду, не забывайте добавлять цемент. Пластичность определяется не количеством воды, излишнее ее количество приведет к потере прочности конструкции, что при воздействии нагрузок или неблагоприятных условиях может привести к разрушению. Это особенно критично при возведении фундамента.
ля чего она будет использоваться
Компоненты какого качества будут входить в ее состав.
Как такового универсального рецепта для приготовления различных марок бетона нет. Из-за того, что компоненты разные по качеству можно лишь ориентировочно указать пропорции бетонной смеси разных марок.Некоторым стандартной пропорцией бетонной смеси есть соотношение 3:1 или 4:1 песка к цементу – в зависимости от качества наполнителей и целевого назначения бетона, нужное соотношение определяется опытным путем. От правильного соотношения воды и цемента напрямую зависит прочность бетона.
Обычную бетонную смесь разводят в таком соотношении: 1:2:4:1/2 цемент, песок, щебень, вода соответственно.
Например, для получения 1 м3 бетона понадобится:
330 кг цемента
180 л воды
1250 кг щебня
600 кг песка
Указанное количество воды может незначительно меняться. Жесткой воды добавляют меньше указанного количества, мягкой — больше. Цемент без наполнителей затвердевает, но не имеет необходимой прочности из-за трещин и дает большую усадку. Кроме того, наполнители еще уменьшают себестоимость бетона, так как по сравнению с песком и щебнем цена на цемент больше. Песок лучше брать крупный чистый речной без глины.

Пропорции бетонной смеси для получения 1 кубометра бетона:
1)
Цемент М-400 — 492 кг
Вода — 205 л
ПГС (песчано-гравийная смесь)- 661 кг
Щебень- 1000 кг
2)
Цемент М-300 — 384 кг
Вода — 205 л
ПГС (песчано-гравийная смесь)- 698 кг
Щебень- 1055 кг
3)
Цемент М-200 — 287 кг
Вода — 185 л
ПГС (песчано-гравийная смесь)- 751 кг
Щебень- 1135 кг
4)
Цемент М-100 — 206 кг,
Вода — 185 л
ПГС (песчано-гравийная смесь)- 780 кг
Щебень- 1177 кг
При изготовлении бетонного раствора в домашних условиях составляющие бетона удобнее отмерять литрами или ведрами, а не килограммами. Полезно знать, что в мешке 50 кг находится 38 л цемента.
Если работу нужно выполнить срочно и времени на эксперименты нет, купите готовую сухую смесь с указанием нужного количества воды на упаковке. Так вы сможете качественно и быстро выполнить необходимые работы без особых проблем.
Пропорция смеси для легкого бетона. Вт / см, водоцементное соотношение.
Контекст 1
… оба имеют сравнительно более высокую удельную плотность. Пропорция смеси для каждого образца описана в таблице 3. Все образцы были изготовлены в цилиндре диаметром 100 мм и высотой 200 мм. …
Контекст 2
… 5 иллюстрирует предлагаемый процесс литья. Подробности последовательности смешивания для образцов в Таблице 3 следующие: Форма заполняется высушенными легкими заполнителями.Цементный раствор (паста), приготовленный 5-минутным сдвигом, заливается в форму до тех пор, пока она полностью не заполнит пустоту, оставшуюся между заполнителями. …
Context 3
… цементный раствор (паста), приготовленный 5-минутным сдвигом, заливается в форму до тех пор, пока он полностью не заполнит пустоту, оставшуюся между заполнителями. Содержание воды и цемента в таблице 3 соответствует содержанию цементного раствора для производства 1 м 3 легкого бетона. Следовательно, водоцементное соотношение (Вт / см) в таблице — это соотношение цементного раствора….
Контекст 4
… следовательно, эффективный вес / см образца P2 будет 0,21, а не начальный 0,42. Поэтому следует отметить, что в Таблице 3 представлены данные об общем содержании для взвешивания составляющих материалов на основе состояния агрегата, высушенного в печи. Он не указывает эффективный вес / см связующих материалов. …
Контекст 5
… P2, P5, P6 и P7 в исследовании были произведены с использованием предложенного двухэтапного процесса литья, в котором объемная доля легких заполнителей была максимальной. Состав смеси легких предварительно уложенных образцов бетона P2, P5, P6 и P7 представлен в таблице 3, где использованные легкие заполнители указаны в скобках для каждой этикетки. …
Контекст 6
… кроме того, использование высушенных заполнителей, как в этом исследовании, также способствует повышению прочности, учитывая эффективную в / см, меньшую, чем исходная пропорция смеси, и устраняя внутреннее кровотечение ITZ [21]. Как описано ранее, пропорция смеси в Таблице 3 не была эффективной массой на см.Эффективная вт / см для P2 (B700, имеющая 17% водопоглощения) была на 0,21 ниже, чем начальные 0,42 из предыдущего расчета. …
Марка бетона и их применение — соотношение бетонной смеси
Бетон
Цементный бетон можно определить как строительный материал, полученный путем смешивания цемента, песка, заполнителей и воды в подходящей пропорции с последующим отверждением этой пластичной смеси до твердая масса. Его можно легко формовать в прочных элементах конструкции. Объем заполнителей в бетоне колеблется от 60 до 78%.
Какая марка бетона?
Бетонные смеси классифицируются по марке, имеющей заданную прочность на раздавливание через 28 дней, измеренную в стандартных условиях с кубом размером 150 мм × 150 мм × 150 мм, что означает, что марка бетона соответствует его характеристической прочности на сжатие.
M-20 показывает, что прочность на раздавливание этого куба размером 150 мм через 28 дней составляет 20 Н / мм2.
Бетон классифицируется или обозначается в зависимости от его прочности на сжатие.В соответствии с IS 456: 2000, он делится на пятнадцать типов, как указано в таблице
Группа Обозначение Характеристическая прочность на сжатие Fck через 28 дней (Н / мм2)
Обычный бетон M 10
M 15
M 20
10
15
20
Стандартный бетон M 25
M 30
M 35
M 40
M 45
M 50
M 55 25
30
35
40
45
50
55
Высокопрочный бетон M 60
M 65
M 70
M 75
M 80 60
65
70
75
80
Класс бетона
Марки бетона обозначаются буквой M, что означает смесь , и за ней следует число, которое представляет собой прочность на сжатие этого бетона при 28 днях в Н / мм2.
Пропорция бетонной смеси
Пропорция бетонной смеси — это пропорция таких ингредиентов, как цемент, песок, заполнитель и вода. Эти пропорции смеси определяются в зависимости от типа конструкции и требуемой прочности.
Хотя Кодекс IS дает номинальное и стандартное соотношение смеси для различных строительных работ, основанное на опыте и испытаниях.
Тип бетонной смеси
Номинальная бетонная смесь
Расчетная бетонная смесь
Номинальная смесь
Номинальная бетонная смесь может использоваться для бетонов марок M5, M10, M15 и M20.Пропорции его ингредиентов указаны ниже:

Марка бетона Максимальное количество сухих крупных и мелких заполнителей по массе на 50 кг цемента (кг) Доля мелкодисперсных заполнителей для Крупные заполнители по массе Максимальное количество воды на 50 кг цемента (литров)
M 5
M 7,5
M 10
M 15
M 20 800
625
480
350
250
Как правило, 1: 2, но с учетом верхнего предела 1: 1.5 и нижний предел 1: 2,5 60
45
34
32
60
Соотношение мелких и крупных заполнителей следует постепенно корректировать от верхнего предела к нижнему пределу по мере того, как фракционирование мелких заполнителей становится более тонким а максимальный размер крупного заполнителя становится больше. Следует использовать крупнозернистый заполнитель.
Разработанная бетонная смесь
В разработанных бетонных смесях пропорция ингредиентов бетона определяется для получения бетона с заданными свойствами с общей экономией. Бетон классифицируется в соответствии с его прочностью на сжатие, приведенной в таблице ниже: —
Различные типы бетона с соотношением бетонной смеси и прочностью на сжатие
Нормальный бетон
Нормальный бетон
Стандартный бетон Марки
Стандартные марки бетона
Высокопрочный бетон Марки
Высокопрочный бетон Марки
Использование различных марок бетона
Бетон M 10 , M 15 используются для работ PCC (Обычный цементный бетон), таких как выравнивание, укладка фундамента и т. Д.
M 20 используется для RCC (железобетонных) работ, таких как перекрытия, балки, колонны, фундаменты и т. Д. (Для умеренного воздействия).
Бетон стандартной марки
M 25, M 30, M 35 используются для RCC (армированного цементного бетона), такого как фундаменты, опорные колонны, балки, плиты и т. Д.
M-40 марка используется для Предварительно напряженные бетонные работы, плиты, балки, колонны, опоры и т. Д.
Марки M-45, M-50 используются для RCC, взлетно-посадочных полос, бетонных дорог (POQ) Предварительно напряженных железобетонных балок, RCC колонн, предварительно напряженных балок и т. Д.
M-55 Марка используется для предварительно напряженных железобетонных балок, опор и т. Д.
Высокопрочный бетон
M-60, M-65, M-80 используются для RCC работ, где высокая степень сжатия требуется прочность, например, высотные здания, длинные пролеты мостов, ультратонкие белые перекрытия и водосбросы плотин, береговые сооружения и т. д.
Итак, друзья, я надеюсь, что теперь вы поняли марку бетона и его соотношение в смеси. Если вы нашли эту информацию полезной, поделитесь ею.
Спасибо!
Также прочтите
Каковы свойства свежего бетона?
Что такое удобоукладываемость бетона?
Водоцементный коэффициент и его значение.
Как выполнить анализ нормы расхода для бетона ?
Песок и гравий в бетоне
Эффективность бетона зависит от его ингредиентов и консистенции. Вы не хотите, чтобы смесь сжималась или становилась хрупкой; при этом вы не хотите, чтобы он был жидким.В вашей смеси будет четыре основных материала: портландцемент, песок, заполнитель и вода.
При добавлении воды образуется паста, которая связывает материалы вместе, пока смесь не затвердеет. Прочность бетона обратно пропорциональна соотношению вода / цемент. Другими словами, чем больше воды вы используете для смешивания бетона, тем слабее бетонная смесь. Чем меньше воды вы используете для замешивания бетона, тем прочнее бетонная смесь. Смесь с небольшим количеством воды и большим количеством бетонной смеси будет более сухой и менее удобной, но более прочной.
Но, конечно, подпитка — не единственное соображение. Песок и заполнитель помогают снизить стоимость, а также ограничивают усадку, которая происходит с бетоном при его застывании. Чтобы получить прочную, эластичную бетонную смесь, вам необходимо получить правильное соотношение заполнителя, песка и цемента. При смешивании бетона примите во внимание следующие формулы:
Один стандартный рецепт требует: одну часть цемента, две части песка и четыре части гравия. В результате получается бетонная смесь с рейтингом C20, что означает, что бетон будет средней прочности.Бетон оценивается по системе, которая показывает прочность смеси после ее отверждения в течение примерно месяца.
Чтобы сделать бетон более прочным, добавьте больше цемента или меньше песка. Чем ближе вы доведете соотношение песка к цементу даже один к одному, тем выше будет оценка. Этот принцип работает и в обратном направлении.
Если вы хотите получить немного больше технических знаний, некоторые эксперты по бетону рекомендуют использовать 26 процентов песка, 41 процент гравия, 11 процентов цемента и 16 процентов воды.Недостающие 6 процентов объема — это вовлечение воздуха. Воздухововлечение — это примесь, добавляемая к смеси во время производства, чтобы помочь смеси противостоять разрушительному воздействию циклов замораживания-оттаивания. Эта добавка требуется во всем бетоне, контактирующем с внешними элементами. В целом это хорошая смесь общего назначения для фундаментов и других конструкций.
Хотя портландцемент является стандартом для бетонных смесей, тип используемого песка может варьироваться. Немытый пляжный песок создает смесь, которая не такая прочная, как продукты, изготовленные из очищенного песка.Чистый песок дает более качественный продукт.
Вы можете достичь точного соотношения смешивания, используя ведра или другие измерительные устройства, чтобы получить правильное количество каждого ингредиента для вашей смеси. Получение правильных соотношений на протяжении всего процесса означает постоянное смешивание на протяжении всего вашего конкретного проекта.
Для точной оценки материалов для мощения, необходимых для проекта, посетите нашу страницу калькуляторов.
Иллюстрация смеси бетона методом ISI
Бетон — широко используемый строительный материал.Основным ингредиентом бетона является цемент, заполнители, вода и добавки. Из-за различных свойств материалов, используемых в бетоне, проектирование бетона — непростая задача. Для определения качества и количества бетона применяются различные методы расчета смеси. Цель разработки смеси — максимально экономично получить бетон необходимой прочности, долговечности и удобоукладываемости. В нашей стране, как правило, предпочтительным является метод проектирования бетона Индийского института стандартов (ISI), и поэтому он уже обсуждался.Использование метода бетонного проектирования индийского стандартного института (ISI) проиллюстрировано на примере.
Анил Кумар Нанда
Адъюнкт-профессор и руководитель школы Сурья англ. & Тех. Surya World, Rajpura
Jaspal Singh
Профессор и руководитель отдела гражданского строительства PAU Ludhiana
Выбор подходящих ингредиентов бетона и определение их относительных количеств с целью производства бетона требуемой прочности, долговечности и удобоукладываемости с минимальными экономическими показателями. по возможности, называется конструкцией бетонной смеси.Дозировка компонентов бетона определяется характеристиками бетона в пластичном и затвердевшем состоянии. Бетон нельзя правильно уложить и уплотнить, если пластиковый бетон не поддается обработке. Следовательно, удобоукладываемость бетона становится жизненно важной.
Прочность на сжатие затвердевшего бетона зависит от многих факторов, например: качество и количество цемента, воды и заполнителей; дозирование и смешивание; размещение, уплотнение и отверждение. Фактическая стоимость бетона связана со стоимостью материалов, необходимых для получения минимальной средней прочности, называемой характеристической прочностью, которая определяется инженером-строителем.Это зависит от мер контроля качества, но факт, что контроль качества увеличивает стоимость бетона. Степень контроля качества часто является экономическим компромиссом и зависит от размера и типа работы. Стоимость рабочей силы зависит от удобоукладываемости смеси, например, бетонная смесь неадекватной удобоукладываемости может привести к высокой стоимости рабочей силы для получения степени уплотнения с имеющимся оборудованием. Поэтому для высотных / прочностных конструкций обязательно прибегать к смешанному проектированию.
Требования, лежащие в основе выбора и дозирования ингредиентов смеси:
a) Минимальная прочность на сжатие, требуемая с точки зрения конструкции.
b) Соответствующая удобоукладываемость, необходимая для полного уплотнения.
c) Максимальное водоцементное соотношение и / или максимальное содержание цемента для обеспечения достаточной прочности для условий площадки.
d) Максимальное содержание цемента для предотвращения растрескивания при усадке из-за температуры в массивном бетоне.
Прочность на сжатие
Это одно из наиболее важных свойств бетона, которое влияет на многие другие описываемые свойства затвердевшего бетона. Средняя прочность на сжатие, требуемая через 28 дней, определяет номинальное водоцементное соотношение смеси.Другими факторами, влияющими на прочность бетона, являются возраст, твердость и степень уплотнения.
Технологичность
Требуемая степень удобоукладываемости зависит от трех факторов: размера секции, количества армирования и используемого метода уплотнения. Для узких и сложных участков с многочисленными углами или недоступными частями бетон должен обладать высокой удобоукладываемостью, чтобы можно было достичь полного уплотнения
Прочность
Долговечность бетона — это его устойчивость к агрессивным условиям окружающей среды.Бетон высокой прочности обычно более долговечен по сравнению с бетоном низкой прочности. Когда высокая прочность не требуется, но условия воздействия суровые в таких ситуациях, высокая долговечность имеет жизненно важное значение. Чтобы удовлетворить требования к долговечности, необходима конструкция смеси.
Максимальный номинальный размер заполнителя
Прочность на сжатие имеет тенденцию увеличиваться с уменьшением размера заполнителя, тогда как удобоукладываемость бетона увеличивается с увеличением максимального размера заполнителя.
Сортность и тип заполнителя
Сортировка заполнителя влияет на пропорции смеси для определенной удобоукладываемости и водоцементного отношения. Чем крупнее градация, тем меньше будет смешивание, которое можно использовать. Важной особенностью удовлетворительного заполнителя является однородность сортировки, которая может быть достигнута путем смешивания фракций разного размера.
Контроль качества
О степени контроля можно судить статистически по вариациям результатов испытаний. Различия в результатах прочности объясняются отсутствием контроля точности дозирования, смешивания, размещения, отверждения и тестирования. Чем меньше разница между средней и минимальной прочностью смеси, тем ниже будет необходимое содержание цемента. Фактор, контролирующий эту разницу, называется контролем качества.
Обозначения пропорций смеси
Общий метод выражения пропорций ингредиентов бетонной смеси выражается в долях или соотношениях цемента, мелких и крупных заполнителей e.грамм. Бетонная смесь пропорций 1: 2: 4 означает, что смесь содержит одну часть цемента, две части мелкого заполнителя и четыре части крупного заполнителя. Пропорции либо по объему, либо по массе. Водоцементное соотношение обычно выражается в массе.
Метод расчета смеси ISI: —
Пример: Настоящее исследование включает расчет бетонной смеси (без вовлечения воздуха) для бетона средней прочности. Руководящие принципы, приведенные в различных нормах, таких как SP: 23-1982, IS: 10262-1982 и IS: 456-2000, были приняты для расчета бетонных смесей.
Таблица 1 Крупный заполнитель
IS Размер сита
мм Анализ фракции крупного заполнителя (процент прохождения) Процент различных фракций В соответствии с таблицей 2 IS: 383-1970
10 мм 20 мм I
(50%) II
(50%) Комбинированный
(100%)
20 100 94. 6 50 47,3 97,3
10 56,2 0,40 28,1 0,2 28,3
4,75 0.60 0 0,3 0 0,3
2,36 0 0

Таблица 2 Мелкий заполнитель
Is Размер сита Мелкий заполнитель
(Проходящий процент) Соответствует зоне классификации II Таблицы 4 МС: 383-1970
4.75 мм 96
2,36 мм 86
1,18 мм 61
600 мкм 35,5
300 мкм 23,5
150 мкм 5,5

Таблица 3 Требуемая корректировка содержания воды и песка (Воспроизведено из IS: 10262-1982: Таблица 6)
Изменение состояния Требуется корректировка в
Содержание воды в процентах % песка в целом
Для снижения водоцементного отношения на (0. 60-0,50), что составляет 0,1 0 -1,0
Для увеличения коэффициента уплотнения (0,9-0,8) то есть 0,10 3 0
Для песка, соответствующего зоне II таблицы 4 IS: 383 0 0
Всего +3 процента -1,0

Таблица 4 Приблизительное содержание воздуха, соответствующее номинальному максимальному размеру заполнителя (Воспроизведено из IS: 10262-1982: Таблица 3)
Номинальный максимальный размер заполнителя
(мм) Воздух, захваченный в процентах
от объема бетона
10 3.0
20 2,0
40 1,0

Для настоящего исследования требуется характеристическая прочность на сжатие 40 Н / мм ². Коэффициент уплотнения расчетной смеси принимается равным 0,9. Максимальный размер заполнителя 20 мм (угловой). Тип воздействия умеренный и степень контроля качества очень хорошая.
Данные испытаний материалов: Использованный цемент марки OPC 43, фирма
— Ultratech
Удельный вес цемента — 2. 975
Удельный вес заполнителей: —
Крупный — 2,63
Мелкий — 2,62
Водопоглощение
Крупный заполнитель — 0,5%
Мелкий заполнитель — 1,0%
Влажность свободной поверхности
Крупный заполнитель — нет
Мелкий заполнитель — нет
Проведен ситовый анализ и результаты приведены в Таблице 1 и Таблице 2, которые удовлетворяют кодовым требованиям IS: 383-1970
Целевая средняя прочность бетона: Коэффициент допуска (t) для очень хорошего контроля качества, полученный из Таблицы 2 IS: 10262 -1982 — 1.65 и стандартное отклонение 5,6 (получено из таблицы 1 IS: 10262-1982). Целевая средняя прочность для указанной характеристической прочности составляет 40 + 5,6 x 1,65 = 49,24 Н / мм ²
Выбор водоцементного отношения: Из рисунка 1 IS: 10262-1982, соотношение свободной воды и цемента, необходимое для целевое среднее значение прочности 49,24 Н / мм2 составляет 0,32. В этом исследовании соотношение воды и углерода для всех образцов оставалось постоянным (0,32). Это ниже максимального значения 0,50, предписанного для умеренного воздействия.
Выбор содержания воды и песка: — Из Таблицы 5 IS: 10262-1982, для заполнителя с номинальным максимальным размером 20 мм и песка, соответствующего зоне классификации II, содержание воды на кубический метр бетона = 180 кг и содержание песка как процент от общего количества заполнителя по абсолютному объему = 25%
Для изменения значений водоцементного отношения, коэффициента уплотнения и песка, относящегося к Зоне II, требуется следующая корректировка, как указано в Таблице 3
Следовательно, требуемое содержание песка в процентах от общего агрегата по абсолютному объему = 25-1 = 24 процента.
Требуемое содержание воды = 180 + 180 x 3/100 = 185,40 л / м ³
Определение содержания цемента: —
Водоцементное соотношение = 0,32
Вода = 185,40 л / м ³
Цемент = 185,40 / 0,32 = 579,375 кг / м ³
Из таблицы 4 для указанного максимального размера заполнителя 20 мм количество захваченного воздуха во влажном бетоне составляет 2 процента. Принимая это во внимание и применяя уравнения: —
V = [W + C / S _c + 1 / p.f _a / S _fa] x1 / 1000,
V = [W + C / S _c + 1/1-p. C _a / S _ca] x1 / 1000
Где
V = абсолютный объем свежего бетона, который равен общему объему (м ³)
минус объем захваченного воздуха,
W = масса воды (кг) на м ³ бетона,
C = масса цемента (кг) на м ³ бетона,
S ^c = удельный вес цемента,
p = отношение мелкозернистого заполнителя к общему количеству заполнителя по абсолютному объему,
f _a, C _a = удельный вес насыщенного поверхностного сухого мелкозернистого заполнителя и
грубого заполнителя соответственно.
S _fa, S _ca = удельные веса сухого мелкого заполнителя с насыщенной поверхностью и грубого заполнителя
соответственно.
0,98 м ³ = [185,4+ 579,375 / 2,975 + 1 / 0,2975xfa / 2,62] x1 / 1000
0,98 м ³ = [185,4 + 579,375 / 2,975 + 1 / 0,7025xCa / 2,63] x1 / 1000
или f _a = 467,58 кг / м ³
C _a = 1108,52 кг / м ³
Пропорция смеси становится такой, как указано в Таблице 5:
Таблица 5 Пропорции различных материалов
Вода Цемент Мелкий заполнитель Крупный заполнитель
185.4 литра 579,375 кг 467,58 кг 1108,52 кг
0,32 1 0,81 1,91

Фактическое количество, необходимое для смеси на мешок: Смесь составляет 0,32: 1: 0,81: 1,919 (по массе). Для 50 кг цемента количество материалов определяется следующим образом:
Цемент = 50 кг
Мелкий заполнитель = 40,5 кг
Крупный заполнитель = 95,5 кг
(Фракция I = 47.75 кг, фракция II = 47,75 кг)
(фракция I = 10 мм, фракция II = 20 мм)
Для водоцементного отношения 0,32, количество воды = 16 литров
Дополнительное количество воды, которое необходимо добавить для абсорбции
в случае грубого помола заполнителя при 0,5 процента по массе = (+) 0,80 литра
Фактическое количество воды, которое нужно добавить = 16,0 + 0,80 = 16,80 литра
Фактическое количество песка, необходимое после допуска
для массы свободной влаги = 40,5 кг
Фактическое количество крупнозернистого материала Требуемый агрегат:
Фракция I = 47.75-0,385 = 47,365 кг
Фракция II = 47,75-0,385 = 47,365 кг
Таким образом, фактическое количество различных компонентов, необходимых для смеси, составляет:
Вода: 16,80 кг
Цемент: 50,00 кг
Мелкий заполнитель: 40,50 кг
Грубый заполнитель Фракция I
: 47,365 кг
Фракция II: 47,365 кг
Что такое бетон? Состав и типы бетона
Постоянно развивающийся мир требует постоянно развивающихся способов строительства. В современном мире бетон — один из наиболее широко используемых строительных материалов.Это может быть связано не только с большим выбором приложений, которые он предлагает, но, кроме того, его поведение, сила, доступность, долговечность и гибкость играют жизненно важную роль. Поэтому строительно-монтажные работы верят в бетон как в надежный, прочный и простой объект. Применяется во всевозможных зданиях (от жилых домов до многоэтажных рабочих кварталов) и в инфраструктуре (дороги, мосты и т. Д.). Бетон используется для строительства фундаментов, колонн, балок, плит и различных несущих элементов.Итак, давайте углубимся в детали:
Бетон, искусственный камень, подобный массе, представляет собой композитный материал, который создается путем смешивания вяжущего материала (цемента или извести) с заполнителем (песок, гравий, камень, кирпич). чипсы и т. д.), воду, примеси и т. д. в определенных пропорциях. Крепость и качество зависят от пропорций смешивания.
Формула производства бетона из его ингредиентов может быть представлена в следующем уравнении:
Бетон = Связующий материал + Мелкозернистый и крупный заполнитель + Вода + Добавка (необязательно)
Бетон — очень необходимый и полезный материал для строительства работай.После того, как все ингредиенты — цемент, заполнитель и единица измерения воды смешаны в требуемых пропорциях, цемент и вода вступают в реакцию друг с другом, связываясь в затвердевшую массу. Это твердеет каменная масса — бетон.
Бетон Источник: rg-group.co.uk
Бетон мощный, его легко создавать, и его можно формовать в различных формах и размерах. Кроме того, это разумно, недорого и мгновенно смешивается. Он разработан для обеспечения надежного и качественного быстрого строительства.Конструкции, спроектированные с использованием конкретной единицы измерения, достаточно прочны и должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать землетрясения, ураганы, тайфуны и торнадо. Это невероятное достижение. Несмотря на все научные достижения в этом мире, до сих пор не было способа предотвратить нанесение ущерба природе.
Состав базовой бетонной смеси
В составе бетонной смеси четыре основных ингредиента:
Вяжущие материалы, такие как цемент или известь
Заполнители или инертные материалы
Мелкий заполнитель (песок)
Крупный заполнитель (каменная крошка, кирпич чипсы)
Вода
Примесь (напр.грамм. Pozzolana)
Краткое описание ингредиентов бетона приведено ниже.
Вяжущие материалы
Вяжущие материалы — основной элемент бетонной смеси. Цемент — наиболее часто используемый вяжущий материал. Также можно использовать лайм. Когда вода смешивается с цементом, образуется паста, которая покрывает заполнители в смеси. Паста затвердевает, связывает агрегаты и образует камнеобразное вещество.
Заполнители
Песок — мелкодисперсная смесь.Гравий или щебень являются крупнозернистой смесью в большинстве смесей.
Вода
Вода необходима для того, чтобы с химическими веществами вступить в реакцию с цементом (гидратация) и обеспечить удобоукладываемость бетона. Количество воды в комбайне в фунтах по сравнению с количеством цемента называется количественным соотношением вода / цемент. Чем ниже количественное соотношение w / c, тем прочнее бетон. (Более высокая прочность, меньшая проницаемость)
Типы бетонных смесей
Бетон используется для различных проектов, начиная от небольших самодельных до больших зданий и сооружений предметной области.Он используется для тротуаров, подвалов, полов, стен и столбов в нескольких альтернативных вариантах использования. В строительных работах используются самые разные виды бетона.
В зависимости от материалов и назначения бетон можно разделить на три основные категории:
Известковый бетон
Цементный бетон
Армированный цементный бетон
В общем, существует четыре сорта бетона, по которым можно рассчитывать. о проделанной работе.Такие как-
Dry Ready Mix
Ready Mix
Bulk Dry Materials
Transit Mix
Существуют и другие различные типы бетона для различных применений, которые создаются путем изменения пропорций основных ингредиентов. Например:
Обычный бетон
Высокопрочный бетон
Штампованный бетон
Высокоэффективный бетон
Самоуплотняющийся бетон
Вакуумный бетон
Торкрет-бетон
Роликовый бетон 9014 Стекло-бетон
Бетон
Бетон быстрой прочности
Полимерный бетон
Лимебетон
Светопропускающий бетон
Краткие описания этих четырех типов бетона обсуждаются ниже:
Известковый бетон
В качестве связующего материала в известковом бетоне используется известь. Известь обычно смешивают с сурки и хоа или косточками в пропорции 1: 2: 5, если не указано иное. Перед смешиванием хоа или камни замачивают в воде. Известковый бетон используется в основном для кровли фундаментов и террас.
Цементный бетон
В большинстве инженерных сооружений в качестве основного строительного материала используются цементобетонные композиты. Он состоит из цемента, песка, кирпичной крошки или каменной крошки необходимого размера. Обычная пропорция 1: 2: 4 или 1: 3: 6. После замешивания необходимого количества материалов бетонная смесь выдерживается с водой в течение 28 дней для набора необходимой прочности.
Армированный цементный бетон
Для повышения прочности бетона на растяжение добавляется стальная арматура. Иногда RCC подвергают предварительному напряжению при сжатии для устранения или уменьшения растягивающих напряжений. Полученный бетон известен как предварительно напряженный бетон.
Dry Ready Mix
Это комбинация, которую можно найти в большинстве магазинов товаров для дома и хозяйственных товаров. Его багаж обычно начинается от шестидесяти до восьмидесяти фунтов. Готовую сухую смесь легко комбинировать, и часто это сочетание, которое требуется почти для всех домашних продуктов.Инструменты, необходимые для приготовления смеси, — это ведро или тележка, лопата или мотыга, шпатель и отмеренное количество воды.
Готовая смесь
Разница между сухой готовой смесью и товарным бетоном заключается в том, что вода уже является добавкой к готовому комбайну. Этот бетон поставляется предварительно смешанным и предназначен для больших самодельных изделий или для людей, которым не нужно комбинировать собственный бетон. Обычно его привозят в очень маленьком трейлере, как правило, с подключенным барабаном для смешивания, чтобы он оставался влажным и перемешанным.Готовый комбайн обычно дороже, и его бывает сложно найти. Кроме того, его следует использовать быстро, поскольку он будет схватываться, не раскладываясь должным образом.
Сухие материалы навалом
Закупка сухих материалов оптом выгодна по цене. Это может позволить построить проект в соответствии с конкретными потребностями и использованием бетона. Недостатком массовых покупок является то, что для материалов будет много места, прежде чем они будут использованы. Материалы, вероятно, будут доставлены на позиционирование.
Transit Mix
Это смесь, которую можно использовать практически для всех монолитных бетонов. обычно его перевозят на автобетоносмесителях с массивным барабаном, который не дает бетону застыть во время транспортировки. Это позволяет за одну непрерывную заливку сократить количество швов и сделать бетон в целом более прочным. Для крупных предприятий транзитный комбайн представляет собой гораздо более эффективную ценность, чем получение сыпучих материалов или готовой смеси, так как в каждом из них рабочая сила для комбинирования бетона будет иметь структуру для получения ценности.
Обычный бетон
Чаще всего используется обычный бетон, который называют традиционным утяжеленным бетоном или традиционным прочным бетоном. Это относится к бетону, который быстро поступает в продажу на рынке розничной торговли для личного и домашнего использования. Сюда входят инструкции по использованию, которые написаны на упаковке продукта. Он использует песок и различные материалы для функционирования заполнителей и консолидируется во временных емкостях.
Высокопрочный бетон
Комбайн высокопрочного бетона обладает прочностью на сжатие более шести тысяч фунтов на единицу площади.Это можно обработать, снизив количественное отношение воды к цементу как минимум до 0,35 или ниже. Низкое водоцементное количественное соотношение делает этот вид бесцементного реальным. Чтобы бороться с этой слабостью, в нынешнем бетонном комбинате используются суперпластификаторы.
Штампованный бетон
Штампованный бетон — это бетон предметной области, где реалистичные узоры, почти как натуральный камень, гранит и плитка, будут получены путем вставки оттиска искусных подушек для штамповки. Эта штамповка наносится на бетон, когда он находится в пластичном состоянии. Совершенно другие окрашивающие пятна и обработка текстуры могут, наконец, обеспечить конец, который ужасно похож на более дорогие натуральные камни. Высокоэстетичный вид будет получен с запечатанного конца экономично. Это часто используется при разработке подъездных путей, внутренних полов и патио.
Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками
Бетон с высокими эксплуатационными характеристиками относится к недавно разработанному бетонному комбайну, который имеет характеристики, на порядок выше, чем у обычных бетонных смесей.Это включает в себя повышенную прочность, долговечность и обрабатываемость, простоту использования, уплотнение без расслоения, долгосрочные механические свойства, пористость, плотность, ударную вязкость и стабильность объема. Агенты с воздухововлекающими добавками могут быть использованы для адаптации этого бетонного комбайна к суровым условиям окружающей среды.
Самоуплотняющийся бетон
Бетонный комбайн, однажды уложенный, может уплотняться под собственным весом, считается самоуплотняющимся бетоном. Для эквивалента индивидуально не должно быть никакой вибрации.Эта комбинация имеет более высокую удобоукладываемость. Падение цены составит от 650 до 750. Этот бетон из-за его более высокой удобоукладываемости называется текучим бетоном. На участках с толстой арматурой лучше всего подходит самоуплотняющийся бетон.
Вакуумный бетон
В опалубку заливается бетон с достаточным содержанием воды. Затем излишки воды удаляются с помощью воздушного насоса, не дожидаясь, пока бетон выдержит схватывание.Таким образом, бетонную конструкцию или платформу можно будет использовать раньше, чем при традиционном строительстве. Эти бетоны могут достичь своей 28-дневной прочности на сжатие в течение 10 дней, и поэтому прочность на раздавливание этой конструкции на 25% больше, чем у стандартных сортов бетона. Чтобы узнать больше о вакуумном бетоне, прочтите- Вакуумный бетон | Определение, процедура и преимущества
Торкрет-бетон
Торкретирование относится к методу, при котором сжатый воздух нагнетает раствор или бетон через трубу и ударяет по поверхности с высокой скоростью и формирует структурные или неструктурные части зданий. Торкрет-бетон в настоящее время применяется для мокрого смешивания и получил всеобщее признание в нескольких странах. При нанесении влажной смеси цемент, заполнитель, примесь и вода смешиваются перед тем, как пропустить через шланг и создать атмосферный дизайн. С другой стороны, в приложениях с сухой смесью цемент, заполнитель и примесь смешиваются, направляются пневматически через трубу, поэтому в кране через водяное кольцо вода впрыскивается равномерно по всей комбинации, потому что она разрабатывается.
Бетон, уплотненный роликами
Бетон этого типа укладывался и уплотнялся с помощью землеройных инструментов, таких как серьезные катки.Этот бетон в основном используется при выемке грунта и заполнении. Эти бетоны имеют меньшее содержание цемента и набиваются в необходимом количестве. после уплотнения эти бетоны дают высокую плотность и со временем затвердевают в мощный монолитный блок.
Стеклобетон
Переработанное стекло можно использовать в качестве заполнителя для бетона. Таким образом, мы стремимся получить бетон недавнего времени, стеклобетон. Этот бетон может повысить эстетическую привлекательность бетона. Они могут дать большую прочность и более высокую теплоизоляцию.
Асфальтобетон
Асфальтобетон может быть материалом, смесью заполнителей и асфальтов, обычно используемых для наземных дорог, парковок, аэропортов, но из-за сердцевины насыпных дамб. В других странах асфальтобетон известен как асфальт, щебеночное покрытие, тротуар, гудрон или битум, щебень или рулонный асфальт.
Бетон с высокой прочностью
Как следует из названия, эти бетоны могут приобрести прочность за несколько часов после изготовления. Таким образом, снятие опалубки становится простым, а конструкция здания покрывается кровлей быстро.Они имеют широкое применение при ремонте дорог, так как будут повторно использоваться раз в несколько часов.
Полимерный бетон
В полимербетоне заполнители удерживаются полимером, а не цементом. Сборка полимербетона может способствовать уменьшению объема пустот в смеси. Это может сократить количество полимера, необходимого для связывания используемых агрегатов. Следовательно, агрегаты ранжируются и смешиваются, чтобы достичь минимального количества пустот.Этот вид бетона имеет совершенно разные классы:
Бетон с полимерной пропиткой
Полимерцементный бетон
Частично пропитанный
Лимебетон
В этом виде бетона цемент заменяется известью. Чаще всего этот продукт применяется на перекрытиях, куполах, а также в сводах. Они, в отличие от цемента, обладают рядом преимуществ для окружающей среды и здоровья. Эти продукты являются возобновляемыми и просто чистыми.
Светопропускающий бетон
Бетон с плотностью менее 1920 кг / м3 классифицируется как легкий бетон.Использование легких заполнителей в бетонном стиле может дать нам легкие заполнители. Заполнители — жизненно важная часть, которая способствует плотности бетона. Образцы легких заполнителей — камень, перлит, шлак. Легкий бетон применяется для защиты стальных конструкций и используется при разработке настилов длиннопролетных мостов. Они используются для развития строительных блоков.
В заключение, бетон — это основная потребность в строительстве или других строительных работах.Таким образом, потребители должны разумно использовать знания о различных типах бетона, чтобы использовать его свойства для своих строительных работ.
Статистический подход к оптимизации конструкции бетонной смеси
Предлагается поэтапный статистический подход для получения оптимального дозирования бетонных смесей с использованием данных, полученных с помощью статистически запланированной экспериментальной программы. Полезность предложенного подхода для оптимизации дизайна бетонной смеси иллюстрируется на примере типичного случая, когда пробные смеси рассматривались в соответствии с полным факторным планом эксперимента с участием трех факторов и их трех уровней (3 ³). Всего было рассмотрено 27 бетонных смесей в трех повторностях (81 образец), варьируя уровни ключевых факторов, влияющих на прочность бетона на сжатие, а именно: соотношение вода / вяжущие материалы (0,38, 0,43 и 0,48), содержание вяжущих материалов (350, 375 и 400 кг / м ³), а также отношение мелкого заполнителя к общему количеству (0,35, 0,40 и 0,45). Экспериментальные данные были использованы для проведения дисперсионного анализа (ANOVA) и разработки модели полиномиальной регрессии для прочности на сжатие с точки зрения трех расчетных факторов, рассмотренных в этом исследовании.Разработанная статистическая модель была использована для того, чтобы показать, как можно проводить оптимизацию бетонных смесей с различными возможными вариантами.
1. Введение
Оптимизация конструкции бетонной смеси — это процесс поиска смеси, для которой сумма затрат на ингредиенты минимальна, но при этом удовлетворяет требуемые характеристики бетона, такие как удобоукладываемость, прочность и долговечность. Основные ингредиенты бетона можно разделить на две группы: цементные пасты и заполнители.Хотя качество цементного теста в основном определяется соотношением вода / цемент, количество цементного теста, необходимое для достижения заданного качества бетона, зависит от характеристик заполнителей. Эти характеристики в основном включают площадь поверхности и пустоты в заполнителях. В то время как площадь поверхности определяется формой и максимальным размером агрегатов, на содержание пустот в основном влияет гранулометрический состав агрегатов. Потребность в пасте может быть уменьшена за счет уменьшения содержания пустот в заполнителях за счет правильной упаковки заполнителей [1–5], а также за счет увеличения соотношения заполнитель / цемент [6].Goltermann et al. [1] предложили модель упаковки для выбора и комбинации заполнителей для получения смесей заполнителей, имеющих наименьшее содержание пустот с максимальной степенью упаковки (соотношение между насыпной плотностью и плотностью зерна заполнителя). Таким образом, степень заполнения в соответствии с ними является характеристикой конкретного типа заполнителя или смеси и указывает объем пустот и количество цементного теста, необходимого в бетоне. Это указывает на то, что конструкция бетонной смеси может быть оптимизирована путем корректировки уровней ключевых факторов смеси, таких как соотношение воды и вяжущих материалов, отношение крупного заполнителя к общему заполнителю и содержание вяжущего материала или соотношение заполнителя и вяжущих материалов, как сообщают различные исследователи [ 7–12].
В прошлом предпринимались попытки оптимизировать конструкцию бетонной смеси, используя либо полностью экспериментальные методы, либо полностью аналитические методы, либо полуэкспериментальные (полуаналитические) методы или статистические методы. Полностью экспериментальные методы включают обширную серию испытаний, иногда проводимых методом проб и ошибок, а результаты оптимизации часто применимы только к узкому кругу местных материалов [13, 14]. Чтобы уменьшить количество пробных смесей, необходимых для получения оптимальной смеси, были предприняты усилия по разработке аналитических методов, рационализирующих дозирование исходной смеси в более логичный и систематический процесс [15].Аналитические методы помогают в поиске оптимальной бетонной смеси на основе детального знания удельного веса компонентов смеси и определенных базовых формул, которые являются результатом предыдущего опыта, без проведения дорогостоящих и трудоемких экспериментальных работ [15, 16]. Полуэкспериментальные (полуаналитические) методы основаны на сочетании экспериментальной базы данных или экспериментально разработанных моделей прогнозирования и различных аналитических инструментов, таких как искусственная нейронная сеть, генетический алгоритм и математическое программирование [17–19].Статистические методы, также называемые статистическими методами планирования экспериментов или статистическими факторными методами планирования или методами планирования экспериментов или эмпирическими методами, также часто используются для получения оптимального дизайна бетонной смеси [9, 10, 20–24]. Статистические методы являются усовершенствованием полностью экспериментальных методов, в которых вместо выбора одной исходной пропорции смеси и последующей корректировки методом проб и ошибок для достижения оптимального решения определяется набор пробных партий, охватывающих выбранный диапазон пропорций для каждого компонента смеси. в соответствии с установленными статистическими процедурами.Затем производятся пробные партии, изготавливаются и тестируются образцы для испытаний, а результаты экспериментов анализируются с использованием стандартных статистических методов. Эти методы включают подгонку эмпирических моделей к данным для каждого критерия эффективности. В этих моделях каждая реакция (результирующее свойство бетона), такая как прочность, оседание или стоимость, выражается как алгебраическая функция факторов (пропорции отдельных компонентов), таких как вода / цемент, содержание цемента, дозировка химической добавки и процент замещения пуццолана.После того, как отклик можно охарактеризовать уравнением (моделью), возможны несколько анализов. Например, пользователь может определить, какие пропорции смеси обеспечат одно или несколько желаемых свойств. Пользователь также может оптимизировать любое свойство с учетом ограничений других свойств. Также возможна одновременная оптимизация с учетом нескольких ограничений. Например, можно определить самую дешевую смесь с прочностью выше заданного значения, содержанием воздуха в заданном диапазоне и осадкой в заданном диапазоне.
Полностью аналитические методы менее дороги и требуют меньше времени, но их недостатком является то, что они менее точны из-за различий в характеристиках материалов заполнителей и цементов. Полностью экспериментальные или полуэкспериментальные (т. Е. Полуаналитические) методы надежны и точны; однако они предполагают комплексные лабораторные работы [16]. Статистические методы также требуют определенного количества экспериментальных работ, но они имеют дополнительное преимущество в том смысле, что ожидаемые свойства (отклики) могут характеризоваться неопределенностью (изменчивостью). Это имеет важное значение для технических характеристик и для производства рентабельной бетонной смеси [10].
В настоящей работе была предпринята попытка продемонстрировать применение статистического подхода, предложенного для получения оптимального дозирования бетонных смесей с использованием данных, полученных в ходе эксперимента с учетом соотношения водно-вяжущих материалов, содержания вяжущих материалов и мелкозернистого заполнителя. к общему совокупному коэффициенту в качестве расчетных факторов. Экспериментальные данные были проанализированы статистически, и математическая регрессия полиномов была разработана для прочности бетона как функции переменных смеси.Полезность разработанной модели прочности на сжатие при оптимизации смесей была проиллюстрирована с учетом различных возможных вариантов.
2. Предлагаемый подход
Предлагаемый подход к оптимизации пропорций бетонных смесей основан на запланированных экспериментальных работах (в пределах требуемых характеристических характеристик бетона) и статистическом анализе полученных данных, что позволит сократить количество нужны пробные партии. Предлагаемый подход состоит из следующих шагов.
2.1. Спецификация характеристических характеристик бетона
Сначала необходимо собрать информацию, касающуюся необходимой обрабатываемости, прочности и условий воздействия (для требований к долговечности). Требования к удобоукладываемости зависят от способа транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и размещения, а также от типа конструкции [25]. Прочность определяется на основе требований к конструкции для защиты бетона от замерзания и оттаивания, а также от применения химикатов для борьбы с обледенением или агрессивных веществ.Однако для условий агрессивного воздействия прочность, указанная проектировщиком конструкции, не должна быть меньше минимальной расчетной прочности на сжатие, рекомендованной для данных условий воздействия. Например, ACI 318 [26] определил минимальную расчетную прочность на сжатие 28, 31 и 35 МПа, соответственно, для бетона, подверженного воздействию воды, замораживания-оттаивания и хлоридов. Требования к долговечности бетонных смесей обычно удовлетворяются за счет обеспечения того, чтобы содержание вяжущих материалов было не ниже установленного минимального значения, а соотношение вода / вяжущие материалы не превышало указанного для данных условий воздействия.Например, содержание вяжущих материалов не должно быть менее 335 кг / м ³, а соотношение вода / вяжущие материалы не должно быть более 0,40 (по массе) для удовлетворения требований к долговечности для бетона, подвергающегося жестким условиям воздействия, таким как тяжелые условия эксплуатации. воздействие замораживания-оттаивания, антиобледенителя и сульфатов [26].
2.2. Выбор уровней основных проектных факторов смеси
Выбор уровней трех ключевых проектных факторов смеси, а именно: содержание вяжущих материалов, соотношение вода / вяжущие материалы и соотношение мелких и общих заполнителей, которые в основном влияют на качество бетона. быть сделано, чтобы гарантировать, что генерируется достаточно экспериментальных данных для получения регрессионной модели для прочности на сжатие, которая может быть использована для оптимизации пропорций смеси, соответствующих указанным характеристикам бетона.
Минимальный уровень содержания вяжущих материалов не должен быть менее 335 кг / м ³, что является минимальным значением, удовлетворяющим требованиям к долговечности в условиях агрессивного воздействия. Максимальный уровень содержания вяжущих материалов следует выбирать с учетом риска усадки. Минимальный уровень соотношения вода / вяжущие материалы следует выбирать с учетом требований к прочности. В случае выбора очень низкого уровня соотношения вода / вяжущие материалы следует учитывать сложность транспортировки, обращения и укладки бетона, а также дополнительную стоимость суперпластификатора для удовлетворения требований удобоукладываемости.Максимальный уровень соотношения вода / вяжущие материалы должен находиться в пределах максимально допустимого предела для соотношения вода / вяжущие материалы для данных условий воздействия. Минимальный и максимальный уровни отношения мелкой фракции к общему количеству заполнителей следует выбирать в оптимальном диапазоне для достижения максимальной упаковки заполнителей. Например, Soudki et al. [9] сообщили об оптимальном соотношении мелкой фракции к общему количеству заполнителей в диапазоне от 0,40 до 0,45.
2.3. Экспериментальная работа по созданию данных для получения статистической модели для оптимизации
Экспериментальная работа должна быть проведена, включая проектирование, подготовку и тестирование различных пробных смесей в соответствии с полным факторным планом эксперимента с учетом различных возможных комбинаций уровней переменных смеси в пределах их выбранные диапазоны вариации.Удобоукладываемость каждой пробной смеси должна быть не ниже указанного значения. В случае, если суперпластификатор необходим для достижения желаемой удобоукладываемости, стоимость суперпластификатора должна быть добавлена к стоимости цемента. После завершения дозировки суперпластификатора на основе требуемой удобоукладываемости для каждой из пробных смесей кубические или цилиндрические образцы должны быть подготовлены, отверждены в течение 28 дней, а затем испытаны на прочность на сжатие для получения данных для получения статистической модели прочности, которая будет использоваться. для оптимизации.
2.4. Статистический анализ экспериментальных данных и подбор модели прочности
Дисперсионный анализ (ANOVA) может использоваться для изучения значимости факторов, учитываемых при разработке модели прочности, и последующего подбора эмпирической модели прочности на сжатие с точки зрения значимой смеси. факторы, использующие полиномиальную регрессию. В ANOVA используются следующие статистические термины.
Степень свободы . Степень свободы — это количество значений в окончательном расчете статистики, которые могут изменяться., где представляет количество групп.
Ошибка (остаточная) . Это величина, на которую наблюдаемая вариация отличается от значения, предсказанного принятой статистической моделью.
Сумма квадратов . Это квадрат расстояния между каждой точкой данных () и средним значением выборки (), суммированный для всех точек данных. , где, представляет собой -е наблюдение и представляет собой выборочное среднее значение.
Среднее квадратическое . Это сумма квадратов, разделенных на степени свободы.
-Соотношение. Это отношение MS рассматриваемого фактора к MS ошибки. Более высокое соотношение — свидетельствует о значительном влиянии фактора.
-Стоимость. Это мера принятия или отклонение статистической значимости фактора, основанного на стандарте, что не более 5% (уровень 0,05) разницы вызвано случайностью или ошибкой выборки. Другими словами, если значение коэффициента составляет 0,05 или более, это не повлияет на зависимую переменную.
2,5. Оптимизация пропорций смеси с использованием установленной модели прочности
Статистическая модель прочности на сжатие, полученная с использованием экспериментальной модели, может использоваться для получения оптимальных пропорций смеси, удовлетворяющих заданным характеристикам бетона в соответствии с необходимыми ограничениями. Смесь, удовлетворяющая всем требованиям и имеющая наименьшие требования к цементу и суперпластификатору, будет считаться оптимальной смесью.
3. Экспериментальная программа
3.1. Программа испытаний
Для иллюстрации использования предложенного подхода к оптимизации конструкции бетонной смеси была рассмотрена экспериментальная программа. Был проведен полный факторный эксперимент с комбинациями обработки, в результате чего было получено 27 пробных бетонных смесей с учетом трех типичных уровней каждого из трех ключевых факторов, влияющих на характеристики бетонных смесей, как показано в Таблице 1. Для уровней вода / цемент. Соотношение материалов выбрано в данной работе, суперпластификатор не добавлялся.Комбинации уровней трех факторов для всех 27 пробных смесей показаны в таблице 2.
90
Фактор 1 2 3 Уровень
Содержание вяжущих материалов () в кг / м ³ 350 375 400 3
Соотношение вода / вяжущие материалы () по массе 0.38 0,43 0,48 3
Соотношение мелких и общих заполнителей () по массе 0,35 0,40 0,45 3
7
904 0,4343 17 900 0,48
Номер смеси Соотношение вода / вяжущие материалы () Содержание вяжущих материалов, (кг / м ³) Соотношение мелких и общих заполнителей ()
1 0.38 350 0,35
2 0,38 350 0,40
3 0,38 350 0,45
4 0,38
5 0,38 375 0,40
6 0,38 375 0,45
7 0,38 400 0. 35
8 0,38 400 0,40
9 0,38 400 0,45
10 0,43 350 0,35
60
350 0,40
12 0,43 350 0,45
13 0,43 375 0,35
14 0.43 375 0,40
15 0,43 375 0,45
16 0,43 400 0,35
0,43 0,43
18 0,43 400 0,45
19 0,48 350 0,35
20 0,48 350 0.40
21 0,48 350 0,45
22 0,48 375 0,35
23 0,48 375 0,40 375 0,45
25 0,48 400 0,35
26 0,48 400 0,40
27 0. 48 400 0,45
3.2. Материалы и дозирование смеси
Вяжущие материалы, использованные в этом исследовании, состояли на 92% из портландцемента типа I, соответствующего стандарту ASTM C 150 [27], и на 8% микрокремнезема (по массе). Частицы щебня, полученные в результате местного запроса, использовались в качестве крупнозернистого заполнителя, а местный песок дюн использовался в качестве мелкого заполнителя. Питьевая вода использовалась для смешивания компонентов всех образцов.Удельный вес, водопоглощение и результаты ситового анализа для использованных крупных и мелких заполнителей представлены в таблице 3. Удельный вес воды и вяжущих материалов был принят равным 1 и 3,15 соответственно.
Размер сита Совокупный оставшийся процент
(а) Крупный заполнитель
(удельный вес = 2.55; водопоглощение = 1,1%)
19 мм 5
12,5 мм 60
9,5 мм 95
4,75 мм 100
(b) Мелкозернистый заполнитель
(удельный вес = 2,66; водопоглощение = 0,6%)
1,18 мм 0
0.60 мм 24,42
0,30 мм 90,49
0,15 мм 96,59
Дозирование всех 27 пробных смесей производилось по абсолютному объему с использованием удельного веса ингредиентов бетона и значений отношения вода / вяжущие материалы, содержания вяжущих материалов и отношения мелкозернистого заполнителя к общему количеству заполнителей для каждой из 27 смесей, как указано в таблице 2. Значения водопоглощения мелких и крупных заполнителей использовались для определения общего содержания воды.
3.3. Подготовка и испытание образцов
Учитывая три повтора для каждой из 27 смесей, было отлито 81 цилиндрический образец бетона (размер: диаметр 75 мм и высота 150 мм) для определения прочности на сжатие. После заливки образцы бетона были выдержаны в течение 28 дней в резервуаре для выдерживания в лабораторных условиях, а затем испытаны на прочность на сжатие в соответствии с ASTM C 39 [28].Средняя прочность на сжатие трех образцов, изготовленных из одной и той же бетонной смеси и испытанных в одном и том же возрасте, считалась характеристической прочностью на сжатие смеси.
4. Результаты и обсуждение
Средние результаты 28-дневных испытаний прочности на сжатие для всех 27 бетонных смесей вместе со стандартным отклонением трех повторов каждой смеси представлены в таблице 4. Данные, приведенные в таблице 4, были использованы для статистического анализа. изучить значение факторов смеси и впоследствии получить регрессионную модель для прочности на сжатие с точки зрения рассматриваемых факторов.
43 4343 24
Номер смеси Средняя прочность на сжатие за 28 дней, (МПа) Стандартное отклонение трех повторностей каждой смеси (МПа)
1 39,7 1,9
2 38,8 1,0
3 39,1 0,8
4 34,1 1.2
5 38,2 1,9
6 40,6 2,0
7 34,2 1,1
8 39,3 1,1 39,8 1,6
10 27,9 1,1
11 37,4 1,8
12 38,5 1. 1
13 31,9 0,8
14 37,1 1,3
15 33,9 0,2
16 26,5
16 26,5
30,7 1,7
18 36,5 1,6
19 30,0 1,5
20 32.1 1,3
21 30,5 0,8
22 20,7 1,8
23 27,5 0,8
29,9
25 25,4 1,1
26 31,0 0,2
27 25,3 0,2
4.1. Статистический анализ данных и подгонка модели прочности на сжатие
Дисперсионный анализ (ANOVA) был проведен, чтобы точно определить индивидуальные и интерактивные эффекты переменных факторов на зависимую переменную. ANOVA результатов теста в настоящем исследовании был выполнен с помощью программного обеспечения MINITAB [29]. На основе результатов дисперсионного анализа была получена модель полиномиальной регрессии для прочности на сжатие.
Результаты ANOVA для прочности на сжатие представлены в таблице 5.Считалось, что фактор оказывает значительное влияние на прочность на сжатие, если значение оказалось меньше 0,05 (уровень достоверности 95%). Значение было получено из таблицы распределения Фишера, которая зависит от степени свободы ошибок (DF) и среднего квадрата (MS). Таблица 5 показывает, что и имеют существенное влияние на прочность на сжатие, поскольку их уровни значимости, значения меньше 0,05. Следовательно, эти две важные переменные следует учитывать для получения регрессионной модели прочности на сжатие.Хотя влияние на прочность на сжатие оказалось незначительным, поскольку оно варьируется в узком диапазоне от 350 до 400 кг / м ³, оно учитывается в регрессионном анализе, поскольку цемент остается незаменимым материалом в производстве бетона.
прочность на сжатие
960 960 960 960 904 6,770 7937 904.9
Факторы Тип Уровень Значения шкалы
Фиксированный 3 0.875 0,938 1.000
Фиксированный 3 0,792 0,896 1.000
Фиксированный 3 0,778 0,889 0,889
Источник DF SS MS -соотношение значение Значение
2 39. 672 19,380 1,990 0,199 Нет
2 464,501 232,250 23,260 0,000 Да
0,019 Да
* 4 23,686 5,921 0,590 0,678 Нет
* 4 4.993 1,248 0,120 0,969 Нет
* 4 22,437 5,609 0,560 0,697 Нет
Ошибка
Всего 26 770,456
с использованием данных, представленных в таблице 4, представлено следующим образом: где — 28-дневная прочность на сжатие, МПа.- содержание вяжущих материалов в кг / м ³. массовое соотношение вода / вяжущие материалы. — массовое соотношение мелкого заполнителя к общему количеству.
Верхние и нижние границы каждой из трех переменных приведены в таблице 1.
4.2. Оптимизация пропорций бетонной смеси с использованием прочности на сжатие Модель
Эмпирическая модель, полученная для прочности на сжатие, может использоваться для оптимизации пропорций бетонной смеси с использованием любого подходящего метода / инструмента оптимизации.Разработанная модель прочности на сжатие использовалась для оптимизации конструкции бетонной смеси, соответствующей следующим параметрам (т.е. ограничениям), обычно с использованием Microsoft Excel Solver : (1) оптимизация уровней и для достижения максимально возможной прочности на сжатие при различные значения содержания вяжущих материалов в выбранном диапазоне (т. е. 350, 375 и 400 кг / м ³), (2) оптимизация уровней и для достижения различных целевых значений прочности на сжатие при различных значениях вяжущих материалов содержимое в выбранном диапазоне (т.е., 350, 375 и 400 кг / м ³).
Результаты оптимизации, представленные в таблице 6, показывают, что максимальная прочность на сжатие, соответствующая содержанию вяжущих материалов 350 кг / м ³, выше, чем при содержании вяжущих материалов 375 и 400 кг / м ³. Кроме того, максимальная прочность на сжатие при содержании вяжущих материалов 375 кг / м ³ выше, чем при содержании вяжущих материалов 400 кг / м ³.Это указывает на то, что при одних и тех же оптимальных значениях и прочность на сжатие больше при более низком содержании вяжущих материалов (т.е. при более высоком соотношении заполнителя к цементу) из-за лучшего уплотнения заполнителя, как сообщают Невилл и Брукс [6]. На всех уровнях содержания вяжущих материалов максимальные значения прочности на сжатие соответствуют минимальному соотношению вода / вяжущие материалы (0,38) и максимальному отношению мелкозернистого заполнителя к общему количеству заполнителей (0,45) в пределах их диапазонов изменения, рассмотренных в настоящей работе.
0,41
Вариант оптимизации (МПа) Оптимальные уровни переменных смеси Уровень затрат

(кг / м ³)
(по массе)
(по массе)
(i) Оптимизация уровней и для достижения максимума прочность на сжатие на разных уровнях 42.1 350 0,38 0,45 Низкий
40,7 375 0,38 0,45 Средний
39,3 400 0,38 0,4
(ii) Оптимизация уровней и для достижения различных целевых значений прочности на сжатие на разных уровнях 30,0 0.48 0,40
35,0 350 0,44 0,42 Низкий
40,0 0,40 0,44
904
35,0 375 0,43 0,42 Средний
40,0 0. 38 0,44
30,0 0,46 0,41
35,0 400 0,41 0,43 Высокий 40,0 40,0 0,45
Из таблицы 6, бетонная смесь, имеющая максимальную прочность на сжатие 42,1 МПа при минимальном содержании вяжущих материалов 350 кг / м ³, соотношение вода / вяжущие материалы из 0.38, а соотношение мелких и общих заполнителей 0,45 обычно может быть выбрано в качестве оптимальной смеси. Однако в случаях, когда требование к прочности на сжатие меньше максимального, можно выбрать набор соотношений вода / вяжущие материалы, содержание вяжущих материалов и соотношение мелкозернистых и общих заполнителей, отличное от оптимального, для достижения требований по удобоукладываемости и долговечности.
Данные, полученные из варианта оптимизации (ii), как представлено в Таблице 6, были построены для отображения изменений прочности на сжатие в зависимости от соотношения вода / вяжущие материалы и отношения мелкозернистого заполнителя к общему при разном содержании вяжущих материалов, как показано на рисунках. 1 и 2 соответственно.Из рисунков 1 и 2 видно, что при заданном содержании вяжущих материалов прочность на сжатие увеличивается с уменьшением соотношения вода / вяжущие материалы и увеличением соотношения мелкозернистый / общий заполнитель. Из рисунка 1 видно, что для того же значения прочности на сжатие требования к соотношению вода / вяжущие материалы ниже при более высоких значениях содержания вяжущих материалов. Следовательно, графики, представленные на рисунке 1, могут быть использованы для выбора адекватного значения соотношения вода / вяжущие материалы и содержания вяжущих материалов для заданного значения целевой прочности на сжатие, удовлетворяющего требованиям удобоукладываемости и долговечности. Например, в случае нормального воздействия можно выбрать более высокое значение соотношения вода / вяжущие материалы и более низкое значение содержания вяжущих материалов, что даст большую удобоукладываемость при более низких затратах, тогда как для жестких условий воздействия Можно выбрать более низкое значение соотношения вода / вяжущие материалы и более высокое значение содержания вяжущих материалов, что обеспечит лучшую долговечность.

5. Выводы
Предлагается упрощенный пошаговый подход к оптимизации конструкции бетонной смеси на основе анализа данных, полученных с помощью статистически запланированной экспериментальной программы.Предлагаемый подход состоит из пяти шагов, а именно: (i) определение характеристических характеристик бетона, (ii) выбор уровней ключевых факторов дизайна смеси, (iii) экспериментальная работа с рассмотрением пробных смесей с использованием полного факторного плана эксперимента для получения данные для получения статистической модели для оптимизации, (iv) статистический анализ экспериментальных данных и подгонка модели прочности, и (v) оптимизация пропорций смеси с использованием подобранной модели прочности.
Результаты экспериментальных работ, проведенных в настоящем исследовании для демонстрации применимости предложенного статистического подхода, показали значительное влияние соотношения вода / вяжущие материалы, содержания вяжущих материалов и отношения мелкозернистого заполнителя к общему количеству заполнителей на прочность на сжатие.Оптимальные значения соотношения вода / вяжущие материалы и отношения мелкого заполнителя к общему количеству заполнителя привели к более высокой прочности на сжатие при более низком содержании вяжущих материалов, что привело к значительной экономии затрат при производстве бетона.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.
Благодарности
Авторы выражают признательность за финансовую поддержку, полученную от Города науки и технологий короля Абдулазиза (KACST), Саудовская Аравия, для проведения этой исследовательской работы (Проект №КАСТ АТ-23-21). Мы также выражаем признательность за поддержку Департамента гражданского строительства Университета нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда (KFUPM), Саудовская Аравия.
: Проницаемое покрытие :: Проницаемый бетон для экологичного, устойчивого пористого и проницаемого отвода ливневых вод ::
В проницаемом бетоне используются те же материалы, что и в обычном бетоне, за исключением того, что мелкий заполнитель обычно полностью удаляется, а гранулометрический состав (градация) крупного заполнителя остается узким, что позволяет относительно небольшую упаковку частиц.Это обеспечивает полезные свойства затвердевания, но также приводит к получению смеси, требующей различных соображений при смешивании, размещении, уплотнении и отверждении. Дозирование проницаемых бетонных смесей отличается от процедур, используемых для обычного бетона, и пропорции смеси несколько менее терпимы, чем обычные бетонные смеси — для обеспечения желаемых результатов необходим строгий контроль дозирования всех ингредиентов.
При разработке проницаемых бетонных смесей цель состоит в том, чтобы получить заданное или расчетное пустотное пространство, которое обеспечит просачивание воды.Содержание пустот в проницаемой бетонной смеси будет зависеть от характеристик ингредиентов, их пропорций и того, как смесь уплотняется. Проницаемый бетон обычно рассчитан на содержание пустот в диапазоне от 15% до 30%. Как правило, по мере уменьшения содержания пустот прочность увеличивается, а проницаемость уменьшается. Для проницаемых бетонных смесей еще более важно проверить с помощью пробных партий, что смесь достигает характеристик, предполагаемых или целевых при разработке пропорций смеси.Часто обнаруживается, что даже несмотря на то, что расчетное содержание пустот составляет 20%, при дозировании проницаемой бетонной смеси экспериментально измеренное содержание пустот значительно отличается. Это зависит от удобоукладываемости смеси и количества затвердевания.
В таблице 3 представлены типичные диапазоны пропорций материалов в проницаемом бетоне. Кроме того, NRMCA разработало руководство по дозированию бетонной смеси и программное обеспечение для электронных таблиц, которое разработает пробные пропорции смеси партии с учетом объема и сделает необходимые расчеты для производственных партий, когда пропорции смеси будут окончательно определены после оценки пробной партии.
Вяжущие материалы
Как и при традиционном бетонировании, в проницаемом бетоне можно использовать портландцементы (ASTM C 150, C 1157) и смешанные цементы (ASTM C 595, C 1157). Кроме того, могут использоваться дополнительные вяжущие материалы (SCM), такие как летучая зола, пуццоланы (ASTM C 618) и измельченный доменный шлак (ASTM C 989). Настоятельно рекомендуется предварительное тестирование материалов путем пробного дозирования, чтобы можно было определить свойства, которые могут иметь важное значение для рабочих характеристик (время схватывания, скорость развития прочности, пористость и проницаемость, среди прочего).
В цемент можно добавлять дополнительные вяжущие материалы (SCM) , такие как летучая зола, пуццоланы и шлак. Они влияют на характеристики бетона, время схватывания, скорость набора прочности, пористость, проницаемость и т. Д.
Ключом к созданию высококачественного бетона является использование SCM. Дым кремнезема, летучая зола и доменный шлак увеличивают долговечность за счет снижения проницаемости и растрескивания
Дым кремнезема является побочным продуктом производства силикона.Он состоит из сверхмелкозернистых сферических частиц, которые значительно увеличивают прочность и долговечность бетона. Часто используемый для высотных зданий, он позволяет производить бетон с прочностью на сжатие более 20000 фунтов на квадратный дюйм. Пары кремнезема могут заменить цемент в количестве 5-12%.
Летучая зола является побочным продуктом сжигания угля на электростанциях; раньше его вывозили на свалку, но теперь значительное количество используется в цементе. Этим материалом можно заменить 5-65% портландцемента
.
Доменный шлак — это побочный продукт производства стали.Он придает бетону дополнительную прочность и долговечность и может заменить 20-70% цемента в смеси.

Рис. 4. Проницаемый бетон изготавливается с узкой градацией заполнителя, но различные текстуры поверхности могут быть получены за счет использования различных максимальных размеров. Бетон в коробке содержал 1/4 дюйма. (6,5 мм) верхний размер, а нижний — больший верхний размер, 3/4 дюйма (20 мм).
Агрегат
Содержание мелкозернистого заполнителя в проницаемом бетоне ограничено, а содержание крупнозернистого заполнителя ограничено.Обычно используемые градации крупного заполнителя включают ASTM C 33 № 67 (от ¾ дюйма до № 4), № 8 (от дюйма до № 16) и № 89 (от дюйма до № 50). сита [в метрических единицах: № 67 (от 19,0 до 4,75 мм), № 8 (от 9,5 до 2,36 мм) и № 89 (от 9,5 до 1,18 мм)]. Также использовался заполнитель одного размера до 1 дюйма (25 мм). ASTM D 448 также может использоваться для определения градаций. Узкая градация — важная характеристика. Агрегаты большего размера обеспечивают более шероховатую поверхность. Недавнее использование проницаемого бетона было сосредоточено на парковках, тротуарах с низкой проходимостью и пешеходных дорожках.Для этих целей из эстетических соображений используется заполнитель наименьшего размера. Крупный заполнитель размером 89 (верхний размер ⅜ дюйма или 9,5 мм) широко использовался во Флориде для парковок и пешеходов уже более 20 лет назад. На рисунке 4 показаны два разных размера заполнителей, используемых в проницаемых бетонах для создания различной текстуры поверхности.
Обычно соотношение кондиционеров находится в диапазоне от 4,0 до 4,5 по массе. Эти соотношения A / C приводят к совокупному содержанию от примерно 2200 фунтов / ярд³ до 3000 фунтов / ярд³ (от 1300 кг / м³ до 1800 кг / м³).В лабораторных исследованиях использовались более высокие отношения A / C, но это привело к значительному снижению прочности.
Для производства проницаемого бетона использовались как округлый заполнитель (гравий), так и угловой заполнитель (щебень). Обычно более высокая прочность достигается за счет округлых заполнителей, хотя угловые заполнители обычно подходят. Заполнитель для дорожных покрытий должен соответствовать ASTM D 448, тогда как ASTM C 33 распространяется на заполнители для использования в общем бетонном строительстве. Как и в случае с обычным бетоном, для проницаемого бетона требуется, чтобы заполнители были близки к насыщенному, поверхностно-сухому состоянию, или тщательный мониторинг состояния влажности заполнителей должен позволять учитывать свободную влажность заполнителей.Следует отметить, что контроль воды важен в проницаемых бетонных смесях. Вода, поглощенная из смеси слишком сухими заполнителями, может привести к образованию сухих смесей, которые плохо укладываются или уплотняются. Однако излишки воды в заполнителях вносят свой вклад в воду для затворения и увеличивают водоцементное соотношение бетона.

Рис. 5. Образцы проницаемого бетона с разным содержанием воды, сформированные в виде шара: (а) слишком мало воды, (б) надлежащее количество воды и (в) слишком много воды.
Вода
Отношение воды к цементу от 0,27 до 0,36 обычно используется с надлежащим включением химических добавок, а такие высокие, как 0,40, успешно используются. Связь между прочностью и водоцементным отношением неясна для проницаемого бетона, потому что в отличие от обычного бетона общее содержание пасты меньше, чем содержание пустот между заполнителями. Следовательно, увеличение прочности пасты не всегда может привести к увеличению общей прочности. Содержание воды следует строго контролировать. Правильное содержание воды было описано как придание смеси блеска без стекания с заполнителя. Горстка проницаемого бетона, сформированная в шарик, не рассыпается и не теряет свою пустотную структуру, когда паста течет в промежутки между заполнителями (см. Рисунок 5). Качество воды обсуждается в ACI 301. Как правило, питьевая вода подходит для использования в бетоне. Также может использоваться оборотная вода от производства бетона, если она соответствует требованиям ASTM C 94 или AASHTO M 157.Если возникает вопрос о пригодности источника воды, рекомендуется пробное дозирование с рабочими материалами.
Добавки
Химические добавки используются в проницаемом бетоне для получения особых свойств, как и в обычном бетоне. Из-за быстрого схватывания, связанного с проницаемым бетоном, обычно используются замедлители схватывания или добавки, стабилизирующие гидратацию. Использование химических добавок должно строго соответствовать рекомендациям производителя.Воздухововлекающие добавки могут уменьшить повреждение проницаемого бетона при замерзании-оттаивании и используются там, где возникает проблема при замерзании-оттаивании. ASTM C 494 регулирует химические примеси, а ASTM C 260 — воздухововлекающие добавки. Также используются запатентованные добавки, облегчающие укладку и защиту проницаемых дорожных покрытий.
Таблица 3. Типичные * диапазоны пропорций материалов в проницаемом бетоне **
Пропорции, фунт / ярд³
Пропорции, кг / м³
Вяжущие материалы
450 до 550 267 до 326
Всего в совокупности
2000 до 2500 1190 до 1480
Соотношение вода: цемент *** (по массе)
0. 27 к 0,36 ——
Мелкий заполнитель
от 0 до 500 фунтов 0 до 297
* Эти пропорции приведены только для информации. Успешный состав смеси будет зависеть от свойств конкретных используемых материалов и должен быть испытан в пробных партиях, чтобы установить правильные пропорции и определить ожидаемое поведение.Производители бетона могут иметь пропорции смеси для проницаемого бетона, оптимизированные для работы с местными материалами. В таких случаях предпочтительнее такие пропорции.
** Химические добавки, особенно замедлители схватывания и стабилизаторы гидратации, также широко используются в дозировках, рекомендованных производителем. Также распространено использование дополнительных вяжущих материалов, таких как летучая зола и шлак.
*** Были использованы более высокие коэффициенты, но это может привести к значительному снижению прочности и долговечности.
NRMCA Дозирование газобетонной смеси
Следующий подход к дозированию смеси может быть использован для быстрого достижения пропорций проницаемой бетонной смеси, которые помогут достичь содержания пустот в свежезамешанном проницаемом бетоне при измерении в соответствии с ASTM C1688, аналогичном целевому значению.
Определите удельную массу заполнителя на сухих стержнях и рассчитайте содержание пустот.
Оцените приблизительный процент и необходимый объем пасты.Объем пасты (PV) затем оценивается следующим образом:
V _p (%) = Общее содержание пустот (%) + CI (%) — V _{пустота} (%)
Где CI = индекс уплотнения и
V _пустот = проектный объем пустот в проницаемой бетонной смеси.
Значение CI может варьироваться в зависимости от предполагаемой консолидации, которая будет использоваться в полевых условиях. Для больших усилий по консолидации значение индекса уплотнения от 1 до 2% может быть более разумным. Для более легкого уровня уплотнения можно использовать значение от 7 до 8%.NRMCA использовал значение 5%, чтобы получить аналогичные значения между измеренным содержанием пустот в свежем проницаемом бетоне (ASTM C1688) и расчетным содержанием пустот. Использование меньшего значения для CI (%) уменьшит объем пасты.
Рассчитайте объем пасты, V _p футов ³ на кубический ярд проницаемого бетона:
V _p, ft ³ = V _p (%) × 27

Выберите соотношение воды и цемента для пасты.Рекомендуемые значения находятся в диапазоне от 0,25 до 0,36.
Вычислить абсолютный объем цемента

Где: RD _c — удельный вес цемента (обычно 3,15)

Рассчитайте объем воды. V _w
V _w, фут ³ = V _p — V _c

Рассчитать общий объем SSD.В _аг

V _agg = 27 — (V _p + V _void)
Где: V _void — расчетная пустотность для проницаемой бетонной смеси.
Преобразуйте объемы в вес ингредиентов на кубический ярд и для пробных партий:
Цемент (фунт / ярд3) = V _c × RD _c × 62,4
Вода (фунт / ярд3) = V _w × 62.4
SSD Coarse Aggregate (фунт / ярд3) = V _agg × RD _agg × 62,4
Пробные партии готовятся для оценки характеристик смеси проницаемой бетонной смеси. Сделайте соответствующие корректировки, чтобы учесть совокупное содержание влаги. Если паста высока, выберите меньшее значение или измените ДИ (%).
LEAVE A REPLY
Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Рубрики
Газобетон
Дом
Разное
Своими руками
Советы
Строительство
Схема
Powered by WordPress. Theme: powered by:WordPress Design By "Wordpress"

Компонент	Кол-во в кг	Кол-во в тоннах	Кол-во в ведрах 10 л
Портландцемент М500	500	0.5	45.5
Песок	500	0.5	33.5
Гравийный щебень	1150	1. 15	69.5
Вода	250	0.25	25

Крупность щебня	Водопотребность	Расход материалов, кг/м³
		Цемент марки 400 (класс 32,5)			Цемент марки 500 (класс 42,5)
		цемент	песок	щебень	цемент	песок	щебень
Фракция до 20 мм	205 л	210	985	970	200	995	970
Фракция до 40 мм	205 л	200	1015	950	200	1015	950

Марка бетона	Марка цемента
100	300
150	300
200	400
250	400-500
300	500
400	400-600
500	600
600	600

Группа	Обозначение	Характеристическая прочность на сжатие Fck через 28 дней (Н / мм2)
Обычный бетон	M 10 M 15 M 20	10 15 20
Стандартный бетон	M 25 M 30 M 35 M 40 M 45 M 50 M 55	25 30 35 40 45 50 55
Высокопрочный бетон	M 60 M 65 M 70 M 75 M 80	60 65 70 75 80

Марка бетона	Максимальное количество сухих крупных и мелких заполнителей по массе на 50 кг цемента (кг)	Доля мелкодисперсных заполнителей для Крупные заполнители по массе	Максимальное количество воды на 50 кг цемента (литров)
M 5 M 7,5 M 10 M 15 M 20	800 625 480 350 250	Как правило, 1: 2, но с учетом верхнего предела 1: 1.5 и нижний предел 1: 2,5	60 45 34 32 60

Таблица 1 Крупный заполнитель
IS Размер сита мм	Анализ фракции крупного заполнителя (процент прохождения)		Процент различных фракций			В соответствии с таблицей 2 IS: 383-1970
IS Размер сита мм	10 мм	20 мм	I (50%)	II (50%)	Комбинированный (100%)
20	100	94. 6	50	47,3	97,3
10	56,2	0,40	28,1	0,2	28,3
4,75	0.60	0	0,3	0	0,3
2,36	0	0

Таблица 2 Мелкий заполнитель
Is Размер сита	Мелкий заполнитель (Проходящий процент)	Соответствует зоне классификации II Таблицы 4 МС: 383-1970
4.75 мм	96
2,36 мм	86
1,18 мм	61
600 мкм	35,5
300 мкм	23,5
150 мкм	5,5

Таблица 3 Требуемая корректировка содержания воды и песка (Воспроизведено из IS: 10262-1982: Таблица 6)
Изменение состояния	Требуется корректировка в
Изменение состояния	Содержание воды в процентах	% песка в целом
Для снижения водоцементного отношения на (0. 60-0,50), что составляет 0,1	0	-1,0
Для увеличения коэффициента уплотнения (0,9-0,8) то есть 0,10	3	0
Для песка, соответствующего зоне II таблицы 4 IS: 383	0	0
Всего	+3 процента	-1,0

Таблица 4 Приблизительное содержание воздуха, соответствующее номинальному максимальному размеру заполнителя (Воспроизведено из IS: 10262-1982: Таблица 3)
Номинальный максимальный размер заполнителя (мм)	Воздух, захваченный в процентах от объема бетона
10	3.0
20	2,0
40	1,0

Таблица 5 Пропорции различных материалов
Вода	Цемент	Мелкий заполнитель	Крупный заполнитель
185.4 литра	579,375 кг	467,58 кг	1108,52 кг
0,32	1	0,81	1,91