Бетон компоненты пропорции: Пропорции бетона — соотношение компонентов смеси, основные характеристики и параметры
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;
-
-
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.![]() |
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
БетонЦементный 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 |
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 — 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 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: —
Нормальный бетон
Нормальный бетонСтандартный бетон Марки
Стандартные марки бетонаВысокопрочный бетон Марки
Высокопрочный бетон Марки Использование различных марок бетонаБетон 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
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.
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.
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
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.
Прочность на сжатие имеет тенденцию увеличиваться с уменьшением размера заполнителя, тогда как удобоукладываемость бетона увеличивается с увеличением максимального размера 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.
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.
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.
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.![]() | 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.![]() | 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).

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.ukБетон 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.