Соотношение для приготовления бетона: » Пропорции для приготовления бетона в домашних условиях

Таблица пропорции бетона на 1м3

Ссылка на статью успешно отправлена!

Отправим материал вам на e-mail

В любом строительстве промышленного и индивидуального значения применяется бетон. Качественные характеристики материала зависят от правильного использования компонентов и верного их смешивания. Представленная таблица пропорции бетона на 1м3 поможет подобрать соотношения всех компонентов смеси для определенных конструкций.

Особенности работы бетоном

Содержание статьи

Технические характеристики и свойства бетона

Бетон образуется при смешивании двух компонентов: воды и цемента. При этом получается твердый цементный камень.

Замес раствора требует основательного подхода

Для более крепкого состава требуется добавление специальных наполнителей. Гравий, песок и щебень позволяет создать материал, как бы усиленный арматурой. Это влияет на улучшение прочности. При этом ослабевает свойство деформации. Без дополнительных компонентов в цементном составе образуются микротрещины.

Самый простой ручной замес

В зависимости от прочности бетона, он делится на определенные классы. Числовое значение марки и разновидность по классам определяет, для какого типа конструкции подходит данный материал.

Замешанный раствор выкладывается в более мелкую тару

Марка бетона определяется еще на этапе составления проекта.

Марки бетона и сферы их применения

Различные марки смесей применяются для определенных разновидностей строений. Расход бетона на 1 м3 бетона зависит от разнообразных факторов.  При выборе песка необходимо учитывать состав его примесей и размер частиц. Для щебня значение имеет показатель плотности и содержание посторонних включений.

Свойства смеси

Марка бетона имеет значение для вида работ, для которых будет готовиться раствор. Различные виды используются для заливки фундамента, возведения стен и для бетонной стяжки.

Для разных работ требуется определенная марка

Для высококачественного затвердевания монтажные работы нужно проводить при плюсовых температурах. В течение 12 часов после заливки раствор затвердевает. Через две недели материал набирает большую часть своей прочности, а через месяц конструкция полностью готова к эксплуатации.

Подача готового раствора

Полезная информация! Не производятся работы при отрицательных температурах, так как вода в составе смеси заледенеет и утратится прочность материала.

Основные составляющие бетонного раствора

Воспользовавшись таблицей пропорции бетона на 1м3, необходимо уделить внимание составным компонентам раствора. Значение имеют их качественные характеристики:

• Цемент не должен иметь большой срок хранения. Оптимальный показатель – менее четырех месяцев. Мешки с сырьем не должны иметь затвердевших элементов.

Упаковка цемента

• Воду следует использовать только пресную.

Используется чистейшая вода

• В песке не должно быть примесей глины. Такая смесь будет иметь желтоватый цвет. Для раствора лучше использовать серый или белый песок.

Для строительных работ подходит определенный тип песка

Статья по теме:

Сколько весит куб песка? Какие существуют виды? Сколько весит один куб? Сколько помещается в кузове КАМАЗа? Подробнее читайте в отдельной публикации нашего портала.

• Щебень не должен содержать дополнительных включений. Оптимальным вариантом считается использование щебня с гранитным содержанием.

Структура щебня

Для бетонного раствора может применяться известняк или гравий. Гранит характеризуется небольшим поглощением воды и морозостойкостью. Чтобы улучшить некоторые характеристики бетона в смесь добавляются специальные добавки:

• Пластификаторы позволяют повысить пластичность материала. Гидроуплотнители защищают конструкцию от лишней влажности.
• Обеспыливатели позволяют повысить прочность сырья и уменьшить риск его истирания.
• Противоморозные добавки позволяют использовать смесь при низких температурных значениях.
• Замедлители затвердевания помогают регулировать время застывания состава.

Специальные добавки позволяют сделать состав прочнее

Расход материала: таблица пропорции бетона на 1 м3

На качество использованного бетона оказывает влияние марка цемента и назначение конструкции.  Таблица пропорции бетона на 1м3 позволяет определиться с необходимым расходом материала.

Таблица расчета пропорций

Для производства бетона разных марок потребуется различное количество составляющих компонентов. Для примера можно рассчитать состав бетона м200 на 1 м3. На 10 ведер цемента понадобится 35 ведер песка, а щебня 26 ведер. Воды понадобится 5 ведер. Зная плотность каждого вещества можно вычислить его вес в ведре.

Вариант расчета в ведрах

Видео: соотношение компонентов бетона М300

Особенности приготовления раствора для фундамента

При строительстве небольших объектов стоит рассчитывать материал по ведрам. Подобный метод пригодится, если раствор используется небольшими порциями.

Расчет пропорций для качественного основания

Определяя состав бетона для фундамента, пропорции можно взять из нижеприведенной таблицы. При этом бетон подбирается для фундамента в ведрах. Показатели будут отличаться в зависимости от используемых марок.

Вариант заливки для фундамента

Важно! Основную крепость фундаменту придает заполнение в виде щебня или гравия. Нельзя использовать различные виды речной или морской гальки, так как она обладает отполированной поверхностью, что затрудняет хорошее сцепление с раствором.

Калькуляторы расчета весового и объемного количества ингредиентов бетона для заливки фундамента

Бетон М200 (класс прочности В15)

Бетон М300 (класс прочности В22.5)

Этапы приготовления раствора

После того, как определился расход материалов на 1 м3 бетона, можно приступать к основным работам. При индивидуальном строительстве бетонную смесь производят из компонентов, которые отмеряются ведрами.

Приготовление раствора ручным методом

Отмеряя нужное количество, стоит позаботиться о сухости лопаты и ведра для сухой смеси. Чтобы получить более точные пропорции, песок или щебень в ведре нужно немного придавить и сделать плотнее по краю емкости. Отмеренные компоненты рекомендуется перемешивать в объемной таре. При этом в смеси делаются небольшие углубления, куда засыпается также отмеренный цемент. Поможет определить количество всех компонентов, а также вес бетона в 1м3 – таблица. Все составляющие тщательно перемешиваются до получения однородной по цвету массы. Затем в образованной смеси необходимо сделать отверстие в виде конуса и залить туда воду. С краев смесь ссыпается к середине. При этом вода постепенно впитывается. После растворения первой порции жидкости, вливается дополнительное количество воды. Это делается до тех пор, пока раствор не станет требуемой консистенции.

Приготовление в бетономешалке

Замес раствора в бетономешалке состоит из следующих этапов:

• Заливается посчитанное количество воды. Около 10 % оставляется на добавление позже.
• Добавляется цемент.
• Сыпется песок. Производится замешивание в течение нескольких минут.
• Добавляются добавки: армирующие смеси или пластификаторы.
• Засыпается наполнитель из щебня или гравия.

Особенности монтажа фундамента

При необходимости добавления воды, замешивается небольшое количество цемента и воды отдельно, а затем добавляются в основную смесь. Замес в бетономешалке длится не дольше чем 20 минут, чтобы смесь не схватилась внутри оборудования.

Варианты приготовления смеси

Полезная информация! Специалисты не рекомендуют делать слишком жидкий раствор. При этом в материале могут образоваться пустоты, что сильно повлияет на показатель прочности.

Полезные рекомендации

Некоторые советы от специалистов позволят повысить эффективность работы с материалом:

• При некачественной заливке внутри состава появятся пустоты, которые поможет убрать только специальное оборудование.
• Для небольших сооружений подойдет продукция марки 100.
• При создании ленточного фундамента рекомендуется воспользоваться составом марки 200.
• Нельзя возводить ленточное основание в периоды похолодания. Если жидкость замерзнет внутри бетона, то увеличится объем и конструкции разрушится.
• При заливке фундамента летом, в течение нескольких дней после монтажа, его следует сбрызгивать водой. В результате конструкция не потрескается и схватится равномерно по всей поверхности.

Особенности возведения ленточного фундамента

Для равномерного просыхания бетонной конструкции, ее следует накрыть пленкой. Это предотвратит быстрое просыхание внешнего слоя, и состав будет затвердевать более равномерно. Время высыхания зависит от толщины бетонного слоя.

Приготовление бетона: пропорции, техника

Технология приготовления бетона – пропорции и материалы

Невозможно представить окружающий мир без современной архитектуры. При этом следует помнить о том, что бетон является без преувеличений главным материалом, который применяют в строительстве.

Подобный материал применяли еще в Древнем Египте. Используя цемент для разных целей важно использовать правильные бетонные пропорции, которые подойдут к конкретному случаю. Поговорим о приготовлении бетона вручную.

Бетон – что это такое? Физические особенности бетона будут определены тем, из чего он сделан и каким образом изготовлен. Для того, чтобы как можно лучше разобраться в этом, важно уделять внимание его составляющим.

Общие сведения

О материалах

Цемент

Данный элемент можно считать главным в процессе изготовления бетона. Законодательством предусмотрено, что его качество должно соответствовать ГОСТу 31108-2003, ТР-166-94 и СНиПу 2.03.11-85. Для того, чтобы убедиться в том, что цемент качественный, требуется, чтобы он соответствовал некоторым условиям. Вот определенные из них:

• Тонкость помола должна быть от 350 до 380 квадратных метров на 1 килограмм. Отличаться от прописанной нормы может, но не больше, нежели на 10%.
• Раствор спустя пару-тройку часов должен показывать первые признаки того, что он начинает схватываться. Процесс должен окончиться после того, как пройдет 4-5 часов.

Густота смеси цемента должна быть такой, чтобы содержание воды в нем не было больше 26%.

Применение заполнителей

В этой роли применяют песок, гравий или же их сочетания, которые будут выполнять такие функции:

• За счет разных добавок бетон станет куда более прочным.
• Заполнители будут удешевлять применение бетона – так как камни и песок стоят дешевле, нежели цемент.

Следует отметить, что строительный песок отличается от стандартного. Разница будет состоять в форме огромного количества его песчинок – у строительного песка они округлой формы и приблизительно равную величину. Более того, в его составе есть немного глины, которая будет обеспечивать увеличение его уровня пластичности. В роли крупноразмерного заполнителя чаще всего применяют гравий, гранитную крошку и щебень. Крошку гранита используют при производство самых прочных бетонных марок (к примеру, М500), а вот для М350 и тех, что слабее, применяют щебень и гравий.

Вода

Данный компонент можно называть вторым по важности, и тут применяется чистая вода. Правда, ее необходимое количество определяют с учетом водопоглощения цементом и в зависимости от состава и наличия особых добавок.

Использование добавок

Применение дополнительных компонентов при изготовлении бетона преследует следующие цели:

• Придание бетону некоторых желанных свойств.
• Ускорение затвердевания смеси цемента.

Необходимость использования пластификаторов и добавок определяется определенным применением бетона.

Использование

В сфере строительства данный материал используют на каждом шагу. Из него делают не просто стены, но даже несущие балки. Там, где нужно повышенная степень прочности, применяется армированный бетон, в котором внутри для того, чтобы увеличивать прочность, находятся штыри из металла.

Данный материал обладает большим количеством сфер применения:

• Возведение объектов в нефтедобывающей или даже газовой отрасли.
• Применение в горнодобывающих отраслях.
• Применение в дизайнерских целях.
• Военная отрасль.
• Выполнение работ ремонтного характера.
• При строительстве зданий и строений.

Определенные свойства бетона будут зависеть от того, каким образом он был изготовлен производителем или сделан самостоятельно.

Стандартный бетонный состав

Для приготовления бетона в бетономешалке (или своими руками), требуется вода, цемент, песок и щебенка. В растворе требуется соблюсти пропорции. Для этого требуется взять следующий бетонный состав:

• 6 мер песка.
• 10 мер щебенки.
• 1 мера воды.
• 2 меры цемента.

Все это нужно размешать. Данный состав определен приблизительно, так как цифры могут меняться по различным причинам. На это способны повлиять:

• Наличие добавок (дополнительных) и их применяемый объем.
• Особенности щебенки и песка.
• Желаемый объем бетона.
• Марка применяемого цемента.

Смеси бетона в зависимости от особенностей состава могут иметь разные свойства. Базой для их получения будет применение воды и цемента, и в результате их взаимодействия появляется цементный камень. Но при его применении появляются проблемы. Он, по мере отвердевания, может начать деформироваться. Цементный камень может давать усадку, размер которой составляет не менее 0.2 см на каждый метр. Процесс отвердевания является крайне сложным, и при этом обычно появляются в разных местах напряжения внутреннего типа, которые создают трещины в отвердевшем материале. Обычно их не видно из-за микроскопического размера, и их наличие сильно уменьшает степень прочности кладки бетона. Для того, чтобы сделать материал куда прочнее, используют разные добавки (щебень, керамзит и песок). Добавки будут принимать на себя большую часть напряжений, которые появляются до усадки.

Маркировка

Обозначения разных бетонных марок делаются в виде буквы М и цифры. К примеру, М75 или М1000. Цифра будет характеризоваться степенью сопротивляемости бетона по силе сжатия. Чем она буде выше, тем прочнее материал. Сопротивление будет заметно в отвердевшем материале, что происходит на 28 день. Этот показатель измеряется в кг на квадратный сантиметр. К примеру, если взять марку М300, то рассмотренное значение составляет 300 кг на квадратный сантиметр.

Еще применяют остальные параметры:

1. Если данный состав вы планируете применять при низком уровне температуры, то огромное значение будет иметь степень его устойчивости к морозам (F). Для ее определения требуется произвести максимально вероятное количество полных циклов заморозки и оттаивания бетона твердого типа. Чем больше эта величина, тем выше устойчивость материала к морозам.
2. Еще одной особенностью будет то, что под воздействием давления внутрь бетона может поступать вода. Чем более высокий уровень давления для этого нужно, тем больше устойчивость к воде у материала (W). Ее измеряют по шкале от 1 балла до 20. Если данный показатель составляет от 17 и больше, то этот бетон может быть использован при возведении дамб или гидроэлектростанций.
3. Показатель (П) будет характеризовать свойства не застывшей смеси. Он рассказывает о том, насколько легко эта смесь принимает требуемую форму. Самые пластичные смеси имеют значение П₁ и П₂. Средний уровень, как правило, П₃-П₅. Обычно эта пластичность есть у М350. Такие смеси можно применять для того, чтобы заполнять опалубку сложной формы. Но время застывания такого бетона будет увеличено.
4. Такой параметр, как (Б) представляет собой указание уровня прочности застывшей смеси по баллам. Этот размер связана с параметром (М). М100 будет соответствовать Б7.5, а М350 – Б35.

Характеристики применяемого бетона обязательно должны соответствовать типу выполняемых задач.

Использование разных марок

Пропорции приготовления бетона важны, и сам материал применяют в строительстве повсеместно. Но для каждой работы требуется применять определенную марку:

• При создании бетонной подушки, на которых будет расположено фундаментное основание здания используют М150 и М150. При этом должны быть использованы особые бетонные пропорции для фундамента.
• Для монтажа стяжек пола, разных дорожек или подпорок подойдет марка М200.
• Самая популярная марка М350. Из этого цемента можно делать монолитный фундамент, и он еще подойдет для различного типа несущих конструкций. Данная марка применяется для создания покрытий дорожного типа.
• Цемент М250 и М300 представляет собой материал, который имеет промежуточные свойства между М200 и М350.
• Более прочные разновидности используются относительно редко, и так, к примеру, М400 и М450 применяется при возведении гидросооружений.
• Крайне прочные разновидности цемента применяют в тех случаях, когда к зданиям и строениям применимы особенные требования. М500 и М550 могут применяться при закладывании плотины или метро.

Уровень прочности материала должна соответствовать выполняемым работам.

Подробности

Приготовление смеси

Во время замешивания бетона требуется проделать следующее:

1. Для начала требуется взять цемент, песок, щебень и добавки, а также тщательно перемешайте их до тех пор, пока получится однородная смесь.
2. В полученный состав требуется добавлять понемногу воды и аккуратно смешивать.
3. На последнем этапе добавляют крупноразмерные наполнители (щебень или камень). При этом требуется следить, чтобы каждый камень был в полной мере покрыт посредством раствора.

При применении бетономешалки в нее требуется засыпать требуемое количество цемента и доливать воды. Далее смесь перемешивают и насыпают щебень и песок. Далее, если воды недостаточно, ее требуется долить. После включите устройство и выполните приготовление смеси.

Бетон для основания

Для того, чтобы сделать цементную смесь для фундамента, должны быть заранее подготовлены:

• Бетономешалка, в которой будет размешивание состава.
• Цемент требуемой марки.
• Нужное количество щебня и строительного песка.

Бетонный состав для фундамента, пропорции частей будут подробнее рассмотрены дальше. Бетономешалка требуется лишь в том случае, когда нужно сделать огромное количество цементного раствора. для того, чтобы смесь получила нужную консистенцию, требуется правильно рассчитать количество компонентов – песок, цемент, вода и крупноразмерный наполнитель. Как правило, весовое количество воды берут из расчета того, что это половина применяемого цемента. Могут быть использованы бетонные пропорции в ведрах или даже по весу. Как правило, для фундамента применяют марку М300 или даже М350, а пропорции в таком случае:

• 3.7 мер крупноразмерного наполнителя каменного типа.
• 1.9 мер песка.
• 1 мера цемента.

Воды же нужно ½ литра. К примеру, для 10 кг цемента требуется 18 кг песка и 37 кг щебенки. Хотя М300 и М350 являются самым популярным решением, и тем не менее, допустимо использовать цемент других марок. В таком случае будет нужно использовать другие пропорции:

1. Если брать марку М100, то соотношение цемента к песку и к щебню выглядит так – 1 к 4.6 к 7.
2. Для М200 нужна пропорция 1 к 2.8 2 4.8.
3. М400 требуется применять с учетом пропорции 1 к 1.2 к 2.7.

А вот более прочный цемент, марки М450, требует пропорции 1 к 1.1 к 2.5. Если рассмотреть требуемые соотношения не в плане веса, а плане объема, то можно узнать про пропорции бетона на 1 кубический метр, таблица представлена дальше. Тут показаны для бетона пропорции в частях по бетону и весу. Требуется отличать марки цемента и бетона, которые получаются в результате. Принято считать, что для бетона определенной прочности требуется применять цемент, который имеет вдвое больший показатель.

Раствор для возведения дома

Для этого обычно применяют раствор М100, который делают в жесткой консистенции. Для лестниц или дорожек можно применять такой же цемент, но делать из него бетон более пластичным. Если дом выстраивают на влажном грунте, то используют цемент марки М150. Если делать ленточный фундамент, или строят ненагруженную часть здания, то прекрасно подойдет М200 или даже М250. Сделав раствор более пластичным, можно применять его при обустройстве септика, выгребной ямы или отстойника. Основание жилого дома будет надежным и прочным, если его делать из цемента марки М300, при этом в роли крупнозернистого наполнителя применять фракцию 2-4 см. М450 и М500 при возведении частного жилого дома, как правило, не применяют. Они обладают повышенными характеристиками прочности и требуется для тех случаев, когда к постройкам предъявляются высокие требования надежности.

Заключение

При подготовке состава можно применять пропорции для составных компонентов по весу или же с учетом объема. При втором методе нет необходимости произвести взвешивание исходных компонентов. Для выполнения работы требуется применять подходящую цементную марку и метод приготовления раствора. при этом важно соблюсти пропорции составных частей раствора. в таком случае правильно выбранный и изготовленный бетон будет долговечным и прочным.

Приготавливаем бетон для фундамента дома своими руками : пропорции для бетономешалки и вручную

Бетон — это удивительный материал. Его применяют не только для строительства фундамента зданий, но также для монтажа стен и крыш. Но и на этом не ограничивается сфера его применения. Из бетона можно производить и штучные предметы, например тротуарная плитка, балясина, вазы и даже столешницы для гостиных и кухонь.

[contents]

На сегодняшний день существует множество способов приготовления бетона и это позволяет возвести данный материал практически на ступень, приравненную к таким натуральным материалам как гранит или мрамор. Хотя по своим внешним данным он не особо эстетичен как натуральные камни, зато вы с уверенностью можете сказать, из чего он сделан.

Если вы решили отказаться от покупки бетона, и решили сделать его своими руками, то вам необходимо соблюдать точные пропорции смешиваемых материалов. Только в этом случае ваша готовая смесь будет обладать высокой прочностью и долговечностью.

Приготовление бетона, пропорции

Весь процесс приготовления бетона достаточно прост, хотя нужно учесть целый ряд особых моментов, которые в будущем определят его качество и пригодность. В зависимости от цели применения, измениться и способ его приготовления.

Есть два основных варианта приготовления бетона своими руками: В первом случае смешиваете все ингредиенты в сухом виде, а потом только заливаете воду.

Во втором случае вы в налитую воду засыпаете цемент, заполнитель и песок.

Мы заказывали песок и щебень на сайте pesokischeben.ru

При сухом замешивании все материалы вроде, как и распределяются равномерно, однако после добавления воды и ручном смешивании нет точной гарантии, что весь полученный объем промокнет достаточно быстро и качественно. В итоге получится, что на дне остается сухой слой, и в результате это приведет к нарушению пропорций. Если вы тщательно и очень долго будете перемешивать раствор, то пройдет длительное время, и в результате раствор начнет схватываться, а это напрямую повлияет на его прочность. При добавлении всех компонентов раствора в воду — цемент будет длительное время замешиваться и не сможет достаточно хорошо сцепиться с наполнителем. Второй вариант немного лучше первого при замешивании бетона в малых количествах.

Наиболее известные пропорции бетона — это 1:3:6 частей цемента, заполнителя и песка, также 0,5-1 часть воды в зависимости от требуемой текучести раствора. Придерживаясь данных пропорций, может получиться не совсем удобный для смешивания раствор бетона.
При добавлении пропорций берется ведро либо другая тара и заполняется (качественная утрамбовка не нужна) песком, заполнителем и цементом по очереди и взвешивается. Путем элементарных расчетов переводите все ведра в процентное соотношение друг к другу.

При смешивании всех пропорций бетона наилучшим способом будет использование специальных бетономешалок. Только благодаря таким машинам можно быстро и достаточно качественно перемешать компоненты бетонной смеси и доставить их до места потребления, прежде чем смесь загустеет. Конечно, можно использовать и старый ручной способ, но он не особенно подойдет для больших объемов смеси. При таком способе замешивания нет возможности контролировать весь процесс и добавлять ингредиенты согласно нужному рецепту.

Состав бетона — это смесь из раствора цемента и наполнителя. Главными ингредиентами являются: цемент, песок, наполнитель (щебень, гравий, галька, шлак, и т.д.). Однако в последнее время современные технологии предполагают специальные добавки – пластификаторы. Их целью является придание бетону уникальных свойств.

Основной и главной характеристикой бетона является прочность (выражается в мега паскалях).

Бетон по своей прочности принято подразделять на марки. Согласно государственным стандартам в странах СНГ классы бетона маркируют как В7,5 – В80. Цифра в названии марки означает давление в МПа.

Наиболее распространенный тип бетона — это смесь цемента и крупного песка. Данный бетон идет для подложки под основной фундамент. Обычно такой бетон изготавливают прямо на дне опалубки под основной фундамент. При замешивании смеси нужно добавить незначительное количество воды для того, чтобы раствор приобрел плотность как у мокрой почвы. Прочность данного бетона невысока, однако он отлично защищает основной фундамент от проседания и обильной влаги. Для получения наиболее прочного бетона необходимо использование разнообразного щебня с различной фракцией от 2 до 35 мм.

Качество бетона будет зависеть от чистоты всех его компонентов. Поэтому прежде чем приступать к приготовлению раствора, стоит рассмотреть каждый входящий компонент в отдельности.

Цемент – как основной компонент бетона

Цемент — это основной и главный ингредиент бетонной смеси, который связывает все компоненты вместе. Чаще всего используют для приготовления бетона – портландцемент (отлично подойдет для работы при пониженных температурах). Его отличает повышенное содержание силикатов кальция (около 80%), именно поэтому улучшается адгезия и склеивание материалов.

В зависимости от поставленной задачи широкое применение получили и другие виды цемента.

На сегодняшний день для строительства используют марку цемента 500. Можно применять также и М400, только это напрямую скажется на долговечности и прочности того же фундамента. Для работы в теплую или жаркую погоду идеальным вариантом будет использование шлакопортландцемента. В стандартной маркировке цемента помимо указания прочности, принято указывать и сторонние примеси (буква «Д»).

Например, бетон марки М500-Д0 или М500-Д20, это бетон с примесями от 0 до 20%.
При покупке цемента он должен быть сухим и сыпучим. В неблагоприятных условиях цемент достаточно быстро набирает влагу из воздуха и теряет свои основные качества. Поэтому покупать необходимый объем цемента рекомендуется максимум за 2 недели до его применения или непосредственно за пару дней.

При покупке обязательно проверяйте целостность упаковки и наличие маркировки.

Вспомогательные компоненты бетона- Песок

Для приготовления бетона своими руками вам потребуется также песок. Подходящий для замешивания бетонной смеси песок обязательно должен иметь фракцию от 1,5 до 5 мм, идеальным вариантом будет равномерный размер (1-2 мм). При выборе песка в нем не должно быть различных посторонних примесей. Строительный мусор, растительные остатки, а также разные посторонние включения, которые с течением времени распадаются и гниют, резко снизят качество и прочность бетона. Для очистки песка его пропускают через специальное сито с маленькими ячейками.

Для приготовления бетона своими руками идеально подойдет речной песок, хотя он дороже овражного, но имеет нужный размер крупиц.
Для мест, где рядом имеются каменные карьеры, как вариант, используют искусственный тяжелый песок. При его отмывании и просеивании, размер его крупиц будет несколько лучше даже речного песка. Но при его использовании, смесь бетона получиться значительно тяжелее, а это важно, если его будут применять для устройства стяжек поверх межэтажных перекрытий.

Основные заполнители: щебень и гравий

Прочность бетона напрямую зависит от заполнения гравием или щебнем. Однако часто используют и керамзит. Он достаточно прочный, но при этом и легкий.

При приготовлении смеси размер гравия и щебня не должен превышать 35 мм, куски большего размера чаще всего используют на производствах, но это бывает редко.

Как и с речным песком, желательно, чтобы щебень или гравий содержали как можно меньше посторонних включений, пыли или глинистых осадков на своей поверхности. Стоит отметить, что чем больше шероховатость на гранях частиц, тем сцепление будет лучше. Для самостоятельного смешивания пропорций бетона выбирают заполнитель, частицы которого имеют нескольких размеров, либо смешивают крупный гравий с мелким или средним. Это делается для того, чтобы частицы плотно прилегали друг к другу и не допускали образования крупных пустот. В худшем случае все пустоты будут заполняться раствором, а это может сказаться и на качестве бетона и на расходе самого раствора.

Выбор воды при приготовлении бетонной смеси

При приготовлении бетонной смеси ключевым и важным моментом является выбор воды. Конечно, никакой речи не идет, чтобы использовать какую-то определенную воду. Однако она должна быть без каких-либо посторонних включений (кислоты, щелочи) и обязательно чистой. Недопустимо использование речной и озерной воды, в которых присутствуют многочисленные посторонние включения. Главное правило при выборе воды для раствора: вода, которую мы пьем, идеально подойдет и для изготовления хорошего и прочного бетона. Выполнив это правило, вы можете рассчитывать прочность и долговечность вашего бетона без повреждений или разрушений.

Вспомогательные добавки бетона и известь

При ремонте и строительстве мастера добавляют в бетон немного гашеной извести. Делается это для того, чтобы раствор стал более «удобным» для кладки. Это немного облегчает процесс равнения поверхности бетонной стяжки или нужного участка крыльца, отвода. Прибегать к добавке извести или нет, решает мастер в зависимости от требуемого состава. В настоящее время принято использовать уже готовую гашеную известь, которая продается в специальных строительных магазинах и называется пушонкой.

Специальные добавки — пластификаторы

Современные технологии позволяют придать раствору бетона большую текучесть или вязкость благодаря специальным добавкам – пластификаторам. Именно они меняют свойства раствора в нужном направлении. Применение пластификаторов может увеличить или снизить количество воды для приготовления бетонного раствора. Для заливки фундамента, как правило, не используют пластификаторы, однако они могут помочь, если армирование уплотненное или фундамент достаточно сложной формы. Однако, более текучий бетон гораздо быстрее и лучше заполнит все образовавшиеся пустоты и ответвления, а это улучшит результат и ускорит весь процесс.

пропорции в ведрах для цементного фундамента и его приготовление

Бетон — основной материал, который применяют при строительстве жилых и производственных зданий, прокладке транспортных магистралей, возведении мостов, платин, укреплении дамб и тоннелей. От прочности бетона зависит безопасность и долгий срок службы, возводимых сооружений.

Конструкционный бетон состоит из цемента, воды и твердых заполнителей. Повышенные требования к прочности и надежности фундаментов, монолитных конструкций, дамб, плотин, тоннелей успехом выполняет бетон на основе песчано-гравийной смеси (ПГС).

Основные виды ПГС

Песчано-гравийная смесь – неорганический сыпучий строительный материал.

По процентному содержанию зерен гравия в смеси различают:

• Природную (натуральную) песчано-гравийную смесь (ПГС) с содержанием гравия 10–20%;
• Обогащенную (отсортированную) песчано-гравийную смесь (ОПГС) с содержанием гравия 15–75%.

По происхождению и месту залегания природный вид смеси подразделяется на три типа: 

• Горно-овражный, в котором присутствуют включения горной породы, а зерна гравия отличаются остроугольной формой.
• Озерно-речной с гравием более плавных форм и небольшим содержание глины и ракушника.
• Морской тип отличается однородным составом, твердыми включениями округлой формы и минимальным содержанием примесей.

Горно-овражную ПГС не используют для производства бетона из-за ее неоднородной структуры. Такой смесью засыпают котлованы, основания под транспортные магистрали, траншеи при укладке трубопроводов, используют как, дренажный слой в канализационных системах.

Бетон для строительных конструкций, требующих особой прочности, готовят из речной или морской обогащенной смеси песка и гравия.

Допустимые размеры зерен твердых фракций в ПГС по ГОСТ 23735–2014 «Смеси песчано-гравийные для строительных работ» (вступил в действие 1.07. 15) составляют:

Какая песчано-гравийная смесь подходит для бетона?

В строительной сфере применяют бетон, который производят из природной смеси, путем обогащения ее определенным количеством гравия. Обогащение ПГС происходит на грохотах, в барабанах или на виброплоскостях, где происходит сортировка фракций по размерам и удаление избытков песка.

Допустимые нормы содержания гравия в ОПГС определены в ГОСТ 23735–2014 «Смеси песчано-гравийные для строительных работ».

Существует пять групп обогащенной песчано-гравийной смеси, которые отличаются процентным содержанием зерен гравия в своем составе. Они приведены в таблице.

Согласно с ГОСТ 23735–2014 размеры зерен гравия в ОПГС не должны превышать: 10 мм; 20 мм; 40 мм или 70 мм. В особых случаях допускается максимальный размер гравия до 150 мм.

Характеристики гравия, входящего в ОПГС, такие как прочность, морозостойкость, содержание примесей, проверяют по ГОСТ 8267–93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ».

Качество песка (состав, калибр зерен, содержание пылевых и глинистых примесей) в обогащенной песчано-гравийной смеси, которую используют для приготовления бетона, должно соответствовать ГОСТ 8736–93 «Песок для строительных работ».

Как приготовить бетон из ПГС?

В зависимости от прочности на сжатие бетоны делят на классы согласно со СНиП 2.03.01–84 «Бетонные и железобетонные конструкции». Класс бетона обозначается буквой «В» и цифрой, соответствующей нагрузке в мПа, которую выдерживает кубик бетона размером 15*15*15 см. 

Более привычные для строительного рынка марки бетона обозначают буквой «М» и значениями предела прочности в кг/см². Также маркируют и цемент, входящий в состав бетона.

В строительстве применяют марки бетонов от М100 до М450. Марка и соответственно прочность бетона зависит от количества цемента, входящего в его состав.

Для производства ходовых марок бетона используют цемент М400 и М500 в определенных пропорциях с обогащенной песчано-гравийной смесью и водой.

ОПГС для бетонной смеси должна содержать зерна гравия различных размеров. Мелкий гравий заполнит пустоты между крупными зернами и обеспечит расчетную прочность бетона.

Закупку обогащенной смеси следует осуществлять у крупных производителей, гарантирующих соответствие характеристик ОПГС нормам и стандартам.

Смешивание бетонной смеси производят ручным или механическим способом.

Механизмы и инструменты для замеса бетона непосредственно на стройплощадке:

• бетоносмеситель;
• лопата;
• ведро;
• емкость для ручного замеса.

Более качественный бетон получается при механическом способе производства из готовых обогащенных песчано-гравийных смесей.

Бетон из ПГС для фундамента

Из обогащенной смеси гравия и песка готовят бетон марок:

• М150 – для фундаментов под небольшие одноэтажные постройки;
• М200 – для ленточных, плитных фундаментов;
• М250 – для монолитных и плитных фундаментов;
• М300 – для монолитных фундаментов;
• М400 – с ускоренным схватыванием для особо прочных фундаментов.

Чтобы улучшить адгезию смешиваемых компонентов, для приготовления бетона берут портландцемент с содержанием силикатов кальция до 80%. Это позволяет замешивать бетон при пониженных температурах, но не ниже +16⁰С.

Содержание инородных примесей в цементе не должно превышать 20%. Специальная маркировка цемента, обозначенная буквой «Д», указывает процентное содержание нежелательных добавок в нем.

Пропорции ПГС и цемента для бетона

Пропорции для приготовления бетона из цемента марок М400, М500 и ОПГС 4-й группы с содержанием гравия 60–65% (цемент/ОПГС):

В зависимости от влажности исходного материала, количество воды на долю сухой массы раствора может изменяться, поэтому воду добавляют частями. В начале замеса берут 2/3 части воды, постепенно добавляя воду в процессе приготовления бетона до получения однородной пластичной массы.

Опытные строители советуют готовить бетон для фундамента из обогащенной песочно-гравийной смеси в объемном соотношении 1/8 или 1/6.

В этом случае получаются марки бетона соответственно:

• М150 и М200 из цемента М400 и М500;
• М200 и М300 из цемента М400 и М500.

Инструкция по замесу бетона М300 из ОПГС, механическим способом, в бетоносмесителе на 125л:

• Включают бетоносмеситель без заполнения ингредиентами.
• Наклоняют бетоносмеситель на первую позицию и заливают 5л воды.
• Засыпают 6 ведер ОПГС 4-й группы с размером зерен 5–20 мм.
• Наклоняют бетоносмеситель на вторую позицию и засыпают 1 ведро цемента М500.
• Добавляют 3л воды, в зависимости от влажности ОПГС.
• Через 2–3 минуты по цвету и консистенции определяют готовность бетона.

При ручном замесе бетона:

• в емкость (корыто, поддон) засыпают сухие компоненты смеси и тщательно их перемешивают лопатой;
• формируют горку из цементной смеси и делают в ней углубление;
• в углубление постепенно льют воду, постоянно перемешивая раствор лопатой;
• воду добавляют до получения нужной консистенции бетона.

Практические рекомендации

Определить пропорции для замеса бетона можно без взвешивания и сложных вычислений. Метод основан на соблюдении условия, при котором получается прочный бетон. Вяжущая цементная эмульсия должна заполнить все свободное пространство между твердыми фракциями смеси.

Для этого берут мерную емкость и ведро объемом 10 л. В ведро насыпают обогащенную песчано-гравийную смесь и заливают ее водой, отмеряя объем мерной чашей. Когда вода поднимется до поверхности смеси, записывают отмеренный объем воды. Это и будет объем цемента, который нужно добавить к ОПГС.

Если в ведро с наполнителем удалось влить 2 л воды, то для получения бетона смешивают ведро ОПГС и 2-литровые мерки цемента. Пропорция цемент-смесь получится 1/5. Воду добавляют в сухую смесь порциями, пока не образуется пластичная масса.

Марочную прочность бетон набирает через 28 дней после заливки фундамента.

Но для продолжения строительства, необязательно ждать так долго. При теплой погоде через три дня бетон набирает 70% прочности, этого достаточно для возведения стен.

В холодную пору следует выждать неделю, после чего можно продолжить строительство.

Механическим или ручным способом готовят небольшие объемы бетона для ленточных фундаментов гаражей, подсобных построек, дач, одноэтажных строений. Средний объем замеса бетономешалки составляет 125–300 л, а для фундамента под дом с подвалом может понадобиться до 20 м³ бетона.

Заливать бетон слоями в течение нескольких дней недопустимо по технологии, поэтому лучше заказать готовый бетон, который подвезут в миксере прямо на стройплощадку.

Делаем бетон своими руками: правильный замес и пропорции

Раствор бетона – это смесь различных компонентов (песка, щебня, воды и цемента), в результате смешивания и последующего застывания которых, получается твердый, невероятно прочный строительный материал, который иногда называют «искусственный камень». По понятным причинам ни одна стройка не может обойтись без бетона. Он является основным компонентом при возведении фундамента, стен, плит перекрытия, стяжек для пола, бордюрной и тротуарной плитки и многого другого. Поэтому очень важно, чтобы раствор бетона был качественным, а это значит, что технология производства бетона должна строго соблюдаться.

Бетон своими руками — основные компоненты

Заказать готовый бетон на производстве по той или иной причине иногда не получается. Либо производитель установил слишком большую цену и вам гораздо выгоднее изготовить его самостоятельно, либо вам необходимо его совсем немного, поэтому в привозе бетона миксером нет никакой необходимости.

Перед тем, как приступить к работе важно помнить следующее — пропорции  добавляемых компонентов, в зависимости от марки бетона, могут отличаться. К примеру для получения бетона М200 — соотношение пропорции цемента (M400), песка и щебня составляют 1 : 2.8 : 4.8 (соответственно). Если же вам необходим бетон марки М300 — при наличии тех же составляющих пропорция будет выглядеть следующим образом 1 : 1.9 : 3.7 (соответственно). Далее ниже в таблице вы подробно можете ознакомится с точным соотношением компонентов.

Марку бетона следует выбирать исходя из того, для каких целей он вам необходим. Строительство монолитного, ленточного, свайно винтового фундамента либо же просто для тротуарной плитки подразумевают использование различных марок.

Цемент

Это именно тот связующий элемент без которого вне зависимости от марки бетона, нельзя изготовить раствор. От его качества будет напрямую зависеть прочность и быстрота его застывания.

Необходимые маркировка цемента, для получения бетона различных марок, при естественных условия затвердевания

Сейчас на строительных рынках можно найти различные виды цементов, имеющие разные показатели в прочности на сжатие. Все они подразделяются на группы, определяющую их предельную нагрузку в застывшем состоянии.

Процент содержания добавок и примесей обозначается буквой «Д». Для пример, цемент М400-Д20 это означает содержания в нем 20%-ой добавки. Нельзя не учитывать данный показатель, от него напрямую зависит пластичность и прочность материала.

Из представленных на рынках продукции, можно выделить хорошо зарекомендовавший себя портландцемент. Из основных его достоинств можно выделить:

• Достаточно большой срок службы;
• Имеет превосходные показатели прочности;
• Устойчив к резкому перепаду температуры воздуха;
• Не боится влаги.

Важно! Какой бы марки не был цемент, он должен быть рассыпчатый, без присутствия в нем комков и не истекшего срока годности.

Песок

Для приготовления бетонного раствора согласно ГОСТ 8736-93 можно использовать песок различной фракции гранул (см. рис. 1). От его качества будет напрямую зависеть итоговые характеристики бетона.

рис. 1  Размер фракций песка, используемого для приготовления бетона

Вне зависимости от вида песка, отсутствие глины в его составе, является обязательным условием, её присутствие значительно снизит прочность бетона. Обычно для приготовления смеси используют карьерный песок, в котором зачастую присутствует множество посторонних частиц (грязи, мусора, коры и корней деревьев.).

Такой песок перед добавлением необходимо промыть и просеять через сито. Если этого не сделать, в застывшем бетоне могут образоваться пустоты, которые со временем приведут к образованию в нем трещин.

Так же важно обратить внимание на влажность песка, которая в небольшом количестве присутствует даже в сухом продукте. У мокрого же песка процент соотношения влаги может достигать 12% от его общего веса. Этот момент нужно будет учесть при составлении правильной пропорций необходимых компонентов, в частности воды.

Без специального прибора измерить точное количество влаги в песке можно следующим способом:

1. Подготовьте небольшую металлическую емкость, сгодится старая ненужная кастрюля. Взвесьте её чистый вес и запишите;
2. Далее всыпьте в нее, заранее взвешенный и подготовленный 1 кг. песка и поставьте емкость на 10-15 мин. на раскаленную плиту, постоянно при этом перемешивая содержимое;
3. Не давая песку остынуть, повторно взвешиваем емкость вместе с горячим песком. От полученного результата отнимаем известный нам вес емкости (кастрюли) и умножаем его на число 100;
4. Полученное произведение и будет являться процентной величиной влажности песка.

В сухом виде песок должен иметь рассыпчатую консистенцию.

Щебень

Еще одним важным составляющим бетонного раствора является — щебень. Данный материал изготавливается путем дробления горных пород (известняка, гранита, камня) на более мелкие, в результате чего получается щебень, имеющий различные фракции. Их размер и определяет исходный продукт на следующие виды:

• Самый мелкий щебень — размер фракций меньше 5 мм. Применяется при внутренних и внешних отделочных работах;
• Мелкий щебень — размер фракций 5-20 мм. Наиболее часто используемый размер при заливке фундамента и стяжек;
• Средний щебень — размер фракций 20-40 мм. Без него нельзя обойтись при строительстве железных и автомобильных дорог, а так же при возведении фундамента под большие производственные здания, которые создают повышенные нагрузки;
• Крупный щебень — размер фракций 40-70 мм. Необходим при строительстве масштабных сооружений, требующих огромного количества раствора;

При расчете подготовки бетонной смеси необходимо учесть еще один важный показатель, как пустотное пространство материала (ППМ). Вычислить его достаточно просто. Для этого в ведро объемом 10 литров засыпьте по самый верх щебень. После этого мерной посудой потихоньку начните заливать в него воду, до тех пор пока она не покажется на поверхности. Количество литров залитой вами воды и есть показатель пустотного пространства. К примеру, если в ведро со щебнем поместилось 3 литра воды, то показатель ППМ будет составлять 30%.

Необходимое количество воды

Как сделать качественную смесь? Ответ прост, для её приготовления необходимо использовать только чистую воду. В ней не должно содержатся посторонних примесей масел, химических и нефтяных продуктов, а так же различного бытового мусора. Все эти вещества могут существенно снизить прочностные характеристики готового продукта.

Пластичность бетона — так же не менее важный показатель, который напрямую зависит от количественного содержания в нем воды в пропорциональном соотношении со щебнем и гравием. Ознакомиться с оптимальным соотношением воды с наполнителем можно в ниже приведенной таблице №1.

Таблица №1 — необходимое количество воды (л/м³) в зависимости от наполнителя

Важно придерживаться данной таблицы, так как недостаток влаги в бетоне ровно, как и её переизбыток, негативным образом скажется на его качестве.

Расчет состава бетона

Для того чтобы знать, как правильно рассчитать бетон необходимо владеть следующей информацией:

• Необходимая марка бетона;
• Требуемый уровень пластичности раствора;
• Маркировка используемого цемента;
• Размер фракций песка и щебня.

В качестве примера произведем расчет раствора максимальной пластичности, прочность которого соответствует маркировке М 300.

Расчет бетона по весу — из первой таблицы берем рекомендованную марку цемента М400 с наполнителем из щебня с гранулами среднего размера. Пользуясь таблицей №2 определяем необходимые пропорций массы воды и цемента (В/Ц — водоцементное отношение).

Таблица. №2 — Показатель В/Ц используемый для разных маркировок бетона

МАРКИРОВКА ЦЕМЕНТА	МАРКА БЕТОНА
		М100	М150	М200	М250	М300	М400
М 300		0,74	0,63	0,56	0,49	0,41	—
		0,81	0. 69	0.61	0.53	0.46	—
М 400		0,87	0,72	0,65	0,57	0,51	0,39
		0,92	0,79	0,69	0,62	0,56	0,44
М 500		—	0,86	0,70	0,63	0,62	0,48
		—	0,89	0,75	0,70	0,64	0,53
М 600		—	0,92	0,76	0,70	0,64	0,49
		—	1. 02	0,78	0,72	0,70	0,54
— использование гравия.   — использование щебня.

Зная все данные (бетон — М300, цемент — М400, наполнитель — щебень) по таблице №2  без труда находим водоцементное отношение, которое равняется — 0.56.

Осталось найти необходимый объем воды, чтобы получить готовый продукт максимальной пластичности, с учетом применения фракций щебня 20 мм. Для этого возвращаемся к таблице №1 где видим, что полученный результат равняется 210 л/м³.

После того, как все основные данные нам стали известны, производим расчет необходимого количества цемента для приготовления 1м³ бетонной смеси. Делим 210 л/м³ на 0.56, получаем 375 кг. цемента. Пользуясь таблицей №3 выводим итоговые пропорции всех необходимых компонентов.

Таблица №3. Пропорции соотношения компонентов (цемент, песок, щебень)

Итак, если для приготовления 1 м³ бетона (М300) нам понадобится 375 кг. цемента (М400), то, следуя расчетным показателем таблицы №3 получаем песка  — 375×1.9 = 713 кг., щебня — 375×3.7 = 1 388 кг.

Способы замеса бетона

Приготовить строительный бетон своими руками можно двумя способами:

1. Замешать раствор вручную;
2. Использовать для замеса бетономешалку.

Ручной замес бетона

• В чистую емкость сперва насыпьте необходимое количество песка;
• Строго соблюдая пропорции, наверх насыпьте цемент. Хорошо перемешайте оба наполнителя, до тех пор пока их цвет не станет однородным;
• Отмерьте необходимое количество воды, и небольшими порциями добавляйте её в емкость с песком и цементом, одновременно распределяя и перемешивая смесь по всей площади. В итоге должна получится серая масса без комков и видимых остатков песка и цемента;
• Завершающим этапом является добавление в полученный раствор щебня. Замес должен происходить до тех пор, пока каждый камушек не покроется раствором. Для придания бетону необходимой пластичности, при необходимости добавьте воду.

Из недостатков ручного способа, можно выделить следующее:

• Довольно трудоемкий и длительный процесс;
• Незамедлительное использование раствора после замеса. В противном случае раствор может начать расслаиваться, что приведет к ухудшению его качества.

Замес бетономешалкой

• Залейте в барабан бетономешалки небольшое количество воды, после чего добавьте туда цемента и хорошо перемешайте до получения серого молочка. С этого момента барабан должен вращаться непрерывно;
• Далее согласно расчета пропорций, приступайте к засыпке наполнителей (песка и щебня). Перемешайте еще 2-3 минуты;
• Добавьте в получившуюся смесь еще пару литров воды, до получения однородной консистенции.

Замес бетона в бетономешалке

Основным преимуществом данного способа замеса является возможность применения бетона еще в течении часа после замеса раствора.

Бетон своими руками. Состав и пропорции.

Замешанный наугад раствор с соблюдением примерных порций нельзя назвать качественным бетоном. Через определенный промежуток времени масса застынет, но вопрос ее прочности останется под сомнением. Часто приходится наблюдать высыпающиеся из кирпичной кладки швы. Происходит это вследствие нарушения технологии приготовления раствора. Чтобы избежать подобных ситуаций, нужно знать, как сделать бетон своими руками, чтобы после застывания он набрал заводскую прочность.

Понятия прочность бетона и марка цемента

В продажу поступает большой ассортимент цемента с разной маркировкой. Имеется чистый материал, с добавками в виде шлака, пластификатора. Существует быстротвердеющий и сульфатостойкий цемент, цветной, белый, тампонажный, другого типа. Все эти разновидности определяют только особенность материала, предназначение его для определенного вида работ.

Прочность готового бетона зависит от марки цемента. Параметр обозначен аббревиатурой «М» или «ПЦ». Самым слабым считался цемент марки М-100. Со временем он утратил свою актуальность, был снят с производства. Аналогично из-за слабой прочности отказались строители от марок цемента М-150 и М-200. В обиходе остались марки от М-300 до М-1000.

Самым ходовым считается цемент М-400 и М-500. Марки с более высокими значениями востребованы при возведении бетонных конструкций, к которым предъявляют отдельные требования, например, дамбы.

Цифры, идущие после аббревиатуры «М» или «ПЦ», обозначают сопротивление застывшего бетона сжатию по истечению 28 суток. Измерение параметра происходит в кг/см². Например, изготовленный с соблюдением технологии бетон марки М-300 через 28 дней должен обладать прочностью 300 кг/см².

Однако маркировка сухого цемента и готового раствора, это совсем разные показатели. Например, при использовании исходного материала М-400, бетон может получится марки 200, 250, 300 или 350, что зависит от взятых пропорций в комплексе с другими наполнителями.

Бетон марки М-200 считается самым распространенным. Применяют его при обустройстве стяжки, кладки стен и цоколя здания. Бетон М-350 востребован при создании монолитных конструкций. Марки М-200 и 300 считаются промежуточные общего назначения.

Основные компоненты бетона, оптимальные пропорции и состав

Бетон в жидком состоянии представляет собой раствор. Его состав зависит от области применения. Обязательными компонентами являются: песок, цемент, вода. Раствор используют при кладке кирпича, шлакоблоков, для штукатурки, чистовой стяжки.

При заливке фундамента, черновой стяжки, сооружении других объемных конструкций в раствор добавляют третий компонент – мелкий камень. Это может быть щебень, гранулированный отсев, другие виды каменной крошки.

 Правильная пропорция цемента и воды рассчитывается в килограммах. В идеале оптимальное водоцементное отношение (ВЦО) имеет показатель 0.5, то есть, на 2 кг сухого цемента требуется 1 кг воды. ВЦО напрямую влияет на прочность и пористость застывшего бетона. Лишняя вода не вступает в реакцию с цементом. Она остается внутри бетона в неизменном состоянии, образуя пустоты. Недостаток воды тоже ухудшает качество бетонной конструкции, так как не весь цемент прореагирует в растворе.

Зависимость прочности бетона от водоцементного соотношения.

При расчете количества воды учитывают поглотительные свойства наполнителей. Тот же песок бывает сухой и влажный. Воду даже поглощает каменная крошка. Иногда наполнителями используют древесные опилки. Материалу свойственен большой показатель поглощения. Перед внесением опилки нужно смочить, чтобы они вобрали нужную норму воды и не вытягивали ее из раствора.

Выполнение определенных видов работ может потребовать нарушения норм. При соблюдении водоцементного отношения бетон получается жесткий. Таким раствором сложно заполнять опалубку с армированным каркасом, так как остаются пустоты, ослабляющие монолитную конструкцию. Существует 2 варианта решения этой проблемы:

1. В раствор для разжижения добавляют воды. Чтобы не снизить прочность бетона, пропорционально увеличивают количество сухого цемента. В разжиженным бетоне улучшается текучесть, сохраняется марка, но увеличивается расход сухого материала.
2. В раствор добавляют пластификатор. Специальная добавка увеличивает пластичность массы. В этом случаем раствор приобретает текучесть, но марка бетона и расход сухого цемента остается неизменный.

Пластификатора добавляют маленький процент (зависит от используемой марки добавки), но он остаточно дорогой. Поэтому в быту нашли ему замену. Вместо пластификатора добавляют различные моющие средства. Независимо от выбранного вещества, его сначала растворяют в воде. Только после оседания пены вливают в раствор.

Точные пропорции компонентов бетона в килограммах соблюдать на стройке сложно. Поэтому в качестве единицы меры обычно используют ведро.

Пропорции компонентов каждый раз будут разные и они зависят от того, какую марку бетона необходимо получить, и какая марка цемента будет использоваться. Допустим, требуется залить фундамент или черновую стяжку. Имеется сухой цемент М-400. Бетон нужен марки М-200.

Используя мерником десятилитровое ведро, в бетономешалку засыпают следующее количество ингредиентов в соотношении 2:5:9:

• цемент – 2 ведра;
• песок – 5 ведер;
• щебень – 9 ведер.

Для сохранения правильного водоцементного соотношения воду добавляют примерно в количестве 50% от общего веса цемента. Масса двух ведер цемента примерно равна 25 кг (12,5+12,5), поэтому воды отмеряют 12,5 кг. Здесь проще один раз взвесить массу воды в ведре, сделать отметку, чтобы потом каждый раз не хвататься за весы.

Ниже даны две таблицы пропорций компонентов бетона для марки цемента М400 и М500. Главная колонка – соотношение компонентов по объему. Компоненты можно отмерять в ведрах при необходимости уменьшив их число. Например, пропорцию 10:41:61 если разделить на 5, то получим пропорцию 2:8:12. Так как цемента понадобится два ведра общим весом примерно 25 кг, то воды добавляем в раствор примерно половину от этого веса, то есть 12.5кг.

Видео: Правильный бетон по нормативам.

Технология изготовления качественного бетона

Точно вымерять все пропорции для получения бетона заводской прочности не способен даже опытный строитель. Дополнительная трудность возникнет с определением нужного объема. Загружаемые компоненты после перемешивания усядутся. Песок с цементом займут место между камнями наполнителя. Аналогично касается воды. При реальной загрузке 2 ведер цемента, 5 ведер песка и 9 ведер щебня готового бетона выйдет меньше 16 ведер. Иногда показатель сокращается до 50%.

Итак, в реальности нужно получить бетон М-300 используя цемент марки М500. Выполняем следующие действия:

Из таблицы выше выбираем соотношение компонентов 10:22:37.  Делим все цифры на 10 для уменьшения. Получим соотношение 1:2:4. От объема цемента рассчитываем необходимый объем воды. Одно ведро цемента весит примерно 12.5 кг, значит воды необходимо выбрать 12.5/2=6,25кг. Округлим это число до 7кг. Так как 1 литр воды весит 1кг, следовательно, воды нужно 7литров.

• В бак бетономешалки вливаем 8 л воды. При первоначальном замесе этот объем берем с небольшим запасом. Бетономешалка сухая, 1 л жидкости уйдет на увлажнение бака.
• Так как раствор нужен пластичный, в воду добавляем 0,6 л пластификатора. Отмерять лучше мерным стаканчиком. Можно воспользоваться мерками на таре, но порции получатся приблизительные.
• После воды загружаем 4 ведра щебня, даем около 2 минут времени для увлажнения всех камней. Засыпаем 2 ведра песка и 1 ведро цемента марки М-500. Очередность засыпки компонентов у каждого строителя разная. Предложенный вариант считается лучший. Если перед щебенкой загрузить песок с цементом, то сыпучие компоненты после намокания пристанут к стенкам барабана бетономешалки.
• Под твердые компоненты и воду желательно использовать индивидуальные ведра. Цемент в бумажных мешках массой по 25 кг удобно сразу высыпать из упаковки. При делении пополам получается как раз 2 ведра. Мешок плашмя укладываем на землю, подкладываем поперек рейку, прорезаем ножом упаковку. Приподнимая за оба конца рейки, половинки расходятся. Остается ножом, с другой стороны, дорезать мешок.

Делим мешок цемента на 2 равных части.

• После загрузки всех компонентов включаем бетономешалку. Минимальное время замеса 5 минут. Готовый раствор выгружаем в корыто или тачку.
• После выгрузки сразу же загружаем вторую заправку. Воды теперь льем меньшую пропорцию – 7 л, как изначально было рассчитано. Бак бетономешалки влажный, на себя он жидкость не потянет. Если раствор получается суховатый, лучше в процессе перемешивания долить немного воды.

Замесов делаем ровно столько, сколько нужно для бетонирования. По окончанию работы бак бетономешалки сразу вымываем, иначе потом с застывшим бетоном справиться сложно.

Технология ухода за бетоном после заливки

Сделать правильный замес, это половина дела. Если нарушить технологию заливки раствора, ухода за застывающей бетонной конструкцией, прочности она не наберет.

Избежать ошибок помогут проверенные на практике советы:

1. После заливки бетон накрываем пленкой. Она предотвратит испарение влаги. При температуре воздуха +5^оС никаких других действий не выполняем. Когда на улице жара, периодически делаем увлажнение на протяжении 7 дней. Достаточно будет облить водой бетонную конструкцию.

Увлажняем бетон и накрываем пленкой.

2. Пленку кладем дополнительно под стяжку перед началом заливки. Она предотвратит уход воды и цементного молочка в грунт, а также обратный процесс. Застывающий раствор не потянет влагу из земли.

3. Стяжка набирает прочность на протяжении месяца. Точное время зависит от погодных условий. В этот период не допускаем испарения влаги, следим за пленочным укрытием.

4. Бетонированием оптимально заниматься при положительной температуре. При температуре ниже +10^оС реакция цемента с водой сильно замедляется. При такой температуре бетон очень медленно зреет и набирает прочность.

5. Большую площадь заливаем сегментами. Из-за большой амплитуды сжатия и расширения стяжка может потрескаться. Исключением выступает толстая монолитная плита с армирующим каркасом.

6. Жара не губительная для стяжки, если поддерживать влажность. На производстве бетонные конструкции застывают по ускоренной технологии за 5 суток. Их помещают внутрь камер с температурой +50^оС, но обязательно поддерживают влажность. То же самое получается летом в жару, когда под пленкой периодически смачиваем стяжку водой.

На протяжении всего срока службы бетонная конструкция требует ухода. Во время перепада температур от минуса к плюсу важно обеспечить сухость стяжке. Конструкцию обрабатываем пропитками, отталкивающими воду.

Просто иметь общее понятие, как сделать бетон своими руками – мало. Важно вникнуть в суть процесса, понять, что и зачем делать. Только так получится монолитная конструкция, а не растрескавшаяся сухая смесь с кучей камней и пыли.

Таблица проектных свойств бетона (fcd, fctm, Ecm, fctd)

Расчетные значения свойств бетонного материала согласно EN 1992-1-1

Масса устройства γ

Удельный вес бетона γ указан в EN1991-1-1, приложение A.
Для простого неармированного бетона γ = 24 кН / м ³ .
Для бетона с нормальным процентным содержанием арматуры или предварительно напряженной стали γ = 25 кН / м ³ .

Нормативная прочность на сжатие f _ck

Характеристическая прочность на сжатие f _ck является первым значением в обозначении класса бетона, например 30 МПа для бетона C30 / 37.
Значение соответствует характеристической прочности цилиндра (5% фрактильной прочности) согласно EN 206-1.
Классы прочности согласно EN 1992-1-1 основаны на характеристических классах прочности, определенных через 28 дней.
Изменение характеристической прочности на сжатие f _ck ( t ) со временем t указано в EN1992-1-1 §3.1.2 (5).

Характеристическая прочность на сжатие куба f _{ck, куб}

Характеристическая кубическая прочность на сжатие f _{ck, cube} является вторым значением в обозначении класса бетона, например 37 МПа для бетона C30 / 37.
Это значение соответствует характеристической прочности куба (5% разрывной прочности) согласно EN 206-1.

Средняя прочность на сжатие f _см

Средняя прочность на сжатие f _см связана с характеристической прочностью на сжатие f _ck следующим образом:

f _см = f _ck + 8 МПа

Изменение средней прочности на сжатие f _см ( т ) со временем т указано в EN1992-1-1 §3.1.2 (6).

Расчетная прочность на сжатие f _cd

Расчетная прочность на сжатие f _cd определяется в соответствии с EN1992-1-1 §3.1.6 (1) P:

f _cd = α _cc ⋅ f _ck / γ _C

где γ _C — частный коэффициент безопасности для бетона для исследуемого расчетного состояния, как указано в EN1992-1-1 §2.4.2.4 и Национальное приложение.

Коэффициент α _cc учитывает долгосрочное влияние на прочность на сжатие и неблагоприятные эффекты, возникающие в результате приложения нагрузки. Это указано в EN1992-1-1 §3.1.6 (1) P и в национальном приложении (для мостов см. Также EN1992-2 §3.1.6 (101) P и национальное приложение).

Нормативная прочность на разрыв

Прочность на растяжение при концентрической осевой нагрузке указана в таблице 3 стандарта EN 1992-1-1.1.
Изменчивость прочности бетона на растяжение определяется следующими формулами:

Формула средней прочности на разрыв f _ctm

f _ctm [МПа] = 0,30⋅ f _ck ^2/3 для бетона класса ≤ C50 / 60

f _ctm [МПа] = 2,12⋅ln [1+ ( f _см /10 МПа)] для бетона класса> C50 / 60

Формула для 5% прочности на разрыв f _{ctk, 0.05}

f _{ctk, 0,05} = 0,7⋅ f _ctm

Формула для 95% прочности на разрыв f _{ctk, 0,95}

f _{ctk, 0,95} = 1,3 f _ctm

Расчетная прочность на разрыв f _ctd

Расчетная прочность на разрыв f _ctd определяется в соответствии с EN1992-1-1 §3.1.6 (2) P:

f _ctd = α _ct ⋅ f _{ctk, 0.05} / γ _С

где γ _C — частный коэффициент безопасности для бетона для исследуемого расчетного состояния, как указано в EN1992-1-1 §2.4.2.4 и Национальном приложении.

Коэффициент α _ct учитывает долгосрочное влияние на предел прочности при растяжении и неблагоприятные эффекты, возникающие в результате приложения нагрузки. Это указано в EN1992-1-1 §3.1.6 (2) P и в Национальном приложении (для мостов см. Также EN1992-2 §3.1.6 (102) P и Национальное приложение).

Модуль упругости E _см

Упруго-деформационные свойства железобетона зависят от его состава и особенно от заполнителей.
Приблизительные значения модуля упругости E _см (значение секущей между σ _c = 0 и 0,4 f _см ) для бетонов с кварцитовыми заполнителями приведены в EN1992-1-1, таблица 3 .1 по следующей формуле:

E _см [МПа] = 22000 ⋅ ( f _см /10 МПа) ^0,3

Согласно EN1992-1-1 §3.1.3 (2) для известняковых и песчаниковых заполнителей значение E _см должно быть уменьшено на 10% и 30% соответственно.
Для базальтовых заполнителей значение E _см следует увеличить на 20%.
Значения E _см , приведенные в EN1992-1-1, следует рассматривать как ориентировочные для общих применений, и их следует специально оценивать, если конструкция может быть чувствительна к отклонениям от этих общих значений.

Изменение модуля упругости E _см ( т ) со временем т указано в EN1992-1-1 §3.1.3 (3).

Коэффициент Пуассона ν

Согласно EN1992-1-1 §3.1.3 (4) значение коэффициента Пуассона ν можно принять равным ν = 0,2 для бетона без трещин и ν = 0 для бетона с трещинами.

Коэффициент теплового расширения α

Согласно EN1992-1-1 §3.1.3 (5) значение линейного коэффициента теплового расширения α можно принять равным α = 10⋅10 ^-6 ° K ^-1 , если нет более точной информации.

Минимальная продольная арматура ρ _мин. для балок и плит

Минимальная продольная растяжка арматуры для балок и основное направление плит указаны в EN1992-1-1 §9.2.1.1 (1).

A _{с, мин} = 0.26 ⋅ ( f _ctm / f _yk ) ⋅ b _t ⋅ d

где b _t — средняя ширина зоны растяжения, а d — эффективная глубина поперечного сечения, f _ctm — средняя прочность бетона на растяжение, а f _yk — характерный предел текучести стали.

Минимальное армирование требуется, чтобы избежать хрупкого разрушения.Обычно требуется большее количество минимальной продольной арматуры для контроля трещин в соответствии с EN1992-1-1 §7.3.2.
Секции с меньшим количеством арматуры следует рассматривать как неармированные.

В соответствии с EN1992-1-1 §9.2.1.1 (1) Примечание 2 для балок, для которых возможен риск хрупкого разрушения, A _{с, мин.} можно принять как 1,2-кратную площадь, требуемую в ULS. проверка.

Арматура минимального сдвига ρ _{w, мин.} для балок и плит

Минимальная поперечная арматура для балок и плит указана в EN1992-1-1 §9.2.2 (5).

ρ _{w, min} = 0,08 ⋅ ( f _ck ^0,5 ) / f _yk

где f _ck — характеристическая прочность бетона на сжатие, а f _yk — характеристический предел текучести стали.

Коэффициент усиления сдвига определяется в EN1992-1-1 §3.1.3 (5) как:

ρ _w = A _sw / [ s ⋅ b _w ⋅sin ( α )]

где b _w — это ширина стенки, а s — расстояние между поперечной арматурой по длине элемента.Угол α соответствует углу между поперечной арматурой и продольной осью.
Для типичной поперечной арматуры с перпендикулярными ветвями α = 90 ° и sin ( α ) = 1.

Как делают бетон

В своей простейшей форме бетон представляет собой смесь пасты и заполнителей, или горных пород. Паста, состоящая из портландцемента и воды, покрывает поверхность мелких (мелких) и крупных (крупных) заполнителей. В результате химической реакции, называемой гидратацией, паста затвердевает и набирает прочность, образуя каменную массу, известную как бетон.

В этом процессе кроется ключ к замечательным свойствам бетона: он пластичен и пластичен при свежем смешивании, прочен и долговечен при затвердевании. Эти качества объясняют, почему из одного материала, бетона, можно строить небоскребы, мосты, тротуары и супермагистрали, дома и плотины.

Дозирование

Ключ к получению прочного и долговечного бетона заключается в тщательном дозировании и смешивании ингредиентов. Смесь, в которой недостаточно пасты, чтобы заполнить все пустоты между заполнителями, будет трудно разместить, и она приведет к образованию шероховатых поверхностей и пористого бетона.Смесь с избытком цементного теста легко укладывается и дает гладкую поверхность; однако получаемый бетон не является рентабельным и может более легко треснуть.

Химический состав портландцемента оживает в присутствии воды. Цемент и вода образуют пасту, которая покрывает каждую частицу камня и песка — агрегаты. В результате химической реакции, называемой гидратацией, цементное тесто затвердевает и приобретает прочность.

Качество пасты определяет характер бетона.Прочность пасты, в свою очередь, зависит от соотношения воды и цемента. Водоцементное соотношение — это вес воды для затворения, деленный на вес цемента. Высококачественный бетон получают за счет максимально возможного снижения водоцементного отношения без ущерба для удобоукладываемости свежего бетона, что позволяет его должным образом укладывать, укреплять и выдерживать.

Правильно подобранная смесь обладает желаемой удобоукладываемостью для свежего бетона и необходимой прочностью и прочностью для затвердевшего бетона.Обычно смесь содержит от 10 до 15 процентов цемента, от 60 до 75 процентов заполнителя и от 15 до 20 процентов воды. Вовлеченный воздух во многих бетонных смесях также может составлять еще 5-8 процентов.

Другие ингредиенты

В качестве воды для замешивания бетона можно использовать практически любую питьевую природную воду без ярко выраженного вкуса или запаха. Избыточные примеси в воде для смешивания могут не только повлиять на время схватывания и прочность бетона, но также могут вызвать выцветание, окрашивание, коррозию арматуры, нестабильность объема и снижение долговечности.Спецификации бетонной смеси обычно устанавливают пределы содержания хлоридов, сульфатов, щелочей и твердых веществ в воде для смешивания, если не могут быть проведены испытания для определения влияния примесей на конечный бетон.

Хотя большая часть питьевой воды подходит для замешивания бетона, заполнители выбираются тщательно. Заполнители составляют от 60 до 75 процентов от общего объема бетона. Тип и размер используемого заполнителя зависит от толщины и назначения конечного бетонного продукта.

Относительно тонкие строительные секции требуют небольшого крупного заполнителя, хотя заполнители диаметром до шести дюймов использовались в больших плотинах.Для эффективного использования пасты желательна непрерывная градация размеров частиц. Кроме того, заполнители должны быть чистыми и не содержать каких-либо веществ, которые могут повлиять на качество бетона.

Начало гидратации

Вскоре после объединения заполнителей, воды и цемента смесь начинает затвердевать. Все портландцементы — это гидравлические цементы, которые затвердевают в результате химической реакции с водой, вызывающей гидратацию. Во время этой реакции на поверхности каждой частицы цемента образуется узел.Узел растет и расширяется, пока не соединится с узлами других частиц цемента или не прилипнет к соседним агрегатам.

После того, как бетон тщательно перемешан и станет пригодным для обработки, его следует укладывать в формы, пока смесь не станет слишком жесткой.

Во время укладки бетон уплотняется, чтобы уплотнить его внутри форм и устранить возможные дефекты, такие как соты и воздушные карманы.

Для плит бетон оставляют стоять до тех пор, пока пленка поверхностной влаги не исчезнет, ​​затем деревянную или металлическую ручную терку сглаживают.Плавление дает относительно ровную, но немного шероховатую текстуру, которая имеет хорошее сопротивление скольжению и часто используется в качестве окончательной отделки фасадных плит. Если требуется гладкая, твердая, плотная поверхность, после затирки следует затирка сталью.

Отверждение начинается после того, как открытые поверхности бетона достаточно затвердеют, чтобы противостоять образованию повреждений. Отверждение обеспечивает постоянную гидратацию цемента, так что бетон продолжает набирать прочность. Бетонные поверхности обрабатывают, опрыскивая водяным туманом или используя влагоудерживающие ткани, такие как мешковина или хлопковые коврики.Другие методы отверждения предотвращают испарение воды за счет герметизации поверхности пластиком или специальными спреями, называемыми отвердителями.

Для защиты бетона используются специальные методы отверждения бетона в очень холодную или жаркую погоду. Чем дольше бетон будет оставаться влажным, тем прочнее и долговечнее он станет. Скорость затвердевания зависит от состава и крупности цемента, пропорций смеси, влажности и температурных условий. С возрастом бетон продолжает укрепляться.Большая часть гидратации и увеличения прочности происходит в течение первого месяца жизненного цикла бетона, но гидратация продолжается медленнее в течение многих лет.

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 конструкции бетонной смеси проиллюстрирована на примере типичного случая, когда пробные смеси рассматривались в соответствии с планом полного факторного 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 конструктивных факторов, рассмотренных в этом исследовании.На основе разработанной статистической модели показано, как оптимизировать бетонные смеси 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 обрабатываемость, прочность и долговечность. Основные ингредиенты бетона можно разделить на две группы: цементное тесто 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 агрегатах. В то время как площадь поверхности определяется формой и максимальным размером агрегатов, на объем пустот в основном влияет гранулометрический состав агрегатов. Потребность в пасте может быть уменьшена за счет уменьшения содержания пустот в заполнителях за счет надлежащей 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 с использованием либо полностью экспериментальных методов, либо полностью аналитических методов, либо полуэкспериментальных (полуаналитических) методов или статистических методов. Полностью экспериментальные методы включают обширную серию тестов, 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 основных 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 методами статистического планирования экспериментов или статистическими методами факторного планирования, 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. согласно установленным статистическим процедурам.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 обширные 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 условий и для производства рентабельной бетонной смеси [10].

В настоящей работе была сделана попытка продемонстрировать применение статистического подхода, предложенного для получения оптимального дозирования бетонных смесей с использованием данных, полученных в ходе эксперимента с учетом соотношения водоцементных материалов, содержания вяжущих материалов и мелкозернистого заполнителя. к общему совокупному коэффициенту в качестве факторов проектирования. 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 конструкции смеси 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 характеристик бетона

Сначала необходимо собрать информацию, касающуюся необходимой обрабатываемости, прочности и условий воздействия (для требований к долговечности). Требования к удобоукладываемости зависят от способа транспортировки, обращения и размещения, а также от типа конструкции [25]. Прочность определяется на основании 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] указал 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 меньше 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 воздействие замораживания-оттаивания, антиобледенителя и сульфатов [26].

2.2. Выбор уровней ключевых 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 заданным характеристикам бетона.

Минимальный уровень содержания вяжущих материалов не должен быть менее 335 кг / м. ³ , что является минимальным значением для удовлетворения требований 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 пределах оптимального диапазона 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 генерации 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 намеченной 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 последующей подгонки 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 величина отличается от значения, предсказанного предполагаемой 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.

Среднее квадратическое . Это сумма квадратов, разделенных на степени свободы.

-Соотношение. Это отношение MS рассматриваемого фактора к MS ошибки. Более высокое соотношение — указывает на значительное влияние 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 больше, это не повлияет на зависимую переменную.

2,5. Оптимизация пропорций смеси с использованием подобранной 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 самые низкие требования к цементу и суперпластификатору, будет считаться оптимальной смесью.

3. Экспериментальная программа

3.1. Программа испытаний

Для демонстрации использования предложенного подхода к оптимизации конструкции бетонной смеси была рассмотрена экспериментальная программа. Был проведен полный факторный эксперимент с комбинациями обработок, 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.