Бетон составные части пропорции: Страница не найдена — JSNiP.ru

Содержание

Пропорции Бетона

Бетон относится к подвижному строительному материалу, который после затвердения набирает высокую прочность. Этот вполне универсальный материал используется во всех строительных сферах.

Состав бетона обеспечивает четыре главных ингредиента: цемент, песок, вода и щебень, может использоваться гравий, реже керамзит, отсев и отходы кирпича.

Чтобы получить бетон высокого качества, необходимо применять для его создания качественные составляющие, четко выполнять технологию производства, и конечно же, правильно использовать пропорции.

Очень многих строителей интересует вопрос, каких пропорций необходимо придерживаться при замешивании или покупке бетона? Составляющие пропорции для изготовления бетонной смеси должны исчисляться объемом или весом материала, единицей измерения является масса цемента. Если у вас есть, например, 10 килограмм цемента, а составляющая пропорция 1:3:5, то это значит, что вам необходимо к этим десяти килограммам цемента прибавить 30 кг песка и соответственно 50 кг щебня, вот такой расклад. Вода в бетонной смеси составляет 50% от количества цемента, а это означает, что воды следует использовать 5 литров (знайте, что 1 л воды равняется 1 кг).

Кроме этого, пропорции в рецепте приготовления бетона, зависят от нужного вам качества. Для приготовления высококачественного бетона следует брать цемент М400 и М500. С самыми точными пропорциями сопутствующих материалов для создания необходимой вам марки бетона можно ознакомиться в специальных справочниках или же на страницах интернета предварительно забив в поисковую систему запрос, «как приготовить бетон пропорции».

Замес бетона – это очень ответственный отрезок работы. Для некоторых марок бетона есть следующие пропорции:

Самыми слабыми по прочности являются марки ниже М200. Такую марку в строительстве очень редко используют, поэтому не станем приводить пропорции приготовления такого бетона. Возьмем марку цемента М400 и рассмотрим пропорции, которые рассчитаны из массы потребляемых материалов.

Чтобы получить бетон М200 следует взять одну часть цемента, песка – 2,8 части и щебня – 4,8 частей.

Для изготовления бетона М300, следует выдержать пропорции цемента, щебня и песка следующие: 1:1, 9:3, 9.

Для замеса бетона М400 необходимо взять цемента – 1 часть, песка – 1,2 части и щебня – 2,5 части.

Бетон М450 готовится в таких пропорциях: цемент – 1 часть, песок – 1,1 части и щебня – 2,5 части.

Не следует забывать, что вода должна занимать по объему ровно половину от используемого цемента, одним словом соотношение цемента и воды во всех бетонных смесях должно составлять 1: 0,5.

Звоните и заказывайте бетон с доставкой в компании ПТК «ПРОМ БЕТОН» по телефону  +7 (495) 960-85-71, оставляйте заявку через форму или пишите на наш e-mail: [email protected]

Бетон, пропорции в частях и в килограммах |

Поговорим о пропорциях бетона в частях для бетонной смеси, которая предназначена для различных целей. Эти данные следует знать, т.к. эти пропорции могут быть разными в каждом отдельном случае.

Вспомним, какие составляющие входят в состав бетона. Эти компоненты хорошо нам известны.

  1. Песок. Но не простой, а имеющий фракции зерен от 1,2 до 3,5 мм, а также имеющий вкрапления глины не более 5% от общего веса.
  2. Следующий компонент — это гравий (или щебень). Его отдельные элементы должны иметь размер 10-80 мм, он желателен без мусора и примесей глины.
  3. Цемент. Наиболее широко применяемая марка – портландцемент.
  4. Вода. Необходимо проследить за тем, чтобы она была без примеси краски, нефтепродуктов, масел, чистая и тёплая.

Такие составные части входят в состав бетона. Но в каких пропорциях?

Все зависит от того, в каких условиях будет работать сооружение, т.е. от предназначения конструкции.

Поясним на конкретных примерах.

Допустим, что в самом общем случае нам надо приготовить бетонный раствор марки М200. Пропорции будут таковы: 1 часть цемента М400 + 2,8 частей песка + 4,8 части гравия.

Если нужен бетон М250, соотношение будет следующее: 1 доля цемента + 2,1 ч. песка + 3,9 долей гравия.

Однако, как уже было выше сказано, очень многое зависит от назначения строительной конструкции. Обратимся опять к примерам.

Предположим, что требуется бетон М400 для заливки фундамента. Пропорции будут таковы:

  • цемент — 1 часть;
  • песок — 3 ч.;
  • гравий — 5 частей;
  • вода — 1/2.
  1. Соотношение компонентов бетона под пешеходную дорожку: 1 ч. цемента + 2,5 ч. песка + 4 ч. гравия.
  2. Под садовую дорожку: 1 ч. цемента + 9 ч. песка + 1 ч. щебня.
  3. Под автомобильную дорожку: 1 ч. цемента + 1,5 ч. песка + 2,5 части гравия.

Это пропорции частей бетона в чисто теоретическом виде.

Но нам нужны данные для практической работы.

Если нужны данные в килограммах, их можно взять из этих таблиц.

В быту и в дачном хозяйстве наиболее популярное соотношение — 1:3:6 + 0,5-1 ч. воды. Но лучше, конечно, готовить смесь в пропорциях под конкретную задачу, не упрощая ее. Особенно для нагруженных конструкций.

Egor11

Соотношение частей в бетоне

В начале строительства всегда возникает вопрос: кому доверить планирование построек, подсчет материалов, расчет бетона, соотношение частей, замес строительных смесей? Можно нанимать строительные бригады или проделать работу собственноручно.

Чтобы бетон был прочным, нужно правильно приготовить бетонную смесь.

Основой стройки, конечно, является бетон. Сам материал при его подготовке подвижен, прочность же приобретается спустя некоторое время. Неизменные компоненты бетона — это:

  • цемент;
  • вода;
  • песок.

Четвертая часть этого раствора может меняться в соответствии с необходимым качеством состава. Это могут быть:

  • гравий;
  • щебень;
  • галька;
  • кирпичный лом.

Подготовка материалов для бетонной смеси

Состав бетонной смеси разных марок.

При исполнении строительных работ необходимо знать, что для каждого определенного типа конструкции требуется своя марка бетона. То есть одна определенная формула для раствора не может отвечать всем видам построек.

Порой возникают затруднения: какая марка цемента нужна, какое количество наполнителей необходимо взять, какого размера каменная составляющая наполнителя подойдет, чтобы добиться необходимой прочности бетона?

Для построения таких сооружений, как колонны, или перемычки сложной формы нужен более пластичный раствор. В случае заливки фундамента под здание прочность бетона обязана быть выше.

В любом случае при приготовлении раствора любого назначения необходимо сначала тщательно перемешать все составляющие смеси, лишь после этого заливать их водой. При перемешивании на любом этапе важно следить за чистотой раствора, чтобы никакие инородные примеси в него не попадали. Необходимо также обращать внимание на чистоту крупного наполнителя (гравия, щебня), его нужно предварительно очистить, как минимум обдать водой.

Вода для приготовления смеси должна быть чистой, питьевой.

Щебень для бетона обычно имеет размер от 1 до 8 см.

Гравий или щебень, используемый в растворе, чаще всего имеет размер от 1 до 8 см. Но чем больше будет размер частиц, тем больше придется заполнять раствор вяжущим веществом, т. е. цементом.

При подготовке песка для приготовления бетонной смеси важно, чтобы частицы песка по размеру были от 1,2 до 3,5 мм. При этом песок должен быть чистым. Загрязнения в виде глинистых частиц или ила могут существенно повлиять на прочность бетона.

Для приготовления цемента обычно используется портландцемент. Он используется как для заливки монолитных фундаментов, так и для строительства большинства сооружений. Виды цемента могут отличаться по местам их использования: слишком влажная среда постройки, стройка в условиях под землей.

Марки цемента бывают от М100 до М600. Марка изготовленного бетона будет примерно в 2 раза меньше.

Необходимо обращать внимание на срок хранения используемого цемента. Он теряет от 10 до 30% прочности при хранении от месяца до полугода, до 40% — за год. Приобретать его стоит не раньше чем за несколько дней до использования.

Вернуться к оглавлению

Составные части бетона

Все составляющие бетона измеряют именно в соотношении к количеству цемента. Профессионалы считают, что оптимальная пропорция составляющих бетона — 1:3:5 (соответственно, цемент, песок, гравий). Количество воды обычно принимают как половину объема цемента.

Марка раствора полностью зависит от предполагаемой нагрузки на бетон.

Эта пропорция будет одинаковой в любом случае. Повышать прочность бетона нужно выбором марки цемента. Рассчитывают необходимую марку, исходя из того, какой будет нагрузка на 1 см² в килограммах. Потом полученную цифру нужно умножить на 2. Величина, которая получится, и будет нужной маркой цемента.

Но точное соотношение компонентов зависит от требуемой марки бетона. Цемент лучше брать не ниже М400, потому что при самостоятельном замесе раствора его марка понизится практически вдвое, а это повлияет на прочность.

Опытным путем рассчитано: для того чтобы получить качественный бетон марки М250 достаточной плотности, все же стоит придерживаться пропорций (т. е. соотношение составляющих 1:2:4 — на одну часть цемента, две части песка и четыре части гравия).

Все отклонения от классических пропорций варьируются в зависимости от назначения бетона в строительстве. Даже количество воды может варьироваться. Если стройка идет в сырое время года, при неблагоприятных погодных условиях, то воды стоит брать меньше.

То есть для увеличения прочности лучше брать большее количество цемента на меньшее количество наполнителя.

Примерные расчетные величины для приготовления бетонной смеси можно привести, принимая последовательность пропорции (цемент:песок:щебень):

  • бетон М200 — 1:2,8:4,8;
  • бетон марки М300 — 1:1,9:3,9;
  • М400 — 1:1,2:2,7.

Готовую смесь лучше всего использовать в течение 2-х часов. Потом она застынет. Залитый бетон будет созревать около 5-7 дней. Его прочность будет увеличиваться со временем.

Все работы лучше производить, когда достаточно тепло. В холодное время года возникает риск замерзания раствора. Разводить смесь нужно горячей водой. При перемешивании — подогревать. Подогревать фундамент надо в течение его созревания, то есть на протяжении вышеупомянутого срока в 5-7 дней.

Если вода, вместо того чтобы схватываться с остальными составляющими, замерзнет, то она расширится и будет тем самым разрушать конструкцию.

Бетон своими руками — советы мастеров

Технология изготовления бетона достаточно сложный процесс. Бетон необходим для строительства любых зданий. Он служит основой для фундамента помещения, применяется при возведении дома и для постройки крыш.

Кроме того, из бетонного материала дизайнеры создают шедевры, например, вазы и декоративные урны, штучную тротуарную плитку или индивидуальные вещи для интерьера.

Вконтакте

Одноклассники

Facebook

Twitter

Мой мир

Основные характеристики бетона

Современный состав бетона позволяет сравнивать его с гранитом и мрамором – очень стойкими природными материалами. Это связано с тем, что производители используют современные технологии в технологическом процессе. Однако внешний вид и структура бетона не так красив. Дизайнеры научились обрабатывать его поверхность при помощи новейших аппаратов, позволяя придавать ему неповторимые формы. Несомненным преимуществом бетона в строительстве является его не радиоактивность. Перед строительством можно приготовить раствор самостоятельно в домашних условиях, а также приобрести в магазине строительных материалов. Решив готовить бетонный раствор самостоятельно, следует узнать составляющие  компоненты и пропорции бетона, чтобы в дальнейшем достичь хорошей консистенции и повышенных эксплуатационных характеристик.

На фото изготовление бетона

Структура и составные части бетона

При самостоятельном изготовлении бетонного раствора необходимо знать его компоненты и их соотношение. Раствор готовят в специализированной машине для замеса бетона или в обычной бочке или кадке.

Обратите внимание!

 

Цементный состав является основой  и главным компонентом во всем строительном растворе.

Он состоит из нескольких компонентов:

  • известняк. В качестве ингредиента он взаимодействует с водой, образует кристаллы, застывающие и придающие бетону прочность.
  • смесь речного песка и крупного гравия – общий балласт. Специалисты рекомендуют смешивать составные части три к одному.
  • специальный песок, используемый при строительстве. Данный компонент возникает в результате воздействия рек, озер и других водных источников. В связи с тем, что размер этих песчинок очень маленький, они круглые и гладкие, это облегчает укладку кирпичей и плит из бетона до необходимого уровня. Содержащаяся в строительном песке природная глина, обеспечивает приготовленному в правильной пропорции бетона вязкость.
  • щебень, образуемый в результате дробления горных пород. Данный компонент имеет размер более пяти миллиметров.

Бетон своими руками видео:

Соотношение компонентов

При изготовлении бетонного раствора в домашних условиях, необходимо строго следовать инструкциям специалистов. Для получения однородной и единой структуры все составные ингредиенты цемента следует соединить с водой. Рассчитывая точное количество жидкости, важно учитывать характеристики других, использующихся в строительстве, материалов. Каждый строительный материал имеет индивидуальные впитывающие способности.

Приготовление бетона зависит, в основном, от правильно сделанного раствора для строительства. Он часто используется в отделочных и других строительных работах, помогает в возведении стен из кирпича. На сегодняшний день в раствор входят вяжущие компоненты, обычно цемент и вязкая глина, и заполняющий компонент. В качестве заполнителя применяют песок, взятый из водоемов, мелкую деревянную стружку или ненужный шлак.

На фото пропорции для приготовления бетона

Пропорции при изготовлении бетона

Наиболее часто встречающейся пропорцией компонентов является:

  1. Одна единица цемента
  2. Три единицы речного песка
  3. Шесть единиц дополнительного заполнителя.

Для того чтобы добиться определенной густоты раствора, необходимо знать, как замесить бетон.

Обратите внимание!

 

Если вам необходим более жидкий раствор, рекомендуется добавить к нему половину или одну часть воды.

Однако чтобы получить бетон максимально хорошей структуры, отвечающего всем стандартам государственного качества, особое внимание уделяют точным пропорциям ингредиентов. Основным фактором в этом является плотность и основные характеристики цементного раствора, используемого заполняющего материала и песка.

 

На фото показано как сделать бетон

Это интересно! Расчет бетона

Дополнительные добавки в бетон

Чтобы улучшить качественные и эксплуатационные характеристики, бетонный раствор смешивается с современными добавками и компонентами, которые широко распространены на рынке строительных материалов. Создание в домашних условиях бетона зависит от ряда факторов, какие характеристики необходимо улучшить, в него можно добавлять:

  • пластификаторы. Они применяются, чтобы бетон своими руками получился удобным и имел пластичность для удобной закладки.
  • гидроуплотнители. Данный компонент является изолятором от лишней влаги.
  • обеспылеватели. Они упрочняют бетон, в будущем предотвращая его истирание и трескание.
  • ускорители или замедлители затвердевания раствора регулируют время застывания.
  • морозоустойчивые добавки.

Перед тем, как приобрести необходимые добавки, следует обращать внимание на их характеристики. Это связано с тем, что некоторые компоненты могут оказывать комплексное влияние на раствор. При этом некоторые добавки не сочетаются друг с другом, поэтому следует обязательно прочитывать инструкцию к ним перед покупкой.

Процесс смешивания

[rek_custom1]

Это интересно! Сколько весит куб бетона: основные виды данного материала, их характеристики и вес

Инструменты и варианты для изготовления бетона

Наиболее распространенным вариантом, где и как замесить бетон, являются различные бетономешалки. Ручным способом перемешивания в ведре или бочке невозможно достичь полного размешивания раствора до однородного состояния. При этом в домашних условиях проблематично размешивать большие объемы раствора, например, для заливки фундамента. При изготовлении бетона собственными руками используется два варианта:

  1. Первоначально соединяются все сухие компоненты, размешиваются и только после этого постепенно заливаются водой. В данном случае материалы распределяются достаточно равномерно, но при этом ручное перемешивание и постепенное добавление воды не гарантирует полного и быстрого намокания всех компонентов. В связи с этим на дне бочки могут оставаться нерастворенные материалы в сухом виде, а, следовательно, нарушаются пропорции изготовления раствора и бетон получается некачественным.
  2. Второй вариант подразумевает всыпание сухих компонентов в уже подготовленную и отмеренную воду. Тогда рекомендуется долгое перемешивание раствора, чтобы цемент смог сцепиться с другими наполнителями и компонентами.

Готовый бетон

Это интересно! Расчет цементного раствора

Замес бетона

Обычные стандартные бетономешалки рассчитаны на 200 литров готового раствора. Соответственно, все пропорции и соотношение компонентов будут рассчитываться из данного количества. Как сделать и замесить бетон правильно:

  • Первоначально в мешалку заливается отмеренная часть воды. Около 20 процентов оставляют на тот случай, чтобы добавить ее позже.
  • В воду всыпается цементный состав.
  • После засыпания песка, следует все хорошо перемешать до равномерного распределения всех компонентов около 5 минут.
  • После перемешивания в готовый цементный раствор добавляют необходимые дополнительные компоненты, усиливающие те или иные характеристики бетона.
  • Последним в бетономешалку засыпается заполнитель в виде щебня или крупного гравия.

Весь процесс замешивания бетона должен происходить в течение 10 минут, пока раствор не начнет затвердевать и расслаиваться.

Спонсор данного материала — фирма реализующая вибрационный грохот для щебня.

Бетон своими руками видео:

Это интересно! Бетонная стяжка пола своими руками: подготовка поверхности и выравнивание смеси

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Мой мир

Видите неточности, неполную или неверную информацию? Знаете, как сделать статью лучше?

Хотите предложить для публикации фотографии по теме?

Пожалуйста, помогите нам сделать сайт лучше! Оставьте сообщение и свои контакты в комментариях — мы свяжемся с Вами и вместе сделаем публикацию лучше!

виды и количество компонентов, правила и порядок замеса

Чтобы получить качественную конструкцию, будь то целый дом или его составная часть, следует строго придерживаться технологии, включая и соблюдение пропорций бетонных смесей, производимых непосредственно на строительной площадке. Данная статья как раз и посвящена данному процессу, доступно объясняя все технические моменты приготовления бетона.

Бетон – один из самых распространенных строительных материалов

Исторический экскурс

Прообраз бетона был известен еще во времена Древнего Рима и Греции. Но широкое распространение он получил лишь начиная с 1844 года, когда ранее утраченный древний рецепт производства этой смеси был вновь восстановлен и усовершенствован.

С тех пор этот поистине универсальный строительный материал используется в различных отраслях промышленности. Прежде всего, речь идет о строительстве, где он служит материалом для возведения фундаментов, стен и кровель зданий.

Кроме того, из бетона производят тротуарную плитку, элементы декора, столешницы и многое другое. Существуют разновидности, копирующие по текстуре и окраске такие природные материалы, как гранит или мрамор.

Технология производства этой смеси настолько проста, что ее вполне можно изготовить своими руками. Для получения качественного бетона необходимо лишь правильно соблюдать пропорции входящих в него компонентов и не нарушать установленный порядок его замешивания.Инструкция,представленная в этом материале, поможет вам в этом.

Состав бетонной смеси

Для того чтобы получить пригодную для строительства смесь, необходимо учитывать множество различных нюансов и особенностей.

Наименование компонентов бетонной смеси и их соотношение в готовом растворе зависит от сферы применения бетона.

По умолчанию в него входят:

  • цемент;
  • вода;
  • песок;
  • наполнитель.

С целью улучшения потребительских свойств в готовый бетон могут добавляться различные вещества – пластификаторы. Они придают строительному материалу уникальные свойства, необходимые для той или иной отрасли промышленности.

Самую простую разновидность бетона, для которой в качестве наполнителя используется крупнозернистый песок, используют, чтобы подготовить поверхность грунта под фундамент. Его прочность минимальна, однако, вполне достаточна для выполнения возложенных задач.

В более прочных бетонах используются различные наполнители:

  • щебень;
  • керамзит;
  • полистирол.

Кроме этого, из бетона производятся готовые строительные блоки. Например, пенобетон, который обладает теми же свойствами, что и шлакоблок, но отличается меньшим весом. Его также можно изготовить самостоятельно непосредственно на месте строительства.

Фото строительных блоков, произведенных из бетона

Пропорции компонентов для бетона в зависимости от вида наполнителя

Главным параметром рассматриваемого строительного материала является прочность, которая измеряется в Мегапаскалях (МПа). В зависимости от этой величины бетону присваивается та или иная марка. Согласно ГОСТу, принятому в нашей стране, бетон имеет марки от В7,5 до В80.

Цифра в этом случае обозначает давление, которое способен выдержать материал после окончания строительства.Прочность бетона зависит от марки применяемого цемента, вида наполнителя и пропорций каждого элемента смеси. Остановимся на этом подробнее.

Керамзит

Он представляет собой небольшие розовые камешки овальной формы, которые получают в результате обжига глины.

Керамзит обладает следующими качествами:

  • легкостью;
  • экологической безопасностью;
  • дешевизной.

Гранулы керамзита

Обратите внимание!
Для того чтобы правильно соблюсти пропорции керамзитобетона, нужно знать плотность сырья и количество специальных добавок в гранулах.

Как правило, в состав керамзита входят:

  • древесные опилки;
  • зола;
  • хлорид калия.

Сделать качественный готовый раствор поможет таблица пропорций керамзитобетона.

Плотность Кол-во цемента(кг) Кол-во гранул керамзита(кг) Кол-во песка(кг)
1000 250 700 420
1600 430 600 680
1700 410 600 880

Если требуется получить бетон, который отличается более высокой плотностью, необходимо несколько изменить пропорции бетона с керамзитом. Для этого следует увеличить количество песка, используемого в приготовлении раствора. Он закроет большую часть пор, увеличит прочность, но намного снизит теплоизоляционные свойства материала.

Полистиролбетон

Что касается этой разновидности бетона, который относится к классу легких строительных материалов, то в его состав, как следует из названия, входит:

  • цемент;
  • полистирол;
  • различные химические добавки.

Плита из полистиролбетона

Пропорции полистиролбетона можно определить, основываясь на следующей таблице:

Плотность получаемого вещества (кг на куб.м.) Кол-во воды (литров) Добавки(кг) Кол-во цемента(кг)
500 170 0,45 410
400 150 0,6 330
300 120 0,65 240
200 100 0,8 160

В качестве добавки обычно используется специально обработанная древесная смола, продаваемая в строительных магазинах. Вступая в химическую реакцию, она образует в строительном растворе воздушные пузырьки, улучшающие теплопроводность.

Совет!
Не пренебрегайте использованием добавок для бетона.
Цена раствора от этого не сильно увеличится, а теплоизолирующие свойства помогут вам в будущем сэкономить средства на отоплении.

Пенобетон

Этот строительный материал является аналогом газобетона и представляет собой подкласс ячеистых бетонов. Обе упомянутых разновидности имеют отличные теплоизоляционные свойства, но отличаются между собой по технологии производства.

В отличие от газобетона, затвердевающего в специальных автоклавах, для производства пенобетона такие условия не нужны, потому его можно изготавливать в домашних условиях.

Вам понадобятся:

  • формы, в которых будут затвердевать блоки;
  • бетономешалка;
  • компрессор для подачи сжатого воздуха;
  • пеногенератор.

Готовые пенобетонные блоки

Как и в предыдущих случаях, исходя из назначения получаемого раствора, определяются пропорции: пенобетон, для которого важна прочность, содержит больше цемента и песка. Если же упор делается на теплопроводность – увеличивается количество пенообразующего вещества.

Точное количество компонентов указано в таблице:

Марка пенобетона Кол-во цемента(кг) Кол-во песка(кг) Ко-во пенообразующеговещества (кг) Кол-во воды(литров
400 300 120 0,85 160
600 330 210 1,1 230
800 400 340 1,1 230

Замешивание бетона

Если вы решили изготовить бетон самостоятельно, целесообразно воспользоваться специальной бетономешалкой, которая продается в строительных супермаркетах. Ее использование уменьшит трудоемкость и увеличит качество получаемого строительного материала. Кроме того, ручное замешивание занимает слишком много времени.

Процесс изготовления бетона состоит из следующих этапов:

  • Заливка воды. Ее объем должно составлять 80-90% от приведенного в таблицах.
  • Закладывание сухого цемента. Как и в предыдущем случае, нужно оставить немного на последующую досыпку.
  • Засыпание песка. После этого необходимо, чтобы смесь перемешалась до однородного состояния.
  • Добавление дополнительных веществ. К ним относятся пластификаторы, армирующие добавки и так далее.
  • Засыпание наполнителя. Его разновидности определяются исходя из типа получаемого вещества.
  • Изготовление бетона с помощью бетономешалки

    Обратите внимание!
    Для производства некоторых видов бетона необходимо дополнительное оборудование.
    Позаботьтесь о его наличии заранее, до начала замеса раствора.

    Выводы

    Бетон – это вещество, которое быстро затвердевает после его производства. Потому как только окончен замес, нужно не откладывая производить его заливку. Если вы правильно соблюдали все пропорции, бетонные стены или блоки не заставят вас разочароваться в выборе именно этого вида строительного материала.

    В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.

    пропорции, технология, советы и важные рекоментации

    Любой фундамент на определенном этапе его сооружения требует заливки бетона. Бетон представляет собой плотную смесь. Составляющими бетонной смеси являются: вода, вещество с вяжущей характеристикой, наполнители и различные специальные добавки. Вяжущим веществом является, как правило, цемент. Наполнителем для бетонной смеси, может быть, отсев, песок, щебень и т. д.

    В современном домостроении никаких ограничений по поводу выбора и приобретения строительных материалов не существует. Так же и бетонную смесь можно заказать и приобрести в готовом виде. То есть, вам его доставят по адресу в специальной машине — автобетоносмесителе, выдадут на арендных условиях бетононасосы и трудитесь себе, пожалуйста, дальше сами.

    Данное предложение достаточно заманчиво, но за качество и количество применяемого в замесе цемента, никто ответственность не несет, а несоответствие его марки и пропорции проводимым работам, покажет только время в виде разрушений и трещин на фундаменте. Для того чтобы бетонная смесь соответствовала свойствам и составу, необходимо правильно подбирать пропорции его составляющих. А прочность бетона зависит от качества применяемых материалов: цемента, каменного наполнителя, карьерного либо речного песка и воды. Самое важное, что состав бетонной смеси формируется исходя из его предназначения.

    В нашей статье рассмотрим несколько важных советов и правил, для тех, кто не поленится и приготовит сам бетон на строительной площадке.

    1. Основные составляющие бетона для фундаментных работ;
    2. Подбираем правильно состав бетонной смеси;
    3. Рассчитываем необходимое количество бетонной смеси для работ.

    Основные составляющие бетона для фундаментных работ

    Для приготовления бетонной смеси нам понадобятся следующие материалы: заполнители бетона крупной фракции – щебень либо гравий; заполнители мелкой фракции – отсев либо песок; вода и, конечно же, цемент. Разберем далее составляющие бетона по характеристикам.

    Например, песок для сооружения фундамента, можно заказать с доставкой на строительную площадку. Рекомендуют применять речной песок. Но местность застройки может регламентировать и доставку песка, доступного и добытого в данном регионе. Для фундаментных работ отлично подойдет и карьерный песок. Главное, чтобы песок был чистым и не содержал ила и глинистых примесей, которые значительно могут снизить качество бетонной смеси. Согласно нормам, песок может содержать в себе примесей не более пяти процентов. Песок для приготовления бетонной смеси не должен быть слишком мелким, размеры частиц материала должны быть 1,2-3,0 мм. Загрязненность песка можно проверить, насыпав его в обычную пластиковую бутылку и залив водой, взболтать. Вода должна быть практически чистой, в лучшем случае, немного мутноватой. Если же вода стала слишком мутной и при отстаивании, проявляется глиняный осадок, значит, песок с большим содержанием примеси глины и применять его для приготовления бетонного раствора не рекомендуется.

    Относительно гравия, щебня также можно долго спорить, какому виду отдать предпочтение: обкатанному либо дробленному. Практически на сто процентов может быть уверенность, что вы приобретете материал, добытый в данной местности. При этом рекомендуется щебень перед применением вымыть и очистить от посторонних включений. Вымыть на строительной площадке щебень можно, например, водой из шланга, но стоит проследить за тем, чтобы в состав не попала земля. Земля в себе содержит достаточно высокое количество органики, которая влияет на бетон разрушающим действием. Гравий либо щебень лучше подойдет тот, у которого размеры частиц 1-5 см.

    Считают, что очень правильным решением при приготовлении бетонного раствора, применять отсев. Особую прочность отсев придает бетону. Отсев, чаще всего, применяют в качестве дополнительного наполнителя, поскольку цена его гораздо выше песка. Например, от состава смеси бетона отнимают по одной части песка и щебня, вместо этих частей добавляют две части отсева. Иногда, отсев в растворе играет роль основного наполнителя, вместо песка.

    Количество воды в бетонной смеси должно составлять около 20% от всей массы, ровно столько, чтобы раствор имел среднюю консистенцию. Водоцементное соотношение зависит и от марки применяемого цемента, поэтому лучше ознакомиться с инструкцией и характеристиками цемента. Заметим, что морская вода категорически не подходит, лучше применять питьевую воду. Если же пропорции составляющих смеси не выдержаны, а воды в бетоне много, то заполнитель плавает в массе, а усадка фундамента будет слишком большой. Избыток воды в бетонной смеси приводит к снижению несущей способности бетона и его дальнейшее растрескивание.

    Далее поговорим о самой главной составной части бетона – цементе. Цемент изготавливается из цементного клинкера, получаемого из природного сырья либо из искусственной сырьевой смеси. Сырьевая смесь содержит в себе три части известняка и одну часть глины, но вместо глины могут использоваться такие минералы как диатомит, трепел либо иные силикатные породы, близкие по химическому составу к глине. Сырье поддается обжигу до спекания, где в процессе после обжига, получается спекшаяся твердая масса, что и является цементным клинкером. Данная масса состоит из зерен размером с грецкий орех темного серого цвета, которые далее измельчают в шаровой мельнице до мелкого порошка.

    Часто, для улучшения качества цемента, при помоле в порошок вводят гидравлические добавки: около 3% гипса, до 15% трепела либо диатомита. Цемент считается высокого качества и имеет высокую склеивающую способность, если клинкер максимально измельчен до сверхтонкого помола, поскольку химические реакции при таком помоле ускоряются, и воссоединение материала с водой происходит по всей поверхности.

    Цемент подразделяется, в своем роде производства, еще на марки, которые обозначаются в числах: от 100 до 600. Числа обозначают прочность призм образцов в сжатии в диапазоне 10-60 МПа. Это значит, что марку цемента определяют пределом прочности. Происходит это таким образом, методом прессования образцы призмы сжимают друг с другом, а изготавливаются они из раствора: одна часть цемента смешивается с тремя частями песка с размером фракции 40х40х160 мм. Цемент с маркой 600 не применяется в частном домостроении, по причине слишком высокой стоимости. Данная марка цемента применяется в сооружении военных объектов, например, ракетные шахты, бункера и др., и называют его «Военным».

    Для частного строительства и сооружения фундаментов, применяют цемент, чаще всего, марки 500, реже – М-400. Конечно, подбирая марку цемента, выбор останавливается согласно конкретно разработанного архитекторского проекта, но стоимость между марками не на много различна, а экономить на собственном комфорте и безопасности не стоит.

    Цемент подразделяется и на виды: шлакопортландцемент, портландцемент и пуццолановый цемент, а также их варианты быстротвердеющего цемента. Все виды имеют одну природу, но некоторые особенности. Например, шлакопортландцемент обладает повышенной влагостойкостью, но пониженной морозостойкостью, что влияет на скорость набора прочности. Портландцемент является наиболее распространенным в применении материалом, который используют в строительстве любого вида сооружения, в том числе и заливке монолитных фундаментов. Портландцемент, в отличие от шлакопортландцемента, обладает меньшей влагостойкостью, но большей морозостойкостью. Для сооружения подземных и подводных конструкций рекомендуют применять пуццолановый портландцемент, поскольку при использовании его на открытом воздухе, теряются его качества прочности и получаем большую усадку.

    Для ускорения фундаментных работ, можно применять быстротвердеющие цементы, но стоит знать, что работать с ними также необходимо очень быстро, что крайне не практично при строительстве. Поэтому, опытные специалисты при сооружении монолитного фундамента, рекомендуют применять портландцемент.

    Заметим, что цемент рекомендуют приобретать перед началом непосредственных работ с ним. Поясняется рекомендация тем, что цемент, хранящийся на складе около месяца, теряет около 10% своей прочности; три месяца на складах – 20%; после года хранения теряется около 40%, а пара лет отнимает у цемента больше 50% прочности. Если при вскрытии мешка с цементом вы обнаружили внутри комки, а может и совсем затвердевший цемент, не стоит расстраиваться, поскольку если комки разрушаются под сжатием пальцев, то цемент смело можно использовать. Вскрытые мешки цемента не стоит оставлять открытыми на ночь. Совет, не рекомендуют увеличивать пропорцию цемента в смеси бетона, это не добавит прочности бетону, а наоборот, снизит ее. Рекомендуемый оптимальный состав бетона для фундаментных работ можно увидеть в таблице расположенной выше.

    Подбираем правильно состав бетонной смеси

    Пропорции материалов бетона для заливки фундамента могут быть следующие: например, если будем брать с расчета по десять килограммов, то на 10 кг цемента, возьмем 30 кг песка, 40 кг гравия, либо 50 кг щебня. Для цемента, например М400, нужно домешивать воды вполовину меньше веса всех остальных компонентов. Например, если вес сухой смеси из цемента, песка, гравия либо щебня, составляет около 90 кг, то воды необходимо взять около 45 литров. Раствор должен получаться достаточно плотным, но не слишком, но и не быстро стекать с лопаты. Если смесь получается слишком плотной, то можно добавить воды.

    Стоит помнить, что сырой песок также содержит в себе влагу, поэтому его необходимо либо высушить, либо применять на несколько литров меньше воды. Заметим, что песка в составе бетона должно быть в два раза меньше, чем гравия. Замес бетона можно производить в железной ванной, на деревянном настиле либо железном листе, в деревянном корыте, или в бетономешалке. Главное, проследить за тем, чтобы в смесь не попали никакие посторонние примеси, а смесь была тщательно перемешана до однородности. Для этого, вначале мы засыплем сухие составные ингредиенты, тщательно перемешаем их лопатой и понемногу станем доливать воды. Бетонная смесь должна быть равномерно перемешана и полностью увлажнена, а использовать ее, после приготовления, нужно в течение пары часов.

    Заливку фундамента, желательно, производить в теплое время года. Часто, фундаментные работы происходят в холодное время года, поэтому рекомендуем использовать для бетона подогретую воду. Это ускорит затвердевание бетонной смеси после заливки, а при замесе не даст затвердеть раньше. При жаркой погоде, заливку бетона стоит производить с добавлением холодной воды в смесь, чтобы схватывание не происходило очень быстро. После заливки фундамента, чтобы убрать лишний воздух в слое смеси и уплотнить бетон, воспользуемся специальным глубинным вибратором, либо обычным куском арматурины, которым прошпигуем слой бетонной заливки в нескольких местах, а опалубку простучим снаружи молотком.

    Рассчитываем необходимое количество бетонной смеси для работ

    Грамотное и экономически целесообразное строительство фундамента, заключается в правильном расчете требуемого объема бетона. Излишек приобретенного материала будет чревато выброшенными средствами на ветер, а недостаток бетонной смеси на строительной площадке, приведет к лишней беготне и потраченному драгоценному времени. В связи с этим, нужно достаточно ответственно отнестись к точному расчету необходимого количества бетона.

    Марку бетона мы можем с легкостью определить. Цемент нужно подбирать по марке очень тщательно, поскольку, например, цемент М-200, уже может не соответствовать своей маркировки из-за длительного хранения, и отвечать характеристикам М-180. Соответственно, после замеса, заливки и прочих работ, марку бетона мы получим, в лучшем случае, около 100. Бетон мы получим маркой в полтора либо два раза, ниже, чем марка цемента. В таблице приведены значения водоцементной смеси.

    Бетон, марка которого соответствует, например, 100, выдержит нагрузку около 100 кг\см2, поэтому столбчатый фундамент, изготовленный из такой марки бетона, с сечением столбов 20х20 см, с площадью поперечного сечения 400 см2, может выдержать нагрузку весом около 40 тонн. Соответственно, четыре таких столба могут нести на себе дом массой в 160 тонн. При применении цемента М-400, сохранив пропорции замеса, получим, в итоге, бетон М-200. Конечно, ленточный фундамент, будет распределять вес всего дома по большей площади, поэтому даже при отклонении от технологии замеса и заливки фундамента, он будет оставаться достаточно прочным и не разрушится.

    Каждая марка бетона дает разную усадку, поэтому необходимо выяснить точно значение каждого параметра, поскольку, чем больше коэффициент усадки, тем больше смеси бетона нам понадобится для заливки. Например, фундамент формы параллелепипеда потребует объем раствора бетона, который возможно узнать по следующей формуле: ширину фундамента умножаем на длину и на высоту (V=abh). Полученный показатель умножим на коэффициент усадки нашей марки бетона. Значение, которое мы получим в итоге, делим на 1,05. Значение 1,05 определяет примерный объем дополнительных элементов, таких как, например, арматура. Если же форма проектируемого фундамента не формы параллелепипеда, а, например, параллелограмм, в основании трапеция и прочее, значит, ищем знания в школьной геометрии, где формулы расчетов объемов различных фигур точно имеются.

    Состав бетона: пропорции раствора, расчет составляющих :: ООО «ТПК»

    17 февраля 2021 г.

    Бетон – самый распространенный стройматериал, по сути он является искусственным камнем. Его применяют как для изготовления элементов строительных конструкций, так и в монолитном строительстве. Своей популярностью он обязан высокой прочности на сжатие, долговечности и доступности. Рассмотрим, из чего состоит бетон, каково соотношение ингредиентов и какими качествами они должны обладать.

    Что входит в состав бетона

    Главные компоненты бетонной смеси – это цементный порошок и вода, активизирующая его вяжущие свойства. Помимо них в состав бетона входят песок и наполнитель крупной фракции – щебень или крошка гранита. Для улучшения качеств бетонного раствора и придания определенных свойств конечному продукту в него могут в небольших количествах вводиться специальные добавки.

    Ингредиенты, из которых состоит бетон, должны соответствовать следующим требованиям:

    • Цемент должен быть с неистекшим сроком годности и соответствовать марке изготавливаемого раствора.

    • Вода применяется только чистая, ее примеси могут негативно сказываться на качестве конечного продукта.

    • Песок должен быть чистым, со средним или крупным размером частиц. При наличии глины и других примесей его промывают.

    • Вид и размеры заполнителя выбираются, исходя из назначения продукции. Для особо прочных марок используют гранитную крошку, для стандартного материала – щебенку крупной (40 мм) или мелкой (20 мм) фракции.

    • Добавки применяются для достижения конкретных свойств, они увеличивают цену стройматериала, поэтому используются по минимуму.

    Для получения качественного состава бетона помимо правильного выбора компонентов необходимо соблюсти рецептуру изготовления.

    Пропорции стандартного состава бетона

    Главная пропорция бетонной смеси – это водоцементное соотношение (В/Ц), этот показатель в среднем должен составлять 0,5, т. е. воды берется вдвое меньше по весу, чем цемента. Для разных марок допустимое В/Ц может колебаться в пределах 0,75- 0,4, чем оно меньше, тем выше прочность и морозостойкость. Однако раствор с низким В/Ц плохо растекается и неудобен при заливке фундаментов, стяжек, поэтому для таких случаев либо этот коэффициент увеличивают, либо используют пластифицирующие добавки.

    На бетонных заводах пропорции бетона определяются для каждой марки по таблицам, согласно утвержденным стандартам. При самостоятельном изготовлении используют рецепт:

    • 1 часть (по весу) воды;

    • 2 ч. цемента;

    • 3-6 ч. песка;

    • щебня – в 1,5-2 раза больше, чем песка.

    В среднем вес наполнителей должен быть в 4-9 раз больше веса цементного порошка. Чем меньше это соотношение, тем материал будет прочнее и дороже, поскольку цемент – самый дорогой компонент.

    Обозначения в маркировке

    Основные показатели в маркировке – это марка (М) и класс прочности (В), эти величины идентичны. Число после буквы М показывает выдерживаемую нагрузку на сжатие в кг на 1 кв. см материала. Класс прочности обозначается буквой В, число после нее указывает максимально допустимую нагрузку на 1 кв. см в мПа. Дополнительные обозначения в маркировке:

    • F – морозостойкость, измеряемая числом допустимых циклов замерзания и оттаивания;

    • W – водопроницаемость, указывающая давление влаги, которому способен противостоять материал;

    • П – подвижность, определяемая степенью текучести раствора.

    Также в маркировке отдельных марок могут присутствовать обозначения ВС (высокопрочные) и СМ (с мелким щебнем «семечкой»).

    Порядок изготовления бетонной смеси

    Компоненты состава бетонной смеси отмеряются согласно рецептуре и смешиваются в следующем порядке:

    • цементный порошок тщательно перемешивается с песчаным наполнителем;

    • в воду вводятся и тщательно размешиваются добавки;

    • соединяются и перемешиваются сухая и жидкая составляющие;

    • в полученную однородную массу добавляется щебенка и перемешивается, чтобы заполнитель распределился равномерно по всему объему.

    При больших объемах бетонных работ эти операции удобнее производить в бетономешалке.

    Применение бетона

    Область применения этого стройматериала зависит от его марки. Для строительства частных домов используются:

    • М150 – при подготовительных работах перед заливкой фундамента;

    • М200 – для фундаментов, отмосток, стяжек, дорожек;

    • М300 – для монолитных фундаментов, плит перекрытия со средней нагрузкой, лестниц;

    • М350 – для перекрытий с высокой нагрузкой, ригелей, бассейнов, колонн и т.п.

    Применение М400 и выше в частном строительстве экономически не целесообразно.

    Что произойдет, если положить в бетон слишком много цемента?

    Бетон — это универсальный и мощный инструмент для многих видов строительства. Его сила заключается в прекрасном балансе различных составляющих его компонентов. Понимание этих соотношений и ценности каждого из них позволяет создать наиболее эффективную форму бетона, но что, если вы добавите слишком много цемента?

    Добавление слишком большого количества цемента в бетон может привести к ряду недостатков. Если к смеси будет добавлено слишком много, ухудшится удобоукладываемость бетона, и некоторые заполнители не будут должным образом сцепляться с цементом.Если используется слишком много по сравнению с заполнителем, структурная целостность конечного продукта, вероятно, снизится.

    Мы сосредоточимся на рисках использования неправильных соотношений для изготовления бетона и на том, к чему может привести каждый из них. Всегда следует уделять пристальное внимание тому, насколько задействован каждый из этих элементов.

    Изображение через Shivanshu Guar через Unsplash

    Добавление слишком большого количества цемента в смесь

    Поскольку паста, из которой состоит бетон, является такой важной частью процесса, добавление слишком большого количества определенного элемента может иметь некоторые существенные недостатки.

    Здесь важно отметить, что в идеале вы хотите добавить как можно меньше воды в пастообразную смесь. Вообще говоря, чем больше соотношение цемента к воде, тем лучше будет полученная паста для бетона.

    Тем не менее, очевидно, что у добавления слишком большого количества цемента к пастообразной смеси есть свои недостатки. К счастью, первичный легко заметить сразу.

    Этот основной недостаток добавления слишком большого количества цемента в пастообразную смесь основан на конечной консистенции.Больше цемента означает, что паста будет менее жидкой и не сможет правильно растекаться. Это означает, что когда вы комбинируете его с заполнителем, соединение между этими двумя компонентами не происходит должным образом.

    В хорошей бетонной смеси паста в достаточной степени закроет все необходимые промежутки между более крупными и пористыми заполнителями. Когда паста становится слишком густой из-за слишком большого количества цемента, в готовой смеси могут образоваться дыры. Это называется сотами и может привести к заметным побочным эффектам (источник).

    Эти воздушные карманы могут создавать пространство для проникновения воды в бетон, что, в свою очередь, со временем приводит к его ухудшению. Это происходит во время циклов замораживания-оттаивания, из-за которых удерживаемая внутри влага расширяется и сжимается. Это может создать трещины на поверхности и напрямую повлиять на структурную целостность бетона.

    Пористый бетон также чувствителен к кислотным и коррозионным веществам из окружающей почвы. Он вступает в реакцию с цементом, который содержит значительное количество воды, и может вызвать дальнейшее разложение (источник).

    Добавление слишком малого количества цемента в смесь

    Хотя мы смотрим на негативные последствия слишком большого количества цемента в бетоне, безусловно, стоит отметить, что верно и обратное. Это особенно актуально, когда в пастообразную смесь добавляется слишком мало цемента.

    Когда цемент и вода смешиваются вместе, они подвергаются процессу, называемому гидратацией. Это приводит к затвердеванию цемента и затвердеванию бетона. Если соотношение воды и цемента выполнено правильно, этот процесс сделает бетон прочным и долговечным.

    Однако, если задействовано слишком мало цемента и слишком много воды, в процессе гидратации остается некоторое количество лишней воды.

    Эта вода останется внутри бетона и приведет к образованию пустот в конечном продукте по мере испарения воды. Эти отверстия ослабляют структурную целостность бетона и снижают его прочность на сжатие, что является одним из основных атрибутов, требуемых при использовании бетона (источника).

    Еще одним недостатком слишком большого количества воды в пасте является усадка.Цемент всегда будет подвергаться некоторой легкой усадке в процессе гидратации. Однако, если воды слишком много, эта усадка может быть чрезмерной, так как оставшаяся вода испаряется.

    Значительная усадка может привести к образованию трещин в бетоне, что снижает прочность конечного продукта на разрыв.

    Избыток воды также может привести к так называемому пылеобразованию. Это когда паста позволяет более мелким частицам заполнителя всплывать на поверхность смеси. Затем он осядет там до завершения процесса сушки и оставит тонкий слой наверху.Опять же, это может повлиять на целостность конечного продукта.

    Как видите, лишняя вода имеет больше недостатков, чем избыток цемента в пастообразной смеси. Это означает, что при их объединении лучше всего ошибиться на стороне цемента.

    Слишком много пасты в пропорции к заполнителю

    Еще одно соображение относительно относительных пропорций компонентов бетона — паста по сравнению с заполнителем. Как известно, паста состоит из цемента, воды и воздуха. Однако, даже если у вас получится идеальное соотношение, вы должны учитывать количество этой пасты, которое вы используете для имеющегося у вас заполнителя.

    Если вы используете слишком много пасты, полученную смесь будет легче наносить и наносить. Это потому, что он более жидкий и будет течь в необходимые места. Это преимущество, но есть и существенный недостаток.

    При меньшем количестве заполнителя снижается структурная целостность и повышается вероятность растрескивания бетона. Это особенно актуально при экстремальных давлениях, которым часто подвергается бетон. Эти трещины могут привести к дальнейшей деградации и появлению открытых пространств в бетоне, которые могут стать жертвой упомянутых выше проблем с замораживанием-оттаиванием.

    Другой, возможно, менее серьезный фактор, который следует учитывать при этом соотношении, — это связанные с этим затраты. Цемент — самый дорогой компонент бетонной смеси, и использование большего количества, чем необходимо, приведет к ненужным расходам. Хотя это может быть минимально, чем больше конкретики требуется для вашего проекта, тем больше это складывается.

    Создание и работа с бетоном — это балансирующий процесс, требующий самоотдачи и понимания. Используйте эти предупреждающие знаки, чтобы отметить потенциально неправильные пропорции в вашей бетонной смеси и соответствующим образом отрегулировать.

    Изображение: Vic Shen через Unsplash

    Связь между бетоном и цементом

    Хотя вы, вероятно, знакомы как с цементом, так и с бетоном, вам может помочь быстрое освежение знаний, прежде чем мы углубимся в него.

    В общих чертах, бетон — это конечный продукт, а цемент — это всего лишь компонент смеси, из которой получается бетон.

    Бетон обычно состоит из четырех отдельных частей.Наибольшую долю, около 60–75%, составляют агрегаты (источник). Эти заполнители будут различаться по размеру в зависимости от задачи, для которой используется бетон.

    Заполнитель обычно состоит из камней, песка или гравия. Чем мельче используется заполнитель, тем более пластичным будет влажный бетон и тем более гладким будет конечный продукт.

    Следующая часть строительства бетона включает в себя так называемую пасту. Он состоит из трех основных элементов: воды, цемента и воздуха. Соотношение этой смеси во многом определяет прочность и долговечность бетона при схватывании.Это будет основной темой данной статьи.

    По данным Portland Cement Association, типичные соотношения для различных компонентов бетона: 60–75% заполнителя, 7–15% цемента, 14–21% воды и до 8% воздуха.

    Изготовление бетона

    Чтобы сделать бетон, вы должны соединить каждую из вышеперечисленных частей вместе. Первый шаг — смешать цемент и воду до образования пасты. На этом этапе к смеси цемента и воды можно добавить воздух.Воздух можно улавливать разными способами, даже просто путем перемешивания, с основной целью повышения удобоукладываемости бетона.

    Воздушные пустоты, добавленные в смесь, также увеличивают устойчивость к циклам замораживания-оттаивания, которые могут возникнуть. Однако увлеченный воздух также снизит прочность бетона, поэтому это нужно делать осторожно и осторожно (источник).

    После объединения цемента и воды начнется процесс гидратации. Гидратация происходит, когда цемент вводится в воду.Каждая из частиц цемента образует узел, который позволяет им связываться с соседними частицами. Сюда входят и другие частицы цемента, но, что наиболее важно, различные частицы заполнителя.

    Вот почему вы должны быстро смешать его с заполнителем, прежде чем произойдет это соединение и цемент не начнет затвердевать. Подождите слишком долго, и вы можете застрять в мешках с твердым бетоном , хотя на случай, если это произойдет, у вас все еще есть варианты.

    Смешивание — важная часть процесса, потому что оно позволяет цементу попасть в промежутки между всем заполнителем и связать все вместе.

    После объединения всех этих частей результат становится конкретным. Однако понимание эффективности этого бетона требует рассмотрения недостатков используемого превышения соотношений между цементом, водой и заполнителем.

    Последние мысли

    Хотя в строительстве бетона задействовано не так много компонентов, каждый из них требует обдумывания и понимания для правильного выполнения. Это особенно касается того, сколько цемента используется в процессе, поскольку это наиболее реактивная и важная часть всей операции.

    Слишком много цемента в пасте может привести к неправильному связыванию заполнителя, а слишком маленький риск еще хуже из-за избытка воды. Слишком много пасты может привести к снижению целостности бетона и увеличению стоимости проекта из-за относительной стоимости цемента.

    Метод расчета пропорции смеси для грубозернистого бетона, армированного стальным волокном, из вторсырья

    3.1. Содержание стального волокна

    На основании экспериментальных результатов, прочность на изгиб увеличивается по мере увеличения V f от 0 до 2%, независимо от того, r g = 0 или r g = 100% .Это указывает на то, что чем выше V f , тем лучше усиливающее влияние стальной фибры на прочность на изгиб. Поскольку волокна MF и WF имеют одинаковое соотношение сторон, влияние MF и WF на прочность на изгиб RCAC и NCAC очень похоже. Соотношение сторон HF намного выше, чем у MF и WF, и, следовательно, прочность на изгиб и коэффициент усиления HF намного выше.

    Согласно упомянутому выше анализу, объемная доля ( V f ) и соотношение сторон ( l f / d f ) стальных волокон имеют большое влияние на прочность на изгиб RCAC. , который может быть полностью отражен характеристическим коэффициентом стальной фибры ( λ f ), где λ f = V f l f / d f .Связь отношения прочности на изгиб SFRCAC к RCAC с характеристическим коэффициентом стальной фибры, основанная на экспериментальных данных из этой статьи и предыдущей литературы [42], показана в уравнении, которое формулируется следующим образом:

    где, f ftm — прочность на изгиб SFRCAC, МПа; f tm — прочность на изгиб RCAC, который имеет ту же пропорцию смеси, что и SFRCAC, МПа; α f и β f — параметры, связанные со свойствами материала, здесь α f = 2.5, β f = 1.

    Связь между f ftm / f tm и λ f .

    Характеристический коэффициент стальной фибры может быть рассчитан по формуле (5) для требуемой прочности на изгиб SFRCAC, затем объемная доля стальной фибры может быть определена после выбора соответствующего типа стальной фибры и соотношения сторон.

    3.2. Соотношение вода-цемент

    Результаты испытаний на прочность на сжатие RCAC с различными W / C перечислены в.Очевидно, что прочность на сжатие f cu RCAC уменьшается с увеличением r g при том же W / C, потому что качество RCA ниже, чем NCA, как указано во многих предыдущих исследованиях [6,15 , 43,44].

    Для RCAC с r g 50% или 100% и W / C выше 0,35, f cu непрерывно увеличивается с уменьшением W / C, но для RCAC с W / C ниже 0,35, f cu немного уменьшается с уменьшением W / C.Это отличается от NCAC с r g 0%, где f cu непрерывно уменьшается с увеличением W / C. Это связано с тем, что разрушение RCAC вызвано повреждением слабого места, унаследованным от раздробленного RCA, а не повреждением цементного раствора, когда W / C ниже 0,35 и прочность на сжатие выше 50 МПа. Следовательно, прочность на сжатие RCAC в основном ограничивается прочностью RCA, а не W / C. Предыдущие исследования сделали аналогичные выводы [3,16].Следовательно, самое слабое место в бетонах, изготовленных из ПСА средней – высокой прочности (45–60 МПа), может быть определено прочностью ПСА или нанесенного раствора [3,16].

    Основываясь на положениях китайских стандартов JGJ55 [32], первым шагом в разработке смеси является определение W / C в соответствии с заданной прочностью на сжатие с использованием следующего уравнения:

    fcu, 0 = αafce (C / W − αb)

    (6)

    где ф у.е., 0 — кубическая прочность бетона на сжатие при 28 сутках, МПа; f ce — прочность цемента на сжатие при 28 сутках, МПа; W / C — соотношение цемент-вода; α a — коэффициент преобразования прочности цемента; α b — виртуальное соотношение цемент-вода. α a и α b зависят от качества и типа крупного заполнителя. Когда крупный заполнитель представляет собой гравий, α a = 0,53, α b = 0,2; когда крупный заполнитель представляет собой гальку, α a = 0,49, α b = 0,13.

    Когда W / C изменяется от 0,35 до 0,55, соотношение между отношением прочности на сжатие RCAC к прочности на сжатие цемента f cu / f ce и C / W показано в, в котором твердое тело баллы обозначают результаты тестирования.Ясно, что f cu / f ce пропорционально C / W для RCAC с константой r g , что соответствует принципу уравнения (6). Значения α a и α b для SFRCAC с разными r g могут быть получены путем регрессионного анализа экспериментальных данных, то есть α a = 0,53 и α б = 0.2 для r g = 0%; α a = 0,502 и α b = 0,217 для r g = 50%; α a = 0,476 и α b = 0,244 для r g = 100%.

    Связь между f cu / f ce и C / W.

    Качество грубого заполнителя, используемого в RCAC, связано не только со свойством RCA, но и со свойством r g .Как правило, качество RCA ниже, чем у NCA, α a уменьшается и α b увеличивается с увеличением на r g соответственно. Следовательно, связь α a , α b с r g может быть выражена следующим образом:

    αa = 0,53 (1 − αc × rg) αb = 0,2 (1 + αd × rg)

    (7)

    где α c и α d — коэффициент, относящийся к качеству переработанного заполнителя.Помещая значения α a и α b , полученные из результатов испытаний, в уравнение (7), было определено значение α c и α d для RCA. равными 0,1 и 0,2, что приводит к следующим уравнениям:

    αa = 0,53 (1−0,1 × rg) αb = 0,2 (1 + 0,2 × rg)

    (8)

    Когда RCA относится к категории II и целевая прочность на сжатие ниже 50 МПа, уравнение (8) может использоваться для определения α a и α b для RCAC.Для других видов RCA значение α c и α d может быть другим, и подходящее значение должно быть определено с помощью регрессионного анализа экспериментальных данных по уравнению (7), затем положить α a и α b в уравнение (6) для расчета водоцементного отношения.

    3.3. Содержание воды

    3.3.1. Влияние переработанного грубого заполнителя

    Согласно результатам экспериментов, связь между содержанием воды и осадкой RCAC показана на рис.Можно видеть, что, когда r g поддерживается постоянным, спад RCAC увеличивается с увеличением содержания воды. При том же содержании воды осадка RCAC уменьшается с увеличением r г . Это связано с тем, что RCA имеет более высокое водопоглощение, чем NCA, и поглощает больше воды при замесе бетона, что приводит к снижению эффективного водопоглощения и уменьшению осадки.

    Связь между влагосодержанием и осадкой RCAC.

    Обычно содержание воды определяется максимальным размером крупного заполнителя и желаемым диапазоном осадки.В Китае содержание воды в обычном бетоне обычно оценивается по таблице или рассчитывается с помощью следующего уравнения [39]:

    где м w — влажность, кг / м 3 ; T — желаемая осадка, мм; K — постоянная, определяемая типом и максимальным размером крупного заполнителя. Для другого типа заполнителя значение K может быть получено с помощью теста или справочной таблицы, K = 53 для крупного заполнителя щебня с максимальным размером 20 мм и K = 48.5 для крупного щебня размером не более 40 мм. Видно, что чем больше диаметр частицы, тем меньше значение K .

    На основании данных испытаний в этой статье формулы для содержания воды могут быть получены путем регрессии и представлены в. Это указывает на то, что связь содержания воды с осадкой является линейной функцией для SFRCAC с разными r g , наклоны этих линейных функций аналогичны, но постоянные члены увеличиваются с увеличением r g .Следовательно, связь между влагосодержанием и осадкой может быть выражена следующим образом:

    mw = 3,33 × (0,1 × T0 + кг)

    (10)

    где T 0 — спад RCAC; K g — параметр, относящийся к типу и максимальному размеру крупного заполнителя. Согласно регрессионному анализу данных испытаний в этой статье, K г получается как 49,7, 50,7 и 51,8 для r г 0, 50% и 100%, соответственно. K g больше не является константой, как K в уравнении (9), но увеличивается с увеличением r g . Это согласуется с тем, что содержание воды в RCAC увеличивается с увеличением r g . Разница в водопоглощении между RCA и NCA является важным фактором, влияющим на содержание воды в RCAC. Следовательно, формула расчета K g может быть выражена следующим образом:

    кг = K [1+ (ωra − ωna) × rg]

    (11)

    где ω ra — водопоглощение RCA; ω na — водопоглощение NCA; K — константа, зависящая от типа и максимального размера NCA, ее значение может быть получено с помощью теста или справочной таблицы.

    В этом исследовании значение K составляет 49,7 по результатам испытаний, а ω na = 1,4%, ω ra = 4,85%, как показано на. Подставляя значения этих параметров в уравнение (11), получаем K g = 50,6 для r g = 50% и K g = 51,4 для r g = 100% . Значение K g с различными r g , вычисленное по уравнению (11), было очень близко к результатам испытаний.Следовательно, содержание воды в RCAC может быть определено уравнениями (10) и (11).

    3.3.2. Влияние стальных волокон

    На основании результатов испытаний можно увидеть связь между спадом SFRCAC и V f в. Очевидно, спад уменьшается с увеличением V f . Для каждого типа стальной фибры спад SFRCAC уменьшается с увеличением r g . Из-за большего соотношения сторон HF уменьшение осадки RCAC с HF намного выше, чем у MF, и имеет мало общего с r g .Кроме того, подобное снижение просадки наблюдалось независимо от типа агрегата.

    Связь между коэффициентом уменьшения осадки и характеристическим коэффициентом стальной фибры ( λ f ) показана в, где точки взяты из результатов испытаний в этой статье и предыдущей литературе [44]. Очевидно, что степень уменьшения осадки приблизительно линейна с характеристическим коэффициентом стальной фибры, формула может быть определена на основе результатов испытаний:

    где T — желаемая осадка УПВК, мм; T 0 — осадка плоского бетона, соответствующая SFRCAC в той же пропорции смеси, мм.Когда определяется желаемый спад SFRCAC ( T ), можно рассчитать T 0 по уравнению (12), затем с помощью уравнения (10) можно определить содержание воды в SFRCAC.

    Связь между T / T 0 и λ f .

    3.4. Соотношение песка

    Результаты испытаний с использованием нового метода определения содержания песка, определенного уравнением (1), показаны на рис. Видно, что коэффициент песчанистости β s регулярно увеличивается с увеличением V f и r g .Для SFRCAC с тем же V f , β s увеличивается на 2,2%, поскольку r g увеличивается на 50%. Для SFRCAC с тем же r g , β s увеличивается на 0,7%, поскольку V f увеличивается на 0,5%. Этот результат очень близок к таковому для SFNCAC [45], где стальная фибра обрабатывалась как часть грубого заполнителя, используемого при расчете содержания песка, и был сделан вывод, что β s увеличивается на 0.8%, поскольку V f увеличивается на 0,5%.

    В тесте по этой статье содержание воды остается постоянным, и оседание, очевидно, уменьшается с увеличением V f и r g , хотя соотношение песка увеличивается с увеличением V f и r g . Однако спад при использовании нового метода содержания песка намного выше, чем в случае использования метода песчанистости, где соотношение песка было постоянным, равным 36%.Сравнение результатов этих тестов показано в. Очевидно, осадка SFRCAC при использовании нового метода соотношения песка намного выше, чем при использовании старого метода, особенно для SFRCAC с r g , равным 100%. Это указывает на то, что удобоукладываемость SFRCAC может быть улучшена за счет использования нового метода песчанистости.

    Сравнение осадки с использованием метода разного содержания песка.

    Сравнение измеренной прочности на сжатие SFRCAC, разработанного по новому и старому методу песчаного состава, показано на.Из этого видно, что для SFRCAC с константой r g его прочность на сжатие увеличивается с увеличением V f . Когда r g увеличивается от 0 до 100%, прочность на сжатие SFRCAC, разработанного с использованием старого метода соотношения песка, уменьшается, но прочность на сжатие, разработанная с использованием нового метода соотношения песка, немного увеличивается. Для SFRCAC с r g , равным 100%, разница в прочности на сжатие SFRCAC, разработанного новым и старым методом соотношения песка, более заметна.

    Сравнение прочности на сжатие с использованием метода разного содержания песка.

    Открывая тайну дизайна микса, часть 2 | Журнал Concrete Construction

    Adobe Stock / StockMediaProduction Уменьшающие воду добавки обладают способностью снижать на 5% до более чем 30% ожидаемое количество воды для смешивания, необходимое для достижения желаемой осадки.

    Стандартным документом в бетонной промышленности по проектированию смесей на протяжении многих лет является ACI 211.1, Стандартная практика выбора пропорций для нормального, тяжелого и массивного бетона. Хотя это не кодекс, спецификация или конкретный стандарт, он содержит большой объем информации и показывает общие тенденции, которых следует ожидать в отношениях, относящихся к широкому спектру материалов для изготовления бетона.

    Рисунок 2: Содержание воды для заполнителей различных размеров, основанное на ACI 211.1 для бетона без воздухововлекающих добавок.

    Одним из основных вкладов документа является продуманный процесс проектирования смеси, начиная с выбора желаемой осадки и размера крупного заполнителя, что, в свою очередь, приводит к оценке требуемого содержания воды (с использованием данных, подобных тем, которые показаны на Рисунке 2 Части 1). ).ACI 211.1 предупреждает разработчика смеси о ряде других факторов, влияющих на удобоукладываемость, помимо содержания воды и размера заполнителя. Предлагаемое мной расширение этих примечаний показано на Рисунке 6, показывая относительное увеличение или уменьшение предлагаемого содержания воды в процентах от рекомендуемых значений ACI.

    Эта диаграмма особенно удобна для оценки воздействия водоудерживающих добавок, которые способны снижать на 5–30% ожидаемое количество воды для смешивания, необходимое для достижения желаемой осадки.Это снижение зависит от эффективности выбранного водоредуктора и его совместимости с вяжущими материалами. В качестве альтернативы использование редуктора воды без снижения содержания воды в основном то же самое, что увеличение содержания воды на 5–30%.

    Рисунок 6. Корректировки содержания воды в процентах от рекомендованных ACI 211.1. Эти корректировки показывают, почему спад не является постоянным или надежным индикатором содержания воды. При постоянном содержании воды изменение одного или нескольких из этих факторов приведет к другому спаду.

    Дополнительные вяжущие материалы, такие как летучая зола, могут также снизить содержание воды из-за гладкой сферической формы частиц, но когда используется гораздо меньший микрокремнезем, влияние площади поверхности становится более важным, и содержание воды необходимо увеличивать. Вот почему микрокремнезем почти всегда используется в сочетании с высокодисперсными водоредуцирующими добавками. Отметим также, что использование воздухововлекающей добавки так же полезно для снижения необходимого содержания воды, как и добавка, уменьшающая количество воды, действующая с эффективностью около 10%.

    По-прежнему следуя последовательности ACI 211.1, после определения содержания воды разработчик смеси устанавливает требуемое значение отношения воды к вяжущим материалам (Вт / см). Это основано на указанной 28-дневной прочности на сжатие, точности производства бетона, указанном значении вт / см и требованиях строительных норм, связанных с условиями воздействия окружающей среды, в которые бетон будет испытывать (например, риск повреждения от замораживания-оттаивания, сульфатная атака). , или коррозия арматурной или предварительно напряженной стали).

    При таком рационально выбранном и часто предписанном кодексом количестве в / см в руке вес цементных материалов затем определяется простым делением содержания воды, необходимого для удобоукладываемости, на в / см, необходимого для прочности и долговечности. Мудрость этого шага часто упускается из виду, потому что в этой процедуре проектировщик смеси должен удовлетворять двум требованиям к бетону:

    1. Обеспечить удобоукладываемость, требуемую подрядчиком. Выберите подходящие заполнители и отрегулируйте содержание воды, а затем установите вес / см, чтобы обеспечить прочность и долговечность, необходимые владельцу и инженеру.

    Затем независимо определяется общее количество вяжущих материалов в зависимости от этих двух этапов. Процесс не начинается с предварительного выбора общего содержания вяжущих материалов, но эта мудрость приносит с собой цену.

    Команда Алкон Бетонные смеси — это компромисс между множеством параметров.

    Выберите любые два
    Например, допустим, нам нужна 5-дюймовая осадка с 1-дюймовым камнем, воздухововлекающим и обезвоженным, чтобы на 15% снизить базовое содержание воды, рекомендованное ACI 211.1. Это дает нам содержание воды 85% из 325 фунтов воды на кубический ярд, или около 276 фунтов воды на кубический ярд.

    Теперь, если требования к прочности и долговечности не слишком жесткие, мы могли бы использовать 0,50 Вт / см, а общий вес вяжущих материалов составил бы 276 / 0,50 = 552 фунта на кубический ярд. Если бы требования к прочности или долговечности были более строгими и требовалось водоцементное соотношение 0,45, цементные материалы поднялись бы до 613 фунтов на кубический ярд, а затем подскочили бы до 690 фунтов на кубический ярд при 0 Вт / см.40.

    Учитывая цену на цемент, это будет иметь серьезные финансовые последствия; Это неудивительно, поскольку продукт более высокого качества обычно стоит дороже. Но, выходя за рамки общего ценностного предложения, увеличение общего содержания вяжущих материалов также увеличит углеродный след, теплоту гидратации, возможность вредных химических реакций и общий объем пасты. Это, в свою очередь, может привести к дополнительной усадке и может потребоваться больше воздуха для защиты большого объема пасты от замерзания и оттаивания.

    Но существенным моментом является то, что после определения содержания воды и в / см на какой бы то ни было основе выбор общего веса вяжущих материалов больше не существует. Но в эту игру можно играть несколькими способами.

    Из трех переменных — содержание воды (w), соотношение водоцементных материалов (w / cm) и общий вес вяжущих материалов (cm) — разработчик смеси или разработчик смеси может выбрать любые две независимо, но не все три.

    Если мы хотим достичь более высокой прочности и долговечности, минимизируя отрицательные последствия увеличения количества вяжущих материалов, у нас нет другого выбора, кроме как снизить необходимое содержание воды за счет разумного использования химических добавок, дополнительных вяжущих материалов или благоприятного смешивания крупнозернистых, промежуточные и мелкие заполнители (или попробуйте убедить подрядчика укладывать бетон на более низкую осадку).Если мы хотим избежать непреднамеренного увеличения усадки при увеличении объема пасты, тогда нам, возможно, придется обратиться к добавкам, уменьшающим усадку, или другим стратегиям для контроля усадки или неизбежных трещин.

    Итак, мы можем выбрать любые два: ширина, ширина / см или см. Однако, если нам не нравится третий, нам придется доплатить, чтобы получить то, что мы хотим.

    Корректировки и пропорции смеси должны производиться попарно с вниманием к сохранению ключевых параметров, которые важны для характеристик конкретной смеси, начиная с выхода и включая Вт / см , см , общее содержание пасты или фракцию раствора. .Помните, что все в миксе влияет на все остальное.

    Завершение смеси
    Когда цементная пыль, наконец, осядет на большие дебаты w, w / cm и cm, разработчик смеси знает общий вес замеса воды и цементных материалов, которые затем могут быть преобразованы в пасту. объем. На этом этапе может быть полезно разделить этот объем пасты на общий объем бетона (1 кубический ярд или 1 кубический метр), чтобы определить объемную долю пасты — мы обсуждали последний вопрос в Части 1.Помните, что объем пасты около 25%, вероятно, приведет к управляемой усадке, тогда как значения 30% или более могут привести к проблемам с усадкой, особенно для плоских работ.

    Затем разработчик смеси выбирает содержание воздуха на основе наиболее строгих требований либо спецификаций проекта, либо требований строительных норм и правил, затем складывает общий объем пасты плюс воздух. Общий совокупный объем затем получается путем вычитания объема пасты и воздуха из расчетного объема целевой смеси, который в U.S. обычно составляет 1 кубический ярд или 27 кубических футов.

    Опытные производители бетона, работая со своими клиентами, уже довольно хорошо разбираются в лучшей смеси грубых, мелких и промежуточных заполнителей, используемых для заполнения этого необходимого объема заполнителя, чтобы удовлетворить потребности подрядчика в размещении, перекачке, уплотнении и отделке бетон.

    Если такая смесь не очевидна, ACI 211.1 предлагает подход для оценки содержания крупного заполнителя на основе размера крупного заполнителя, насыпного веса единицы и модуля крупности песка.Этот гениальный метод фактически компенсирует естественную тенденцию частиц крупного заполнителя к эффективному уплотнению, с поправкой, которая увеличивает содержание крупного заполнителя, когда песок мелкий, и уменьшает содержание крупного заполнителя для более крупного песка. Эта поправка помогает учесть большую дополнительную площадь поверхности мелкого песка, которую необходимо покрыть цементной пастой, и всегда увеличивает потребность в воде.

    Предупреждающие флаги
    Как и почти все остальное в нашей отрасли, существуют десятки локальных вариаций этапов проектирования смеси, которые обсуждались до сих пор, и продемонстрированная производительность с местными материалами и местными методами проектирования смеси обычно более надежна для делать прогнозы, чем диаграммы, графики и таблицы, опубликованные на национальном уровне.Но независимо от используемого метода, будь то корректировка существующего микса или новая смесь, созданная изящной компьютерной программой, конечным результатом является «пробное микширование». Это остается пробной смесью до тех пор, пока не представится возможность испытать ее в лаборатории (обычно на прочность, а иногда и на долговечность), и выпустить ее в полевых условиях достаточно большими партиями, чтобы оценить пригодность свежего бетона.

    Когда вы объединяете меняющиеся источники материалов и повседневную изменчивость местных материалов с тем фактом, что типичные методы смешанного проектирования упрощают сложное поведение, вы понимаете, почему мы не можем предсказать точное поведение заранее, не полагаясь на исчерпывающие и постоянные тестирование.Фактическая конкретная производительность — это цель; давайте не будем опережать метод смешанного дизайна над конкретными результатами.

    Поскольку первые результаты испытаний начинают поступать, это абсолютно нормально, и ожидается, что в предлагаемую бетонную смесь будут внесены изменения. Вот почему мы тестируем. Но при внесении корректировок важно понимать, что бетонная смесь представляет собой замкнутую систему с фиксированным объемом, который представляет собой сумму объемов всех ингредиентов.

    Это означает, что вы не можете регулировать одну и только одну составляющую микса.Например, если вы решите изменить совокупное содержимое, вы также должны изменить содержимое пасты так, чтобы общий объем по-прежнему составлял 27,00 кубических футов, иначе ваша смесь будет постоянно ниже урожайности.

    Если принято решение об увеличении содержания воды (для удобоукладываемости), это увеличивает общий объем бетона, но без увеличения содержания вяжущих материалов. В результате фактический вес вяжущих материалов на кубический ярд был уменьшен. Как минимум, корректировки и пропорции смеси должны производиться попарно с вниманием к сохранению ключевых параметров, которые считаются важными для характеристик конкретной смеси, начиная с выхода и включая вес / см, см, общее содержание пасты, и растворная фракция.Моим наставником был химик-цемент Флойд Слейт, который всегда говорил: «Помните, что в бетонной смеси все влияет на все остальное».

    Наконец, у слова «дизайн» есть некоторые интересные, а иногда и тревожные коннотации, когда оно используется в контексте дизайна микса. Джим Шилстон, известный эксперт по бетонным материалам, всегда старался различать составление смеси и ее дозирование. Он определил «состав смеси» как выбор шести ключевых параметров производительности:

    • осадка или осадка
    • максимальный номинальный размер заполнителя
    • типы цемента и дополнительных вяжущих материалов (SCM)
    • механические свойства или свойства, связанные с долговечностью
    • Соотношение водоцементных материалов
    • Содержание воздуха

    После того, как эти параметры определены разработчиком или производителем бетона, внимание будет обращено на пропорцию смеси, для которой можно разработать любое количество полностью приемлемых бетонных смесей из широкого спектра местные материалы в большом регионе для удовлетворения «дизайнерских» требований.

    Бетон, несомненно, является искусственным материалом, и нет никаких сомнений в том, что креативность и навыки решения проблем, связанные с профессией дизайнера, могут и должны быть применены к проблеме разработки бетонной смеси, которая будет соответствовать особым требованиям проекта. . Но суровая правда заключается в том, что мы, возможно, еще не в состоянии предсказать характеристики бетонной смеси с тем же уровнем надежности, который мы привыкли ожидать при проектировании конструкций.

    За исключением требований на основе кодов для приемки бетона, у нас нет основанных на коде процедур для прогнозирования прочности или других механических или связанных с долговечностью свойств на основе ингредиентов смеси и пропорций, которые каким-либо образом аналогичны нашему времени — и проверенные исследованиями расчетные уравнения на несущую способность элементов конструкций и узлов.Некоторые агентства переходят к требованию, чтобы проекты смесей готовились лицензированными профессиональными инженерами, но это может быть контрпродуктивным, если такие требования будут исключать подготовку проектов смесей квалифицированными специалистами по бетону, которые накопили многолетний опыт в сложных взаимодействиях своих местных материалов. Это те люди, которые нам нужны для создания наших миксов!

    PCC Mix Основы дизайна — интерактивное покрытие

    PCC состоит из трех основных ингредиентов: заполнителя, воды и портландцемента.По данным Portland Cement Association (PCA, 1988 [1] ):

    «Целью разработки бетонных смесей является определение наиболее экономичной и практичной комбинации легкодоступных материалов для производства бетона, который будет удовлетворять эксплуатационным требованиям в конкретных условиях использования».

    Дизайн смеси

    PCC развивался в основном благодаря опыту и хорошо задокументированным эмпирическим отношениям. Обычно процедура составления смеси включает два основных этапа:

    1. Дозировка смеси .На этом этапе в качестве входных данных используются желаемые свойства PCC, а затем определяются требуемые материалы и пропорции на основе комбинации эмпирических соотношений и местного опыта. Существует множество различных методов дозирования PCC разной сложности, которые работают достаточно хорошо.
    2. Тестирование смеси . Затем пробные смеси оцениваются и характеризуются путем проведения нескольких лабораторных испытаний. Хотя эти характеристики не являются исчерпывающими, они могут дать разработчику смеси хорошее представление о том, как конкретная смесь будет работать в полевых условиях во время строительства и при последующей загрузке трафика.

    В этом разделе рассматриваются основы проектирования смесей, общие для всех методов проектирования смесей PCC. Во-первых, обсуждаются две основные концепции (дизайн смеси как моделирование, а также термины и отношения веса и объема), которые задают основу для последующего обсуждения. Во-вторых, представлены переменные, которыми может манипулировать дизайн микса. В-третьих, представлены основные цели дизайна миксов. Наконец, представлена ​​общая процедура расчета смеси.

    Концепции

    Перед тем, как обсуждать какие-либо особенности проектирования смесей, важно понять пару основных концепций проектирования смесей:

    • Mix design — это имитация
    • Термины и отношения массы и объема

    Mix Design — это моделирование

    Прежде всего, дизайн смеси — это лабораторное моделирование.Дизайн смеси предназначен для моделирования реального производства, конструкции и производительности PCC. Затем на основе этого моделирования мы можем предсказать (с достаточной уверенностью), какой тип дизайна смеси лучше всего подходит для конкретного рассматриваемого приложения и как он будет работать.

    Поскольку это моделирование, микширование имеет свои ограничения. В частности, существуют существенные различия между лабораторными и полевыми условиями. Например, испытание смеси обычно проводится на небольших образцах, которые отверждаются в тщательно контролируемых условиях.Эти значения затем используются для заключения о том, как смесь будет вести себя в полевых условиях. Несмотря на такие ограничения, процедуры проектирования смесей могут обеспечить рентабельное и достаточно точное моделирование, которое полезно при принятии решений по проектированию смесей.

    Термины и отношения веса и объема

    Более точные методы расчета смесей имеют объемный характер. То есть они стремятся объединить компоненты PCC на основе объема (в отличие от веса). Измерения объема обычно производятся косвенно, путем определения веса и удельного веса материала, а затем вычисления его объема.Таким образом, дизайн смеси включает несколько основных измерений удельного веса заполнителя.

    Переменные

    PCC — это сложный материал, состоящий из очень простых ингредиентов. При использовании в дорожном покрытии этот материал имеет несколько требуемых эксплуатационных характеристик, некоторые из которых находятся в прямом противоречии друг с другом. Покрытие PCC должно сопротивляться деформации, трескаться под контролем, быть долговечным с течением времени, противостоять повреждению водой, обеспечивать хорошее сцепление с поверхностью и в то же время быть недорогим, легко изготовленным и легко укладываемым.Чтобы удовлетворить эти требования, при проектировании смеси можно управлять следующими переменными:

    1. Совокупный . Такие параметры, как тип (источник), количество, градация и размер, прочность и сопротивление истиранию, долговечность и прочность, форма и текстура, а также чистота могут быть измерены, оценены и в некоторой степени изменены.
    2. Портландцемент . Такие параметры, как тип, количество, тонкость, плотность, скорость гидратации и добавки, могут быть измерены, оценены и в некоторой степени изменены.
    3. Вода . Обычно беспокойство вызывают объем и чистота воды. В частности, объем воды по отношению к объему портландцемента, называемый водоцементным соотношением, имеет первостепенное значение. Водоцементное соотношение, обычно выражаемое десятичной дробью (например, 0,35), оказывает большое влияние на прочность и долговечность PCC.
    4. Примеси . Элементы, добавленные в PCC, кроме портландцемента, воды и заполнителя. Добавки могут добавляться до, во время или после смешивания и используются для изменения основных свойств ОКК, таких как содержание воздуха, водоцементное соотношение, удобоукладываемость, время схватывания, связывающая способность, окраска и прочность.

    Цели

    Манипулируя переменными смеси заполнителя, портландцемента, воды и примесей, дизайн смеси стремится достичь следующих качеств в конечном продукте PCC (Mindess and Young, 1981 [2] ):

    1. Прочность . PCC должен быть достаточно сильным, чтобы поддерживать ожидаемую нагрузку трафика. В дорожных покрытиях прочность на изгиб обычно более важна, чем прочность на сжатие (хотя оба важны), поскольку контролирующие напряжения в плите PCC вызываются изгибом, а не сжатием.В самом общем смысле, прочность связана со степенью гидратации портландцемента. Эта степень гидратации, в свою очередь, связана с одним или несколькими из следующих факторов:
      • Водоцементное соотношение . Прочность PCC напрямую связана с его капиллярной пористостью. Капиллярная пористость правильно уплотненного ОКК определяется его водоцементным соотношением (Миндесс и Янг, 1981, [2] ). Таким образом, водоцементное соотношение является легко измеряемым свойством PCC, которое дает хорошую оценку капиллярной пористости и, следовательно, прочности.Чем ниже водоцементное соотношение, тем меньше капиллярных пор и, следовательно, выше прочность. Спецификации обычно включают максимальное водоцементное соотношение в качестве меры контроля прочности.
      • Вовлеченный воздух (воздушные пустоты) . При постоянном водоцементном соотношении, когда количество увлеченного воздуха (по объему всей смеси) увеличивается, соотношение пустот / цемент (пустоты = воздух + вода) уменьшается. Обычно это приводит к снижению прочности. Однако PCC с воздухововлекающими добавками может иметь более низкое водоцементное соотношение, чем PCC с воздухововлекающими добавками, и при этом обеспечивать адекватную удобоукладываемость.Таким образом, снижение прочности, связанное с более высоким содержанием воздуха, может быть компенсировано использованием более низкого водоцементного отношения. Для бетона средней прочности (который используется в жестких покрытиях) каждый процентиль увлеченного воздуха может снизить прочность на сжатие примерно на 2-6 процентов (PCA, 1988 [1] ).
      • Свойства цемента . Такие свойства портландцемента, как крупность и химический состав, могут влиять на прочность и скорость набора прочности. Обычно тип портландцемента указывается для того, чтобы контролировать его свойства.
    2. Контролируемое растрескивание при усадке. Растрескивание при усадке должно происходить под контролем. Хотя строительные методы, такие как соединения и арматура, помогают контролировать растрескивание при усадке, некоторые элементы конструкции смеси влияют на величину усадки PCC. В основном, количество влаги и скорость ее использования / потери будут влиять на усадку и растрескивание при усадке. Следовательно, такие факторы, как высокое водоцементное соотношение и использование высокопрочных портландцементов и добавок, могут привести к чрезмерному и / или неконтролируемому растрескиванию при усадке.
    3. Прочность . PCC не должен подвергаться чрезмерному повреждению из-за химического или физического воздействия в течение срока службы. В отличие от долговечности HMA, которая в основном связана с эффектами старения, долговечность PCC в основном связана с конкретными химическими условиями и условиями окружающей среды, которые потенциально могут ухудшить характеристики PCC. Долговечность связана с:
      • Пористость (водоцементное соотношение) . По мере уменьшения пористости PCC становится более непроницаемым. Проницаемость определяет подверженность РСС любому количеству проблем с долговечностью, поскольку она контролирует скорость и поступление влаги, которая может содержать агрессивные химические вещества, и движение воды при нагревании или замораживании (Mindess and Young, 1981, [2] ).Водоцементное соотношение является единственным определяющим фактором пористости PCC. Чем выше водоцементное соотношение, тем выше пористость. Чтобы ограничить пористость PCC, многие агентства устанавливают максимально допустимое соотношение воды и цемента.
      • Втянутый воздух (воздушные пустоты) . В связи с пористостью, увлеченный воздух важен для управления эффектами циклов замораживания-оттаивания. При замерзании вода расширяется примерно на 9 процентов. Следовательно, если маленькие капилляры внутри PCC заполнены водой более чем на 91%, замерзание вызовет гидравлическое давление, которое может привести к разрыву окружающего PCC.Кроме того, замерзшая вода будет притягивать другую незамерзшую воду посредством осмоса (PCA, 1988 [1] ). Пустоты для увлеченного воздуха действуют как расширительные камеры для замораживания и миграции воды, и, таким образом, указание минимального содержания увлеченного воздуха может минимизировать повреждение при замораживании-оттаивании.
      • Химическая среда . Некоторые химические вещества, такие как сульфаты, кислоты, основания и хлоридные соли, особенно вредны для PCC. Конструкция смеси может смягчить их разрушительное воздействие, например, за счет выбора более стойкого типа цемента.
    4. Сопротивление скольжению . PCC, размещенный в качестве поверхностного слоя, должен обеспечивать достаточное трение при контакте с шиной транспортного средства. В конструкции смеси низкое сопротивление скольжению обычно связано с такими совокупными характеристиками, как текстура, форма, размер и сопротивление полировке. Гладкие, округлые или полируемые заполнители менее устойчивы к скольжению. Тесты формы и текстуры частиц могут выявить источники проблемных агрегатов. Этих источников можно избежать или, как минимум, можно смешать заполнитель с хорошей поверхностью и абразивными характеристиками, чтобы обеспечить лучшие общие характеристики.
    5. Технологичность . PCC должен быть уложен, уплотнен и закончен с разумными усилиями. Испытание на оседание, относительное измерение консистенции бетона, является наиболее распространенным методом, используемым для количественной оценки удобоукладываемости. Работоспособность обычно связана с одним или несколькими из следующих факторов:
      • Содержание воды . Вода действует как смазка между частицами внутри PCC. Следовательно, низкое содержание воды снижает эту смазку и делает смесь менее работоспособной.Обратите внимание, что более высокое содержание воды обычно хорошо для удобоукладываемости, но в целом плохо для прочности и долговечности и может вызвать сегрегацию и кровотечение. При необходимости удобоукладываемость должна быть улучшена путем изменения состава смеси для увеличения содержания пасты (вода + портландцемент), а не путем простого добавления воды или мелкодисперсного материала (Mindess and Young, 1981 [2] ).
      • Совокупная доля . Большое количество заполнителя по отношению к цементному тесту снижает удобоукладываемость.По сути, если доля заполнителя велика, соответствующие доли воды и цемента должны быть небольшими. Таким образом, применимы те же проблемы и способы устранения «содержания воды», указанные выше.
      • Агрегатная текстура, форма и размер . Плоские, удлиненные или угловатые частицы имеют тенденцию сцепляться друг с другом, а не соскальзывать друг с другом, что затрудняет их размещение и уплотнение. Тесты на форму и текстуру частиц могут выявить возможные проблемы с удобоукладываемостью.
      • Совокупная градация .Градации с низким содержанием мелких частиц делают смеси менее пригодными для обработки. Как правило, мелкие агрегаты действуют в смеси как смазочные «шарикоподшипники». Спецификации градации используются для обеспечения приемлемой градации агрегатов.
      • Пористость агрегата . Сильно пористый заполнитель поглощает большое количество воды, оставляя меньше воды для смазки. Таким образом, дизайн смеси обычно корректирует ожидаемое количество воды, поглощенной заполнителем.
      • Содержание воздуха .Воздух также действует как смазка между частицами заполнителя. Следовательно, низкое содержание воздуха снижает эту смазку и делает смесь менее работоспособной. Объем PCC с воздухововлекающими добавками требует меньше воды, чем равный объем PCC без воздухововлекающих материалов с такой же осадкой и максимальным размером заполнителя (PCA, 1988 [1] ).
      • Свойства цемента . Портландцементы с более высоким содержанием C 3 S и C 3 A быстрее гидратируются и быстрее теряют удобоукладываемость.

    Зная эти цели, задача при проектировании смеси состоит в том, чтобы разработать относительно простую процедуру с минимальным количеством тестов и образцов, которая позволит получить смесь со всеми описанными выше качествами.

    Основная процедура

    Чтобы соответствовать требованиям, установленным предыдущими желательными свойствами PCC, все процессы проектирования смесей включают четыре основных процесса:

    1. Совокупная выборка . Независимо от конкретного метода, общая процедура проектирования смеси начинается с оценки и выбора источников заполнителя и асфальтового вяжущего. Разные органы определяют разные методы приема агрегатов. Обычно группа совокупных физических тестов периодически запускается на каждом конкретном совокупном источнике.Затем для каждого дизайна смеси проверяются требования к градации и размеру. Обычно для соответствия требованиям градации требуется агрегат из более чем одного источника.
    2. Выбор портландцемента . Обычно тип и количество портландцемента выбирается на основе прошлого опыта и эмпирических соотношений с такими факторами, как прочность на сжатие (для данного возраста), водоцементное соотношение и химическая восприимчивость.
    3. Дозирование смеси . Смесь PCC можно дозировать, используя опыт или стандартную процедуру (например, ACI 211.1).
    4. Тестирование . Проведите лабораторные испытания надлежащим образом подготовленных образцов, чтобы определить основные характеристики смеси. Важно понимать, что эти тесты не являются исчерпывающими и не являются точным воспроизведением реальных полевых условий.

    Выбранная смесь PCC должна быть такой, которая, согласно результатам испытаний, наилучшим образом удовлетворяет целям разработки смеси.

    Сводка

    Дизайн смеси

    PCC — это лабораторный процесс, используемый для определения соответствующих пропорций и типов заполнителя, портландцемента, воды и добавок, которые будут обеспечивать желаемые свойства PCC.Типичными желательными свойствами PCC для дорожного покрытия являются адекватная прочность, контролируемая усадка, долговечность, сопротивление скольжению и удобоукладываемость. Хотя конструкция смеси имеет много ограничений, она оказалась экономически эффективным моделированием, способным предоставить важную информацию, которая может быть использована для создания высокопроизводительного PCC.

    Моделирование механических свойств бетона с цементным соотношением, частично замещенным алюминиевыми отходами и золой опилок, с использованием искусственной нейронной сети

    Были исследованы бетонные смеси с различными пропорциями замены AW и AW / SDA в диапазоне от 0 до 40%, чтобы установить его прочность на сжатие.Мы намерены оценить влияние SDA и AW, которые являются промышленными отходами в бетоне; скорость набора силы очень высока в течение первых 28 дней заброса, после чего она замедляется. Причина тому — наличие воды. Вода помогает облегчить процесс гидратации, растворяя минералы цемента, но она также вносит ионы в виде гидроксильных групп (ОН-) в продукты гидратации.

    Бетон быстро набирает прочность на сжатие в первые дни после заливки, до 90% всего за 14 дней.Затем его прочность достигла 99% за 28 дней, бетон продолжает набирать прочность после этого периода, но этот показатель прироста прочности на сжатие намного меньше, чем до 28 дней. При проведении этих испытаний мы намерены выяснить влияние периодов гидратации на прочность на сжатие, чтобы понять метод повышения прочности бетонных смесей [26, 44, 45].

    Целевая характеристическая прочность 35 Н / мм 2 при содержании цемента 290 Н / мм 2 , содержании крупного заполнителя 1198.65 кг / м 3 , содержание мелкозернистого заполнителя 766,35 кг / м 3 и водоцементное соотношение 0,45. AW был получен от компании Aluminium Extrusion Industry (ALEX), Inyishi, Ikeduru L.G.A., штат Имо, Нигерия. Его получают путем нагревания алюминиевых ломов при температуре 1980 ° C в печи. Затем отходы просеивают через сито размером 150 мкм, чтобы получить частицы отходов в мелкодисперсном состоянии. С другой стороны, SDA была получена из древесины в Оверри, штат Имо. Опилки сжигали в контрольной печи для сжигания на сите с размером сита 150 мкм.

    Для достижения цели данного исследования цементная часть бетона будет частично заменена различными соотношениями AW и SDA, а механические свойства и время схватывания будут оценены и смоделированы с использованием ИНС. Для заливки смесей использовались кубы размером 150 мм × 150 мм × 150 мм. Через 24 часа образец был извлечен из формы и отвержден в насыщенной дистиллированной воде Ca (OH) 2 . Отверждение проводилось через 3, 7, 28, 60 и 90 дней соответственно. Фрагменты некоторых образцов сломанной пасты были протестированы на определение их состава с помощью рентгеновской дифрактометрии (XRD) и их микроструктуры с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM).

    Обработка данных

    Многослойный персептрон (MLP) — это тип нейронной сети, используемой для этого исследования с разработкой алгоритма обратного распространения с прямой связью, включенной в компьютерную программу для моделирования ИНС, программное обеспечение MATLAB. Были опробованы различные архитектуры, с помощью которых была определена соответствующая структура для наборов данных, включая определение количества нейронов скрытого слоя. Алгоритм обучения Левенберга – Марквардта — используемый алгоритм обучения; в котором обучение автоматически останавливается, когда обобщение перестает улучшаться, и на это указывает увеличение среднеквадратичной ошибки выборок проверки.Алгоритм Левенберга – Марквардта — очень эффективный метод, используемый в нелинейном программировании методом наименьших квадратов с неограниченными или неограниченными ограниченными задачами для поиска минимумов, и хорошо работает с большинством тестовых функций. Этот метод обычно имеет более быструю сходимость, чем другие алгоритмы. Но этот алгоритм должен поддерживать большие матрицы в памяти и требует много места. Он в основном используется для решения задач нелинейной регрессии. Затем производительность модели ИНС проверяется с использованием коэффициента детерминации R 2 и среднеквадратичной ошибки RMSE.Правило обучения обратного распространения алгоритма градиентного спуска используется с функциями активации, такими как логарифмический сигмоид (logsig) и касательный сигмоид (tansig) для обучения и проверки [46, 47].

    Методы

    Прочность на сжатие

    Для определения прочности бетона на сжатие цемент и мелкие заполнители были тщательно перемешаны; после смешивания бетонные кубы размером 150 мм x 150 мм x 150 мм были смазаны для уменьшения трения между бетоном и формой для кубов.С помощью совка кубики были заполнены до краев и также уплотнены. Уплотнение производилось в три слоя; после того, как бетон наберет достаточную прочность (24 часа), бетонные кубики будут извлечены из формы и помещены в резервуар для отверждения. Бетонные кубики выдерживали в течение 3, 7, 28, 60 и 90 дней соответственно. В конце каждого периода отверждения бетонные кубики измельчали ​​и регистрировали среднюю прочность [48].

    Тест времени схватывания

    Лабораторный эксперимент времени схватывания был проведен в соответствии с BS12 [49] с использованием аппарата Вика.Он использует штифты окончательной и начальной настройки для определения времени начальной и окончательной настройки соответственно. Диаметр установочного штифта составляет 1,13 ± 0,05 мм. Конечный установочный штифт имеет круглую режущую кромку диаметром 5 мм (внешний штифт) и установлен на 0,5 мм (внутренний штифт) за кончиком иглы. Время начального схватывания — это период времени между добавлением воды в цемент и временем, когда игла квадратного сечения 1 мм не может проникнуть в цементную пасту, помещенную в форму Вика на расстоянии 5-7 мм от дна формы.Время окончательного схватывания — это период времени между добавлением воды в цемент и временем, когда игла диаметром 1 мм оставляет отпечаток на пасте в форме, а насадка диаметром 5 мм не оставляет отпечатка [50].

    • Процедура

      1. 1.

        Перед началом теста времени схватывания выполните тест на консистенцию, чтобы получить воду, необходимую для придания пасте нормальной консистенции ( P ).

      2. 2.

        Возьмите 400 г цемента и приготовьте чистое цементное тесто с 0.85 P воды от веса цемента.

      3. 3.

        Время измерения составляет от 3 до 5 минут. Включите секундомер в момент добавления воды в цемент. Запишите это время ( t 1 ).

      4. 4.

        Заполните форму Вика, опирающуюся на стеклянную пластину, цементным тестом с размерами, указанными выше. Полностью заполните форму и сгладьте поверхность пасты, чтобы она была на одном уровне с верхом формы. Подготовленный таким образом цементный блок называется тестовым блоком.

    • Время начального схватывания

      1. 1.

        Поместите тестовый блок, заключенный в форму, на непористую пластину под стержнем, несущим иглу.

      2. 2.

        Осторожно опустите иглу, пока она не коснется поверхности тестового блока и быстро освободится, позволяя ей проникнуть в тестовый блок.

      3. 3.

        Вначале игла полностью протыкает тестовый блок. Повторите эту процедуру, т.е. быстро отпускайте иглу через каждые 2 минуты, пока игла не сможет проткнуть блок примерно на 5 мм от дна формы.Обратите внимание на этот раз ( t 2 ).

    • Время окончательного схватывания

      1. 1.

        Для определения времени окончательного схватывания замените иглу аппарата Вика на иглу с кольцевой насадкой.

      2. 2.

        Цемент считается окончательно схватившимся, если после осторожного прикладывания иглы окончательного схватывания к поверхности испытательного блока; игла оставляет на нем отпечаток, а насадка — нет. Запишите это время ( t 3 ).

    • Расчет

      $$ {\ text {Initial}} \, {\ text {setting}} \, {\ text {time}} = t_ {2} — \, t_ {1} $$

      (4)

      $$ {\ text {Final}} \, {\ text {setting}} \, {\ text {time}} = t_ {3} — \, t_ {1}, $$

      (5)

      , где т 1 = время, когда вода впервые добавляется в цемент, т 2 = время, когда игла не проходит на 5–7 мм от дна формы, т 3 = Время, когда игла оставляет отпечаток, а насадка — нет.

    Микроструктурный и минералогический анализ

    Были проведены эксперименты для определения влияния SDA и AW на время схватывания и прочность на сжатие цементного теста и раствора, соответственно. Для оценки изменения гидратированных фаз применяли рентгеновскую дифрактометрию (XRD) и сканирующую электронную микроскопию (SEM). XRD пасты при различных процессах гидратации показывает, что 0% замена цемента на SDA и AW имела типичный процесс гидратации. Пики Ca (OH) 2 уменьшали дифрактограммы, и их интенсивность увеличивалась со временем.С таковыми из C 3 S также уменьшились со временем. С увеличением добавления SDA и AW пики Ca (OH) 2 уменьшались по интенсивности. В то время как самый высокий пик при 0% замене цемента на SDA и AW соответствовал таковому для Ca (OH) 2 , он почти исчез при 40% замене цемента на SDA и AW. Диаграмма XRD 40% замены цемента на SDA и AW в разные периоды гидратации была практически одинаковой, за исключением некоторых различий в интенсивности.

    Типичные микроструктуры пасты оценивали с помощью SEM-наблюдения. Наблюдение показало, что большое количество геля C – S – H произошло при 5% замене цемента на SDA и AW через 3 дня гидратации. Этот гель не только образовывал плотное покрытие на частицах цемента, но и развивался в порах. Аналогичная структура наблюдалась при 10%, 20%, 30% и 40% замене цемента на SDA и AW. Напротив, можно наблюдать только следы геля C – S – H, что массивный Ca (OH) 2 рос через области геля C – S – H при 0% замене цемента на SDA и AW за 90-дневный период гидратации. , но Ca (OH) 2 не выжил в зрелой гидратированной пасте (40% замена SDA и AW).

    Установлено, что время схватывания цементного теста связано с увеличением количества продуктов гидратации. Этот процесс приводит к уменьшению расстояния между отдельными частицами до тех пор, пока пластический поток не будет ограничен силами сцепления. Хотя в некоторых исследованиях сообщается, что схватывание контролируется кристаллизацией эттрингита, большинство признают важность гидратации алита, особенно для нормального схватывания. Есть основания полагать, что схватывание паст с SDA и AW в первую очередь связано с образованием C – S – H, которое связано с образованием C – S – H в результате гидратации C 3 S, а также с реакцией между Ca (OH) 2 и SDA и AW.Поскольку SDA и AW обладают высокой пуццолановой активностью, они будут реагировать с Ca (OH) 2 , высвобождаемым при гидратации C 3 S, с образованием C – S – H. Присутствие отложений Ca (OH) 2 может ослабить связи между частицами гидратации, а также между цементом и заполнителями. С увеличением количества SDA и AW Ca (OH) 2 уменьшается или полностью исчезает и превращается в C – S – H. Это наблюдение свидетельствует о том, что более слабые места в строительном растворе из-за наличия Ca (OH) 2 были удалены, в то время как в то же время увеличилось содержание C – S – H.Возможно, поэтому добавление SDA и AW значительно увеличивает прочность строительного раствора.

    Показатель эффективности

    Результаты модели были проанализированы с использованием компьютерного статистического программного обеспечения SPSS 25.0, чтобы определить степень согласия и параметр функции потерь, такой как среднеквадратичная ошибка (RMSE), рассчитанная с использованием формул. (6–7), где n обозначает количество экземпляров, представленных модели, а M i и P i представляют измеренный и прогнозируемый выходные данные соответственно; результаты были рассчитаны и использованы для оценки производительности модели ИНС.{2} $$

    (7)

    RMSE — это стандартное отклонение разницы между измеренными и прогнозируемыми выходными данными, известное как остатки или ошибки прогнозирования. Эти остатки позволяют нам измерить, насколько мы далеки от точек данных линии регрессии. RMSE также помогает нам оценить степень разброса этих остатков от подобранной линии. Между значениями RMSE и R существует прямая связь; если RMSE равно 0, то коэффициент корреляции равен 1, и наоборот, потому что все точки лежат на линии регрессии, что означает минимум или отсутствие ошибок [51].Коэффициент детерминации — это мера того, какая часть дисперсии наблюдаемых значений зависимых переменных может быть объяснена их отношением к независимой переменной. Это процент вариации, объясняемой линейной регрессией. Он рассчитывается путем возведения в квадрат значения коэффициента корреляции Пирсона. Это отношение двух сумм тождеств квадратов. Он может принимать значения от 0 до 1, чем ближе значение к 1, тем лучше объяснительная сила независимой переменной [52].

    Набор данных, использованный для разработки модели

    Экспериментальные результаты, полученные с помощью лабораторной методологии для оценки механических свойств бетона с учетом различных пропорций AW и SDA для частичного замещения содержания цемента в цементирующей части бетона. Гистограмма, показанная на рис. 2, 3 и 4 дает подробное представление об общих данных, составляющих в общей сложности тридцать наборов данных.

    Фиг.2 Рис.3

    Целевое время схватывания бетона

    Фиг.4

    Целевые данные по прочности бетона на сжатие с учетом различных периодов гидратации

    На рис. 2 показаны различные соотношения ингредиентов в смеси, а именно; OPC, SDA и AW. У нас есть количество прогонов (30). Отношение OPC было преобладающим, а соотношение AW и SDA варьировалось от 0 до 40%. Эти значения представляют собой соотношения компонентов смеси, поэтому они используются в качестве входного параметра нейронной сети.

    На рис. 3 показано время схватывания цементного теста в зависимости от соотношений ингредиентов в секундах, а на рис.4 показывает прочность бетона на сжатие при различных периодах гидратации в Н / мм 2 в диапазоне от 3 до 90 дней. Экспериментальные ответы были далее использованы при разработке модели в качестве целевого параметра. Скорость увеличения прочности относительно различных периодов гидратации была оценена для бетона, смешанного с AW и SDA.