Пропорции составляющих бетона — таблица

В состав бетона входит несколько компонентов, каждый из которых имеет определенное функциональное назначение. Для изготовления этого строительного материала используется цемент, заполнители (песок, гравий, щебень) и вода. Для придания ему дополнительных свойств и повышения технических характеристик могут вводиться различные добавки (стабилизаторы, пластификаторы).

Большое значение имеют пропорции компонентов в бетоне. Их нужно выдерживать для получения состава, обладающего необходимыми техническими свойствами. В зависимости от процентного соотношения применяемых для изготовления материалов выделяют несколько марок бетона. Они имеют буквенно-цифровое обозначение (например, М200), в котором число отражает величину максимальной прочности на сжатие (кгс/см2).

Оглавление:

1. Подбор компонентов
2. Таблица пропорций
3. Советы при изготовлении

М200.

Состав подходит для выполнения широкого спектра работ. Расшифровка маркировки показывает, что материал выдерживает нагрузку равную 200 килограмм-сил на см2. Его прочности достаточно для заливки различного типа фундаментов, строительства лестничных перекрытий, изготовления подпорных стен, для стяжки пола, заливки дорожек, площадок, использования в дорожном строительстве.

М300.

Состав этой марки обладает хорошими прочностными свойствами. Он пригоден для возведения фундаментов различного типа, стен, формирования перекрытий зданий. Его используют для строительства автомобильных дорог, мостов, заборов, лестниц, бордюров, канализационных колодцев, некоторых видов гидротехнических сооружений.

М400.

Марка применяется не так широко, как М200 и М300. Это обусловлено характерным ей коротким периодом схватывания и высокой ценой. Свойства материала позволяют использовать его для строительства объектов с повышенными техническими требованиями. Он необходим для возведения гидротехнических сооружений, мостовых конструкций, банковских хранилищ. Применяется при производстве бордюров, лестничных площадок, изготовлении коллекторов для устройства магистральных коммуникационных сетей и других объектов, эксплуатируемых в условиях повышенной нагрузки.

М500.

Состав обладает высокими показателями прочности. В частном строительстве и для возведения зданий практически не используется. Его применение регламентировано специальными требованиями. Основная область применения — гидротехническое строительство. Требуется он и для возведения банковских хранилищ, колонн, балок, метро и других конструкций.

Подбор основных компонентов

При расчете соотношения компонентов количество цемента принимается за 1 часть. Масса остальных составляющих высчитывается в соответствии с данными, приведенными в таблице ниже.

Так, пропорция на 1м3 для марки М200 с использованием цемента М400 массой 280 кг, песка 740 кг и щебня 1250 кг будет выглядеть следующим образом: 1: 2,8: 4,8. Вода должна составлять 20% от общего объема (180 л).

Для бетона М300 пропорция по массовой долей цемента М400, песка и щебня: 1: 1,9: 3,7. Вода добавляется при необходимости и составляет 0,5 части. Ее объем зависит от свойств и состояния используемого песка.

Пропорции бетона для М400: 1: 1,2: 2,7. Для марки М500: 1: 1,1: 2,9. Для производства этих двух марок может быть использован только гранитный щебень, так как он обладает необходимой прочностью.

Если для приготовления применяется цемент М500, то соотношения материалов будут отличаться. Более подробные данные приведены в таблице.

Пропорции для получения бетона определенной марки

Марка бетона	Марка цемента	Соотношение частей по массе, кг			Объемное соотношение, л
		Цемент	Песок	Щебень	Цемент	Песок	Щебень
М200	М 400	1	2,8	4,8	10	25	42
	М 500	1	3,5	5,6	10	32	49
М300	М 400	1	1,9	3,7	10	17	32
	М 500	1	2,4	4,3	10	22	37
М400	М 400	1	1,2	2,7	10	11	24
	М 500	1	1,6	3,2	10	14	28
М500	М 400	1	1,1	2,5	10	10	22
	М 500	1	1,4	2,9	10	12	25

Общие рекомендации

При производстве важно учитывать многие факторы. Для получения качественной смеси необходим максимально чистый песок, без примесей в виде глины, известняка или ила. Пригоден щебень, зерна которого имеют округлую форму, а размеры, как и размеры фракций гравия, не должные превышать 50 мм. Оптимально — 5-20 мм. В некоторых случаях, например для стяжки пола, можно изготовить смесь с керамзитом. Размеры фракций заполнителя должны быть 5-10 мм.

Замешивая состав нужно следить, чтобы цемент впитал в себя всю воду. При самостоятельном изготовлении для получения качественной однородной смеси на фундамент следует использовать механизированное оборудование — бетономешалку. Важно точное соблюдение пропорций. Таблица помогает определить необходимое количество компонентов для приготовления состава определенной марки. Использование неверного соотношения составляющих приведет к образованию в смеси пустот. Это негативно отразится на эксплуатационных свойствах и качестве материала.

Для фундамента выбор правильного соотношения компонентов зависит от нагрузок, которые во время эксплуатации будет испытывать основание. Для деревянных, а также одноэтажных конструкций подойдет марка М200. Пропорции бетона для фундамента кирпичных строений, многоэтажных зданий из пеноблоков и газоблоков должны соответствовать марке М300.

Состав и пропорции бетона для фундамента

В этой статье мы рассмотрим с вами: что такое бетон, из чего он состоит, что такое марка бетона, в каких пропорциях в нем присутствуют компоненты и как сделать бетон для разных видов фундамента.

Состав бетона для фундамента

Думаем, большинство из вас и так уже знает, что такое бетон. Напомним, это раствор для возведения крепких каменных конструкций в строительстве. Его применяют для создания фундаментов, перекрытий, опор и столбов, плотин и дамб, дорог и отмосток вокруг зданий. Короче, сфера применения бетона очень обширна. Мы же рассмотрим с вами частный случай, а именно бетон для фундамента.

Для постройки фундамента зданий, хозяйственных построек, заборов и т.п. применяют бетон состоящий из:

• Цемент – главный компонент бетона для фундамента. Он является основным связующим наполнителем в бетоне.
• Песок – в бетоне для фундамента должен быть обязательно чистый, среднего размера карьерный или речной песок. Никаких примесей типа глины в нем не допускается.
• Щебень – для фундамента необходим гранитный или гравийный щебень фракции 5-20 мм.
• Вода – должна быть чистой.
• Пластификатор – в последнее время широко применяются различные пластификаторы для бетона. Если вы хотите сделать качественный бетон для фундамента, обязательно воспользуйтесь подходящим для ваших нужд пластификатором. Он существенно облегчит вам замес и применение бетона, очистку инструмента, увеличит время работы с бетоном, добавит ему прочности и пластичности. Также есть специальные добавки для работы на морозе, добавляющие бетону для фундамента гидроизолирующих свойств и другие.

Состав и пропорции бетона для фундамента определяют его марку. Что это такое? Читайте об этом дальше.

Марка бетона для фундамента

Сразу определимся с вами, что для постройки фундамента подойдет марка бетона М100 – М350. А теперь посмотрим, от чего она зависит и что это такое.

Все достаточно просто: буква М обозначает марку бетона и показывает в цифрах предел прочности. Т.е. сколько килограмм на квадратный сантиметр выдержит нагрузку бетон этой марки. Марка М200, самая распространенная для строительства фундаментов для частных домов, означает, что бетон выдержит нагрузку в 200 кг на см2.

Помимо марки бетона, зачастую используют такое понятие как класс бетона. Обозначается он буквой «В». Для фундамента подойдет бетон класса В7,5 – В25. Ниже смотрите таблицу соответствия класса и марки бетона.

Итак, какой марки или класс бетона подойдет для определенного вида фундамента?

Какой бетон нужен для фундамента

В зависимости от того, для какой постройки вы хотите возвести фундамент, нужно выбрать правильную марку бетона. Чем ответственней и тяжелей будет строение, тем крепче должен быть бетон для фундамента и тем выше должна быть марка или класс бетона.

Для постройки фундамента легких хозяйственных построек, таких как беседка, теплица, курятник, подойдет бетон М100-М150.

Для бани, гаража и т.п. можно использовать бетон М150-М200.

Для фундамента частного дома используйте бетон марки М200 и выше.

Все приведенные цифры весьма условны. И если у вас нет проекта возводимой конструкции, а вы сомневаетесь в достаточной прочности будущего фундамента, возьмите бетон классом повыше. Учитывайте также, что самостоятельно приготовленный бетон для фундамента, может отличаться маркой от заводского. И как правило, в меньшую сторону.

Пропорции бетона для фундамента

Итак, вы определились с маркой бетона для своего фундамента. Пора узнать, какие же пропорции бетона для фундамента надо соблюсти для этого.

Не секрет, что большинство «домашних строителей» пользуются стандартными формулами с пропорциями компонентов для приготовления бетона для фундамента.

В основном, пользуются двумя их видами:

• Для «обычного» бетона — 1 часть цемента, 3 части песка, 5 частей щебня. Воду добавляют по минимуму, но до пластичной консистенции.
• Для «крепкого» бетона – 1 часть цемента, 2 части песка, 4 щебня.

В принципе, такие формулы имеют право на жизнь, потому что подходят для большинства фундаментов в частной застройке. Если же вы хотите построить свой фундамент правильно, воспользуйтесь таблицей, которая подскажет пропорции бетона для фундамента.

В таблице приведены не только пропорции бетона для фундамента в килограммах, но и пропорции в частях. Так как многие строители используют для отмеривания нужных пропорций, к примеру, в ведрах или лопатах. Если вам удобнее использовать такой способ дозировки компонентов, то в таблице вы найдете пропорции бетона для фундамента в ведрах. Потому что «части» можно заменить любой мерой объема. Будь то ведра, лопаты, черпаки и даже руки.

Не забывайте, что пропорции бетона для фундамента в килограммах и ведрах, это не одно и то же. Потому как цемент, песок, щебень и вода имеют разный удельный вес. Ведро объемом 10 литров будет весить 10 кг с водой, около 12 кг с цементом, 14 кг с песком и 15 кг с щебнем. Но и эти цифры условны, т.к. цемент может быть как рыхлым, так и слежавшимся. Песок мокрым, а щебень крупным или мелким.

Совет! Для облегчения расчета состава бетона воспользуйтесь одним из наших бесплатных строительных калькуляторов онлайн.

И напоследок, посмотрите видео, в котором доступно поясняется как сделать и все пропорции бетона для фундамента. Удачи в постройке!

Правильный бетон по нормативам. Видео.

Пропорции бетона для фундамента в лопатах. Бетон для фундамента. Учимся делать основной компонент крепкой опоры нашего дома

Пропорции Бетона Для Фундамента В Лопатах

Пропорции не состав бетона для фундамента

Бетонная смесь для фундамента. это то, на чём не рекомендуется экономить. Лишним не бывает как количество, так не качество. Попытка оптимизировать бюджет на строительство за счёт бетонной смеси может дорого обойтись. здание покроется сквозными трещинами.

Если нет возможности купить бетон заводского изготовления (на основании отсутствия подъездных путей для миксера иначе говоря самого завода на приемлемом расстоянии), то бетонную смесь для фундамента готовят самостоятельно. с помощью одной по другому нескольких бетономешалок не массы рабочей силы.

Читайте так же

Здесь, помимо скорости изготовления. чем быстрее, тем лучше, многое зависит от соблюдения пропорций не состава бетона для фундамента. В качестве основы берут гранитный щебень различных фракций, к нему добавляют песок без примесей глины и цемент. Всё это перемешивают и разводят водой до консистенции сметаны.

Чтобы получить бетон достаточной прочности, на одну часть цемента берётся две части песка и четыре части щебня. Данные пропорции указаны в массовом отношении, поэтому нужно предварительно взвесить как сам цемент, так и песок со щебнем. Далее уже можно перейти на привычные лопаты или вёдра, зная. сколько весит одна единица того или иного объёма. Увеличение количества цемента (до разумных пределов) ведёт к повышению марочной прочности бетона.

Пропорции бетона для фундамента в лопатах.

Отдельный вопрос. количество воды в бетонной смеси. Его, как правило, не указывают, так как песок и щебень могут иметь различную влажность. В сухой песок потребуется добавлять гораздо больше воды, чем во влажный. Главный ориентир. консистенция смеси, она должна быть на уровне густой сметаны. Надо чётко усвоить, что чем больше воды в бетоне, тем дольше он «зреет», её избыток облегчает заливку, но уменьшает марочную прочность бетона. Именно поэтому нужно лично следить за бригадой строителей, чтобы они не злоупотребляли чрезмерным добавлением воды в смесь ради облегчения собственной работы.

Правильный бетон по нормативам.

Чтобы сделать бетон определенной марки, необходимой, например, для фундамента, в первую очередь пользуемся.

Читайте так же

Цемент, песок и гранитный щебень различных фракций в правильных пропорциях. это идеальный состав для приготовления бетона для фундамента. Однако не в каждой местности есть возможность купить все эти материалы. Чаще всего песок и щебень заменяют на ПГС. песчано-гравийную смесь с ближайшего карьера. Данный вариант вполне приемлем, но грозит повышенным расходом цемента. Чтобы этого избежать, рекомендуется покупать песок и гравий по отдельности и составлять необходимую пропорцию на месте строительства. В данном случае она будет прежней. Один часть цемента, два части песка и четыре части гравия. Вода. в зависимости от влажности исходных компонентов.

Пропорции бетона для фундамента на 1.

Очень важный момент. марка и качество цемента, используемого для приготовления бетонной смеси. Он должен быть свежим. Полугодовое хранение даже в идеальных условиях приводит к потере его марочной прочности почти в два раза. Это значит, что и в бетонную смесь нужно будет вводить увеличенное количество цемента.

В настоящее время на рынке присутствует огромное количество видов цемента с различными добавками. Для фундаментных работ желательно покупать чистый цемент М400 или М500 без добавок (шлак и всевозможные присадки).

Готовая бетонная смесь для фундамента укладывается с обязательной утрамбовкой, в идеале. вибратором, который можно взять в аренду.

Читайте так же

landelite.ru

Пропорции бетона для фундамента: состав, пропорции в ведрах

Бетон — важная составляющая любого строительства. Эксплуатационные характеристики возводимого строения во многом зависят от фундамента. Поэтому очень важно правильно приготовить раствор для его заливки. Бетонный раствор для крупномасштабных строек готовят в заводских условиях.

Частные застройщики, строя своими руками дом обычно готовят его сами, чтобы хоть немного уменьшить расходы на строительство. Выбрав самостоятельное приготовление, важно соблюдать пропорции для бетона под фундамент. Ведь от этого зачастую зависит прочность основания дома.

Выбор

Фундамент — несущая часть любой постройки. Чтобы сделать его устойчивым к различным нагрузкам нужно правильно выбрать состав бетона для его заливки. В этом случае его сопротивление к нагрузкам на сжатие будет достаточным, а значит, сможет выдержать давление всего дома. Выпускаются различные марки бетона, потому существует несколько вариантов составов. Какой из них выбрать для заливки фундамента? Отвечать на данный вопрос нужно с учетом двух факторов:

1. Особенностей строения (количества этажей, веса, размера подвального помещения).
2. Особенности грунта на участке.

Выбор состава с учетом первого фактора производится следующим образом:

1. М 150 применяется для заливки оснований под каркасные и щитовые строения.
2. Под легкие дома из бревна и бруса выбирается М 200.
3. М 300 под блочные и кирпичные постройки.

Зависимость от особенностей участка следующая. Чем сложнее на участке грунт, тем выше марку бетона необходимо выбирать. Так, для скального грунта вполне достаточно приготовить раствор М 150. Для суглинистого грунта подойдет состав М 200.

Составляющие

Любой бетон независимо от его марки состоит из следующих компонентов:

1. Цемента.
2. Песка.
3. Щебенки или гравия.
4. Воды.

У всех этих компонентов должны быть необходимые характеристики, с учетом которых нужно их выбирать. Цемент в бетонной смеси основной ингредиент, поскольку это вяжуще вещество. Его производят цементные заводы. Цемент разделяют по маркам и по числу, содержащихся в нем различных добавок. Наиболее востребованный портландцемент, в нем много специальных добавок для улучшения свойств материала. Частным застройщикам при заливке фундамента дома специалисты рекомендуют использовать цемент М 400 или ПЦ 400.

Нужно иметь в виду, как у многих строительных смесей, срок годности цемента ограничен. После года хранения в упаковке он существенно теряет свою активность, определяющую свойства и марку материала. 

Песок — это один из заполнителей бетонных смесей. Для получения качественного раствора надо серьезно подойти к его выбору. Стоит заметить, что на данный момент выбор песка на строительном рынке огромен. При желании можно даже приобрести песок с морского дна, однако не каждый песчаный материал подойдет для бетона.

Так, специалисты не рекомендуют применять для этой цели песок с примесями глины. Из — за него бетон получается менее прочным и морозоустойчивым. А вот с речным песком можно приготовить идеальный по состоянию раствор. Он зачастую очень качественный и состоит из однородных фракций.

Щебенка и гравий так же, как и песок в растворе выступают в роли заполнителей. Благодаря им раствор меньше «садится», что делает бетонную конструкцию более прочной и долговечной. При выборе щебенки следует обращать внимание на ее форму. Поскольку от нее зависит удобство заливки бетонного раствора.

Плоскую и угловатую щебенку для замешивания бетона обычно не применяют. Так как из — за нее приходится больше расходовать других компонентов, что сказывается на прочности конструкции. Самым оптимальным вариантом для заливки фундамента считается применение гравийного щебня. Он состоит из частиц размером от 3 до 70 мм. К тому же, он доступен по цене для частных застройщиков.

Вода. Данный компонент может иметь любые характеристики, главное, чтобы вода была чистой без каких — либо примесей. Имея все вышеупомянутые составляющие и зная пропорции бетона для фундамента можно приготовить раствор любой необходимой марки.

Видео

Видео о том, как сделать бетон, а также пропорции в ведрах.

Пропорции компонентов

Правильное соотношение в бетонном растворе компонентов — залог получения качественного материала. Оптимальным для постройки частного дома считается состав бетона для фундамента пропорции на одну часть цементного порошка четыре части щебенки (1/4). А в пропорции цемента и песка берется соотношение 1\3, то есть на 1 часть цемента (М 400) идет 3 части песка. В целом же вес цемента в цементном растворе должен составлять 1\4 от всей массы.

Но для затвердения бетона еще нужна вода. Важной характеристикой бетона является пропорция воды и цемента (так называемое водо — цементное соотношение). От данного соотношения зависит прочность бетона: чем меньше его значение, тем прочнее получается материал. Для бетонной смеси, используемой для бетонирования фундаментов, максимальное водо — цементное значение составляет 0,75.

Частным застройщикам для небольшого объема работ, проще замешивать раствор на стройплощадке. В бетономешалки делается один замес раствора для фундамента в   такой примерно пропорции:

1. 300 кг цементного порошка.
2. 600 кг песка.
3. 1300 кг щебенки.

Но у застройщика нет возможности взвешивать сыпучие материалы, когда он находится на месте строительства дома. Возникает вполне резонный вопрос, как сделать раствор для фундамента правильно. Для этого нужно знать пропорции бетона для фундамента в ведрах. Поскольку у всех компонентов насыпная плотность примерно одинаковая можно перемерить их и тогда состав бетона для фундамента пропорции в ведрах будет примерно такой:

• Цемент 25 ведер.
• Песок 43 ведра.
• Щебенка 90 ведер.

При определении количества воды ориентируются на меру цемента: на одно ведро цементного порошка нужно добавить не полное ведро воды. Данный объем, смотря по ситуации, может варьироваться. К примеру, если опалубка армирована, то бетон замешивается более пластичным, чтобы он легче проникал внутрь каркаса.

Без армирования практичнее сделать его жестким, это ускорит застывание. В обоих случаях воды нужно добавлять столько, чтобы в готовом растворе не было лужиц. Для получения одного куба бетона разных марок оптимальное соотношение компонентов в объемном выражении изложено в таблице.

марка бетона	цемент М 400	песок	щебенка
М 150	1 ведро	3 ведра	5 ведер
М 200	1 ведро	2.5 ведра	4 ведра
М 300	1 ведро	1,7 ведра	3 ведра

В данных объемных показателях ведро может быть заменено любой мерой объема при условии сохранения пропорции.

Решая, как приготовить бетон для фундамента надо иметь в виду, что помимо пропорций нужно знать, в какой последовательности производить закладку компонентов. Вначале в бетономешалку заливается вода, чуть меньше нормы. Потом засыпается полпорции щебенки. А уже затем, цемент с песком и опять все компоненты тщательно перемешаются.

В самом конце засыпают оставшуюся щебенку. После этого нужно дать бетономешалке немного времени, чтобы она хорошенько перемешала все компоненты. И наконец, оценив густоту раствора, смотря по ситуации, добавить остаток воды или оставить как есть и еще раз тщательно все перемешать.

Заключение

После набора отливки фундамента расчетной твердости, чтобы избавиться от сомнений в правильности расчета можно проверить соблюдение пропорций и марку бетона. Для этого надо поставить зубило на поверхность отливки и ударить по нему молотком. На обычном бетоне М 200 должна остаться вмятина глубиной не более 5 мм.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

osnovapoddom.ru

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.

srubnbrus.com

Пропорции бетона для фундамента — Строительный портал

Тип фундамента

Размеы фундамента

Арматура

Горизонтальные ряды

012345678910

Вертикальные стержни

012345

Соединительные стержни

012345

Шаг

Диаметр арматуры

6810121416182022242628

Состав бетона

Пропорции по бетону и весу

Стоимость строительных материалов

Назад

Рассчитать

Вернуться назад

Одним из главных факторов, обеспечивающих качество строительных конструкций, является соблюдение правильных пропорций компонентов бетона для фундамента, а также технологии его приготовления. От этого зависят такие технические характеристики материала, как прочность, влаго- и морозостойкость и теплопроводность. К самим ингредиентам также предъявляются требования по качеству. Выполнение этих условий – залог надежной и долговечной эксплуатации возводимых сооружений. Поэтому знания основных показателей и последовательности процессов важны для подрядчиков и заказчиков работ, а также для тех, кто планирует залить фундамент под дом или забор собственными силами.

Состав бетонной смеси

Пропорции бетона для фундамента

В зависимости от разновидности фундамента, характеристик сооружения и условий ведения строительства состав может отличаться. В любом случае в него входят такие ингредиенты, как наполнитель, связующее, затворитель и присадки для придания особых свойств раствору. В качестве наполнителя, создающего основной объем фундамента, применяются песок, отсев, гравий, щебень. Во избежание образования пустот используется комбинация материала различных фракций: более мелкие частицы заполняют пазухи между крупными элементами.

Цемент является веществом, связывающим наполнитель в единую монолитную конструкцию. Надежность эксплуатации всего сооружения зависит от его качества. Исходя из конкретных условий строительства для замешивания бетона необходимого состава, применяют различные марки и виды цемента. Обычный портландцемент М400 или М500 подходит для приготовления популярных марок бетона М200, М300, которые используются для заливки большинства типов фундаментов. Материал обеспечивает нужную несущую способность с соблюдением требований нормативов по влаго- и морозостойкости.

При строительстве в особых условиях состав бетона для фундамента включает быстротвердеющие виды цемента. К особенностям работы с ними относится технология непрерывной заливки. Во избежание преждевременного схватывания укладка производится непосредственно из бетономешалки в опалубку. Помимо этих сортов существуют также пуццолановый и шлакопортландцемент. Они обладают более низкими прочностными характеристиками, но сильнее противостоят воздействию влаги.

В роли затворителя выступает питьевая или техническая вода. В случае приготовления раствора для заливки фундамента в период года с отрицательными температурами его состав дополняется морозостойкими добавками. При необходимости предусматривается прогрев бетонной смеси электричеством либо другие мероприятия согласно проекту производства работ. Все используемые материалы должны иметь качество, подтвержденное сертификатами соответствия нормативным требованиям.

Соотношение компонентов

Чаще всего в строительстве применяется бетон марок М100-М450. Числовой показатель в данном случае обозначает максимально допустимую нагрузку, измеряемую в килограммах на квадратный сантиметр. Добиться тех или иных характеристик можно, регулируя пропорции раствора бетонной смеси, а также марки цемента. Чем выше этот параметр, тем она будет прочнее.

Для приготовления бетона М100 («тощий бетон»), который используется, например, для создания искусственного основания под фундаменты, применяются следующие соотношения ингредиентов: 1:4,6:7,0 (цемент М400:песок:щебень) или 1:5,8:8,1 (при марке портландцемента М500). В домашних условиях мерой для замешивания обычно является ведро. Поэтому к 10-литровой емкости цемента добавляют 4-5 таких же частей песка и 6-8 ведер щебня.

Пропорции бетона для фундамента другие, поскольку требования к его прочности выше. Для этого долю цемента в растворе увеличивают. Так, для приготовления М450 пропорции составляют 1:1,1:2,5 (цемент М400:песок:щебень) или 1:1,4:1,9 (для марки портландцемента М500). То есть на ведро вяжущего берут около полутора объемов песка и двух щебня. Соотношение воды обычно – примерно 70% от количества цемента. Оно может в некоторой степени колебаться, так как зависит от влажности используемого песка.

Какого состава бетон применяют в каждом конкретном случае, определяется расчетами в проектной документации. Учитывая высокую стоимость основных компонентов и добавок, при значительных объемах работ завышать прочность экономически нецелесообразно. Но рисковать качеством фундамента, игнорируя советы специалистов, не следует.

Сегодня существует достаточное количество организаций-поставщиков готовой бетонной смеси. Как правило, их продукция проходит контроль качества в лаборатории, и вероятность покупки бракованного товара невелика. Пропорции бетона на фундамент и другие строительные конструкции определяются регламентом, а замешивание осуществляется на стационарном оборудовании в заводских условиях. Единственным минусом в этом случае является цена продукта. Поэтому при небольших объемах работ раствор можно замесить самостоятельно. Это делается такими способами:

• в бетономешалке;
• лопатой в корыте;
• на настиле или на полу, укрытом полиэтиленом.

При любом методе подготовки материала для заливки основания необходимо соблюдать несколько важных условий. Вначале все компоненты засыпают в тару в сухом виде и перемешивают до получения массы однородного содержания. Затем в емкость начинают понемногу вливать воду, продолжая процесс замеса. Считается, что раствор оптимальной консистенции не должен легко соскальзывать с лопаты, но при этом также и не выглядеть слишком сухим. При монтаже фундамента нужно учитывать следующее:

1. в сырую погоду песок имеет повышенную влажность, поэтому количество добавляемых ведер воды уменьшается;

2. вначале лучше залить минимальный объем воды. Если смесь окажется слишком густой, ее всегда можно дополнительно разбавить;

3. цемент имеет свойство портиться с течением времени, поэтому приобретать его следует незадолго до начала работ по подготовке фундамента;

4. складировать необходимо в сухом помещении;

5. при хранении портландцемента в зимний период года нужно следить, чтобы он не набирал влаги, не замерзал и не схватывался. Окаменевший материал для приготовления раствора не годится, так как при этом добиться требуемой марки бетона не удастся;

6. песок должен быть очищенным и не содержать илистых включений, так как это снижает прочностные показатели. Перед смешиванием его нужно просеять через сито;

7. смесь должна расходоваться в течение двух часов. По истечении этого срока материал теряет свойства и начинает схватываться;

8. при заливке фундамента зимой в раствор добавляют присадки, повышающие его морозостойкость. При необходимости дополнительно предусматривают подогрев.

Обычно применяется два способа укладки тротуарной плитки: на каменно-песочную подушку.

Укладка подложки под линолеум проводится с целью утепления пола, изоляции.

Армированный бетон является оптимальным материалом для возведения вертикальных соединительных конструкций.

Источник — вот этот сайт.

Еще прочитать

afwajalharamain.com

Пропорции бетона для фундамента | Все про Фундамент

Здравствуйте, уважаемые читатели! В этой статье мы поговорим про Пропорции бетона для фундамента. Каждому человеку очевиден тот факт, насколько важно правильно заложить фундамент. Именного от его качества будет в дальнейшем зависеть срок эксплуатации, безопасность и устойчивость всего здания. Поэтому следует тщательно подойти к компонентам бетона и их пропорции.

Для того чтобы правильно определить необходимое количество бетона (и избежать гор застывшего бетона у себя во дворе или на строительной площадке) для заливки фундамента, понадобится длину периметра умножить на высоту фундамента и толщину стенок. Лучше к полученному результату добавить еще 10-15% про запас. В интернете можно встретить огромное количество советов, всевозможных рекомендаций по поводу приготовления смеси бетона. Самыми популярными компонентами традиционно остаются песок, гравий или щебень, цемент и вода.

Большинство экспертов в сфере строительства сходятся во мнении, что, пожалуй, наиболее оптимальной маркой для приготовления качественного бетона под фундамент будет 400. Строители советуют использовать Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, которое зарекомендовало себя как очень крепкое, надежное средство, которое не боится значительных перепадов температур. Рекомендуется использовать пропорции компонентов в следующем соотношении: 1 часть смеси бетона, 2 части строительного песка, 2 части гравия или щебня и 7/10 воды. Таким образом, в одном кубометре бетона будет содержаться 0,6 кубометра песка, 350 кг цемента, 0,6 кубометра щебня и 100 л воды. Важно во время приготовления раствора бетона попытаться избежать попадания в него посторонних примесей (земли, масел, травы, глины, мусора). Вода также должна быть чистой, не застоявшейся, без примесей и запаха. Вручную приготовить качественный бетон будет действительно сложно, поэтому используйте бетономешалки. Следует упомянуть о правиле, что чем больше будет постройка, тем соответственно больший размер крупного наполнителя следует использовать.

Сама консистенция после замешивания должна быть такой, чтобы бетон заливался, нежели засыпался. На крайний случай полученную смесь можно будет немного разбавить обычной водой. Также смачивают бетон во время сильной жары, чтобы он не потрескался, а от дождя лучше его спрятать под какой-нибудь навес или накрыть чем-то непромокаемым. Летом желательно использовать холодную воду, чтобы она не успела испариться, прежде того момента, когда фундамент затвердеет, а зимой – теплую, подогретую. Важно во время заливания раствора постоянно его утрамбовывать. Многие из Вас видели пузырьки, застывшие в бетоне. Эта же простая процедура позволит избежать такого нежелательного явления. Для утрамбовки Вы можете использовать как глубинный винт, так и сапку или лопату с куском арматуры.

Не так давно массово распространилась практика добавления в раствор специализированных добавок, которые улучшают ряд характеристик бетона. Самые популярные – Гидротекс и Пенетрон.

Вот и подошла к концу тема Пропорции бетона для фундамента. Желаем Вам построить дом своей мечты, но не забывайте про фундамент.

npo-fundament.ru

Порядок изготовления бетона — пропорции цемента, песка и щебня

Причин, по которым может потребоваться самостоятельное изготовление бетона, не так уж и мало, например, удаленность строительства от дорог и населенных пунктов, малый объем требуемого материала, который не соглашаются привезти поставщики. В любом случае, зная правильные пропорции материалов и технологию смешивания, можно приготовить бетон своими руками.

Материалы

Как и для любого строительного материала, для приготовления качественного бетона важно «правильное» сырье. Основных компонентов всего четыре: цемент, песок, наполнитель и вода. Общие требования – ингредиенты должны быть чистыми, без посторонних примесей, а первые три – еще и сухими.

Цемент – основа качественного бетона, он должен быть свежим, так как при хранении его свойства ухудшаются. Большинство рецептур рассчитаны на использование самого распространенного цемента марки М500. Если в наличии есть только М300 или М400, то для пересчета их количества необходимо использовать поправочные коэффициенты. Верно такое правило: чтобы получить бетон определенной марки, нужно использовать цемент в 2 раза большей марки. Отмерять цемент особенно удобно, так как он продается в мешках, чаще всего по 50 кг.
Для изготовления бетона требуется речной или строительный песок, обязательно без примесей глины, которая приводит к растрескиванию бетона при перепадах температур.
Наполнителем может служить  гравий или щебень фракции 10-20 мм. Они должны быть однородными, без примесей мусора и гранитной крошки. Для приготовления бетона своими руками удобнее использовать наполнитель с более мелкой фракций, так как он хоть и тяжелее, но раствор с ним удобнее перемешивать при помощи лопаты.

Вода подойдет водопроводная, речная или озерная может включать органические примеси, приводящие к ухудшению качества бетона.

Пропорции

Отмерять компоненты необходимо строго в соответствии с рекомендуемыми пропорциями, так как их нарушение приводит к дефектам бетона. Например, если использовать больше, чем указано в пропорции, цемента то бетон получится хрупким. Наиболее распространены для частного строительства следующие рецептуры бетона с соотношениями цемент : песок : щебень

Пропорции в рецептуре указаны весовые, так что потребуются весы, можно кантер на 20-30 кг. К примеру, для приготовления распространенного бетона марки М300 необходимо взять 10 кг цемента, 24 кг песка и 43 кг щебня.

Вода добавляется из расчета 30-50% от массы цемента. Для более плотного бетона используется меньшее количество воды, для более пластичного и текучего (как при заливке фундамента) – большее. Однако избыточное количество воды пагубно сказывается на прочности бетона, как как после ее испарения в материале остаются полости.

Процесс приготовления бетона

Если приходится смешивать бетон вручную, то лучше использовать крупную, но не глубокую металлическую емкость, в крайнем случае, чистую забетонированную площадку. В емкость высыпается отмеренное количество песка и цемента и тщательно перемешивается лопатой до однородного состояния. Добавляется щебень, и вновь смесь перемешивается. Затем аккуратно, чтобы не разбрызгивалась, вливается вода, и бетон вымешивается до абсолютно однородного состояния. Готовый бетон нужно использовать за час.

Приготовление бетона вручную крайне трудоемкое занятие, поэтому лучше воспользоваться компактной бетономешалкой. В работающий агрегат наливается примерно треть от приготовленной воды, всыпается цемент, и вымешивается до однородной консистенции. Затем небольшими партиями добавляется песок. После того, как все три компонента хорошо перемешаются, закладывают щебень и доливают  остальную воду. Если раствор не используется сразу весь, то бетономешалку следует оставить включенной.

Изготовить бетон самостоятельно, даже зная пропорции, непросто. Нужно подобрать и точно отмерить необходимые ингредиенты, тщательно их смешать, только так можно добиться качества, приближенного к промышленному.

Пропорции бетона | Dacha.news

Самая популярная марка бетона, используемая в хозяйстве, – М200. В каких пропорциях нужно замешивать цемент, песок, щебень и воду, и какую самую распространенную ошибку допускают при этом?

Для приготовления 1 м³ бетона марки М200 средней подвижности цемент, песок и щебень берут в пропорциях 1 : 2,3 : 3,5 и добавляют нужное количество воды. Причем важно помнить, что именно количество добавленной воды будет определять крепость бетона, а наполнители больше влияют на подвижность полученной смеси (разумеется, если они добавляются в соответствующих пределах). Чем больше воды в смеси – тем более пористым будет бетон после застывания, и тем ниже его марка. При этом многие заблуждаются думая, что количество воды мало на что влияет и ее можно добавить побольше, чтобы было удобнее делать заливку.

Отношение количества добавляемой воды к цементу называется водоцементным соотношением. Для бетона М200 водоцементное соотношение равняется 0,71 (на 1 кг цемента 710 грамм воды). Далее в таблице мы укажем пропорции для бетона М200 трех различных степеней подвижности, которые будут пригодны как для заливки монолитных конструкций, так и для укладки фундаментов (с обязательной трамбовкой).

Таблица пропорций для изготовления 1 м³ бетона М200 различной подвижности с использованием портландцемента М500

Бетон М200	Состав по объему (цемент, песок, щебень)	Цемент, кг	Песок, м3	Щебень, м3	Вода, л
Малоподвижный (осадка конуса 6 см*)	1 : 2,6 : 3,8	258	0,56	0,81	180
Средней подвижности (осадка конуса 7-12 см)	1 : 2,3 : 3,5	282	0,54	0,82	198
Высокоподвижный (осадка конуса 13-18 см)	1 : 2,1 : 3,3	296	0,52	0,82	207

* — осадка конуса – это метод определения пластичности смеси тарированным конусом высотой 30 см.

Та же самая таблица пропорций в расчете на 1 мешок портландцемента марки М500:

Бетон М200	Состав по объему (цемент, песок, щебень)	Цемент, кг	Песок, кг	Щебень, кг	Вода, л
Малоподвижный (осадка конуса 6 см)	1 : 2,6 : 3,8	50 (3,3 ведра*)	130 (9 ведер)	190 (12 ведер)	35,5 (3,5 ведра)
Средней подвижности (осадка конуса 7-12 см)	1 : 2,3 : 3,5	50 (3,3 ведра)	115 (8 ведер)	175 (11 ведер)	35,5 (3,5 ведра)
Высокоподвижный (осадка конуса 13-18 см)	1 : 2,1 : 3,3	50 (3,3 ведра)	105 (7,3 ведра)	165 (10,3 ведра)	35,5 (3,5 ведра)

* — использовалась насыпная плотность цемента в 1500 кг/м³, а емкость ведра принята за 10 л.

Также важно помнить, что даже при правильном хранении цемент очень быстро теряет свой свойства. За первый месяц -10%. За первые три месяца -20% и -30% через полгода.

Не все просто и со щебнем. Если вам привезли известняковый, то это не очень хорошо. Придется на ~10% добавлять больше цемента.

Если вам нужны пропорции для бетона других марок или вы хотите узнать больше деталей про изготовление бетонных смесей – рекомендуем нашу статью «Изготовление бетона своими руками».

 

Также вам может быть интересно:
— Что такое марка и класс бетона (таблица соответствия)

Загрузка…


Приготовление бетона, пропорции, процесс

Назад ко всем статьям

18.06.2019

Приготовление бетона – процесс интересный и творческий. Бетон получают из бетонной смеси цемента с различными наполнителями, затворенными водой.

Приготовление бетона – процесс интересный и творческий. Бетон получают из бетонной смеси цемента с различными наполнителями, затворенными водой. В качестве наполнителя используют песок, а также крупнозернистый наполнитель щебень или гравий.

Процесс приготовление бетона

Перед приготовлением бетона все компоненты необходимо тщательно промыть, очистить от загрязнений. Воду берут чистую проточную, с показателем кислотно-щелочного баланса не менее 4.

Основной компонент бетонной массы – цемент выбирают исходя из требований к прочности бетонного покрытия. Следует помнить: чем мельче цемент, тем лучше его связующие свойства.

Марки цемента подразделяются по прочности, в соответствии со старой маркировкой М100 – М600. Например, цемент марки М400 выдерживает давление 400 кг/см3. Часто указывают величину давления в мега паскалях (МПа), то есть 400 кг/см3 это 32,5 Мпа.

Бетонная смесь может быть разной густоты в зависимости от объема добавляемой воды. Если воды немного, то смесь будет густой, ее еще называют жесткой, по ощущениям похожа на влажную землю, ее необходимо сильно уплотнять при укладке. 

Если добавить больше воды, то получают подвижную бетонную массу, которая пластичней и требует меньшего уплотнения. Если бетонная смесь достаточно жидкая, заполняющая форму без уплотнения, то ее называют литой. 

Если добавить воды слишком много, то бетонная масса будет расслаиваться, это приведет к снижению прочности полученного в итоге бетона. Таким образом, чем тщательнее уплотнить бетонную смесь, тем прочнее будет бетон. Добавление арматуры в бетонный раствор делает бетон еще более прочным.

Степень густоты бетонного раствора измеряют специальным конусом, в который наливают раствор в несколько слоев. Каждый слой необходимо уплотнить. Затем форму снимают и дают осесть бетонной смеси. Чем она гуще, тем меньше оседает. Расстояние, на которое раствор осядет и показывает степень густоты. Измеряется в миллиметрах. У жесткой смеси показатель осадки конуса составляет 20 мм, у литой — 220 мм.

Чем заполнить бетонный раствор

В бетонный раствор кроме песка добавляют также щебень или гравий. Чтобы избежать ненужных пустот в наполнителе нужно, чтобы его зерна были разной величины. Это позволит сэкономить на цементе.

Чтобы определить объем образовавшейся пустоты, щебенку надо насыпать в емкость (лучше взять ведро на 10 литров для ровного счета) и залить водой. Количество добавленной воды покажет объем пустоты. Например, если влито 2 литра воды, то объем пустоты будет составлять 20%.

В состав заполнителя включают 5% верхнего и нижнего остатка и по 30% первой, второй и третьей фракций. Верхний остаток – это оставшаяся часть при просеивании наполнителя через сито с ячейками самого большого размера. Полученный, так называемый верхний остаток далее пропускают через сито с меньшим размером ячеек в стандартном размерном ряду. Все что останется от просеивания называется первой фракцией. Аналогично производятся манипуляции для получения второй и третьей фракции наполнителя. Нижний остаток — результат просеивания через самое мелкое сито.

Подготовленные фракции перемешивают. Песок смешивают с цементом отдельно. Затем сухую смесь цемента и песка объединяют с заполнителем и начинают постепенно заливать водой, помешивая образующийся раствор до однородного состояния и, не давая ему засохнуть, сразу же вливают в форму.

Итак, в приготовлении бетона есть свои хитрости:

• при добавлении разнозернистого щебня или гравия можно сэкономить на цементе;
• объем сухого цемента всегда больше бетонного раствора.
• густота раствора зависит от объема воды, но излишек воды недопустим.

При приготовлении бетона следует учитывать все тонкости процесса изготовления песчано-цементных растворов. Точное соблюдение рекомендаций и дозировки ингредиентов позволит избежать неприятностей при последующей эксплуатации бетонных конструкций.




особенности марки 400, для пола, таблица

Пропорции бетонной смеси – это, пожалуй, наиболее важный критерий качества будущего материала. Соблюдение правильной рецептуры и способа приготовления раствора оказывают определяющее влияние на характеристики получаемого бетонного камня, поэтому каждый грамотный строитель должен разбираться в правилах приготовления смеси для бетонирования.

Пропорции бетона марки 400 зависят от качества компонентов

Состав и компоненты

Бетонная смесь

Классическая смесь песка, цемента, гравия и воды.

Сначала мы хотим напомнить, что такое бетон, и какие компоненты входят в его состав. Это может показаться лишним, однако понимание роли каждого ингредиента поможет не допускать распространенных ошибок во время приготовления смеси.

Итак, бетоном называют искусственный камень, приготовленный путем смешивания вяжущего вещества с наполнителями. Мы не будем вдаваться в теорию и классификацию, скажем лишь, что мы рассматриваем частный случай бетона – цементобетон. Для этого материала требуются следующие компоненты:

Компонент бетона	Описание и назначение
Цемент	Основным вяжущим веществом бетона является портландцемент или шлакоцемент. Это вещество вступает в реакцию гидратации с водой, в результате которой наблюдается его твердение и образование цементного камня, который и обеспечивает схватывание всех остальных ингредиентов в единую структуру
Песок	Песок является мелким заполнителем, основная функция которого – предотвращение растрескивания цементного камня в процессе твердения за счет перераспределения внутренних напряжений и создания прочного каркаса. Также песок экономит цемент, снижая его расход
Щебень	Щебень играет роль крупного заполнителя, который также участвует в распределении нагрузок и предотвращает появление трещин. Обеспечивает основную экономию цемента и снижает стоимость бетона
Вода	Вода необходима для гидратации цемента и получения камня. Также она выступает в качестве несущей среды, в которой происходит равномерное перемешивание и распределение всех компонентов смеси по объему раствора

Добавление воды в цементную смесь приводит к образованию камня.

Кроме того, в состав современных бетонных смесей включают различные добавки:

• пластификаторы,
• аэраторы,
• ускорители и замедлители твердения,
• противоморозные добавки,
• гидрофобизаторы и т.д.

Важно!
Следует учитывать, что включение химических добавок необходимо производить крайне аккуратно, с расчетом дозировки и согласно правилам их замешивания.
В противном случае добавки могут испортить бетон.

Цемент

На фото типичный цементный порошок.

В подавляющем большинстве случаев для гражданского строительства используется портландцемент.

Этот материал на 78 – 80% состоит из силикатов кальция, которые придают ему уникальные свойства:

• быстрое твердение;
• достаточно высокую активность;
• хорошую адгезию с наполнителями;
• влаго- и морозостойкость.

В отдельных случаях, например, при работе в жаркую погоду, используют шлакоцементы. Для строительства некоторых видов гидротехнических сооружений и военных объектов применяют специальные виды цементов, которые дают максимальную прочность, водостойкость и морозоустойчивость.

Наиболее подходящая для бетона марка цемента.

Важно!
Для приготовления бетона своими руками чаще всего применяют портландцемент марки М500 или М400, но не ниже.
Применение более высоких марок нецелесообразно, так как их цена будет слишком высокой, а избыточная прочность полученного бетона ощутимой пользы не принесет.

При выборе и покупке цемента следует внимательно смотреть на качество и состояние упаковки. Если ее целостность нарушена, на поверхности имеются следы влаги, высолы или пятна – такой товар приобретать не стоит. Также важно обратить внимание на дату изготовления материала: наиболее качественным считается порошок, который произведен не менее месяца назад, но при этом не позднее двух.

Обращайте внимание на качество упаковки, состав, производителя и маркировку.

Также не следует экономить за счет качества.

Не покупайте:

• уцененный товар;
• рассыпанный;
• перемешанный с другими марками;
• отсыревший;
• скомкавшийся или грязный.

Также важно, чтобы на упаковке были указаны его параметры:

• марка,
• производитель,
• состав,
• количество примесей,
• тип.

Порошок должен быть сухим, чистым и рассыпчатым.

Важно!
Количество примесей указано в маркировке после числового индекса прочности.
Например, М500-Д20 обозначает, что в составе цемента имеется до 20% примесей, выбирать следует материал с количеством примесей от 0 до 20%, то есть маркировка будет М500-Д0 или М500-Д20, но не выше.

Вода и заполнители

Песчаный карьер – место добычи заполнителей для бетона.

Для приготовления бетона используют обычную пресную воду. Каких либо особых требований инструкция и СНиП к ней не предъявляют, поэтому можно руководствоваться простым правилом: если вода пригодна для бытовых нужд, значит, ее можно использовать и для бетона.

Песок используют средней и крупной фракции (1 – 5 мм), но лучше всего материал смешанного и подобранного фракционного состава, где представлены частицы разных размеров. Обычно применяют материал двух видов – речной и карьерный, причем речной считается более качественным.

Используйте только просеянный и промытый песок.

Важно!
Песок обязательно должен быть промыт от глинистых, пылевидных и илистых включений, а также от примесей органики.
Иначе качество бетона заметно пострадает.

Щебень применяют средний (5 — 20 мм), иногда мелкий (пропорции бетона для пола могут требовать мелкой мраморной крошки, заливка в сложные и густоармированные формы также не исключение). Наиболее качественным считается гранитный щебень и гравий, однако часто используют и другие разновидности.

Совет!
По возможности смешайте средний щебень с мелким, это повысит плотность бетона и его прочность.

Гранитный щебень наиболее качественный.

Применение добавок для бетона – дело тонкое. Рассчитать их количество, а тем более обеспечить правильную дозировку и добавление в условиях стройплощадки не так и просто. Поэтому мы не советуем злоупотреблять химией без крайней необходимости или руководства профессионала.

Рецептура и пропорции

Важно не только качество компонентов, но и их соотношение.

Марки бетона и пропорции компонентов связаны напрямую. Для получения заданной марки необходимо максимально точно следовать рецептуре, которая приведена в нормативных документах: ГОСТ 7473-94, СНиП 5.01.23-83, а также в некоторых компиляциях и выдержках.

Мы упростили для вас эту задачу и представили наиболее актуальные соотношения ингредиентов бетона:

Таблица пропорций по маркам бетона для цемента М400 и М500.

Количество воды обычно подбирается с учетом нужной консистенции. Водоцементное отношение – важный параметр для бетонной смеси, однако выдержать его точно в условиях самостоятельного приготовления на стройплощадке невозможно.

Важно!
Считается удачным соблюдение такого отношения воды к цементу: 0.6 – 0.9, при этом идеальным будет 0.5 – 0.7.

Состав раствора может меняться в зависимости от его назначения. Для получения разной подвижности и пластичности используют такие соотношения:

Рецептура для растворов различной жесткости.

Важно!
При дозировке компонентов по объему следует использовать сухие порошки, насыпать их без трамбовки и горки.
Желательно предварительно взвесить ведро песка, цемента и гравия, затем согласно с полученными значениями откорректировать данные таблицы и перевести их в ведра.

Вывод

Пропорции бетона определяют его качество и марочную принадлежность. Видео в этой статье поможет вам правильно подобрать компоненты и приготовить бетонный раствор в условиях строительной площадки.

Методы дозирования цемента, песка и заполнителей в бетоне

🕑 Время чтения: 1 минута

Дозирование бетона — это процесс выбора количества цемента, песка, крупного заполнителя и воды в бетоне для получения желаемой прочности и качества . Пропорции крупнозернистого заполнителя, цемента и воды должны быть такими, чтобы полученный бетон обладал следующими свойствами:
1. Свежий бетон должен обладать достаточной удобоукладываемостью, чтобы его можно было экономично укладывать в опалубку.
2. Бетон должен обладать максимальной плотностью, другими словами, он должен быть самым прочным и наиболее водонепроницаемым.
3. Стоимость материалов и рабочей силы, необходимых для формирования бетона, должна быть минимальной.
Определение пропорций цемента, заполнителей и воды для получения необходимой прочности должно производиться следующим образом: а) При проектировании бетонной смеси такой бетон должен называться бетоном для расчетной смеси, или б) Принимая номинальную смесь, такой бетон будет называться бетоном с номинальной смесью.
• Бетонная смесь для расчетной смеси предпочтительнее номинальной.
• Бетон каждой марки следует анализировать отдельно для определения его стандартного отклонения.
Среднеквадратичное отклонение Где = отклонение индивидуальной испытательной прочности от средней прочности n образцов. n = Количество результатов выборочного теста.
Методы дозирования бетона
Произвольный метод дозирования бетона Общее выражение для пропорций цемента, песка и крупного заполнителя — 1: n: 2n по объему.1: 1: 2 и 1: 1,2: 2,4 для очень высокой прочности. 1: 1,5: 3 и 1: 2: 4 для нормальной работы. 1: 3: 6 и 1: 4: 8 для фундаментов и массовых бетонных работ.
Рекомендуемые бетонные смеси Бетон по стандарту IS 456: 2000, марки бетона ниже М20 не должны использоваться в работах по ПКК.

M10	1: 3: 6
M15	1: 2: 4
M20	1: 1.5: 3
M25	1: 1: 2

Модуль дисперсности Метод дозирования бетона Термин «модуль тонкости» используется для обозначения порядкового номера, который примерно пропорционален среднему размеру частицы во всем количестве агрегатов. Модуль крупности получается путем добавления процентного содержания материала, оставшегося на следующем сите, и деленного на 100.Чем крупнее заполнители, тем выше модуль крупности. Сито применяется для: Все агрегаты: 80 мм, 40 мм, 20 мм, 10 мм и №№ 480, 240, 120, 60, 30 и 15. Крупные заполнители: мм, 40 мм, 20 мм, 10 мм, № 480. Мелкие заполнители: №№ 480, 240, 120, 60, 30 и 15. Отношение мелкого заполнителя к общему количеству заполнителя по массе Где P = желаемый модуль дисперсности для бетонной смеси из мелких и крупных заполнителей. = модуль крупности мелкого заполнителя = модуль крупности крупного заполнителя.
Метод минимальной пустоты (Не дает удовлетворительного результата) Количество используемого песка должно быть таким, чтобы он полностью заполнял пустоты крупного заполнителя. Точно так же количество используемого цемента показано таким образом, чтобы он заполнял пустоты из песка, так что получается плотная смесь с минимумом пустот. На практике количество мелкозернистого заполнителя, используемого в смеси, примерно на 10% больше, чем пустот в крупном заполнителе, а количество цемента остается примерно на 15% больше, чем количество пустот в мелкозернистом заполнителе.
Метод максимальной плотности: (Не очень популярный) Где, D = максимальный размер заполнителя (т. Е. Крупного заполнителя) P = процент материала мельче диаметра d (по весу) d = максимальный размер мелкого заполнителя. Ящик заполнен различными пропорциями мелких и крупных агрегатов. Затем принимается пропорция, дающая наибольший вес.
Водно-цементный метод дозирования бетона Согласно закону водоцементного отношения, данному Абрамом в результате многих экспериментов, прочность хорошо уплотненного бетона с хорошей удобоукладываемостью зависит только от этого отношения.
• При более низком содержании воды получается густая паста с более высокими связующими свойствами, и, следовательно, снижение водоцементного отношения в определенных пределах приводит к увеличению прочности.
• Аналогичным образом, более высокое содержание воды увеличивает удобоукладываемость, но снижает прочность бетона.
• Оптимальное водоцементное соотношение для бетона с требуемой прочностью на сжатие определяется на основе графиков и выражений, полученных в результате различных экспериментов.
• Количество воды меньше оптимального снижает прочность, и меньше примерно на 10% может быть недостаточно для обеспечения полного схватывания цемента.Увеличение на 10% выше оптимума может снизить прочность примерно на 15%, а увеличение на 50% может снизить прочность наполовину.
• Согласно Закону Абрама о воде и цементе , меньшее водоцементное соотношение в удобоукладываемой смеси будет большей прочностью.
• Если водоцементное соотношение меньше 0,4–0,5, полная гидратация не будет обеспечена.
Некоторые практические значения водоцементного отношения для конструкционного железобетона
• 0.45 для бетона 1: 1: 2
• 0,5 для бетона 1: 1,5: 3
• от 0,5 до 0,6 для бетона 1: 2: 4.
Бетон, вибрирующий с помощью эффективных механических вибраторов, требует меньшего водоцементного отношения и, следовательно, имеет большую прочность. Thumb Rules для определения количества воды в бетоне: (i) Вес воды = 28% веса цемента + 4% веса всего заполнителя. (ii) Вес воды = 30% веса цемента + 5% веса всего заполнителя

Пропорции смеси и механические свойства бетона, содержащего очень большое количество летучей золы класса F

Основные моменты

•

Мы исследуем пропорции смеси и свойства бетона, содержащего очень большое количество летучей золы класса F (HVFA).

•

Рациональный метод расчета смеси был предложен для самого бетона HVFA.

•

62 МПа Бетон с содержанием золы уноса 80% может быть получен с использованием 136 кг портландцемента.

•

Отношение было сформулировано для прочности на изгиб и сжатие для всех марок бетона HVFA.

•

Сам бетон HVFA оказался подходящим материалом как для строительства, так и для покрытия дорожных покрытий.

Реферат

Два типа летучей золы класса F с потерей 4,6% и 7,8% при возгорании были использованы для экспериментального исследования бетона, содержащего очень большие объемы летучей золы класса F (HVFA). Для бетона был разработан метод рационального расчета смеси с заменой цемента на 20–80% летучей золы. Испытания проводились на свойства свежего и затвердевшего бетона. Результаты испытаний показали, что время схватывания и содержание воздуха в зольном бетоне увеличиваются по мере увеличения уровня замещения летучей золы.Прочность на сжатие и изгиб бетонных смесей HVFA продемонстрировала непрерывное и значительное улучшение в позднем возрасте 91 и 365 дней. Соотношение было сформулировано для прочности на изгиб и сжатие для всех марок бетона HVFA. Бетонная смесь, содержащая летучую золу с низким LOI, показала превосходные механические свойства, чем у соответствующей смеси, содержащей летучую золу с высоким LOI. Эти результаты подтверждают возможность того, что до 80% летучей золы класса F можно использовать в качестве замены цемента в бетоне, используя рациональные пропорции смеси.

Ключевые слова

Дозирование смеси

Зола уноса

Механические свойства

Усадка

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Copyright © 2013 Elsevier Ltd.

В этой статье рассматриваются простые бетоны, использованные в исследовании бетонов, армированных фиброй, для которых требовалась номинальная средняя 28-дневная кубическая прочность 40, 60, 80, 100 и 120 Н / кв. Мм.Использовался стандартный портландцемент 42,5 N (BS 12), который имел отношение C3S / C2S около 6,1, с морским песком, извлеченным из дноуглубительных работ, и либо дробленым известняком, либо гравием с максимальным размером частиц 10 мм. Для прочности 80 Н / кв. Мм и более были включены 10% микрокремнезема и суперпластификатор на основе нафталина, каждый из которых добавлялся в водной форме. Пропорции смеси были выбраны для производства свежего бетона с высокой удобоукладываемостью и подходящего для включения разумного объема волокон. Величины осадки обычно составляли 150 плюс-минус 50 мм, но не адекватно отражали удобоукладываемость и стабильность используемого ряда бетонов.Содержание цемента варьировалось от 340 до 510 кг / м 3, при соотношении вода / цемент 0,24-0,56. Казалось, что практический предел прочности куба на 28 дней составляет около 115 Н / кв. Мм для известняка и 100 Н / кв. Мм для гравия и используемых материалов. Хорошая корреляция была обнаружена между кубической прочностью и тремя формами непрямого сопротивления растяжению. (А)

• Наличие:
• Корпоративных авторов:

  Эльзевир

  The Boulevard, Langford Lane
  Kidlington, Оксфорд объединенное Королевство OX5 1 ГБ
• Авторов:
  • TAYLOR, M R
  • Lydon, F D
  • БАРР, БОЛЬШОЙ
• Дата публикации: 1996

Язык

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

• Регистрационный номер: 00730450
• Тип записи: Публикация
• Агентство-источник: Транспортная исследовательская лаборатория
• Файлы: ITRD
• Дата создания: 30 января 1997 г., 00:00

Краткий обзор соотношения бетонной смеси — Engineering Feed

Краткий обзор соотношения бетонной смеси


Физические свойства плотности и прочности бетона частично определяются пропорциями трех основных ингредиентов: воды, цемента и заполнителя.Вы можете выбрать дозировку ингредиентов по объему или по весу. Дозирование по объему менее точное, однако из-за временных ограничений периода времени занятий этот метод может быть предпочтительным.

Базовая смесь раствора может быть приготовлена ​​в соотношении 1 вода: 2 цемента: 3 песка. С помощью этой базовой смеси можно проводить большую часть студенческой деятельности. Еще одно «старое эмпирическое правило» для смешивания бетона — 1 цемент: 2 песка: 3 щебня по объему. Прочностные свойства бетона обратно пропорциональны соотношению вода / цемент.В основном это означает, что чем больше воды вы используете для смешивания бетона (очень жидкого), тем слабее бетонная смесь. Чем меньше воды вы используете для смешивания бетона (немного сухого, но пригодного для обработки), тем прочнее бетонная смесь. Помните, что вода является ключевым ингредиентом.

Прочность бетонной смеси — это соотношение цемента, песка, камней или заполнителей. В зависимости от этих соотношений на рынке доступны различные марки бетона. Марки бетона варьируются от M10, M20, M30, M35 и т. Д.«М» означает «смесь». Смесь характеризует бетон с указанным соотношением цемента, песка и заполнителя. А цифра после «М» обозначает прочность на сжатие этой бетонной смеси в Н / мм2 через 28 дней. Так, например, для бетонной смеси марки М30 ее прочность на сжатие через 28 суток должна была составить 30 Н / мм2. Эти соотношения бетонной смеси рассчитаны на то, чтобы бетон достиг полной прочности примерно через 28 дней. Отверждение бетона можно осуществить, оставив его влажным после первого дня, пока бетону не исполнится 7 дней.Это важный шаг, который необходимо сделать для того, чтобы бетон достиг полной прочности к 28 дням.

Таблица соотношений бетонных смесей

Ниже приведена стандартная диаграмма таблицы. В таблице представлены различные марки бетонной смеси с указанием необходимого соотношения цемента, песка и заполнителей.

Источник видео: Civil Engineering

«Оптимизация пропорций смеси для бетонных покрытий — влияние o» Адам Руди и Ян Олек

Рекомендуемое цитирование

Руди, А., и J. Olek. Оптимизация пропорций смеси для бетонных покрытий — влияние дополнительных вяжущих материалов, содержания пасты и градации заполнителя . Публикация FHWA / IN / JTRP-2012/34. Совместная программа транспортных исследований, Департамент транспорта Индианы и Университет Пердью, Вест-Лафайет, Индиана, 2012 г. https://doi.org/10.5703/1288284315038

Абстрактные

Конечные цели этого исследования включали изучение оптимальных диапазонов содержания пасты, количества цементирующих материалов и градации заполнителя для бетонных смесей для дорожного покрытия.В целом, оптимальные бетонные смеси, разработанные в этом исследовании, содержали низкое содержание пасты (менее 23%) и характеризовались низкой накипью и сорбционной способностью. Кроме того, для этих смесей также удалось добиться высоких уровней замены цемента. Наконец, для оптимизированных смесей летучей золы выбор хорошо отсортированной градации заполнителя с высокой плотностью упаковки увеличил наиболее желаемое содержание пасты для этих смесей, что указывает на то, что комбинированная градация заполнителя имеет сильное влияние на характеристики бетона.Наконец, бетонные смеси, разработанные с оптимальным диапазоном переменных, изученных в этом исследовании, содержали низкое содержание цемента.

Общий объем исследования был разделен на три отдельных этапа, каждый из которых кратко описан ниже:

ФАЗА I: Эта фаза состояла из статистической оптимизации пропорций бетонного вяжущего. Методология Central Composite Design (CCD) использовалась для разработки эксперимента по оптимизации вяжущего в трех типах бетонных смесей: а) цемент + зола-унос, б) цемент + GGBFS и c) цемент + зола-унос + GGBFS.Переменные, изучаемые в каждой из этих систем, включали: содержание пасты (от 21 до 25% по объему смеси) и общее содержание дополнительного вяжущего материала (SCM) в смеси. Это выражалось в массовых процентах от общего количества связующего и варьировалось в зависимости от используемой связующей системы.

ФАЗА II: Основная цель этого этапа состояла в том, чтобы изучить влияние различных градаций заполнителя на свойства свежей и затвердевшей бетонной смеси, разработанной на этапе I, а также определить наиболее желаемые градации заполнителя для смесей для дорожного покрытия.Различные градации агрегатов были получены смешиванием 2, 3 или 4 агрегатов разных размеров на основе концепции диаграммы коэффициента грубости Шилстоуна.

ФАЗА III: Концепция коэффициента насыщения пустот между пастой и заполнителем без воздуха (k ”), представленная на ФАЗЕ II, кажется, довольно точно связывает свойства бетонных смесей с их содержанием пасты. Таким образом, было решено дополнительно исследовать эту концепцию в связи с плотностью упаковки заполнителя (Φ). Кроме того, считалось, что определение оптимальных значений «k» позволит пересмотреть диапазоны содержания пасты, разработанные на ФАЗЕ I для различных систем, и, таким образом, определить более общие оптимальные диапазоны пасты для смесей для дорожного покрытия.

Ключевые слова

оптимизация смеси, содержание пасты, летучая зола, GGBFS, градация агрегатов, SPR-2864

Статистический подход к оптимизации конструкции бетонной смеси

ScientificWorldJournal. 2014; 2014: 561539.

Шамсад Ахмад

Кафедра гражданской и экологической инженерии, Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда, Дахран 31261, Саудовская Аравия

Саид А. Альгамди

Кафедра гражданской и экологической инженерии, Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда , Дахран 31261, Саудовская Аравия

Департамент гражданской и экологической инженерии, Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда, Дахран 31261, Саудовская Аравия

Академические редакторы: Х.Цуй, И. Б. Топчу и Х. Ван

Получено 19 ноября 2013 г .; Принято 24 декабря 2013 г.

Copyright © 2014 С. Ахмад и С. А. Альгамди.

Это статья в открытом доступе, распространяемая по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Abstract

Предлагается пошаговый статистический подход для получения оптимального дозирования бетонных смесей с использованием данных, полученных с помощью статистически запланированной экспериментальной программы.Полезность предлагаемого подхода для оптимизации конструкции бетонной смеси иллюстрируется на примере типичного случая, когда пробные смеси рассматривались в соответствии с полным факторным планом эксперимента с участием трех факторов и их трех уровней (3 ³ ). Всего было рассмотрено 27 бетонных смесей в трех повторностях (81 образец) путем варьирования уровней ключевых факторов, влияющих на прочность бетона на сжатие, а именно соотношения вода / вяжущие материалы (0,38, 0,43 и 0.48), содержание вяжущих материалов (350, 375 и 400 кг / м ³ ) и соотношение мелкого заполнителя к общему количеству заполнителей (0,35, 0,40 и 0,45). Экспериментальные данные были использованы для проведения дисперсионного анализа (ANOVA) и разработки модели полиномиальной регрессии для прочности на сжатие с точки зрения трех расчетных факторов, рассмотренных в этом исследовании. Разработанная статистическая модель была использована для того, чтобы показать, как можно проводить оптимизацию бетонных смесей с различными возможными вариантами.

1. Введение

Оптимизация конструкции бетонной смеси — это процесс поиска смеси, для которой сумма затрат на ингредиенты минимальна, но при этом удовлетворяет требуемые характеристики бетона, такие как обрабатываемость, прочность и долговечность.Основные ингредиенты бетона можно разделить на две группы: цементное тесто и заполнители. Хотя качество цементного теста в основном определяется соотношением вода / цемент, количество цементного теста, необходимое для достижения заданного качества бетона, зависит от характеристик заполнителей. Эти характеристики в основном включают площадь поверхности и пустоты в агрегатах. В то время как площадь поверхности определяется формой и максимальным размером агрегатов, на содержание пустот в основном влияет гранулометрический состав агрегатов.Потребность в пасте может быть уменьшена за счет уменьшения содержания пустот в заполнителях за счет правильной упаковки заполнителей [1–5], а также за счет увеличения соотношения заполнитель / цемент [6]. Goltermann et al. [1] предложили модель упаковки для выбора и комбинации заполнителей для получения смесей заполнителей, имеющих наименьшее содержание пустот с максимальной степенью упаковки (соотношение между насыпной плотностью и плотностью зерна заполнителя). Таким образом, степень заполнения в соответствии с ними является характеристикой конкретного типа заполнителя или смеси и указывает объем пустот и количество цементного теста, необходимого в бетоне.Это указывает на то, что конструкция бетонной смеси может быть оптимизирована путем корректировки уровней ключевых факторов смеси, таких как соотношение воды и вяжущих материалов, отношение крупного заполнителя к общему заполнителю и содержание вяжущего материала или соотношение заполнителя и вяжущих материалов, как сообщают различные исследователи [ 7–12].

В прошлом предпринимались попытки оптимизировать конструкцию бетонной смеси, используя либо полностью экспериментальные методы, либо полностью аналитические методы, либо полуэкспериментальные (полуаналитические) методы или статистические методы.Полностью экспериментальные методы включают обширную серию тестов, иногда проводимых методом проб и ошибок, а результаты оптимизации часто применимы только к узкому кругу местных материалов [13, 14]. Чтобы уменьшить количество пробных смесей, необходимых для получения оптимальной смеси, были предприняты усилия по разработке аналитических методов, рационализирующих дозирование исходной смеси в более логичный и систематический процесс [15]. Аналитические методы помогают в поиске оптимальной бетонной смеси на основе детального знания удельных весов компонентов смеси и определенных базовых формул, которые являются результатом предыдущего опыта, без проведения дорогостоящих и трудоемких экспериментальных работ [15, 16].Полуэкспериментальные (полуаналитические) методы основаны на сочетании экспериментальной базы данных или экспериментально разработанных моделей прогнозирования и различных аналитических инструментов, таких как искусственная нейронная сеть, генетический алгоритм и математическое программирование [17–19]. Статистические методы, также называемые статистическими методами планирования экспериментов или статистическими факторными методами планирования или методами планирования экспериментов или эмпирическими методами, также часто используются для получения оптимального дизайна бетонной смеси [9, 10, 20–24].Статистические методы являются усовершенствованием полностью экспериментальных методов, в которых вместо выбора одной исходной пропорции смеси и последующей корректировки методом проб и ошибок для достижения оптимального решения определяется набор пробных партий, охватывающих выбранный диапазон пропорций для каждого компонента смеси. в соответствии с установленными статистическими процедурами. Затем производятся пробные партии, изготавливаются и тестируются образцы для испытаний, а результаты экспериментов анализируются с использованием стандартных статистических методов.Эти методы включают подгонку эмпирических моделей к данным для каждого критерия эффективности. В этих моделях каждая реакция (результирующее свойство бетона), такая как прочность, оседание или стоимость, выражается как алгебраическая функция факторов (пропорции отдельных компонентов), таких как вода / цемент, содержание цемента, дозировка химической добавки и процент замещения пуццолана. После того, как отклик можно охарактеризовать уравнением (моделью), возможны несколько анализов. Например, пользователь может определить, какие пропорции смеси обеспечат одно или несколько желаемых свойств.Пользователь также может оптимизировать любое свойство с учетом ограничений других свойств. Также возможна одновременная оптимизация с учетом нескольких ограничений. Например, можно определить самую дешевую смесь с прочностью выше заданного значения, содержанием воздуха в заданном диапазоне и осадкой в ​​заданном диапазоне.

Полностью аналитические методы менее дороги и требуют меньше времени, но их недостатком является то, что они менее точны из-за различий в характеристиках материалов заполнителей и цементов.Полностью экспериментальные или полуэкспериментальные (т. Е. Полуаналитические) методы надежны и точны; однако они предполагают комплексные лабораторные работы [16]. Статистические методы также требуют определенного количества экспериментальных работ, но они имеют дополнительное преимущество в том смысле, что ожидаемые свойства (отклики) могут характеризоваться неопределенностью (изменчивостью). Это имеет важное значение для технических характеристик и для производства рентабельной бетонной смеси [10].

В данной работе была предпринята попытка продемонстрировать применение статистического подхода, предложенного для получения оптимального дозирования бетонных смесей с использованием данных, полученных в ходе эксперимента с учетом соотношения водоцементных материалов, содержания цементирующих материалов и мелкозернистого заполнителя. к общему совокупному коэффициенту в качестве расчетных факторов.Экспериментальные данные были проанализированы статистически, и была разработана математическая регрессия полиномов для прочности бетона как функции переменных смеси. Полезность разработанной модели прочности на сжатие при оптимизации смесей была проиллюстрирована с учетом различных возможных вариантов.

2. Предлагаемый подход

Предлагаемый подход к оптимизации пропорций бетонных смесей основан на запланированных экспериментальных работах (в пределах требуемых характеристических характеристик бетона) и статистическом анализе полученных данных, что позволит сократить количество нужны пробные партии.Предлагаемый подход состоит из следующих шагов.

2.1. Спецификация характеристических характеристик бетона

Сначала необходимо собрать информацию, касающуюся необходимой обрабатываемости, прочности и условий воздействия (для требований к долговечности). Требования к удобоукладываемости зависят от способа транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и размещения, а также от типа конструкции [25]. Прочность определяется на основе требований к конструкции для защиты бетона от замерзания и оттаивания, а также от применения химикатов для борьбы с обледенением или агрессивных веществ.Однако для условий агрессивного воздействия прочность, указанная проектировщиком конструкции, не должна быть меньше минимальной расчетной прочности на сжатие, рекомендованной для данных условий воздействия. Например, ACI 318 [26] определил минимальную расчетную прочность на сжатие 28, 31 и 35 МПа, соответственно, для бетона, подверженного воздействию воды, замораживания-оттаивания и хлоридов. Требования к долговечности бетонных смесей обычно удовлетворяются за счет обеспечения того, чтобы содержание вяжущих материалов было не меньше указанного минимального значения, а соотношение вода / вяжущие материалы не превышало указанного для данных условий воздействия.Например, содержание вяжущих материалов не должно быть менее 335 кг / м ³ , а соотношение вода / вяжущие материалы не должно быть более 0,40 (по массе) для удовлетворения требований к долговечности для бетона, подвергающегося жестким условиям воздействия, таким как тяжелые воздействие замораживания-оттаивания, антиобледенителя и сульфатов [26].

2.2. Выбор уровней ключевых проектных факторов смеси

Выбор уровней трех ключевых проектных факторов смеси, а именно: содержание вяжущих материалов, соотношение вода / вяжущие материалы и соотношение мелких и общих заполнителей, которые в основном влияют на качество бетона. быть сделано, чтобы гарантировать, что генерируется достаточно экспериментальных данных для получения регрессионной модели для прочности на сжатие, которая может использоваться для оптимизации пропорций смеси, отвечающих указанным характеристикам бетона.

Минимальный уровень содержания вяжущих материалов должен быть не менее 335 кг / м ³ , что является минимальным значением, удовлетворяющим требованиям к долговечности в условиях агрессивного воздействия. Максимальный уровень содержания вяжущих материалов следует выбирать с учетом риска усадки. Минимальный уровень соотношения вода / вяжущие материалы следует выбирать с учетом требований к прочности. В случае выбора очень низкого уровня соотношения вода / вяжущие материалы следует учитывать сложность транспортировки, обращения и укладки бетона, а также дополнительную стоимость суперпластификатора для удовлетворения требований удобоукладываемости.Максимальный уровень соотношения вода / вяжущие материалы должен находиться в пределах максимально допустимого предела для соотношения вода / вяжущие материалы для данных условий воздействия. Минимальный и максимальный уровни отношения мелкой фракции к общему количеству заполнителей следует выбирать в оптимальном диапазоне для достижения максимальной упаковки заполнителей. Например, Soudki et al. [9] сообщили об оптимальном соотношении мелкой фракции к общему количеству заполнителей в диапазоне от 0,40 до 0,45.

2.3. Экспериментальная работа по созданию данных для получения статистической модели для оптимизации

Экспериментальная работа должна быть проведена, включая проектирование, подготовку и тестирование различных пробных смесей в соответствии с планом полного факторного эксперимента с учетом различных возможных комбинаций уровней переменных смеси в пределах их выбранные диапазоны вариации.Удобоукладываемость каждой пробной смеси должна быть не ниже указанного значения. В случае, если суперпластификатор необходим для достижения желаемой удобоукладываемости, стоимость суперпластификатора должна быть добавлена ​​к стоимости цемента. После завершения дозировки суперпластификатора на основе требуемой удобоукладываемости для каждой из пробных смесей кубические или цилиндрические образцы должны быть подготовлены, отверждены в течение 28 дней, а затем испытаны на прочность на сжатие для получения данных для получения статистической модели прочности, которая будет использоваться. для оптимизации.

2.4. Статистический анализ экспериментальных данных и подбор модели прочности

Дисперсионный анализ (ANOVA) может использоваться для изучения значимости факторов, учитываемых при разработке модели прочности, и последующего подбора эмпирической модели прочности на сжатие с точки зрения значимой смеси. факторы, использующие полиномиальную регрессию. В ANOVA используются следующие статистические термины.

Степень свободы ( DF ).Степень свободы — это количество значений в окончательном расчете статистики, которые могут изменяться. DF = n — 1, где n представляет количество групп.

Ошибка (остаточная) . Это величина, на которую наблюдаемая вариация отличается от значения, предсказанного принятой статистической моделью.

Сумма квадратов ( SS ). Это квадрат расстояния между каждой точкой данных ( X _i ) и выборочное среднее (X¯), суммированное для всех n точек данных.SS = ∑i = 1n (Xi-X¯) 2, где, X _i представляет i -е наблюдение, а X¯ представляет собой выборочное среднее.

Среднее квадратическое ( MS ). Это сумма квадратов, разделенных на степени свободы.

F-соотношение. Это отношение MS рассматриваемого фактора к MS ошибки. Более высокое соотношение F- указывает на значительное влияние фактора.

P-значение. Это мера принятия или отклонения статистической значимости фактора, основанного на стандарте, не более 5% (0.05 уровень) различия вызваны случайностью или ошибкой выборки. Другими словами, если значение P для фактора равно 0,05 или более, это не повлияет на зависимую переменную.

2.5. Оптимизация пропорций смеси с использованием установленной модели прочности

Статистическая модель прочности на сжатие, полученная с использованием экспериментальной модели, может использоваться для получения оптимальных пропорций смеси, удовлетворяющих заданным характеристикам бетона в соответствии с необходимыми ограничениями.Смесь, удовлетворяющая всем требованиям и имеющая наименьшие требования к цементу и суперпластификатору, будет считаться оптимальной смесью.

3. Экспериментальная программа

3.1. Программа испытаний

Для демонстрации использования предложенного подхода к оптимизации конструкции бетонной смеси была рассмотрена экспериментальная программа. Был проведен полный факторный эксперимент с комбинациями обработки 3 × 3 × 3, в результате чего было получено 27 пробных бетонных смесей с учетом трех типичных уровней каждого из трех ключевых факторов, влияющих на характеристики бетонных смесей, как показано на рис.Для уровней соотношения вода / вяжущие материалы, выбранных в настоящей работе, суперпластификатор не добавлялся. Комбинации уровней трех факторов для всех 27 пробных смесей показаны на.

Таблица 1

Фактор	1	2	3	Уровень
Содержание цементных материалов ( Q C ) в кг / м 3	350	375	400	3
Соотношение вода / вяжущие материалы ( R Вт / см ) по массе	0.38	0,43	0,48	3
Отношение мелкой фракции к общему количеству заполнителя ( R FA / TA ) по массе	0,35	0,40	0,45	3

Таблица 2

0,43 0,48

Номер смеси	Соотношение вода / вяжущие материалы ( R Вт / см )	Содержание вяжущих материалов, Q C (кг / м 3 )	Соотношение мелких и общих заполнителей ( R FA / TA )
1	0.38	350	0,35
2	0,38	350	0,40
3	0,38	350	0,45
4	0,38	370038	0,38
5	0,38	375	0,40
6	0,38	375	0,45
7	0,38	400	0.35
8	0,38	400	0,40
9	0,38	400	0,45
10	0,43	350	0,35
350	0,40
12	0,43	350	0,45
13	0,43	375	0,35
14	0.43	375	0,40
15	0,43	375	0,45
16	0,43	400	0,35
17	0,43	17	0,43		0,43
18	0,43	400	0,45
19	0,48	350	0,35
20	0,48	350	0.40
21	0,48	350	0,45
22	0,48	375	0,35
23	0,48	375	0,404	0,404	375	0,45
25	0,48	400	0,35
26	0,48	400	0,40
27	0.48	400	0,45

3,2. Материалы и дозирование смеси

Вяжущие материалы, использованные в этом исследовании, состояли на 92% из портландцемента типа I, соответствующего стандарту ASTM C 150 [27], и на 8% микрокремнезема (по массе). Частицы щебня, полученные в результате местного запроса, использовались в качестве крупнозернистого заполнителя, а местный песок дюн использовался в качестве мелкого заполнителя. Питьевая вода использовалась для смешивания компонентов всех образцов. Результаты анализа удельного веса, водопоглощения и ситового анализа для использованных крупных и мелких заполнителей представлены в.Удельный вес воды и вяжущих материалов был принят равным 1 и 3,15 соответственно.

Таблица 3

Удельный вес, водопоглощение и ситовой анализ заполнителей.

Размер сита	Совокупный остаток в процентах
(а) Крупный заполнитель (удельный вес = 2,55; водопоглощение = 1,1%)
19 мм	5
12.5 мм	60
9,5 мм	95
4,75 мм	100
(b) Мелкозернистый заполнитель (удельный вес = 2,66; водопоглощение = 0,6%)
1,18 мм	0
0,60 мм	24,42
0,30 мм	90,49
0,15 мм	96.59

Дозирование всех 27 пробных смесей проводилось с точки зрения абсолютного объема с использованием удельного веса ингредиентов бетона и значений соотношения вода / вяжущие материалы, содержания вяжущих материалов и отношения мелкозернистого заполнителя к общему количеству заполнителей. каждая из 27 смесей, как указано в. Значения водопоглощения мелких и крупных заполнителей использовались для определения общего содержания воды.

3.3. Подготовка и испытание образцов

Учитывая три повтора для каждой из 27 смесей, для определения прочности на сжатие было отлито 81 цилиндрический образец бетона (размером: диаметром 75 мм и высотой 150 мм).После заливки образцы бетона были выдержаны в течение 28 дней в резервуаре для выдерживания в лабораторных условиях, а затем испытаны на прочность на сжатие в соответствии с ASTM C 39 [28]. Средняя прочность на сжатие трех образцов, изготовленных из одной и той же бетонной смеси и испытанных в одном и том же возрасте, считалась характеристической прочностью на сжатие смеси.

4. Результаты и обсуждение

Средние результаты 28-дневных испытаний прочности на сжатие для всех 27 бетонных смесей вместе со стандартным отклонением трех повторностей каждой смеси представлены в.Данные, приведенные в, были использованы для статистического анализа, чтобы изучить значимость факторов смеси, а затем получить регрессионную модель для прочности на сжатие с точки зрения рассмотренных факторов.

Таблица 4

Результаты испытаний на прочность на сжатие.

Номер смеси	28-дневная средняя прочность на сжатие, f c ′ (МПа)	Стандартное отклонение трех повторностей каждой смеси (МПа)
1	39.7	1,9
2	38,8	1,0
3	39,1	0,8
4	34,1	1,2
1,9	38,2	5	38,2	1,9	38,2	1,9	38,2
6	40,6	2,0
7	34,2	1,1
8	39,3	1,1
9	39.8	1,6
10	27,9	1,1
11	37,4	1,8
12	38,5	1,1
13	31,9	13	31,9	13	31,9	13	31,9
14	37,1	1,3
15	33,9	0,2
16	26,5	1,4
17	30.7	1,7
18	36,5	1,6
19	30,0	1,5
20	32,1	1,3
21	30,5
22	20,7	1,8
23	27,5	0,8
24	29,9	0,3
25	25.4	1,1
26	31,0	0,2
27	25,3	0,2

4.1. Статистический анализ данных и подгонка модели прочности на сжатие

Дисперсионный анализ (ANOVA) был проведен, чтобы точно определить индивидуальные и интерактивные эффекты переменных факторов на зависимую переменную. ANOVA результатов теста в настоящем исследовании был выполнен с помощью программного обеспечения MINITAB [29].На основе результатов дисперсионного анализа была получена модель полиномиальной регрессии для прочности на сжатие.

Результаты ANOVA для прочности на сжатие представлены в. Считалось, что фактор имеет значительное влияние на прочность на сжатие, если значение P оказалось меньше 0,05 (уровень достоверности 95%). Значение P было получено из таблицы распределения Фишера, которая зависит от степени свободы ошибки (DF) и среднего квадрата (MS). показывает, что R _{Вт / см} и R _{FA / TA} оказывают значительное влияние на прочность на сжатие, поскольку их уровни значимости, значения P , меньше 0.05. Следовательно, эти две важные переменные следует учитывать для получения регрессионной модели прочности на сжатие, f . _c ′. Хотя эффект Q _C на прочность на сжатие оказывается незначительным, поскольку он изменяется в узком диапазоне от 350 до 400 кг / м. ³ учитывается в регрессионном анализе, поскольку цемент остается незаменимым материалом в производстве бетона.

Таблица 5

ANOVA для результатов испытаний на прочность на сжатие.

---

Факторы	Тип	Уровень	Значения шкалы
Q C	Фиксированный	3	0,875	0,938	1.000
R Вт / см	Фиксированный	3	0,792	0,896	1.000
R FA / TA	Фиксированный	3	0.778	0,889	1.000
Источник	DF	SS	MS	F — отношение	P значение	Значение
Q C	2	39,672	19,380	1,990	0,199	Нет
R Вт / см	2	464.501	232,250	23,260	0,000	Да
R FA / TA	2	135,281	67,640	6,770	0,019	Да
Q С ∗ R Вт / см	4	23,686	5,921	0,590	0,678	Нет
Q С ∗ R FA / TA	4	4.993	1,248	0,120	0,969	Нет
R Вт / см ∗ R FA / TA	4	22,437	5,609	0,560	0,697	Нет
Ошибка	8	79,890	9,986			9,986
Всего	26	770.456

Модель полиномиальной регрессии, полученная для прочности на сжатие с использованием данных, представленных в, представлена ​​следующим образом:

fc ′ = — 61,24−0,056QC − 19,87Exp (2,083Rw / см) + 183,45RFA / TA0,119 (R2 = 0,80),

(1)

где f _c ′ — 28-дневная прочность на сжатие в МПа. Q _C — содержание вяжущих материалов в кг / м ³ . R _{Вт / см} — массовое соотношение вода / вяжущие материалы. R _{FA / TA} — массовое соотношение мелких и общих заполнителей.

Верхняя и нижняя границы каждой из трех переменных даны в.

4.2. Оптимизация пропорций бетонной смеси с использованием прочности на сжатие Модель

Эмпирическая модель, полученная для прочности на сжатие, может использоваться для оптимизации пропорций бетонной смеси с использованием любого подходящего метода / инструмента оптимизации.Разработанная модель прочности на сжатие была использована для оптимизации конструкции бетонной смеси в соответствии со следующими параметрами (т.е. ограничениями), как правило, с использованием Microsoft Excel Solver :

1. , оптимизируя уровни R _{Вт / см} и R _{FA / TA} для достижения максимально возможной прочности на сжатие при различных значениях содержания вяжущих материалов в выбранном диапазоне (т. Е. 350, 375 и 400 кг / м ³ ),

2. оптимизация уровней R _{Вт / см} и R _{FA / TA} для достижения различных целевых значений прочности на сжатие при различных значениях содержания вяжущих материалов в выбранном диапазоне (т.е.е., 350, 375 и 400 кг / м ³ ).

Результаты оптимизации, представленные в, показывают, что максимальная прочность на сжатие, соответствующая содержанию вяжущих материалов 350 кг / м ³ , выше, чем при содержании вяжущих материалов 375 и 400 кг / м ³ . Кроме того, максимальная прочность на сжатие при содержании вяжущих материалов 375 кг / м ³ выше, чем при содержании вяжущих материалов 400 кг / м ³ .Это указывает на то, что при тех же оптимальных значениях R _{Вт / см} и R _{FA / TA} , прочность на сжатие выше при более низком содержании вяжущих материалов (т.е. при более высоком соотношении заполнителя к цементу) из-за лучшей набивки заполнителя, как сообщают Невилл и Брукс [6]. На всех уровнях содержания вяжущих материалов максимальная прочность на сжатие соответствует минимальному соотношению вода / вяжущие материалы (0,38) и максимальному отношению мелкодисперсных материалов к общему количеству заполнителя (0.45) в пределах рассматриваемых в настоящей работе диапазонов вариации.

Таблица 6

Оптимизация конструкции бетонной смеси.

Вариант оптимизации	f c ′ (МПа)	Оптимальные уровни переменных смеси			Уровень затрат
		Q С (кг / м 3 )	R Вт / см (по массе)	R FA / TA (по массе)
(i) Оптимизация уровней R Вт / см и R FA / TA для достижения максимальной прочности на сжатие на разных уровнях Q С	42.1	350	0,38	0,45	Низкий
	40,7	375	0,38	0,45	Средний
	39,3	400	0,38	0,4 900	0,38	0,4
(ii) Оптимизация уровней R Вт / см и R FA / TA для достижения различных целей прочности на сжатие на разных уровнях Q С	30.0		0,48	0,40
	35,0	350	0,44	0,42	Низкий
	40,0		0,40	0,44		0,40	0,44		0,47	0,41
	35,0	375	0,43	0,42	Средний
	40.0		0,38	0,44
	30,0		0,46	0,41
	35,0	400	0,41	0,43		0,41	0,43	900	0,38	0,45

От, бетонная смесь, имеющая максимальную прочность на сжатие 42,1 МПа при минимальном содержании вяжущих материалов 350 кг / м ³ , соотношение вода / вяжущие материалы 0.38, и соотношение мелкого заполнителя к общему количеству заполнителей 0,45 обычно может быть выбрано в качестве оптимальной смеси. Однако в случаях, когда требование к прочности на сжатие меньше максимального, можно выбрать набор соотношений вода / вяжущие материалы, содержание вяжущих материалов и соотношение мелкозернистых и общих заполнителей, отличное от оптимального, для достижения требований к удобоукладываемости и долговечности.

Данные, полученные с помощью варианта оптимизации (ii), представленного в, были нанесены на график, чтобы отобразить изменения прочности на сжатие в зависимости от соотношения вода / вяжущие материалы и соотношения мелких и общих заполнителей при различном содержании вяжущих материалов, как показано на рисунках и соответственно.Из рисунков видно, что при заданном содержании вяжущих материалов прочность на сжатие увеличивается с уменьшением соотношения вода / вяжущие материалы и увеличением соотношения мелкозернистый / общий заполнитель. Из этого можно видеть, что для того же значения прочности на сжатие требования к соотношению вода / вяжущие материалы ниже при более высоких значениях содержания вяжущих материалов. Следовательно, представленные графики можно использовать для выбора адекватного значения соотношения вода / вяжущие материалы и содержания вяжущих материалов для заданного значения целевой прочности на сжатие, удовлетворяющего требованиям удобоукладываемости и долговечности.Например, в случае нормального воздействия можно выбрать более высокое значение соотношения вода / вяжущие материалы и более низкое значение содержания вяжущих материалов, что обеспечит большую обрабатываемость при более низких затратах, тогда как для жестких условий воздействия Можно выбрать более низкое значение соотношения вода / вяжущие материалы и более высокое значение содержания вяжущих материалов, что обеспечит лучшую долговечность.

Изменение прочности на сжатие с R _{Вт / см} на разных уровнях Q _С .

Изменение прочности на сжатие R _{FA / TA} на разных уровнях Q _С .

5. Выводы

Предлагается упрощенный пошаговый подход к оптимизации конструкции бетонной смеси на основе анализа данных, полученных с помощью статистически запланированной экспериментальной программы. Предлагаемый подход состоит из пяти шагов, а именно: (i) определение характеристических характеристик бетона, (ii) выбор уровней ключевых факторов дизайна смеси, (iii) экспериментальная работа с рассмотрением пробных смесей с использованием полного факторного плана эксперимента для получения данные для получения статистической модели для оптимизации, (iv) статистический анализ экспериментальных данных и подгонка модели прочности и (v) оптимизация пропорций смеси с использованием подобранной модели прочности.

Результаты экспериментальных работ, проведенных в настоящем исследовании для демонстрации применимости предложенного статистического подхода, показали значительное влияние соотношения вода / вяжущие материалы, содержания вяжущих материалов и отношения мелкозернистого заполнителя к общему количеству заполнителей на прочность на сжатие. Оптимальные значения соотношения вода / вяжущие материалы и отношения мелкого заполнителя к общему количеству заполнителя привели к более высокой прочности на сжатие при более низком содержании вяжущих материалов, что привело к значительной экономии затрат при производстве бетона.

Благодарности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку, полученную от Города науки и технологий короля Абдулазиза (KACST), Саудовская Аравия, для проведения этой исследовательской работы (проект № KACST AT-23-21). Мы также выражаем признательность за поддержку Департамента гражданского строительства Университета нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда (KFUPM), Саудовская Аравия.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Ссылки

1. Гольтерманн П., Хохансен В., Палбол Л. Упаковка заполнителей: альтернативный инструмент для определения оптимальной смеси заполнителей. Журнал материалов ACI . 1997. 94 (5): 435–443. [Google Scholar] 2. Шахменко Г., Бирш Ю. Расчет и оптимизация бетонных смесей. Материалы 2-го Международного симпозиума в области гражданского строительства; 1998; Будапешт, Венгрия. С. 1–8. [Google Scholar] 3. Главинд М., Мунк-Петерсен К. Зеленый бетон в Дании. Конструкционный бетон .2000. 1 (1): 1–6. [Google Scholar] 4. Сентил В.К., Ману С. Теории упаковки частиц и их применение при дозировании бетонных смесей: обзор. Индийский бетонный журнал . 2003. 77 (9): 1324–1331. [Google Scholar] 5. He H, Stroeven P, Stroeven M, Sluys LJ. Оптимизация упаковки частиц методами аналитического и компьютерного моделирования. Компьютеры и бетон . 2012. 9 (2): 119–131. [Google Scholar] 6. Невилл А. М., Брукс Дж. Дж. Технология бетона . Сингапур: Лонгман; 1996 г.[Google Scholar] 7. Аббаси А.Ф., Ахмад М., Васим М. Оптимизация дозирования бетонной смеси с использованием экспериментальной методики сокращенного факторного анализа. Журнал материалов ACI . 1987. 84 (1): 55–63. [Google Scholar] 8. Шилстон Дж. М., старший Оптимизация бетонной смеси. Бетон Интернэшнл . 1990. 12 (6): 33–39. [Google Scholar] 9. Судки К.А., Эль-Салакави Э.Ф., Элькум Н.Б. Полный фактор оптимизации конструкции бетонной смеси для жаркого климата. Журнал материалов в гражданском строительстве .2001. 13 (6): 427–433. [Google Scholar] 10. Саймон MJ. Заключительный отчет . FHWA-RD-03-060. Джорджтаун Пайк Маклин, Вирджиния, США: Исследования и развитие инфраструктуры, Федеральное управление автомобильных дорог; 2003. Оптимизация бетонной смеси статистическими методами. [Google Scholar] 11. Чанг П-К. Подход к оптимизации конструкции смеси с учетом свойств высокоэффективного бетона. Исследование цемента и бетона . 2004. 34 (4): 623–629. [Google Scholar] 12. Озлем А., Улас А.К., Бахар С. Оптимизация самоуплотняющегося высокопрочного бетона методом расчета смеси. Журнал материалов ACI . 2010. 107 (4): 357–364. [Google Scholar] 13. Domone PLJ, Soutsos MN. Подход к дозированию высокопрочных бетонных смесей. Бетон Интернэшнл . 1994. 16 (10): 26–31. [Google Scholar] 14. Ахмад С. Оптимальный состав бетонной смеси с использованием местных ингредиентов. Арабский научно-технический журнал . 2007. 32 (1): 27–33. [Google Scholar] 15. Ага, I-C. Компьютерное проектирование оптимальных бетонных смесей. Цементно-бетонные композиты .2007. 29 (3): 193–202. [Google Scholar] 16. Касперкевич Дж. Оптимизация бетонной смеси с использованием пакета электронных таблиц. Журнал материалов ACI . 1994. 91 (6): 551–559. [Google Scholar] 17. Ли Б., Ким Дж. Х., Ким Дж. К.. Оптимальная пропорция бетонной смеси на основе базы данных с учетом региональных особенностей. Журнал вычислительной техники в гражданском строительстве . 2009. 23 (5): 258–265. [Google Scholar] 18. Ага, I-C. Оптимизация дозирования бетонной смеси с помощью сплющенного симплексно-центроидного расчета смеси и нейронных сетей. Инжиниринг с помощью компьютеров . 2009. 25 (2): 179–190. [Google Scholar] 19. Джаярам М.А., Натараджа М.С., Равикумар CN. Элитарные модели генетических алгоритмов: оптимизация бетонных смесей с высокими эксплуатационными характеристиками. Материалы и производственные процессы . 2009. 24 (2): 225–229. [Google Scholar] 20. Ghezal A, Khayat KH. Оптимизация самоуплотняющегося бетона с известняковым наполнителем с помощью статистических методов факторного проектирования. Журнал материалов ACI . 2002. 99 (3): 264–272. [Google Scholar] 21.Патель Р., Хоссейн К.М., Шехата М., Бузуба Н., Лашеми М. Разработка статистических моделей для расчета смеси самокрепляющегося бетона с большим объемом летучей золы. Журнал материалов ACI . 2004. 101 (4): 294–302. [Google Scholar] 22. Мутукумар М., Мохан Д. Оптимизация механических свойств полимербетона и рекомендации по дизайну смеси, основанные на дизайне экспериментов. Журнал прикладной науки о полимерах . 2004. 94 (3): 1107–1116. [Google Scholar] 23. Сяоюн Л., Венди М. Оптимизация расчета смеси высокопроизводительного бетона с использованием ортогонального теста. Коммуникации в компьютерных и информационных науках . 2011. 232 (2): 364–372. [Google Scholar] 24. Сонеби М, Бассуони МТ. Исследование влияния расчетных параметров смеси на проницаемый бетон с помощью статистического моделирования. Строительные материалы . 2013; 38: 147–154. [Google Scholar]

25. Американский институт бетона. Стандартная практика выбора пропорций для нормального, тяжелого и массивного бетона, ACI 211.1: 1991 (повторно утверждено в 2009 г.)

26. Американский институт бетона. Стандарт ACI . 318-08. Комитет ACI; 2008. Требования строительных норм и правил для конструкционного бетона и комментарии. [Google Scholar] 27. Американское общество испытаний материалов. Стандартная спецификация на портландцемент. ASTM C150 . 2012; 4 (1) [Google Scholar] 28. Американское общество испытаний материалов. Стандартный метод испытаний на сжатие цилиндрических образцов бетона. ASTM C39 . 2012; 4 (2) [Google Scholar]

4 ОСНОВНЫХ ФАКТОРА, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОПОРЦИИ БЕТОННОЙ СМЕСИ

Пропорции бетонной смеси — это процесс оптимизации нескольких желаемых характеристик на основе требований проекта.

Оптимизируемые характеристики: экономичность , прочность , прочность и возможность размещения .

1. Экономика

Основной причиной систематического определения пропорций смеси является экономия. Максимальная экономия может быть достигнута за счет минимизации количества используемого цемента и, при необходимости, замены портландцемента обычно менее дорогим пуццоланом или шлаком GGBF. Экономия также улучшается за счет использования агрегата наибольшего номинального максимального размера, соответствующего требованиям к размерам конструкций в проекте и доступного для проекта.

2. Прочность

Прочность — важная характеристика бетона, но другие характеристики, такие как долговечность, проницаемость и износостойкость, могут быть не менее или более важными. Они могут быть связаны с силой в целом, но также зависят от других факторов.

Для данного набора материалов прочность обратно пропорциональна w / c .

Поскольку материалы, из которых состоит бетон, сложны и изменчивы, точное прогнозирование прочности не может быть основано только на выбранных в / к, но должно быть подтверждено испытаниями цилиндров, изготовленных из пробных партий с материалами, которые будут использоваться в проекте.Прочность в возрасте 28 дней часто используется в качестве параметра для проектирования конструкций, пропорций бетона и оценки бетона. Когда используется массовый бетон, расчетная прочность обычно требуется для возраста более 28 дней, обычно 90 дней, потому что смеси содержат относительно большие количества пуццолана или шлака GGBF для уменьшения внутреннего тепловыделения. Ранняя прочность массивного бетона будет низкой по сравнению с прочностью конструкционного бетона; поэтому массовый бетон должен быть пропорционален для получения достаточной начальной прочности, которая может потребоваться для снятия формы и ее закрепления.Прочность на сжатие 500 фунтов на квадратный дюйм в возрасте 3 дней типична для требований к снятию формы и анкеровке.

3. Прочность

Бетон должен противостоять разрушению под воздействием окружающей среды, в том числе замораживанию и оттаиванию, смачиванию и высыханию, химическому воздействию и истиранию. Бетон должен соответствовать трем требованиям, прежде чем его можно будет считать невосприимчивым к воздействию мороза. Он должен быть изготовлен из не подверженных замерзанию заполнителей и надлежащей системы образования воздушных пустот, и он должен достичь соответствующей степени зрелости, прежде чем будет разрешено повторное замораживание и оттаивание, пока бетон будет критически насыщенным.Весь открытый бетон, уложенный корпусом, должен быть воздухововлекающим, если только не будет доказано, что он не подходит для конкретной ситуации. Соответствующая зрелость наступает, когда бетон имеет прочность на сжатие приблизительно 3500 фунтов на квадратный дюйм. Как правило, долговечность также улучшается за счет использования низкой в ​​/ ц, поскольку это снижает проницаемость и проникновение агрессивных жидкостей.

4. Возможность размещения

Возможность размещения, включая удовлетворительные характеристики отделки, включает характеристики, описываемые терминами «удобоукладываемость» и «консистенция».«Технологичность — это то свойство свежезамешенного бетона, которое определяет легкость и однородность, с которыми его можно смешивать, укладывать, уплотнять и обрабатывать. Консистенция — это относительная подвижность или способность свежего бетона течь.

Технологичность включает такие концепции, как формуемость, когезионность и прессуемость, и на нее влияют классификация, форма частиц и пропорции заполнителя; количество и качество используемых вяжущих материалов; наличие или отсутствие увлеченного воздуха и химических примесей; и консистенция смеси.Испытание на оседание, ASTM C 143 , является единственным общедоступным испытанием для измерения любого аспекта нескольких характеристик, включенных в термин «возможность размещения».

Формуемость, когезионность, прессуемость и готовность к отделке в основном оцениваются путем визуального наблюдения, и, следовательно, оценки являются в некоторой степени субъективными. Как правило, Подрядчик оценивает эти характеристики с другой точки зрения, чем государственный персонал, и в рамках организации Подрядчика мастер по размещению может оценивать возможность размещения иначе, чем мастер по отделке.В целом, Подрядчик хотел бы иметь смесь с высокой степенью просадки, в то время как Правительство желает строго контролируемого спада. Ключевым моментом должна быть тщательно подобранная бетонная смесь, которую можно разместить с помощью транспортирующего и укладочного оборудования, которое будет использоваться в проекте, без добавления воды на месте укладки. Простая регулировка содержания воды в смеси, которая была пропорциональна для укладки краном и ковшом, не гарантирует, что смесь будет перекачиваемой или что такая регулировка приведет к получению бетона, отвечающего требованиям прочности и долговечности.Массовые бетонные смеси особенно подвержены проблемам с укладкой, если они неправильно дозированы. Следует проявлять осторожность, чтобы гарантировать, что содержание раствора в бетонных смесях из тощей массы достаточно для обеспечения подходящего укладки и удобоукладываемости. Не следует использовать водоредуцирующие добавки для уменьшения содержания пасты и результирующего содержания раствора в этих смесях до уровня, который делает смесь жесткой и непригодной для обработки.