Прогнозный объем бетона – СТ-НП СРО ССК-04-2013 Температурно-прочностной контроль бетона при возведении монолитных конструкций в зимний период

Способ прогнозирования конечной фактической прочности бетона

Изобретение относится к способу прогнозирования конечной фактической прочности бетона, включающего кондуктометрическое измерение удельного электрического сопротивления и температуры в процессе твердения образцов бетонных смесей в режиме реального времени с последующей оценкой фактической механической прочности на сжатие образцов бетона заданного класса. Контролируемые технологические параметры: начало твердения бетонной смеси и прочность бетонных образцов в 28-суточном возрасте. Длительность измерений — 100-125 мин от начала заливки бетонной смеси в контейнерный датчик до завершения индукционного периода твердения. В этом интервале производят параллельные измерения удельных электрических сопротивлений образцов бетонных смесей калибровочного и расчетного минимального составов и устанавливают корреляционную зависимость между удельным электрическим сопротивлением и фактической механической прочностью бетона заданного класса в его проектном возрасте, а по результатам анализа изменения удельного электрического сопротивления образца бетонной смеси номинального расчетного состава заданного класса бетона в указанном временном интервале осуществляют контроль раннего твердения образцов бетонной смеси заданного класса бетона и оценивают конечную фактическую механическую прочность бетона на сжатие. 5 ил., 6 табл.

 

Изобретение относится к способам оценки развития состояния цементно-бетонных смесей в процессе их твердения и упрочнения в режиме реального времени и прогнозирования конечной фактической прочности бетона.

В условиях современного монолитного строительства и широкого применения сборного железобетона и бетона в конструкциях зданий и сооружений неразрушающий контроль конечной прочности цементно-бетонных систем является одним из важнейших условий повышения качества изделий на основе минеральных вяжущих, а также интенсификации их изготовления по энерго- и ресурсосберегающей технологии.

Методы неразрушающего контроля бетонных систем, включающие использование для измерений электрофизических величин, преобразуемых в прямые показания, определены в ГОСТ 27005-86. Указанные методы применяются только для контроля изделий и конструкций из бетонов, достигших строительной прочности, при этом данные методы являются длительными по времени (не ранее набора испытуемыми образцами 28-суточной прочности) и достаточно трудоемкими, что не позволяет их применять для оперативной корректировки технологических процессов бетонирования.

Из описания к патенту RU №1742702 A1, 24.07.1989 на «Устройство для измерения потенциала массопереноса материала» известен электрофизический способ контроля твердения вяжущих веществ с использованием акваметрического датчика. В указанном способе производят кондуктометрическое измерение проводимости исследуемых образцов вяжущих в жидкофазном состоянии, которые загружаются в электролитическую ячейку. В процессе измерений фиксируется время твердения и потенциалы массопереноса базовых и исследуемых образцов портландцемента в заданном временном интервале, но получаемые показатели твердения в первые два часа измерений недостаточны для прогнозирования конечной прочности бетона, поскольку в данном способе не предусматривается установление корреляционной зависимости между прочностью бетона и величинами массопереноса.

По своей технической сущности и достигаемому результату наиболее близким аналогом-прототипом к настоящему изобретению является способ контроля технологических параметров и прогнозирования конечной фактической прочности бетона, включающий кондуктометрическое измерение удельного электрического сопротивления и температуры в процессе твердения образцов бетонных смесей в режиме реального времени с последующей оценкой фактической механической прочности на сжатие образцов бетона заданного класса (US №7225682 B2, 05.06.2007).

Известный способ, также как и предложенный, основан на выборе для измерений удельного электрического сопротивления в качестве электрофизической величины. В известном способе интервал реального времени, в котором производятся необходимые измерения, составляет не менее 50-и часов, т.е. более одних суток. Это обстоятельство с учетом того, что каждая цементно-бетонная композиция обладает своими особыми свойствами, определяемыми набором технологических параметров (тип цемента, состав бетонной смеси, условия транспортировки), не позволяет создать метод объективной ускоренной оценки технологических параметров и фактической конечной прочности на сжатие образцов бетона заданного класса и конструкционных железобетонных изделий.

Задачей изобретения является ускоренное прогнозирование фактической конечной прочности бетона, возможность оперативной корректировки технологического процесса бетонирования, а также предпосылки для экономии энергетических затрат и материальных ресурсов.

Указанная задача решается тем, что в способе прогнозирования конечной фактической прочности бетона, включающего кондуктометрическое измерение удельного электрического сопротивления и температуры в процессе твердения образцов бетонных смесей в режиме реального времени с последующей оценкой фактической механической прочности на сжатие образцов бетона заданного класса, производят параллельные измерения удельных электрических сопротивлений образцов бетонных смесей калибровочного и расчетного номинального составов и устанавливают корреляционную зависимость между удельным электрическим сопротивлением и фактической механической прочностью бетона заданного класса в его проектном возрасте, а по результатам анализа изменения удельного электрического сопротивления образца бетонной смеси номинального расчетного состава заданного класса бетона во временном интервале, равном 100-125 мин от момента заливки в датчики контейнерного типа образцов обеих бетонных смесей, осуществляют контроль раннего твердения образцов бетонной смеси заданного класса бетона и оценивают конечную фактическую механическую прочность бетона на сжатие.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Как известно, твердение вяжущих веществ, в частности цементов, входящих в состав бетонных смесей, при взаимодействии их с водой основано на уникальном явлении превращения исходного материала в гидратные новообразования различного состава. При этом резко возрастает количество твердой фазы по сравнению с объемом исходного вяжущего (А.В. Волженский. Изменения в абсолютных объемах фаз при взаимодействии неорганических вяжущих с водой и их влияние на свойства образующихся структур. // Строительные материалы, 1989, №8, с.25). Гидратация, т.е. взаимодействие частиц исходного вещества с водой, складывается из физико-химической диспергации (собственно химической реакции образования) гидратов, осложненной для полиминеральных вяжущих реальными условиями протекания процессов, за счет взаимного влияния минералов и явлений адсорбции, диффузии и т.д. и создания структуры с определенными физико-химическими свойствами.

Механизм твердения (упрочнения) минеральных вяжущих материалов и бетонов — это ряд последовательных стадий-переходов системы из одного структурного состояния в другое.

Первая стадия процесса гидратации характеризуется короткой экзотермической реакцией. Длительность этой стадии зависит от вида вяжущего и включает в себя несколько элементарных актов (Н.Б. Урьев. Высококонцентрированные дисперсные системы, М., изд. Химия, 1980, с.320), которые протекают на активных центрах поверхности исходного вяжущего. Концентрация и природа активных центров определяют интенсивность начального взаимодействия вяжущего с водой (М.М. Сычев, Некоторые вопросы химии межцентровой конденсации при твердении цементов. // Цемент, 1982, №8, с.7-9).

Второй стадией гидратообразования является индукционный период, характеризующийся образованием капиллярно-пористого коллоидного тела; в цементно-бетонных композициях этот период определяется развитием процессов схватывания и для которого характерна малая скорость взаимодействия вяжущего с водой (Birchall J.D., Howard A.J., Double D.D. Some general considerations of membrane/osmosis model for portland cement hydration // Cement and Concrete Research, 1980, v.10, p.145-155). Длительность индукционного периода от начала затворения бетонной смеси до его завершения обычно составляет от полутора до двух часов и он имеет важное практическое значение, поскольку позволяет осуществлять формование изделий на основе цементно-бетонных систем (Midgley H.G., Illstong M. Some comments on the micro structure of hardened cement pastes.// Cement and Concrete Research, 1983, v.13, №2, p.197-206).

Следующая после индукционного периода являются стадия ускорения гидратообразования и ранняя стадия замедления (переходный период) (С.И. Конторович и др. Срастание частиц в пересыщенных растворах при химическом модифицировании их поверхности // Гидратация и твердение вяжущих, Львов, 1981, с.60). На этой стадии образуется коллоидно-кристаллизационная структура — квазитвердое капиллярно-пористое тело; этот этап характерен старением цементного геля и развитием кристаллизационного упрочнения. Здесь массовое образование гидратов обусловливает снижение скорости реакции, которая лимитируется диффузией молекул воды к поверхности вяжущего (Collepardi M. Low-slump-loss superhlasticized concrete. // Transp. Res. Rec, 1979, №720, p.7-12).

Заключительная стадия механизма твердения — это образование капиллярно-пористой структуры — твердого капиллярно-пористого тела, состояние которого определяется закономерностями твердофазных взаимодействий между частицами/агрегатами частиц и интенсивным ростом прочности (Л.Б. Сватовская и др. Диэлектрические измерения на ранних стадиях твердения мономинеральных вяжущих. // Журнал прикладной химии, 1973, т.46, №6, с.1219-1223, а также М.М. Сычев. Роль электронных явлений при твердении цементов. // Цемент, 1984, №7, с.10-13).

Анализ данных экспериментальных измерений, выполненных на базе одной и той же пробы бетона/раствора во временном интервале 100-125 мин, соответствующему окончанию индукционного периода твердения бетонной смеси, подтверждает, что указанный временной интервал является наиболее информативным для построения кинетических кривых «Прочность — Время» и «Электрическое сопротивление — Время», по которым строят искомую корреляционную зависимость между электрическим сопротивлением бетонной смеси через два часа после заливки бетонной смеси в контейнерный датчик и прочностью бетона заданного класса на 28-е сутки.

Способ осуществляется следующим образом.

Методика исследования твердения конструкционных бетонов на цементном вяжущем (далее — бетоны) полного диапазона классов от В7,5 до В80 на возможность прогнозирования их фактической конечной прочности согласно заявленному изобретению — одна и та же, поэтому в описании осуществление способа показано на двух примерах — выбором бетонов класса В40 и класса В15, как наиболее распространенных в строительстве.

Для исследования твердения тяжелых бетонов класса В40 были взяты портландцементы М 500 ДО Мальцовского, Новороссийского и Вольского цементных заводов, а для бетона класса В15 — портландцемент М 400 ДО Воскресенского цементного завода и остальные компоненты — песок, щебень, химические добавки и вода, из которых готовились бетонные смеси класса В40 на цементах разных заводов (Таблица 1) и составы бетонных смесей на цементе Воскресенского завода (Таблица 2). На таблицах 3 и 4 приведены соответственно показатели прочности бетонов классов В40 и В15 в интервале «девять часов — 28 суток».

Способ позволяет осуществлять прогноз (оценку) конечной фактической прочности бетонов (S) в 28-суточном возрасте на основании результатов измерения удельного электрического сопротивления (ℜ) УЭС на раннем этапе твердения бетона в индукционный период гидратообразования (в период от полутора до двух часов).

Прогнозирование прочности базируется на использовании корреляционной зависимости S(τ)=ψ1 (ℜ) (здесь — S(τ) -прогнозные значения прочности в требуемом возрасте: τ=2, 3, 7, 14 и 28 суток, ℜ* — базовые величины УЭС).

Мониторинг (оценка и развитие состояния) цементно-бетонных смесей в процессе их упрочнения неразрушающим методом по ГОСТ Р 53231-2008 в режиме реального времени был использован прибор — измеритель параметров цементно-бетонных смесей ConTest-8, сертифицированный и внесенный в Государственный реестр РФ средств измерений, Регистрационный №45346-10.

Измеритель параметров (измерительная система) конструктивно состоит из многоканального измерительного блока, персонального компьютера и контейнерных датчиков для измерения электрического сопротивления контролируемого материала.

В персональный компьютер измерительной системы заложен комплект управляющих и обрабатывающих программ «Monitor». Для нормального функционирования измерителя была использована операционная система Windows ХР, а также средство обновления программ NetFrame update, являющееся обязательным сопровождением программы «Monitor». И в случае необходимости требуемые элементы программного обеспечения могут быть загружены из Microsoft UpdateCenter (http://windowsupdate.microsoft.com).

Принцип работы измерителя заключается в непрерывном измерении кондуктометрическим способом электрического сопротивления образца, помещаемого в контейнерный датчик.

Для получения зависимости между электрическим сопротивлением образцов и их механической прочностью в соответствии с ГОСТ 22690-88 одновременно с заполнением контейнерного датчика исследуемой цементно-бетонной смесью изготавливаются контрольные образцы по ГОСТ 10180-90. В дальнейшем процесс твердения образцов и контрольных образцов проходит в одинаковых условиях.

В рекомендуемые стандартами времени проводятся измерения прочности контрольных образцов, и результаты измерения служат для определения градуировочной зависимости между электрическим сопротивлением и прочностью бетона, которая применяется при мониторинге и прогнозировании прочности исследуемого бетона.

На практике из полного диапазона классов бетона от В3,5 до В80 корреляционную зависимость S(τ)=ψ1 (ℜ) устанавливают по результатам испытаний калибровочных номинальных расчетных составов обычно бетонов основного диапазона классов В7,5-В40 проектной прочности (нормируемой прочности бетона в возрасте 28 суток по ГОСТ 27006-86), отбираемых из статистически надежных количеств партий бетонов, которые являются наиболее массовыми для предприятий ЖБК — изготовителей бетонных смесей с использованием цемента одной марки.

Для построения корреляционной зависимости «Прочность — УЭС» на базе одной и той же пробы бетона экспериментально устанавливают зависимости изменения прочности S и электрического сопротивления ℜ, т.е. получают базовые кинетические кривые S*=ƒ(τ) и ℜ*=φ(τ). По этим кривым в одни и те же моменты времени τ (τ1, τ2…τn) определяют значения S и ℜ и строят искомую калибровочную кривую зависимости S*(τ)=ψ (ℜ*).

Для бетона каждой испытываемой партии определяют величины ℜ* путем последовательного измерения сопротивления в фиксированный момент времени τ от начала твердения бетона в индукционном периоде и после завершения процессов схватывания — уже на стадии кристаллизационного упрочнения, например, в возрасте 20-ти часов после начала твердения процесса твердения бетона и в эти же фиксированные моменты времени параллельно для каждой испытываемой партии бетона в лаборатории завода стандартным методом определяют прочности бетона S11),…Sn(τn) в установленные сроки τ1…τn.

Полученные калибровочные составы бетонных смесей на основе цементов разных производителей позволяют получать статистические наборы величин электрического сопротивления ℜ* и соответственно значений прочности бетона, что дает возможность графически отобразить в координатах «Прочность (МПа) — Время (ч)» — «Удельное электрическое сопротивление (Ом·м)* — Время (ч)». Далее базовые величины ℜ* коррелируют с соответствующими значениями прочности бетона S(τ) и получают корреляционную зависимость S(τ)=φ (ℜ*) в виде квадратичного уравнения.

По установленной корреляционной зависимости прогнозирование прочности осуществляют либо измерением (ℜ) УЭС в образце испытываемой партии бетона в возрасте 20-ти часов на основе цементов той же марки цемента от других поставщиков с последующей экстраполяцией полученной

На фиг. 1-5 представлены данные испытаний в виде графиков, на которых отображены кривые корреляционных зависимостей между электрическим сопротивлением бетонной смеси через два часа после заливки в контейнерный датчик и прочностью бетона класса В40 на 28-е сутки на цементах разных производителей, в том числе и бетона класса В15.

На фиг. 1 показана корреляция для бетонной смеси на Мальцовском цементе, на фиг. 2 и 3 — корреляции для бетонных смесей соответственно на Новороссийском и Вольском цементах, на фиг. 4 — сводное графическое отображение корреляций для бетонов класса В40 и на фиг. 5 — корреляция для бетонной смеси класса В15 на Воскресенском цементе.

В ходе выполнения серии экспериментов была установлена тесная корреляционная связь между значениями электрического сопротивления бетонной смеси через два часа после загрузки контейнерного датчика и прочностью бетона класса В40 на 28-е сутки на примере Мальцовского цемента (фиг. 1) и прочностью бетона класса В15 на 28-е сутки на примере цемента Воскресенского цемента (фиг. 5).

Для описания полученных экспериментальных данных (возрастающих и убывающих по абсолютной величине) была выбрана полиномиальная линия тренда (полином второй степени). Близкая к единице величина достоверности аппроксимации (>0,97) свидетельствует о хорошем совпадении кривой с полученными экспериментальными данными; измерив электрическое сопротивление бетонной смеси через два часа после заливки бетонной смеси в контейнерный датчик, по приведенному графику или формуле можно оценить конечную прочность бетона.

Этот процесс можно упростить, используя метод стандартного отклонения (C.O.). Указанный метод основан на определении среднеквадратичного отклонения (показателя рассеяния в статистике, STDev) в техническом анализе (В.П. Боровиков. «Statistica-Статистический анализ и обработка данных в среде Windows», Изд-во «Филинъ», СПб, 1997, 608 с.).

В частности, имея статистический набор величин электрического сопротивления бетонной смеси, с одной стороны, и набор значений конечной прочности бетона, с другой стороны, с помощью этого анализа можно установить связь между группами измерений и оценить изменение одного параметра в определенном диапазоне в зависимости от изменения другого параметра в соответствующем диапазоне на примере для бетона класса В40 на Мальцовском цементе (Таблица 5) или для бетона класса В15 на Воскресенском цементе (Таблица 6).

Полученные данные легко использовать для практической оценки прогнозируемой прочности бетона по значениям электрического сопротивления следующим образом. При самой грубой оценке (Av+2STDev) для бетона класса В40 в диапазоне сопротивлений 50 Ом·м — 69 Ом·м значения прочности бетона будут находиться в пределах 49,5 МПа — 56 МПа, а для бетона класса В15 в диапазоне сопротивлений 65-88 Ом·м прогнозируемая прочность будет находиться в пределах 20-28 МПа.

Таким образом, измерив электрическое сопротивление бетонной смеси через два часа после заливки ее в контейнерный датчик, можно оценить величину прочности бетона на 28-е сутки. Более точное значение прочности для бетона класса В40 может быть рассчитано по формуле на фиг. 1, а для бетона класса В15 — по формуле на фиг. 5. Погрешность определения прочности бетона в этом случае (с учетом стандартного отклонения) не превысит 3,5%.

При этом следует иметь ввиду, что конечная прочность бетонов по стандарту определяется на 28-е сутки с коэффициентом вариации (то есть с погрешностью) равным 13%. Это означает, что исходя из вышеуказанной нормы погрешности зачастую неизбежен перерасход цемента, тогда как реализация настоящего изобретения позволяет уменьшить погрешность почти в четыре раза и тем самым существенно экономить как материальные ресурсы, так и энергозатраты в технологии бетона.

Способ прогнозирования конечной фактической прочности бетона, включающий кондуктометрическое измерение удельного электрического сопротивления и температуры в процессе твердения образцов бетонных смесей в режиме реального времени с последующей оценкой фактической механической прочности на сжатие образцов бетона заданного класса, отличающийся тем, что производят параллельные измерения удельных электрических сопротивлений образцов бетонных смесей калибровочного и расчетного номинального составов и устанавливают корреляционную зависимость между удельным электрическим сопротивлением и фактической механической прочностью бетона заданного класса в его проектном возрасте, а по результатам анализа изменения удельного электрического сопротивления образца бетонной смеси номинального расчетного состава заданного класса бетона во временном интервале, равном 100-125 мин от момента заливки в датчики контейнерного типа образцов обеих бетонных смесей, осуществляют контроль раннего твердения образцов бетонной смеси заданного класса бетона и оценивают конечную фактическую механическую прочность бетона на сжатие.

www.findpatent.ru

калькулятор, расход на м3, маркировка

Любая строительная конструкция, даже небольшая хозяйственная постройка, требует надежного основания. Бетон для заливки такового заказывается или готовится самостоятельно. Независимо от принятого решения, застройщик должен уметь провести расчет фундамента, чтобы получить оптимальное количество рабочей смеси. Сделать это можно вручную, используя справочную литературу, или же загрузить исходные данные в онлайн калькулятор на любом серьезном сайте строительной тематики. В индивидуальном строительстве популярны: ленточный, плитный и столбчатый фундаменты, расчет каждого из которых имеет свои особенности.

Оглавление:

  1. Монолитная конструкция
  2. Столбчатое основание
  3. Ленточный фундамент
  4. Как приготовить бетонный раствор?

Монолит

Он представляет собой плоскую цельную конструкцию, расположенную под всем сооружением. Объем необходимого бетона узнать проще всего: достаточно перемножить ее площадь и высоту. Например, Sпл под хозяйственной постройкой размером 5х5 м — 25 м2. В соответствии с требованиями нормативных актов, минимальная толщина плиты — 0,1 м, а оптимальная — 0,2 м. При этом расчет бетонной смеси для ее заливки выглядит так: Vпл = 25×0,2 = 5 м3.

Иногда для придания такому фундаменту дополнительной прочности применяют ребра жесткости, которые располагают в нижней его части, обращенной к грунту. Они выполняются в виде перпендикулярных продольных и поперечных бетонных полос. Чтобы рассчитать их общий объем, надо знать длину и площадь сечения каждой. Для основания со сторонами 5х5 (при шаге 2,5 м), понадобится 6 5-метровых ребер: 4 по краям и 2 в центре. Их протяженность — 30 м.

Чаще всего полосы бывают прямоугольными или трапециевидными. Их высота должна быть равна толщине плиты, а ширина – соотноситься с ней в пропорции 1:0,8. Для заданных условий Sр = 0,08×0,2 = 0,016 м2, а Vр = 0,016×30 = 0,48 м3. При вычислении трапециевидной формы надо учесть, что ее нижнее основание в полтора раза шире обычного. Потому площадь сечения будет Sтр = 0,2×(0,12+0,08)× ½ = 0,012 м2, а Vтр = 0,012х30= 0,36 м3. Так же производится расчет ребер усиления для основания другой толщины.

В справочной литературе имеются готовые значения объема бетона, необходимого для заливки плиточных фундаментов различных размеров, с учетом ребер. Например, для дома 6х6 м они будут выглядеть так:

Толщина, ммРебра жесткостиРасход бетона, м3
100нет3,6
прямоугольные3,89
трапециевидные3,96
200нет7,2
прямоугольные8,35
трапециевидные9
300нет10,8
прямоугольные13,4
трапециевидные14,85

Столбчатый фундамент

Фактически, это монолитный ростверк, опирающийся на опоры, установленные под всеми углами сооружения, точками пересечения несущих стен и местами, испытывающими повышенные нагрузки. Чтобы правильно произвести расчет количества бетона на фундамент такого типа, потребуется измерить длину всех поддерживающих элементов, а также определить площадь Sст (поперечного среза). Для круглых столбов Sст = π×R², где π — константа, а R — радиус (в метрах). Таким образом, при ø30 см она будет 3,14×(0,15)² = 0,07065 м². Объем (Vст) такого столба, высотой 2 м, равен 2х0,07065 = 0,1413 м³. По такой же схеме производится расчет бетона для опор с другими параметрами, после чего полученные данные умножаются на их общее количество в фундаменте.

Тип столбаСечение, смРасход бетона, м3
Круглыйø 150,0353
ø 200,0628
ø 300,1413
Квадратный20×200,08
30×300,18
40×400,32

Ленточный

Это наиболее популярный тип оснований зданий и сооружений ввиду его универсальности и доступности. Чтобы узнать, сколько бетонной смеси нужно на ленточный фундамент, потребуется провести расчет его общей протяженности, высоты и ширины. Первый параметр — сумма длин всех внешних сторон (периметра) и внутренних стен. Второй получается сложением размеров его надземной и заглубленной части. Ширина фундамента зависит от грунта, веса здания и чаще всего выбирается равной 0,2–0,4 м.

Таким образом, для хозяйственного сооружения со сторонами 5х5 м и одной внутренней стеной исходные данные для вычислений объема бетона будут такими: протяженность ленты — 25 м (20 м — периметр и 5 м — внутренняя стена). При заглублении в грунт на 1,5 м и возвышении над землей — 0,4 м ее высота равна 1,9 м. Учитывая классическую ширину в 40 см, расчет ленточного основания выглядит так: V = 0,4×25×1,9 = 19 м3. Быстрее и проще проводить автоматические вычисления, используя онлайн калькулятор. Его формы позволяют не только вводить числовые значения, но и предлагают выбрать тип фундамента, марку цемента, рассчитать параметры армирующих элементов, опалубки и примерную стоимость материалов. Причем вычисления происходят практически мгновенно, а отчеты распечатываются в графическом виде как схема или таблица.

Состав смеси

Чтобы приготовить бетон для заливки фундамента, понадобится песок без примесей с размером фракций не более 3,5 мм. Его чистоту можно проверить, поместив в прозрачную бутыль с водой. Если наблюдается лишь легкое помутнение жидкости — заполнитель хорошего качества. Допустимые фракции гравия — 10–80 мм. Вместо него допускается использование щебенки аналогичной величины. В качестве вяжущего материала для возведения основания покупают портландцемент.

Традиционно выбирается марка цемента, в 2 раза превышающая требуемый класс бетона. Количество составных компонентов рабочей смеси измеряют в долях по отношению к вяжущему элементу. Обычно пропорция такая: 1 часть цемента, 3 — песка и 5 — щебня (гравия). Водоцементное соотношение при расчете выбирается в зависимости от прочности бетона. Его значение находится в справочных таблицах по строительству.

Марка цементаКласс бетона
М400

(В30)

М300

(В22,5)

М200

(В15)

М100

(В7,5)

М3000,40,550,75
М4000,40,50,630,85
М5000,460,60,71
М6000,50,630,75

Произвести расчет состава бетонной смеси для фундамента вполне можно и своими руками, используя значения, рекомендованные СНиП 52-01-2003 и ГОСТ 7473-2010. Например, чтобы замесить раствор класса В22,5 (М300), потребуется одно 10-литровое ведро портландцемента марки М500, 2 песка, 4 щебня (гравия) и 5 литров воды.

stroitel-list.ru

как посчитать в м3, калькулятор




В этой статье мы расскажем о том, как рассчитать объем бетона в соответствии с типом сооружения. Тема статьи неслучайна, так как фундамент, плиты перекрытия и каркас при индивидуальном строительстве являются самыми массивными конструкциями, изготовленными с применением строительных растворов.

Заливка раствора в опалубку

Необходимость проведения точных расчетов

На фото — крупномасштабное бетонирование в промышленном строительстве

Почему так важно правильно знать объем необходимого раствора, ведь, если материала не хватит, можно будет сделать еще? На самом деле максимальная прочность и долговечность монолитных конструкций обеспечивается только в том случае, если раствор подаётся в опалубку для бетонных изделий без длительных простоев.

Избежать простоев, которые могут привести к расслоению бетона, можно зная точное количество смеси, которая потребуется для проведения тех или иных строительных работ.

Актуальные формулы расчета

На фото — установка для приготовления строительных растворов в ограниченных количествах

На данный момент есть немало способов проведение расчетов, например можно применить калькулятор объема бетона. Но онлайн калькулятор в самый ответственный момент может быть недоступен, а потому рассмотрим те формулы, реализовать которые на практике можно в любое время и при любых обстоятельствах.

Не секрет, что есть несколько разновидностей оснований, закладываемых на ту или иную глубину до начала основных строительных работ. В зависимости от конфигурации этих сооружений различается их размер и, как следствие, объем раствора, который потребуется.

Важно: При проведении расчетов потребуется учесть ряд различных факторов, включая выбранную конфигурацию сооружения, условия при которых будет проводиться строительство, температурные и влажностные характеристики воздуха и почвы, глубину залегания грунтовых вод и т.д.

Формула для оснований столбчатого типа

На фото — опалубка для столбчатого (свайного) фундамента

Итак, как посчитать объем бетона? Для этого нужно замерить высоту сооружения узнать площадь и перемножить эти показатели. Но подход к подсчетам в соответствии с формулой V=S*H актуален только к простым сооружениям, тогда как для расчета объёма применительно к сложным конструкциям потребуется иной подход.

Способ расчёта для оснований столбчатого типа с круглыми сваями следующий:

  • Вычисляем площадь основания каждого столба, делаем это по формуле S = 3,14*r², где r – это радиус каждой отдельно взятой сваи;
  • Дальше умножаем параметры площади на предполагаемую высоту сваи и получаем объем;
  • Затем полученный объём умножаем на количество свай, которые будут применены согласно проекту.

Важно: независимо от того насколько правильно проведены расчеты, заказывать раствор нужно на 5-10% больше посчитанной суммы.

Расчеты для оснований плитного типа

На фото — опалубка плитного основания

Теперь рассмотрим то, как посчитать объем в м3 бетона для плитного фундамента.

Инструкция в данном случае проста, так как такое основание представляется собой цельную конструкцию.

  • Для начала разбиваем запланированный периметр фундамента на прямоугольники. Это нужно сделать, если форма основания сложная. Если конфигурация простая и представляет собой прямоугольник или квадрат, площадь узнаем, умножив длину на ширину.
  • Дальше определяемся с глубиной закладки и умножаем это число на полученную площадь.

Важно: Как и в случае со столбчатым основанием, заказывать бетон нужно с небольшим запасом.
Дело в том, что по проекту глубина закладки одинакова по всей площади, но на практике эта величина может быть разной.

Расчет объема материала для ленточного фундамента

На фото — опалубка ленточного основания

Ленточный бетонный фундамент на сегодняшний день является наиболее популярной разновидностью оснований, так как характеризуется достаточной прочностью и долговечностью. Кроме того, выбирая такой тип основания можно экономить раствор, так как он будет заливаться не по всему периметру объекта, а только под несущими стенами и перегородками.

Расчет объема бетона в данном случае не представляет собой ничего сложного и выполняется следующим образом:

  • Замеряем предполагаемую ширину и общую протяженность ленты. Полученные параметры перемножаем и получаем площадь основания.
  • Затем определяем то, насколько будет заглублен фундамент, и умножаем это число на площадь и получаем номинальный объем раствора, который необходим для заливки в опалубку.

Важно: Если глубина основания под несущие стены и под перегородки предполагается разная, то площадь стен и перегородок нужно считать отдельно и по-отдельности перемножать на соответствующую величину заглубления.

Считаем количество материала для плит перекрытия

Каркас стен и плиты перекрытия

Попробуем рассчитать объем бетона для устройства плит перекрытия. В отличие от плит заводского типа, конструкции, изготовленные своими руками, не имеют сквозных полостей, а представляют собой сплошное сооружение. Поэтому используем формулу V=S*H, согласно которой площадь необходимо умножить на высоту конструкции.

Так как в отличие от заводских аналогов, самостоятельно изготовленные плиты не имеют полостей, их вес может быть внушительным, а потому необходимо позаботиться о своевременном облегчении бетона.

На объектах с малой нагрузкой на перекрытие можно применить пористые или ячеистые бетоны. Отличным решением для обустройства малоэтажных объектов жилищного назначения стал керамзитобетон, который в разы легче тяжёлых плотных растворов.

Расчет материалов для строительства стен

Цена строительства по большему счету определяется стоимостью применённых материалов и именно поэтому так важно заранее знать, сколько чего пойдет для устройства стен.

Как правило, стены целиком из бетона не отливаются, а делается монолитный каркас в виде колон по углам и горизонтальных перекладин. В полости каркаса укладываются стеновые блоки, кирпичи или другие кладочные материалы.

Для того чтобы рассчитать объем каркаса, нужно расчертить схему сооружения в целом и разбить его на отдельные колоны и перекладины. Теперь предстоит вычислить объем для каждого отдельно взятого элемента, что будет на порядок проще. Для этого вычисляем площадь поперечного сечения колон и перекладин и перемножаем их на высоту.

Вывод

Итак, вам известна инструкция расчёта количества строительного раствора для устройства различных конструкционных элементов в составе жилого дома. Полученные навыки вы сможете применить на практике и таким образом избежать перерасхода недешевого бетона.

Больше полезной информации вы сможете найти, посмотрев видео в этой статье.


masterabetona.ru

Расчет компонентов бетона

На практике довольно часто можно встретить случаи, когда бетонная смесь готовится с нарушением всех пропорций. Конечно, такие случаи чаще бывают в частном строительстве. И дело даже не в халатности строителей, а в простом незнании технологии проведения расчетов. Рассчитать объем бетона довольно просто, а вот его состав рассчитывается с некоторыми затруднениями. Объем обозначается V.

Для того что бы фундамент был прочный, крепкий и долговечный, следует правильно рассчитать пропорции песка, цемента и щебня.

Расчет состава

Чтобы получившаяся бетонная смесь соответствовала всем необходимым требованиям, требуется достаточно точное определение расхода материала на 1 м3 (куб) готовой смеси. Для этого потребуется знать некоторые пропорции приготовления бетона той или иной марки.

Для изготовления бетона вам понадобится цемент, вода, песок, щебень.

Расчет состава бетона нужно начинать с уточнения расхода основного компонента – цемента. Если требуется изготовить самый легкий бетон, то есть бетон марки М100, то можно выбирать цемент марки М 400 или даже М300. На 1 куб готового бетонного раствора требуется затратить порядка 230 кг такого цемента.

Если требуется залить пол или фундамент, то необходимо готовить бетон марки М150. Для этого бетона понадобится цемент марок М 400 или М500. При этом показатели его расхода будут колебаться в районе 270 кг.

Для бетона марки М200 понадобится порядка 310 кг цемента. Если говорить о бетоне марки М300, то расход цемента приближается к 380 кг.

Стоит учесть, что состав бетона во многом определяется таким параметром, как водоцементное соотношение, то есть от количества воды на 1 единицу объема готового материала.

Таблица пропорций марки бетона, песка и щебня.

Для нижеприведенных марок бетона этот показатель следующий:

  • для марки М100 и цемента М300 – 0,8;
  • для марки М150 и цемента М300 – 0,66;
  • для марки М200 и цемента М300 – 0,64.

Теперь, определив количество цемента и по вышеуказанному отношению, осталось определить величину расхода еще двух составляющих бетона: песка и щебня.

Чтобы определить их, требуется из единицы объема конечного продукта вычесть сумму объемов воды и цемента. Кроме того, следует учесть, что используемый песок может отличаться по крупности. Исходя из этого можно утверждать, что объем песка будет равен произведению объема готового материала на процентное соотношение песка, которое разделено на 100.

Зная эти объемы, можно сделать подобные вычисления для нескольких кубов раствора.

Пример расчета

Для того чтобы правильно рассчитать количество бетона для ленточного фундамента, вам необходимо знать его длину, высоту и ширину.

Например, используется бетон марки М200. Фракция щебня равна 4 см, при этом его масса составляет около 2,6 кг/ л. Показатель водоцементного соотношения равен 0,57. Песок имеет плотность около 2630 кг/см3, цемент имеет среднюю плотность около 3100 кг/см3.

Расход цемента известен заранее – 310 кг. Тогда вычислим V воды:

310*0,57 = 177 л

V щебня и песка равен:

(0,177*(310/3100))*1000 = 290 л – это V цемента и воды, тогда 1000-290 = 710 л – это и есть искомый результат. Здесь 3100 – это плотность цемента, выраженная в кг/м3. а 0,177 – количество воды, выраженное в м3.

Теперь выясним требуемое количество песка:

Так как его процентное соотношение в данном количестве равно 40%, то несложно догадаться, что его V будет 710/100*40 = 284 л. Тогда V щебня будет 710-284 = 426 литров.

Зная все плотности, можно легко посчитать массу всех элементов:

  • вода – 177 л;
  • цемент – 310 кг;
  • песок – 284*2,63 = 747 кг;
  • щебня получается 426*2,6 = 1108 кг.

Тогда общая масса одной единицы объема такого смеси будет равна сумме масс всех компонентов:

Расчет объем бетона для фундаментов разных типов.

1108+747+310+177 = 2342 кг. Убедиться в правильности результата можно, посмотрев, что средняя плотность бетона равна 2500 кг/м3, что практически совпадает с получившимся результатом.

Следует отметить, что данный расчет хоть и имеет близкий к среднему значению результат, но не является точным. Кроме того, при расчетах следует учесть, что объем сухой смеси и объем готового бетона не совпадают.

Компоненты смеси

Итак, если предыдущий расчет показывает, какой объем нужен каждого из компонентов для приготовления одного кубометра бетона, то существуют и такие расчеты, которые показывают, какое количество этого бетона для той или иной работы потребуется.

Сделать их достаточно просто.

Ленточный фундамент

Расчет количества бетона для ленточного фундамента выполняется исходя только из размеров ленты или отливной части фундамента.

Чтобы узнать количество требуемой смеси, нужно вычислить объем этой самой отливной части. В свою очередь для этого необходимо знать все геометрические размеры фундамента.

Например, фундамент прямоугольной формы. Его размеры следующие:

  • периметр, то есть длина всех четырех сторон, равен 20 м;
  • ширина фундаментной ленты равна 40 см;
  • глубина закладки равна 1 м.

Если лента имеет форму параллелограмма, то есть ровные стенки и ребра, образованные двумя сторонами под углом в 90 градусов, то объем такой фигуры вычисляется, как произведение всех трех сторон. Тогда получим:

20*0,4*1 = 8 кубов бетона. Зная точное количество всех материалов, можно без труда посчитать и количество каждого по отдельности.

Столбчатое основание

Столбчатый фундамент в сечении может быть прямоугольным, квадратным или круглым.

Если речь идет о столбчатом фундаменте, столбы которого представлены в виде таких же прямоугольников, то есть имеют в своем сечении квадрат или прямоугольник, то количество вычисляется, как сумма значений для каждого столба. При этом объем каждого столба вычисляется по аналогии с предыдущим примером.

Если речь идет о столбах с круглым сечением, то данный параметр вычисляется следующим образом.

Сперва требуется вычислить объем одного столба, а потом их все суммировать. Если пренебречь тем, что сечение столба представляет собой не идеальный круг, то можно установить это значение с помощью обычной геометрической формулы для цилиндра, то есть высоту столба умножить на площадь поперечного сечения, или площадь круга.

Площадь круга вычисляется, как число Пи, умноженное на квадрат радиуса. Предположим, что столб имеет диаметр 40 см. Тогда площадь вычисляется следующим образом:

  • установим радиус, который равен половине диаметра, то есть 40/2 = 20 см;
  • вычислим площадь поперечного сечения (то есть площадь круга с радиусом в 20 см), зная, что число Пи равно приближенно 3,14, получаем 3,14*0,2*0,2 = 0,1256 м2;
  • теперь вычислим объем, взяв величину высоты столба, равную 2 м, получается 0,1256*2 = 0,25 м3.

Зная, что на один столб требуется четверть кубометра раствора, и предположив, что все столбы имеют одинаковую форму и высоту, можно общее их количество умножить на получившийся результат или просто разделить на 4.

Плитная основа

Для расчета объема бетона для плитного фундамента нужно знать объем его отливной части.

Плитный фундамент – это не что иное, как лента, только сплошная. По свое сути это тот же параллелограмм с углами в 90 градусов. Следовательно, его объем вычисляется аналогично ленточному фундаменту.

Итак, расчет количества раствора – это достаточно простое занятие. Требуется знать только простейшие геометрические формулы. Вычислить количество веществ, которое содержит 1 куб раствора. Однако стоит обратить внимание, что в данных примерах все случаи идеализированы. Для более точных расчетов следует учитывать и такой параметр, как армирование фундамента. При нормальном армировании объемная доля стальной части может быть очень большой.

Кроме того, даже идеально вырытая траншея не дает гарантий, что получившаяся фигура является идеальным прямоугольным параллелограммом.

Стоит обратить внимание и на расчет более сложных фундаментов. Например, плитных, которые не имеют форму прямоугольника. Часто такие фундаменты заливают под большие дома, которые могут иметь и округлые формы. В таком случае рассчитывать объем следует частями. То есть весь фундамент условно разбивается на участки и высчитывается объем каждого из них. Желательно, чтобы максимальное количество участков было прямоугольной формы. В таком случае точное определение расхода достаточно тяжело.

Что касается расчета прочности бетона, то его проводить самостоятельно не рекомендуется вовсе. Причин много: это и большое количество факторов, которые нужно учитывать, и необходимость в обладании специальными знаниями. Такие расчеты достаточно сложны.

o-cemente.info

Расчет объема бетона, состав строительной смеси

Современные строительные смеси после затвердевания отличаются фантастической прочностью, которая и не снилась архитекторам, жившим пару столетий назад. Даже конструкции, дошедшие до наших времен из глубины веко, не сравнятся по надежности с современными постройками. Долговечность сооружения прямо зависит от того, как рассчитывается объем бетона под него, ведь в зависимости от пропорций различаются и характеристики искусственного камня. Для постройки фундамента под загородный дом расчет бетона может провести и неспециалист, особенно, если постройка сравнительно легкая. Основание под многоэтажный жилой комплекс – серьезный проект, требующий привлечения целой группы экспертов. От того как выполняется расчет объема бетона прямо зависит срок службы сооружения. Кроме того, лишь эксперт сможет с уверенностью сказать, как те или иные дополнительные компоненты скажутся на эксплуатации конструкции. Так для повышения износостойкости используют фиброволокно. Дополнительное армирование отлично показало себя при строительстве дорожных покрытий, но в некоторых случаях является излишней тратой средств.

Расчет бетона и состав строительной смеси

Традиционно раствор состоит из четырех основных компонентов. Они проверены десятилетиями успешной эксплуатации отдельных построек и целых комплексов. Именно такой состав сегодня используется практически повсеместно. Смесь для монолитного строительства представляет собой подвижное вещество, включающее в себя песок, щебень, вяжущий и воду. Если крупный заполнитель не используется, то образуется раствор песка и цемента. Заливка бетона данного типа производится при строительстве оснований дорог. Песок, применяемый в таких случаях, отличается более высоким модулем крупности. Для приготовления раствора обычно используют 1 часть цемента, две части песка, 4 части щебня и половину части воды. Когда говорят о том, как рассчитывается объем бетона, то ориентируются на массу вяжущего. Так для 350 кг цемента необходимо около 600 кг мелкого заполнителя, 200 литров воды и 1300 кг щебня. Разумеется, данное весовое соотношение достаточно приблизительно и зависит от огромного количества факторов. Когда производится расчет бетона, принимается во внимание и его марочная прочность. В зависимости от класса смеси изменяются и её пропорции. Так чем больше этот параметр, тем больший объем цемента требуется. Более того, возрастает стоимость, ведь марка вяжущего должна на один-два пункта превышать марку готового состава. Таким образом, приготовление раствора, в случае, когда расчет бетона показал более высокие характеристики, выходит дороже.  Если Вы используете вяжущий марки М400, то готовый состав будет иметь лишь М250, а для М350 понадобиться уже цемент М500.

Как рассчитывается объем бетона: прочность

Главный компонент позволяющий превратить однородную смесь в прочный и надежный искусственный камень – цемент. Вяжущий и вода являются той основой, которая соединяет все используемые при приготовлении раствора материалы. Расчет бетона позволяет получить конструкцию высокой прочности, но для этого необходимо строго учитывать количество жидкости в составе. Кроме её правильной дозировки, надо следить и за влажностью других компонентов, ведь именно они могут изменить массу жидкости в растворе. Как рассчитывается объем бетона на заводе: после того, как  песок, щебень и цемент подготовлены, специалисты приступают к проведению измерений. Так песок проверяется не только на наличие различных примесей, но и на количество влаги в его объеме. Чем больше это значение, тем меньшее количество воды затворения будет использовано. Аналогичная ситуация имеет место и со щебнем, который хоть и не способен накопить внушительный объем жидкости, все же может повлиять на характеристики готового состава. Свойства цемента оказывают существенное влияние на то, как рассчитывается объем бетона, поскольку вяжущий может иметь различное назначение. В зависимости от типа вещества варьируется и порционный состав других компонентов. Большинство добавок или модификаторов дозируются именно с учетом объема цемента.

Многие новички часто задаются вопросом «зачем проводить расчет бетона, если можно ограничиться одним лишь цементом?» Цементный камень, который образуется при соединении вяжущего с водой, имеет ряд существенных недостатков, главным из которых является его усадка. После твердения она достигает 2 мм на каждый залитый метр, что служит причиной для образования трещин. Кроме того, подобное вещество не сможет выдерживать существенные нагрузки, из-за своей хрупкости. Чтобы выполнить расчет бетона, учитывают заполнители: мелкие и крупные. К первому виду относится песок, ко второму – щебень. Их задача заключается в формировании прочного структурного каркаса, обеспечивающего равномерное распределение приложенной нагрузки по большому объему. Именно по этой причине, специалисты, говоря о том, как рассчитывается объем бетона, акцентируют внимание на необходимости создания однородной смеси. Ведь в противном случае щебень под действием собственного веса погрузится в нижние слои заливки, а без него пескобетон быстро разрушится.  Сегодня никого не удивишь АБС или миксером, которые доставляет раствор на стройплощадку, однако такая мера является вынужденной. Только этот способ транспортировки позволяет сохранить те характеристики смеси, которые дает расчет бетона. Ведь до тех пор, пока состав «перемалывается» миксером он сохраняет свою подвижность. Расчет бетона с различными заполнителями позволяет получить широкий диапазон прочностных характеристик и значений модуля упругости. Кроме того, введение дополнительных компонентов в цементный раствор существенно его удешевляет. Для сравнения стоит привести стоимость песка, цена которого в 8 раз меньше, чем вяжущего.

Если говорить о крупном заполнителе, то он бывает нескольких типов:

  • Известняк. Это вещество, средняя плотность которого составляет 500-600 единиц. Однако некоторые виды подобных материалов обладают плотностью в 800 кг/м3. Такие компоненты могут быть использованы, когда производится расчет бетона марки М350, но низкая морозостойкость заполнителя существенно диапазон его применения. Как правило, на основе известняка изготавливают растворы марок до М300, применяемые в сухих районах или внутренних конструкциях, защищенных от воздействия воды.

  • Гравий обладает более высокой прочностью. Расчет бетона с таким заполнителем обеспечивает возможность получать составы до М400. Этот щебень является самым распространенным наполнителем, используемым для производства смеси. Расчет бетона для строительства в частном секторе производится именно с учетом данного материала. Прочность, обеспечиваемая им более чем достаточна для возведения фундамента под малоэтажную постройку.

  • Гранит – наиболее надежный и долговечный. О его характеристиках лучше всего говорит то, что добыча его производится путем проведения взрывных работ. Разумеется, стоимость данного материала выше, чем у известняка или щебня. Когда говорят о том, как рассчитывается объем бетона на граните, часто упоминают и слабый радиационный фон, который нужно иметь в виду, при проведении работ. Подобный заполнитель не всегда применим для возведения жилых построек. Прочность такого щебня может достигать 1400 единиц.  

Еще одним преимуществом гранита является низкий уровень водопоглощения, поэтому расчет бетона для гидротехнических сооружений производится именно под этот заполнитель. Дорожное полотно, изготовленное с применением гранитного щебня, отлично себя зарекомендовало при эксплуатации в любых климатических условиях. Даже ГОСТы на подобное строительство требуют использование гранита при возведении крупных автомагистралей. Профессионалы выполняют расчет бетона с учетом множества нюансов, которые новичок легко упустит из поля зрения. Сюда относится лещадность, крупность, процент слабых пород в составе и многое другое.

Как рассчитывается объем бетона: классы и марки

Для упрощения терминологии, специалисты оперируют либо классом материала, либо его маркой. Эти  термины показывают, какие прочностные характеристики имеет данный искусственный камень. Согласно ГОСТ точность указанных значений должна превышать 95%. Именно марочную прочность сообщают, когда производится расчет бетона.  Класс – параметр, который отличается от марки лишь тем, что дает точную информацию о характеристиках смеси, а не приблизительную. Так цифра, указанная после индекса «В», говорит о том, сколько МПа может выдержать образец искусственного камня. Однако обозначение в марках получило более широкое распространение, когда производится расчет бетона специалистами. Для частного заказчика нет разница, какую систему использует та или иная организация. Как рассчитывается объем бетона – дело профессионалов, а Вам лишь требуется, чтобы доставленный раствор имел нужное качество. В том случае, когда поставку смеси обеспечивает небольшое предприятие, необходимо обеспечить проверку характеристик доставленного состава. Лучше всего, если эту задачу будет решать квалифицированный специалист, вызванный на место проведения работ. Современные приборы позволяют быстро определить соответствие монолитной конструкции той марке, под которую производится расчет бетона.

Экспресс тесты могут быть проведены лишь после 4 недель, но в лаборатории образцы могут пройти испытания и раньше.  Для отправки смеси на независимую экспертизу Вам потребуется подготовить несколько пробных заливок. Обычно их выполняют в виде кубиков, объемом 10 см3.

dombeton.ru