Соотношение между маркой и классом бетона. Расход материалов для бетонной смеси. Защита бетона в период твердения.

Активность и содержание в бетоне цемента прямо сказываются на прочности бетона.

Однако увеличение содержания цемента в бетоне положительно влияет до определённых пределов, после которых прочность мало изменяется, а другие свойства бетона могут ухудшаться.

Так, с повышением расхода цемента увеличиваются усадка и ползучесть бетона, а также его экзотермия в начальный период твердения.

В определённых условиях это может вызвать появление усадочных и температурных трещин.

 

1.1. Соотношение между маркой и классом бетона.

ЗАПРЕЩЕНО назначать составы бетона или водоцементного отношения только по таблицам и графикам или расчётно-термическим путём (без опытной проверки) в строительной лаборатории.

Так как марка бетона зависит от качества воды, разновидности цементов и заполнителей бетонной смеси, а также точности дозировки стройматериалов в ответственных строительных конструкциях (колоннах, плитах перекрытий, ригелях, балках и блоках массивов).

Таблица 1. Соотношение между марками и классами бетона по прочности на сжатие.

п /пМарка бетона по прочности на сжатиеКласс бетона по прочности на сжатие (в соответствии со СНиП 2.03.01)Марка бетона по прочности на сжатиеКласс бетона по прочности на сжатие (в соответствии со СНиП 2.03.01)
12345
1М-15В1М-300В22,5
2М-25В2М-350В27,5
3М-35В2,5М-400В30
4М-50В3,5М-450В35
5М-75В5М-500В40
6М-100В7,5М-600В45
7М-150В12,5М-700В55
8М-200В15М-800В60
9М-250В20--

Для ж/б конструкций ЗАПРЕЩЕНО применение тяжёлых бетонов марки ниже М-100. Для бетонных конструкций НЕ СЛЕДУЕТ применять бетон марки выше М-300.

Тяжёлые бетоны подразделяются:

  • на пластичные- укладываемые в формы (опалубку) при умеренном уплотнении;
  • и жёсткие- укладка которых требует усиленного механического уплотнения.

Консистенцию бетонной смеси (её жёсткость и подвижность) назначают непосредственно на месте работ, с учётом размера и армирования конструкции.

Таблица 2. Ориентировочный расход цемента в бетонах для монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

п /пПроектная марка бетонаМарка цементаРасход цемента в кг на 1 м³ бетона для конструкций
всех, кроме тонкостенныхтонкостенных
12345
1100300225-
2150300-400250-
3200400-500270300
4300500-600320350
5400600440440
6500600500550
7600700560600

Особенностью твердения лёгких бетонов является то, что пористые заполнители в начальный период впитывают и удерживают влагу в капиллярах, а затем возвращают её цементному камню.

Этим создаются условия для более длительной и полной гидратации цемента в бетоне, что повышает его прочность.

Учитывая сравнительно небольшую прочность и пористость заполнителей, РЕКОМЕНДУЕТСЯ ограничивать их наибольшую допустимую крупность.

Например, крупность пористого гравия (керамзита, шлака, туфа) должна быть не более 40 мм, а щебня- до 20 мм.

Для подвижных бетонных смесей применяют гравий крупностью до 20 мм, а щебень- до 10 мм.

 

1.2. Условия для прочности бетона.

Основное требование, предъявляемое к бетону- приобретение им в определённый срок (обычно в 28 дней) заданной прочности на сжатие.

Класс бетона назначают в проекте на строительство объекта. Например, если на чертеже указано "класс бетона В20", то это означает, что прочность бетона на сжатие (через 28 дней) составляет 20 МПа.

Тяжёлые бетоны классов до В7.5 включительно применяют только для неармированных конструкций.

Условия, от которых зависит прочность бетона -

1. Качество цемента.

Чем выше прочность (активность) цемента, тем выше будет и прочность бетона. Чем скорее твердеет цемент, тем быстрее будет нарастать прочность бетона.

2. Количество цемента, расходуемого на 1 м3 бетона.

Наилучший показатель прочности имеет бетон с таким расходом цемента, при котором густое цементное тесто заполняет все пустоты в песке и обволакивает тонким слоем частицы песка. А цементно-песчаный раствор заполняет все пустоты в крупном заполнителе.

3. Количество воды.

При одном и том же количестве цемента прочность бетона будет меньше, чем больше в нём содержится воды.

Это объясняется тем, что для твердения бетона необходимо примерно 20% массы (веса или объёма) цемента.

Так например, при расходе цемента 220…250 кг на 1 м3 бетона потребуется 45…50 л воды, но при таком количестве воды бетонная смесь получится слишком сухой, её НЕЛЬЗЯ достаточно равномерно перемешать и плотно уложить в форму.

Поэтому практически приходиться добавлять воды в 3…4 раза больше- около 160…180 л на 1 м3 бетона.

Однако излишняя вода по мере твердения испаряется, оставляя поры (пустоты). Чем больше воды было добавлено в бетонную смесь при её приготовлении, тем больше пор образуется в затвердевшем бетоне и тем меньше из-за этого будет его прочность.

4. Качество заполнителей.

Их чистота, форма и зерновой состав (количество зёрен различной крупности и максимальная крупность зёрен). Неправильная форма зёрен и шероховатая поверхность способствуют лучшему сцеплению цементного теста с заполнителями и создаёт большую прочность.

Загрязнённость заполнителей, ухудшающая сцепление их с цементным тестом, также снижает прочность бетона.

5. Порядок укладки бетонной смеси в конструкцию.

При перерывах в укладке бетонной смеси большое значение имеет способ обработки поверхности стыка бетона, уложенного после перерыва с уложенным до перерыва.

Несоблюдение правил обработки поверхности (очистка, насечка, смачивание) сильно снижает прочность стыка.

6. Уплотнение бетонной смеси.

Бетон, уплотнённый в виде смеси вибраторами, имеет на 10…30% бОльшую прочность, чем бетон, уплотнённый вручную.

7. Возраст бетона.

Прочность бетона растёт с его возрастом и особенно быстро- в начальном возрасте (до 28 дней). Прочность продолжает нарастать более медленно в течение ряда лет.

8. Условия твердения.

Наибольшую прочность бетон получает при твердении во влажной среде. Наоборот, твердение в сухом и жарком воздухе может привести к получению низкокачественного бетона.

Замерзание приостанавливает процесс твердения бетона, но при оттаивании процесс продолжается. Бетон теряет прочность, если он замёрз до достижения им "критической прочности".

Ещё более вредным, чем преждевременное замерзание, являются попеременные замерзание и оттаивание свежего бетона, в результате чего бетон в некоторых случаях может даже потерять способность твердеть.

 

2. Расход материалов для бетонной смеси.

Готовят бетонную смесь на заводах ЖБИ и в построечных условиях на передвижных установках (бетономешалках).

Применяют бетоносмесительные установки цикличного и непрерывного действия. Вручную полноценный бетон приготовить невозможно.

Средний расход цемента в зависимости от марки бетона, характера и крупности заполнителя, а также от активности цемента следует назначать по данным табл.3.

Таблица 3. Расход цемента для приготовления лёгкого бетона на щебне и гравии.

п /пНаибо-льшая круп-ность зё-рен, ммДля бе-тонаРас-ход цеме-нта на 1 м³ лёг-кого бе-тона, в кг
М-35М-50М-75М-100М-150
12345678
110 ммна щебне130 …150150 …170170 …190190 …210250 …270
2на гравии100 …115115 …130130 …145145 …160175 …190
320 ммна щебне140 …160160 …180180 …220220 …240290 …320
4на гравии110 …125125 …140140 …160160 …180200 …225
540 ммна щебне160 …180180 …200210 …260260 …280340 …380
6на гравии120 …135135 …200160 …180180 …200240 …280

Для подвижных бетонных смесей расход цемента увеличивается на 10…15%.

 

Таблица 4. Состав бетонной смеси и расход материалов на 1м³ бетона.

п /пМарка бе-тонаРасход матери-алов, в кгПодвиж-ность смеси, смУдобо-укла-дывае-мость, с
це-ментще-беньпе-сокво-да
12345678
  Для портландцемента марки М-300
1М-10020012008001551…235…25
221012187451653…520…15
322012107481756…815…10
423511987401859…1210…5
5М-15022512117261551…235…25
627012157011653…520…15
729012156751756…815…10
830512206581859…1210…5
 Для портландцемента марки М-400
9М-10021512257501551…235…25
1023012157471653…520…15
1124512007241756…815…10
1226012096761859…1210…5
13М-15015511887501551…235…25
1426512157041653…520…15
1528012026851756…815…10
1630012006601869…1210…5
17М-30033512206351551…235…25
1836012156301653…520…15
1938012025881756…815…10
2040012005601859…1210…5

Примечание:

1. При составлении таблицы плотность материала принята: цемента- 1300 кг/м3, песка- 1800 кг/м3, щебня- 1400 кг/м3.

2. Во всех составах в качестве крупного заполнителя предусмотрен щебень крупностью до 40 мм.

При приготовлении бетонной смеси в бетоносмесителях принудительного действия время перемешивания должна составлять не менее 2 мин. (из них 30…60 сек.- перемешивание сухих составляющих).

 

3. Подбор бетонной смеси.

Рабочий состав и водоцементное отношение бетона назначают путём подбора, по результатам испытаний образцов, изготавливаемых из пробных замесов.

Бетон получают в результате затвердения правильно подобранной смеси: вяжущего вещества, воды, мелких и крупных заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок.

В жилищном и гражданском строительстве чаще применяются мелкозернистые бетоны (без крупного заполнителя- гравия или щебня) средней плотностью свыше 1800 кг/м3.

Бетоны плотностью 1800 кг/м3 и меньше называют лёгкими или тёплыми, т.к. они обладают низкой теплопроводностью.

Основное отличие лёгких бетонов от тяжёлых состоит в том, что их приготавливают на лёгких заполнителях, имеющих пористую структуру (керамзит, перлит, гранулированный шлак и др.).

 

3.1. Основные свойства бетонной смеси.

Основным технологическим свойством бетонной смеси является удобоукладываемость.

Удобоукладываемость бетонной смеси оценивается по указателям подвижности и жёсткости в соответствии с методами испытаний, приведенными в ГОСТ 10181-..().

Бетоны подразделяют по показателям жёсткости и подвижности согласно табл.5.

Таблица 5. Характеристика бетонов.

п/пВид бетонной смесиЖесткость, сОсадка конуса, h (см)
1234
1Особо жёсткаяБолее 2000
2Жёсткая50…1500
3Малоподвижная45…150…2
4Подвижная10 и менее3…8
5Литая-15…18

Поэтому при подборе состава бетона учитывают не только требуемую прочность бетона, но и заданную условиями производства работ подвижность бетонной смеси.

 

3.2. Подвижность бетонной смеси в различных конструкциях.

При использовании литых бетонных смесей, содержащих добавку суперпластификаторов, значение подвижности можно устанавливать на месте строительства в зависимости от характера конструкции и способа транспортирования и укладки смесей в пределах 16…24 см.

Подвижность бетонной смеси выбирают в соответствии с видом конструкции согласно табл.6.

Таблица 6. Подвижность бетонных смесей, укладываемых в различные конструкции/

п /пВиды работ и конструкцииОсадка конуса, смПоказатель жёсткости, с
1234
1Подготовка под фундаменты и полы, основания дорог0…150…60
2Покрытия дорог, полы, массивные неармированные конструкции (подпорные стенки, блоки массивов, фундаменты)1…325…35
3Массивные армированные конструкции (плиты, балки, колонны, большого и среднего сечения)2…415…25
4Стены промышленных и жилых зданий2…415…25
5Железобетонные конструкции, сильно насыщенные арматурой (тонкие стенки, колонны, бункеры, силосы, балки и плиты малого сечения), бетонируемые на месте, с содержанием арматуры до 1%:4…610…15
6Конструкции, особо насыщенные арматурой (прочные и балочные мосты и т.д.), с содержанием арматуры более 1%:6…810…15
7Конструкции, бетонируемые в скользящей опалубке:  
8  - при уплотнении вибраторами6…810…15
9  - при ручном уплотнении8…105…10

Независимо от подвижности бетонная смесь должна быть удобообрабатываемой.

Это, в частности, значит, что при заполнении формы и уплотнении смесь должна сохранять однородность, не расслаиваться.

Удобообрабатываемая бетонная смесь легко штукуется при укладке в конусную форму, из-под формы при её наполнении не вытекает вода, после снятия конуса бетонная смесь оседает, не разваливаясь и не осыпаясь.

Проверкой удообрабатываемости бетонной смеси может служить, например, проба "на лопату"- ударяя плашмя лопатой по бетонной смеси, смотрят, какой след оставляет лопата.

Если раствор не заполнил пустоты в щебёнке - это означает, что его недостаточно и смесь неудобообрабатываема.

Если при ударе лопата погружается в бетонную массу, оставляя впадину- это указывает на избыток раствора- такой бетон может быть излишне пористым.

Добиться нужной подвижности бетонной смеси при заданной прочности бетона можно следующим способом:

  1. если к бетонной смеси добавить одновременно цемент и воду- подвижность бетона увеличится.
  2. если при этом не изменять водоцементное отношение (отношение массы воды к массе цемента), то прочность бетона не изменится.

 

 

3.3. Подбор состава бетонной смеси.

Подбор состава бетонной смеси заключается в том, чтобы при наименьшем расходе цемента получить смесь требуемой подвижности, удобную для транспортирования и укладки, которая после отвердения даст бетон требуемой прочности.

Подвижность бетонной смеси измеряют "осадкой конуса"", для чего применяют форму из листовой стали, изготовленную в виде конуса со срезанной вершиной: верхний диаметр конуса- 100 мм, нижний- 200 мм, высота- 300 мм.

Способ измерения осадки конуса формовки бетонной смеси для определения её подвижности показан на рис.1.

Определение подвижности бетонной смеси по осадке конуса.
Определение подвижности бетонной смеси по осадке конуса

h- величина осадки конуса из бетонной смеси; 1- формовочный конус из листовой стали; 2- держак конусной формовки; 3- конус из бетонной смеси после формовки; 4- рейка уровня разницы высот; 5- линейка измерительная; 6- стол под формовку конуса.

Внутреннюю поверхность формы, которая должна быть совершенно гладкой, слегка смачивают водой и ставят на горизонтальную площадку, тоже предварительно смоченную.

Форму наполняют бетонной смесью в 3 слоя по 10 см и каждый слой протыкают (без удара) 25 раз стержнем диаметром 15 мм.

После наполнения формы излишек бетонной смеси срезают вровень с краями и медленно снимают форму вверх за кольцо, сохраняя при этом строго вертикальное её положение.

Отформованный бетонный конус после снятия формы даёт осадку, которую легко измерить положив линейку на поставленную рядом с бетонной формой.

Чем больше осадка конуса, тем больше степень подвижности бетонной смеси:

  1. бетонную смесь с небольшим количеством воды, не дающую осадки или имеющую осадку в пределах 1…2 см- называют жесткой (жёсткий бетон).
  2. смесь с большим содержанием воды, дающим осадку 3…16 см- пластичной (бетон пластичный);
  3. а выше 16 см- литой (бетон литой).

Указанные значения подвижности бетонной смеси, кроме последних, относятся к жёстким и пластичным смесям, укладываемым с помощью вибраторов.

 

3.4. Защита бетона в период твердения.

И в заключении.

Немаловажное значение имеют и способы ухода за твердеющим бетоном, т.к. особенно велика усадка бетона в начальный период твердения, достигающая за первые сутки 60…70% месячной усадки.

Чем раньше защищён бетон от высыхания, тем выше конечная прочность.

Следует помнить, что недостатки ухода за бетоном в первые дни практически нельзя возместить тщательным уходом в последствии.

При твердении на воздухе бетон высыхает и даёт усадку, причём усыхание снаружи происходит быстрее, чем внутри. Поэтому если влажность бетона при твердении была недостаточной, на его поверхности появляются мелкие усадочные трещины.

В сухую погоду бетон на портландцементе поливают в течение не менее 7 суток, на глиноземистом цементе- не менее 3 суток, бетон на прочих цементах и бетон с пластифицирующими добавками- не менее 14 суток.

При температуре 15°С и выше бетон поливают в течение первых 3-х суток: днём- каждые 3 часа; ночью- 1 раз; в последующее время 3 раза в сутки.

При укрытии бетона влагостойкими материалами (опилки, песок и т.п.) длительность перерывов между поливами может быть увеличена.

При температуре воздуха ниже 5°С полив - не нужен.

Укрытие и поливка бетона требуют значительных трудозатрат, поэтому при больших площадях бетонирования целесообразно заменять поливку покрытием бетона защитными плёнками или водно-битумной эмульсией.

Добавление в эмульсию известкового молока придаёт её более светлую окраску, поэтому увеличивает отражательную способность плёнок и снижает интенсивность прогрева поверхности солнечными лучами.

 

Ссылки на СНиП и ГОСТ

Оценка прочности и однородности бетона на строительстве и на заводах товарного бетона должна выполняться в соответствии с ГОСТ 18105-72*.