Класи бетону

Відповідно до вимог державного стандарту та євро-стандарту важкі бетони за міцністю при стиску поділяються на наступні класи: С8/10, С12/15, С16/20, С20/25, С25/30... С100/115;
де число – це гарантована міцність у МПа при довірливій ймовірності 0,95. При цьому чисельник – клас бетону, визначений на зразках-циліндрах діаметром 150 мм і висотою 300 мм, знаменник – клас бетону, визначений на зразках-кубах 150х150х150 мм. Клас бетону може визначатися і на зразках інших розмірів, але в цьому випадку використовують відповідні перевідні коефіцієнти (додаток Г).

3. Розрахунок складу важкого бетону

Розрахунок складу важкого бетону зводиться до наступного. Потрібно встановити раціональне співвідношення між складовими матеріалами (цементом, водою, піском, щебенем або гравієм), яке забезпечує отримання бетонної суміші потрібної пластичності (жорсткості), а також набуття бетоном необхідної міцності у задані строки при мінімальній витраті цементу. У деяких випадках до бетону пред’являють вимоги підвищених щільності, морозостійкості, водонепроникності та ін.
Найбільш зручним і розповсюдженим є метод розрахунку складу бетону за абсолютними об’ємами, розроблений Б.Г. Скрамтаєвим та його школою. При розрахунку за цим методом виходять із того, що сума абсолютних об’ємів матеріалів, які витрачаються на 1 м³ бетону, повинна складати 1000 л. Так як після розрахунку обов’язково виконують експериментальні лабораторні заміси з наступним коректуванням складу, то цей метод деколи називають розрахунково-експериментальним.
Склад бетону із заданими характеристиками (з урахуванням вимог, які витікають із умов і строків експлуатації) визначають за наступною схемою.
1. Вибір вихідних параметрів (пластичність чи жорсткість бетонної суміші, вид і марка цементу, вид і крупність заповнювачів).
2. Уточнення характеристик матеріалів, що використовуються – цементу та заповнювачів (піску, щебеню або гравію).
Для цементу визначають активність, істинну щільність, насипну щільність.
Для піску визначають істинну щільність, насипну щільність, гранулометричний склад, модуль крупності та вологість.
Для щебеню (або гравію) визначають щільність зерен, насипну щільність, пустотність, зерновий склад, найбільшу крупність зерен та вологість.
Крупність заповнювача визначається за наступними вимогами: найбільший розмір зерен крупного заповнювача не повинен перевищувати 1/3 найменшого розміру конструкції і 3/4 найменшої відстані у прозорі між стержнями арматури.
3. Виконується розрахунок витрат матеріалів на 1м³ бетону.
4. Приготування пробних лабораторних замісів з коректуванням їх складу (при необхідності) для отримання бетонної суміші заданої пластичності чи жорсткості.
5. Формування зразків для визначення границі міцності у задані строки та класу бетону.
6. Уточнення витрат матеріалів на 1м³ бетону з урахуванням фактичних даних, отриманих при приготуванні лабораторних замісів. Отриманий склад бетону називають номінальним.
7. Визначення витрат матеріалів у стандартному (сухому) стані на заміс бетонозмішувача.
8. Визначення витрат матеріалів на заміс бетонозмішувача з урахуванням вологості заповнювачів.
9. Випробування зразків на міцність та обробка отриманих результатів. Визначення класу бетону.

3.1. Розрахунок витрат матеріалів на 1 м³ бетону

Розрахунок витрат матеріалів ведуть у наступній послідовності.
1. Визначають середню міцність бетону у віці 28 діб у залежності від класу бетону, що визначений завданням:

f _ст = С/0,778,

де f _ст–середня міцність бетону у віці 28 діб, МПа;
С – клас бетону, що визначається завданням.
2. Визначають цементноводне співвідношення (Ц/В), яке забезпечує отримання бетону заданої міцності при використанні цементу визначеної активності. Ц/В розраховують із наступних формул:

f _ст = A₁R_ц(ц/в + 0,5) при ц/в >2,5;
f _ст = AR_ц(ц/в – 0,5) при ц/в <2,5,

де А, А₁ – коефіцієнти, що враховують якість заповнювачів, визначаються за довідковими даними (додаток А);
R_ц – активність цементу, що використовується, МПа;
Ц – витрати цементу на 1 м³ бетону, кг;
В – теж, води, л.
Таким чином, Ц/В – цементноводне співвідношення буде:

Ц/В= f _ст/АR_ц+0,5 (для Ц/В2,5).

3. По додатку Б визначають орієнтовні витрати води на 1м ³ бетону узалежності від пластичності бетонної суміші та виду і якості заповнювачів, що використовуються. Перед визначенням витрат води потрібно уважно прочитати примітку до цього додатку:

- В, (л/м³).

4. Витрати цементу визначають за формулою:

Ц = В·Ц/В, (кг/м³).

5. Витрати крупного заповнювача (щебеню або гравію) визначають за формулою:

Щ=1000/(1∕ρ_зщ+αV^п_щ ∕ ρ_нщ), (кг/м³),

де ρ_зщ – щільність зерен щебеню (гравію), (кг/л);
ρ_нщ – насипна щільність щебеню (гравію), (кг/л);
α – коефіцієнт надлишку розчинної складової (коефіцієнт розсування зерен крупного заповнювача) визначається у залежності від витрат цементу та пластичності (жорсткості) бетонної суміші (додаток В);
V ^п_щ– пустотність крупного заповнювача, визначають за формулою:

V ^п_щ = 1 - ρ_нщ/ρ_зщ.

6. Витрати піску визначають за формулою:

П= [1000-(Ц ∕ρ_ц+Щ ∕ ρ_зщ+В)]ρ_п, (кг∕м³),

де ρ_ц – істина щільність цементу, кг/л;
ρ_п – істина щільність піску, кг/л.
Отримані результати заносять до табл. 3.1.
Після розрахунку складу бетону роблять лабораторний заміс бетонної суміші об’ємом 10л і визначають її пластичність за допомогою нормального конусу або жорсткість за допомогою установки типу Вебе.
Витрати матеріалів на лабораторний заміс об’ємом 10л визначають за формулами:

Ц_лз = 10Ц/1000, кг
П_лз = 10П/1000, кг
Щ_лз = 10Щ/1000, кг
В_лз = 10В/1000, кг(л).

Отримані результати теж заносять до табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Витрати матеріалів на лабораторний заміс та на 1м³ бетону

Мате-ріали	Розрахун-ковий склад, кг	1-е коректування	2-е коректування	Уточнені витрати матеріалів на 1м3 бетону, кг
на 1м3	на лабо-рато-рний заміс	доба-влено мате-ріалів	загальні витрати матері-алів	доба-влено мате-ріалів	загальні витрати мате-ріалів
Цемент Пісок Щебінь Вода
загальні витрати, кг
Осідання конусу, см

Якщо після приготування лабораторного замісу отримали бетонну суміш недостатньої пластичності, як це вимагається завданням, то у розрахунок складу бетону вносять поправки – збільшують кількість цементу і води без зміни цементноводного співвідношення (по 5…10%). Якщо, пластичність отриманої бетонної суміші більша, ніж це вимагається, то добавляють невеликими порціями пісок і крупний заповнювач, зберігаючи співвідношення між ними (по 5…10%). Таким чином добиваються потрібної пластичності бетонної суміші. Результати коректування заносять до табл. 3.1.
Після цього визначають щільність бетонної суміші, яка необхідна для визначення фактичних витрат матеріалів на 1 м³ бетону. Щільність бетонної суміші визначають за допомогою мірних циліндричних посудин, ємкість яких вибирають у залежності відмаксимальної крупності зерен заповнювача: 5л – при крупності щебеню (гравію) до 40мм, 10л – якщо крупність зерен заповнювача 70 мм і більше. Щільність визначають наступним чином. Мірну посудину зважують, потім її заповнюють бетонною сумішшю і ущільнюють вібруванням – до появлення на її поверхні цементного молока. Після ущільнення надлишок бетонної суміші зрізають, поверхню її ретельно загладжують врівні з краями мірної посудини, а бокову поверхню самої посудини протирають. Після цього посудину з бетонною сумішшю зважують. Розрахунки ведуть за формулою:

ρ_обс=(m₂-m₁)/V (кг/л, кг/м³),

де m₁ – маса пустої посудини, кг;
m₂ – маса посудини з бетонною сумішшю, кг;
V – об’єм мірної посудини, л.
Після визначення щільності бетонної суміші формують зразки вібраційним способом для визначення міцності бетону у віці28 діб та визначення класу бетону. Розміри зразків вибирають(назначають) у залежності від найбільшої крупності зерен заповнювача (табл. 3.2).

Таблиця 3.2

Розміри зразків у залежності від крупності заповнювача

Відформовані зразки, які призначені для визначення середньої міцності та класу бетону, першу добу зберігають у формах, потім виконують розпалубку і зберігають їх 27 діб у камері нормального тверднення при температурі (202)°С і відносною вологістю не менше 90%.
Використовуючи дані табл. 3.1 і фактичну щільність бетонної суміші, уточнюють витрати матеріалів на 1м³ бетону за формулами:

Ц_ф=Ц_фз . ρ_обс/Σm, (кг);
П_ф=П_фз . ρ_обс/Σm, (кг);
Щ_ф=Щ_фз . ρ_обс/Σm, (кг);
В_ф=В_фз . ρ_обс/Σm, (кг),

де Ц_ф, П_ф, Щ_ф, В_ф – фактичні витрати матеріалів на 1м³бетону, кг;
Ц_фз, П_фз, Щ_фз, В_фз – фактичні витрати матеріалів на лабораторний заміс;
Σm – загальні витрати матеріалів на лабораторний заміс після останнього коректування (визначаються за табл. 3.1).
Результати розрахунку заносять до табл. 3.1.