Проектирование бетонной смеси это процесс определения пропорций бетонной смеси с точки зрения соотношения цемента, песка и крупного заполнителя. Например, бетонная смесь пропорции 1:2:4 означает, что цемент, мелкий и крупный заполнители находятся в соотношении 1:2:4 или смесь содержит одну часть цемента, две части мелкого заполнителя и четыре части крупного заполнителя. Проектные пропорции бетонной смеси определяются либо по объему, либо по массе. Водоцементное соотношение обычно выражается в массе
Требования к проектированию бетонной смеси
- Обозначение марки, дающее требование к характеристикам прочности бетона.
- Тип цемента влияет на скорость развития прочности бетона на сжатие.
- Максимальный номинальный размер заполнителей для использования в бетоне может быть настолько большим, насколько это возможно в пределах, предписанных стандартом IS 456:2000.
- Содержание цемента должно быть ограничено от усадки, растрескивания и ползучести.
- Работоспособность бетона для удовлетворительной укладки и уплотнения зависит от размера и формы сечения, количества и расстояния между арматурой и техники, используемой для транспортировки, укладки и уплотнения.
Процедура проектирования бетонной смеси в соответствии с IS 456 : 2000
1. Определите среднюю целевую прочность ft на основе заданной характеристической прочности на сжатие в 28 дней fck и уровня контроля качества.
ft = fck + 1,65 S
где S – стандартное отклонение, полученное из таблицы примерного содержания, приведенной после проектирования смеси.
2. Получите водоцементное отношение для желаемой средней цели, используя эмпирическую зависимость между прочностью на сжатие и водоцементным отношением, выбранное таким образом, проверяется с предельным водоцементным отношением. Выбранное водоцементное отношение сверяется с предельным водоцементным отношением для требований долговечности, приведенных в таблице, и принимается меньшее из двух значений.
3. По данным таблицы определить количество удерживаемого воздуха для максимального номинального размера заполнителя.
4. Выбрать содержание воды для требуемой обрабатываемости и максимального размера заполнителей (для заполнителей в сухом состоянии на насыщенной поверхности) из таблицы.
5. Определите процентное содержание мелкого заполнителя в общем заполнителе по абсолютному объему по таблице для бетона с использованием дробленого крупного заполнителя.
6. Скорректируйте значения содержания воды и процентного содержания песка, как указано в таблице, с учетом разницы в обрабатываемости, водоцементном отношении, градации мелкого заполнителя и для округлого заполнителя, значения приведены в таблице.
7. Рассчитайте содержание цемента, исходя из водоцементного отношения и конечного содержания воды, полученного после корректировки. Проверьте содержание цемента по минимальному содержанию цемента из требований прочности и примите большее из двух значений.
8. Исходя из количества воды и цемента на единицу объема бетона и процентного содержания песка, определенного на этапах 6 и 7 выше, рассчитайте содержание крупного и мелкого заполнителей на единицу объема бетона по следующим соотношениям:
где V = абсолютный объем бетона = объем брутто (1м3) минус объем захваченного воздуха.
Sc = удельный вес цемента
W = масса воды на кубический метр бетона, кг
C = масса цемента на кубический метр бетона, кг
p = отношение мелкого заполнителя к общему заполнителю по абсолютному объему
fa, Ca = общая масса мелкого и крупного заполнителей на кубический метр бетона, соответственно, кг, и
Sfa, Sca = удельный вес насыщенной поверхности сухого мелкого и крупного заполнителя, соответственно.
9. Определите пропорции бетонной смеси для первого пробного замеса.
10. Приготовьте бетон, используя рассчитанные пропорции, отлейте три куба размером 150 мм и испытайте их на влажность после 28-дневного влажного твердения и проверьте прочность.
11. Приготовьте пробные смеси с соответствующими корректировками, пока не будут получены окончательные пропорции смеси.
Пример проектирования бетонной смеси – бетон марки М50
Обозначение марки = M-50
Тип цемента = марка O.P.C-43
Марка цемента = Vikram (Grasim)
Добавка = Sika [Sikament 170 (H) ]
Мелкий заполнитель = Зона-II
Сп. Гравитация
Цемент = 3,15
Мелкий заполнитель = 2,61
Крупный заполнитель (20 мм) = 2,65
Крупный заполнитель (10 мм) = 2,66
Минимальное количество цемента (согласно контракту) = 400 кг / м3
Максимальное водоцементное отношение (согласно контракту) = 0,45
Расчет конструкции бетонной смеси
1. Целевая средняя прочность = 50 + ( 5 X 1,65 ) = 58,25 Мпа
2. Выбор водоцементного отношения:
Принять водоцементное отношение = 0,35
3. Расчет содержания воды:
Приблизительное содержание воды для 20 мм макс. Размер заполнителя = 180 кг /м3 (в соответствии с таблицей № 5, IS : 10262). Поскольку предлагается пластификатор, мы можем уменьшить содержание воды на 20%.
Теперь содержание воды = 180 X 0,8 = 144 кг /м3
4. Расчет содержания цемента:
Водоцементное отношение = 0,35
Содержание воды на м3 бетона = 144 кг
Содержание цемента = 144/0,35 = 411,4 кг / м3
Скажем, содержание цемента = 412 кг / м3 (Согласно контракту минимальное содержание цемента 400 кг / м3 ).
Следовательно, O.K.
5. Расчет количества песка и крупного заполнителя:
Объем бетона = 1 м3
Объем цемента = 412 / ( 3,15 X 1000 ) = 0,1308 м3
Объем воды = 144 / ( 1 X 1000 ) = 0,1440 м3
Объем добавки = 4,994 / (1,145 X 1000 ) = 0,0043 м3
Общий вес остальных материалов, кроме крупного заполнителя = 0,1308 + 0,1440 +0,0043 = 0,2791 м3
Объем крупного и мелкого заполнителя = 1 – 0,2791 = 0,7209 м3
Объем F.A. = 0,7209 X 0,33 = 0,2379 м3 (Предполагается, что 33% по объему от общего объема заполнителя).
Объем К.А. = 0,7209 – 0,2379 = 0,4830 м3
Поэтому вес Ф.А. = 0,2379 X 2,61 X 1000 = 620,919 кг/м3
Скажем, вес Ф.А. = 621 кг/м3
Поэтому вес К.А. = 0,4830 X 2,655 X 1000 = 1282,365 кг/м3
Скажем, вес К.А. = 1284 кг/м3
Учитывая 20 мм: 10 мм = 0,55: 0,45
20 мм = 706 кг .
10 мм = 578 кг .
Отсюда детали смеси на м3
Увеличение цемента, воды, добавок на 2,5% для данного испытания
Цемент = 412 X 1,025 = 422 кг
Вода = 144 X 1,025 = 147,6 кг
Мелкий заполнитель = 621 кг
Крупный заполнитель 20 мм = 706 кг
Крупный заполнитель 10 мм = 578 кг
Добавка = 1,2 % по весу цемента = 5,064 кг.
Вода: цемент: Ф.А.: Ц.А. = 0,35: 1: 1,472: 3,043
Наблюдения при проектировании бетонных смесей
A. Смесь была связной и однородной.
B. Просадка = 120 мм
C. Количество отлитых кубов = 9 шт.
Средняя прочность на сжатие через 7 дней = 52,07 МПа.
28-дневная средняя прочность на сжатие = 62,52 МПа, что больше, чем 58,25 МПа.
Следовательно, смесь принята.
Процентная прочность бетона в различном возрасте
Прочность бетона увеличивается с возрастом. В таблице показана прочность бетона в разном возрасте по сравнению с прочностью в 28 дней.
Возраст
Прочность в процентах
1 день
16%
3 дня
40%
7 дней
65%
14 дней
90%
28 дней
99%
Подробнее о Проектирование бетонных смесей:
- ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДРОБЛЕНОГО ПЕСКА.
- Расчет состава бетонной смеси для бетонов M20, M25, M30 с процедурой и примером.
- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Проектирование бетонной смеси по IS 10262-2009 – процедура и расчеты.
- Типы строительных контрактов и их сравнение [PDF].
- Метод ACI проектирования бетонных смесей – процедура и расчеты.
- Проектирование смесей для высокопрочного бетона: Методы, процедуры и примеры.