Бетон своими руками: расчёт пропорций, армирование, опалубка

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Допустим, нужен бетон М200. Тогда пропорция такая:
1:0,7:4 (цемент:вода:песок)
На 10 л цемента нужно взять 7 литров воды и 41 литр ПГС.

Посчитано при насыпной плотности цемента 1100 кг/м3. И без учёта влажности ПГС.

 

Должно получиться приблизительно литров 35 готовой смеси

 

@antonpavlov, Здравствуйте! Вот вы дали пропорцию на ПГС, Допустим, нужен бетон М200. Тогда пропорция такая: 1:0,7:4 (цемент:вода:песок)
На 10 л цемента нужно взять 7 литров воды и 41 литр ПГС.
Если я использую ОПГС разница в пропорции изменится или остается такой же?

 

Зависит от коэффициента пустотности ОПГС.
В первом сообщении этой темы всё написано .

 

Допустим, нужен бетон М200. Тогда пропорция такая:
1:0,7:4 (цемент:вода:песок)
На 10 л цемента нужно взять 7 литров воды и 41 литр ПГС.

Посчитано при насыпной плотности цемента 1100 кг/м3. И без учёта влажности ПГС.
А для бетона М150 ?

 

1:0,9:5,1 (цемент:вода:песок)
На 10 л цемента нужно взять 9,3 литра воды и 51 литр ПГС.

 

А вот скажите, дорогие друзья, как из цемента М400-М500 сделать бетон М50 (М75)? На этот счет в таблицах стоят прочерки.
Балки от грунта отстоят на 30 см, для защиты от грунтовых испарений хочу залить 5 см самого слабого бетона и покрыть сверху жидким стеклом.

 

@aabyrvalg, для цемента М400 водоцементное соотношение для марок бетона:
М50 - 1,17
М75 - 1,00

Далее расчёт пропорций по схеме, описанной здесь: https://www.forumhouse.ru/posts/14784319/

 

@antonpavlov, скажите, а если вместо песка зернистости 2мм. использовать отсев гранита заявленной фракции 0-10, по факту же фракции 0-1 - процентов 60, фракции 1-2 - процентов 20 (остальное примерно в равных долях)? Такой материал почти втрое дешевле песка. Оправдана ли такая замена? Метод расчета соотношения частей сохранится?

 

Весьма привлекательная на мой взгляд смесь.

 

@йцукенячсми, думаю, вполне можно такой наполнитель использовать. Принцип расчёта - тот же.

 

Удивительный мир бетона. Часть 2.

Введение
I. Современный алгоритм расчёта пропорций бетонной смеси
Что изменилось
Определяем необходимую прочность бетона и активность цемента
Определяем воздухововлечение
Определяем водоцементное соотношение
Определяем водопотребность бетонной смеси и объём цементного теста
Определяем коэффициент «раздвижки» цементно-песчаным тестом зёрен щебня
Рассчитываем нужные объёмы и вес цемента, воды, песка и щебня
II. Как определить значения входных параметров
Нормальная густота цементного теста
Насыпная плотность компонентов
Влажность компонентов
Пустотность компонентов
Модуль крупности песка
Содержание примесей глины и ила
Вклад каждого входного параметра в результат расчёта
III. Что будет, если…
Можно ли заменить щебень на гравий
Какую фракцию щебня лучше взять 5-20 или 20-40
Стоит ли искать песок с повышенным модулем крупности
Можно ли приготовить бетон без щебня (только из песка)
Цемент какой марки лучше подходит для бетонов разных классов
IV. Типы пластификаторов и их свойства
V. Морозостойкость бетона
VI. Водонепроницаемость бетона
VII. Заключение. Коррекция состава бетона на практике

 

Введение

Около года назад я опубликовал в этой теме максимально простой алгоритм расчёта состава бетона. Фактически, для определения пропорций нужно было лишь посмотреть на упаковку цемента (чтобы определить его марку), да провести пару замеров — пустотности и влажности песка и щебня. Неоспоримым достоинством такого метода была его исключительная простота. Определили объём пустот в наполнителях, заполнили их цементным тестом и добавили «на глазок» немного теста сверху, чтобы получить более жидкую смесь.

Однако из простоты вытекает и самое большое ограничение такого метода — невозможность заранее рассчитать пропорции, чтобы получить бетон нужной густоты (по-научному, подвижности). Поэтому нужно было делать пробный замес, оценивать подвижность получившейся смеси. Если бетон перемешивался слишком тяжело или получался слишком густым — нужно было дополнительно добавлять цемент и воду. Основные замечания к предложенному методу как раз сводились к двум вещам:
- писать слово «подвижность» вместо слова «густота»
- иногда бетон получался слишком густым

Первое замечание я оставляю на совести авторов, я ведь тут пытаюсь простыми словами писать для тех, кто бетон-то может ещё ни разу не месил. А второе происходило потому что в расчёте не учитывались многие факторы, которые способны повлиять на подвижность в ту или иную сторону, вот они:
- фракция и тип щебня (гравия)
- содержание глины и пыли в щебне и песке
- модуль крупности песка, его гладкость
- температура воздуха
- массовое содержание цемента в итоговой смеси
и наконец,
- нормальная густота цементного теста

На тот момент мне показалось, что проще пару раз внести изменения в замес, чем заставлять всех определять значения перечисленных выше показателей. И тем не менее, если есть запрос на более тщательный расчёт пропорций — почему бы и нет? Ниже я расскажу, каковы современные алгоритмы расчёта пропорций бетонной смеси. Построенная математическая модель позволит максимально конкретно и убедительно ответить на такие вопросы как:
- какой тип пластификаторов лучше выбрать
- цемент какой марки лучше подходит для бетонов разных классов
- можно ли заменить щебень на гравий
- какую фракцию щебня лучше взять 5-20 или 20-40
- стоит ли искать песок с повышенным модулем крупности
- можно ли приготовить бетон без щебня (только из песка)

Предупреждаю, однако, что это будет сложнее и дольше. Пропускайте «математику», если Вам не интересен точный алгоритм и Вы не собираетесь «вручную» считать бетон. Обратите внимание на графики, диаграммы, выводы и способы замеров характеристик компонентов.

Напоминаю, что для «ленивых» есть приложение для расчёта пропорций, которым на данный момент активно пользуется более 25 тысяч человек. Я его обновил, теперь приложение рассчитывает пропорции по новому, более точному, алгоритму.

 

I. Современный алгоритм расчёта пропорций бетонной смеси

Что изменилось
Принципиальной ошибки в том, чтобы заполнить все пустоты наполнителей цементным тестом нет. Но есть нюансы. Цемент — дорогой материал, значительно дороже песка и щебня. Поэтому начиная с 20-ых годов XX-го же века учёные-бетоноведы задумались о том, как можно цемент сэкономить. И не столько задумались, сколько провели многочисленные эксперименты и пришли к определённым выводам. Смысл этих выводов сводится к тому, что использовать цементное тесто в качестве смазки для разжижения смеси не очень эффективно. А именно это на основе своего опыта я и предлагал делать в теме выше. Современный же взгляд на эффективный подход к разжижению смеси гласит:
«Для увеличения подвижности смеси следует добавлять не только цементное тесто, но и песок, потому что так дешевле».
При этом цементное тесто по-прежнему выполняет роль смазки, а песок как будто бы становится подшипниками качения, что тоже снижает вязкость смеси.

Соответственно, расчёт пропорций усложняется — нужно ведь предсказать, сколько именно песка сверх необходимого минимума нужно добавить в смесь. Кроме того, учёными были уточнены методы прогнозирования получаемой прочности бетона в зависимости от водоцементного отношения и других факторов.

В целом, алгоритм расчёта такой:
1. Определяем необходимую прочность бетона и активность цемента
2. Определяем воздухововлечение
3. Определяем водоцементное соотношение
4. Определяем водопотребность бетонной смеси и объём цементного теста
5. Определяем коэффициент «раздвижки» цементно-песчаным тестом зёрен щебня — тот самый лишний песок
6. Сводим всё это воедино и рассчитываем нужные объёмы и вес цемента, воды, песка и щебня.

Алгоритм, который я опишу ниже — переработанный мной текст нескольких книг, посвящённых подбору состава бетона. В основном я пользовался книгами «Расчётное прогнозирование свойств и проектирование составов бетонов» (Дворкин Л. И, Дворкин О. Л, 2016) и «Проектирование составов тяжёлого бетона» (Сизов В. П., 1979), часть сведений почерпнул из книг Горчакова (про морозостойкость), Изотова (про добавки в бетон) и Давидсона (про водонепроницаемость). В чём переработка? В этих книгах Вы частенько можете увидеть «замечательные» по своей громоздкости номограммы:



Если решать задачу подбора состава бетона графическим способом по номограммам, то каждая итерация будет занимать несколько минут. Мне больше нравится автоматический расчёт состава, который становится доступен, если ввести все необходимые зависимости (формулы) в «эксель» или создать своё собственное приложение. Но для этого нужно было «оцифровать» более десятка подобных номограмм и графиков — перевести их в алгебраический вид формул.

Примечание: далее следует алгоритм расчёта пропорций бетона, перегруженный математическими формулами. Если сейчас Вам формулы не нужны — пропускайте и переходите дальше к определению входных параметров.

 

Определяем необходимую прочность бетона и активность цемента

Первым делом нужно определить желаемую прочность бетона на сжатие. Если задавать прочность классом (то есть как принято сейчас — буквой «В» и числом после неё, обозначающим давление в МПа), то за основу нужно взять число после буквы, т. е. максимальное давление, которое выдерживает образец.

Правда, есть одно "но". В процессе приготовления бетона неизбежно от раза к разу возникают погрешности. И если бы мы представили образцы-кубики в лабораторию, мы бы получили разные результаты. Это было бы нормальным, если бы мы задавали прочность по старинке — маркой. Марка обозначала среднюю прочность среди всех образцов. У кого-то больше, а у кого-то — меньше. Если сильно меньше, то конструкция может разрушиться при давлении меньшем, чем предусмотрено проектом. В общем, «средняя температура по больнице». Поэтому сейчас используют класс — эта минимальная прочность всей партии образцов. Ну почти всей — 95%. Остальные 5% могут быть менее прочными. При этом коэффициент вариации прочности в партии не должен превышать 13,5%.

Я не буду утомлять Вас статистическими методами расчёта. Важно тут то, что при заданной надёжности 95% и коэффициенте вариации 13,5% прочность, которую должны обеспечить наши пропорции на 41% выше чем та, что значится позади буквы «В». Это означает, что если нам нужен бетон класса B20 (бывший М250), то мы должны рассчитать пропорции на прочность 28,2 Мпа (20 * 1,4128).

Итак, прочность бетона, Rb = класс бетона (B) * 1,4128

Это большой запас и много лишних денег на цемент. Поэтому если Вы убедитесь, что у Вас получается бетон с меньшим коэффициентом вариации, то и запас необходимо брать меньше — тут многое зависит от аккуратности производства бетонной смеси, точности замеров, исполнительности конечных рабочих.

2. Теперь определим активность цемента. По-простому нужно было бы взять марку цемента и поделить её на 10. Но вообще-то цемент со временем теряет свои свойства. Поэтому нельзя использовать цемент, которому больше полугода. А каждый месяц активность цемента снижается примерно на 5%.

Таким образом, активность цемента, Rц = Марка цемента * (1 — 0,05 * количество месяцев хранения) / 10