Водоцементное отношение для бетона – что это такое?

Водоцемементное соотношение

Основным параметром замеса бетонной смеси является водоцементное соотношение. Это относительная величина (по массе) количества чистого цемента в замесе к воде, которой смесь затворяют.

От этого соотношения напрямую зависят прочность, водонепроницаемость и подвижность готового бетона. Конечно, на итоговые характеристики бетона влияет не только количество воды, но и её качество.

Очень частой причиной падения прочности бетона, замедления и даже остановки процесса его твердения является химический состав воды, на которой замешан раствор.

Качество воды нормируется ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия»

Данный стандарт выставляет следующие требования к воде замеса:

  1. Вода не должна содержать примесей минеральных веществ, следов нефтепродуктов, жиров и органических остатков.
  2. Содержание органических ПАВ, фенолов и сахаров не должно превышать 10 мг / дм3.
  3. Уровень pH должен быть в пределах от 4 до 12,5
  4. Окисляемость не должна превышать 15 мг / дм3.

Понятно, что все эти требования легко соблюдать в лабораторных условиях. Но, как быть с замесом бетона дома или на даче, где не всегда есть возможность измерить химические показатели.

В этом случае, мы настоятельно рекомендуем придерживаться простого правила – замешивайте на питьевой (или условно питьевой) воде. Это может быть вода из скважины, колодца, водопровода, либо природная, но прошедшую очистку. Грубейшей ошибкой загородной стройки является использование воды из ближайшего пруда, канавы или лужи. Даже при внешней прозрачности и чистоте, такая вода, чаще всего, перенасыщена органическими и минеральными загрязнителями, которые будут препятствовать нормальному процессу гидратации бетона и пагубно повлияют на его качество.

Пропорции воды и цемента

Итак – с выбором воды определились. Сколько же её лить в замес?

Возьмём, для примера самую распространённую в частном строительстве пропорцию «1 к 3» (по песку):

  1. 1 часть цемента
  2. 3 части песка
  3. 5 частей заполнителя
  4. 0,5 части воды

В этом случае В/Ц будет 0,5 – это средний показатель, чаще всего встречающийся в строительной практике с немодифицированным бетоном.

Набор прочности и морозостойкость

Рассмотрим, как конкретно влияет водоцементное соотношение на скорость набора прочности и морозостойкость бетона.

Прочность бетона в % на

1 сутки3 сутки7 сутки28 сутки90 сутки360 сутки0,4244871001151380,51743661001191470,61137641001211550,783364100135167
в/ц = 0,4в/ц = 0,5в/ц = 0,6
Нормальные условия400250150
Повышенная влажность среды200150100

Чем В/Ц ниже – тем бетон быстрее набирает раннюю прочность, но тем труднее его обрабатывать и тем медленнее он будет набирать дополнительную прочность после 28 дней. Однако, морозостойкость такого бетона будет выше.

Чем В/Ц выше – тем медленнее, бетон наберет раннюю прочность, но его будет легче укладывать в форму и он быстрее наберет дополнительную прочность.

Теоретически, для нормального реагирования, цементу достаточно воды в количестве ¼ от собственной, т.е. В/Ц. Но, это в идеальных условиях – не лежалый цемент, чистый (без пыли) заполнитель оптимальной влажности. В реальных условиях, редко кто промывает гравий и песок, на котором замешивает бетон. Соответственно – часть воды уйдёт на смачивание заполнителя и впитается в него.

Дополнительная вода в смеси образует ячейки – поры, и каналы – капилляры. После застывания бетона и испарению всей лишней влаги эти поры и капилляры будут способствовать снижению касса водостойкости бетона, так как они отлично впитываю влагу. Это приведёт к повышенной намокаемости бетона и, как следствие – худшей морозостойкости. Также циклическое замерзание и оттаивание воды рано или поздно приведет к началу разрушения бетона.

Вернёмся к нашему теоретическому замесу.

Возмём, для примера, цемент М500. При пропорциях 1:3:5:0,5 примерная марка бетона будет 300 – 350.

Подвижность и удобоукладываемость такого бетона будет невысокая, что вызовет затруднения при укладке его в форму и разравнивание. Потребуется дополнительная виброобработка и уход за уложенной смесью (дополнительное проливание водой), так как излишне быстрое испарение воды из смеси приведёт к образованию усадочных трещин, остановке процессов гидратации цемента и значительно снизит прочность бетона.

Для повышения удобоукладываемости чаще всего в замес добавляют воду, но, как сказано выше – это приведет к падению марочной прочности и морозостойкости бетона.

Чтобы этого не произошло – вместо дополнительной воды лучше использовать пластификаторы и комплексные добавки для бетона, которые позволят получить достаточную (до П5) пластичность бетонной смеси даже при В/Ц 0,25 – 0,3. Такой бетон будет обладать повышенной марочной прочностью, морозостойкостью, при этом будет достаточно подвижный для полного заполнения опалубки без образования пустот. Дополнительная виброобработка также не потребуется.

Используя добавки для бетона Cemmix Вы сможете получить оптимальные характеристики водоцементного соотношения в смеси, без потери в прочности, или перерасхода цемента.

Звоните на горячую линию Cemmix – мы поможем по всем вопросам!

8 800 550 52 82 (звонок беслатный по территории РФ)

Что такое водоцементное отношение для бетона и почему его нужно учитывать

Водоцементное отношение – это отношение объема воды к массе цемента в бетонном замесе. От величины данного параметра напрямую будет зависеть непроницаемость бетона. В строительстве водоцементное отношение высчитывается по формуле в/ц = масса воды/масса цемента, обычно равно 0.25, что в пропорциях получается как 1:4.

Некоторые добавляют воду в соотношении 0.35-0.6 для облегчения работы с раствором, что сказывается на прочности кладки или монолита. Поэтому если есть необходимость сделать раствор более текучим, но сохранить прочность, можно использовать специальные пластификаторы.

Соотношение песка, воды и цемента влияет на стойкость бетона к усилию на сжатие. Чем больше воды в смеси, тем менее прочным будет бетон, более проницаемым и менее плотным, что соответствующим образом сказывается на прочности и долговечности всего здания или конструкции. Лишняя вода, которая не вступила в реакцию, в процессе застывания бетона будет испаряться и может стать причиной появления трещин, пустот, иных дефектов.

Бетон затвердевает при прохождении химической реакции воды с цементом и песком – реакции гидратации, сопровождаемой выделением тепла (теплота гидратации). Для получения качественного раствора для каждого кг цемента берут 250 миллилитров воды.

Предварительный расчет

Для расчета потребности материалов берут распространенное соотношение 1:3:5 – первая цифра указывает на вес цемента, вторая обозначает песок и третья гравий. Воду добавляют в соотношении 0.25 к весу цемента. Погрешность может составлять около 10%.

Перед тем, как готовить бетон, необходимо посчитать, сколько всего понадобится смеси для выполнения работ. Так, если заливается ленточный фундамент, то значение (по проекту) периметра здания умножают на высоту основания (все расчеты в метрах). В других случаях используют подходящие методы вычисления объема. Полученное число умножается на 250 килограммов, ведь именно столько цемента нужно для замеса куба бетонной смеси хорошей жесткости.

Требования к материалам

При покупке цемента обязательно нужно обращать внимание на дату производства – чем больше срок хранения, тем хуже качество цемента. После полутора лет хранения цемента в идеальных условиях для выполнения серьезных работ он непригоден. Чтобы проверить качество цемента в бытовых условиях, можно насыпать его на сухую ладонь и сжать ее в кулак – цемент оптимального качества почти полностью «вытечет» сквозь пальцы.

Песок лучше выбирать мелкозернистый – до 1.25 миллиметров, что позволит понизить объем воздушных промежутков. В песке не должно быть пыли, других включений органики. Фракция щебня/гравия не должна превышать треть ширины опалубки. Для приготовления жесткого бетона недопустимо использовать щебенку известковых пород.

Если планируется выполнять армирование, фракция частиц должна быть равна максимум четверти наименьшего размера конструкции и трем четвертям просвета между стержнями арматуры. Несоблюдение этих правил приведет к появлению пустот в бетонном монолите, что значительно понизит прочность и долговечность конструкции.

Определение количества воды

Водоцементное отношение для бетона очень важно. Без воды не пройдет реакция затвердения цемента и не удастся получить желаемый результат. Для прохождения реакции достаточно воды в объеме, равном четверти веса цемента. Но мешать такую смесь достаточно сложно, поэтому обычно воду берут в большим объемах, повышая его текучесть (пластичность).

С добавлением воды в смесь нужно быть очень осторожным, так как лишняя вода способствует заполнению смесью формы самотеком, просачивается через опалубку, долго испаряется, способствует появлению пор в бетоне, распространению трещин. Бетон точно не будет прочным, если в раствор влито много воды.

Для того, чтобы цементный раствор поддавался укладке и плотно заполнял форму, гарантируя максимальную прочность, обычно берут показатель 0.6. Нужно отметить, что такое водоцементное отношение актуально для бетона марки М75: для приготовления кубического метра раствора берут около 150 л (кг) воды.

Чтобы понять, сколько воды нужно, желательно понять принцип ее действия в растворе. Вода нужна для двух функций: прохождения химической реакции схватывания и отвердевания цемента (около 30% от общего веса воды, что используется) и придания текучести бетону (чтобы с ним можно было работать). Таким образом, большая часть воды нужна для повышения комфорта работы со смесью – ее-то и можно уменьшать: добавлять пластификаторы, работать с жестким бетоном, трамбуя его специальными вибраторами или вручную.

Жесткий бетонный раствор

Жесткий бетон содержит небольшой объем воды в составе. В процессе укладки требует мощного механического уплотнения, прессования или трамбовки. Для приготовления жесткой смеси берут сравнительно немного цемента. Использование такого бетона актуально для создания сборных железобетонных конструкций в условиях заводов, оборудованных мощными машинами для уплотнения. В индивидуальном строительстве такие бетоны редко применяют.

Нужную прочность получают посредством соблюдения пропорций ингредиентов в бетоне. Чтобы понять, подойдет ли выбранная пропорция для приготовления прочного бетона и выполнения работ, желательно сделать пробный замес.

Пробный замес

Чтобы в домашних условиях приготовить бетон нужной консистенции и характеристик, выполняют пробный замес. Сначала все работы выполняются с использованием мастерка или лопаты совкового типа, потом же, после определения нужной пропорции, используют бетономешалку.

В емкость или на стальной лист, подготовленную площадку насыпают лопату цемента, 3 полных лопаты песка, увлажняют смесь, тщательно перемешивают лопатой. Далее всыпают крупную фракцию в объеме 5 лопат, добавляют по чуть-чуть воду и мешают, пока не получится вязкая консистенция. Воду лучше лить из емкости, чтобы определить нужный объем.

Потом бетонную смесь берут в руки, делают шар, кладут на любую площадку. На руках явных следов цемента быть не должно, а ком затвердеет и сохранит форму – значит, замес правильный. Такой бетон соответствует марке М75. Если же ком плывет – в нем много воды. Расслоение говорит о недостаточном объеме воды.

Если есть время ожидать затвердения раствора, можно провести другую проверку: залить бетон, выждать нужный период, потом ударить по монолиту зубилом в попытках расколоть. Если зубило вошло в толщу максимум на 5 мм, водоцементное отношение правильное, это бетон М75. И кусочки от монолита откалываться не должны.

Советы по работе с бетоном М75

В процессе замеса и укладки жесткие цементные смеси требуют знания правил работы с ними. Бетон марки М75 довольно часто применяется в частном строительстве, так как демонстрирует хорошие показатели усилия на сжатие (до 75 килограммов силы на квадратный сантиметр площади). Этого достаточно для гарантии надежности и долговечности конструкции. Нагрузки на изгиб/растяжение компенсируются армированием.

О чем нужно помнить:

  • Для снижения нагрузки берут небольшую бетономешалку и ручной вибратор с наконечником соответствующего диаметра.
  • Между слоями, залитыми в разное время, схватывание будет плохим. Поэтому необходимо армирование либо заливка (засыпка) за один раз.
  • При ручной трамбовке больше 30 сантиметров слоя заливать нежелательно.
  • После заливки и трамбовки смесь укутывают гидроизоляцией – накрывают полиэтиленовой пленкой, к примеру, чтобы избежать преждевременного схватывания бетона. Зимой конструкцию нужно утеплить.
  • Опалубка должна быть очень прочной, чтобы выдержать заливку и вибрацию, трамбовку.
  • После демонтажа опалубки вид фундамента будет не очень эстетичным – это нормально, все несовершенства будут сглажены отделочными работами.

Водоцементное отношение – очень важный параметр для замеса правильной бетонной смеси с нужными характеристиками. Поэтому всегда до начала приготовления раствора нужно все тщательно просчитывать, чтобы получить желаемый результат.

Восемнадцать вопросов дачника о бетоне

Что такое бетон?

Бетон — искусственный камень, образующийся в результате химических реакций, происходящих в смеси цемента, наполнителей и воды.

Сколько дней длится процесс отвердевания (схватывания) бетона?

Наиболее интенсивно химические реакции в бетонной смеси происходят в течение первых семи суток. Окончательное схватывание — процесс очень длительный, считается, что требуемую прочность бетон набирает за 28 суток. После окончания этого периода скорость набора прочности резко замедляется.

Что такое марка бетона?

Марка бетона — цифра, соответствующая пределу прочности на сжатие бетонного куба 28-суточной выдержки со стороной 20 см, выраженная в кг/см2.

Читайте также:  Сколько ведер в мешке цемента 50 кг (25 кг)

Как приблизительно определить марку бетона?

С помощью молотка и зубила. Если под ударом молотка весом 300-400 г зубило вбивается в бетон не более чем на 5 мм, прочность бетона соответствует марке 75-100, больше чем на 5 мм — прочность бетона менее 75. Если зубило «не идет» и откалывает от бетона мелкие кусочки, прочность такого бетона — не менее 150-200 кг/см2.

Какую марку цемента выбрать для бетона?

Цифры в маркировке цемента (например, М300, ПЦ500) характеризуют прочность изделий из него. Марку цемента выбирают, исходя из необходимой прочности (марки) бетона. Общее правило: для бетонов марки до 300 выбирают цементы, значение марки которых в 2,5-3 раза выше; для бетонов более высоких марок соотношение снижается до 1-1,5. Практически используемые соотношения марок бетона и цемента приведены в таблице 1.

Таблица 1. Соответствие марок требуемого бетона и используемого цемента
Марка бетона100150200-300400500
Марка цемента300300-400400-500400-600500-600

Как правильно хранить цемент?

Срок хранения цемента ограничен, ввиду его способности впитывать влагу из воздуха. Поэтому для увеличения срока хранения цемент надо хранить в сухом помещении без сквозняков в заводской упаковочной таре, дополнительно укутанной несколькими слоями воздухонепроницаемой (полиэтиленовой) пленки. Цементы разных марок не следует держать вместе. При соблюдении этих условий цемент без значительной потери свойств можно хранить до полутора-двух лет.

Как определить, не ухудшились ли свойства цемента после длительного хранения?

Сжатый в кулак цемент хорошего качества должен «вытекать» сквозь пальцы. Оставшийся в кулаке рыхлый комок свидетельствует о потере части активности цемента. В дачном строительстве его еще можно использовать, но расход целесообразно увеличить примерно в полтора раза.

Какие наполнители используются в бетонах?

Разные, от древесных опилок до керамзита. Классические наполнители — песок, гравий, щебень.

Какой песок можно использовать для замеса бетона?

Чистый — без мусора, пыли, остатков растений, глины и суглинков. Содержание всех глинистых и илистых частиц в песке для обычного бетона не должно превышать 5%. Тонкий песок с диаметром песчинок менее 1,2 мм малопригоден.

Как определить пригодность песка для бетонной смеси в домашних условиях?

Наберите в бутылку или другую емкость 200 мл песка. Залейте его водой и хорошо взболтайте. После отстаивания в течение 1,5-2 минут слейте воду. Повторите процедуру несколько раз до тех пор, пока сливаемая вода не будет чистой. Если после этого в емкости осталось более 185-190 мл песка, такой наполнитель годится для замешивания бетона.

Какие максимальные размеры частиц наполнителей можно использовать в бетоне?

В любом случае размер частиц наполнителя (щебень, гравий) не должен превышать 120 мм (150 мм для бутобетона). Общее правило по определению пригодности наполнителя по наибольшему размеру частиц — он не должен превышать 1/3 минимального размера конструкции и 3/4 от расстояния между прутьями арматуры.

Что такое бутобетон?

После замеса раствора в процессе заливки в опалубку часто укладывают крупные камни, обломки кирпича или строительных блоков с целью экономии материала. Такой бетон называют бутобетоном.

Какую воду можно применять для замеса бетона?

Воду, пригодную (в сыром виде или после кипячения) для питья.

Что такое водоцементное отношение?

Водоцементное отношение В/Ц — это пропорция веса цемента и воды, используемая для приготовления бетонной смеси. Наряду с маркой цемента В/Ц определяет марку бетона, его прочность. Практические значения водоцементного отношения для бетонной смеси на основе гравия приведены в таблице 2. При использовании щебня значения В/Ц из таблицы следует увеличить на 0,05.

Таблица 2. Значения В/Ц для различных марок цементов и бетонных смесей на гравии
Марка бетона100150200250300400
Марка цемента
3000,750,650,550,500,40
4000,850,750,630,560,500,40
5000,850,710,640,600,46
6000,950,750,680,630,50

Сколько воды требует приготовление бетонной смеси?

От количества воды в смеси зависит ее пластичность и прочность бетона после застывания. При определении необходимого количества воды следует ориентироваться на жесткие бетоны с минимальной пластичностью, так как при неудобстве в работе добавить воду в смесь всегда легче, чем добавлять цемент и наполнители. Внешний признак жесткого бетона — бугорок смеси на лопате сохраняет форму и не расползается. Использование наполнителей с мелкой фракцией требует большего расхода воды.

Как определить количество ингредиентов для замеса бетона?

В дачном строительстве часто используемый вариант бетонных смесей — 1/3/5, что означает, что на каждый килограмм цемента требуется ввести в смесь 3 кг песка и 5 кг гравия или щебня.

Исходные данные для расчета бетонной смеси — вид наполнителя, марка имеющегося цемента, требуемая прочность бетона. При расчете пригодятся данные, приведенные в таблицах 1-3. Предположим, требуется бетон марки М200, вналичии есть цемент М400 и крупный гравий с размером зерна 40 мм.

Водоцементное отношение В/Ц для цемента М400 — 0,63 (табл. 2). В таблице 3 находим, что для бетона с гравийным наполнителем 40 мм потребуется 155 л воды на кубометр смеси. По значению В/Ц определяем вес цемента 155/0,63=246 кг.

Исходя из принятого соотношения ингредиентов (1/3/5) вычисляем, что для приготовления одного кубометра бетонной смеси кроме цемента потребуется 738 кг песка и 1230 кг крупного гравия.

Как осуществляется приготовление бетонной смеси?

Для начала цемент тщательно перемешивают с песком, после этого смесь слегка (!) смачивают водой,снова перемешивают и вводят гравий или щебень, постепенно и понемногу добавляя требуемое количество воды. Воду лить следует крайне осторожно; момент, когда ее становится много, наступает неожиданно, поэтому добавлять воду можно только маленькими порциями. Количество воды, приведенное в таблице 3 — не конечные идеальные значения. На практике воды может понадобиться больше или меньше в зависимости от влажности ингредиентов.

В древности бетонные смеси готовили, перемешивая ингредиенты вручную. Это очень кропотливый и трудоемкий процесс. Дачнику ручное смешивание можно рекомендовать только в случае малых объемов работы и их редкой периодичности во времени. В любом случае, использование бетономешалки предпочтительнеее, так как происходит сокращение трудозатрат и улучшается качество смешивания составляющих, от которого напрямую зависит прочность бетона и его долговечность.

Как правильно заливать опалубку?

Основная трудность при заливке опалубки — уплотнение бетонной смеси. Наличие пустот снижает прочность. Чтобы заполнить все пустоты, применяют электрические вибраторы. При их отсутствии бетон в опалубку заливают слоями 10-15 см, тщательно уплотняя каждый слой штыкованием металлическим штырем или деревянной палкой, а также несильным, но частым постукиванием по опалубке деревянной колотушкой.

Водоцементное отношение бетонной смеси (В/Ц) — что это такое?

Вода – неизменный компонент любого бетона. К ней определяются определенные требования – низкая кислотность, отсутствие солей и органических добавок, таких как грунт, жиры, нефтепродукты и т.д. Но для качественного бетона важным моментом является и водоцементное соотношение – количество жидкости и цемента, которые нужно добавить для получения конкретного объема раствора.

Почему это важно?

Под водоцементным соотношением понимают отношение массы воды к массе цемента, необходимого для приготовления рабочей смеси. Если в бетон добавить жидкости больше, чем нужно, его качество резко ухудшается, показатели бетона М400 могут соответствовать марке М200. После укладки монолит расслаивается, при этом его прочность снижается в несколько раз. Тем не менее, без воды невозможна гидратация цемента, поэтому она должна присутствовать. По водоцементному соотношению бетонной смеси требования изложены в ГОСТ по каждому конкретному виду цемента. Снижение прочности бетона в зависимости от марки и В/Ц соотношения представлено в графике.

Этот же процесс можно увидеть по таблице:

Нелинейность характеристик связана с тем, что химический процесс отвердевания бетона достаточно сложен. Например, влага, которая не участвует в гидратации, остается несвязанной, в результате чего в монолите остаются капилляры и поры, снижающие его плотность и прочность. При этом поры к поверхности бетона расширяются, поэтому он начинает крошиться за счет снижения водопроницаемости. Если влага остается в толще бетона до морозов, она неизбежно замерзнет и начнет разрывать конструкции изнутри, уменьшая прочностные характеристики. При этом лишняя вода влияет на подвижность раствора, которая тоже должна быть оптимальной. Зависимость высоты конуса от водоцементной смеси и пропорций других компонентов можно увидеть в следующей таблице:

Это означает, что правильно подобранное водоцементное соотношение – гарантия того, что бетон будет отвечать заявленным характеристикам.

Расчет количества воды

Согласно общепринятому правилу, для полной гидратации портландцемента ему потребуется всего 25% воды от его массы. Но на практике применить такую смесь невозможно, поскольку она окажется излишне жесткой, поэтому для получения достаточной пластичности потребуется больше воды. Чтобы получить пластичный, удобный для укладки раствор, необходимо показатель водоцементного отношения для бетона должен быть в рамках от 0,4 до 0,75. При меньшем значении его подвижность будет слишком мала и при укладке могут оставаться полости, если значение будет превышать максимальное, цемент расслоится, его прочность резко снизится, особенно это касается бетонов высоких марок.

От коэффициента В/Ц соотношения зависят свойства бетона. Если конструкции эксплуатируются в сложных условиях без дополнительной гидроизоляции, водоцементное соотношение не должно превышать 0,4, такой бетон используется, например, для производства тротуарной плитки. Для заливки фундаментов требуется большая подвижность смеси, поэтому допускается верхняя граница 0,75. Если бетонный монолит или конструкция требуют повышенных показателей морозостойкости, В/Ц не должно превышать 0,5.

Для изготовления бетонной смеси используется портландцемент высокой активности марок М400 или М500. Показатель соотношения воды к цементу, в зависимости от его вида, марки или класса бетона, можно определить по таблице:

Класс бетона (марка)ПЦ 400ПЦ 500
В 7,5 (М100)1,3
В 12,5 (М150)0,85
В 15 (М200)0,690,79
В 20 (М 250)0,570,64
В 22,5 (М300)0,530,61
В 25 (М300-М350)0,50,58
В 27,5 (М350)0,480,55

Очевидно, что чем выше марка бетона, тем больший расход цемента требуется при меньшем количестве жидкости, нужная подвижность в этом случае достигается за счет применения пластификаторов – присадок, повышающих подвижность бетона без добавления воды. К примеру, для изготовления бетона М300 на 100 кг цемента потребуется 100·0,53=53 л воды для ПЦ 400 или 100·0,61=61 л для ПЦ 500.

Распространенные ошибки

При самостоятельном изготовлении бетонной смеси нередко допускаются ошибки, существенно снижающие ее качество. Самая распространенная из них – превышенное водоцементное отношение. Это связано с тем, что очень важно правильно уложить, а затем уплотнить бетонную смесь, что легче сделать при большей подвижности, которая достигается добавлением лишней воды. Но при этом существенно снижается качество материала – первый признак, выступление жидкости на поверхности после укладки.

Добиться того же эффекта без превышения количества воды можно при помощи пластификаторов.

Еще одной распространенной ошибкой является неправильный уход за бетоном. Процесс гидратации цемента должен проходить при постоянной температуре и максимальной влажности. Поэтому его требуется регулярно смачивать или укрывать полиэтиленом. В этом случае плотность и прочность получившегося бетона будет в несколько раз превышать аналогичный показатель монолита, высушенного без соблюдения этих условий за счет появления микрополостей и капилляров.

При этом нужно осознавать, что изменение свойств бетона не находится в линейной зависимости от внешних факторов и состава. При сниженном показателе водоцементного соотношения смесь быстро схватится в течение первых трех дней, но такой бетон будет иметь меньшую прочность, чем тот, который был приготовлен с повышенным соотношением воды и цемента, при условии, что соблюдались все технологические условия. Поэтому при изготовлении бетонных смесей подбирать варианты с оптимальным значением водоцементного отношения.

При высоких водоцементных отношениях пространство между двумя цементными зернами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации цемента. Остается избыточная вода, которая испаряется и оставляет пустоты (поры, капилляры).

Вывод

Правильное водоцементное соотношение – одно из главных условий получения качественного бетона. При этом известное правило, что для гидратации цемента требуется только 25% воды от его массы, не применимо на практике. Это связано с тем, что некоторый излишек воды должен обязательно оставаться для обеспечения подвижности раствора. Малое количество воды негативно сказывается на прочности конструкций и монолитов после полного схватывания, делает невозможным качественное уплотнение смеси. Поэтому при производстве бетонов различных марок необходимо придерживаться технологических требований.

Лишняя влага в строительном растворе тоже приводит к снижению его качества. Если жидкость не связана должным образом, то компоненты раствора расслаиваются в нем относительно собственной плотности. В результате вместо монолита получается «слоеный пирог», не соответствующий никаким техническим требованиям. Главным признаком излишка воды — ее выделение на поверхности уложенного монолита. Поэтому, в тех случаях, когда требуется дополнительная удобоукладываемость раствора, например, заполнении опалубки с густым армированием, лучше использовать пластификаторы. Они придадут раствору дополнительную подвижность без добавления излишней воды. Обязательно нужно учитывать тот факт, что при укладке бетонной смеси при температурах ниже нуля, В/Ц должно быть как можно ниже, чтобы большая часть воды участвовала в гидратации вяжущего с выделением тепла.

В частном строительстве для получения нужного водоцементного соотношения целесообразно сделать пробный замес. Для этого к одной части цемента добавляют 3 части песка, слегка увлажняют получившийся материал и добавляют 5 частей щебня. После этого вода добавляется мелкими порциями из мерной посуды (чтобы знать ее объем) для получения нужной подвижности раствора. После этого ком бетонного раствора укладывают на ровную поверхность – если он держит форму, водоцементное отношение оптимальное, если расплывается – воды много, когда ком разваливается и расслаивается, в него нужно дополнительно добавить воду.

Значение водоцементного соотношения бетонной смеси

Изучать графики и таблицы, выясняя точные пропорции составляющих жесткой бетонной смеси, лишь ради того, чтобы залить фундамент или соорудить бетонное перекрытие в частном доме, захочется далеко не каждому. Тем не менее, очень важно знать, какие материалы и в каких количествах используются, чтобы бетон имел максимальную прочность на сжатие, какое значение при этом имеет водоцементное соотношение бетонной смеси, какими характеристиками обладает бетон марки 75, чтобы в последующем отлитая на участке конструкция вела себя так, как ей предназначено проектом.

Схема изготовления бетона.

Предварительный расчет

Составить перечень и заранее завезти к месту строительства все материалы в полном и достаточном объеме вполне по силам человеку, умеющему считать. Наиболее часто в индивидуальном строительстве жесткий бетон используется при изготовлении ленточного фундамента или междуэтажных перекрытий. Перед тем как приступить к строительству, необходимо обеспечить доставку на место предстоящих работ такого количества расходных материалов, чтобы его хватило на намеченный этап. Как рассчитать необходимое количество цемента, песка и гравия? Какие требования предъявляются к этим составляющим бетонной смеси?

При расчете можно принять самое распространенное соотношение между количеством используемого цемента, песка и гравия. Это 1:3:5 соответственно. В этом случае получаем вес необходимой фракции (за исключением цемента) с погрешностью около 10%.

Технологическая схема приготовления бетонной смеси.

Например, планируется отлить из бетона ленточный фундамент под дом. В этом случае проектное значение периметра дома умножается на ширину и высоту планируемого фундамента (все в метрах). Полученное в результате вычислений количество кубических метров умножается на 250 кг (примерно столько цемента уходит на получение куба жесткой бетонной смеси). Остальные составляющие вычисляются из принятого за основу соотношения: песка в 3 раза больше, чем цемента, гравия или щебня (крупной фракции) – в 5 раз. Масса кубического метра затвердевшего бетона составляет около 2,5 т.

Требования к материалам

Грамотно выбранные по качеству и фракциям составляющие для получения прочного жесткого бетона 75 марки – половина успеха. На какие характеристики цемента и наполнителей следует обращать внимание?

Цемент, между качеством которого и прочностью затвердевшего бетона наблюдается прямая зависимость, из соображений экономии на его стоимости берется М200 или М300. Применение более высококачественных цементов обойдется значительно дороже, эту разницу невозможно покрыть за счет некоторого снижения процентного отношения цемента к наполнителям. Прочностные показатели указанных марок цемента при соблюдении водоцементного отношения для бетона позволяют получить на собственной строительной площадке качественный бетон не ниже 75 марки.

Таблица марок бетона и их основных характеристик.

Следует учесть, что марка бетона и марка цемента, который входит в состав смеси, – не одно и то же. Соотношение выглядит примерно таким: для получения бетона, например, 75 марки, потребуется цемент М200 или М300, то есть марка взятого цемента должна быть выше в 2,5-3 раза. Покупая цемент, следует обратить внимание на дату его выпуска, так как с увеличением срока хранения снижается качество, а через 1,5 года хранения даже в идеальных условиях цемент можно будет использовать разве что для обустройства садовых дорожек. На бытовом уровне можно проверить относительное качество цемента. Для этого на раскрытую сухую ладонь насыпается цемент, рука сжимается в кулак. Качественный материал практически без остатка “вытекает” сквозь пальцы.

Имеются требования и к песку. Предпочтительнее применять мелкозернистый (размер отдельно взятой песчинки до 1,25 мм). Он позволяет получить смесь, при использовании которой воздушные промежутки, снижающие жесткость бетона, сведутся к минимуму. Песок должен быть без пыли и инородных включений органического происхождения.

Размер гравия или щебня не должен превышать 1/3 ширины опалубки.

Ни в коем случае для жесткого бетона нельзя использовать щебень из известковых пород.

Если производится армирование, размер частиц не может превышать 1/4 наименьшего размера отливаемой конструкции и 3/4 от просвета между прутьями арматуры. Несоблюдение указанных пропорций может привести к образованию в готовом бетонном изделии пустот, что неминуемо снизит показатели прочности.

Определение количества воды

Что представляет собой готовый бетон? Это осколки прочных каменных пород, полости между которыми заполнены песком, а полости (почти микроскопические) между песчинками заполнены цементом. Таким образом, цемент держит и песок, и крупные каменные фракции. Разумеется, речь идет о цементе, смоченном водой. Для того чтобы прошла реакция затвердения цемента, необходимо воды всего 30% от его массы. Но при таком количественном отношении смесь невозможно сделать пластичной, никакое трамбование не сможет заставить приготовленную смесь, в которую, к тому же, входят еще и песок с гравием, требующие смачивания для скольжения и контакта с цементом, качественно заполнить форму. Из этих соображений воды берется значительно больше. При добавлении большего или меньшего количества воды можно получить пластичный (текучий) бетон, а можно и жесткий.

Одним из компонентов бетона является щебень, составляющий порядка 80% объема готовой бетонной смеси.

Какое влияние может оказать лишняя вода на прочность бетона? Если воды при замесе взять избыточное количество, происходит следующее. Бетон буквально самотеком заполняет форму. Часть воды просачивается сквозь щели опалубки, унося с собой некоторую часть цемента. Потом идет достаточно длительный период испарения, в результате которого в бетоне образуются поры, ведущие впоследствии к растрескиванию. О прочности бетона можно забыть.

Каким должно быть водоцементное соотношение, чтобы жесткая бетонная смесь поддавалась укладке с плотным заполнением формы и, затвердевая, имела максимальную прочность? Для бетона 75 марки это соотношение принимается близким к 0,6, то есть при изготовлении 1 м³ бетона потребуется около 150 кг (л) воды. Но не все так просто.

От водоцементного соотношения бетонной смеси зависит в первую очередь прочность затвердевшего бетона. Чтобы понять эту зависимость, придется немного углубиться в физико-химические процессы, происходящие в бетоне жестком по мере его укладки, уплотнения и затвердевания, чтобы потом со знанием дела произвести правильный замес.

Вода, добавляемая к остальным составляющим бетонной смеси, выполняет две основные функции: участвует в химических процессах, происходящих во время схватывания и затвердевания цемента (примерно 30% веса воды от веса используемого цемента), и обеспечивает бетонной смеси некоторую пластичность (или текучесть), необходимую для того, чтобы можно было распределить смесь так, чтобы в ней не осталось воздушных пузырей при укладке. Таким образом, часть воды, избыточная для цемента, выполняет чисто технологическую функцию. В жестких бетонных смесях именно эта, технологическая часть сводится к минимуму за счет физических усилий, которые необходимо приложить, то есть за счет трамбования жесткой бетонной смеси в форме (опалубке). Трамбование производится либо вручную, либо с использованием вибрационных устройств.

Жесткий бетонный раствор

Жесткие бетонные смеси в отличие от пластичных чаще всего готовятся на месте укладки, так как они затвердевают значительно быстрее последних. При использовании таких смесей обязательно применение трамбовки из-за слабой их текучести.

Жесткая бетонная смесь — это увлажненный сыпучий материал с различными степенями подвижности.

Для индивидуального строительства наиболее предпочтительна приведенная в качестве примера 75 марка бетона из соображений экономичности и достаточной прочности. Экономия объясняется просто: чем выше марка цемента, тем дороже он стоит. Необходимой прочности бетона удается добиться путем правильного соотношения составляющих, в том числе водоцементного соотношения, и точным соблюдением всего технологического процесса – от замеса до полного затвердевания бетона. Точное соответствие получившегося бетона желаемой марке проверить в “домашних условиях” без соответствующего испытательного оборудования не удастся, однако проконтролировать достаточность прочности можно как после полного затвердевания (примерно через месяц), так и по результатам пробного замеса в процессе заливки.

Чтобы приблизиться к максимально возможной прочности бетона, но не особенно при этом занимаясь вычислениями (как, собственно, и поступает застройщик), можно взять за основу приведенное отношение, только не в весовых, а объемных частях. Как это происходит на практике?

Пробный замес

Схема приготовления бетона: 1 – Смешивание сухой смеси с водой, 2 – Замес на фанере, 3 – Бетономешалка, 4 – Шланг для добавления воды, 5 – Цемент, 6 – Песок.

Предполагается, что все работы производятся вручную при помощи совковой лопаты или мастерка (в этом случае порция получается минимальной, зато при неудачной попытке ее не жалко выбросить). Когда более точно будет определено соотношение, разумнее воспользоваться бетономешалкой, применение которой существенно влияет на качество и скорость замеса при сокращении физических нагрузок.

На подготовленную площадку или в емкость с низкими бортами насыпается лопата цемента и 3 лопаты песка. Добавляется немного воды для увлажнения смеси, которая тщательно перемешивается при помощи лопаты. После этого добавляется крупная фракция (5 лопат). В процессе перемешивания вода добавляется постепенно, до получения вязкой однородной смеси. Для пробного замеса, как и для последующих, воду желательно лить из ведра, а не из шланга, для того чтобы видеть, на каком ее количестве следует остановиться.

Проконтролировать качество получившейся бетонной смеси в первом приближении можно так. Руками набирается небольшое количество бетонной смеси, из нее формируется ком шарообразной формы и кладется на любую поверхность. В процессе лепки на руках не должно оставаться следов цемента. Если этот ком затвердевает, сохраняя форму, замес удался. Показатели готового бетона, изготовленного с сохранением полученного водоцементного отношения для бетона, позволяют утверждать о его соответствии 75 марке. Можно приступать к замесу больших объемов с сохранением полученных пропорций. Если ком “оплывает”, значит, существует переизбыток воды, если налицо признаки расслоения, воды недостаточно.

Можно также произвести проверку готового затвердевшего бетона на соответствие его характеристик марке 75, когда время позволяет дождаться полного затвердевания. Несколькими ударами молотка по зубилу можно попытаться расколоть бетон. Если зубило входит в бетон не более чем на 5 мм, бетон соответствует 75 марке. Если никак не удается отколоть кусочек бетона, качество его превосходно!

Нужно помнить основное правило замеса. Добавить в готовую смесь удастся только воду, остальные составляющие, особенно это касается цемента, насыпаются только в указанной выше последовательности. Если в результате пробного замеса не достигнуты необходимые показатели качества бетона, придется замес повторить, немного изменив пропорции. Скорее всего, придется увеличить долю цемента.

Советы по работе с бетоном М75

Жесткие бетонные смеси, в том числе и М75, при замесе и укладке требуют определенных физических усилий. Снизить нагрузку можно, используя бетономешалку небольшого объема и вибратор с вибронаконечником подходящего диаметра.

При работе нельзя забывать о том, что между слоями, если нижний простоял несколько дней, будет плохое схватывание. Поэтому при возведении высокого фундамента либо он сразу армируется вертикальными стержнями на всю высоту, либо, если армирование не применяется, следующий слой заливается, точнее, засыпается и утрамбовывается сразу. Когда трамбование происходит вручную, для более качественного распределения бетонной смеси по опалубке и вокруг прутьев арматуры, а также устранения воздушных полостей не рекомендуется заливать слой более 30 см (примерно на штык лопаты).

Залитая и утрамбованная бетонная смесь укутывается гидроизоляцией, например, полиэтиленовой пленкой, для того чтобы испарение воды не произошло раньше схватывания бетона. В зимнее время при отрицательных температурах свежий бетон желательно утеплить.

Несколько повышенное внимание следует уделить прочности опалубки: она должна выдержать не только массу заполнившей ее бетонной смеси, но и удары трамбовки или вибратора.

Застройщика не должен пугать вид фундамента после снятия опалубки. При применении жестких бетонных смесей, таких, как М75, не удается получить гладкую наружную поверхность. Допускается некоторое количество неглубоких раковин, следы от опалубки также хорошо просматриваются. Отделочные работы все это замаскируют.

Почему в индивидуальном строительстве применяется бетон марки 75? И какие показатели сответствуют ему? Число 75 в марке бетона показывает, что максимальное усилие на сжатие (прочность), которое выдерживает эта марка, 75 кг силы на 1 см² площади. Этой величины достаточно, чтобы обеспечить прочность и долговечность строения при любых нагрузках, которые могут быть произведены жильцами дома. Именно качество бетона определяет нагрузку на сжатие, а нагрузки на растяжение или изгиб помогает гасить армирование металлической арматурой и проволочными решетками.

Когда работы с бетонными смесями производятся со знанием дела, становится понятно, чего и сколько надо взять, в какой последовательности и как правильно со всем этим поступить. В этом случае успех обеспечен. И помните, что важно не переборщить с водой!

Правило В/Ц — основная зависимость, определяющая свойства бетона

Рассматривается прогнозирование прочностибетона и проектирование его состава на основе В/Ц.

Прогнозирование прочности бетона и проектирование его состава являютсядвумя старейшими и взаимосвязанными проблемами бетоноведения.

Основополагающие работы Р.Фере, И.Г.Малюги, И.У.Самовича, а затем Д.Абрамса, М.Боломея,Н.М.Беляева, Б.Г.Скрамтаева, Ю.М.Баженова и других исследователей [1–12] привели к обоснованию и широкомуприменению в практической технологии закона (правила) В/Ц и основанных на нём расчётных зависимостей. Несмотря на многочисленные работы, показывающиенедостатки и ограниченность закона В/Ц, практика убедительно показала егоработоспособность при проектировании составов бетонных смесей.

Зависимость прочности бетона от В/Ц, имеющую решающее значение для расчёта составов бетона, правильнее рассматриватьне как некий самостоятельный закон прочности, а как следствие или правило,вытекающее из универсальной физической зависимости прочности твёрдых материалов от их относительной плотностиили пористости. Анализ множества известных эмпирических формул [7] показывает, что в наиболее общем виде длятвёрдых тел эту зависимость можновыразить степенной функцией:

где П — пористость,

n — показатель степени, учитывающий особенностиструктуры материалов,

R0 — прочностьбеспористого материала.

При замене пористости на величинуотносительной плотности d=1 – П формула (1) приобретает вид:

Для материалов ячеистой структуры n примерно равен 2, зернистой — 3–6. Имеются данные о линейномувеличении n с увеличениемразмера пор.

Р.Фере [11] в 1892 г.впервыепредложилзависимость прочности бетона от параметра, пропорционального относительнойплотности цементного теста в бетонной смеси (критерий Фере):

, (3)

где Vц, Vв,Vвх — абсолютные объёмыцемента, воды и воздуха соответственно,

k — коэффициент, зависящий от качества цемента,продолжительности и режима твердения.

Формула Фере стала исходной дляпроектирования составов бетона с заданной прочностью.

Закон водоцементного отношения былсформулирован впервые Д.Абрамсом[1], который утверждал, что прочностьбетона, приготовленного на одних и тех же исходных материалах, не зависит отсостава бетонной смеси и определяется только водоцементным отношением.Обработав результаты более чем 50 тысяч испытаний, Абрамс предложилэмпирическую формулу:

, (4)

где k — коэффициент прочности,

А — постоянный коэффициент,

х — отношение объёма воды к объёму цемента, насыпнаяплотность которого принята равной 1500 кг/м3.

Фере рассматривал установленную имзакономерность в основном как средство лабораторного изучения бетона — в отличие от Абрамса, который положил её в основу методов проектирования составовбетона, широко реализованных в строительстве. В этом заключается основнаяценность работы Абрамса: зависимость,предложенная Фере более близка к современным формулам прочности бетона, чемформула Абрамса.

Критерий Фере не учитывал изменениеструктуры цементного теста по мере гидратации, что позволило Т.К.Пауэрсу [8] видоизменить его в дальнейшем и представить как концентрацию твёрдых продуктов гидратации цемента впространстве, доступном для этих веществ (отношение объёма «геля» к суммарному объёму «геля» и пустот).

Вслед за Фере и Пауэрсом однозначные зависимости прочности цементного камня и бетона от плотности и близким к нейпараметрам были предложены многими исследователями [1–5, 7–9, 11, 12].

Уточняя для практических расчётов зависимость Абрамса, Р.Граф и Н.М.Беляев [4] предложили вконце 20-х годов прошлого столетия формулы прочности бетона типа:

, (5)

где А и n — коэффициенты (поГрафу, А = 4–8, n = 2; по Беляеву — А = 3,5–4, n = 1,5).

Графически формулу (5) можнопредставить семейством гиперболических кривых (рис.1).

Формула не описывает область, характерную для недостаточно уплотняемых жёстких смесей, когда после достиженияэкстремальных при заданном способе уплотнения значений прочность начинаетуменьшаться при снижении В/Ц.

Примерно в то же время, когда былипредложены зависимости Графа и Беляева, швейцарский исследователь М.Боломей [5], основываясь на зависимости Фере, обосновалформулу, ставшую исходной для семейства удобных для практики линейных зависимостейRб = f(Ц/В):

где Ц/В — цементноводное отношение.

Формулы Rб = f(В/Ц), отражая примерно гиперболический характеризменения прочности бетона с изменением В/Ц (рис.1), и формулы Rб = f(Ц/В), описывающие линейное изменение прочности сизменением Ц/В по сути близки между собой. Действительно, геометрическимсвойством гиперболы у=k/Х является способность вкоординатах у и 1/Х выражаться прямойлинией.

В то же время Боломеем было указано,что расчётная формула (6) справедлива вобласти Ц/В = 0,9–2,5.Для общего случая Боломей предложил нелинейный вариант формулы прочности:

Rб = , (7)

где ?б.с. — плотностьбетонной смеси,

y — коэффициент, зависящий от вида цемента и изменяющийсяв пределах 1,2–2,0.

k — коэффициент, зависящий от качества цемента, срокатвердения и способа хранения.

Влияние активности цемента Боломейпредлагал учитывать опосредственно, через коэффициент К, вместе с другимифакторами. В 1933 г. линейная формула Боломея былаусовершенствована А.И.Яшвили [12], в результате она приняла вид:

где А и b — коэффициенты.

Значение коэффициента AЯшвили связывал с качеством заполнителя. По его данным, А колеблется в пределах от 0,35 до 0,53. Значениекоэффициента b предлагалось связывать с возрастомбетона: 3 сут. — 0,85, 7 сут. — 0,70, 28 сут. — 0,55, 60 сут. — 0,47, 180 сут. — 0,45, 360 сут. — 0,43.

Позднее Б.Г.Скрамтаев [9] придал формуле Боломея вид

— для бетона на гравии:

Rб = 0,5Rц(Ц/В – 0,5); (9)

— для бетона на щебне:

Rб = 0,55Rц(Ц/В – 0,5). (10)

После обработки данных обширных экспериментальныхисследований Б.Г.Скрамтаев и Ю.М.Баженов [9] предложилизависимости, отражающие в целом нелинейный характер (рис.2)зависимости прочности бетона от Ц/В:

при Ц/В ? 2,5 Rб = ARц(Ц/В – 0,5); (11)

при Ц/В ? 2,5 Rб = A1Rц(Ц/В + 0,5). (12)

Приведённые формулы справедливы для бетонов из умеренно жёстких и подвижных бетонных смесей, уложенныхвибрацией, при коэффициенте уплотнения не ниже 0,98.

Зависимость прочности бетона отЦ/Встрого соблюдается лишь при «прочихравных условиях». Многиеисследования показали влияние на прочность удобоукладываемости бетонной смеси,объёмной концентрации цементного камня иряда других факторов. По данным Баженова [2], действительная прочность бетонаможет отличаться от расчётнойв 1,3–1,5 раза. Составы с большим расходомцемента при тех же значениях В/Ц характеризуются, как правило, меньшейпрочностью, и наоборот, более «тощие», но достаточно уплотнённыебетоны имеют повышенную прочность. Важную роль играют также крупность,водопоглощение, характер поверхности заполнителей, время с момента их дробленияи другие факторы. Сделан ряд попыток усложнить зависимость прочности бетона от Ц/Вили В/Ц, но при этом часто теряется основное её достоинство — однозначность функции Rсж=f(Ц/В),существенноупрощающая процедуру расчёта.

составыс большим расходом цемента при тех же значениях В/Ц характеризуются, какправило, меньшей прочностью,и наоборот, более «тощие», но достаточно уплотнённые бетоны имеют повышенную прочность

Правило В/Ц в классическойинтерпретации учитывает лишь влияние на прочность бетона плотности цементногокамня через параметр, характеризующий степень разжижения цементного клея вбетонных смесях. Модифицирование правила В/Ц и увеличение числа учитываемыхфакторов, влияющих на прочность бетона, достигается, во-первых, при учёте влияния заполнителей наводопотребность бетонных смесей, во-вторых, при рассмотрении возможности частичной замены цемента активными добавками и условном приравнивании влияния пор заполнителя ивовлеченного воздуха к влиянию воды как основного порообразующего фактора.

Ю.М.Баженовым, Л.А.Алимовым и В.В.Ворониным [3] было предложеноучитывать влияние на прочность бетона качественной характеристики цементнойматрицы, складывающейся к концу периодаформирования структуры —водоцементного отношения теста в бетоне или так называемого «истинного В/Ц», при котором бетонная смесь будет иметь такие же подвижность и сроки схватывания, как у цементного теста. Показано, чтоструктура цементного камня, сложившаяся к концу схватывания, будет влиять наокончательную его плотность и «припрочих равных условиях» предопределятьсвойства бетона.

На современном этапе развитиятехнологических расчётов, в связи снеобходимостью управления свойствами бетона и перехода к многопараметрическомупроектированию составов бетона,то есть проектированию их не только по прочности, но и по ряду других свойств,закон В/Ц и соответстветствующие расчётные зависимости требуют нового осмысления с учётом экспериментально обоснованных положенийструктурной теории бетона.

Общее В/Ц бетона можнопредставить суммой:

В/Ц = В1/Ц + В2/Ц, (13)

где В1/Ц —водоцементное отношение цементного теста в бетоне, складывающееся к моментуопределения водопотребности заполнителей («истинное В/Ц*),

В2/Ц —водоцементное отношение, обусловленное водой, иммобилизованной заполнителями (В2).

, (14)

где Вn и Вщ — водопотребность мелкого и крупного заполнителейсоответственно,

П и Щ — расходымелкого и крупного заполнителей.

* Термин «истинное В/Ц»в применении к В/Ц цементного теста в бетонной смеси, по нашему мнению, неудачен.Истинным или эффективным В/Ц в бетоноведческой литературе называют В/Цс учётом поглощения воды заполнителями.

Мы изучали сравнительное влияние на прочность бетона при сжатии в 28-суточном возрасте (Rб) В1/Ц и В2/Ц [7]. Для изготовления бетонной смеси применяли портландцемент М500 с Кн.г.=0,25, кварцевый песок, гранитныйщебень . Приготавливали цементное тесто с различными значениями В1/Ц, затем его перемешивали с заполнителями и добавляли воду всоответствии с условием. Результаты опытов приведены на рис. 3.

При постоянном В1/Цувеличение В2/Ц за счёт перехода на заполнитель с большей водопотребностью при постоянномрасходе цемента приводит к увеличению общего В/Ц и снижению прочности.

В наибольшей мере увеличение В2/Ц сказывается на прочности бетона при низких значениях В1/Ц. Вода, иммобилизованная заполнителями, ослабляет прежде всегозону контакта основных фаз бетона. Как известно, разрушение тяжёлого бетона начинается обычно с контактногослоя.

Для подтверждения предположенияо влиянии водопотребности заполнителей на качественную характеристикуконтактной зоны изучали микротвёрдостьконтактной зоны на аншлифах растворов состава 1:2, изготовленных наисследованных песках с различной водопотребностью [7]. Аншлифы изготавливали из образцов растворовв 28-суточном возрасте, твердевших в нормальных температурно-влажностныхусловиях. Результаты измерений микротвёрдости приведены на рис. 4.

Они подтверждают выводы известныхопытов Т.Ю.Любимовой и Э.Р.Пинуса о более высокой микротвёрдости цементного камня в контактных слоях на границе с зёрнами кварцевого песка в растворах и бетонах.В то же время при одинаковом В/Ц растворов микротвёрдость контактных слоёв заметно снижается с повышениемводопотребности песка, что должно отражаться на сцеплении цементного камня сзаполнителем и на величине прочности.

Для практических расчётов при проектировании составов тяжёлых и лёгких бетонов может использоваться «приведённое» Ц/В[7]:

, (15)

где Д, Ц, В — расходы добавки, цемента и водысоответственно, кг/м3,

Пз и Vз — пористость и объём пористого заполнителясоответственно,

Vвх — объём воздуха вбетонной смеси,

Кц.э. — коэффициент«цементирующей эффективности» или «цементный эквивалент» 1 кг добавки вводимой в бетоннуюсмесь для экономии цемента.

При использовании параметра (Ц/В)пр открывается возможностьразработки достаточно простых универсальных методик расчёта составов тяжёлых и лёгких бетонов,основанных на одних и тех же физических предпосылках.

Прогнозированиепрочности бетона на основе правила В/Ц включает дополнительный учёт многихвлияющих факторов через обобщённые коэффициенты.

прогнозированиепрочности бетона на основе правила В/Ц включает дополнительный учёт многихвлияющих факторов через обобщённые коэффициенты

Ряд исследователей пытались повысить«разрешающую способность» обобщённых коэффициентов в формулах прочности. В. П.Сизовым разработана [10] специальная система поправок для коэффициента А в формуле прочности бетона,учитывающая крупность заполнителей и содержание отмучиваемых примесей,показатели подвижности и жёсткости бетонной смеси, нормальную густотуцементного теста. По В. П. Сизову:

, (16)

где А0 — коэффициент Ав формуле прочности бетона для некоторых эталонных условий (ОК = 2 см, Кн.г. = 27 %, Мк= 3, Dщ = 80 мм).Система поправок Сизова не учитывает длительность и условия твердения бетона,влияние добавок.

И. М.Грушко предложено[6] коэффициент А представить произведениемкоэффициентов:

где А1 и А2— коэффициенты, учитывающие качество щебня и песка (коэффициенты макро- имезоструктуры),

К — коэффициент, зависящий от методики определенияактивности цемента.

При определенииактивности цемента по действующему стандарту К = 0,58 и произведение коэффициентов А1•А2изменяется в пределах 0,55–0,65, то есть в области, рекомендованной Б. Г.Скрамтаевым и Ю. М. Баженовым.

Формулу прочности бетона с повышенной«разрешающей способностью» можно представить в виде [7]:

, (18)

где рАi—мультипликативный коэффициент, учитывающий влияние ряда дополнительных факторов(длительности и условий твердения, влияния химических добавок и т.д.).

Представлениекоэффициента А в виде мультипликативногофактора А = рАіпредполагает допущение,что все множители Аi независят друг от друга, от Rци В/Ц. Учитывая, что расчётные значения прочности являются лишьбазовыми и подлежат экспериментальному корректированию, это допущение можнопринять с известной степенью точности.

Выражениемультипликативного коэффициента рА можно представить в виде:

рАі = А•А1. Аi. Аn, (19)

где Аi — коэффициент, учитывающий дополнительное влияние напрочность бетона i-го фактора (i = 1. n). Коэффициент А можно находить по формуле (16) с учётом поправочных коэффициентов[10].

Обычная технологическая информацияпозволяет учесть в мультипликативном коэффициенте, кроме основногокоэффициента, определяемого с учётомсистемы поправок до 2–3 дополнительныхкоэффициентов Аi. Степеньогрубленности расчётов зависит отуровня детализации используемых коэффициентов.

Зависимости Pi = f(Rц,Ц/В) могут применятся для расчёта всех показателей свойств (Pi), которые также, как и прочность при сжатии,однозначно связаны с плотностью цементного камня (рис.5). В табл. 1 приведенырасчётные значения коэффициентов А и bв формуле типа Pi = ARц(Ц/В + b), полученные при статистической обработке выполненных намиэкспериментов с использованием портландцемента марок М400 и М500, гранитногощебня крупностью 5–20 мм и кварцевогопеска с модулем крупности 1,7–1,8при изменении Ц/В от 1 до 2,5 [7].Все показатели свойств испытывали по стандартизованным методикам в возрасте 28сут.

Среднее отклонение расчётных и экспериментальных результатов, %

Прочность бетона на растяжение при изгибе, МПа (Rр.и.)

Добавить комментарий