Публикации/Все о ЖБИ

Расчёт оптимального состава бетона

6 Февраля 2014

Бетонные смеси, аналогичные по составу смесям, которые готовятся современными строителями, использовались ещё 200 лет тому назад. Между тем, даже этот срок не является началом зарождения бетона как такового.

История отмечает применение смесей, схожих по свойствам, в период времени существования человека, уходящий на 6 тыс. лет назад. Видимо, речь идёт о так называемом «римском» бетоне - смеси, создаваемой на основе известкового раствора. Именно такая смесь применялась для постройки сооружений Древнего Рима, некоторые из которых дожили до сегодняшних дней. 

Бетонная смесь, используемая для строительных нужд, может приготавливаться по различным технологиям и рецептам. Безусловно, точный объемный расчёт компонентов, входящих в состав раствора, позволяет приготовить смесь исключительную по качествам прочности и долговечности.

Определение объёмных долей бетонной смеси

ГОСТом 27006-86 конкретно определены правила формирования состава бетонов. Фактически, все бетонные растворы предусматривают использование трех основных компонентов. Это, соответственно: цемент, вода, наполнитель. При этом вода применяется только пресная, очищенная от загрязнений. Наполнитель (щебенка, песок, гравий и т.п.) также должен отвечать критериям чистоты по ГОСТ.

Смесь приготавливается в разной консистенции (степень густоты раствора). Всё зависит от конкретных условий применения бетона. На практике отмечено применение растворов трех видов консистенции – жесткая, пластичная, литая.

Исходя из степени прочности, какую необходимо получить в конечном итоге, определяются в соотношениях двух компонентов – воды и цемента.

Когда смешивается вода с цементом, между двумя веществами начинает проходить химическая реакция. Результатом реакции становится постепенное отвердение смеси. Вода, как компонент, кроме всего прочего, исполняет роль своеобразной смазки для других составляющих раствора – гравия, песка, щебня. 

Роль воды в цементном растворе

Как правило, по объёмной составляющей вода превышает объемы всех остальных компонентов, несмотря на то, что для получения эффекта отвердения, вполне достаточно небольшого количества воды. Чем больше воды в растворе, тем пластичнее сам раствор. Однако, чем выше степень пластичности, тем ниже свойства прочности. Плюс к этому, если цементная смесь изготовлена с большим добавлением воды, по мере застывания раствора и выхода влаги в виде испарений, внутри бетонной структуры образуются воздушные поры. Наличие воздушных пор негативно сказывается на степени прочности бетона. Этот момент явно отражает одну важную деталь – расчёт количества воды должен выполняться с высокой точностью. При этом желательно исходить из принципа наименее возможного содержания воды в составе смеси.

Расчёт объема наполнителя

Определяясь с тем или иным наполнителем бетонного раствора, прежде всего, стоит рассчитать соотношение мелких и крупных элементов непосредственно в структуре наполнителя. Качественный состав наполнителя позволит получить нужную плотность бетона и при этом сэкономить на цементе. Количество наполнителя рассчитывается исходя из объемной доли цемента. Пример: 20, 60, 100 кг – цемента, песка, щебня, будут соответствовать соотношению 1:3:5 в объемных долях.

Количество доли воды рассчитывается от объемной доли цемента. Значит в данном случае (10 л воды) значение будет равно 0,5 от объемной доли цемента. Вместе с тем, исключительно точное соотношение вода-цемент определяется путем опытного подбора. Приходится несколько корректировать соотношение вода-цемент (примерно на 0,03 – 0,04 единицы), когда в качестве наполнителя используется щебень. Существуют специальные таблицы расчёта, пользуясь которыми, можно определить соотношение вода-бетон для создания бетонной смеси определенной марки.