Подбор номинального состава бетона производят в лабораториях растворобетонных узлов: для цемента конкретного вида и марки конкретного предприятия-изготовителя; для щебня или гравия конкретного карьера; для песков конкретного карьера; для химических добавок конкретного вида …как много изменяющихся параметров… Поэтому для изготовления ответственных конструкций: армированных фундаментов, перекрытий, лестничных маршей и площадок, следует применять бетоны, рекомендуемые проектной документацией и доставляемые к месту строительства автомиксерами. Для неответственных конструкций либо при варианте, что вы берете риск на себя, бетон может быть изготовлен на строительной площадке.

Полевой способ определения состава бетона

Самый распространенный способ определения состава бетона заключается в следующем. В пустое ведро засыпается щебень или гравий. Ведро встряхивается, для более равномерного распределения крупного заполнителя. Затем в него мерной посудой, например литровой банкой, заливается вода до тех пор, пока вода не сравняется с верхом щебня. Объем вмещенной щебнем воды показывает требуемый объем песка. Щебень из ведра высыпается и в него насыпается песок, в том же объеме, что показала вода и той же банкой. Опять наливаем в ведро воду, пока она не покроет песок. В этот раз вмещенный объем воды показывает объем цемента. Последний компонент, требуемый для приготовления бетона — вода. Ее принимают в объеме равном 50–60% объема цемента.

Этот «полевой» метод определения состава бетона, подразумевает, что цемент заполнит пустоты между песчинками, а песок заполнит пустоты между камнями щебня, т.е. цементно-песчаная смесь используется как обычный клей. Прочность бетона получится примерно равной прочности щебня (зависит от его крупности). Метод не учитывает раздвижки зерен заполнителя и некоторых других характеристик, но он прост и может быть использован при изготовлении бетона для неответственных конструкций.

Табличный способ определения состава бетона

Более правильный подбор состава бетона делается по таблицам приведенным ниже.

Пример подбора состава бетона. Предположим нужно сделать бетон М300 объемным весом 2400 кг/м³. По таблице 1 определяем, что ему соответствует бетон класса прочности В22,5. Для изготовления одного кубометра такого бетона (табл. 3) требуется 350 кг портландцемента М400. Предположим, что имеется щебень фракцией до 20 мм, из которого нужно приготовить подвижный бетон с осадкой конуса 2–2,5 см. По таблице определения расхода воды (табл. 5) видим, что потребуется 190 кг воды. По таблице 6 определяем, что песок в бетоне должен составлять 40% от общей массы заполнителя. Тогда масса песка будет равна: (2400-350-190)×40/100=744 кг. Далее вычисляем массу щебня, она будет равна: 2400-350-190-744=1116 кг.

Таким образом получается, что для приготовления одного кубометра бетона М300 потребуется: портладцемент М400 — 350 кг, щебень — 1116 кг, песок — 744 кг, вода — 190 л.

При применении цементов других марок и щебня (гравия) другой крупности и формы к табличным расходам материалов применяются поправочные коэффициенты (табл. 4). Объемная масса одного кубометра тяжелого бетона на щебне может быть принята равной 2400 кг, на гравии — 2350 кг. Исходя из этого, находится требуемое количество сортового крупного заполнителя соответствующего ГОСТ 26633-91, 8267-93.

В приведенном примере подбора состава бетона полученные результаты весьма приблизительны. В реальных условиях делают несколько разных по составу замесов и изготавливают образцы бетона, которые затем испытывают и только после этого бетону назначается номинальный класс прочности.

Таблица 1

Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и марками
Класс бетона по прочности на сжатие Средняя прочность бетона данного класса, кг/см² Ближайшая марка бетона по прочности Отклонение ближайшей марки бетона от средней прочности класса, %
В2 26,2 М25 -4,6
В2,5 32,7 М35 +7,0
В3,5 45,8 М50 +9,1
В5 65,5 М75 +14,5
В7,5 98,2 М100 +1,8
В10 131,0 М150 +14,5
В12,5 163,7 М150 — 8,4
В15 196,5 М200 +1,8
В20 261,9 М250 -4,5
В22,5 294,4 М300 +1,9
В25 327,4 М350 +6,9
В30 392,9 М400 +1,8
В35 458,4 М450 -1,8
В40 523,9 М500 -4,8
В45 589,4 М600 +1,8
В50 654,8 М700 +6,9
В55 720,3 М700 -2,8
В60 785,8 М800 +1,8

Таблица 2

Рекомендуемые марки бетона для бетонирования конструкций одно- и двухэтажных зданий
Место бетонирования Консистенция Класс бетона
Массивные бетонные фундаменты: в сухих грунтах (как заполнитель можно использовать кирпичный щебень) Жесткая В7,5
Массивные бетонные фундаменты: во влажных грунтах Жесткая В10
Массивные бетонные фундаменты: в водонасыщенных грунтах Жесткая В15
Подготовительный слой под полы Жесткая В12,5
Наружная лестница и лестница в подвал Легко пластичная В7,5
Выгребная яма туалета, отстойник и др. Легко пластичная В15
Балки и плиты перекрытий с большим расстоянием между арматурными стержнями Легко пластичная В20
Балки и плиты перекрытий с густым армированием, а также тонкостенные конструкции Очень пластичная В22.5

Таблица 3

Расход цемента для бетонов монолитных бетонных и железобетонных конструкций
Класс бетона по прочности на сжатие

Базовые нормы расхода цемента марки 400 для монолитных конструкций, кг/м³
В7,5 180
В10 200
В12,5 225
В15 260
В20 320
В22,5 350
В25 380
В30 440

СНиП 82-02-95 Федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций (загрузить весь документ, PDF 251 KВ)

Базовые нормы расхода цемента приведены для бетонов, изготовленных на портландцементе марки 400 и его разновидностях. При применении цемента марки 500 базовые нормы следует умножать на коэффициент 0,88, при применении цемента марки 300 — на коэффициент 1,13. При использовании шлакопортландцемента и сульфатостойкого шлакопортландцемента базовые значения умножают на коэффициент 1,1. При применении пуццоланового портландцемента базовые нормы расхода цемента умножают на коэффициенты: для бетонов проектного класса до В22,5 включительно — 1,08 и для бетонов проектных классов В25–В30 — 1,15.

В нормах предусмотрено применение щебня с наибольшей крупностью 40 мм, отвечающего требованиям ГОСТ 8267, 10260, 23254 и песка с модулем крупности 2,1–3,25 соответствующего ГОСТ 8736. При применении щебня с другой крупностью зерен табличные нормы расхода цемента следует умножать на коэффициенты, указанные в таблице 4.

Таблица 4

Поправочные коэффициенты к нормам расхода
Наибольшая крупность зерен заполнителя, мм Коэффициент для бетонов классов
до В25 включительно В30 и выше
20 1,08 1,05
70 0,97 0,97

При применении щебня с включением в него лещадных (плоских) и/или игольчатых камней либо при применении гравия, а также мелкого и очень мелкого песка, скачивайте СНиП 82-02-95 и применяйте к нормам расхода цемента соответствующие коэффициенты.

Таблица 5

Ориентировочные расходы воды в бетонной смеси, л/м³
Характеристика бетонной смеси Наибольшая крупность мм
осадка конуса, см жесткость, сек гравия щебня
10 20 40 10 20 40
— 150–200 145 130 120 155 145 130
— 90–120 150 135 125 160 150 135
— 60–80 160 145 130 170 160 145
— 30–50 165 150 135 175 165 150
— 20–30 175 160 145 185 175 160
1 15–20 185 170 155 195 185 170
2–2,5 — 190 175 160 200 190 175
3–4 — 195 180 165 205 195 180
5 — 200 185 170 210 200 185
7 — 205 190 175 215 205 190
8 — 210 195 180 220 210 195
10–12 — 215 200 190 225 215 200

Таблица взята из книги Конопленко А.И. «Технология бетона» стр. 222.

Жесткие бетонные смеси характеризуются малым содержанием цементного теста. У подвижных смесей прослойки теста между зернами заполнителя имеют величину более 30 мк, а у жестких смесей она может составлять всего 2–3 мк, что обусловливает некоторые особенности свойств смесей и затвердевшего бетона. Жесткие смеси имеют плохую удобоукладываемость, требуют повышенных затрат для их уплотнения вибрированием. Жесткие смеси следует применять, когда для продолжения работ требуется быстрая распалубка конструкции. Для конструкций с плотным армированием в жесткий бетон следует добавлять пластификаторы. Подвижные и малоподвижные бетонные смеси применяют более широко из-за сравнительной легкости приготовления и укладки, обеспечивающей получение плотного свежеуложенного бетона.

Таблица 6

Процентное соотношение мелкого заполнителя (песка) к массе всего заполнителя
Приблизительный расход цемента в кг/м³ Наибольшая крупность зерен гравия (щебня), мм
10-20 40 60 80 и более
Содержание песка в смеси заполнителей в % по весу
200 46/40 42/38 39/36 37/35
250 44/38 40/36 37/34 35/33
300 42/36 38/34 34/32 33/30
350 40/35 36/32 33/30 31/28
400 38/34 35/31 32/29 30/27
500 34/32 32/28 30/27 28/2

Примечание. В числителе указан % песка, назначаемый при применении щебня, в знаменателе — при применении гравия. Песок должен соответствовать ГОСТ 8736.

Таблица взята из «Справочника строителя» Казачека Г.А.

Компьютерный способ определения состава бетона

Для облегчения подбора составов бетонов существуют компьютерные программы Ksybs6.3_rus (402 КВ) и concrete (3,91 МВ). Сразу необходимо сказать, что эти программы немного отличаются методикой вычисления и показывают разные составы бетонов. Они, как и приведенный выше пример расчета, созданы для подсчета компонентов бетонов для создания и последующего испытания образцов. Не нужно думать, что эти вычисления выдают окончательный приговор, хотя для самодеятельного строительства практикующего запасы прочности многократно превышающие требуемые значения, его будет достаточно. Однако еще раз повторим и напомним, что гарантированную требуемую прочность бетона можно получить заливая бетон, привезенный с растворобетонных узлов. Либо нужно производить подбор состава и испытание образцов самим. В этом, как и в понимании работы компьютерных программ, помогут книги: «Введение в технологию бетона» Черкасова Г.И. и «Технология бетона» Конопленко А.И.

Правда и здесь необходимо оговориться: авторы книг показывают методику вычислений направленную на экономию цемента, а приведенный выше пример расчета основан на расходе цемента рекомендованным СНиП 82-02-95. В котором прямо указано: «В отличие от ранее действующих норм расхода цемента (СНиП 5.01.23-83 и других нормативных документов), в которых единственным параметром оптимизации было снижение расхода цемента посредством его экономии, в настоящих нормах приведены технологически и статистически обоснованные коэффициенты, применение которых дает возможность оценить и учесть влияние вариации основных условий производства на расход цемента при безусловном обеспечении всех нормируемых показателей качества бетона».

Время набора бетоном марочной прочности

При твердении бетонных и железобетонных изделий без тепловой обработки предусматривается, что оно происходит при положительной температуре 15–20°С с предотвращением влагопотерь из бетона. При этом прочность бетона 60% в изделиях, изготовленных на портландцементах и их разновидностях и быстротвердеющих шлакопортландцементах, достигается в течение 3–5 сут; равная 70% — в течение 6–10 сут; и во всех случаях в возрасте 28 сут обеспечивается проектный класс прочности бетона. Нагружать строительные конструкции из монолитного бетона можно по достижении им 50% прочности. Например, делать кирпичную кладку на монолитном фундаменте можно начинать по истечении 3-х суток (при температуре воздуха 15–20°С), поскольку возведение кирпичных стен процесс длительный и нагружение фундамента до проектного значения одномоментно не произойдет. Распалубить монолитные конструкции, тоже лучше по истечении 3 суток. Чем дольше стоит конструкция, тем тяжелее ее распалубить, при условии, что опалубка не разделена с бетоном гидроизоляцией.