Задача подбора состава бетона решается путем проведения предварительных расчетов и последующих экспериментальных работ, позволяющих установить или проверить зависимости, связывающие между собой отдельные характеристики или свойства бетона. Требования к качеству бетонов устанавливают в стандартах на разновидности бетонов, стандартах и технических условиях по сборке бетонных и железобетонных изделий, в рабочих чертежах монолитных бетонных и железобетонных конструкции.

По показателям прочности бетона устанавливают их гарантированные значения – классы. Для ранее запроектированных конструкций в качестве показателей прочности существуют марки бетона. Марками бетона пользуются и для характеристики других свойств бетона: средней плотности, морозостойкости, водонепроницаемости.

Класс бетона определяется величиной гарантированной прочности на сжатие с обеспеченностью 0,95. С учетом требований СНиП 2.03.01 бетоны подразделяют на классы: В1; В1,5; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; ВЗО; В40; В45; В50; В55; В60.

Класс прочности при растяжении , по прочности при изгибе .

Соотношение между классом и средней прочностью бетона, МПа, контролируемой испытанием образцов бетона размером 15×15×15 см, с учетом коэффициента вариации прочности бетона устанавливают по зависимости:

,

где класс бетона по прочности на сжатие, МПа;

средняя прочность бетона, МПа;

безразмерный коэффициент (для обеспечения класса бетона 0,95 );

коэффициент вариации прочности, %

Коэффициент вариации прочности бетона вычисляют по формуле:

,

где среднее квадратичное отклонение частных результатов испытания от средней прочности , определяемое по формуле:

.

Средняя прочность равна ,

где предел прочности отдельного образца,

число испытанных образцов.

Нормативный коэффициент вариации, который принимается при проектировании конструкций из тяжелого бетона, равен 13,5 %.

От коэффициента вариации зависит требуемая марка бетона, а следовательно, расход цемента в бетоне и его экономическая эффективность.

Для повышения однородности бетона необходимо применение цемента и заполнителей гарантированного качества, повышение уровня технологической дисциплины, автоматизации производства.

За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию, кгс/см², эталонных образцов-кубов размером 15×15×15 см.

За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению, кгс/см², контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение. По прочности на осевое растяжение тяжелые бетоны разделяют на семь марок – от Р10 до Р40. Цифра в обозначении марки показывает минимальный фактический предел прочности при осевом растяжении бетона на 180-й день твердения, определенный по ГОСТ 10180.

Марка бетона по средней плотности, кг/м³, определяется фактическим значением показателя массы в единице объема. Масса тяжелых плотных бетонов не регламентируется, она колеблется в зависимости от плотности заполнителей. Средняя плотность легких, ячеистых поризованных бетонов Д регламентируется ГОСТ 12730.1.

Проектную марку бетона по морозостойкости характеризуют числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартных испытаний. Ее назначают для бетонов, подвергающихся многократному воздействию отрицательных температур. По морозостойкости тяжелые бетоны разделяют на следующие марки: F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500. Марку по морозостойкости устанавливают по ГОСТ 10060.

Проектную марку бетона по водонепроницаемости характеризуют односторонним гидростатическим давлением, при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания. Ее назначают для бетона, к которому предъявляют требования по плотности и водонепроницаемости. По водонепроницаемости тяжелые бетоны подразделяют на марки W2; W4; W6; W10; W12 (ГОСТ 12730.5; ГОСТ 26633)

Цель подбора состава бетона

В зависимости от условий строительства и воздействия на сооружение различных факторов в процессе его эксплуатации к бетонным смесям и бетонам, из которых создается данное сооружение или конструкция, предъявляется целый комплекс требований. К наиболее часто встречающимся требованиям, предъявляемым к бетону, относятся: прочность при сжатии, прочность при растяжении, прочность при изгибе, прочность при ударе, истираемость, предельная растяжимость, морозо­стойкость, водонепроницаемость, стойкость к различным агрессивным средам. Соответствующие требования предъявляются и к бетонной смеси: по удобоукладываемости, характеризуемой либо осадкой конуса (ОК), см, либо показателем жесткости (Ж), с; достаточной связности, по малому водоотделению в процессе транспортировки и др.

При подборе или проектировании состава бетона, особенно в случае больших объемов бетонных работ, очень важно найти наиболее экономичное соотношение между компонентами бетонной смеси и прежде всего обеспечить минимальный расход цемента. Правильно подобранная бетонная смесь должна не только соответствовать требованиям, предъявляемым к бетонной смеси и затвердевшему бетону, но и приводить к минимальным расходам цемента, трудо- и энергозатратам.

Задача подбора состава бетона сводится:

- к назначению требований к техническим свойствам бетона для конкретного сооружения или конструкции и технологическим свойствам бетонной смеси;

- выбору материалов (цемента, мелкого и крупного заполнителей) для бетона;

- собственно подбору состава бетона.

На практике подбор состава бетона чаще всего приходится осуществлять по заданному классу (марке) бетона и удобоукладываемости бетонной смеси.

Таким образом, подобрать состав бетона – это значит на данных материалах (цементе, песке, крупном заполнителе и воде), соответствующих требованиям ГОСТа на эти материалы, обеспечить заданную марку бетона и подвижность (или жесткость) бетонной смеси при наименьшем расходе цемента. Заканчивается подбор состава бетона назначением водоцементного отношения В/Ц, соотношения между цементом, песком и крупным заполнителем (1:x:y) и назначением расхода цемента на 1 м³ бетона.