Цель - определение количества исходных материалов (вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей) на 1 м3 уплотнённой бетонной смеси.

Проектирование состава бетона включает: а) назначение требований к бетону исходя из вида и особенностей службы и изготовления конструкций; б) выбор материалов для бетона и получение необходимых данных, характеризующих их свойства; в) определение предварительного состава бетона; г) проверку состава в пробных замесах; д) контроль за бетонированием; е) корректировку состава в процессе производства при колебаниях свойств заполнителя и других факторов.

Состав бетонной смеси выражают двумя способами: 1) Соотношением по массе между цементом, песком и гравием (или щебнем) с обязательным указанием водоцементного отношения и активности цемента. Количество цемента принимают за 1, поэтому соотношение между составными частями бетона записывают в виде 1 :х:у с указанием В/Ц (например, 1:2:4 по массе при В/Ц=0,6). 2) Расходом материалов по массе (кг) на 1 м3 уложенной и уплотненной бетонной смеси, например: цемента —280; песка — 700; щебня — 1250; воды — 170; итого — 2400.

Различают лабораторный состав бетона, устанавливаемый для сухих материалов, и производственный (полевой)—для материалов в естественно-влажном состоянии. Лабораторный состав бетона определяют расчетно-экспериментальным путем. Состав бетона предварительно рассчитывают по абсолютным объемам, используя формулы для определения расхода воды, цемента, песка, щебня (гравия), а затем уточняют пробными затворениями.

Порядок расчета состава бетона:

1. Определяем В/Ц (или Ц/В) в зависимости от требуемой прочности, срока и условия твердения бетона. Водоцементное или цементно-водное отношение находят путем предварительных опытов, устанавливающих зависимость прочности бетона от этого фактора и активности цемента (с применением местных заполнителей) или ориентировочно по формулам:

а) для обычного бетона при В/Ц > 0,4 (Ц/В < 2,5) - В/Ц=АR_u/(R_б+А·0,5R_u);

б) для высокопрочного бетона при В/Ц < 0,4 (Ц/В > 2,5) - В/Ц=А₁R_u/(R_б - А₁·0,5R_u)

2. Определяют расход воды в зависимости от требуемой подвижности бетонной смеси на основании результатов предварительных испытаний или ориентировочно по графикам

3. Определяют расход цемента: Ц=В:В/Ц.

4. Устанавливают коэффициент раздвижки α для пластичных бетонных смесей по спец. табл

5. Определяют расход щебня Щили гравия по формуле: Щ = 1000/(αП_щ/ρ^н_щ+1/ρ_щ).

6. Определяют расход песка по формуле: П=ρ_п(1000 - Ц/ρ_ц - В - Щ/ρ_щ)

7. Проверяют на пробных замесах подвижность (осадку конуса) или жесткость бетонной смеси, при необходимости вносят поправки в расчет состава бетона. Если применяют воздухововлекающие добавки, то количество вовлеченного воздуха учитывают при подсчете расхода песка.

На производстве часто применяют при приготовлении бетона влажные заполнители. Количество влаги, содержащейся в заполнителях, должно учитываться при определении действительного расхода воды. В этом случая производят корректировку состава.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА

Высокопрочный бетон

Данный состав можно достичь при выполнении условиях: 1) применение высокопрочных цементов и заполнителей; 2) предельно низкое В/Ц; 3) применение суперпластификаторов и комплексных добавок, способствующих получению плотной структуры бетона; 4) особо тщательное перемешивание и уплотнение бетонной смеси; 5) создание наиболее благоприятных условий твердения бетона.

Необходимо применять цементы активностью R_ц больше 50 МПа желательно с низким значением нормальной густоты, определённого минералогического состава, тонкомолотые, с повыш. содер-м C₃S C₃A и быстротвердеющие цементы.

Для гарантированного получения плотной и прочной структуры расход цемента в высокопрочном бетоне ограничивается, т.к. это способствует получению менее дефектной структуры.

Быстротвердеющий бетон

Получение БТ бетона, обладающего относительно высокой прочностью в раннем возрасте (1-3 сут.) при твердении в нормальных условиях, достигается применением БТЦ, а также различными способами ускорения твердения цемента. К этим способам относятся: 1) применение жесткой бетонной смеси с низкими значениями В/Ц; 2) использование добавок ускорителей твердения (CaCl₂), глиноземистого цемента и др.; 3) сухое или мокрое домалывание цемента с добавкой гипса (2-5% от массы цемента) или с применением комплексных специальных добавок; 4) активация цементного раствора.

При выборе состава бетона можно пользоваться формулой

R_б1=0,65 ^. R_ц1(Ц/В-1,3) где R_ц1 – прочность цемента при сжатии через 1 сутки, МПа.