Норма расхода цемента для приготовления бетона

На сегодняшний день изготавливается огромное количество типов бетона и цемента. Одним таким типом является сульфатостойкий цемент.

Такой цемент обеспечивает снижение процентного соотношения между цементом и алюминатов кальция, в особенности трёхкальцевого алюмината. Выпускается такой цемент в двух вариантах:

1. С активными добавками, минеральными добавками;
2. Без каких либо добавок.

Подбор состава бетона на сульфатостойком цементе очень важен, так как от этого зависит качество постройки, которая возведена на таком цемента. Здесь очень важны нормы расхода его компонентов.

Технология производства сульфатостойкого цемента ничем не отличается от производственного процесса изготовления обычного портландцемента, где нормы расхода составляющих зависит от рецептуры. Отличие состоит только в уровне контроля, как правило, он выше при производстве первого.

Выбор же состава сульфатостойкого цемента зависит от того, насколько такой цемент должен быть устойчив к коррозии при его использовании в так называемых агрессивных условиях, или средах.

В процессе приготовления сульфатостойкого цемента с добавками применяют следующие материалы, норма расхода который строго дозируется в процентном соотношении:

• Доменные шлаки в гранулах (до 10-20 процентов);
• Электротермофосфорные шлаки (до 10-20 процентов);
• Активные добавки из различных осадочных пород. Следует отметить, что применяются практически все такие породы, кроме глиежей. Всего таких добавок допускается порядка 5-10 процентов.

При использовании сульфатостойкого цемента с добавками применяют обычный портландцемент марки М400, М500. Если же цемент без добавок, то М400. Как уже говорилось, сульфатостойкий цемент применяется при сульфатной агрессии.

Основным отличием сульфатостойкого цемента от обычного является способность первого проявлять высокий уровень устойчивости к сульфатной агрессии в условиях попеременного замораживания и размораживания с определённым периодом, то есть в тех случаях, когда постройка подвергается периодическим увлажнениям и высыханиям. Процесс приготовления такого цемента происходит из обычного номинального состава в связке с гипсом.

При производстве цемента нужно выполнить следующие требования:

• По расчётам трехкальцевый силикат должен содержаться не более чем в пятидесяти процентном соотношении;
• По расчётам трёхкальцевый алюминат должен содержаться не более чем в пяти процентном соотношении;
• Величина глиноземного модуля не должна превышать отметки в 0,7.
  

  

То есть нормы расхода компонентов не должны быть выше указанных пределов.

В результате многочисленных исследований было установлено, что в состав сульфатостойкого цемента можно и нужно добавлять такой материал, как трепел. Норма расхода его не должна быть выше десятой части от общего количества.

Для того чтобы снизить сульфатную агрессию, в сульфатостойком цементе нужно снижать уровень содержания трёхкальциевого силиката.

Так, например, состав цемента с содержанием 3 процентов трёхкальциевого алюмината и 52 процентов трёхкальциевого силиката имеет меньшую устойчивость к коррозии, чем состав с содержанием 41 процента трёхкальциевого силиката и пяти процентного трёхкальциевого алюмината. Как видите, норма расхода каждого компонента в отдельности влияете на его качественные показатели.

Так же следует контролировать уровень содержания и С4AF. Если его будет слишком много, то цемент окажется чувствительным к сульфатному воздействию.

При особо суровых климатических условиях, как например, большая частота циклов размораживания и замораживания, воздействие солёной воды, сильные морозы используют добавки. Как правило, в их роли выступают так называемые поверхностно-активные вещества:

• Мылонафт;
• Дрожжево-сульфитная бражка;
• Воздухововлекающая нейтрализованная смола;
• Пятидесятипроцентная кремнийорганическая эмульсия.

Очень хорошее сульфатное противостояние оказывает раствор при введении в него порядка 0,01-0,05 процентов смолы. Такой же результат даёт введение в состав цемента порядка 0,04-0,08 процентов кремниевой эмульсии. При комплексном добавлении в состав цемента этих компонентов можно достичь очень высокого уровня морозоустойчивости.

Технология подбора номинального состава бетона

Подбор номинального состава бетона имеет целью рассчитать такой расход строительного материала при использовании бетона объёмом в 1 метр кубический, что будет обеспечиваться наиболее экономичное укладывание бетонной смеси. Говоря простым языком подбор номинального состава бетона важен с экономической точки зрения, который напрямую будет влиять на такой показатель, как норма расхода.

Как правило, состав бетонной смеси выражается в соотношения, где единицами измерения принимают не проценты, а килограммы. В таком соотношении, как правило, указывают:

• Массу цемента;
• Массу песка;
• Массу щебня;
• Водоцементное отношение.
  

  

Принято количество цемента принимать за единицу. В общем виде состав выражается соотношением цемент: песок: щебень равно 1:х:z, при соотношении воды и цемента равному y. Примером может служить соотношение 1:2,4:4,5 при соотношении воды и цемента равному 0,45.То есть, это оптимальный вариант нормы расхода каждого компонента.

В общем смысле можно выделить два состава бетона:

1. Номинальный состав применяется при расчёте материалов в сухом состоянии, то есть, принимается норма расхода в чистом виде;
2. Производственный состав применятся для расчётов материалов с естественной влажностью.

То есть подбор состава бетона зависит от влажности как материалов, так и всей бетонной смеси.

Номинальный состав тяжёлой бетонной смеси рассчитывается по алгоритму «абсолютных объёмов». Основой такого метода расчёта является условие, что бетон, который уплотняется в свежем состоянии, приближается по плотности к абсолютному его значению. Это значит, что сумма всех абсолютных значений объёмов равна сумме уплотнённой бетонной смеси, при этом за единицу объёма принят 1 кубический метр.

Исходные данные для расчёта

Как уже говорилось при подборе номинального состава бетона необходимо производить различные расчёты, которые требуют некоторых исходных данных. Кстати, норма расхода каждого компонента так же будет зависеть от этих данных. Такими данными являются:

• Прочность бетона;
• Показатель бетонной смеси в вопросе жёсткости и подвижности, то есть эластичность бетона;
• Все параметры начальных материалов, то есть имеется ввиду плотность песка, активность цемента, пустотность гравия или пустотность щебня.

Требования, которые предъявляются к составу бетона, могут зависеть и от того, где будет находиться постройка с применением этого бетона, то есть внутри уже готового помещения или же снаружи.

Расчёт бетонного состава производят в следующем порядке.

Расчёт бетонного состава производят в следующем порядке, который будет влиять на подбор состава бетона в целом. Здесь так же будет учитываться норма расхода компонентов бетона.

Сначала определяется отношение цемента к воде, которое обеспечивает получение раствором нужной прочности. Норма расхода этих материалов будет зависеть от прочности бетона, который необходим для производства.

Далее рассчитывается нужное количество цемента. Дальше рассчитывают нужное количество щебня или гравия и песка.

На следующем этапе проверяется подвижность бетонной смеси. Проверить можно экспериментальным путём, однако при частном строительстве такие показатели не требуются.

Расход воды

Если количество воды в смеси бетона оптимально, то обеспечивается заданная подвижность бетонной смеси. Количество воды измеряется в литрах на кубический метр смеси.

Норма расхода воды, которая необходимо для нормального затвердевания смеси объёмом в метр кубический равно примерно 200 литрам, и эта цифра не зависит от жёсткости и подвижности бетонной смеси.

Расход цемента

Норма расхода цемента на номинальный состав определяется исходя из соотношения цемента к воде, как было в примере про общий вид соотношения.

Норма расхода цемента не должен быть меньше установленного минимума. Например, если сказано, что соотношение цемент: вода равно 0,45, то количество цемента при 200 литрах воды должно быть 200х0,45 равно 90 килограмм на метр кубический бетонной смеси.

Если по каким-либо причинам эта цифра окажется меньше, то нужно довести его до нужного количества или ввести так называемую тонкомолотую добавку.

Проверка подвижности

После того, как предварительный расчёт номинального состава произведён, необходимо выполнить экспериментальный замес, по которому можно определить жёсткость. Как уже говорилось, делать это следует только в промышленных масштабах, для частного же строительства процедура не обязательная.

После всего этого производят расчётный состав, то есть производится пересчёт номинального состава в расчётный. При этом делается три бетонных состава, которые отличаются между собой соотношением цемент:вода.

Первое соотношение принимают за расчётное, а остальные два делают на процентов двадцать больше и меньше. То есть во всех трех случаях норма расхода материалов будет разной. Дальше по вышеуказанному алгоритму для последних двух составов определяется соотношение цемента, песка и щебня или гравия.

После изготовления трёх смесей, готовятся из каждой три куба, которые все имеют одинаковую длину стороны в двадцать сантиметров. После эти кубы нужно испытывать на различные характеристики.

Так проводя расчет и подбор состава бетона, можно определить оптимальный вариант состава бетона. Как видите, норма расхода компонентов бетонного раствора напрямую влияет на его прочность.

Общие моменты

В процессе перемешивания компонентов, мелкие элементы попадают в пространства между более крупными элементами. Следовательно, объём раствора всегда будет меньше объёма всех засыпанных в него элементов.

Для того, чтобы учесть этот факт в расчёт номинального состава было введено понятие выходного коэффициента. Он характеризует отношение объёма получившейся смеси элементов к сумме объёмов этих элементов.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что чем выше коэффициент, тем выше уровень экономичности бетона. Следует отметить, что данный показатель может лежать в пределах от 0,5 до 1. Больше единицы никогда не будет, меньше 0,5 тоже вряд ли. Если использовать этот коэффициент, который равен для крупнозернистых бетонов 0,7, а для мелкозернистых может быть от 0,7 до 0,8, можно рассчитать потребность материалов для получения нужного объёма бетона.

Норма расхода бетона так же зависит от данного коэффициента.

Состав лёгкого бетона

Определение состава лёгкого бетона отличается от подбора состава для обычной бетонной смеси. Вся сложность состоит в том, чтобы при минимальном расходе вяжущего материала получить ещё и минимальную массу, оставив ту же прочность. Для этого должна быть правильно подобрана норма расхода цемента, это очень важно.

Ещё одна сложность заключена в трудности установления подлинного цементно-водного соотношения, а также практически не возможно определить нужную удобоукладываемость цементного раствора.

Как правило, к лёгким бетонам применяют следующие требования:

• Норма расхода цемента при наилучшем варианте расхода воды на 1 метр кубический меньше чем у тяжёлых бетонов;
• Объёмная масса лёгкого бетона должна быть не больше чем задано;
• Прочность заполнителя, как правило, в несколько раз меньше, чем проектная марка бетона.

Теперь, исходя из этих требований и характеристик, можно произвести подбор состава лёгкого бетона, что лучше всего проводить расчётно-экспериментальным способом. Такой метод условно можно разделить на несколько этапов:

Выбор максимального уровня хрупкости заполнительного материала;

• Назначения зернового состава заполнителя;
• Определение нормы расхода добавок и вяжущего для замесов на опыты;
• Определение оптимального количества воды для тех расходов, которые выбрали и для тех параметров уплотнения смеси, которые выбрали;
• Установление зависимости между прочностью смеси и нормы расхода вяжущего при том, что заданы определённые условия его твердения и уплотнения;
• Перерасчёт из номинального состава в производственный.

На первом этапе, исходя из заданной массы на единицу объёма, можно определить количество заполнителя, которое для этого требуется. Формула проста: 3<= (М-1,15*Ц), где М- нужная объёмная масса, которая измеряется в единицах килограмм делённых на метр кубический; Ц- норма расхода цемента, который измеряется в тех единицах.

После этого опытным путём уточняют состав и корректируют его по мере необходимости.

На втором этапе происходит подборка нескольких составов бетона, которые отличаются между собой содержанием песчаных смесей. Первый состав должен быть без мелкого заполнителя, остальные два должны содержать песчаные фракции в 30 процентов и 60 процентов. Дальше путём опытов и построений графиков выявляют наилучшее процентное соотношение заполнителя с меньшим добавлением вяжущего.

На третьем этапе придётся воспользоваться таблицами нормативных документов, по которым и определяется норма расхода вяжущего и добавок.

Дальше в них нужно внести некоторые коррективы, то есть определённые коэффициенты, которые возникают в зависимости от использованного цемента, то есть его марки, и от вида заполнителя. Дальше этот расход уточняется опытным путём, по средствам того, что изготавливаются ещё два типа бетона, в одном из которых расход вяжущего понижен на 25 процентов, а во втором он повышен на 35 процентов.

На четвёртом этапе происходит нахождение оптимального количества воды. Делается это исключительно опытными путями. Для этого нужно изготовить порядка 5-7 различных составов бетона с различным содержанием в них воды, а потом выявить наилучший бетонный состав.

Чтобы уменьшить количество опытных образцов применяют формулу, которая позволяет рассчитать приблизительный оптимальный расход:

Ро=Р1+ ((Р2-Р1)(Цо-Ц1))/(Ц2-Ц1)

В этой формуле Ро- оптимальный расход воды; Р1- оптимальный расход воды при меньшем расходе цемента Ц1; Р2 – оптимальный расход воды при большем расходе цемента Ц2; Цо- расход цемента при оптимальном расходе воды.

На пятом этапе строится график, по оси абсцисс которого откладывают расходы вяжущего, а по оси ординат откладывают пределы прочности. Дальше по этому графику можно определить расход цемента для получения бетона с нужной прочностью. Расход воды можно определить вышеуказанным путём.

На шестом этапе производится назначение смеси, что достигается корректировкой установленных смесей в результате опытов. Корректировку нужно осуществлять, так как необходимо внести некоторые поправки, которые будут учитывать разницу в истирании заполнителя и его степени дробления при приготовлении смеси в обычных условиях и лабораторных.

В конце хотелось бы отметить, что все подобные расчёты практически не возможно произвести самому, так как требуется определённое оборудование, которое есть только в специальных лабораториях, и некоторые знания, которыми вряд ли обладает обычный человек, не имеющий дела к этой области строительства.

Но необходимо отметить, что все вышеуказанные расчеты, выкладки и исследования направлены только на одно – подбор состава бетона должна быть сделана правильно. А для этого придется учитывать большое количество показателей. Как оказывается, процесс приготовления бетона зависит от многих показателей.