Расчеты на соотношения компонентов в бетоне

Основой бетонной смеси являются четыре компонента: щебень/гравий, песок, вода и вяжущее – цемент. При смешивании этих компонент в одну смесь самым важным является их правильное массовое соотношение. Подбор этого соотношения в настоящее время осуществляется расчетно-экспериментальным способом – методом абсолютных объемов устанавливают приблизительные соотношение между компонентами и далее эти соотношения уточняют на пробных замесах. Как правило, такая процедура подбора гарантирует параметры бетонной смеси – удобоукладываемость, например. Однако прочность затвердевшего бетона уже будет зависеть от большего числа факторов – бетонная смесь плюс технология твердения: температура, влажность и т.д.

Мы много статей будем посвящать расчетам, связанным с составом бетона и, более того, наш коллектив разрабатывает программное обеспечение для расчета такого состава (благодаря этому наша команда является участников инновационного центра Сколково). Однако в данной статье мы затронем простые операции, с целью ознакомления понятийного аппарата в терминологии состава бетона.

Начнем с того, каким образом представляют состав бетона. Допустим, что на 1 м3 бетона расходуется 300 кг цемента (Ц), 600 кг песка (П), 200 л воды (В) и 1200 кг гравия (Г). Выразим состав бетона в виде соотношения масс 1:x:y и вычислим водоцементное отношение. К x будем относить массовую часть песка, y – массовая часть гравия. За единицу всегда принимают массовую часть цемента. В соответствии с этим, получим

x = П/Ц = 2, y = Г/Ц = 4, В/Ц = 0,67,

таким образом, состав бетона задается соотношением: 1:2:4 и В/Ц = 0,67.

Во втором примере рассчитаем расход цемента на 1 м3, если состав задан формулой 1:2:4,5 при В/Ц = 0,5. Известно, что плотность бетонной смеси (иногда называют объемной массой) равна 2400 кг/м3.

Заметим, во-первых, что плотность бетонной смеси равна сумме расходов всех составляющих, соответственно, если расход цемента принят за единицу, то мы имеем количество «единичных масс» равное:

1+x+y+В/Ц = 1+2+4,5+0,5 = 8.

Тогда масса одной части равна 2400/8 = 300 кг/м3. Это и будет расход цемента.

В следующем примере, допустим, что состав бетона задан формулой 1:x:y=1:2:4, где все элементы представлены в массовом отношении к цементу. Найдем, как соотносятся объемные доли компонентов, если насыпные плотности цемента, песка и щебня равны 1200, 1600 и 1370 кг/м3.

Состав по объему, по аналогии с массовым, приводится к объему цемента. Это означает, что объем цемента берем за единицу и составляем соотношение:

1:xV:yV = 1:(Vп/Vц):(Vщ/Vц) = 1:(mпρнц/mцρнп):( mщρнц/mцρнщ)

1:xV:yV =  1:x(ρнцнп):y(ρнцнщ)

1:xV:yV =  1:2(1,2/1,6):4(1,2/1,37) = 1:1,5:3,5

В последнем примере определим расход материалов на 1 м3 бетона при плотности бетонной смеси 2450 кг/м3 и формуле состава 1:x:y = 1:1,5:4 и В/Ц = 0,5.

Найдем, чему равна одна массовая доля вещества бетонной смеси:

mед = ρбс/(1+x+y+В/Ц) = 350 кг.

Поскольку mед – содержание по массе цемента (он взят за единицу), то расход цемента на 1 м3 будет равен 350 кг, воды ‑ 350·0,5 = 175, песка – 1,5·350 = 525, щебня ‑ 4·350 = 1400 кг.

Комментарии закрыты.