какое соотношение с песком и водоцементным раствором считается нормальным показателем
Водоцемементное соотношение
Основным параметром замеса бетонной смеси является водоцементное соотношение. Это относительная величина (по массе) количества чистого цемента в замесе к воде, которой смесь затворяют.
От этого соотношения напрямую зависят прочность, водонепроницаемость и подвижность готового бетона. Конечно, на итоговые характеристики бетона влияет не только количество воды, но и её качество.
Очень частой причиной падения прочности бетона, замедления и даже остановки процесса его твердения является химический состав воды, на которой замешан раствор.
Качество воды нормируется ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия»
Данный стандарт выставляет следующие требования к воде замеса:
Понятно, что все эти требования легко соблюдать в лабораторных условиях. Но, как быть с замесом бетона дома или на даче, где не всегда есть возможность измерить химические показатели.
В этом случае, мы настоятельно рекомендуем придерживаться простого правила – замешивайте на питьевой (или условно питьевой) воде. Это может быть вода из скважины, колодца, водопровода, либо природная, но прошедшую очистку. Грубейшей ошибкой загородной стройки является использование воды из ближайшего пруда, канавы или лужи. Даже при внешней прозрачности и чистоте, такая вода, чаще всего, перенасыщена органическими и минеральными загрязнителями, которые будут препятствовать нормальному процессу гидратации бетона и пагубно повлияют на его качество.
Пропорции воды и цемента
Итак – с выбором воды определились. Сколько же её лить в замес?
Возьмём, для примера самую распространённую в частном строительстве пропорцию «1 к 3» (по песку):
В этом случае В/Ц будет 0,5 – это средний показатель, чаще всего встречающийся в строительной практике с немодифицированным бетоном.
Набор прочности и морозостойкость
Рассмотрим, как конкретно влияет водоцементное соотношение на скорость набора прочности и морозостойкость бетона.
Прочность бетона в % на
| в/ц = 0,4 | в/ц = 0,5 | в/ц = 0,6 | |
| Нормальные условия | 400 | 250 | 150 |
| Повышенная влажность среды | 200 | 150 | 100 |
Чем В/Ц ниже – тем бетон быстрее набирает раннюю прочность, но тем труднее его обрабатывать и тем медленнее он будет набирать дополнительную прочность после 28 дней. Однако, морозостойкость такого бетона будет выше.
Чем В/Ц выше – тем медленнее, бетон наберет раннюю прочность, но его будет легче укладывать в форму и он быстрее наберет дополнительную прочность.
Теоретически, для нормального реагирования, цементу достаточно воды в количестве ¼ от собственной, т.е. В/Ц. Но, это в идеальных условиях – не лежалый цемент, чистый (без пыли) заполнитель оптимальной влажности. В реальных условиях, редко кто промывает гравий и песок, на котором замешивает бетон. Соответственно – часть воды уйдёт на смачивание заполнителя и впитается в него.
Дополнительная вода в смеси образует ячейки – поры, и каналы – капилляры. После застывания бетона и испарению всей лишней влаги эти поры и капилляры будут способствовать снижению касса водостойкости бетона, так как они отлично впитываю влагу. Это приведёт к повышенной намокаемости бетона и, как следствие – худшей морозостойкости. Также циклическое замерзание и оттаивание воды рано или поздно приведет к началу разрушения бетона.
Вернёмся к нашему теоретическому замесу.
Подвижность и удобоукладываемость такого бетона будет невысокая, что вызовет затруднения при укладке его в форму и разравнивание. Потребуется дополнительная виброобработка и уход за уложенной смесью (дополнительное проливание водой), так как излишне быстрое испарение воды из смеси приведёт к образованию усадочных трещин, остановке процессов гидратации цемента и значительно снизит прочность бетона.
Для повышения удобоукладываемости чаще всего в замес добавляют воду, но, как сказано выше – это приведет к падению марочной прочности и морозостойкости бетона.
Чтобы этого не произошло – вместо дополнительной воды лучше использовать пластификаторы и комплексные добавки для бетона, которые позволят получить достаточную (до П5) пластичность бетонной смеси даже при В/Ц 0,25 – 0,3. Такой бетон будет обладать повышенной марочной прочностью, морозостойкостью, при этом будет достаточно подвижный для полного заполнения опалубки без образования пустот. Дополнительная виброобработка также не потребуется.
Используя добавки для бетона Cemmix Вы сможете получить оптимальные характеристики водоцементного соотношения в смеси, без потери в прочности, или перерасхода цемента.
Звоните на горячую линию Cemmix – мы поможем по всем вопросам!
8 800 550 52 82 (звонок беслатный по территории РФ)
Определяют водоцементное соотношение по формуле 1.
Расчет состава обычного (тяжелого) бетона
Бетонная смесь состоит вяжущего вещества (цемента), воды, крупного и мелкого заполнителя. Для получения ориентировочного состава бетона применяют различные методы расчета. В методических указаниях рассмотрен расчет обычного тяжелого бетона методом абсолютных объемов. Порядок расчета следующий:
1. Назначают вид крупного заполнителя.
В качестве его для тяжелого бетона применяют щебень или гравий. Область применения при производстве бетона существенно зависит от крупности наибольших зерен. Для массивных сооружений (массивные подпорные стенки, плотины, монолитные фундаменты) размер зерен не нормируется. В армированных конструкциях Днаиб должен быть не больше ¾ наименьшего расстояния между стержнями и не более 1/3 наименьшего размера бетонируемой конструкции. Для сборных железобетонных конструкций крупность щебня устанавливается по таблице 3.
| Вид конструкций | Предельная крупность зерен гравия (щебня) (Днаиб), мм |
| Ребристые конструкции, многопустотные панели, элементы тонкостенных оболочек, балки и другие изделия с размерами ребер, стенок полок до 25 мм или с многорядной арматурой | |
| То же, армированные с наименьшими размерами ребер, стенок, полок, от 25 до 80 мм, с расстоянием между стержнями арматуры более 15 мм. | |
| Крупноразмерные изделия (колонны, балки, ригели, фундаментные плиты, блоки и др.) с расстоянием между стержнями арматуры более 30 мм |
2. Марку цемента.Назначается в зависимости от требуемого класса бетона (таблица 4)
| Прочность бетона, МПа |
| Марка цемента |
Определяют водоцементное соотношение по формуле 1.
, если предполагаемое водоцементное соотношение > 0,4
или 
, если предполагаемое водоцементное соотношение 2 ;
А и А1 – коэффициенты учитывающие влияние на прочность бетона исходных материалов, принимаются по таблице 5.
| Характеристика исходных материалов для бетона | А | А1 |
| Высококачественные (щебень из плотных и прочных горных пород, песок, оптимальной крупности, отвечающий соответствующим стандартам, портландцемент высокой активности без добавок или с минимальным количеством добавки, заполнители промыты) | 0,65 | 0,43 |
| Рядовые (гравий соответствующий техническим требованиям ГОСТа, портландцементы средней активности, шлакопортландцементы – высокой активности) | 0,60 | 0,40 |
| Пониженного качества (крупный заполнитель – пониженного качества, мелкий песок, низкоактивные цементы) | 0,55 | 0,37 |
4. Определяют ориентировочный расход воды.Он зависит от необходимой удобоукладываемости смеси: жесткости или пластичности и наибольшей крупности крупного заполнителя (рисунок 12).
Рисунок 12 – График водопотребности бетонной смеси, изготовленной с применением портландцемента, песка средней крупности с водопотребностью 7% и гравия с наибольшей крупностью а – 80; б – 40; в – 20 и г – 10 мм.
При этом следует внести ряд поправок:
— если в качестве крупного заполнителя используется щебень, к значению, полученному с графика, добавляют 10 л;
— если водопотребность песка меньше или больше 7% расход воды уменьшают или увеличивают на 5 л на каждый процент водопотребности;
— при применении пуццолановых цементов расход воды увеличивают на 15-20л;
— при расходе цемента более 400 кг расход воды увеличивают на 10 л на каждые 100 кг (сверх 400);
— если крупный заполнитель поглощает воду, то поглощаемое количество нужно прибавить к полученному количеству воды.
5. При известном водоцементном соотношении и необходимом расходе воды вычисляют необходимое количество цемента:
(2)
Полученное значение Ц сопоставляют с минимально допустимым расходом цемента из условий получения связной смеси (таблица 6). Если полученное расчетное значение меньше указанного в таблице минимума, дальнейший расчет ведем по Цмин.
| Смесь | Предельная крупность заполнителя, мм |
| Особо жесткая | |
| Жесткая | |
| Малоподвижная | |
| Подвижная | |
| Литая |
6. Вычисляют расход крупного заполнителя (щебня или гравия):
(3)
где 
— средняя и насыпная плотность гравия (щебня);
Vмз – межзерновая пустотность, ед.
(4)
α – коэффициент раздвижки зерен гравия (щебня) для жестких бетонных смесей принимают 1,05…1,15, в среднем 1,1. Для пластичных смесей этот показатель принимают по таблице 7.
| Расход цемента, кг | Водоцементное соотношение | ||||
| 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 |
| — | — | — | 1,26 | 1,32 | 1,38 |
| — | — | 1,30 | 1,36 | 1,42 | — |
| — | 1,32 | 1,38 | 1,44 | — | — |
| 1,31 | 1,40 | 1,46 | — | — | — |
| 1,44 | 1,52 | 1,56 | — | — | — |
| 1,52 | 1,56 | — | — | — | — |
1. При других значениях В/Ц и Ц коэффициенты α находят интерполяцией
2. При использовании мелкого песка с водопотребностью более 7% уменьшают на 0,03 на каждый процент увеличения водопотребления песка. Если меньше 7%, увеличивается на 0,03 на каждый процент уменьшения водопотребления.
7. Устанавливают расход песка в килограммах:
(5)
где Щ, Ц и В – масса щебня, цемента и воды, кг.
8. Определяем среднюю плотность бетонной смеси по формуле
Задачи
1.Для получения 1500 тыс м 3 бетона марки 200 с подвижностью 6 см подготовлен среднезернистый песок и чистый фракционированный щебень с размером зерен до 80 мм. Определить потребное количество портландцемента М300.
Литература
1. ГОСТ 8267-82. Технические условия. Щебень из природного камня для строительных работ.
2. ГОСТ 8268-82. Технические условия. Гравий для строительных работ.
3. ГОСТ 10260-82. Технические условия. Щебень из гравия для строительных работ.
4. ГОСТ 8736-77. Песок для строительных работ. Технические условия.
5. ГОСТ 310.6-85. Цементы. Методы испытаний.
6. ГОСТ 10178-85*, СТ СЭВ 5683-86. Портландцементы и шлакопортландцементы. Технические условия.
7. ГОСТ 25192-82. Бетоны. Классификация и общие технические требования.
8. ГОСТ 10268-80. Заполнители для тяжелых бетонов. Технические требования.
10. ГОСТ 10180-78. Бетоны. Методы определения прочности на сжатие и растяжение.
12. Попов К.Н. Строительные материалы и изделия: Учеб. / К.Н. Попов, М.Б. Каддо. – М.: Высш. шк., 2001.-367 с.
13. Рыбьев И.А. Строительное материаловедение: Учеб. пособие для строит. спец. вузов / И.А. Рыбьев. – М.: Высш. шк., 2003. – 701 с.
Водоцементное отношение бетонной смеси (В/Ц) — что это такое?
Вода – неизменный компонент любого бетона. К ней определяются определенные требования – низкая кислотность, отсутствие солей и органических добавок, таких как грунт, жиры, нефтепродукты и т.д. Но для качественного бетона важным моментом является и водоцементное соотношение – количество жидкости и цемента, которые нужно добавить для получения конкретного объема раствора.
Почему это важно?
Под водоцементным соотношением понимают отношение массы воды к массе цемента, необходимого для приготовления рабочей смеси. Если в бетон добавить жидкости больше, чем нужно, его качество резко ухудшается, показатели бетона М400 могут соответствовать марке М200. После укладки монолит расслаивается, при этом его прочность снижается в несколько раз. Тем не менее, без воды невозможна гидратация цемента, поэтому она должна присутствовать. По водоцементному соотношению бетонной смеси требования изложены в ГОСТ по каждому конкретному виду цемента. Снижение прочности бетона в зависимости от марки и В/Ц соотношения представлено в графике.
Этот же процесс можно увидеть по таблице:
Нелинейность характеристик связана с тем, что химический процесс отвердевания бетона достаточно сложен. Например, влага, которая не участвует в гидратации, остается несвязанной, в результате чего в монолите остаются капилляры и поры, снижающие его плотность и прочность. При этом поры к поверхности бетона расширяются, поэтому он начинает крошиться за счет снижения водопроницаемости. Если влага остается в толще бетона до морозов, она неизбежно замерзнет и начнет разрывать конструкции изнутри, уменьшая прочностные характеристики. При этом лишняя вода влияет на подвижность раствора, которая тоже должна быть оптимальной. Зависимость высоты конуса от водоцементной смеси и пропорций других компонентов можно увидеть в следующей таблице:
Это означает, что правильно подобранное водоцементное соотношение – гарантия того, что бетон будет отвечать заявленным характеристикам.
Расчет количества воды
Согласно общепринятому правилу, для полной гидратации портландцемента ему потребуется всего 25% воды от его массы. Но на практике применить такую смесь невозможно, поскольку она окажется излишне жесткой, поэтому для получения достаточной пластичности потребуется больше воды. Чтобы получить пластичный, удобный для укладки раствор, необходимо показатель водоцементного отношения для бетона должен быть в рамках от 0,4 до 0,75. При меньшем значении его подвижность будет слишком мала и при укладке могут оставаться полости, если значение будет превышать максимальное, цемент расслоится, его прочность резко снизится, особенно это касается бетонов высоких марок.
От коэффициента В/Ц соотношения зависят свойства бетона. Если конструкции эксплуатируются в сложных условиях без дополнительной гидроизоляции, водоцементное соотношение не должно превышать 0,4, такой бетон используется, например, для производства тротуарной плитки. Для заливки фундаментов требуется большая подвижность смеси, поэтому допускается верхняя граница 0,75. Если бетонный монолит или конструкция требуют повышенных показателей морозостойкости, В/Ц не должно превышать 0,5.
Для изготовления бетонной смеси используется портландцемент высокой активности марок М400 или М500. Показатель соотношения воды к цементу, в зависимости от его вида, марки или класса бетона, можно определить по таблице:
| Класс бетона (марка) | ПЦ 400 | ПЦ 500 |
| В 7,5 (М100) | 1,3 | — |
| В 12,5 (М150) | 0,85 | — |
| В 15 (М200) | 0,69 | 0,79 |
| В 20 (М 250) | 0,57 | 0,64 |
| В 22,5 (М300) | 0,53 | 0,61 |
| В 25 (М300-М350) | 0,5 | 0,58 |
| В 27,5 (М350) | 0,48 | 0,55 |
Очевидно, что чем выше марка бетона, тем больший расход цемента требуется при меньшем количестве жидкости, нужная подвижность в этом случае достигается за счет применения пластификаторов – присадок, повышающих подвижность бетона без добавления воды. К примеру, для изготовления бетона М300 на 100 кг цемента потребуется 100·0,53=53 л воды для ПЦ 400 или 100·0,61=61 л для ПЦ 500.
Распространенные ошибки
При самостоятельном изготовлении бетонной смеси нередко допускаются ошибки, существенно снижающие ее качество. Самая распространенная из них – превышенное водоцементное отношение. Это связано с тем, что очень важно правильно уложить, а затем уплотнить бетонную смесь, что легче сделать при большей подвижности, которая достигается добавлением лишней воды. Но при этом существенно снижается качество материала – первый признак, выступление жидкости на поверхности после укладки.
Добиться того же эффекта без превышения количества воды можно при помощи пластификаторов.
Еще одной распространенной ошибкой является неправильный уход за бетоном. Процесс гидратации цемента должен проходить при постоянной температуре и максимальной влажности. Поэтому его требуется регулярно смачивать или укрывать полиэтиленом. В этом случае плотность и прочность получившегося бетона будет в несколько раз превышать аналогичный показатель монолита, высушенного без соблюдения этих условий за счет появления микрополостей и капилляров.
При этом нужно осознавать, что изменение свойств бетона не находится в линейной зависимости от внешних факторов и состава. При сниженном показателе водоцементного соотношения смесь быстро схватится в течение первых трех дней, но такой бетон будет иметь меньшую прочность, чем тот, который был приготовлен с повышенным соотношением воды и цемента, при условии, что соблюдались все технологические условия. Поэтому при изготовлении бетонных смесей подбирать варианты с оптимальным значением водоцементного отношения.
При высоких водоцементных отношениях пространство между двумя цементными зернами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации цемента. Остается избыточная вода, которая испаряется и оставляет пустоты (поры, капилляры).
Вывод
Правильное водоцементное соотношение – одно из главных условий получения качественного бетона. При этом известное правило, что для гидратации цемента требуется только 25% воды от его массы, не применимо на практике. Это связано с тем, что некоторый излишек воды должен обязательно оставаться для обеспечения подвижности раствора. Малое количество воды негативно сказывается на прочности конструкций и монолитов после полного схватывания, делает невозможным качественное уплотнение смеси. Поэтому при производстве бетонов различных марок необходимо придерживаться технологических требований.
Лишняя влага в строительном растворе тоже приводит к снижению его качества. Если жидкость не связана должным образом, то компоненты раствора расслаиваются в нем относительно собственной плотности. В результате вместо монолита получается «слоеный пирог», не соответствующий никаким техническим требованиям. Главным признаком излишка воды — ее выделение на поверхности уложенного монолита. Поэтому, в тех случаях, когда требуется дополнительная удобоукладываемость раствора, например, заполнении опалубки с густым армированием, лучше использовать пластификаторы. Они придадут раствору дополнительную подвижность без добавления излишней воды. Обязательно нужно учитывать тот факт, что при укладке бетонной смеси при температурах ниже нуля, В/Ц должно быть как можно ниже, чтобы большая часть воды участвовала в гидратации вяжущего с выделением тепла.
В частном строительстве для получения нужного водоцементного соотношения целесообразно сделать пробный замес. Для этого к одной части цемента добавляют 3 части песка, слегка увлажняют получившийся материал и добавляют 5 частей щебня. После этого вода добавляется мелкими порциями из мерной посуды (чтобы знать ее объем) для получения нужной подвижности раствора. После этого ком бетонного раствора укладывают на ровную поверхность – если он держит форму, водоцементное отношение оптимальное, если расплывается – воды много, когда ком разваливается и расслаивается, в него нужно дополнительно добавить воду.
Что такое водоцементное отношение для бетона и почему его нужно учитывать
Водоцементное отношение – это отношение объема воды к массе цемента в бетонном замесе. От величины данного параметра напрямую будет зависеть непроницаемость бетона. В строительстве водоцементное отношение высчитывается по формуле в/ц = масса воды/масса цемента, обычно равно 0.25, что в пропорциях получается как 1:4.
Некоторые добавляют воду в соотношении 0.35-0.6 для облегчения работы с раствором, что сказывается на прочности кладки или монолита. Поэтому если есть необходимость сделать раствор более текучим, но сохранить прочность, можно использовать специальные пластификаторы.
Соотношение песка, воды и цемента влияет на стойкость бетона к усилию на сжатие. Чем больше воды в смеси, тем менее прочным будет бетон, более проницаемым и менее плотным, что соответствующим образом сказывается на прочности и долговечности всего здания или конструкции. Лишняя вода, которая не вступила в реакцию, в процессе застывания бетона будет испаряться и может стать причиной появления трещин, пустот, иных дефектов.
Бетон затвердевает при прохождении химической реакции воды с цементом и песком – реакции гидратации, сопровождаемой выделением тепла (теплота гидратации). Для получения качественного раствора для каждого кг цемента берут 250 миллилитров воды.
Предварительный расчет
Перед тем, как готовить бетон, необходимо посчитать, сколько всего понадобится смеси для выполнения работ. Так, если заливается ленточный фундамент, то значение (по проекту) периметра здания умножают на высоту основания (все расчеты в метрах). В других случаях используют подходящие методы вычисления объема. Полученное число умножается на 250 килограммов, ведь именно столько цемента нужно для замеса куба бетонной смеси хорошей жесткости.
Требования к материалам
Портландцемент М400 В качестве вяжущего средства для приготовления бетона М600.
Если планируется выполнять армирование, фракция частиц должна быть равна максимум четверти наименьшего размера конструкции и трем четвертям просвета между стержнями арматуры. Несоблюдение этих правил приведет к появлению пустот в бетонном монолите, что значительно понизит прочность и долговечность конструкции.
Определение количества воды
Водоцементное отношение для бетона очень важно. Без воды не пройдет реакция затвердения цемента и не удастся получить желаемый результат. Для прохождения реакции достаточно воды в объеме, равном четверти веса цемента. Но мешать такую смесь достаточно сложно, поэтому обычно воду берут в большим объемах, повышая его текучесть (пластичность).
С добавлением воды в смесь нужно быть очень осторожным, так как лишняя вода способствует заполнению смесью формы самотеком, просачивается через опалубку, долго испаряется, способствует появлению пор в бетоне, распространению трещин. Бетон точно не будет прочным, если в раствор влито много воды.
Для того, чтобы цементный раствор поддавался укладке и плотно заполнял форму, гарантируя максимальную прочность, обычно берут показатель 0.6. Нужно отметить, что такое водоцементное отношение актуально для бетона марки М75: для приготовления кубического метра раствора берут около 150 л (кг) воды.
Чтобы понять, сколько воды нужно, желательно понять принцип ее действия в растворе. Вода нужна для двух функций: прохождения химической реакции схватывания и отвердевания цемента (около 30% от общего веса воды, что используется) и придания текучести бетону (чтобы с ним можно было работать). Таким образом, большая часть воды нужна для повышения комфорта работы со смесью – ее-то и можно уменьшать: добавлять пластификаторы, работать с жестким бетоном, трамбуя его специальными вибраторами или вручную.
Жесткий бетонный раствор
Жесткий бетон содержит небольшой объем воды в составе. В процессе укладки требует мощного механического уплотнения, прессования или трамбовки. Для приготовления жесткой смеси берут сравнительно немного цемента. Использование такого бетона актуально для создания сборных железобетонных конструкций в условиях заводов, оборудованных мощными машинами для уплотнения. В индивидуальном строительстве такие бетоны редко применяют.
Нужную прочность получают посредством соблюдения пропорций ингредиентов в бетоне. Чтобы понять, подойдет ли выбранная пропорция для приготовления прочного бетона и выполнения работ, желательно сделать пробный замес.
Пробный замес
Чтобы в домашних условиях приготовить бетон нужной консистенции и характеристик, выполняют пробный замес. Сначала все работы выполняются с использованием мастерка или лопаты совкового типа, потом же, после определения нужной пропорции, используют бетономешалку.
В емкость или на стальной лист, подготовленную площадку насыпают лопату цемента, 3 полных лопаты песка, увлажняют смесь, тщательно перемешивают лопатой. Далее всыпают крупную фракцию в объеме 5 лопат, добавляют по чуть-чуть воду и мешают, пока не получится вязкая консистенция. Воду лучше лить из емкости, чтобы определить нужный объем.
Потом бетонную смесь берут в руки, делают шар, кладут на любую площадку. На руках явных следов цемента быть не должно, а ком затвердеет и сохранит форму – значит, замес правильный. Такой бетон соответствует марке М75. Если же ком плывет – в нем много воды. Расслоение говорит о недостаточном объеме воды.
Если есть время ожидать затвердения раствора, можно провести другую проверку: залить бетон, выждать нужный период, потом ударить по монолиту зубилом в попытках расколоть. Если зубило вошло в толщу максимум на 5 мм, водоцементное отношение правильное, это бетон М75. И кусочки от монолита откалываться не должны.
Советы по работе с бетоном М75
В процессе замеса и укладки жесткие цементные смеси требуют знания правил работы с ними. Бетон марки М75 довольно часто применяется в частном строительстве, так как демонстрирует хорошие показатели усилия на сжатие (до 75 килограммов силы на квадратный сантиметр площади). Этого достаточно для гарантии надежности и долговечности конструкции. Нагрузки на изгиб/растяжение компенсируются армированием.
О чем нужно помнить:
Водоцементное отношение – очень важный параметр для замеса правильной бетонной смеси с нужными характеристиками. Поэтому всегда до начала приготовления раствора нужно все тщательно просчитывать, чтобы получить желаемый результат.