Подбор состава бетона — ГОСТ 27006-2019

Принципы подбора состава бетона

Подбор состава бетонной смеси — процесс определения соотношений компонентов раствора, целью которого является достижение заданных ключевых характеристик бетона после твердения. Его проводят на основании предварительно разработанного задания, которое содержит все ключевые требования к бетонной смеси. В том числе при составлении задания учитываются условия твердения залитого раствора и условия эксплуатации готовых конструкций.

Правильно выполненный подбор состава обеспечивает прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и другие параметры бетонных конструкций необходимые для высокой надежности и долговечности в определенных условиях эксплуатации.

Подбор состава выполняется при организации нового производства товарного бетона, внесении изменений в требуемые показатели его качества. Также его осуществляют при разработке норм расхода исходных материалов для выпуска раствора. Правила подбора состава бетона по ГОСТ 27006-2019 распространяются на тяжелый и мелкозернистый бетон.

ГОСТ 27006-2019 устанавливает следующую последовательность подбора состава бетона:

• Выбор исходных материалов и определение их характеристик. Выбирается цемент, мелкофракционный и крупнофракционный заполнители, модифицирующие добавки. Определяется зерновой состав заполнителей, их насыпная плотность, активность цемента, другие параметры.
• Подбор начального основного состава. Расчет начального основного состава осуществляется на основе требований задания с учетом главного параметра, определяющего прочность. Для тяжелого бетона таким параметром является водоцементное соотношение.
• Расчет начальных дополнительных составов. Осуществляется по аналогичному принципу. При этом изменяемые параметры, по сравнению с основным начальным составом, отличаются в большую и меньшую сторону на 15-30 %. При подборе необходимо предусмотреть не менее 2 дополнительных начальных составов.
• Выполнение опытных замесов и проведение испытаний. Опытные замесы изготавливают из бетона начального основного и каждого из дополнительных составов. Из каждого замеса отбираются пробы для проведения испытаний и изготавливаются контрольные образцы. При этом каждый замес должен иметь объем не менее, чем на 10 % превышающий общий объем проб и образцов.
• Подбор номинального состава. Производится обработка данных, полученных по результатам испытаний. Это позволяет установить зависимости, которые характеризуют влияние соотношения компонентов раствора на нормируемые качественные показатели. На базе таких зависимостей назначается номинальный состав.
• Подбор рабочего состава. Он подбирается на основании номинального состава путем корректировок, отражающих отличия качественных показателей исходных материалов, фактически используемых для производства бетона, от материалов, которые применялись для изготовления опытных замесов.

По результатам проведенной работы составляется карта подбора состава бетонной смеси. Она представляет собой письменный отчет лаборатории о проведенных испытаниях. Форма карты установлена положениями ГОСТ 27006-2019. В карте подбора состава бетона указываются номинальный и рабочий составы, а также итоговая дозировка материалов.

В зависимости от поставленных задач и имеющихся исходных данных могут использоваться следующие методы подбора составов бетона:

• расчетно-экспериментальный;
• ускоренный;
• подбор по таблицам и номограммам;
• математико-статистический.

Расчетно-экспериментальный метод подбора состава бетона называется так, поскольку основывается на проведении расчетов компонентов смеси, опирающихся на подтвержденные экспериментально и научно обоснованные зависимости. Результаты расчетов проходят корректировку по результатам изготовления пробных замесов и испытаний контрольных образцов. Этот метод является наиболее распространенным.

Ускоренный метод используют при недостатке исходных данных. Например, он может применяться если отсутствует информация о качестве заполнителей или активности цемента. В таких случаях подбор выполняется на основе зависимостей прочности бетона от определенных параметров, установленных по результатам предварительно проведенных опытов.

Подбор по таблицам и номограммам применяется при наличии подробных данных о качестве компонентов бетонной смеси. Примером подбора состава бетона этим методом является использование четких рецептур, которые дают указание, в каких объемах использовать компоненты для получения раствора с требуемыми параметрами. Однако нужно учитывать, что подобные рецептуры не могут учитывать ряд факторов, например, условия твердения раствора, характеристики компонентов и т.д. Поэтому результаты подбора являются ориентировочными.

Математико-статистический метод подбора состава бетонной смеси основывается на математической модели, определяющий зависимость между характеристиками готового бетона и расходами компонентов. Он применяется для подбора составов бетона нескольких определенных марок.

Определение водоцементного отношения В/Ц

Водоцементное отношение — это показатель, который характеризует отношение массы воды, используемой для затворения раствора к массе цемента. Это основной параметр, определяющий прочность готового бетона. Чем ниже значение водоцементного отношения, тем выше прочность и плотность материала. При этом уменьшается его подвижность. При высоких значениях В/Ц раствор становится более подвижным, но повышается его пористость и снижается прочность.

Оптимальные значения этого показателя для тяжелых бетонов зависят от типа и условий эксплуатации конструкций, в частности, от действующих нагрузок, климатических и других условий. Примеры оптимальных значений В/Ц для разных видов конструкций:

• 0,3-0,4 — ответственные конструкции, испытывающие значительные нагрузки, гидротехнические сооружения;
• 0,4-0,5 ­— несущие конструкции, фундаменты;
• 0,5-0,6 — плиты перекрытия;
• 0,6-0,7 — стяжки, ненесущие конструкции.

В соответствии с правилами подбора состава бетона определение водоцементного отношения производится по специальным формулам, приведенным в ГОСТ. Эти формулы учитывают марку цемента, требуемую прочность материала, условия эксплуатации готовой конструкции.

Подбор количества воды

Подбор количества воды в составе бетонной смеси осуществляется индивидуально в зависимости от необходимой удобоукладываемости раствора и характеристик используемых заполнителей, в частности, их водопотребности. Подвижный раствор должен содержать в среднем от 160 до 210 литров воды на кубометр. Точный расход воды определяют экспериментальным путем при выполнении пробных замесов.

Подбор количества цемента

Расход цемента определяется, исходя из рассчитанного водоцементного соотношения и предварительно определенного расхода воды. Расчет выполняется по формуле:

Ц = В / (В/Ц), где:

• Ц — количество цемента в составе бетона;
• В — объем воды в смеси;
• В/Ц – водоцементное отношение.

Расчетный расход цемента нужно сверить с минимально допустимым расходом, исходя из требований долговечности в соответствии с СП 63.13330.2018 и проектной документацией. Если полученный по результатам расчетов расход оказывается меньше минимально допустимого, необходимо увеличить его до нормативного значения.

Подбор количества песка

Подбор количества песка осуществляется с учетом требуемой марки бетона, пропорций компонентов раствора, других критериев. Чрезмерный объем песка снижает прочность бетона, недостаточное его количество плохо отражается на удобоукладываемости.

Последовательность расчета количества песка:

• Определение целевой марки бетона.
• Определение требуемых пропорций компонентов с учетом требований ГОСТ, ориентируясь на пробные образцы.
• Определение насыпной плотности песка, которая зависит от характеристик материала и его фракции. Как правило, плотность песка составляет 1400–1600 кг/м³.
• Расчет количества песка на основе предварительно рассчитанного количества цемента, с учетом пропорций, насыпной плотности.

К расчетному количеству песка необходимо применить поправочный коэффициент, составляющий 5–10 % для учета уплотнения, пустот, технологических потерь песка.

Подбор количества щебня

Щебень применяется в качестве крупнофракционного заполнителя, который придает бетону структуру и обеспечивает его прочность. Подбор его количества осуществляется аналогично подбору количества песка.

Подбор количества пластификатора

Пластификатор — модифицирующая добавка, которая повышает подвижность бетона, обеспечивая его требуемую удобоукладываемость без снижения прочностных характеристик и других основных характеристик. Его вводят в состав раствора со строгим соблюдением дозировки. При недостаточном объеме пластификатора не удается добиться требуемых параметров бетона. При введении излишнего количества пластификатора замедляется схватывание раствора, возможно его расслоение.

Необходимая дозировка указывается производителем на упаковке материала. Обычно ее указываются в процентном отношении к массе сухого цемента, либо в кг или мл на 100 кг сухого цемента. Необходимое количество пластификатора рассчитывается, исходя их определенной ранее массы цемента с учетом дозировки.

Рабочий состав бетона

Подбор рабочего состава бетона осуществляется на основе назначенного номинального состава путем его корректирования. При корректировке учитывают фактические характеристики качества исходных материалов, отличающиеся от характеристик, использованных при определении номинального состава.

Корректирование производится по итогам операционного контроля качества фактически используемых исходных материалов и бетонной смеси, полученной из них. При этом выполняется проверка бетона на прочность. Также он проверяется на морозостойкость, истираемость, водонепроницаемость и другие показатели качества.

Бетоны. Правила подбора состава

Подбор состава бетона осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 27006-2019. Действие этого стандарта распространяется на тяжелый и мелкозернистый бетоны. Он был введен в действие с 01.01.2020 г вместо ГОСТ 27006-86, действие которого было прекращено.

ГОСТ 27006-2019 определяет правила, по которым осуществляется подбор, назначение состава бетона и его передача на производство. Составы, подобранные по этому стандарту, применяются при изготовлении бетонных и железобетонных изделий, заливке монолитных конструкций.

ГОСТ 27006-2019. Бетоны. Правила подбора состава