Расчет ориентировочного состава бетона
Для расчета состава тяжелого бетона необходимо иметь следующие данные: заданную марку бетона Rб, требуемую удобоукладываемость бетонной смеси, определяемую осадкой конуса Oк, см, а также характеристику исходных материалов - вид и активность цемента Rц, насыпную плотность составляющих ρн.ц., ρн.п., ρн.щ(г) и их истинную плотность ρц, ρп, ρщ(г), пустотность щебня или гравия Vп.щ(г), наибольшую крупность их зерен и влажность заполнителей Wп, Wщ(г).
Состав бетона для пробных замесов рассчитывают в следующей последовательности: вычисляют водоцементное отношение, расход воды, расход цемента, после чего определяют расходы крупного и мелкого заполнителя на 1 м3 бетонной смеси:
1. Водоцементное отношение (В/Ц) вычисляют исходя из требуемой прочности бетона, активности цемента и с учетом вида и качества составляющих по следующим формулам:
для бетонов с водоцементным отношением В/Ц ≥0,4
, (1)
для бетонов с водоцементным отношением В/Ц<0,4
, (2)
где Rб — требуемая прочность бетона, кгс/см2 (МПа); Rц – активность цемента, кгс/см2 (МПа); А и А1 – коэффициенты, учитывающие качество материалов (прил. 1).
После преобразования относительно В/Ц приведенные выше формулы имеют следующий вид:
или 
. (3)
2. Расход воды (водопотребность, л/м3) ориентировочно определяют исходя из заданной удобоукладываемости бетонной смеси по прил. 2, которая составлена с учетом вида и крупности зерен заполнителя.
3. Расход цемента на 1 м3 бетона вычисляют по уже известному водоцементному отношению и определенной по прил. 2 водопотребности бетонной смеси. Если расход цемента на 1 м3 бетона окажется меньше минимально допустимого (прил. 3, 4), то из условия получения плотного бетона расход цемента увеличивают до требуемой нормы или вводят тонкомолотую добавку.
4. Расход заполнителей - песка, щебня или гравия (кг на 1 м3 бетона) вычисляют исходя из двух условий:
во-первых, сумма абсолютных объемов всех компонентов бетона равна 1 м3 уплотненной бетонной смеси, т.е.
, (4)
где Ц, В, П, Щ (Г) - расход цемента, воды, песка и щебня (гравия),кг/м3; ρц, ρв, ρп, ρщ(г) – истинная плотность этих материалов, кг/м3;
, 
, 
, 
– абсолютные объемы материалов, м3;
во-вторых, цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен, т. е.
, (5)
где Vп.щ(г) - пустотность щебня (гравия) в рыхлом состоянии; ρн.щ(г) —насыпная плотность щебня (гравия), кг/м3; α - коэффициент раздвижки зерен щебня (гравия); для подвижной смеси принимают (Ок = 4…15 см) в пределах 1,25 - 1,6 в зависимости от расхода цемента (прил. 5); для малоподвижных (Ок =1…3 см) 1,2 - 1,5; для жестких 1,05 - 1,1.
Решая совместно эти два уравнения, находят формулу для определения расхода щебня (гравия) в кг на 1 м3 бетона:
. (6)
После определения расхода щебня (гравия) рассчитывают расход песка в килограммах на кубический метр как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов цемента, воды и крупного заполнителя по формуле
. (7)
5. Определив расход компонентов Ц, В, П, Щ(Г) на 1 м3 бетонной смеси, вычисляют ее расчетную среднюю плотность: ρ.б.см= Ц+В+П+Щ(Г), кг/м3, и коэффициент выхода бетона β - делением объема бетонной смеси (1 м3) в уплотненном состоянии на сумму объемов сухих составляющих, затраченных на ее приготовление:
, (8)
где Vц, Vп, Vщ(г) - объем сухих составляющих, затраченных на приготовление 1 м3 бетонной смеси, м3; Ц, П, Щ (Г) – расход сухих материалов на 1 м3 бетона, кг; ρн.ц, ρн.п, ρн.щ(г) – насыпная плотность сухих материалов, кг/м3.
Значение коэффициента выхода бетона β обычно находится в пределах 0,55—0,75.