Самостоятельный расчет бетона на фундамент

Расчет расхода бетона

Расчет бетона выполняется на основе готового проекта возводимого здания, который учитывает климатические особенности, инженерные изыскания, а также другие технические нюансы. Только проектная документация позволит определить тип основания и его геометрию, чтобы в итоге возвести надежную и прочную конструкцию, которая прослужит не меньше, чем расчетный период.

Расход бетона определяется в зависимости от типа основания и особенностей его конструкции: количества арматуры в армирующих слоях, форм ребер жесткости и т. д.

Вычисление объема бетона для ленточного основания

Ленточное основание является вторым по затратности бетона после монолитной плиты
Расчет бетона, который будет затрачен на ленточный фундамент, проводится в соответствии с проектом объекта. Для удобства вычислений нужно сделать отдельный эскиз, на котором отобразить геометрию основания, а затем вести подсчет искомой величины.

Поскольку ленточный фундамент в проекции представляет собой ленту, то на эскизе ее рекомендуется разделить на прямоугольники. При сложной форме ленты с наличием дополнительных перегородок внутри периметра здания нужно выбрать прямоугольники так, чтобы большинство из них имели одинаковые размеры.

После разделения ленты на части необходимо измерить их габариты и записать количество совпадающих фрагментов напротив каждого из них. Далее следует провести подсчет площадей прямоугольников: перемножить длину и ширину каждого из них соответственно, а затем умножить на количество повторяющихся частей. Эти значения следует просуммировать и в результате получится общая площадь. Формула для расчета имеет следующий вид:

где an – длина n-ного прямоугольника;

bn – ширина n-ного прямоугольника.

Чтобы рассчитать, сколько надо подготовить раствора для ленточного фундамента, потребуется умножить общую площадь на высоту:

где H – высота ленты.

Расчетная величина не отражает возможной усадки ленточного фундамента, особенно если лента массивная. Поэтому рекомендуется закладывать запас примерно в 2% от полученного значения, чтобы определить, сколько составит общий объема раствора. Наличием арматуры в данном случае можно пренебречь.

Рекомендуем посмотреть видео о том, как просчитать ленточное основание своими руками.

Типы

Далее мы рассмотрим все основные виды фундаментов.

Ленточный

Расчет надо проводить с учетом конфигурации основания дома. По строительным канонам он должен располагаться под всеми стенами: несущими и перегородками, и составлять единую целую непрерывную конструкцию. В сечении такой фундамент – это прямоугольник, стороны которого – это ширина ленты и ее глубина.

Чтобы было нагляднее, приведем пример с числами. Для удобства расчета предположим, что заглубление фундамента составляет 1 м, его ширина 0,5 м. Теперь необходимо рассчитать площадь сечения:

1 х 0,5=0,5 м²

Чтобы рассчитать объем конструкции, надо полученную площадь умножить на длину сооружения. Последний показатель берется из чертежа, который присутствует в проекте дома, или рулеткой замеряются длины выкопанных траншей. Главное – в данном случае необходима общая длина фундаментов, расположенных под всеми стенами. К примеру, общий показатель длины составляет 200 м, значит, надо провести следующие математические действия:

200 х 0,5=100 м³

Это и есть расход бетона в кубометрах на ленточный фундамент с заданными нами параметрами. Необходимо обратить внимание, что в некоторых проектах под несущие стены заливается более мощный фундамент с увеличенной шириной. Поэтому расчет кубатуры бетона надо проводить отдельно под несущие стены, отдельно под перегородки. А в конце обе величины сложить.

Плита

Плитный фундамент — это просто плита с определенными размерами и толщиною заливки.

По сути, это куб, объем которого рассчитывается путем перемножения между собой сторон фигуры. Поэтому надо в первую очередь определиться с величинами сторон.

К примеру, если размеры сооружаемого здания составляют 6 и 9 м, то площадь плиты будет составлять: 6 х 9= 54 м². Объем сооружения будет дополнительно зависеть от толщины заливки, к примеру, 0,3 м. Значит, конечный результат: 54 х 0,3=16,2 м³. Это и есть необходимое количество бетона для такого фундамента.

Если плитная конструкция – это не точная геометрическая фигура, к примеру, как показано на фотографии ниже, тогда необходимо площадь разбить на участки с точными фигурами. В данном случае это два прямоугольника: один основной участок, второй выступ. Объем двух участков надо рассчитывать по отдельности, а затем сложить полученные величины. Это и будет нужный объем бетонного раствора.

Столбчатый

Рассчитать бетон для столбчатого фундамента также просто, но есть здесь свои нюансы. Все дело в том, что столбчатый фундамент – это небольшие в сечении опоры. При этом само сечение может иметь разную конфигурацию. Это или прямоугольник, или круг. В зависимости от выбранного сечения производится и подсчет количества бетона. В основе расчета лежит площадь сечения.
Площадь прямоугольника – это умножение величин его сторон между собой. То есть, точно также были рассчитаны площадь плитного фундамента и сечение ленточного.

1. Площадь круга – это формула, в которой присутствует постоянная величина – Архимедово число (π), равное 3,14, и диаметр круга. Вот эта формула: S=πD²/4. К примеру, если диаметр столба опоры под дом равен 0,2 м, соответственно его площадь будет равна: (3,14 х 0,2) : 4 = 0,157 м².
2. Но перед тем как рассчитать количество бетона на фундамент под одну стойку опору, необходима ее глубина заливки. Для примера пусть это будет – 0,8 м. Значит, объем опоры будет таким:

0,157 х 0,8=0,126 м³.

Теперь нужно полученный результат умножить на количество столбиков фундамента, которые будут заливаться под стенами здания. Для примера возьмем 20 столбов. Поэтому конечный результат будет равен: 20 х 0,126=2,5 м³.

Как видите, рассчитать – сколько кубов бетона необходимо на заливку фундамента – не так сложно. Главное – знать формулы объема геометрических фигур. Есть еще один момент, на который надо обратить внимание. Это армирующий каркас, который закладывается в тело фундаментной конструкции. Изготавливают его из металлической арматуры в виде сетки или клеток. При расчете объема бетонного раствора для заливки фундамента каркас в расчет не берется в виду небольшого его объема.

Расчет расхода бетона для плитного основания

Расчет плитного фундамента намного проще, чем ленточного или столбчатого. Это связано с тем, что его конструкция представляет собой прямоугольный параллелепипед, объем которого рассчитать надо путем перемножения его габаритов:

где а – длина основания параллелепипеда;

b – ширина основания;

H – высота параллелепипеда.

Однако при больших площадях дополнительно требуется усиливать фундамент ребрами жесткости, на которые также будет расходоваться бетон. Поэтому в соответствии с чертежами проекта потребуется дополнительно вычислить расход бетонной смеси по формуле (3), только с подстановкой соответствующих значений. Эти величины нужно сложить с V плиты и получить расчетное количество раствора. В реальной ситуации следует заложить запас примерно в 5% , который пойдет на усадку конструкции при наборе прочности.

Посмотрите видео, как не ошибиться при расчетах количества раствора для заливки основания.

Поскольку в плитном фундаменте отношение длины и ширины превышает в несколько раз его высоту, то в конструкции применяется достаточно много арматуры для повышения ее жесткости и надежности. Это означает, что в целях экономии нужно учесть объем закладываемой арматуры. Формула для его вычисления следующая:

где i – количество арматурных прутьев;

R – радиус арматуры;

L – длина прутьев.

Объем раствора для плитного фундамента будет определен по следующей формуле:

Таблица бетона.

Ввод непросеянного песка с примесями, несвежего цемента или грязного щебня ухудшает структуру материала и отрицательно влияет на процесс набора прочности. Несмотря на повышение подвижности бетона при разбавлении водой нарушать указанную для нее пропорцию категорически не рекомендуется. Это же относится к готовым приобретаемым растворам. Сфера применения различных марок определяется условиями эксплуатации и испытываемыми нагрузками, в частности, выбирается один из следующих вариантов:. М — используется в дорожном строительстве бордюры и при подготовке основания здания к заливке основных конструкций.

Перейти к новому. Подрядчик отказывается предоставлять карту подбора состава бетона ссылаясь на коммерческую тайну.

Не подходит для бетонирования ответственных и нагружаемых участков. М — марка легкого бетона для вспомогательных целей. Сфера применения включает стяжку полов, возведение садовых и пешеходных дорожек, бордюров, фундаменты под легкие постройки, заливку монолитных плит.

М — упрочненная марка бетона, оптимально подходящая для подпорных стен, стяжки полов, фундаментных конструкций, отмосток, садовых площадок и дорожек.

М — тяжелая разновидность, востребованная в частном строительстве. Используется при заливке фундаментов, лестничных маршей, оснований для заборов и хозяйственных построек, плиточных перекрытий с низкой нагрузкой.

Неважно, для каких именно целей вам потребовалась бетонная смесь. Если вы решили готовить ее самостоятельно, то без расчета состава не добиться требуемых показателей прочности. Это связано с тем, что не всегда работы проводятся в идеальных условиях, а смесь весьма чувствительна к изменению температуры и влажности. Еще нужно учитывать, что готовый бетон можно использовать только в течение часов после добавления воды в сухую смесь. Все это время его нужно перемешивать во избежание схватывания.

Допускается применение бетона М в промышленности, но исключительно для малоэтажных домов. М — начальная марка для фундаментов многоэтажных домов.

Этот бетон характеризуется высокой прочностью и водонепроницаемостью и подходит как для возведения многопустотных перекрытий и балок, так и бетонирования монолитных конструкций. Именно из него заливают чаши общественных бассейнов, дороги аэродромов, колонны, опоры, ростверки и другие нагруженные ЖБИ. М — сверхтяжелая быстросхватывающаяся марка. Объявления о помощи. Подбор состава бетона Вид работы:.

Расчет объема бетона столбчатого основания

Чтобы определить, сколько раствора будет затрачено на закладку столбчатого фундамента, необходимо вычислить объем столбов и сделать запас на усадку до 2%. Если столбы с прямоугольным или квадратным сечением, то их объем вычисляется по формуле (3) с подстановкой соответствующих значений.

Для столбов фундамента с круглым сечением расчет проводится по следующей формуле:

где D – диаметр сваи;

i – количество свай;

H – высота сваи.

Для расчета ростверков допускается применение формулы (3).

Расчет количества компонентов бетонной смеси

При закладке столбчатого фундамента не возникает необходимости приготовления всего объема бетона за один раз, как, например, для ленточного или плитного. Поэтому возникает необходимость расчета компонент для самостоятельного замешивания раствора.

Для этих целей используют данные из Таблицы 1 и Таблицы 2. Первая таблица позволит определить расход цемента и подобрать его марку, в зависимости от требований к получаемому бетону. По Таблице 2 определяется примерный расход цементного порошка на 1 м3 готового раствора, а по Таблице 3, сколько потребуется песка и щебня.

Посмотрите видео, как просчитать необходимые пропорции материалов для раствора.

На практике расчет объема бетона под фундамент достаточно редко совпадает с требуемым. Причин для этого существует достаточно много, начиная от технических и заканчивая климатическими. Поэтому все компоненты необходимо приобретать с запасом.

Таблица 1. Соотношение воды к цементу в приготавливаемом растворе

Таблица 2. Расход цемента на 1 м3 раствора

Таблица 3. Определение расхода песка и воды в зависимости от размера щебня

Расчет лабораторного состава бетона

Расчет лабораторного состава бетона производится по методу абсолютных объемов. Согласно этому методу, расход всех четырех компонентов бетонной смеси должен быть таким, чтобы сумма их абсолютных объемов составляла 1000 л (при этом не учитывается небольшой объем вовлеченного воздуха):

(5.8)

где Ц, В, П, Щ

– соответственно расход цемента, воды, песка и щебня, кг.;

ρц, ρп, ρщ

– соответственно истинная плотность цемента, песка и щебня

Расходы материала определяются в следующем порядке:

1) Вычисляется цементно-водное отношение из формулы (5.5), отражающей основной закон прочности бетона( если Ц/В менее 2,5 ):

(5.9)

Если Ц/В > 2,5, что характерно для высокопрочных бетонов, то для расчета используется формула (5.7), из которой следует:

(5.10)

Если к бетону предъявляются дополнительные требования по морозостойкости, водонепроницаемости, то полученные значения Ц/В сравнивают с нормированными и для дальнейших расчетов принимают большее из них.

2) Ориентировочный расход воды (В) принимается по таблице 5.11 в зависимости от требуемой удобоукладываемости бетонной смеси, вида и крупности заполнителя.

Таблица 5.11

Ориентировочный расход воды на 1 м3 бетонной смеси

на плотных заполнителях

Примечания: 1. Расходы воды даны для смесей на цементе с нормальной густотой теста 27 % и песка с модулем крупности Мкр = 2.

2. При изменении нормальной густоты цементного теста на каждый процент в меньшую сторону процент воды следует уменьшить на 3-5 л/м3, в большую сторону – увеличить на ту же величину.

3. В случае изменения модуля крупности песка в меньшую сторону на 0,5 его значения, расход воды следует увеличить на 3-5 л/м3, а при изменении Мкр в большую сторону – уменьшить на ту же величину.

3) Расход цемента определяется уже с учетом найденных значений Ц/В

и
В
:

(5.11)

Полученное значение расхода цемента необходимо сверить с нормативными требованиями ГОСТ 26633 по минимальному расходу цемента, который назначается в зависимости от характера армирования конструкции, условий эксплуатации и вида цемента. Так, например, при использовании бездобавочного портландцемента минимальный расход составляет: для неармированных конструкций – 150 кг/м3, для армированных ненапрягаемой арматурой, подверженных атмосферным воздействиям – 200 кг/м3, для конструкций с предварительно напряженной арматурой, подверженных атмосферным воздействиям – 240 кг/м3. Если в результате расчета по формуле (5.11) получилась величина меньше требуемой по нормам, то следует принять нормативное минимальное значение расхода цемента.

4) Для определения расхода крупного и мелкого заполнителей задаются двумя условиями:

а) сумма абсолютных объемов всех компонентов в уплотненном состоянии равна 1000 л (1 м3), что выражается уравнением (5.8);

б) цементно-песчаный раствор должен заполнить все пустоты крупным заполнителем с учетом некоторой раздвижки зерен этим раствором. Величина раздвижки задается коэффициентом раздвижки зерен крупного заполнителя (щебня или гравия), который показывает, на сколько объем раствора превышает объем пустот. Избыток растворной части необходим для получения удобообрабатываемой бетонной смеси и хорошего (полного) связывания зерен заполнителя в единый прочный монолит. Это условие можно записать уравнением:

(5.12)

где Vп.щ.

– пустотность крупного заполнителя;

ρц

и
ρп
– истинная плотность соответственно цемента и песка,;

– насыпная плотность крупного заполнителя,;

α

– коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя.

Значение коэффициента α

для жестких бетонных смесей принимается равным 1,05-1,15. В подвижных бетонных смесях значение коэффициента раздвижки зерен изменяется в более широком интервале:
α
= 1,25 – 1,55. Величина
α
принимается тем больше, чем выше требуемая подвижность бетонной смеси, так как для увеличения пластичности смеси зерна крупного заполнителя должны быть более отдалены друг от друга.

Для расчета состава бетона может быть использована зависимость α

от объема цементного теста
Vц.т.
(рис. 5.9).

Объем цементного теста рассчитывается по формуле

(5.13)

Решая систему двух уравнений (5.8) и (5.12), можно рассчитать необходимое количество щебня (гравия) на 1 м3 бетона:

(5.14)

где , ρщ

– соответственно насыпная и истинная плотность щебня (гравия), кг/м3.

Расчет расхода мелкого заполнителя (песка П

) на 1 м3 бетона выполняется по формуле

(5.15)

Для обычных тяжелых бетонов расчетная плотность бетонной смеси в уплотненном состоянии, определяемая как Ρб.с. = Ц + В + П + Щ

, (5.16)

находится в пределах 2350-2450 кг/м3.

Расчетный состав бетона уточняется на пробных замесах. Вначале готовится замес бетонной смеси для проверки удобоукладываемости. Вследствие особенностей свойств применяемого цемента и местных заполнителей возможно отличие величины осадки конуса или жесткости бетонной смеси от принятой в расчете. Если смесь окажется более подвижной, то добавляется небольшое количество песка и крупного заполнителя, примерно по 5-10 % до обеспечения требуемой удобоукладываемости. Если же смесь окажется менее подвижной, то добавляют небольшое количество воды (5-10 %) и на столько же увеличивают расход цемента, чтобы сохранить расчетное цементно-водное отношение. Пробные замесы повторяют до тех пор, пока не получат требуемые показатели удобоукладываемости.

В обоих случаях производят перерасчет состава по фактической плотности бетонной смеси, полученной при способе уплотнения, принятом в производственных условиях.

Из бетонной смеси, откорректированной по удобоукладываемости, изготовляют контрольные образцы, которые после твердения в нормальных условиях в течение 28 суток испытывают на прочность при сжатии. Если прочность контрольных образцов отличается от заданной более чем на ±15 %, то корректируют состав цемента в большую или меньшую сторону, изготовляют контрольные образцы и снова их испытывают. Результатом экспериментальной проверки расчетного состава бетона является новый уточненный состав, учитывающий свойства конкретных материалов.

В производственных условиях для приготовления бетонных смесей зачастую используются влажные заполнители. Дополнительная вода, содержащаяся в заполнителях, приводит к необходимости корректировки составов. В результате пересчета расхода материалов с учетом фактической влажности заполнителей получают производственный (рабочий) состав бетона.

Вначале рассчитывается количество воды, привнесенное заполнителями, по формуле

ΔВп = ПWп,

(5.17)

ΔВщ = ЩWщ,

(5.18)

где Wп, Wщ

– влажность песка и крупного заполнителя, %;

ΔВп

и
ΔВщ
– количество воды, содержащееся соответственно в песке и щебне, кг/м3.

Затем устанавливается расход воды с учетом влажности заполнителей:

Вw = В

– (
ΔВп
+
ΔВщ).
(5.19)

Чтобы сохранить при этом расчетное количество заполнителей в смеси, необходимо увеличить их расход на то количество воды, которое в них содержится. В производственном составе расходы песка и щебня, с учетом влажности, будут:

П′ = П + ΔВп. (5.20)

Щ′ = Щ + ΔВщ. (5.21)

Расход цемента при пересчете в производственном составе остается неизменным.

Объем бетонной смеси всегда меньше суммарного объема ее компонентов в насыпном состоянии. Это объясняется тем, что в процессе перемешивания более мелкие зерна заполняют пустоты в более крупных, цементное тесто заполняет пустоты в самых мелких зернах. Для оценки объема получаемой смеси рассчитывается коэффициент выхода бетонной смеси β

:

(5.22)

где – насыпная плотность цемента, песка, щебня, кг/м3.

Коэффициент β

используется также для оценки качества уплотнения бетонной смеси и расчета производительности бетоносмесителей. Среднее значение коэффициента выхода для тяжелых бетонов составляет 0,67, для легких – 0,75.

Основы технологии бетона

Производство бетона включает следующие основные технологические процессы:

— приготовление бетонной смеси;

— транспортирование бетонной смеси;

— укладка и уплотнение бетонной смеси;

— твердение бетона.

Приготовление бетонной смеси осуществляется при последовательном выполнении технологических операций дозирования и перемешивания.

Дозирование компонентов бетонной смеси должно обеспечить точность взвешивания, которая гарантирует соответствие фактического состава заданному. Согласно требованиям ГОСТ 7473, точность дозирования для цемента, воды и добавок должна быть не выше ±1 %, заполнителей ±2 %. Все материалы дозируют по массе, кроме пористых заполнителей, которые дозируют по объему, с корректировкой по массе. Для дозирования используют автоматические дозаторы, обеспечивающие не только требуемую точность взвешивания, но и малую продолжительность операции.

Перемешивание должно обеспечить однородность бетонной смеси за счет равномерного распределения компонентов по всему объему смеси.

Перемешивание отдозированных компонентов производят в бетоносмесителях различной конструкции. Смешивание компонентов происходит за счет многократного перемешивания частиц и отдельных объемов бетонной смеси. В процессе перемешивания преодолеваются внутренние силы: силы трения, сцепления, тяжести и сопротивления смеси сдвигу. Величина этих сил зависит от состава бетонной смеси и свойств исходных материалов. Подвижные смеси с большим содержанием воды и цемента смешиваются значительно легче, чем жесткие смеси с малым расходом цемента, в которых внутренние связи более прочные. Крупнозернистые смеси перемешиваются легче, чем мелкозернистые; смеси с легким заполнителем смешиваются труднее, чем с плотным. Эти особенности бетонных смесей учитываются при выборе смесителя и режима перемешивания.

Бетоносмесители по принципу перемешивания подразделяют на гравитационные и принудительного действия; по режиму работы – на цикличные (периодического действия) и непрерывного действия. В гравитационных смесителях перемешивание происходит во вращающемся барабане с горизонтальной или наклонной осью вращения. Компоненты бетонной смеси загружают в бетоносмеситель, порции материала при вращении поднимаются корытообразными лопастями в крайнее верхнее положение, откуда они свободно падают и внедряются в бетонную смесь в нижней части барабана. Так, в результате многократного подъема и падения, происходит перемешивание.

Стационарные гравитационные смесители периодического действия имеют вместимость по загрузке 750, 1200, 1500, 2400 и 3000 л, частоту вращения барабана 13-20 об./мин. Общий вид смесителя представлен на рис. 5.10.

Длительность перемешивания, зависящая от объема бетоносмесителя и марки по удобоукладываемости бетонной смеси, назначается опытным путем или по данным табл. 5.12.

Таблица 5.12 — Рекомендуемая продолжительность перемешивания бетонных смесей на плотных заполнителях в стационарных смесителях

Смесители непрерывного действия перемешивания находят применение при больших объемах производства бетонной смеси постоянного состава, например, для дорожного строительства.

Для перемешивания жестких бетонных смесей гравитационные смесители не применяются, так как не могут обеспечить однородность смеси даже при увеличении длительности перемешивания.

В этих случаях используют бетоносмесители принудительного действия.

Внутри корпуса таких смесителей установлены специальные смешивающие устройства (лопатки, лопасти и др.), которые прикреплены к вращающимся вертикальным или горизонтальным валам. Эти устройства задают компонентам бетонной смеси принудительное перемешивание.

Циклические смесители по принципу действия подразделяются на:

— противоточные с вращающимся корпусом (рис. 5.11, а);

— роторные с неподвижным корпусом (рис. 5.11, б).

Общий вид роторного смесителя дан на рис. 5.12.

Вместимость циклических смесителей по загрузке 500, 750, 1500 л, частота вращения рабочего органа составляет 15…40 об./мин.

Одновальные смесители используют только для смешивания компонентов мелкозернистого бетона, двухвальные смесители применяют для приготовления обычных бетонных смесей с крупным заполнителем.

Для непрерывного приготовления смесей обычно применяют двухвальные лопастные смесители с горизонтально расположенными валами. Валы вращаются в разные стороны, и лопасти не только перемешивают все компоненты смеси, но и постепенно перемещают смесь от загрузочного отверстия к разгрузочному.