Как посчитать марку цемента

Гранит и камень

Зависимость прочности фундамента от марки бетона

Основной прочностной показатель бетонных фундаментов — марка применяемого бетона.
В числовом выражении под маркой бетона принимается предел прочности на сжатие (в кг/кв. см) кубического образца с ребром 0,2 м после вызревания.
Вызревание бетона, после которого он набирает более 80 % прочности, длится около 28 суток, при этом наиболее интенсивно бетон набирает прочность в первые семь суток.
В этот период на фундаментом нужно заботливо ухаживать, предохраняя его от внешних воздействий, как механических, так и атмосферных. Для зреющего (схватывающегося) фундамента очень вредны температурные колебания, воздействие солнечного тепла, осадки, сквозняки и т. д.
Защита созревающего фундамента от неблагоприятных факторов достигается содержанием его весь период схватывания в опалубке, укрытии фундамента полиэтиленовой пленкой, опилками и т. д. Ежедневно (а в жаркую погоду — несколько раз в день) фундамент увлажняют, поливая его поверхность водой.

По окончании процесса интенсивного вызревания (схватывания) бетона, можно оценить его прочность (марку) по изготовленному совместно с фундаментом образцу (куб с длиной ребра 0,2 м).

Марка бетона для фундамента той или иной постройки подбирается из расчета требуемой прочности, т. е. способности выдержать определенную нагрузку.
Что такое нагрузка, и как она рассчитывается, можно узнать в разделе «Техническая механика» сайта Каменский агротехнический техникум.

Для получения бетона необходимой марки следует правильно подбирать заполнители и связующий раствор, а также весовое или объемное соотношение между всеми компонентами, составляющими бетон.
При определении весового или объемного количества всех ингредиентов бетона, за единицу принимают количество использованного цемента, относительно которого производят подсчет других составляющих бетона (заполнителей, воды). Например, если в бетонной смеси на 1 кг цемента присутствует 3 кг песка и 8 кг щебня, то соотношение по весу между материалами — 1:3:8.
Классическое соотношение цемента и заполнителей в бетоне — 1:3:9.

Количество используемой воды определяется относительно веса цемента, т. е. если в смесь, содержащую 100 кг цемента, требуется 40 л воды (1 л воды примерно равен 1 кг), то водоцементное соотношение бетона — 0,4.
Необходимое количество воды в связующем растворе подсчитывается отдельно в каждом конкретном случае, с учетом водонасыщенности заполнителей.

Требуемая марка цемента для получения той или иной марки бетона принимаются по специальной таблице, которая приведена ниже.
В общем случае марку цемента не рекомендуется принимать выше марки бетона в 2-2,5 раза. Для бетонов, применяющихся в особо нагруженных конструкциях, это соотношение может быть снижено до 1,5 или даже до 1.
Следует учитывать, что качественные характеристики цемента очень зависят от продолжительности его хранения, резко снижаясь за несколько месяцев. Правильное хранение обеспечивается изолированием мешков или емкостей в водонепроницаемых (например — полиэтиленовых) мешках, укутыванием в несколько слоев пленкой и т. д. Но даже при таких мерах качество цемента снижается через 1-2 года хранения, поэтому не следует запасаться большим количеством этого материала впрок.
Бытующее мнение, что в случае с изготовлением бетона для фундаментов «кашу маслом не испортишь», т. е. чем больше цемента, тем прочнее получится бетон, совершенно не верно. Предельное содержание цемента в массе бетона не должно превышать полтонны на кубический метр.
Превышение этого соотношения сказывается не только на стоимости бетона, но и на его прочности.

Таблица подбора марки цемента

Для получения требуемой марки бетона можно воспользоваться приведенной ниже таблицей применяемого цемента.

Марки бетона для фундамента и состав бетона

Основным компонентом, нужным для устройства фундамента является бетон. Этот материал больше всего подходит для выдерживания именно статических нагрузок и является в наше время идеальным при строительстве почти любой несущей конструкции.

Бетон — это смесь таких основных компонентов, как вода, цемент песок, гравий или другой наполнитель и различного рода добавок, придающих определённые свойства. Каждый из этих компонентов по-своему важен и без него нельзя получить нужный результат. Рассмотрим их подробнее.

Цемент

Цемент можно назвать основным компонентом в составе бетона. Ведь именно он выступает тем связующим веществом, которое необходимо для прочного соединения все остальных наполнителей. Цемент с водой образует пластичную смесь, называемую цементным молоком. Эта масса, при приготовлении бетона, обволакивает поверхность заполнителей, закрывает все поры между ними и затвердевает.

Как видим, от того, насколько сильно отвердеет цементная смесь, напрямую зависит прочность и, соответственно, несущая способность будущего бетона. Процесс схватывания и нарастание прочности проходит постоянно, в течение всего времени существования фундамента.

Изначально, для строительства фундаментов использовали смеси извести с вулканическим пеплом, глину, другие минералы, содержащие оксиды. Было замечено, что наиболее качественный продукт получается, если предварительно его подвергнуть обжигу.

Современный цемент получают при нагревании до температуры 1470 градусов смеси из гашёной извести, различных силикатов и оксидов, глины. Эта смесь частично плавится и во время прохождения сложных химических процессов образуется гранулированный клинкер. Затем добавляют определённое количество гипса и перемалывают до состояния порошка.

Именно в таком виде мы и представляем себе цемент, бетон для фундамента. Марка бетона как раз и зависит от его составляющих (фаз). По составу фаз и дополнений, цемент подразделяется на:

• портландцемент;
• глинозёмистый;
• смешанный;
• кислотоупорный.

Основная масса продукции для современных конструкций делается из портландцемента.

Песок

Песок — это остатки от естественного разрушения твёрдых каменных пород, имеющие форму зёрен различной крупности (фракций). В строительстве используют различные виды песка:

1. Речной песок. Этот продукт добывается со дна рек и озёр специализированными драгами. Обычно это уже довольно чистый песок, без примесей, но мелкий.
2. Карьерный. Здесь добыча идёт в карьерах на крупных месторождениях. Этот песок может содержать большое количество примесей, глины, но сразу промывается и на выходе получается чистый, крупной фракции продукт. Иногда песок не моют, а просто просеивают через вибросита. При этом очистка идёт только от камней и очень крупных включений.
3. Искусственный песок идёт на специальные работы, такие как торкретирование бетонных поверхностей или перфорация скважин. Это очень твёрдый, чистый, сыпучий и крупный песок.

Для производства бетона чаще всего используется речной или карьерный песок в зависимости от того, какой добывается в этом районе. Но желательно песок применять более крупный, с наименьшим количеством глинистых примесей.

Крупные заполнители

Вообще, заполнители в бетоне играют двойную роль. Цемент, если замешать его без песка и гравия, потрескается уже в начальной стадии твердения из-за неравномерных усадочных деформаций. В случае применения заполнителей создаётся жёсткий скелет, который и воспринимает почти все деформации в цементном камне.

Заполнители занимают около 80% объёма и позволяют значительно сократить необходимое количество цемента и уменьшить стоимость бетона. К мелким заполнителям относится песок. К крупным — щебень различных фракций, гравий, шлаки, отходы металлургических производств, керамзит, пемза. Для бетона лучше использовать щебень фракции 20−25 мм, но крепких пород. Крепость заполнителя должна быть выше, чем проектная прочность приготовляемого бетона.

Добавки

Для улучшения характеристик бетона по отдельным показателям применяются специализированные добавки. Иногда необходимо увеличить пластичность, морозостойкость, водонепроницаемость, жаропрочность или ещё какие-то характеристики. Таких добавок промышленность выпускает огромное количество и ассортимент их постоянно обновляется.

Как приготовить цемент при низкой температуре

Схема приготовления бесклинкерного цемента на основе специального гидравлического шлака.

Не всегда строительные работы осуществляются в теплое время. В некоторых случаях приходится возводить здания и другие сооружения при отрицательном значении термометра. Особенно это касается кладки кирпича. Здесь необходимо соблюдать некоторые правила.

Во-первых, не рекомендуется использовать специальные добавки, если работы проводятся при температуре -5°С. Если температура еще ниже, то добавки могут оказаться очень кстати. Без их отсутствия могут плохо получиться лицевые швы кирпичной кладки.

Во-вторых, требуется высушить песок. Очень часто его заготавливают заранее. Проще всего просушить привезенный замерзший песок в теплом помещении, где имеется отопление. Если этого не сделать, цемент может получиться не той консистенции, и трудно будет рассчитать пропорции компонентов. В-третьих, при отрицательной температуре вода быстро замерзает.

В данной ситуации потребуется предварительно ее подогреть или провести шланг из теплого помещения. В-четвертых, в строительных магазинах имеется широкий выбор специальных добавок для раствора, чтобы он быстро не замерзал во время и после приготовления.

Как рассчитать объём упакованного цемента

Производители указывают информацию на упаковочной таре или в сопроводительных документах, как отношение массы с объёмом.

Определив объём 1 кг цементного состава можно вычислить и 50 кг.

1 : 1300 = 0. 0008
0.0008 х 50 = 0.04 м. куб.

Арифметический расчет отличается от практического, выходом готового раствора.

На значение влияют:

• вяжущие компоненты
• песок
• щебень
• вода
• усадки

Поэтому в результате возможны колебания килограммов полученной смеси. Следует учитывать некоторые особенности. Когда берут комплектующие для изготовления цементного порошка их объём меньше приготовленного вещества.

Результат, получается, от влияния технологического процесса:

• измельчения ингредиентов
• смешивания между собой
• образования воздушных промежутков между крупицами

Эти свойства отличают вещества в состоянии абсолютной плотности с насыпной, в которой присутствуют поры и воздух между частицами.

Поэтому изготовитель указывает на таре последнее значение, она используется при определении объёмов. В свежем цементе меньшая плотность, а значит, на выходе получается большой объём и небольшая масса.

При длительном хранении материал слеживается, увеличивается плотность и уменьшается значение объёма.

Марка цемента для кирпичной кладки напрямую зависит от вида кирпича, его формы и назначения. Так, для строительства фундамента здания используется полнотелый кирпич, который не требует много раствора. Наружные стены дома выкладывают пустотелым видом кирпича, используя при этом больше цемента для заполнения пустот.

Объем цемента для изготовления 1 м 3 раствора, используемого для стяжки, высчитывается согласно планируемой нагрузке на пол. Как правило, здесь используются растворы марок М 150 и М 200. При подборе смеси для кладки одинарного или полуторного кирпича требуется 0,20-0,25 м куб на 1м 2 , для поверхности из блоков – 0,05 м куб на 1 м 2 .

Разновидности бетона

БС может приготавливаться на стационарных бетонных заводах и в полевых условиях на стройплощадке. Это две разные категории, каждая из которых имеет свое назначение. Заводской бетон используется для изготовления сборных ж.б. изделий в промышленных масштабах, бетонирования монолитных несущих конструкций многоэтажных зданий.

Для строительства загородных домов используется в основном смесь бетонная, которая приготавливается на объекте. Поэтому определить, как расходуется цемент на куб бетона можно по-разному.

В зависимости от назначения тяжелый бетон делится на несколько разновидностей:

1. Для сборных ж.б. изделий и конструкций.
2. Быстротвердеющий.
3. С тонкомолотыми активными добавками.
4. Гидротехнический.
5. Дорожный.
6. Обычный для гражданского строительства.

Для каждой разновидности необходим отдельный расчет потребности вяжущего.

Расчет цемента для бетона заводского изготовления

Все поступающие материалы для изготовления БС, проходят лабораторный контроль.

Для подтверждения отпускной марки цемент испытывается на прочность, скорость схватывания. Определяется сколько весит куб цемента, песка, щебня, фактический гранулометрический состав, наличие глины и пыли.

Полученные данные служат основой для расчета состава БС, который определяется по формулам. Они имеются в специальных справочниках. Для начала определяется водоцементное отношение (В/Ц), значение которого влияет на прочность бетона. Оно зависит от качества песка, щебня и марки цемента. Для этого используются следующая формула:

в/ц=ARц/(Rб±0.5Rц), где: А коэффициент, который характеризует качество заполнителей. Принимается по таблице. Rц –марка цемента, Rб – класс бетона.

Удобоукладываемость БС, количество воды определяются по таблице. Количество цемента определяется по формуле:

Ц=В : В/Ц, где В объем воды в л.

Необходимое количество щебня, песка определяется по формулам, в которых учитывается плотность, пустотность. Объем воды корректируется в зависимости от влажности инертных заполнителей с учетом химических добавок. После расчета потребности цемента, инертных добавок, воды, в лаборатории изготавливают бетонные кубики, прочность которых определяется с помощью пресса. Расчетный состав БС передается в производство.

Расчет цемента для БС, изготавливаемой на строительной площадке

На строительном участке отсутствует лаборатория, инертные заполнители привозят прямо из карьера, цемент — из магазина. В данном случает вся ответственность за качество бетона ложится на производителя работ. Он обязан потребовать у поставщиков паспорта и сертификаты качества на привозимые материалы. Кроме того необходимо проверить фактическое состояние материалов, целостность информации на упаковке вяжущего. Расчет потребности цемента производится с учетом полученных данных.

В загородном строительстве бетон, приготовленный на стройплощадке, используется в основном для фундаментов, подготовок под полы, площадок, тротуаров. Для бетонирования несущих конструкций монолитного каркаса, особенно перекрытий, надо использовать БС, изготовленную в заводских условиях.

На заводских упаковках цемента указываются объемные пропорции бетона различного класса. Их можно использовать для приготовления смеси с учетом качества песка и щебня. Для фундаментов используется бетон класса В 15 (М200). Чтобы приготовить 1 м ³ такой БС необходимо израсходовать 240 кг цемента, при условии, что инертные материалы соответствуют нужному качеству.

Если к бетону предъявляются не очень строгие требования, то можно использовать соотношение 1:2:4:0.5 (цемент, песок, щебень, вода соответственно). В результате состав 1 м ³ бетонной смеси для фундаментов будет состоять из 240 кг цемента, 480 кг песка, 1250 кг щебня, 180 л воды.

Согласно рекомендациям СНИП для бетона класса В 7.5 надо израсходовать 214 кг портландцемента М 400, класса В 40 – 380 кг.

На основании этих данных можно рассчитать количество заполнителей. Если качество песка, щебня не соответствуют нужным требованиям, то количество вяжущего увеличивается без изменения веса инертных материалов. На стройплощадке не всегда имеются весы, поэтому надо руководствоваться справочными данными объемных весов.

• Насыпной 1 куб цемента весит 1100 кг. В ведре на 10 л будет 11 кг.
• Объемный вес щебня 1350 кг/м³. В ведре на 10 л 13.5 кг.
• Объемный вес песка 1600 кг/м³. В ведре на 10 л 16 кг.

Фактический объемный вес составляющих может быть другим. Обычно он указывается в паспортных данных. Поэтому необходимо произвести корректировку при выполнении расчетов. Затем определить дозировку на один замес с учетом объема груши мешалки. Количество воды корректируется пробной порцией бетона с учетом качества и размера опалубки. При этом БС надо обязательно вибрировать.

Типы заполнителей бетонного раствора

На прочность бетона влияют заполнители и их пропорции в растворе, а также фракции гранул и влажность сыпучего материала. Песок по крупности подразделяется на:

1. Крупнозернистый с размером фракций 3,5-2,4 мм;
2. Среднезернистый с размером фракций 2,5-1,9 мм;
3. Мелкозернистый с размером фракций 2,0-1,5 мм;
4. Очень мелкий песок с размером фракций 1,6-1,1 мм;
5. Тонкий песок с размером фракций ≤ 1,2 мм.

Для обустройства подушки и обратной засыпки нужно использовать песок крупной и средней фракций, очищенный и без примесей в виде камней, глины и грязи. Присутствие пыли и ила не должно превышать 5% от общего объема песка.

Макроструктура бетона

Рациональные марка бетона для заливки фундамента различных классов (марки цемента по ГОСТ 10178)

Чтобы проверить степень загрязненности песка в домашних условиях, нужно взять 200 см 3 песка, и высыпать его в емкость объемом 500 мл, после чего залить чистой водой. Через несколько минут воду нужно слить, залить новую порцию, емкость взболтать. Операция по смене воды повторяется до тех пор, пока вода не станет чистой и прозрачной. После этого замеряют оставшийся объем песка: если осталось 185-190 см 3 , то песок имеет 5% запыленность, а значит, пригоден для приготовления прочного бетона.

Набор прочности во времени

Песок для замешивания раствора батона должен быть максимально сухим. Для определения влажности существуют определенные стандарты: если влажность не превышает 1%, то песок считается сухим и его можно применять в растворе. При влажности ≈ 5% песок можно не просушивать, но добавлять в раствор меньше воды. Если влажность песка превышает 10%, песок необходимо просушить.

Объемное соотношение заполнителей в бетоне

Гравий и щебень – это результат дробления горных минералов. Дробленые фракции этих горных пород бывают следующими:

1. Щебень особо мелкого размера с зернами ≈ 3-10 мм;
2. Щебень мелкофракционный – размер зерен ≈ 10-12 мм;
3. Щебень средней фракции – размер зерен ≈ 20-40 мм;
4. Крупнофракционный щебень имеет размер зерен ≈ 40-70 мм.

Чтобы приготовить прочный бетон, рекомендуется добавлять в смесь разные фракции, чтоб зерна разных размеров максимально плотно заполняли воздушные поры в растворе, делая его плотнее, а значит, прочнее. Самая крупная фракция гранул щебня не должна превышать 30% от размера зерен самой мелкой фракции. При этом объем щебня самой мелкой фракции не должен быть больше, чем 30% от всего объема раствора.

Щебень разных фракций

Если бетонный раствор приготавливается с добавлением гравия, то параметр ВЦ (соотношение в растворе воды и цемента) нужно увеличить на 0,05, что на практике означает: воды необходимо добавлять на 5% больше, чем в раствор с щебнем. Чтобы приготовить прочный бетон для фундамента забора или дома, в раствор нужно добавлять только питьевую воду. Морская или техническая вода испортят прочностные характеристики бетона.

Бетон подразделяется на марки и классы в соответствии с его характеристиками, и в таблице отражено, бетон какой марки нужен, чтобы получить прочное сооружение:

Прочность рассчитывается на испытательных стендах, результаты исследований показывают нагрузку, которую выдержит проверяемый бетон без деформации или разрушения в долговременном периоде.

Соотношение классов и марок

Зависимость марок бетона от грунта и стройматериалов

В частном строительстве застройщики редко делают затратные расчеты на прочность, используя практический опыт и применяя три самые распространенные марки бетона:

1. Бетон марки M 200 оптимально подходит для обустройства фундамента легкого деревянного или пенобетонного дома;
2. Такие марки бетона для фундамента дома, как M 250 и M 300, хорошо зарекомендовали себя при заливке фундаментов малоэтажных бетонных или кирпичных домов;
3. Бетон марки M 400 и M 500 используется для фундаментов с подвалов, а также для заливки опалубки под стены в более высотных домах.

Основные параметры бетонного раствора

Чтобы точно определиться, какую марку бетона выбирать для обустройства ленточного фундамента, нужно провести исследование участка, и, если грунтовые воды залегают глубже 2 метров, то рекомендуются такие марки:

1. Деревянный или пенобетонный дом – фундамент из бетона марки M 200;
2. Одноэтажное здание из кирпича – бетон M 250;
3. Бетонное двух- или трехэтажное строение – бетон M 300.

Плитный фундамент нужно укладывать бетонными плитами марки M 350. Буронабивные сваи заливаются бетоном M 200 – M 250.

Дополнительные характеристики и параметры бетона

1. Морозоустойчивость обозначается латинской буквой «F» и означает число полных циклов заморозки и разморозки бетона без признаков разрушения и утраты заданной прочности. Показатели морозостойкости бетона при обустройстве основания необходимо использовать при возведении неотапливаемых зданий и построек. Это такие постройки, как гараж, баня, мастерская, сезонный дачный домик, и т.д. Если строится капитальный дом для постоянного проживания в нем, то морозостойкость бетона особой роли не играет, так как по большей части и стены, и фундамент, и перекрытия дома утепляются и гидороизолируются, плюс оборудуется отмостка;
2. Водопроницаемость. обозначается латинской буквой «W» и означает объем впитываемой бетоном влаги. После символа «W» пишутся цифры в диапазоне 2-10. Большие цифровые значения, например, W 15, применяются в промышленном строительстве, а бетон с водопроницаемостью W2-W4 чаще приходится использовать в строительстве частных объектов. Если водопроницаемость марки бетона равна W6, то бетонный раствор можно применять для плотных грунтов;
3. Удобоукадываемость бетонного раствора обозначается кириллическим чсимволом «П» и последующими цифрами в диапазоне 1-5. Расшифровка обозначений следующая;

• Удобоукадываемость П 1 – при испытаниях бетона на прочность осадка конуса происходит на глубину 1-4 см. Такой раствор считается малопластичным или полужестким. В работе почти твердый, не сползает с лезвия лопаты;
• Удобоукадываемость П 2 – осадка конуса на глубину 5-9 см. Раствор обозначается как среднепластичный;
• Полулитой раствор с удобоукладываемостью П 3 означает, что осадка конуса происходит на глубину 10-15 см. Раствор легко сползает с лопаты, но остается сформованной массой;
• Удобоукадываемость П 4 – это осадка конуса на глубину 16-20 см и больше. Раствор литой и почти текучий;

Удобоукладываемость бетонного раствора влияет на скорость и удобство работы с материалом. В заливке фундамента рекомендуется применять марки П 1 и П 2. С учетом приведенных данных, для фундаментов частных домов рекомендуются такие марки бетона:

При наращивании этажности здания марку бетона тоже нужно повышать, что и приведено в таблице выше.

Подготовил
Самохин Олег Юрьевич