Расчет бетона

Деревянная стенка

Подпорная стенка на участке, изготовленная из дерева, это неплохая возможность сэкономить. Но все будет зависеть опять-таки от уклона рельефа. Чем круче участок, тем толще должна быть стенка. Поэтому если угол наклона небольшой, то для сооружения стены можно использовать доски. Если наклон крутой, то без брусов не обойтись. К примеру, на фото ниже именно такой вариант и показан.

Подпорная стенка из брусовИсточник hozsektor.ru

Отличный вариант – стена из бревен, которые устанавливают вертикально. Хотя есть вариант и горизонтального расположения. Но здесь, как и с досками, придется устанавливать через определенное расстояние вертикальные столбы, которые выполняют функции подпорок всей конструкции.

Что касается древесины, то этот материал быстро теряет свои свойства и качества под действием влажности. Поэтому пиломатериал обязательно обрабатывают антисептиками и защитными слоями, к примеру, краской или лаком. Подземную часть обязательно покрывают гидроизоляционным материалом: битумная мастика, рубероид, специальные полимерные пленки.

Видео описание

В видео показана удерживающая стена из вертикально уложенных бревен:

Бетонная стена

Здесь имеется в виду монолитная подпорная стена из бетона. Это самая дорогая и сложная конструкция, на которую приходится расходовать большое количество времени. Все дело в том, что залитый бетон должен выстоять определенное время, за которое он набирает свою марочную прочность. А на это обычно уходит не менее 28 дней. И только после этого можно проводить засыпку грунтом и быть уверенным, что построенная конструкция под действием земли не сломается.

Что касается самой технологии сооружения подпорной стены из бетона, то это стандартный процесс с установкой опалубки, армирующего пояса и заливки самого бетонного раствора. армирующий каркас можно не использовать, если стенка будет небольших размеров, то есть давление грунта будет незначительным. В остальных случаях без арматуры или сетки не обойтись.

Видео описание

В видео показано, как надо заливать из бетонного раствора подпорную стену с установкой опалубки и укладкой внутрь армирующего каркаса:

Дополнительная классификация

По назначению и используемому материалу удерживающие грунт конструкции были обозначены. Просто добавим, что это не все стройматериалы, которые применяют в строительстве этих сооружений. К примеру, есть интересные варианты, сильно отличающиеся от предыдущих. Это стенки из автомобильных шин, бетонных колец или вазонов.

Подпорная стенка из автомобильных шинИсточник i.pinimg.com

И следующие пункты классификации:

1. Неглубокие и глубокого заложения. Последние – это сооружения, в которых глубина заложения больше толщины стенки в два или три раза.
2. Высота конструкции: невысокие – до 1 м, средние – 1-2 м, высокие – более 2 м.
3. Отдельно расположенные или скрепленные с другими строительными элементами: лестницами, пандусами и прочими.
4. Учитывается устойчивость постройки, она же массивность. Об этом надо рассказать более подробно.

Устойчивость подпорных стенок

Здесь четыре категории: 

1. Массивные. Обычно их габариты по всем сторонам одинаковые, то есть высота равна ширине. Собирают эту разновидность из сборного железобетона, камня и кирпича. Такая стена легко выдерживает большое давление грунта за счет своей массы. Этот вариант самый дорогой и трудоемкий.
2. Полумассивные. Устойчивость обеспечивается не только массивностью конструкции, но и весом грунта, который располагается на фундаментной плите. Поэтому чаще всего эти сооружения представляют собой монолитные конструкции.
3. Тонкоэлементные. Чаще это стенки из бетонных плит. Устойчивость в основном обеспечивается грунтом, лежащем на фундаментной плите.
4. Тонкие. У этого вариант устойчивость определяется только силами защемления грунтом.

Классификация подпорных стенок по устойчивостиИсточник cf.ppt-online.org

Коротко о главном

Подпорная стеновая конструкция используется на земельных участках с неровным рельефом. Главная ее задача – стать преградой для сползающего по уклону грунта и создать условия формирования ровного участка.

Материалами для сооружения могут быть камень, кирпич, бетонные блоки, пиломатериалы. Нередко эту конструкцию возводят в виде монолитного строения.

Стенка может выполнять дополнительно декоративное наполнение ландшафтного дизайна.

Были рассмотрены подпорные стенки: их виды и конструкции.

Щебень и гравий — наиболее популярные наполнители для бетона

Основным наполнителем для бетонов всех марок является щебень или гравий – измельченная горная порода. Чаще всего используется щебень. Он также делится по фракциям, и имеет шероховатую, неровную поверхность.

При подборе состава бетона следует также учесть, что морская или речная галька не может служить заменой щебню, так как гладкая, отполированная водой поверхность значительно ухудшает сцепление камня с остальными компонентами смеси.

Щебень подразделяется на следующие фракции:

Очень мелкий — 3 — 10 мм.

Мелкий — 10 — 20 мм.

Средний — 20 — 40 мм.

Крупный — 40 — 70 мм.

Чтобы ваш бетон простоял долгие годы и не разрушился, следует помнить, что максимальный размер камней в щебенке не должен превышать 1/3 от минимальной толщины будущего изделия. 

Еще берут в расчет такой показатель, как пустотность наполнителя – объем пустого пространства между камнями щебня. Вычислить его просто – взять ведро известного объема, заполнить его щебнем до краев, и мерной емкостью лить в него воду. Зная, сколько вошло жидкости, мы можем вычислить пустотность щебня. К примеру, если в 10 литровое ведро щебня влезло 4 л воды, то пустотность этой щебенки – 40%

Чем меньше пустотность наполнителя, тем меньше расход песка, и, что немаловажно – цемента

Для максимального заполнения пустот следует применять различные фракции щебня: мелкий, средний, крупный. При этом необходимо учитывать, что мелкой фракции должно быть не менее 1/3 от общего объема щебня.

Помимо гранитного щебня и гравия, в зависимости от назначения бетона, используют керамзит, доменный шлак, а также другие наполнители искусственного происхождения. Для легких бетонов применяют древесную стружку, и измельченный пенополистирол. Для сверхлегких бетонов – газы и воздух. Однако создание легких и сверхлегких бетонов сопряжено с рядом сложностей, и правильно изготовить такой продукт вне промышленного цеха вряд ли удастся.

В зависимости от плотности, все наполнители для бетона подразделяют на пористые (<2000 кг/м3) и плотные (>2000 кг/м3). Также не стоит забывать, что природные наполнители имеют небольшой радиационный фон, который присущ всем гранитным породам. Конечно, это не источник радиационного загрязнения, но все-таки стоит помнить о таком свойстве натурального камня в качестве наполнителя бетона.

Самодельная подпорная бетонная стенка

Если уклон поверхности вашего участка не слишком большой, то изготовить своими руками подпорную стенку из бетона будет не сложно. Для примера: вам необходимо построить подпорную стену высотой 1,2 м (над уровнем почвы). В целях экономии строительного материала (арматурного прутка и бетонного раствора) рекомендуем выбрать тонкостенную уголковую подпорную стену с Т-образным основанием. Как сделать подпорную стенку из бетона (три основных этапа):

Подготовительный этап

Сначала готовим эскиз, чертеж и схему армирования.

Затем приступаем к земельным работам. Производим разметку с помощью колышков и строительного шнура. Выкапываем траншею необходимой ширины (немного больше ширины опоры с учетом опалубки) и глубины (с учетом толщины опоры и подушки из песка и щебня). Землю из траншеи складируем на свободном участке (впоследствии она понадобится для засыпки с обеих сторон стены). Засыпаем на дно траншеи песок (толщина слоя около 0,2 м) и трамбуем его (периодически смачивая водой). Затем засыпаем такой же слой щебня и также его утрамбовываем (виброплитой или ручной трамбовкой). Поверх обустроенной подушки укладываем геоткань.

Опалубка и заливка раствора

Теперь приступаем к созданию армирующего каркаса. Арматурные прутья «подошвы» и «тела» стены должны быть связаны между собой.

Строим опалубку. Сначала делаем ее только для фундамента стенки. После этого заливаем бетонный раствор по всей длине фундамента, уплотняем его с помощью вибратора. После схватывания раствора, приступаем к монтажу опалубки самой опорной стены. Технология изготовления опалубки и материалы, применяемые для ее изготовления аналогичны обустройству ленточного фундамента.

Важно! В процессе обустройства опалубки в нее необходимо заложить поперечные пластиковые или асбестоцементные трубы для отвода грунтовых вод и осадков, проникающих в почву (нижний край труб должен находиться немного выше уровня грунта с внешней стороны опорной стены). Это значительно снизит нагрузки на внутреннюю сторону вертикальной плиты

Расстояние между поперечными дренажными трубами – 1,0÷1,5 м.

Затем приступаем к заливке бетонной подпорной стенки.

Внимание! Чтобы опалубка не разрушилась или деформировалась во время заливки, этот процесс лучше производить поэтапно. Сначала заливаем раствор на ⅓ высоты по всей длине стенки

Затем производим виброуплотнение залитого раствора. Далее заполняем опалубку раствором еще на треть и так далее.

Для обеспечения наибольшей прочности и однородности всю конструкцию желательно залить за один день. После того, как раствор залит до верхней кромки стенки и полностью утрамбован, поверхность выравниваем и накрываем полиэтиленовой пленкой и оставляем на окончательную сушку. Для предотвращения быстрого испарения воды из раствора (что может негативно отразиться на прочности) в жаркую погоду поверхность раствора периодически смачиваем.

Гидроизоляция и обустройство дренажной системы

По истечении 7÷9 дней приступаем к демонтажу опалубки. Для обеспечения долговечности бетонные поверхности стенки покрываем гидроизолирующим материалом (например, специальным составом на основе жидкой резины).

Далее приступаем к обустройству дренажной системы для подпорной стены из бетона по следующей технологии:

• По всей длине стенки с внутренней стороны (то есть со стороны склона) укладываем перфорированную трубу (обязательно обернутую водопроницаемой геотканью).
• Затем засыпаем эту трубу щебнем.
• Поверх щебня укладываем геотекстиль (чтобы сохранить свободное пространство, не заполненное грунтом, между отдельными частицами щебенки).
• Свободный конец трубы (с одной или обеих сторон стенки) выводим в дренажную канаву (или колодец) или ближайший водосборник.

На окончательном этапе засыпаем грунтом свободное пространство вокруг стенки.

Важно! К засыпке грунта приступаем только после того, как подпорная стена из бетона наберет окончательную прочность и сможет выдерживать значительные нагрузки со стороны склона, то есть не ранее чем через месяц. Далее приступаем к декорированию видимой части построенной подпорной стенки

Для этих целей обычно применяют облицовочную плитку, натуральный или искусственный камень

Далее приступаем к декорированию видимой части построенной подпорной стенки. Для этих целей обычно применяют облицовочную плитку, натуральный или искусственный камень.

Ленточный фундамент

Ленточное основание представляет собой замкнутую железобетонную конструкцию, погруженную в грунт на определенную глубину и проходящую под несущими стенами будущего строения. На сегодняшний день это самый популярный, но и самый сложный для вычислений вид фундамента.

При его расчете оперируют следующими величинами:

1. Длина внешней стороны фундамента (Д).
2. Ширина внешней стороны фундамента (Ш).
3. Толщина внешних (Т) и внутренних (т) элементов конструкции. Как правило, этот параметр берется на 10−30 см больше, чем толщина стены, что будет опираться на данную часть фундамента.
4. Глубина фундамента, зависящая от веса будущей постройки, типа почвы, уровня ее промерзания, особенностей рельефа и климата местности.

Способ первый состоит из следующих этапов:

1. Вычисляется площадь фигуры, образованной внешними стенами фундамента, перемножением величин Д и Ш.
2. Вычисляется объемы пустот, образованных внутренними элементами конструкции. Для этого требуется найти произведение параметров д и ш и удвоить получившееся значение.
3. Вычесть из первого числа второе и умножить полученный результат на показатель глубины фундамента.

Второй способ используется при возведении фундаментов сложной конфигурации или в том случае, когда разные их элементы имеют неодинаковую глубину. Идея метода в том, чтобы разбить сложную фигуру на простые составляющие, вычислить объем каждой из них и найти их сумму. Фундамент условно разбивается на прямоугольные элементы, которые для удобства на чертеже можно обозначить разными цветами.

Далее определяется площадь каждого из прямоугольников как произведение его длины и ширины и умножается на глубину фундамента, после чего полученные значения суммируются.

Суть третьего способа в том, чтобы:

1. Найти площадь поверхности внешних стен фундамента, определив сначала их общую длину. В приведенном примере это будет: 2Ш + 2Д — 4 Т. Полученное значение умножается на толщину Т.
2. Определяется площадь поверхности внутренних стен, как произведение величин ш и т.
3. Полученные значения суммируются и умножаются на глубину фундамента.

Кроме рассмотренного выше прямоугольного фундамента, существуют и другие виды ленточных конструкций. При наличии расширения в нижней части основания, которое может в сечении иметь форму прямоугольника или трапеции, предстоит отдельно подсчитать его объем и прибавить к объему прямоугольной части.

Иногда подошву ленточного фундамента делают более широкой, чем его верхнюю часть, то есть сечение стороны имеет форму равнобедренной трапеции с высотой, равной глубине фундамента. В этом случае порядок подсчетов объема немного меняется.

В соответствии с законами геометрии, площадь равнобедренной трапеции равна площади прямоугольника со сторонами, равными высоте трапеции и ее средней линии.

Площадь трапеции: S = Lh, где L — средняя линия трапеции, вычисляется как сумма длин отрезков AB (точки линии верхушки) и CD (точки линии основания трапеции), разделенная на 2, h — глубина фундамента.

Площадь прямоугольника: S1 = Lh (произведение длин сторон), то есть S1 = S2.

Значит, объем с сечением стороны в виде трапеции ABCD, будет равен объему фундамента с сечением стороны в виде прямоугольника A1 B1 C1 D1, где A1 B1 = C1 D1 = L, A1 C1 = B1 D1 = h.

Горизонтальная нагрузка

К данному комплексу влияющих факторов относятся:

• нагрузка ветровая, чье значение высчитывается по СНиП 2.01.07-85;
• показатель давления бетона на стенки опалубки, для расчета которого применяется следующая формула:

Дб = мВ где,

• Дб – искомый показатель давления бетона кПа;
• м — объемная масса бетонной смеси, кг/м3;
• В — высота слоя бетона, м.

Горизонтальна нагрузка на боковую опалубку

Способ подачи бетонной смеси в опалубку	Горизонтальная нагрузка на боковую опалубку, кПа
Спуск по лоткам и хоботам, а также непосредственно из бетоноводов	4
Выгрузка из бадей емкостью, м³: от 0,2 до 0,8 св. 0,8	4 6

Также к горизонтальным относят вибронагрузки, возникающие при уплотнении бетонной смеси специальными вибрационными инструментами.

Ленточная основа

Схема устройства

Фундамент ленточного типа является наиболее популярным типом основания, он прекрасно подходит для малоэтажного строительства и для возведения домов дачного типа. Ленточный характеризуется отличной прочностью и обусловлен быстрой и простой заливкой, которую без проблем можно произвести самостоятельно.

Рассчитать количество бетона достаточно просто, для этого нужно знать точные параметры, иными словами, ширину фундаментного слоя и его высоту.

Основным удобством в расчетах является то, что лента фундамента имеет прямоугольное сечение, а соответственно, для определения объема бетона эти два показателя необходимо перемножить.

Для того чтобы узнать необходимый объем бетона, нужно длину ленты умножить на сечение.

Следует помнить о том, что высота ленточного фундамента должна быть минимум в 2 раза больше ширины. Общая длина фундамента – это периметр вашего будущего дома с внешней стороны и длина всех межкомнатных перегородок.

Однако здесь имеется один нюанс. Дело в том, что межкомнатные перегородки в основном имеют более легкий фундамент, а соответственно, они имеют свои геометрические пропорции. Иными словами, при расчетах это необходимо учесть.

Это интересно: Расчет расхода битума на пропитку щебня

Состав смеси и ее характеристики

Бетонная смесь состоит из нескольких компонентов. Четыре из них являются обязательными:

1. Вода.
2. Цемент.
3. Крупный заполнитель — щебень.
4. Мелкий заполнитель — песок.

По мере необходимости в бетон вводятся специальные добавки — противоморозные, пластифицирующие, газообразующие, ингибирующие, катализирующие, гидроизолирующие, пигментные, увеличивающие прочностные характеристики.

Вяжущее и заполнители

Цемент является самым применяемым видом вяжущего в строительстве. Этот порошок, произведенный при помощи совместного обжига известняка и глины, связывает воду, образуя твердые соединения. В чистом виде цемент не применяется — при схватывании он трескается. Зато в сочетании с заполнителями он проявляет свои качества.

Характеризуется цемент маркой и классом. Марка — это усредненный предел прочности образца из нормативного состава смеси, приготовленной на основе цемента, а класс — гарантированная прочность такого образца.

Заполнителем чаще всего служит известковый щебень, хотя в ряде случаев используется гранитный. Мелким заполнителем служит песок. К их качеству есть определенные требования. Так, они не должны содержать глинистых частиц, органических загрязнений, химических примесей. Перед замесом все это нужно удалить, промыв заполнитель.

Параметры готовых составов

Замес бетона рассчитывается заранее, потому что от пропорций составляющих будут зависеть характеристики готовой конструкции. К ним следует отнести следующие параметры:

• марка бетона;
• морозостойкость;
• водопроницаемость;
• удобоукладываемость;
• время затвердевания.

Но запланировать соответствующую прочность можно и даже нужно. Если планируется бетонировать конструкцию при помощи бетононасоса, следует подумать о том, чтобы бетон имел хорошую осадку конуса, то есть был подвижным. В противном случае насос либо не станет работать, либо засорится.

Соблюдение технологии

При самостоятельном замесе бетона следует придерживаться правил по приготовлению смеси и ее укладке. Помнить нужно и о создании условий для отвердевания, особенно если это делается в жаркую сухую или напротив, морозную погоду. Последовательность действий при замесе будет следующая:

1. Отмерить нужное количество ингридиентов.
2. Залить в бетономешалку воду.
3. Добавить туда весь цемент.
4. Если планируется введение добавки, то ее добавляют в водоцементную смесь.
5. Засыпать в смесь песок и щебень.
6. Тщательно перемешать до получения однородной массы.

Укладывается бетон в опалубку сразу. Не стоит делать большие перерывы, поэтому крупные конструкции лучше заливать товарным бетоном с миксера. Во время укладки залитую смесь нужно вибрировать. Для этого существуют специальные инструменты — вибраторы. Небольшие объемы можно утрамбовать лопатой или постучать молотком по опалубке. Несоблюдение этого правило снизит качество бетона — в нем образуются пузырьки воздуха, что негативно скажется на прочностных и других характеристиках застывшего бетона.

Как рассчитать состав бетона

Чтобы правильно произвести расчет состава бетона, важно обладать определенными данными. Сюда входят:

Сюда входят:

• Требуемая марка бетона;
• Нужная пластичность смеси;
• Марка цемента;
• Данные о гранулометрическом составе песка и щебня.

Можно выделить два способа расчета состава бетона — по весовому соотношению цемента, песка и щебня и объемному соотношению этих материалов. И в первом и во втором случае цемент всегда принимают за единицу (за одну часть), а все остальные составляющие бетонной смеси в виде части веса или объема цемента. 

Расчет состава бетона по весу

Произведем расчет состава, для получения бетона средней пластичности, марка прочности которого на 28 сутки будет М200. 

Предположим, что мы имеем:

• Портландцемент М400;
• Щебень средней фракции;

Для начала нам необходимо определить водоцементное отношение (В/Ц). В/Ц — это пропорция веса воды и цемента, которая необходима для приготовления бетона определенной прочности. Определяют этот показатель по формулам или опытным путем. Мы предлагаем уже найденные значения В/Ц, которые собрали в виде таблицы.

Таблица № 2. Значения В/Ц для различных марок бетона. 

Марки цемента	Марки бетона
	100	150	200	250	300	400
300		0,75	0,65	0,55	0,50	0,40	—
	0,80	0.70	0.60	0.55	0.45	—
400		0,85	0,75	0,63	0,56	0,50	0,40
	0,90	0,80	0,68	0,61	0,55	0,45
500		—	0,85	0,71	0,64	0,60	0,46
	—	0,90	0,76	0,69	0,65	0,51
600		—	0,95	0,75	0,68	0,63	0,50
	—	1	0,80	0,73	0,68	0,55
— показатели для гравия.   — показатели для щебня.

Зная необходимую марку бетона и используемую марку цемента находим значение В/Ц. В данном случае оно составит 0,63.

Теперь из таблицы № 1 находим необходимо количество воды для получения бетона средней пластичности, при размере щебня 40 мм. В результате получаем значение 190 л/м3. 

После этого мы можем рассчитать необходимое нам количество цемента на 1м3 бетона. Для этого 190 л/м3 разделим на 0,68 и получим 279 кг. цемента. Из таблицы № 3 находим пропорции бетонной смеси, для необходимой марки бетона М200 и марки цемента М400. 

Таблица № 3. Весовые соотношения цемента, песка и щебня.

Марка бетона	Марки портландцемента
400	500
Пропорции по массе, Цемент : Песок : Щебень
100	1 : 4,6 : 7,0	1 : 5,8 : 8,1
150	1 : 3,5 : 5,7	1 : 4,5 : 6,6
200	1 : 2,8 : 4,8	1 : 3,5 : 5,6
250	1 : 2,1 : 3,9	1 : 2,6 : 4,5
300	1 : 1,9 : 3,7	1 : 2,4 : 4,3
400	1 : 1,2 : 2,7	1 : 1,6 : 3,2
450	1 : 1,1 : 2,5	1 : 1,4 : 2,9

Соотношение Ц:П:Щ будет 1 : 2,8 : 4,8. Если цемента нам необходимо 279 кг, то 279 × 2,8 = 781 кг. песка и 279 × 4,8 = 1339 кг. щебня. Итого получается, что для приготовления 1 м3 бетона средней пластичности и марки М200 из портландцемента М400 и щебня средней фракции, необходимо:

279 кг. цемента.

781 кг. песка.

1339 кг. щебня.

190 л. воды.

В домашних условиях для измерения различных сыпучих материалов часто используют 10 литровое ведро. Чтобы вам было проще замерять материалы, мы приведем данные о массе того или иного материала содержащегося в одном 10 литровом ведре:

• Цемента — 13 — 15 кг, зависит от уплотнения.
• Песка — 14 — 17 кг, зависит от влажности.
• Щебня или гравия — 15 — 17 кг, в зависимости от размера фракции.

Необходимо понимать, что методика этого расчета немного уступает методикам применяемым при строительстве крупных объектов, но это куда лучше принципа — давай цемента побольше, чтобы получилось покрепче.

Кроме применения пропорций по массе применяют и пропорции состава бетона по объему. Однако этот способ менее точен. 

Таблица № 4. Объёмные соотношения цемента, песка и щебня для бетона разных марок:

Марка портландцемента	Марка бетона	Пропорции по объему, л	Объем бетона, л, при расходе 10 л. цемента
Цемент	Песка	Щебня
400	100	1	4,1	6,1	78
150	1	3,2	5,0	64
200	1	2,5	4,2	54
250	1	1,9	3,4	43
300	1	1,7	3,2	41
400	1	1,1	2,4	31
450	1	1,0	2,2	29
500	100	1	5,3	7,1	90
150	1	4,0	5,8	73
200	1	3,2	4,9	62
250	1	2,4	3,9	50
300	1	2,2	3,7	47
400	1	1,4	2,8	36
450	1	1,2	2,5	32
Количество воды не указанно и зависит от требуемой консистенции и пластичности бетона.