1. Определение среднего уровня прочности

Проектирование состава бетона осуществляется с целью обеспечения среднего уровня прочности (R_у), который принимается с учетом фактической однородности бетона по прочности, характеризуемой коэффициентом вариации (V_n). Если отсутствуют данные о фактической однородности бетона, средний уровень прочности принимают равным требуемой прочности по ГОСТ 18105 для бетона данного класса (марки) при V_n = 13,5 % для всех конструкций из тяжелого бетона, кроме гидротехнических, для которых V_n = 17 %.

Средний уровень прочности в зависимости от V _n определяется по формулам

R_у = R_т^. К_мп = R_н^. К_т^{1 .} К_мп (31)

R_у = В_н^.К_т^.К_мп, (32)

где R_т – требуемая прочность МПа; R_н – нормируемая по маркам прочность, МПа; В_н – нормируемая по классам прочность, МПа; К_мп, К_т¹, К_т – коэффициенты, зависящие от V_n (табл. 29).

Таблица 29

Коэффициенты для расчета среднего уровня и требуемой прочности бетона

Vn, %	< 6	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Кмп	1,03	1,04	1,05	1,07	1,07	1,09	1,09	1,09	1,10	1,10	1,10	1,10
Кт1	0,83	0,83	0,84	0,85	0,87	0,89	0,92	0,96	1,00	1,04	1,08	1,12
Кт	1,07	1,08	1,09	1,09	1,11	1,14	1,18	1,23	1,28	1,33	1,38	1,43

Исходя из условия задачи находим, что R_у = 22,5·1,14·1,09 = 28 МПа.

2. Определение цементно-водного отношения (ц/в)

Сначала определяем цементно-водное отношение (Ц/В)₁, обеспечивающее средний уровень прочности бетона в возрасте 28 суток нормального твердения

R_ц – 0,06 R_ц + 10

(Ц/В)₁ = -------------------------. (33)

0,24 R_ц + 10

(Ц/В)₁ = (28 – 0,06^. 50 + 10)/(0,24^. 50 + 10) = 35/22 = 1,591.

При использовании воздухововлекающей добавки, обеспечивающей увеличение объема воздуха на 2…4 % от объёма бетонной смеси, полученная величина Ц/В увеличивается на 0,01…0,02, а при воздухововлечении 4…6 % – на 0,02…0,04 для компенсации понижения прочности бетона вследствие повышенного содержания воздуха в нём.

В приведенном примере принимаем воздухововлечение 4 %, тогда

Ц/В₁ = 1,591 + 0,02 = 1,611.

При нормируемых требованиях к бетону по водонепроницаемости и морозостойкости величина Ц/В должна быть не менее значений, приведённых в табл. 30.

Таблица 30

Минимальные значения величины Ц/В для бетонов

с нормируемой водонепроницаемостью и морозостойкостью

Марка бетона по водонепроницаемости	Марка бетона по морозостойкости	Ц/В не менее
W2	−	1,43
W4	F100	1,67
W6	F200	1,82
−	F300	2,00
W8	F400	2,22
W12 и более	F500 и более	2,50

Если из условия обеспечения требуемой прочности Ц/В оказалось ниже, чем требуется для заданной водонепроницаемости и морозостойкости, то для дальнейших расчетов принимается табличное значение. В рассматриваемом примере для обеспечения марки бетона по морозостойкости F200 величина Ц/В должна быть не менее 1,82.

Получение среднего уровня прочности бетона после ТВО обеспечивается при величине (Ц/В)₂

R_у + 0,37 R_ц^п + 3,22

(Ц/В)₂ = ---------------------------. (34)

0,43 R_ц^п + 5,6

Произведя соответствующие расчеты, получаем (Ц/В)₂ = 2,199, а с учетом воздухововлечения (Ц/В)₂ = 2,199 + 0,02 = 2,219.

Для дальнейших расчётов принимаем максимальное значение (Ц/В)₂ = 2,219, что гарантирует получение прочности не ниже требуемой как при твердении в нормальных условиях, так и после тепловлажностной обработки.