Как рассчитать объем бетона

Возведение фундамента — один из важнейших этапов строительства любого здания.

Грунты основания могут иметь более низкую прочность, чем строительный материал, из которого выполняются конструкции сооружения. Также грунты могут изменять свои характеристики, например, набухать, усыхать, вспучиваться, проседать, сползать при изменении температуры и влажности. Поэтому при строительстве зданий и других сооружений необходимо обустройство конструкции, заглубленной в грунт, которая опирается на грунтовое основание — более глубоко расположенные слои, обладающие более высокой прочностью.

Фундамент распределяет нагрузку от строительный конструкции на грунты основания, благодаря чему здание обретает устойчивость.

Затраты на обустройство фундамента могут составлять от 25 до 40 % общих расходов на строительство, поэтому так важно тщательно произвести все расчеты до начала строительства: с учетом типа грунта выбрать тип фундамента и материалы, из которых он будет изготовлен.

Конечно, всегда можно сделать выбор с большим запасом надежности, но это может привести к неоправданно высоким затратам на строительство. Правильные расчеты позволяют достичь баланса надежности и экономичности фундамента.

Наиболее распространенным материалом для изготовления фундаментов является бетон. При изготовлении монолитного бетонного фундамента очень важно знать, как правильно рассчитать объем бетона, который потребуется для работы.

Монолитная конструкция обычно заливается в один прием во избежание образования холодных швов. Если бетон заливается в несколько этапов, места расположения швов тщательно просчитываются, и организуются технологическими способами, обеспечивающие монолитность конструкции. Необходимо четко спланировать работы и заранее высчитать, сколько именно кубов бетона потребуется на каждую отдельную конструкцию, которую нужно изготовить за одну рабочую смену. Нехватка даже небольшого количества материалов повлечет сложности в работе. Придется заказывать дополнительные материалы, переплачивать, терпеть убытки из-за простоя.

В статье рассмотрим, как рассчитать объем бетона, чтобы его хватило на выполнение запланированного объема работ.

Важно!

Если фундамент изготавливается собственными силами, нужно учесть, что как правило, два человека за одну рабочую смену могут уложить не более трех кубов бетона, приготовленного в бетономешалке на строительной площадке. Бетон заводского изготовления (в миксерах и с бетононасосом) можно уложить в значительно больших объемах.

От чего зависит выбор типа фундамента

Монолитные фундаменты по форме подразделяются на четыре основных типа:

1. плитные,
2. ленточные,
3. столбчатые,
4. свайные.

Рассмотрим эти типы фундаментов и узнаем, как рассчитать количество бетона, необходимое на изготовление каждого из них.

Выбор фундамента должен учитывать массу конструкции и состояние грунтов основания. На начальном этапе необходимо исследовать грунт на строительном участке, выяснить, на каком уровне находятся грунтовые воды. При ответственном строительстве привлекаются специалисты, которые используют методики расчета по предельным состояниям. Выбирают такие параметры фундамента, при которых предельные состояния не достигаются и, тем более, не превышаются ни при каких обстоятельствах. Также применяется метод численного моделирования поведения грунтов оснований и фундаментов. Он моделирует экстремальные нагрузки на грунты основания и последствия изменений характеристик грунтов для фундаментов и всей конструкции в целом.

В частном строительстве, при постройке легких зданий, летних домов, бань на надежных грунтах в проектировании конструкций фундаментов вполне можно обойтись и собственными силами.

Какие грунты считаются надежными

Надежность грунта зависит от его плотности и способности удерживать воду.

ГОСТ 25100–2020 «Грунты. Классификация», подразделяет основания на скальные и нескальные:

1. У скальных оснований частицы жестко связаны друг с другом и залегают в виде сплошных массивов, имеющих высокую прочность.
2. Нескальные (грунтовые) основания подразделяют по прочности на семь категорий. Они имеют менее прочную связь между частицами, чем прочность самих частиц. К нескальным основаниям относятся песчаные, гравийные, гравелистые, валунные, галечниковые, пылевато-глинистые и пылеватые основания.

Некоторые типы оснований, к примеру, пылевато-глинистые, могут показывать разную надежность в зависимости от уровня пористости и от влажности.

Ненадежными считаются вечномерзлотные грунты и грунты, которые способны сильно насыщаться водой (глинистые, суглинки), особенно, если грунтовые воды залегают достаточно высоко. Они способны при замерзании вспучиваться, что может вызвать разрушение фундамента и всего здания.

Плитные фундаменты

Как понятно из названия, они представляют собой сплошную плиту толщиной не менее 40 см, частично заглубленную в грунт.

Плита расположена под всей площадью здания; она равномерно распределяет нагрузку, поэтому плитные фундаменты очень надежны и могут применяться на любых типах грунтов, включая пучинистые.

К недостаткам плитных фундаментов можно отнести их высокую стоимость, поскольку требуются затраты большого количества материалов и достаточно сложные и объемные строительные работы. Также к недостаткам относят отсутствие возможности устроить подвальные или цокольные помещения в здании.

Ленточные фундаменты

Это наиболее популярный тип фундамента. Монолитный ленточный фундамент представляет собой подобие «ленты», которая расположена под всеми несущими стенами здания на всю их длину. Иногда ее располагают и под перегородками.

Важно!

Монолитный бетонный ленточный фундамент служит до 200 лет.

Ширина ленты составляет максимум 60 см, поэтому ленточные фундаменты более экономичны, чем плитные, требуют меньше затрат материалов и труда.

Ленточный фундамент позволяет обустроить цокольный этаж или подвал в доме. Он должен быть заглублен в грунт ниже точки промерзания. Эти данные для каждого региона различны.

Столбчатые фундаменты

Столбчатый фундамент требует еще меньше материалов, чем ленточный, поскольку он представляет собой набор отдельных опор, имеющих круглое или квадратное сечение.

Опоры располагают по всем углам здания, под всеми пересечениями стен и простенков, а также, если длина стен превышает 6 м, под стенами на определенном расстоянии друг от друга.

Столбы монолитного столбчатого фундамента заливаются прямо на строительной площадке в опалубку.

Площадь подошвы столбчатого фундамента является суммой площадей сечения всех опор. Обычно размер сечения опоры выбирают 30х30 или 20х20 см, таким образом, площадь подошвы у столбчатого фундамента еще меньше, чем у ленточного, поэтому и его надежность ниже. В связи с этим, столбчатые фундаменты не рекомендуется устраивать на пучинистых грунтах при высоком залегании грунтовых вод, а вот для строительства легких домов на надежных грунтах они очень популярны.

Глубину заложения столбчатого фундамента и площадь его подошвы рассчитывают по нормам СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».

На надежных грунтах с уровнем грунтовых вод ниже точки промерзания ставят незаглубленные фундаменты на песчано-гравийных подушках высотой 20–60 см или малозаглубленные (на 40–70 см). На слабых грунтах опоры заглубляют на 10–20 см ниже точки промерзания грунта, однако выше уровня грунтовых вод.

Шаг расположения опор выбирают:

1. для незаглубленных фундаментов — 1,5–3 м;
2. для малозаглубленных — 2–4 м;
3. для заглубленных — 3–6 м.

Если фундамент предназначен для легкого дома, можно увеличивать расстояние между опорами.

Свайные фундаменты

Это тоже отдельные опоры, которые могут быть независимыми или соединенными сверху ростверком. Сваи применяют готовые либо заливают прямо на месте в грунт буронабивным методом.

Особенность свайных фундаментов в том, что опоры сильно заглубляются, поэтому они очень надежны, могут применяться на слабых грунтах, в том числе, для тяжелых и ответственных конструкций. На сваях можно поставить дом на участке с ярко выраженным перепадом рельефа.

Как правильно рассчитать, сколько кубов бетона потребуется для изготовления фундамента

Очень важный вопрос при изготовлении фундамента — расчет количества материалов для строительства.

Его необходимо сделать заранее, чтобы определить бюджет строительства, а также чтобы не оказаться в ситуации, когда материалы закончились в самый неподходящий момент.

Если количество необходимых материалов рассчитано заранее, их можно закупить большими объемами, что всегда выгоднее, чем докупать понемногу.

Какие материалы требуются для монолитного железобетонного фундамента

Монолитные фундаменты выполняются из железобетона; это значит, что для их изготовления требуются следующие материалы:

1. арматура;
2. материалы для изготовления опалубки;
3. бетон.

Бетонную смесь можно заказать на растворном узле готовую либо самостоятельно приготовить ее на строительной площадке, используя бетономешалку или строительный миксер.

Для изготовления бетонной смеси требуются следующие материалы:

1. цемент;
2. мелкие заполнители (песок средних фракций);
3. крупные заполнители (обычно щебень или гравий);
4. вода;
5. химические или минеральные добавки для придания специфических свойств бетонам.

Эти компоненты смешиваются в определенных пропорциях, чтобы получить бетонную смесь с требуемыми характеристиками.

Основная характеристика бетона — прочность на сжатие. По этому параметру бетоны делятся на классы.

Класс бетона для фундамента выбирается в соответствии с типом здания, например, для легких домов фундамент изготавливают из бетона класса В15, для более тяжелых частных домов требуется бетон класса В22,5–В25.

Для получения бетона класса В22,5 на одну объемную часть цемента ЦЕМ I 42,5Н (М500) требуется:

1. мелких заполнителей 2,4 объемных частей;
2. крупных заполнителей 4,3 объемных частей;
3. воды 50–55 % от массы цемента.

В таблице представлены пропорции компонентов бетонной смеси по массе в соответствии с ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые».

Какие еще материалы требуются для приготовления бетонных смесей

Современное строительство стремится к получению строительных материалов, обладающих безупречными характеристиками.

Особенно это важно при изготовлении фундамента — конструкции, эксплуатирующейся на открытом воздухе, имеющей постоянный контакт с грунтом. Фундамент подвергается воздействию высокой влажности, которая для бетона является слабоагрессивной средой, растворов солей, кислот, щелочей, которые присутствуют в грунтовых водах и во влаге осадков.

Бетон, хотя и является прочным материалом, имеет пористую структуру. По его капиллярам вода может подниматься вверх на высоту до 2 м. Это значит, что незащищенный бетон при контакте с влагой будет намокать, что со временем приведет к его коррозии и к разрушению всего здания. Намокший бетон фундамента — это также сырой подвал, холодный дом, плесень в помещениях.

Чтобы избежать этой печальной ситуации, необходимо применять добавки для бетонных смесей, которые позволят сделать бетон неуязвимым для агрессивных внешних воздействий.

В соответствии с СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии», меры защиты бетона от агрессивных внешних воздействий подразделяются на три типа:

1. первичные,
2. вторичные,
3. специальные.

В условиях слабоагрессивной среды рекомендуется использование первичных мер защиты, то есть, изготовление бетона в массе более плотного, прочного и водонепроницаемого.

Рассмотрим, какие добавки необходимо применять для получения такого бетона

CemBase

Многофункциональная суперпластифицирующая и суперводоредуцирующая добавка CemBase, с одной стороны, повышает подвижность и удобоукладываемость смеси, с другой — увеличивает плотность и прочность бетона, что положительно сказывается на его водонепроницаемости, морозостойкости и долговечности.

Как было сказано выше, для получения бетонной смеси вода берется в количестве около 55 % от массы цемента. При таком количестве воды бетонная смесь получается очень жесткой, но если воды добавить больше, снизится прочность готового бетона, поскольку в смеси останется непрореагировавшая вода, которая, испаряясь, будет оставлять поры в его структуре.

Для качественной укладки жестких бетонных смесей используют виброобработку, которая позволяет уложить бетон плотно, избегая появления пустот, однако это очень трудоемкий и процесс, требующий наличия специального оборудования и затрат электроэнергии.

Избежать виброобработки можно, повысив подвижность бетонной смеси.

Добавка CemBase позволяет повысить подвижность бетонной смеси и обойтись без трудоемкой виброобработки. При этом бетон получается более плотным и прочным. Применение CemBase позволяет экономить до 15 % цемента без снижения прочности бетона.

Читайте также: Пластификаторы для бетона

Важно!

На 100 кг цемента требуется от 0,5 до 1 л добавки CemBase.

CemAqua

Гидрофобизатор CemAqua позволяет получить бетон с водо- и грязеотталкивающими характеристиками.

Добавка также оказывает пластифицирующее воздействие на бетонную смесь. Ее можно применять вместе с другими добавками CEMMIX, например, с пластификаторами. При этом общее количество необходимых добавок распределяют, например, используя 30 % гидрофобизатора и 70 % пластификатора.

Читайте также: Гидрофобизаторы-добавки

Полипропиленовая и базальтовая фибра CEMMIX

Бетон имеет низкую ударную вязкость и прочность на изгиб. Кроме того, он склонен давать усадку и трещины в процессе набора прочности.

Чтобы увеличить его плотность, повысить прочность на сжатие, изгиб и разрыв, предотвратить усадку и появление трещин, получить более долговечный материал, применяют базальтовую и полипропиленовую фибру CEMMIX. Ее добавляют непосредственно в бетонную смесь либо в воду затворения. Она легко распределяется в растворе и образуют трехмерный каркас в структуре бетона. Фибра может дополнить, а в некоторых случаях заменить металлическую арматуру.

Важно!

Расход фибры составляет, в среднем, от 1 до 2 кг на 100 кг цемента.

Читайте также: Для замены арматуры

Противоморозные добавки CemFrio и HotIce

Как известно, для набора прочности бетону необходима температура окружающего воздуха около 18–22° С. Это оптимальная температура; чем она ниже, тем медленнее происходит твердение, что негативно сказывается на прочности готового бетона. При температуре воздуха ниже 5° С твердение бетона практически останавливается.

Однако не всегда возможно бетонировать при оптимальных температурах. Более того, иногда бетонировать зимой выгоднее или в принципе можно бетонировать только зимой, например, на слабых грунтах, или если к строительному участку нет хороший дороги для подвоза материалов. Кроме того, зимой строительные материалы могут быть дешевле.

С учетом того что в некоторых регионах России зима может длиться полгода и больше, необходимость бетонировать при низких и даже отрицательных температурах возникает не так уж редко.

Чтобы обеспечить бетону оптимальные условия твердения, используют различные прогревающие и обогревающие мероприятия, но все они требуют дополнительных затрат, поскольку необходимо приобрести специальное оборудование, материалы для укрывания, во многих случаях требуется расходовать электричество. Все это приводит к дополнительным расходам и усложнению строительства.

Этого можно избежать, если использовать противоморозные добавки CemFrio и HotIce. Их применение дает возможность получить качественный бетон даже при отрицательных температурах и при этом экономить цемент.

Читайте также: Для проведения работ в морозы

Как вычислить, сколько кубов бетона потребуется

Когда выбран тип фундамента, определены такие параметры, как габариты конструкции и марка бетона, высчитать, сколько кубов бетона потребуется для работы, не так уж сложно.

Расчеты объема бетонных работ основаны на вычислении по линейным геометрическим размерам конструкции по рабочим чертежам сооружения; обязательно проверяются опалубочные размеры конструкции.

Существуют специальные онлайн-калькуляторы, которые рассчитывают количество всех необходимых материалов, но если знать, как производятся расчеты, можно рассчитать объем бетона для заливки самостоятельно.

При проектировании фундамента определяется его важный параметр — площадь подошвы.

Минимальная площадь подошвы должна обеспечивать устойчивость здания. При ее расчете учитывают характеристики основания и вес здания.

Минимальную площадь подошвы фундамента рассчитывают по формуле S = a × F/(b × R), где:

1. S — наименьшая площадь подошвы фундамента (м²);
2. а — значение коэффициента запаса (принимается 1,2);
3. F — нагрузка на основание (масса здания и фундамента, дополнительные источники давления);
4. b — коэффициент рабочих условий (зависит от типа грунта и особенностей строительной конструкции);
5. R — расчетное сопротивление почвы (МПа).

Когда определена минимальная площадь подошвы фундамента, отталкиваясь от этого значения, выбирают размеры подошвы плитного фундамента, ширину ленточного фундамента, количество опор и размеры их сечения для столбчатого фундамента.

Важно!

Рассчитанное минимальное значение площади подошвы фундамента должно быть на практике превышено.

Расчет для плитного фундамента

Это, фактически, параллелепипед. Чтобы вычислить его объем, умножаем длину на ширину и высоту и получаем количество кубометров бетона.

Важно!

Все параметры необходимо использовать в метрах.

Расчет для ленточного фундамента

Представляет собой несколько параллелепипедов. Можно найти объем каждого из них и сложить все полученные значения, чтобы получить искомый объем.

Расчет для фундамента из отдельных опор (столбчатого, свайного)

В данном случае, если опоры имеют квадратное сечение, достаточно посчитать объем каждой опоры по формуле объема параллелепипеда и умножить на количество опор.

Если опора круглая в сечении, для нахождения ее объема квадрат радиуса опоры умножают на 3,14 и на ее высоту (в метрах).

Что еще нужно учесть в расчете объема бетона

Зная, сколько кубов бетона потребуется для работы, и в каких пропорциях нужно смешивать компоненты бетонной смеси, несложно рассчитать и количество всех требуемых для ее изготовления материалов.

Эти простые формулы показывают как рассчитать количество бетона для фундамента любого типа, но всегда надо помнить, что условия реальной стройки отличаются от теории. В ходе работ неизбежны потери материала, усадка, и если заказать бетон впритык, это приведет к незапланированным расходам и простоям в работе.

Рекомендуется заранее заложить, как минимум, 10–15 % материалов на потери и усадку.

Изготовление фундамента — очень ответственная задача, которая требует тщательного подхода и внимания к деталям. Применение современных добавок и фибры позволяет получить бетон, безупречный по своим характеристикам и сэкономить средства на покупке материалов. Добавки и фибра CEMMIX совместимы со всеми типами отечественных цементов, легко дозируются, хорошо распределяются в растворе и обеспечивают высокое качество бетонных работ в любых условиях. Купить их можно оптом, в розницу и в интернет-магазинах.