Водоцементное соотношение

Водоцементное отношение (В/Ц) — отношение массы воды к массе цемента. Одно из базовых понятий бетоноведения, применяется для прогнозирования свойств цементного теста, цементного раствора, бетона.

Минимальное количество воды, необходимое для гидратации цемента (примерно 25 % от массы цемента или В/Ц = 0,25) не способно обеспечить пластификацию строительного раствора или бетона до консистенции, пригодной в практических целях. Любое количество воды, добавленное к цементу сверх необходимого для гидратации приводит к уменьшению прочности цементного камня (строительного раствора, бетона). При прочих равных условиях водоцементное отношение определяет прочность бетона^[1]. Специальные добавки-пластификаторы позволяют повысить пластичность бетона при том же количестве воды.

Р. Фере в 1892 г. впервые описал зависимость прочности бетона от параметра, пропорционального относительной плотности цементного теста в бетонной смеси (критерий Фере)^[2]:$${\displaystyle R=k\left({\frac {V_{c}}{V_{c}+V_{w}+V_{a}}}\right)^{2}}$$где R — прочность бетона;

k — коэффициент, зависящий от качества цемента, продолжительности и режима твердения;

V_c, V_w, V_a — абсолютные объёмы цемента, воды и воздуха соответственно.

Формула Фере стала исходной для проектирования составов бетона с заданной прочностью.

Закон водоцементного отношения был сформулирован впервые Д.Абрамсом^[3], который утверждал, что прочность бетона, приготовленного на одних и тех же исходных материалах, не зависит от состава бетонной смеси и определяется только водоцементным отношением.$${\displaystyle R={\frac {A}{B^{\left(w/c\right)}}}}$$где R — прочность бетона;

A и B — постоянные;

w/c — водоцементное отношение в диапазоне 0,3-1,2.

В англоязычной литературе данная зависимость носит название Abrams' law (закон Абрамса)^[4], который положил её в основу методов проектирования составов бетона, широко реализованных в строительстве.

Однозначная связь прочности бетона с В/Ц является следствием универсальной физической закономерности, заключающейся в зависимости прочности твердых тел от их относительной плотности или пористости, и в этом смысле точнее считать её не самостоятельным законом, а одним из базовых правил для проектирования составов бетонных смесей^[5][6].

Примечания

1. John S. Scott. Dictionary of civil engineering. — 4th ed. — New York: Chapman & Hall, 1993. — xxii, 533 pages с. — ISBN 0-412-98421-0, 978-0-412-98421-1.
2. Фере Р. Технология строительных вяжущих материалов. — СПб., 1902.
3. Abrams D.A. Design of Concrete Mixtures. — Chicago: Structural Materials Research Laboratory, Lewis Institute, 1919. — 20 с.
4. B. C. Punmia. Basic civil engineering : for B.E. / B. Tech first year courses of various universities including M.D.U. and K.U., Haryana. — New Delhi: Laxmi Publications, 2003. — xii, 446 pages, 7 unnumbered leaves of plates с. — ISBN 81-7008-403-2, 978-81-7008-403-7.
5. Дворкин О.Л. О едином физическом подходе к проектированию составов тяжелых и легких бетонов (рус.) // Бетон и железобетон. — 2003. — № 6. — С. 13—15.
6. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. О физической сущности правила водоцементного отношения (рус.) // Бетон и железобетон. — 2008. — № 1. — С. 15—17.