Jak przygotować beton: wymagania materiałowe, proporcje i obliczanie składu

Beton jest materiałem budowlanym składającym się ze spoiwa, piasku i wypełniaczy, które w wyniku stwardnienia zamieniają się w kamień. Żaden nowoczesny plac budowy nie obejdzie się bez betonu, czy to budowy wieżowców, czy tworzenia ścieżek ogrodowych. Ze względu na swoje właściwości i trwałość człowiek od dawna stosuje beton w celu uzyskania wymaganego kształtu i wytrzymałości. Jest jednak jedno zastrzeżenie: tylko odpowiednio wykonany beton spełni wszystkie wymagania. Jak zrobić beton, który jest nie tylko mocny, ale także trwały? Przejdźmy do sedna tego problemu i dowiedzmy się, jakie są szczegóły właściwej mieszanki betonowej.

Najważniejszym składnikiem jest cement.

W betonie dowolnej marki cement koniecznie działa jako środek wiążący. Istnieje wiele odmian cementów, takich jak cement portlandzki, żużel cement portlandzki, cementy szybko twardniejące i inne. Wszystkie różnią się zarówno jakością oprawy, jak i warunkami użytkowania produktu końcowego. Najczęściej cement budowlany stosuje się w budownictwie. Wszystkie cementy użyte do budowy są podzielone na gatunki, które wskazują maksymalne obciążenie gotowego produktu w megapaskalach. W krajowych - litera D i cyfra wskazująca procent zanieczyszczeń są nadal dodawane. Na przykład cement portlandzki M400-D20 jest materiałem, którego gotowy produkt może wytrzymać obciążenie 400 MPa, zawierający do 20% zanieczyszczeń.

Dane dotyczące gatunków cementów wymaganych do uzyskania określonego gatunku betonu w normalnych warunkach utwardzania:

Do produkcji betonu wysokiej jakości, 300 i wyższego, ze względów ekonomicznych konieczne jest użycie gatunku cementu, który jest 2 do 2,5 razy wyższy niż gatunek betonu.

W budownictwie domowym często stosuje się cement portlandzki marki 400 - jego wytrzymałość wystarcza do tych celów. W budownictwie przemysłowym często używają cementów klasy 500, a tam, gdzie spodziewane są duże obciążenia, specjalne cementy wysokiej jakości. Aby poprawnie obliczyć proporcje betonu, musisz mieć dokładne informacje o marce i jakości cementu, z którego zamierzasz budować.

Kolejnym ważnym aspektem jest świeżość - cement traci ważność i z czasem traci swoje właściwości. Świeży cement to kruchy pył, bez grudek i uszczelek. Jeśli zauważysz, że w masie cementu są gęste kawałki, nie powinieneś używać takiego cementu w swojej pracy - pochłonął wilgoć i już utracił swoje właściwości wiążące.

Piasek - co się dzieje i co jest potrzebne

Piasek może być inny. Ponadto końcowy wynik zależy bezpośrednio od jakości tego komponentu.

Zgodnie z rozkładem wielkości cząstek piaski dzielą się na:

Do produkcji betonu stosuje się wszystkie rodzaje piasku, jednak jeśli w piasku jest dużo cząstek pyłu lub gliny, może to znacznie pogorszyć właściwości mieszanki. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku cienkiego piasku, który zawiera znaczny procent pyłu, nie nadaje się do przygotowania betonu i jest stosowany w najbardziej ekstremalnych przypadkach.

Jak przygotować beton dobrej jakości, a jednocześnie nie mylić z piaskiem? Wszystko jest proste - powinieneś używać piasku morskiego lub rzecznego - to najczystsze rodzaje materiałów budowlanych, które nie niosą cząstek pyłu ani gliny. Należy zadbać o to, aby piasek był czysty i wolny od zanieczyszczeń organicznych.Piasek zawodowy może być bardzo brudny - często nie jest stosowany na budowie bez wstępnego przygotowania, w tym mycia i osiadania. Może także zawierać wiele odpadów organicznych - korzenie, liście, gałęzie i korę drzew. Jeśli takie zanieczyszczenia dostaną się do betonu, mogą pojawić się puste przestrzenie w grubości, w wyniku czego cierpi wytrzymałość.

Innym ważnym parametrem do rozważenia jest wilgotność piasku. Nawet suchy wygląd może zawierać do 2% wody, a na mokro - wszystkie 10%. Może to zakłócić proporcje betonu i spowodować spadek wytrzymałości w przyszłości.

Kruszony kamień i żwir są najpopularniejszymi kruszywami do betonu

Głównym wypełniaczem do betonu wszystkich gatunków jest kruszony kamień lub żwir - kruszona skała. Najczęściej używany kruszony kamień. Jest również podzielony na frakcje i ma szorstką, nierówną powierzchnię. Wybierając skład betonu, należy również wziąć pod uwagę, że kamyki morskie lub rzeczne nie mogą zastępować pokruszonego kamienia, ponieważ gładka, polerowana wodą powierzchnia znacznie pogarsza przyczepność kamienia do reszty składników mieszanki.

Kruszony kamień dzieli się na następujące frakcje:

Aby beton stał przez wiele lat i nie zapadał się, należy pamiętać, że maksymalny rozmiar kamieni w żwirze nie powinien przekraczać 1/3 minimalnej grubości przyszłego produktu.

Uwzględniają również taki wskaźnik, jak pustka wypełniacza - ilość pustej przestrzeni między kamieniami pokruszonego kamienia. Łatwo to obliczyć - weź wiadro o znanej objętości, napełnij go żwirem do krawędzi i wlej do niego wodę o zmierzonej pojemności. Wiedząc, ile płynu dostało się, możemy obliczyć pustkę gruzu. Na przykład, jeśli 4 litry wody dostały się do 10-litrowego wiadra żwiru, wówczas pustka tego żwiru wynosi 40%. Im mniejsza jest pustka wypełniacza, tym mniejsze zużycie piasku i, co ważniejsze, cementu.

Aby zmaksymalizować wypełnienie pustek, należy użyć różnych frakcji pokruszonego kamienia: małego, średniego, dużego. Należy pamiętać, że drobna frakcja powinna wynosić co najmniej 1/3 całkowitej objętości kruszonego kamienia.

Oprócz granitu i żwiru, w zależności od przeznaczenia betonu, stosuje się glinę, żużel wielkopiecowy, a także inne wypełniacze sztucznego pochodzenia. Do lekkiego betonu stosuje się zrębki i mieloną piankę polistyrenową. Do ultralekkiego betonu - gazów i powietrza. Jednak tworzenie lekkiego i ultralekkiego betonu jest obarczone wieloma trudnościami i jest mało prawdopodobne, aby możliwe było prawidłowe wyprodukowanie takiego produktu poza warsztatem przemysłowym.

W zależności od gęstości wszystkie kruszywa do betonu dzielą się na porowate (<2000 kg / m³) i gęsty (> 2000 kg / m³) Nie zapominaj również, że naturalne wypełniacze mają małe tło promieniowania, które jest nieodłączne we wszystkich skałach granitowych. Oczywiście nie jest to źródło zanieczyszczenia promieniowaniem, ale nadal warto pamiętać o takiej właściwości kamienia naturalnego jak wypełniacz do betonu.

Woda - wymagania dotyczące przygotowania betonu

Woda jest nie mniej ważnym składnikiem niż cement lub piasek. Z reguły można przyjąć jedną prostą prawdę - każda woda nadająca się do picia nadaje się również do mieszania betonu. W żadnym wypadku nie można używać wody z nieznanego źródła, ścieków po produkcji, bagien i innej wody, co do której nie masz pewności. Skład chemiczny i inne wskaźniki wody mogą znacznie wpłynąć na właściwości wytrzymałościowe gotowego betonu.

Tabela nr 1. Zużycie wody (l / m³) z różnymi ziarnami wypełniacza:

Poziom plastyczności betonu	Żwir				Kruszony kamień
	10 mm	20 mm	40 mm	80 mm	10 mm	20 mm	40 mm	80 mm
Bardzo plastyczny	215	200	185	170	230	215	200	185
Średni plastik	205	190	175	160	220	205	190	175
Niska plastyczność	195	180	165	150	210	195	180	165
Nie plastik	185	170	155	140	200	185	170	155

Ważne jest, aby pamiętać, że obliczenie składu betonu obejmuje całą wilgoć obecną w materiałach budowlanych przed ich zmieszaniem. Jeśli na przykład zaplanowałeś żużel wielkopiecowy jako wypełniacz, wówczas ważna jest również jego wilgotność - w rzeczywistości jest to „nadmiar” wody, którą trudno wziąć pod uwagę, ale po prostu psuje gotowe rozwiązanie.

Kolejny ważny wskaźnik zależy od ilości wody - plastyczności gotowego betonu. Aby uzyskać plastikowy beton, wodę należy dodawać ściśle zgodnie z normą. Przekroczenie wymaganej normy jest również szkodliwe, podobnie jak brak wody - beton jest rozwarstwiony i traci swoją jakość. Podczas mieszania mieszanki betonowej plastyczność betonu określa „oko”. Jeśli beton spontanicznie ześlizguje się z poziomo umieszczonego bagnetowego łopaty, uznaje się go za bardzo plastyczny. Jeśli ześlizguje się z łopaty tylko z niewielkim nachyleniem, beton jest uważany za średni plastik. Jeśli beton nie ślizga się, nawet przy pochylonej łopacie, uważa się go za lekko plastikowy. Kiedy beton leży na łopacie z guzkiem, uważa się, że nie jest plastikowy. Nie można uczynić betonu zbyt płynnym, ponieważ traci swoje właściwości.

Wytrzymałość i klasa betonu

Marka betonu to zdolność gotowego produktu do wytrzymania obciążenia 1 cm² bez uszkodzeń. Marka betonu jest określana 28 dnia po wytworzeniu. Chodzi o to, że beton najszybciej zyskuje na sile w ciągu 7 dni. W tym czasie może zyskać do 40% siły. Po 7 dniach dobry zestaw sił trwa do 28 dni. Po 28 dniach zestaw siły gwałtownie maleje, ale trwa przez pewien czas.

Wykres przyrostów wytrzymałości betonu w normalnych warunkach.

Jak obliczyć skład betonu

Aby poprawnie obliczyć skład betonu, ważne jest, aby mieć określone dane.

Należą do nich:

• Wymagana klasa betonu;
• Pożądana plastyczność mieszaniny;
• Marka cementu;
• Dane dotyczące rozkładu wielkości cząstek piasku i żwiru.

Istnieją dwa sposoby obliczania składu betonu - poprzez stosunek masy cementu, piasku i żwiru oraz stosunek objętości tych materiałów. W pierwszym i drugim przypadku cement jest zawsze traktowany jako jednostka (na jedną część), a wszystkie inne składniki mieszanki betonowej jako część masy lub objętości cementu.

Obliczanie składu betonu według masy

Obliczymy skład, aby uzyskać beton o średniej ciągliwości, którego klasą wytrzymałości na 28 dni będzie M200.

Załóżmy, że mamy:

• Cement portlandzki M400;
• Kruszony kamień środkowej frakcji;

Na początek musimy określić stosunek woda-cement (W / C). W / C to proporcja masy wody i cementu, która jest niezbędna do przygotowania betonu o określonej wytrzymałości. Wskaźnik ten jest określony na podstawie wzorów lub empirycznie. Oferujemy już znalezione wartości H / C, które są zebrane w tabeli.

Tabela nr 2. Wartości V / C dla różnych gatunków betonu.

Znaczki cement	Gatunki betonu
		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
- wskaźniki dla żwiru. - wskaźniki kruszonego kamienia.

Znając niezbędną markę betonu i markę użytego cementu, znajdujemy wartość V / C. W tym przypadku będzie to 0,63.

Teraz z tabeli nr 1 znajdujemy niezbędną ilość wody, aby uzyskać beton o średniej plastyczności, o wielkości kruszonego kamienia 40 mm. W rezultacie otrzymujemy wartość 190 l / m³. 

Następnie możemy obliczyć potrzebną ilość cementu na 1m³ beton. Do tego 190 l / m³ podzielić przez 0,68 i uzyskać 279 kg. cement. W tabeli nr 3 znajdujemy proporcje mieszanki betonowej dla wymaganego gatunku betonu M200 i gatunku cementu M400.

Tabela nr 3. Stosunki wagowe cementu, piasku i żwiru.

Gatunek betonu	Marki cementu portlandzkiego
	400	500
	Proporcje wagowe, Cement: Piasek: Gruz
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

Stosunek C: P: SC wyniesie 1: 2,8: 4,8. Jeśli cement potrzebuje 279 kg, to 279 × 2,8 = 781 kg. piasek i 279 × 4,8 = 1339 kg. kruszony kamień. Ogółem okazuje się, że do przygotowania 1 m³ beton o średniej ciągliwości i gatunku M200 z cementu portlandzkiego M400 i kruszony kamień o średniej frakcji, konieczne jest:

W domu często stosuje się 10-litrowe wiadro do pomiaru różnych materiałów sypkich. Aby ułatwić ci mierzenie materiałów, podamy dane dotyczące masy konkretnego materiału zawartego w jednym 10-litrowym wiadrze:

• Cement - 13-15 kg, w zależności od uszczelnienia.
• Piasek - 14 - 17 kg, w zależności od wilgotności.
• Kruszony kamień lub żwir - 15-17 kg, w zależności od wielkości frakcji.

Należy zrozumieć, że metodologia tego obliczenia jest nieco gorsza od metod stosowanych w budowie dużych obiektów, ale jest to znacznie lepsze niż zasada - daj więcej cementu, aby się wzmocnić.

Oprócz stosowania proporcji wagowych stosuje się również proporcje składu betonu objętościowo. Jednak ta metoda jest mniej dokładna.

Tabela nr 4. Stosunki objętościowe cementu, piasku i tłucznia dla betonu różnych gatunków:

Marka cementu portlandzkiego	Gatunek betonu	Proporcje objętościowe, l			Objętość betonu, l, przy zużycie 10 litrów. cement
		Cement	Piasek	Kruszony kamień
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
Ilość wody nie jest wskazana i zależy od wymaganej konsystencji i plastyczności betonu.

Jak mieszać beton

Istnieje zarówno ręczna metoda ugniatania, jak i zmechanizowana - za pomocą betonomieszarek i mieszarek.

Ręczny sposób mieszania betonu

Rozważmy ręczną metodę ugniatania, jako najbardziej popularną w budownictwie domowym. Do prawidłowego wymieszania mieszaniny potrzebny jest pojemnik, w którym zmieszane zostaną wszystkie składniki. Może to być zwykła puszka lub specjalnie zmontowany pojemnik. Cały piasek niezbędny do ugniatania wlewa się do niego, a cement wlewa się w bruzdę na środku. Po ostrożnym zmieszaniu piasku z cementem, aż do uzyskania jednorodnej szarej masy. Następnie powstały materiał zwilża się wodą i ponownie dobrze miesza. Kruszony kamień dodaje się później i mieszaninę miesza się, aż roztwór pokryje każdy kamień wypełniacza. Jednocześnie stopniowo dodaje się wodę, której ilość zależy od wymaganej plastyczności. Gdy mieszanina stanie się jednorodna, a wszystkie kamienie wypełniacza zostaną pokryte zaprawą, beton jest gotowy do układania.

W przypadku ręcznej metody ugniatania istnieje jeden ważny punkt, a mianowicie szybkość układania betonu. Nawet z niewielkim opóźnieniem beton w rynnie może się rozwarstwić (wygląda jak woda wystająca z góry) i utracić niektóre ze swoich właściwości. Dlatego ważne jest, aby szybko położyć beton w szalunku.
Najlepszą opcją przygotowania betonu byłaby mechaniczna metoda ugniatania za pomocą betoniarki. Zaletami tej metody będzie uzyskanie gwarantowanej jednorodnej mieszanki i wysokiej jakości betonu.

Mieszanie betonu w betoniarce

W celu ugniatania w betoniarce najpierw wlewa się cement i wlewa minimalną ilość wody. Po uzyskaniu jednorodnej emulsji do mieszalnika dodaje się piasek w oparciu o stosunek proporcji. Następnie roztwór interweniuje, dodając wymaganą ilość wody. Po otrzymaniu roztworu wypełniacz można wlać do betoniarki.

Zaletą mechanicznej metody mieszania jest to, że beton nie rozdziela się i może pozostawać w mieszalniku obrotowym do jednej godziny bez utraty swoich właściwości. Jednak mikser nie powinien być umieszczony daleko od miejsca układania - aby uniknąć utraty właściwości betonu podczas dostawy.

Przestrzegając tych prostych zasad, otrzymasz niezawodny materiał konstrukcyjny, który z biegiem lat będzie silniejszy!