Betonové kompozice

Obsah článku



V tomto článku: hlavní složky betonové směsi; tři typy konzistence betonové hmoty; výpočet poměru voda-cement; výběr a výpočet plniva frakcemi; testování betonové hmoty pomocí kužele; výběr a výpočet spotřeby cementu; moderní typy betonu; hlavní chyby při přípravě betonové směsi.

Betonové složení

Jak vypočítat optimální složení betonu

Navzdory skutečnosti, že beton ve své současné podobě byl objeven teprve před 200 lety, existují konkrétní formulace staré asi 6000 let. Dnes je opět znám recept na římský beton, který po staletí používali stavitelé v římské říši – v něm hrálo pojivo vápno. Mimochodem, silikátové betony, ve kterých vápno působí jako pojivo, jsou účinné dodnes..

V moderní konstrukci se používá beton, který se liší složením a jak správně se provádí výpočet složení betonu, jeho pevnost a trvanlivost závisí.

Jak určit požadované složení betonu

Základní pravidla pro výběr složení betonu jsou uvedena v GOST 27006-86. Jakýkoli beton se skládá ze tří hlavních složek: cementu, plniva určitých frakcí a vody. Existují dva předpoklady – voda musí být čistá a čerstvá, plnivo (písek, štěrk atd.) Nesmí obsahovat znečišťující látky (částice nečistot vážně ovlivňují pevnostní vlastnosti betonu).

Beton může mít různou konzistenci (hustotu): řešení z tvrdého betonu (připomínající vlhkou zeminu) bude vyžadovat stlačení silou; plast (spíše tlustý a zároveň mobilní) vyžaduje méně zhutnění; obsazení – prakticky nevyžaduje těsnění, je mobilní a vyplňuje formu gravitací.

Nejprve se musíte rozhodnout o poměru voda / cement a hlavní prioritou v této záležitosti bude požadovaná pevnost betonu. Voda má při vytváření betonové směsi dva úkoly: vstupuje do chemické reakce s cementem, což vede k tuhnutí a ztvrdnutí betonu; působí jako mazivo pro betonové komponenty (cement, písek a štěrk). K dokončení prvního úkolu stačí přidat do jedné části cementu 25 až 30% vody, ale bylo by obtížné vložit takovou směs betonu do formy – tato kompozice bude suchá a nebude přístupná pěchování. Z tohoto důvodu se do betonu přidává více vody, než je potřeba k jeho ztuhnutí – je nutné snížit pevnost budoucího betonu, aby se získalo řešení větší plasticity. To však způsobuje další problém – větší množství vody po jejím odpaření zanechává v betonu vzduchové póry, což ovlivňuje pevnost betonové struktury. Proto je nutné vypočítat obsah vody v betonové směsi s největší přesností a dosáhnout jejího minimálního obsahu.

Dalším krokem je stanovení poměru cement / plnivo (jemný a hrubý). Nejprve je však třeba vypočítat poměr v samotném plnivu – množství jeho malých a velkých složek – hustota a účinnost betonové směsi bude záviset na tom. Výpočet se provádí podle poměru plniva k jednotce hmotnosti nebo objemu cementu, například: betonová směs obsahující 20 kg cementu, 60 kg písku a 100 kg drceného kamene bude mít takové složení podle hmotnosti – 1: 3: 5. Voda potřebná pro přípravu betonové směsi je uvedena ve zlomcích jednotkové hmotnosti cementu, tj. pokud je pro daný příklad betonové kompozice potřeba 10 litrů vody, pak bude její poměr k cementu 0,5.

Přesné stanovení poměru vody a cementu pro beton je možné pouze empiricky (více k tomu později). Pokud je objem konkrétní práce malý, můžete použít tuto tabulku:

Získal konkrétní stupeň Cementová třída
200 250 300 400 500 600
sto 0,68 0,75 0,80
150 0,50 0,57 0,66 0,7 0,72 0,75
200 0,35 0,43 0,53 0,58 0,64 0,66
250 0,25 0,36 0,42 0,49 0,56 0,60
300 0,28 0,35 0,42 0,49 0,54
400 0,33 0,38 0,46

Poznámka: Poměr voda k cementu v tabulce je správný pro štěrkový beton. Pokud se jako plnivo používá drcený kámen, musí se do každého z uvedených poměrů vody a cementu přidat 0,03-0,04 jednotek..

Empirický výpočet složení betonu

K vyzkoušení vlastností experimentálních betonových směsí budete potřebovat speciální plechový kužel – jeho struktura by neměla mít švy, protože je zvláště důležité, aby jeho povrch byl zevnitř dokonale hladký. Kužel musí mít následující rozměry: výška 300 mm, průměr spodní základny 200 mm a horní základna 100 mm. Na bocích na takovém kuželu jsou upevněny dvě držadla a ke spodní základně jsou připevněny dvě konzoly (tlapky) pro podporu nohou.

K vyzkoušení kvality betonové směsi budete potřebovat rovnou plošinu, pro její vytvoření je vhodný list z překližky, plastu nebo oceli. Samotný test se provádí následujícím způsobem: místo je zvlhčeno vodou, na něj je nainstalován kužel, jeho základna je přitlačována na místo nohama, poté je naplněna betonovou směsí ve třech krocích (tři vrstvy). Každá vrstva betonu (asi 100 mm) musí být zhutněna bajonetem za použití ocelové tyče o průměru 500 mm o průměru 150 mm – po položení další vrstvy musí být propíchnuta nejméně 25krát.

Betonové třídy

Po vyplnění kuželu musíte odříznout vyčnívající hmotu betonu na úrovni hran pomocí bajonetové lopaty, poté uchopte boční kliky a pomalu svisle zvedejte tělo kužele. Betonová hmota, která již není omezena stěnami kužele, se bude postupně usazovat a bude mít nejasný tvar – musíte počkat, až se sediment úplně zastaví. Poté umístěte kovový tvar kužele vedle odebrané betonové hmoty, nainstalujte rovnou kolejnici na horní základnu kužele v přísně vodorovné poloze a změřte vzdálenost od ní k hornímu bodu usazeného betonu pomocí centimetrového pravítka.

Sediment z tvrdého betonu bude od 0 do 20 mm, plast – od 60 do 140 mm, litý – od 170 do 220 mm. Důležitý bod – nemělo by docházet k úniku vody a betonový roztok by se neměl delaminovat.

Výplň do betonové směsi

Je důležité, aby plnivo (štěrk, písek a drcený kámen) mělo různé frakce – takové složení betonu tvoří nejsilnější betonový kámen, protože v ní nebudou prakticky žádné vzduchové dutiny, navíc vytvoření takového betonu bude vyžadovat nejmenší množství cementu a písku. Podle stavebních předpisů by celkový objem vzduchových dutin s pískovým plnivem neměl být větší než 37% celkového objemu betonu, s plnivem štěrku – ne více než 45% as drceným kamenem – ne více než 50%.

Přímo na staveništi můžete vyzkoušet množství výplní – budete potřebovat deset litrový kbelík a vodu. Můžete si vyzkoušet již připravenou směs plniva a každou jeho složku zvlášť: je třeba naplnit čistou nádobu s nimi až po okraj, poté vyrovnat směs kolem okrajů nádoby (bez těsnění!) A do ní nalít odměřenou dávku vody tenkým proudem, aby se naplnila kbelík až po okraj. Množství vody nalité do kbelíku s plnivem ukáže objem dutin – například, pokud je zahrnuto 5 litrů, pak objem dutin je 50%.

Existují dva způsoby, jak vybrat frakční složení plniva pro konkrétní směs.

V prvním způsobu bude maximální podíl plniva 40 mm, tj. pro prosévání štěrku (drceného kamene) se používá síto s oky 40 mm. Při prosévání odstraňte na stranu zbytek (nazývá se horní zbytek), který neprošel buňkami.

Prosévané plnivo musí projít sítem s oky o menším průměru (20 mm) – dostaneme první frakci plniva (neprochází sítem o průměru 21-40 mm). Následně proséváme plnivo přes síto s oky 10 a 5 mm, získáme druhou (zrno 11-20 mm) a třetí frakce (zrno 6-10 mm). Po finálním prosévání zůstávají zbytky dna (zrno od 5 mm a méně) – shromažďujeme je odděleně.

Celkový objem plniva tvoříme hrubými zrny – odebíráme 5% zbytků (horní a dolní) a 30% každé ze tří frakcí. Pokud je objem horního zbytku nedostatečný, vezměte místo toho 5% první frakce. Je možné složit plnivo ve dvou frakcích (první – 50-65% a třetí – 35-50%) nebo tři (první frakce – 40-45%, druhá – 20-30% a třetí – 25-30%).

Směsi do betonu s plnivem o frakcích 20 mm se vytvoří následujícím způsobem: pro prosévání se odebere síto s okem 20 mm, poté se proseje přes síto 10 mm, získáme první frakci (zrno 11-20 mm). Další stupeň se proseje přes síto 5 mm, aby se získala druhá frakce (zrno 6-10 mm). Nakonec prosíme přes síto 3 mm – třetí frakce má zrno 4-5 mm. Je-li požadováno jemnější plnivo do písku, je nutné postupně prosévat písek sítem s 2,5 mm kyvetou, poté přes 1,2 mm kyvetu (první frakce), poté přes 0,3 mm kyvetu (druhá frakce)..

Výplň do betonu

Celkový objem plniva je tvořen první frakcí (20-50%) a druhou (50-80%).

Po změření požadovaného množství plniva pro každou frakci je nutné je kombinovat a důkladně promíchat toto složení, aby se rovnoměrně rozložila zrna různých velikostí v celém objemu plniva.

Výběr značky a požadované množství cementu

Pro získání daného stupně betonu je nutné použít stupeň cementu, který bude 2-3krát vyšší než požadovaný stupeň betonu (pro portlandský cement – 2krát, pro ostatní typy cementu – 3krát). Například získat konkrétní stupeň 160 kgf / cm2 budete potřebovat cement, jehož značka není nižší než 400 kgf / cm2. Je třeba mít na paměti, že objem hotové hmoty betonu je menší než objem jeho suchých složek – z jednoho m3 vyjde 0,59-0,71 m3 hotový beton. Výpočet složení betonu viz tabulka:

Typ výplně Poměr voda-cement Složení betonu podle objemu (cement: písek: štěrk (drcený kámen)) Připravený betonový objem Spotřeba materiálu na 1m3
cement, m3 písek, m3 hrubé plnivo, m3 voda, m3
Usazení při zkoušce s kuželem 30 – 70 mm
štěrk 0,50 1: 1,4: 3.1 0,68 320 0,37 0,88 160
suť 1: 1,6: 3,1 0,59 360 0,46 0,89 180
štěrk 0,55 1: 1,7: 3,4 0,68 290 0,42 0,83 160
suť 1: 1,8: 3,3 0,60 328 0,49 0,90 180
štěrk 0,60 1: 1,9: 3,6 0,69 266 0,42 0,80 160
suť 1: 2,1: 3,5 0,61 300 0,52 0,87 180
Průvan při zkoušce s kuželem 100 – 120 mm
štěrk 0,50 1: 1,3: 2,7 0,68 352 0,38 0,80 176
suť 1: 1,4: 2,7 0,59 396 0,46 0,90 198
štěrk 0,55 1: 1,4: 3.1 0,68 320 0,37 0,83 176
suť 1: 1,7: 2,9 0,60 360 0,51 0,87 198
štěrk 0,60 1: 1,6: 3,3 0,69 294 0,39 0,81 176
suť 1: 1,9: 3,1 0,61 330 0,52 0,85 198
Usazení při zkoušce s kuželem 150 – 180 mm
štěrk 0,50 1: 1,2: 2,6 0,67 370 0,37 0,81 185
suť 1: 1,4: 2,5 0,59 414 0,48 0,86 207
štěrk 0,55 1: 1,4: 2.1 0,67 338 0,39 0,82 185
suť 1: 1,5: 2,8 0,60 376 0,47 0,88 207
štěrk 0,60 1: 1,6: 3,2 0,67 310 0,44 0,82 185
suť 1: 1,8: 2,9 0,61 345 0,52 0,84 207

Postup vytváření betonové směsi je následující: změřené části hrubých frakcí plniva jsou vzájemně smíchány; část pískových frakcí se měří samostatně, nalije se na čistou dřevěnou desku (kovový plech) a vytvoří se lože; odměřené množství cementu se nalije do pískového lože a důkladně se promíchá s pískem; připravená hmota štěrku (drceného kamene) se zavádí do hotové směsi cementu a písku a důkladně se promíchá do homogenní směsi (v suché formě).

Poté se do konve zavede odměřené množství vody, směs se opakovaně míchá, dokud nevznikne homogenní hmota betonu. Beton připravený k použití by měl být použit do hodiny od okamžiku, kdy je do něj zavedena voda..

Pečlivost při výběru plniva vám umožní získat nejen silný beton, ale stejný stupeň betonu při použití různých druhů cementu (viz tabulka).

Betonová třída po dobu 28 dní, kgf / cm2 Přijatý beton
tvrdé, vyžadující silné těsnění plast, vyžadující vibrace obsazení, nevyžadující styling
Kuželská zkušební osada
asi 10 mm asi 50 mm asi 100 mm
použitý cement
200 300 400 200 300 400 200 300 400
50 1: 3,4: 5 1: 3,8: 6,5 1: 3: 5 1: 3,7: 5,8 1: 2,8: 4,4 1: 3,5: 4,9
75 1: 2,3: 5 1: 2,8: 5,5 1: 3,5: 6 1: 2,3: 4 1: 2,7: 4,8 1: 2,7: 5,2 1: 2: 3,5 1: 2,5: 4 1: 3: 4.4
sto 1: 2,1: 4,3 1: 2,5: 5 1: 3: 5,5 1: 1,9: 3,6 1: 2,5: 4,3 1: 2,8: 4,9 1: 1,8: 3,1 1: 2,1: 3,6 1: 2,6: 4.2
150 1: 1,9: 4 1: 2,3: 4,5 1: 1,7: 3,3 1: 2,2: 4.2 1: 1,6: 3 1: 2: 3,5

Poznámka: složení betonu je uvedeno v následujícím poměru – cement: písek: štěrk (drcený kámen).

Dále pojďme mluvit o skladbách některých moderních betonů..

Hrubě pórovitý beton

Tento typ betonu sestává výhradně z hrubé výplně – písek ve svém složení zcela chybí. Struktura velkoporézního betonu obsahuje velké množství mezer mezi zrny plniva, pojivo je v něm obsaženo ve velmi malém množství – to vše vede ke snížení objemové hustoty těchto betonů ve srovnání s běžnými. Hrubý beton má navíc nízkou tepelnou vodivost..

Kompozice pro beton tohoto typu obsahují různá plniva, přírodní (drcený kámen nebo štěrk těžkých hornin, drcená kamenná pemza nebo tuf) a umělá (expandované jílové a lámané cihly, strusková pemza, velká palivová struska atd.). Minimální podíl plniv pro hrubý beton je 5 mm, maximum je 40 mm, jeho objemová hmotnost může být od 700 do 2000 kg / m3 (záleží na typu spotřeby plniva a cementu).

Hlavním účelem velkoporézního betonu je vytvoření stěn a příček pro budovy pro různé účely..

Hrubě pórovitý beton

Při vytváření betonové směsi je důležité přísně sledovat dávkování vody – jakékoli odchylky v poměru voda / cement v hrubém betonu vážně ohrožují jeho pevnost (ve větší míře než v jiných typech betonu). Stává se následující: více vody způsobuje, že cementová pasta teče z povrchu plniva, což narušuje homogenitu vnitřní struktury betonu; nedostatek vody vede k nerovnoměrnému obalení plniva, což výrazně komplikuje pokládku betonové směsi.

Míchání hrubého betonu se provádí ve volně padacích betonových mísičích nebo při nuceném míchání: při použití těžkého plniva – 2-3 minuty, s lehkým plnivem – 4-5 minut. Připravenost betonové směsi k použití je indikována charakteristickým odrazem na zrnech plniva pokrytých rovnoměrnou vrstvou cementové pasty.

Jednou z charakteristických vlastností hrubého betonu je vyšší výtěžnost ve srovnání s konvenčním betonem. Nahrazením hustého betonu velkoporézním betonem je možné dosáhnout výrazných úspor v pojivu (cementu): zavedením těžkých plniv – o 25–30%, při použití lehkých plniv – až 50%. Současně jsou pevnostní vlastnosti hrubého betonu plně konzistentní s hustým betonem.

Díky svým vlastnostem – nízká tepelná vodivost, nízká objemová hmotnost a hospodárná spotřeba cementu – je pórovitý beton vynikající pro vytváření struktur stěn..

Lehký beton

Výhodou tohoto typu betonu je nízká hmotnost a vynikající tepelné izolační vlastnosti, které jsou pro běžný beton nepřístupné. Lehký beton má zároveň nízkou pevnost, ale to nemá žádný zvláštní dopad na ty stavební konstrukce, kde se používají. Technologie výroby lehkého betonu se neliší od schématu vytváření konvenčních betonových řešení. Lehký beton zahrnuje pemzy, expandovaný jílový beton, struskový beton atd..

Pemza je jediný přírodní materiál používaný v lehčím betonu jako plnivo. Pemza má nízkou objemovou hmotnost (od 700 do 1100 kg / m)3) a jeho tepelné izolační vlastnosti jsou vyšší než u jiných typů lehčeného betonu.

Expandovaná hlína slouží jako výplň do expandovaného jílového betonu, tento typ lehkého betonu se používá k vytváření panelů velkých rozměrů. Její pevnostní vlastnosti, pohyblivost a chování během dlažby jsou zcela podobné závislostem na jiných typech betonu..

Slinkový cement působí jako pojivo pro struskový beton, jako plnivo se používají strusky z hutního průmyslu (vysoké pece – granulované, skládkové a expandované) a palivové strusky vznikající po spalování antracitu a uhlí. Struska použitá jako plnivo musí být zbavena odpadků a zemních inkluzí, ve své struktuře musí obsahovat nespálené částice uhlí (u antracitů – více než 8–10%, u hnědého uhlí – více než 20%).

Je možné snížit spotřebu cementu ve složení struskového betonu zavedením speciálních přísad, které zhušťují a ředí cement. Takovou přísadou může být například vápno, které umožňuje nejen snížit spotřebu cementu, ale také zlepšit jeho kvalitu. Jako speciální přísady se používá popel, jíl, kamenná mouka atd. Díky zavedení přísad se zlepšuje tvarování směsi cementu a betonu, jinak by to vyžadovalo zavedení více cementu.

Směsi pro zvláště lehký beton

Zvláště lehké betony mají jiné jméno – provzdušněné betony, mezi ně patří provzdušněný beton, velkoporézní beton s vysoce porézním plnivem, pěnový silikát, pěnový beton atd. Provzdušněné betony se vytvářejí zavedením přísad vytvářejících pěnu do jejich složení, které vytvářejí vzduchové póry. Vzduchové plnění betonových buněk se tak stává hlavním plnivem zejména u lehkého betonu. Díky vysokým tepelně izolačním vlastnostem vzduchu má pórobeton nízkou tepelnou vodivost a objemovou hmotnost, nízkou absorpci vody a vysokou odolnost proti mrazu..

Pevnostní vlastnosti pórobetonu jsou silně ovlivněny jejich objemovou hmotností, například mají objemovou hmotnost 800 – 1 000 kg / m.3, pevnost obzvláště lehkého betonu bude 50-75 kgf / cm2, s nižší objemovou hmotností 600 kg / m3 pevnost bude 25-30 kgf / cm2.

Na rozdíl od jiných typů betonu lze pórobeton snadno zpracovávat běžnými nástroji – rovinou, sekerou a pilou, což vám umožňuje vyrábět různé desky, panely, skořepiny pro tepelnou izolaci a ochranu topných sítí atd..

Mezi pórobetony patří nejnovější inovace z pórobetonu. Kompozice pro pórobeton obsahují kaly (mletí směsi písku a vápna, vápno v ní – 1,5–2% hmotnosti písku), cement a přísada vytvářející plyn – hliník v prášku.

Betonová směs pórobetonu je hnětena v míchačce betonu, do kterého se střídavě zavádí kaše a cement, poté po 3 minutách část hliníkového prášku. Směs se míchá 8 minut, potom se nalije do forem a udržuje se v nich od 8 do 10 hodin. Během doby držení hmota pórobetonu nabobtnává a vytváří hrb. Po uplynutí této doby je hrb oříznut, formy s odlitkem pórobetonu se umístí do autoklávů pro úpravu páry při teplotě asi 100 ° C a tlaku 10 atmosfér..

Provzdušněný beton má sypnou hmotnost v rozmezí 400 – 1000 kg / m3, můžete získat pórobeton s nižší objemovou hmotností (méně než 400 kg / m)3), pokud se jako pojivo používají nefelinové (nespálené) cementy.

Aerobeton se používá k vytváření bloků a panelů pro bytové a průmyslové stavební projekty.

Aerobeton, jeden z nejoblíbenějších typů pórobetonu, je tvořen směsí cementu, písku, vody a přísady pro strhávání vzduchu, jako je kalafunové mýdlo. Směs se šlehá do míchačky na beton otáčející se vysokou rychlostí – výsledkem je tvorba pěnové hmoty, která se nalije do forem pro ztuhnutí a vytvrzení. Existuje další způsob, jak získat pěnový beton – pěna je vyráběna samostatně, ve speciálním zařízení pro pěnění, pak je přidávána do betonového roztoku v konvenčním míchačce betonu. Pěnový beton získaný tímto způsobem má hustotu rovnoměrnější než beton získaný ve vysokorychlostním mixéru.

Pěnový beton má sypnou hmotnost 400-800 kg / m3. Stejně jako u všech typů pórobetonu se i pěnový beton během kalení významně smršťuje, proto potřebuje autoklávování napařováním nebo stárnutí po dobu několika hodin. V pěnovém betonu, který není v autoklávu napařen, je nutné zavést větší množství cementu (350 – 450 kg / m)3), jeho smrštění způsobuje v některých případech četné trhliny až do úplného zničení. Autoklávovaný pěnový beton obsahuje větší množství písku a napařování v autoklávu při vysokých teplotách a tlacích 8 až 12 atmosfér umožňuje zcela zabránit jeho smrštění a praskání. Drcený písek slouží jako plnivo do pěnového betonu, místo toho můžete použít tripoli (opál sedimentární horniny), marshalit (mletý práškový křemen) nebo popílek z elektráren.

Pěnový silikát má stejnou výrobní technologii jako pěnový beton. Rozdíl je v tom, že při výrobě pěnového křemičitanu působí mleté ​​vápno (vroucí voda) jako pojivo.

Chcete-li získat jeden m3 parovaný pórobeton vyžaduje až 280 kg cementu a na jeden m3 pěnový křemičitan vyžaduje 150 kg vápna. Buněčná struktura pěnového křemičitanu se získá během následujících operací: rozpuštění pěnícího činidla ve vodě; protřepávání roztoku, až se vytvoří pěna; smíchání pojiva a plniva s vodou; kombinace betonu s roztokem pěny a míchání v pěnové míchačce. Míchačka na beton pro míchání křemičitanu pěny se skládá ze tří sekcí bubnu: v prvním bubnu je míchán betonový roztok; ve druhém – vodný roztok pěnícího činidla; když je připraven, obsah prvních dvou sekcí se přivádí do třetího bubnu, kde se tvoří křemičitan buněčné pěny. Další – lití hotové hmoty betonu do forem a napařování v autoklávech při určitém tlaku a teplotě.

Hlavní chyby při navrhování betonu:

  • zavedení přebytečné vody. Tuhý beton je mnohem obtížnější pokládat než plast nebo litý beton, takže někteří budoucí stavitelé dávají přednost přidání vody a tím usnadňují jejich úkol. V důsledku toho si „přebytečná“ voda, aniž by reagovala s pojivem, udržuje svůj volný stav v hmotě betonu. V průběhu času se odpařuje a zanechává póry, které snižují pevnostní vlastnosti betonu;
  • nedostatečné zhutnění položené betonové hmoty (pokládka se provádí bez vibrací). V tomto případě beton obsahuje velké množství dutin naplněných vzduchem – snižují pevnost a jakost betonu.
Ohodnoťte tento článek
( Zatím žádné hodnocení )
Přidejte komentáře

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: