Betongkompositioner

I denna artikel: huvudkomponenterna i betongblandningen; tre typer av betongmassakonsistens; beräkning av vatten-cementförhållandet; val och beräkning av fyllmedel med fraktioner; testa betongmassan med en kon; val och beräkning av cementförbrukning; moderna typer av betong; de viktigaste misstagen när man utarbetar en konkret blandning.

Hur man beräknar de optimala formuleringarna för betong

Trots att betong i sin nuvarande form först upptäcktes för 200 år sedan, finns det konkreta formuleringar som är ungefär 6000 år gamla. Idag är receptet för romersk betong igen känt, som användes av byggare i Romerska riket i århundraden – en kalklösning spelade rollen som ett bindemedel i det. Förresten, silikatbetonger, där kalk fungerar som ett bindemedel, är effektiva till denna dag..

I modern konstruktion används betong som är annorlunda i sammansättning och på hur korrekt beräkningen av betongens sammansättning görs, dess styrka och hållbarhet beror.

Hur man bestämmer den erforderliga betongkompositionen

De grundläggande reglerna för val av betongsammansättning ges i GOST 27006-86. Varje betong består av tre huvudkomponenter: cement, fyllmedel av vissa fraktioner och vatten. Det finns två förutsättningar – vattnet måste vara rent och friskt, fyllmedlet (sand, grus etc.) får inte innehålla föroreningar (smutspartiklar påverkar allvarligt betongens hållfasthetsegenskaper).

Betong kan ha en annan konsistens (densitet): en hård betonglösning (som påminner om fuktig jord) kräver komprimering med ansträngning; plast (tillräckligt tjockt och samtidigt mobil) kräver mindre komprimering; gjutna – kräver praktiskt taget inte tätning, är mobil och fyller formen genom tyngdkraften.

Först och främst måste du bestämma vatten / cementförhållandet och huvudprioriteten i denna fråga är den erforderliga betongstyrkan. Vatten har två uppgifter när det gäller att skapa en betongblandning: det går in i en kemisk reaktion med cement, vilket leder till härdning och härdning av betong; fungerar som ett smörjmedel för betongkomponenter (cement, sand och grus). För att slutföra den första uppgiften räcker det att lägga 25 till 30% vatten till en del av cementet, men det skulle vara svårt att lägga en sådan blandning av betong i en form – denna sammansättning kommer att vara torr och inte möjlig att rammas. Av detta skäl läggs mer vatten till betong än vad som behövs för härdningen – det är nödvändigt att sänka styrkan hos den framtida betongen för att få en lösning med större plasticitet. Detta orsakar emellertid ett annat problem – en större mängd vatten efter indunstning lämnar luftporer i betongen, vilket påverkar hållfastheten hos betongkonstruktionen. Därför är det nödvändigt att beräkna vatteninnehållet i betongblandningen med största noggrannhet för att uppnå dess minimihalt.

Nästa steg är att bestämma förhållandet mellan cement / fyllmedel (fint och grovt). Men först måste det beräknas förhållandet i själva fyllmedlet – mängden av dess små och stora komponenter – betongblandningens täthet och effektivitet kommer att bero på detta. Beräkningen görs enligt förhållandet mellan fyllmedlet och en viktenhet eller volym cement, till exempel: en betongblandning som innehåller 20 kg cement, 60 kg sand och 100 kg krossad sten kommer att ha en sådan sammansättning efter vikt – 1: 3: 5 Vattnet som krävs för beredningen av betongblandningen indikeras i fraktioner av cementens enhetsvikt, dvs om för det givna exemplet på en betongkomposition 10 liter vatten behövs, kommer förhållandet till cement att vara 0,5.

Den exakta bestämningen av förhållandet mellan vatten och cement för betong är endast möjligt empiriskt (mer om detta senare). Om volymen av betongarbete är liten kan du använda den här tabellen:

Fått betongbetyg	Cementklass
200	250	300	400	500	600
ett hundra	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

Obs: Förhållandet mellan vatten och cement som visas i tabellen är korrekt för grusaggregatbetong. Om krossad sten används som fyllmedel måste 0,03-0,04 enheter läggas till var och en av de givna förhållandena vatten till cement.

Beräkning av konkret sammansättning empiriskt

För att testa egenskaperna hos experimentella betongblandningar behöver du en speciell plåtkotte – dess struktur bör inte ha sömmar, eftersom det är särskilt viktigt att ytan är perfekt slät inifrån. Konen ska ha följande dimensioner: höjd 300 mm, diameter på den nedre basen 200 mm och den övre basen 100 mm. På sidorna på en sådan kon är två handtag fixerade, två fästen (tassar) är fästa vid den nedre basen för stöd med fötter.

För att testa betongblandningens kvalitet behöver du också en plan yta; ett ark av plywood, plast eller stål är lämpligt för skapandet. Testet utförs på följande sätt: plattformen vätas med vatten, en kon installeras på den, dess bas pressas mot plattformen med sina fötter, sedan fylls den med betongblandning i tre steg (tre lager). Varje skikt betong (cirka 100 mm) måste komprimeras genom bajonettering, med en 500 mm stålstång med en diameter på 150 mm – efter att ha lagt ut nästa skikt måste det hålas minst 25 gånger.

När du har fyllt konen måste du klippa av den utskjutande massan av betong på nivån på kanterna med en bajonetspade, sedan ta tag i sidhandtagen och lyft långsamt konkroppen strikt vertikalt. Betongmassan, som inte längre fasthålls av konens väggar, kommer gradvis att sedimentera med en vag form – du måste vänta tills sedimentet har slutat helt. Sätt sedan metallformen på konen bredvid betongmassan som utvinns ur den, installera en platt skena på den övre basen av konen i ett strikt horisontellt läge och mät avståndet från den till den övre punkten på den betong med hjälp av en centimeter linjal.

Sedimentet av hård betong kommer att vara från 0 till 20 mm, plast – från 60 till 140 mm, gjutet – från 170 till 220 mm. En viktig punkt – det bör inte finnas någon vattenutsläpp och betonglösningen ska inte delamineras.

Fyllmedel för betongblandning

Det är viktigt att fyllmedlet (grus, sand och krossad sten) har olika fraktioner – sådana kompositioner för betong utgör den starkaste betongstenen, eftersom det kommer praktiskt taget inte att finnas några lufthåligheter i den, dessutom kräver skapandet av sådan betong den minsta mängden cement och sand. Enligt byggnadskoder bör den totala volymen av hålrum med sandfilter inte vara mer än 37% av den totala volymen betong, med en gruspåfyllning – inte mer än 45% och med krossad sten – inte mer än 50%.

Du kan testa fyllmedlet för antalet tomrum direkt på byggplatsen – du behöver en tio liters hink och vatten. Du kan testa både den redan förberedda blandningen av påfyllningsmedlet och var och en av dess komponenter separat: du måste fylla en ren hink med dem till randen, sedan jämna blandningen runt hinkens kanter (utan att försegla!) Och hälla uppmätta delar av vatten i den med en tunn ström så att den fylls hink till randen. Mängden vatten som hälls i en hink med ett fyllmedel visar volymen hålrum – till exempel, om 5 liter inkluderades, är volymen hålrum 50%.

Det finns två sätt att välja fraktionskompositionen för fyllmedlet för betongblandningen.

I den första metoden är den maximala påfyllningsfraktionen 40 mm, d.v.s. för att sila grus (krossad sten) används en sikt med ett nät på 40 mm. Ta bort åt sidan återstoden (det kallas den övre återstoden) som inte har passerat genom cellerna.

Det siktade fyllmedlet måste föras genom en sikt med ett nät med mindre diameter (20 mm) – vi får den första fraktionen av fyllmedlet (inte passeras genom en sikt med en diameter på 21-40 mm). Sedan siktar vi sekventiellt påfyllningsmedlet genom siktar med ett nät på 10 och 5 mm, vi får det andra (korn 11-20 mm) och tredje fraktioner (korn 6-10 mm). Efter den sista siktningen förblir bottenresten (korn från 5 mm och mindre) – vi samlar den separat.

Vi utgör den totala volymen av fyllmedlet med grova korn – vi tar 5% av resterna (övre och nedre) och 30% av var och en av de tre fraktionerna. Om volymen för den övre återstoden är otillräcklig, ta i stället 5% av den första fraktionen. Det är möjligt att komponera fyllmedlet i två fraktioner (den första – 50-65% och den tredje – 35-50%) eller tre (den första fraktionen – 40-45%, den andra – 20-30% och den tredje – 25-30%).

Kompositioner för betong med ett fyllmedel av 20 mm fraktioner bildas enligt följande: en sikt med ett 20 mm nät används för att siktas, sedan siktas genom en 10 mm sikt, vi får den första fraktionen (korn 11-20 mm). Nästa steg är att sila genom en 5 mm-sikt för att erhålla den andra fraktionen (korn 6-10 mm). Slutligen siktar vi igenom en 3 mm-sikt – den tredje fraktionen har ett korn på 4-5 mm. Om ett finare sandfyllmedel krävs, måste det sekventiellt siktas sanden genom en sikt med en 2,5 mm cell, sedan genom en 1,2 mm cell (första fraktion), sedan genom en 0,3 mm cell (andra fraktion).

Den totala volymen av fyllmedlet består av den första fraktionen (20-50%) och den andra (50-80%).

Efter att ha uppmätt den erforderliga mängden fyllmedel för varje fraktion, är det nödvändigt att kombinera dem och blanda denna komposition noggrant för att jämnt fördela korn med olika storlekar genom hela fyllmedelsvolymen.

Val av märke och önskad mängd cement

För att få en viss betongklass är det nödvändigt att använda en cementkvalitet som är 2-3 gånger högre än den erforderliga betongklassen (för Portlandcement – 2 gånger, för andra typer av cement – 3 gånger). Till exempel för att få en betonggrad på 160 kgf / cm² du behöver cement, varumärket är minst 400 kgf / cm². Man bör komma ihåg att volymen för den färdiga betongmassan är mindre än volymen för dess torra beståndsdelar – från en m³ kommer ut 0,59-0,71 m³ färdigblandad betong. För beräkning av betongkompositionen, se tabellen:

Fyllnadstyp	Vatten-cementförhållande	Betongsammansättning per volym (cement: sand: grus (krossad sten))	Klar betongvolym	Materialförbrukning i 1 m3
cement, m3	sand, m3	grovt fyllmedel, m3	vatten, m3
Sättning vid testning med en kon 30-70 mm
grus	0,50	1: 1.4: 3.1	0,68	320	0,37	0,88	160
spillror	1: 1.6: 3.1	0,59	360	0,46	0,89	180
grus	0,55	1: 1,7: 3,4	0,68	290	0,42	0,83	160
spillror	1: 1,8: 3,3	0,60	328	0,49	0,90	180
grus	0,60	1: 1,9: 3,6	0,69	266	0,42	0,80	160
spillror	1: 2.1: 3.5	0,61	300	0,52	0,87	180
Utkast vid provning med en kon 100-120 mm
grus	0,50	1: 1,3: 2,7	0,68	352	0,38	0,80	176
spillror	1: 1,4: 2,7	0,59	396	0,46	0,90	198
grus	0,55	1: 1.4: 3.1	0,68	320	0,37	0,83	176
spillror	1: 1,7: 2,9	0,60	360	0,51	0,87	198
grus	0,60	1: 1,6: 3,3	0,69	294	0,39	0,81	176
spillror	1: 1,9: 3,1	0,61	330	0,52	0,85	198
Sättning vid testning med en kotte 150-180 mm
grus	0,50	1: 1,2: 2,6	0,67	370	0,37	0,81	185
spillror	1: 1,4: 2,5	0,59	414	0,48	0,86	207
grus	0,55	1: 1.4: 2.1	0,67	338	0,39	0,82	185
spillror	1: 1,5: 2,8	0,60	376	0,47	0,88	207
grus	0,60	1: 1,6: 3,2	0,67	310	0,44	0,82	185
spillror	1: 1,8: 2,9	0,61	345	0,52	0,84	207

Sekvensen för att upprätta betongblandningen är som följer: de uppmätta delarna av de grova fraktionerna av fyllmedlet blandas med varandra; en del sandfraktioner mäts separat, hälls på en ren träplatta (metallplåt), bildar en bädd; en uppmätt mängd cement hälls i en sandbädd och blandas noggrant med sand; en beredd massa grus (krossad sten) införs i den färdiga cement-sandblandningen och blandas noggrant tills en homogen sammansättning (i torr form).

Sedan införs en uppmätt mängd vatten genom en vattenkanna, blandningen omrörs upprepade gånger tills en homogen massa betong bildas. Den färdiga blandade betongen ska användas inom en timme från det ögonblick att vatten införs i den..

Försiktighet när du väljer ett fyllmedel gör att du inte bara får stark betong utan samma betongklass när du använder olika cementkvaliteter (se tabell).

Betongklass i 28 dagar, kgf / cm2	Mottaget betong
hårt, kräver en stark tätning	plast, kräver vibrationer	cast, inte kräver styling
Kottestlösning
ca 10 mm	ca 50 mm	cirka 100 mm
använt cementkvalitet
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
ett hundra	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

Obs: betongens sammansättning visas i följande proportion – cement: sand: grus (krossad sten).

Låt oss därefter prata om kompositionerna för några moderna betongar..

Grov-porös betong

Denna typ av betong består uteslutande av grovt aggregat – sand är helt frånvarande i deras sammansättning. Strukturen av stor-porös betong innehåller ett stort antal hålrum mellan kornen på fyllmedlet, bindemedlet finns i det i en mycket liten mängd – allt detta leder till en minskning av bulkdensiteten hos sådana betongar jämfört med vanliga. Grovbetong har dessutom låg värmeledningsförmåga..

Kompositioner för denna typ av betong innehåller olika fyllmedel, både naturliga (krossad sten eller grus av tunga stenar, krossad sten av pimpsten eller tuff) och konstgjord (expanderad lera och trasiga tegelstenar, slaggpimpor, stor bränsleslagg, etc.). Minsta fraktion av fyllmedel för grov betong är 5 mm, maximalt 40 mm, dess bulkdensitet kan vara från 700 till 2000 kg / m³ (beror på typen av fyllmedel och cementförbrukning).

Huvudsyftet med storporös betong är att skapa väggar och partitioner av byggnader för olika ändamål.

När du bildar en betongblandning är det viktigt att noggrant övervaka doseringen av vatten – eventuella avvikelser i vatten / cementförhållandet i grov betong bryter allvarligt mot dess hållfasthet (i större utsträckning än i andra betongtyper). Följande händer: en större mängd vatten får cementpastan att rinna från påfyllningsytan, vilket stör homogeniteten hos den inre strukturen i betongen; brist på vatten leder till ojämn omhyllning av fyllmedlet, vilket kraftigt komplicerar läggningen av betongblandningen.

Blandning av grov betong utförs i fritt fall betongblandare eller med tvungen blandning: när du använder ett tungt fyllmedel – 2-3 minuter, med ett lätt fyllmedel – 4-5 minuter. Beredskapen för betongblandningen för användning indikeras av en karakteristisk reflektion på påfyllningskornen täckta med ett enhetligt lager av cementpasta.

En av de karakteristiska kännetecknen för grov betong är det högre utbytet jämfört med konventionell betong. Genom att ersätta tät betong med storporös betong är det möjligt att uppnå betydande besparingar i bindemedlet (cement): med införandet av tunga fyllmedel – med 25-30%, med användning av lätta fyllmedel – upp till 50%. I detta fall är grovbetongens hållfasthetsegenskaper helt förenliga med tät betong.

Tack vare dess egenskaper – låg värmeledningsförmåga, låg volymvikt och ekonomisk cementförbrukning – är storporös betong utmärkt för att skapa väggkonstruktioner.

Lätt betong

Fördelen med denna typ av betong är dess låga vikt och utmärkta värmeisoleringsegenskaper, som inte finns med konventionell betong. Samtidigt har lättbetong låg hållfasthet, men detta har inte någon särskild effekt på de byggnadskonstruktioner där de används. Tekniken för produktion av lättbetong skiljer sig inte från schemat för att skapa konventionella betonglösningar. Lättbetong inkluderar pimpsten, expanderad lerbetong, slaggbetong etc..

Pimpsten är det enda naturmaterial som används i lättbetong som fyllmedel. Pimpsten har en låg volymvikt (från 700 till 1100 kg / m³) och dess värmeisoleringsegenskaper är högre än för andra typer av lättbetong.

Expanderad lera fungerar som ett fyllmedel i expanderad lerbetong, denna typ av lättbetong används för att skapa stora paneler. Dess hållfasthetsegenskaper, rörlighet och beteende under beläggning liknar helt beroenden relaterade till andra typer av betong..

Clinkercement fungerar som ett bindemedel för slaggbetong; slagg från metallurgisk industri (masugnar – granulat, dumpat och svullet) och bränsleslagg bildas efter förbränning av antracit och kol används som fyllmedel. Slaggen som används i slaggbetong som fyllmedel måste vara fri från skräp och jordinneslutningar, innehålla oförbrända kolpartiklar i sin struktur (för antraciter – över 8-10%, för brunkol – över 20%).

Det är möjligt att minska konsumtionen av cement i sammansättningen av askbetong genom att införa speciella tillsatser som tätar och später cementen. Exempelvis kan ett sådant tillsatsmedel vara kalk, vilket tillåter inte bara att minska förbrukningen av cement, utan också att förbättra dess kvalitet. Ask, lera, stenmjöl etc. används som speciella tillsatser. Tack vare tillsatsen av tillsatser förbättras gjutningen av cinderbetongblandningen, annars skulle detta kräva införande av en större mängd cement.

Kompositioner för särskilt lätt betong

Särskilt lätta betongar har ett annat namn – luftade betongar, dessa inkluderar luftbetong, storporös betong med ett mycket poröst fyllmedel, skumsilikat, skumbetong, etc. Luftbetong skapas genom att införa skumbildande tillsatser i deras sammansättning som skapar luftporer. Således blir luft som fyller betongcellerna det viktigaste fyllmedlet i särskilt lättbetong. På grund av luftens höga värmeisoleringsegenskaper har cellbetong låg värmeledningsförmåga och volymvikt, låg vattenabsorption och hög frostbeständighet..

Styrkaegenskaperna hos cellbetong påverkas starkt av deras volymvikt, till exempel med en volymvikt av 800-1000 kg / m³, hållfastheten för särskilt lätt betong är 50-75 kgf / cm², med en lägre volymvikt på 600 kg / m³ styrka är 25-30 kgf / cm².

Till skillnad från andra typer av betong kan luftbetong enkelt bearbetas med vanliga verktyg – ett plan, en yxa och en såg, så att du kan skapa olika plattor, paneler, skal för värmeisolering och skydd av uppvärmningsnät, etc..

Bland cellbetong är den senaste innovationen luftbetong. Kompositioner för luftbetong innehåller slam (slipning av en sandkalkblandning, kalk i den – 1,5-2% av massan av sand), cement och ett gasalstrande tillsatsmedel – aluminiumpulver.

Betongblandningen av luftbetong blandas i en betongblandare, i vilken slam och cement införs växelvis, sedan, efter 3 minuter, en del aluminiumpulver. Blandningen omrördes i 8 minuter, hälls sedan i formar och förvaras i dem från 8 till 10 timmar. Under hållperioden sväller massan av luftbetong och bildar en puckel. Efter periodens utgång, klipps bulten av, formarna med gjutning av luftad betong placeras i autoklaver för ångbehandling vid en temperatur av cirka 100 ° C och ett tryck av 10 atmosfärer.

Luftbetong har en volymvikt i området 400-1000 kg / m³, det är möjligt att erhålla luftbetong med lägre bulktäthet (mindre än 400 kg / m)³) om nefelin (icke eldade) cement används som bindemedel.

Luftbetong används för att skapa block och paneler för bostads- och industriprojekt.

Luftbetong, en av de mest populära typerna av cellbetong, skapas av en blandning av cement, sand, vatten och ett luftinförande tillsatsmedel som kolofoniumtvål. Blandningen vispas i en betongblandare som roterar med hög hastighet – som ett resultat bildas en skummig massa, som hälls i formar för inställning och härdning. Det finns ett annat sätt att producera skumbetong – skum produceras separat, i en speciell apparat för skumning, sedan läggs det till betonglösningen i en konventionell betongblandare. Skumbetongen som erhålls på detta sätt är mer likformig i densitet än den som erhålls i en höghastighetsblandare.

Skumbetong har en bulkdensitet på 400-800 kg / m³. Liksom för alla typer av luftbetong krymps skumbetong betydligt under härdningen, därför behöver den antingen autoklaver ångas eller åldras i flera timmar. I skumbetong som inte utsätts för ånga i en autoklav är det nödvändigt att införa en större mängd cement (350-450 kg / m³), dess krympning orsakar många sprickor upp till fullständig förstörelse i vissa fall. Autoklaverad skumbetong innehåller en större mängd sand och ånga i en autoklav under förhållanden med hög temperatur och tryck på 8-12 atmosfärer undviker fullständigt krympning och sprickbildning. Krossad sand fungerar som ett fyllmedel för skumbetong, istället för det kan du använda tripoli (opal sedimentär berg), marshalit (markpulveriserad kvarts) eller flygaska från kraftverk.

Skumsilikat har samma produktionsteknologi som skumbetong. Deras skillnad är att vid framställning av skumsilikat fungerar kalk (kokande vatten) som ett bindemedel.

Att få en m³ ångad skumbetong kräver upp till 280 kg cement och för en m³ skumsilikat kräver 150 kg kalk. Den cellulära strukturen hos skumsilikatet erhålls under successiva operationer: upplösning av skummedlet i vatten; skaka lösningen tills skum bildas; blandning av bindemedlet och fyllmedlet med vatten; att kombinera betonglösning med skumlösning och blanda i en skumbetongblandare. Betongblandaren för blandning av skumsilikat består av tre trumsektioner: i den första trumman blandas betonglösningen; i den andra – en vattenlösning av ett skummedel; när det är klart kommer innehållet i de första två sektionerna in i den tredje trumman, där cellulärt skumsilikat bildas. Nästa – hälla den färdiga massan av betong i former och ånga i autoklaver under ett visst tryck och temperatur.

De viktigaste misstagen när man utarbetar konkreta:

• införandet av en överskottsmängd vatten. Hård betong är mycket svårare att lägga än plast eller gjuten betong, så vissa byggare föredrar att lägga till vatten och därmed underlätta deras uppgift. Som ett resultat behåller ”överskott” vatten utan att reagera med bindemedlet sitt fria tillstånd i massan av betong. Det förångas över tid och lämnar bakom porerna som minskar betongens hållfasthetsegenskaper
• otillräcklig komprimering av den lagda betongmassan (läggning utförs utan vibrationer). I detta fall innehåller betongen ett stort antal hål fyllda med luft – de minskar styrkan och kvaliteten på betong.