Пропорции бетона — соотношение компонентов смеси, основные характеристики и параметры

Бетон – это важная составляющая практически любой работы. На возводящемся объекте предполагается этап бетонирования. Это может быть, например, фундамент, перекрытия, стены, пол, отмостка. Потребности крупномасштабного строительства обеспечиваются за счет товарной бетонной смеси, производимой заводами. Индивидуальные застройщики и хозяева частных домов предпочитают готовить раствор самостоятельно, экономя таким способом деньги. Если промышленный метод гарантирует контроль качества продукции, то частникам нужно самим следить за правильными пропорциями закладки компонентов, соблюдением последовательности замешивания и заливки смеси. Достигнуть нужного результата в бетонировании можно только неукоснительно следуя инструкциям и технологическим схемам.

Компоненты и пропорции

Бетонная смесь всегда готовится на основе 4 составляющих. Это:

• цемент;
• песок;
• вода;
• крупный заполнитель.

Все пропорции ориентируются на цемент. При этом важным показателем является его марка. Например, для одних видов бетона достаточно взять вяжущее М400, а для других обязательным условием будет использование М500 или шлакопортландцемента.

Базовое соотношение, часто применяемое на практике, составляет Ц:П:Щ:В = 1:3:5:0,5. Например, чтобы приготовить смесь на основе 100 кг вяжущего, нужно добавлять 300 кг песка, 500 кг щебня и 50 л воды. Тем, кто предпочитает замешивать бетон своими руками, будет легче определиться по количеству компонентов «в ведрах». О точности в таком случае говорят только условно. На 1 ведро вяжущего берется 2 ведра песка, 3 – щебня и приблизительно полведра воды.

Рассчитать ингредиенты можно для любого объема. Профессионалы утверждают, что для получения 1 м³ бетонной смеси разных марок нужно брать точный объем цемента. В таблице выйдет проследить эти данные. Соответственно, потом определяется количество щебенки, песка и воды, исходя из соотношений для необходимой марки.

В составе бетона порядка 10 % занимает цемент. На заполнители приходится 80-85%. Различают 2 их вида: мелко- и крупнозернистый. Роль наполнителя – формирование и создание жесткого бетонного «скелета», уменьшающего усадку и предотвращающего образование трещин и сколов в конструкции.

Мелкий заполнитель – это песок. Он должен быть максимально очищенным от примесей. Наиболее ценится речной. В карьерном могут присутствовать примеси (суглинки, комки глины). Хозяева частных домовладений не всегда соблюдают требования к чистоте песка и допускают засыпку загрязненного материала в емкость для замешивания. В ближайшем овраге, лесу или на берегу реки они набирают в ведра песок, и, не просеивая его, отправляют в бетоносмеситель. Как правило, готовый состав содержит «инородные тела», такие как стебли травы, корешки растений, грунт.

Что касается крупного наполнителя, то здесь допускается несколько вариантов: щебень, гравий, отсев, битый кирпич, раздробленные куски застывшего бетона.

Использование каждого из перечисленных видов регламентируется типом работ. Для черновой заливки в качестве заполнителя вполне подойдут битые куски бетона, дробленый кирпич. Выполняя чистовое бетонирование, следует добавлять щебень (5-20 мм), гравий и отсев.

Пропорция на пропорции

Для каждой марки цемента существуют свои пропорции, чтобы получилась нужная вам марка бетона. Так, чтобы приготовить из цемента марки М400 бетон М200, пропорции должны быть следующие: 1 часть цемента, 2,8 части песка и 4,8 части щебня. В этом рецепте, как и в последующих, указаны массовые соотношения материалов.

Пропорции бетона М250:

• 1 часть цемента,
• 2,1 части песка
• и 3,9 части щебня.

При этой пропорции из 10 л цемента у вас получится 43 л бетона.

Миксер для раствора

Из цемента марки М400 можно приготовить бетон М300, пропорции материалов таковы: по-прежнему 1 часть цемента, 1,9 части песка и 3,7 части щебня. Пропорции бетона М500 предполагают большое содержание цемента, что обуславливает высокую прочность бетона этой марки. Вообще эту марку бетона используют довольно редко. Да и называется она по паспорту бетон М550, но в народе за ним прочно укрепилось название М500 по непонятным причинам.

Особенности при смешивании

Хороший бетон должен получиться средней густоты. При несоблюдении пропорций он может лопаться, быть недостаточно прочным, крошиться и так далее. Так, если будет большое количество цемента, то его просто «порвет» при схватывании. Избыток песка приводит ухудшению качества. Раствор должен обволакивать всю щебенку, иначе изделие будет не прочным. В то же время при нехватке щебня и избытке раствора будет лопаться.

Бетон любого качества боится морозов. Если вам приходится заливать его в холодное время года, то нужно добавлять специальные смеси, которые препятствуют замерзанию в нем воды. В противном случае с наступлением весны он начнет шелушиться и отслаиваться. Солнце вредно не меньше. Под действием солнечных лучей поверхность изделия слишком быстро сохнет и может потрескаться.

Раствор должен быть хорошо вымешанным. Его составляющие в бетономешалку нужно загружать в определенной последовательности. Сначала в нее заливается вода. Количество воды должно быть чуть меньше нормы. После этого загружается половина щебенки и весь бетон. Через небольшой промежуток времени – весь песок. Далее загружаются остатки щебенки и оставшееся количество воды. Благодаря такой последовательности загрузки, все составляющие хорошо перемешиваются, и при этом сам цемент не залипает.

Где используется

Бетон этой марки используют для строительства мостов, гидро-технических конструкций, ЖБК, дамб, плотин и других конструкций с повышенными требованиями. Его изготавливают только из гранитного щебня с применением самой высокой марки цемента.

Отдельно хочется сказать о фракции щебня. Чтобы бетон любой марки получился качественным, нужно использовать щебень с размером зерна 5-20 мм. Песок для бетона должен быть максимально чистым и лишенным всяческих примесей в виде ила, глины или известняка, можно использовать и отсев.

При приготовлении цементной смеси старайтесь, чтобы цемент полностью впитал в себя воду, чтобы она не была в свободном состоянии. Тогда ваша бетонная конструкция будет прочной и прослужит вам долгие годы.

Состав бетона. Общие понятия.

Похоже, что знанием о пропорциях бетонной смеси обладали наши далекие предки и если бы сказители больше внимания уделяли не идеологии, а технологии, то расчет бетонной смеси не представлял бы больших проблем. Основанием для такого предположения является сказка, в которой повествуется о том, как хозяин несколько раз накормил работника сначала мясом, затем кашей, а в конце, напоив его вином, не выдержал и спросил: «Как же так получилось, что после каждого блюда ты говорил, что сыт, а еще и добрый литр вина выпил?» На что работник ответил очень образно, а именно: принес ведро, насыпал в него камней до краев и спросил: «Это ведро полное?» «Да» — ответил хозяин. Затем работник принес песку, всыпал его в ведро и спросил: «Это ведро полное?» «Да» — ответил хозяин. Затем работник принес воды, влил ее в ведро и спросил: «А теперь это ведро полное?» «Да» — ответил хозяин. К сожалению авторы сказки пропустили цемент, не указали фракцию щебня и вообще пропорции компонентов, поэтому теперь каждый раз приходится рассчитывать состав бетонной смеси.

Под тяжелым бетоном как правило подразумевается «бетон конструкционный на цементных вяжущих, на плотных заполнителях, плотной структуры, естественного твердения». Именно такой бетон как правило замешивается на строительной площадке для заливки фундамента, стягивающего пояса, монолитной плиты перекрытия или перемычек. В состав бетонной смеси для приготовления тяжелого бетона входят 4 основных компонента: цемент (Ц) — вяжущее, вода (В) — затворитель, песок (П) — мелкий заполнитель, щебень (Щ) или гравий (Г) — крупный заполнитель. Всего то и нужно — определить количество каждого из компонентов в будущем бетоне и сделать это не так уж и сложно, главное — понимать, зачем каждый из компонентов нужен, и почему столько внимания уделяется пропорциям компонентов.

Бетон — это искусственный камень, который должен обладать требуемыми проектным расчетом качествами. Одно из главных качеств бетона — прочность, точнее расчетное сопротивление сжатию. В состав бетона входят натуральные камни — щебень или гравий, получаемые путем добычи и обработки горных пород — крупные заполнители. Они как раз и обеспечивают необходимый запас по прочности. Другими словами, чем больше прочность зерен щебня, тем больше общая прочность бетона. Все остальные компоненты — цемент, вода и песок — нужны для того, чтобы должным образом скрепить зерна щебня и получить таким образом монолитную конструкцию. Таким образом бетон напоминает каменную кладку на цементно-песчаном растворе (а исторически бетон и появился в результате совершенствования каменной кладки). При этом цементно-песчаный раствор также должен обладать определенной прочностью, чтобы обеспечить требуемую прочность бетона.

Цемент после затворения водой постепенно образует искусственный камень. Процесс этот происходит очень долго, а люди долго ждать не любят, поэтому при изготовлении бетона следует учитывать, когда бетон должен набрать проектную прочность. Чаще всего бетон рассчитывается на проектную прочность в возрасте 28 суток, но иногда, если нет большой спешки, то можно рассчитывать бетонную смесь с учетом того, что проектная прочность будет достигнута через 90 и даже через 180 дней. В этих случаях цемента потребуется меньше.

Многие виды цементов, используемых в гражданском строительстве, являются усадочными, т.е. объем цементного камня со временем будет уменьшаться и цементный камень будет трескаться. Чтобы минимизировать образование трещин и тем самым увеличить прочность цементного камня, добавляется мелкий заполнитель — песок.

Кроме вышеуказанных компонентов в состав бетона для обеспечения других требуемых качеств, например, морозостойкости или жаропрочности, могут входить разного рода минеральные или химические добавки. Количество этих добавок при расчете бетонной смеси также следует учитывать.

Одним из важнейших качеств бетонной смеси является удобоукладываемость. Чем более пластичной будет смесь, тем проще будет ее уложить и уплотнить и тем меньше будет вероятность наличия воздушных пустот, значительно снижающих общую прочность бетона. Удобоукладываемость зависит от состава и свойств заполнителей, но чем больше будет содержание воды, тем лучше будет удобоукладываемость. Однако при слишком большом количестве воды смесь будет расслаиваться, а значит полученный бетон будет очень неоднородным и общая прочность бетона будет меньше расчетной. Минимальное количество воды, необходимой для обеспечения требуемой удобоукладываемости называется водопотребностью.

Существует классификация бетонных смесей в зависимости от удобоукладываемости. Согласно ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия» бетонные смеси делятся на три основных группы: подвижные (П), жесткие (Ж) и сверхжесткие (СЖ). При приготовлении бетонной смеси на строительной площадке нет смысла использовать жесткие и сверхжесткие смеси, вполне достаточно подвижных смесей. Каждая группа дополнительно подразделяется на марки. Для подвижных смесей приняты следующие марки по удобоукладываемости с соответствующей осадкой конуса:

Таблица 256.2. Марки по удобоукладываемости (согласно ГОСТ 7473-94)

Осадка конуса означает, на сколько сантиметров просядет через некоторое время после снятия конуса бетонная смесь. Для проверки в заводских и лабораторных условиях используется специальный стандартный конус, размеры которого должны соответствовать ГОСТ 10181.1-81 «Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости». Стандартный конус должен иметь верхний диаметр ~ 10 см, нижний диаметр ~ 20 см, высоту ~ 30 см и специальные ручки для удобства снимания. А есть еще и увеличенный конус. Однако в условиях строительной площадки необходимости в столь точных приборах нет и если уж так необходимо приблизительно определить осадку конуса, то можно воспользоваться обычным металлическим ведром без дна. Для этого в перевернутое ведро, установленное на металлический лист так, чтобы ведро как можно плотнее примыкало к листу, насыпается в три захода приготовленная бетонная смесь, каждый слой смеси уплотняется, затем ведро аккуратно снимается и определяется осадка конуса.

Так как и щебень и песок могут иметь разные размеры зерен, к тому же форма зерен редко приближается к правильной геометрической, и зерна заполнителя имеют различную шероховатость, игольчатость, лещадность, и т.п., то и количество цемента, необходимого для того, чтобы прочно скрепить эти зерна, требуется разное количество. А еще и щебень и песок практически никогда не являются идеально чистыми, а по вполне понятным технологическим причинам имеют некоторое количество примесей. Чем таких примесей больше, тем хуже будет сцепление зерен и потому цемента при большом количестве примесей потребуется больше.

В итоге следует определить пропорции воды, цемента, щебня и песка (В:Ц:Щ:П) с учетом вышеперечисленных факторов. Сделать это достаточно точно позволяют накопленный практический опыт и теоретические наработки. Учеными и инженерами, не одно десятилетие занимавшимися изучением свойств бетона, составлены разного рода таблицы и графики, позволяющие сделать расчет достаточно просто и быстро. Как пример, таблица 256.1.

А теперь рассмотрим следующую ситуацию:

На стройплощадке есть бетономешалка — гравитационный бетоносмеситель, с объемом бака -140 литров, объемом готовой смеси 70 л, цемент в мешках, пролежавший более года со дня изготовления, песок, щебень с максимальными размерами зерен около 40 мм, ведра, лопаты

Дозирование компонентов будет производиться не по массе, а по объему, в качестве дозатора будет использоваться 10-литровое ведро.

Требуется залить бетоном перемычку длиной 3 м, шириной 0.4 метра и высотой 0.21 м. Объем арматуры составит 3.14х0.0182х4х4/4 = 0.0041 м3. Тогда объем бетона для такой перемычки составит 3х0.4х0.21 — 0.04 = 0.248 ≈ 0.25 м3. Если будет использоваться также поперечная арматура и конструктивное армирование верхнего слоя, то бетона потребуется еще меньше, но не будем так уж глубоко влезать в детали. Расчетом определен требуемый класс бетона для перемычки В25, а также рабочая арматура — 4 стержня d=18 мм. Подробности устройства опалубки и выставления арматуры здесь не рассматриваются предполагается, что все это уже сделано.

Применение

Бетон В 30 такой востребованной марки, как 400, применяют там, где повышенная надежность и морозостойкость имеют первостепенное значение:

1. При производстве балок и свай.
2. При возведении бассейнов и фундамента.
3. При возведении банковского хранилища и построек, в которых требуется повышенная надежность и водостойкость.
4. При возведении моста и развязки.

То есть, этот бетон получил широкое применение в промышленности. В особенности при возведении бассейнов либо основания под коттеджи.