Соотношение воды и цемента в растворе: Как правильно смешивать цемент, песок, компоненты

Как правильно смешивать цемент, песок, компоненты

Цементно-песочная смесь является основой для любых строительных работ во многих сферах строительства, связанных с кладкой, цементными растворами, использованием бетона.

Смешивать цемент и песок необходимо сразу перед началом произведения работ. Время схватывания смеси составляет примерно 1 час. От того, в каких пропорциях смешиваются цемент и песок, будет зависеть прочность будущего раствора. В зависимости от назначения раствора соотношения могут быть от 1:2 до 1:4.

Особенности смешивания цемента и песка

1. Перед началом смешивания компоненты будущего раствора лучше просеять через строительное сито. Так состав будет более однородным, что повысит прочность раствора.

2. Песок должен быть чистым от смесей (например, глины). Проверить это можно таким образом: опустить небольшое количество песка в емкость с водой. Если через некоторое время вода станет мутной, то значит, песок имеет повышенное количество недопустимых примесей. В этом случае песок лучше использовать другой песок.

3. Цемент также должен удовлетворять необходимыми характеристиками, которые важны для смешивания раствора. Он должен быть сухими, иметь серый или серо-зеленый оттенок, хорошо просыпаться сквозь пальцы, не иметь комков. В ином случае данный цемент хранился неправильно, и качественного раствора может не получиться.

4. Смешивать цемент с песком лучше не руками, а с помощью бетономешалки или дрели с насадкой.

Если пропорции выбраны неверно, то это может привести либо к рассыпанию, либо к растрескиванию раствора после его застывания. Все работы необходимо выполнять в течение 1 часа после приготовления готового раствора. Потом масса застывает, и повторно разводить ее недопустимо. Эффективность такой смеси – нулевая.

Технология смешивания цемента и песка с водой

• Залить воду в емкость в части, равной части цемента. Если песок влажный, то воды заливают чуть меньше. Оставить часть воды.

• Добавить в воду жидкий пластификатор (моющее средство). Оно повысит эффективность скрепления частиц компонентов.

• Засыпать в емкость половину необходимого для всего раствора части песка.

• Засыпать весь цемент. Хорошо перемешать в бетономешалке в течение 2-3 минут.

• Добавить оставшуюся часть песка. Перемешать.

• Проверить консистенцию, и по мере необходимости, добавить оставшуюся часть воды.

Правильно приготовленная смесь соскакивает (а не соскальзывает) с мастерка.

Если нужны дополнительные добавки, то ввести их и снова хорошо перемешать.

Использование пропорций 1:2 (цемент – песок) и более высоких пропорциях для песка применяется для строительства легких построек на сухих устойчивых грунтах.
Используйте только 1 вид песка! Он должен быть сухим и мелкофракционным. При использовании нескольких видов песка (например, влажного или крупнофракционного) приводит к нарушению пропорций. Помните о нежелательном присутствии глиняных смесей в цементе, которые также могут повлиять на прочность раствора. Цемент используйте свежий, то есть покупку необходимо совершать не ранее чем за 2 недели до начала строительства.

Пропорции цемента, песка (щебня) в самостоятельном приготовлении растворных смесей (штукатурные, кладочные)

Бетон представляет собой искусственно созданный камень, который состоит из цемента с наполнителями. Наполнителем служит песок. При необходимости составления смеси строительного бетона применяется гравий, скол камня, битый щебень, керамзит. Иногда добавляется пластификатор. Поскольку все компоненты приготовляемой бетонной смеси должны быть чистыми, их стоит промыть проточной пресной водой, желательно, чтобы в этой воде было минимальное количество солей и примесей.

Если в качестве наполнителя применяется песок, стоит выбрать крупный вариант, с минимумом глины. Готовый бетон укладывается вручную или с применением пневматических вибраторов. Планируя ручную укладку бетонная смеси, обратите внимание на то, что она должна быть более пластичной, чем при механической укладке. Различаются смеси и по плотности: при механизированном способе требуется смесь большей плотности.
Пластичность бетона определяет не вода или ее количество. Стоит учитывать, что лишняя вода приведет к потере прочности смеси, что критично при строительстве фундамента. Добавив лишнюю воду, увеличьте и количество цемента, что позволит сохранить прочность. Любая передозировка одного или другого компонента может привести к нарушению прочности конструкции, которая под воздействием нагрузок или неблагоприятных условий окружающей среды, таких как повышенные или пониженные температуры, давление, атмосферные осадки, начнет разрушаться.

Если у вас есть сомнения в том, что вы сможете правильно рассчитать пропорции и смешать все компоненты, имеет смысл обратить внимание на наличие в продаже готовых строительных смесей, которые можно приобрести непосредственно у производителя в заводских фирменных мешках, где будут указаны все параметры и пропорции. В этом случае вам не придется восстанавливать разрушающуюся конструкцию, или делать ее заново и нести дополнительные расходы.

Цемент является основным компонентом любой бетонной смеси. Под воздействием воды происходит его гидратация, т.е. он получает те самые скрепляющие свойства, которые требуются в строительстве, а при затвердевании смеси образуется монолитная структура — цементный камень. Без наполнителя эта структура не будет иметь требуемую прочность, потому что даст сильную усадку. Конструкция пойдет небольшими трещинами. Они могут быть незаметны глазу, но негативно повлияют на дальнейшую эксплуатацию объекта.

Наполнители создают в бетонной смеси тот каркас, который растворенный в воде вместе с песком цемент обволакивает, заполняя пустоты. Наполнители не только снижают усадку. Они увеличивают прочность, уменьшают угрозу деформации конструкции, ее ползучести под действием нагрузок. Более того, наполнители снижают и себестоимость бетона, поскольку цемент стоит много дороже щебня или песка.

Так называемый товарный бетон или весовое соотношение составляющих в среднем можно свести к следующей схеме:

1 часть цемента + 2 части песка + 4 части щебня + 0,5 части воды, иными словами, при производстве бетона объемом 1 кубометр потребуются следующие пропорции:

• 0,25 м³ цемента или 325 кг при насыпной плотности в 1300 кг/м³;

• 0,43 м³ песка или 600 кг при насыпной плотности в 1400 кг/м³;

• 0,9 м³ щебня или 1200 кг при насыпной плотности в 1350 кг/м³;

• 0,18 м³ воды или 180 кг, 180 литров.

При сложении объемов получается 1,76 м³, при этом щебень выполняет роль каркаса, песок заполняет его пустоты, цемент с помощью воды склеивает составляющие в монолитную структуру, вследствие чего образуется объем размером в 1 кубометр бетона из 1,76 кубометра его составляющих.

Марка цемента определяется с учетом того, в каких пропорциях и какого качества будут компоненты в составе бетона. Обозначать ее принято буковой М. Известны марки от М50 до М800. Означает это прочность бетона в кгс/кв.см. Букой В обозначается класс бетона. Он варьируется от В3,5 до В60.

Рациональнее всего в бетоне применять наполнитель разного размера. Такой метод позволит сделать укладку плотнее и приведет к экономии цементной смеси. Если применяется ручная укладка бетона для фундамента, то толщина укладки должна быть не менее утроенного максимального размера бетонного наполнителя. Наличие пустот в заполнителе станет причиной перерасхода песка и цемента, а, следовательно, приведет к увеличению расходов на фундамент, так как именно цемент является самой дорогой составляющей смеси.

Чтобы верно определить объем пустот, следует компонент бетонной смеси, будь то песок или щебень, засыпать в десятилитровое ведро, а затем залить туда воду до поверхности. При расходе воды в 3,5 л, пустоты будут составлять 35% объема.

Ручная укладка бетонной смеси, при которой применяется штыкование металлическим штырем и ручная послойная трамбовка требуется на 1 м³ бетона:

• для М-50 портландцемента ПЦ400-ПЦ500 — 160 кг, песка — 0,7 м³, щебня — 0,8 м³, воды 180 л

• для М-100 портландцемента ПЦ400-ПЦ500 — 220 кг, песка — 0,6 м³, щебня — 0,8 м³, воды 180 л

• для М-200 портландцемента ПЦ400-ПЦ500 — 280 кг, песка — 0,5 м³, щебня — 0,8 м³, воды 180 л

• для М-250 портландцемента ПЦ400-ПЦ500 — 330 кг, песка — 0,5 м³, щебня — 0,8 м³, воды 180 л

• для М-300 портландцемента ПЦ400-ПЦ500 — 380 кг, песка — 0,45 м³, щебня — 0,8 м³, воды 180 л

В быту стандартными пропорциями песка к цементу считают три к одному, но точность зависит это от многих параметров. Прежде всего – от того, будет ли это штукатурка или фундамент. На стяжку воды следует добавлять больше, чтобы смесь заливалась, а на штукатурку — меньше, чтобы прилипала. Многое зависит от качества цемента и от состояния воды. Бывает вода очень жесткая, такой следует добавлять меньше, а мягкой – напротив, больше. Придется пробовать и экспериментировать, что может отнять много времени, сил и израсходовать лишний материал. Неопытному мастеру стоит подумать о приобретении готовой сухой строительной смеси

, и все его проблемы будут решены.

Принято считать, что для кладочного раствора больше подходит цементно-песчаная смесь, пропорция которой составляет 1:3 или 1:4. В реальной жизни пропорция зависит от песка. Для кладки больше всего подойдет чистый речной песок. Обычно правильный раствор делается путем эксперимента: отмеряется ведро чистого песка, высыпается в емкость, где будет готовиться раствор, туда же добавляется четверть ведра цемента, перемешивается и разбавляется требуемым количеством воды, затем готовый раствор возвращается в ведро. В идеале он должен без остатка войти и занять весь его объем, как занимал песок.
Народные умельцы для придания прочности раствору на чистом песке без примесей глины добавляют небольшое количество дешевого средства для мытья посуды или стиральный порошок – не более 50-80 гр, но лучше добавлять специальный пластификатор. Многие используют для кладочного бетона карьерный песок, связывая это с его большей пластичностью и удобством в работе. На деле, он пластичнее за счет примеси глины, но она же одновременно снижает прочность.

Для штукатурного раствора смесь готовится особого типа. Состав материалов для ее приготовления не меняется уже многие десятилетия. Это цемент, песок, глина, известь. Цемент, известь и глина являются вяжущими составляющими, песок – заполнителем. Заливается смесь обычной чистой водой. Стандартно на раствор идет один вяжущий компонент и один заполнитель, но часто применяются растворы с двумя вяжущими компонентами. Примером такой смеси может служить известково-песчаный раствор с добавлением цемента.

В соответствии с пропорциями вяжущего компонента и наполнителя, различается тощий, нормальный и жирный раствор. Тощим называют раствор с избытком наполнителя. Он хрупок, непрочен и недолговечен. Нормальным называют раствор с корректно подобранным соотношением вяжущей составляющей и наполнителя. Для жирного раствора характерен избыток вяжущего вещества. После высыхания он обычно начинает трескаться. Мастера определяют характер раствора, окунув в него мастерок. Тощий раствор стечет, лишь испачкав мастерок. Жирный прилипнет большими кусками. Правильный, нормальный раствор должен прилипать не сильно, оставляя тонкую корочку.
Наиболее популярным штукатурным раствором считается цементно-песчаный. Соотношение цемента к песку определяет марка цемента. Оптимально покупать М400 и мешать в следующих пропорциях: 1 часть цемента на 3 части песка. Сначала следует перемешать сухие компоненты без добавления воды, а затем вливать воду постепенно, до достижения требуемой густоты. Многие добавляют в смесь клей ПВА при соотношении примерно 50-70 гр. клея на 10 л раствора.

Известковый раствор — смесь известковой пасты и песка. Пропорции зависят от жирности извести. Точно их назвать нельзя, необходимо контролировать жирность, досыпая песок постепенно. Для увеличения прочности такого раствора, на 10 кг добавляют еще 1 кг цемента. Глиняный раствор по приготовлению ничем не отличается от известкового. Его пропорции также зависят от жирности глины, а цемент добавляется аналогично для увеличения прочности. Штукатурный раствор для наружных работ не требует глины или извести. Готовится обычный цементно-песчаный раствор.

Если перед вами стоит задача что-либо забетонировать, но вы не знаете, как соблюсти пропорции, приобретите готовую сухую смесь от производителя, которая позволит, не создавая себе проблем, быстро, качественно и экономично отремонтировать или изготовить фундамент, отштукатурить стены, как внутренние, так и внешние.

» Правильное соотношение цемента, песка, щебня и воды для приготовления бетона

Бетон нашел применение в различных сферах строительства. Его основными составляющими являются: песок, вода, цемент и гравий. Для получения качественной смеси они должны использоваться в определенном соотношении. Серьезное отклонение от нормы приведет к образованию раствора низкого качества, который нельзя использовать для возведения фундамента или других элементов строений.

Соотношение компонентов в цементно-песчаном растворе

Для приготовления бетонной смеси нельзя использовать только цемент и воду. Бетон, полученный на их основе, не обладает хорошими показателями прочности и морозостойкости. Здание, возведенное с использованием «низкокачественной» смеси, даст усадку.

Песок — важная составляющая бетона. Необходимо, чтобы он был чистым. Допускается наличие мелкого гравия, глины и других примесей, но не более 5% от его массы.

Материал с мелким зерном не подходит для приготовления бетона. Допустимо использование песка с размерами частиц 2-3 мм.

Сколько песка присутствует в бетоне различных марок?

От количества песка в смеси зависит марка материала.

• М50 — при использовании цемента М200 соотношение песка и цемента равно 1:3, при М400 — 1:4;
• М100 — при использовании материала М200 соотношение 1:2, при М400 — 1:3;
• М75 ― при использовании материала М200 соотношение 1:1,25, при М400 — 1:1,35.

В растворы, в которых отсутствует щебень, потребуется дополнительное введение песка. Так, при изготовлении бетона М10 с использованием материала М200 соотношение составит 1:6, в марке бетона М25 — 1:4.

В некоторых случаях соотношение компонентов в растворе бетона может быть увеличено или уменьшено. Чтобы повысить прочность необходимо увеличить количество цемента в его составе. Если повысить количество цемента М300 на 10%, то получится раствор, который по своим характеристикам аналогичен смеси с использованием цемента М400.

При использовании слишком мелкого песка рекомендуется снизить его количество на 10%, в противном случае прочность материала на изгиб и сжатие будет низкой.

Песок и щебень смешивается постепенно с добавлением небольшого количества воды. Бетонную смесь рекомендуется готовить небольшими порциями, чтобы она не успевала «схватиться».

Пропорции песка, цемента и щебня

Использование щебня позволяет снизить себестоимость бетона и повысить его прочность. Чтобы готовый раствор обеспечивал высокое сцепление, необходимо использовать заполнитель с небольшими фракциями и рифленой поверхностью.

Стандартное соотношение цемента, песка и щебня составляет 1:3:2. Это означает, что щебня должно быть меньше, чем песка, но больше чем главного компонента — цемента.

Воды в растворе не должно быть много, иначе она негативно скажется на прочности материала. В идеале ее количество должно составлять до 25% от общей массы. Для приготовления качественной смеси используют только чистую воду без примесей, лучше фильтрованную.

Если в качестве материалов используется мокрый песок и щебень, то количество воды можно уменьшить, при применении сухих компонентов — увеличить.

Соотношение цемента и ПГС (ОПГС)

ПГС — это песчано-гравийная смесь, состоящая из 2-х компонентов. Именно место добычи песка и гравия (морское или речное дно) оказывает влияние на качество смеси. Гравий не должен содержать глину, снижающую эксплуатационные характеристики бетона. Размер камушков для ПГС должен составлять от 1 до 8 см.

ПГС используется для возведения фундаментов и дорожных покрытий. Основное отличие ПГС от ОПГС — искусственное увеличение количества гравия в обогащенной смеси. Так, его количество в ПГС составляет до 25%, в ОПГС — 25-28%.

Для получения качественной бетонной смеси необходимо соблюдать пропорцию цемента, воды и ПГС в ней. Для изготовления качественного бетона потребуется 1 часть основного материала, 4 части ПГС и 0,5 частей воды. В качестве части учитывается вес компонентов, а не объем. Добавлять в этот раствор песок не нужно, так как он уже присутствует в ПГС.

Указанное выше соотношение не является стандартом. В каждом случае необходимо отталкиваться от назначения бетонной смеси, качества щебня и песка, а также применения пластификаторов и других материалов.

Что нужно брать за основу — объем или вес?

За основу измерения берется масса одной единицы цемента. Остальные компоненты берутся также по весу. Количество воды определяется частью от веса. Например: для производства смеси берется 12 кг основного материала и 6 кг воды, то водоцементное соотношение вычисляется так: 6/12 = 0,5 литров воды.

Массовая доля песка и цемента в бетонной смеси зависит от следующих факторов: марки цемента, количества воды и фракций сыпучих компонентов. При возведении ответственных сооружений используется бетон марки М400 и выше. Для его получения необходимы цемент, песок и щебень в соотношении 1:1,2:2,7, при условии, что будет использоваться цемент 400.

Пропорции цементного раствора для стяжки, заливки и кладки

Цементный раствор наиболее часто используется при кладке стен из различных блоков, изготовлении стяжки, а также в отделочных штукатурных работах. В зависимости от квалификации строительной бригады, доступности материалов и потребностей конкретного объекта, кладочная смесь изготавливается различными способами. Наиболее распространённый состав — это цемент и песок в соотношении 1:3 — 1:6. Опытные мастера для получения прочной долговечной кладки рекомендуют добавлять в раствор известь. Её включение в смесь значительно облегчает процесс работы с раствором, делает его более пластичным и предотвращает крошение кладочного шва после высыхания.

Чтобы говорить о точных пропорциях цементного кладочного раствора, следует учитывать два основных фактора. Во-первых, это требуемая марка прочности, она должна быть в среднем вдвое ниже марки стенового материала, чтобы стену не «порвало» в последствии под воздействием различных сил. Так, для получения раствора М100 на 1 кг цемента М400 следует добавлять 4,7 кг карьерного песка. В объёмном соотношении это будет 1 к 4,3. Во-вторых, обязательно учитывается подвижность раствора, то есть его способность растекаться. Данная характеристика определяет то, насколько легко будет работать с материалом, а это напрямую влияет на скорость кладки и её итоговое качество.

Пластичность раствора повышается за счёт добавления в него извести или специальных пластифицирующих добавок. Самый простой метод сделать раствор более пластичным — это добавить в него больше воды, однако такой подход значительно понижает прочность материала. Поэтому специалисты рекомендуют добавлять при замесе небольшое количество пластификатора, либо кроме песка и цемента включать в смесь известь. Пропорции раствора для кладки кирпича на основе цементно-песчано-известковой смеси будут следующими: на 1 часть цемента М400, 0,56 частей извести и 5,5 частей песка. Указанное соотношение даст раствор с прочностью М75, для получения М100 компоненты следует смешивать в пропорции 1:0,36:4,3.

Чтобы создать стяжку небольшой толщины без использования крупного заполнителя, типа щебня или гравия, допускается применение чистого цементно-песчаного раствора. В данном случае чтобы получить стяжку из раствора М100 потребуется на 1 объёмную часть цемента добавлять 3 части карьерного или просеянного речного песка. Такая пропорция подойдёт как для стяжки пола внутри помещения, так и для наружных покрытий, например, для дорожек в саду или на даче.

Правильное соотношение песка и цемента при строительстве —

В строительстве используется множество смесей: бетон для заливки фундамента, раствор для кладки, заливки полов, стяжки стен и т.д. Основой каждого из них является цемент и песок. От того, в каких пропорциях они будут добавлены, зависят свойства получившейся смеси.

Песок в строительных смесях используется в качестве наполнителя: он дешевый, поэтому снижает конечную стоимость материала. Кроме того, он делает раствор более прочным, повышает морозо – и влагоустойчивость. Отчасти благодаря песку цементное покрытие не трескается и не проседает.

Соотношения песка и цемента при строительстве зависит от:

• Технических характеристик и назначение смеси;
• Качества цемента.

Дальше рассмотрим, сколько необходимо добавлять песка в различных строительных смесях.

Растворы для кладки – сколько песка брать

Цементные растворы широко используются для кладки кирпича. В зависимости от характеристик их разделяют на марки:

• М-0 и М-2 – используются очень редко;
• М-75, М-25, М-3, М-10, М-50 – самые популярные для укладки кирпича;
• М-100, М-150, М-200 – растворы для штукатурки, внутренних работ и отделки фасадов.

Для кладки используют раствор той же марки, что и строительный материал.

Для приготовления раствора чаще всего используются цемент М-300 и М-400, реже М-500. Сколько песка брать зависит от качества цемента. Пропорции для растворов, которые чаще всего применяются в строительстве, указаны в таблице.

Марка цемента	Марка раствора
	25	50	75	100	150
М-500	–	–	1:7	1:5	1:4
М-400	–	1:7	1:5,5	1:4	1:3
М-300	1:10	1:6	1:4	1:3	1:2,5

Для получения раствора смешивается песок и цемент, затем частями добавляется чистая холодная вода до получения нужной подвижности. Последнюю определяют с помощью специального конуса, погруженного в готовую смесь. Полнотелый кирпич лучше класть раствором с подвижностью 9-10 см, пустотелый – 7-8 см. Если работы ведутся в жаркую погоду, рекомендуется добиться подвижности в 12-14 см.

Приготовление раствора для стяжки пола

Цементная стяжка выступает в качестве основы под линолеум, паркет или любое другое напольное покрытие. Реже (в гаражах, погребах) может выступать самостоятельным покрытием. Как и в случае раствора для кладки, количество песка зависит от марки цемента. Чаще всего в этих целях используются марки выше М-400. Рекомендуемые пропорции, в зависимости от назначения раствора, указаны в таблице.

Назначение	Марка раствора	Подвижность	Соотношение цемента к песку
Для покрытий	М-200	4-5	1:3
	М-300	4-5	1:2,5
Для прослоек и заполнения швов в покрытиях из штучных материалов	М-150	5-6	1:3
	М-300	5-6	1:2,5
Для стяжек	М-150	5-6	1:3
	М-200	4-5	1:2,5

Для раствора М200 и М-300 желательно использовать цемент М-600.

Раствор для штукатурки

Зачастую оштукатуривание стен подразумевает нанесение на поверхность трёх слоёв раствора: обрызг, грунт, накрывка. Каждый из них должен обладать определёнными свойствами, поэтому целесообразно готовить специальную смесь для каждого слоя. В отличие от других растворов, помимо песка и цемента требуется добавлять гидратную известь. В таблице указаны рекомендуемые пропорции для каждого слоя штукатурки для приготовления 200 л раствора.

	Ингредиенты
	Вода, л	Песок, л (кг)	Гидратная известь, л (кг)	Цемент, л (кг)
Обрызг	51	155 (248)	34 (17)	23 (30)
Грунт	50	159 (255)	40 (20)	18 (23)
Накрывка	42	127 (203)	28 (14)	19 (25)

В ряде случаев можно обойтись двумя слоями штукатурки, приготовленной без добавления извести:

1. Грунт для выравнивания незначительных дефектов и изменения геометрии стен: 1 часть цемента М-400 и 3 части песка.
2. Основной раствор для выравнивания: 1 часть цемента М-400 и 5 частей песка.

Предпочтительным вариантом является приготовление раствора с известью, так как он более эластичен и прост в работе. В обоих случаях лучше использовать мытый или карьерный песок.

Замешивать раствор необходимо в бетономешалке, при этом сначала в неё заливается вода, а потом добавляются цемент и наполнители.

Сколько песка нужно для бетона

Бетон используют для заливки фундамента, для приготовления следует использовать самый чистый песок – мытый или речной. Кроме песка в бетон добавляется щебень. Правильные пропорции указаны в таблице.

Если на улице тепло, в раствор нужно добавлять холодную воду, при минусовой температуре, напротив, подогретую до 40C°C для того, чтобы бетон успел схватиться до того, как вода в его составе замёрзнет.

Читайте также:

Плодородный грунт, почвогрунт или чернозем? — в чем разница ?

Применение асфальтовой крошки;

Как выложить пол плиткой;

Добыча и свойства гранитного щебня;

Водоцементное соотношение

Основным параметром замеса бетонной смеси является водоцементное соотношение. Это относительная величина (по массе) количества чистого цемента в замесе к воде, которой смесь затворяют.

От этого соотношения напрямую зависят прочность, водонепроницаемость и подвижность готового бетона. Конечно, на итоговые характеристики бетона влияет не только количество воды, но и её качество.

Качество воды.

Очень частой причиной падения прочности бетона, замедления и даже остановки процесса его твердения является химический состав воды, на которой замешан раствор.

Качество воды нормируется ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия»

Данный стандарт выставляет следующие требования к воде замеса:

1. Вода не должна содержать примесей минеральных веществ, следов нефтепродуктов, жиров и органических остатков.
2. Содержание органических ПАВ, фенолов и сахаров не должно превышать 10 мг / дм3.
3. Уровень pH должен быть в пределах от 4 до 12,5
4. Окисляемость не должна превышать 15 мг / дм3.

Понятно, что все эти требования легко соблюдать в лабораторных условиях. Но, как быть с замесом бетона дома или на даче, где не всегда есть возможность измерить химические показатели.

В этом случае, мы настоятельно рекомендуем придерживаться простого правила – замешивайте на питьевой (или условно питьевой) воде. Это может быть вода из скважины, колодца, водопровода, либо природная, но прошедшую очистку. Грубейшей ошибкой загородной стройки является использование воды из ближайшего пруда, канавы или лужи. Даже при внешней прозрачности и чистоте, такая вода, чаще всего, перенасыщена органическими и минеральными загрязнителями, которые будут препятствовать нормальному процессу гидратации бетона и пагубно повлияют на его качество.

Пропорции воды и цемента

Итак – с выбором воды определились. Сколько же её лить в замес?

Возьмём, для примера самую распространённую в частном строительстве пропорцию «1 к 3» (по песку):

1. 1 часть цемента
2. 3 части песка
3. 5 частей заполнителя
4. 0,5 части воды

В этом случае В/Ц будет 0,5 – это средний показатель, чаще всего встречающийся в строительной практике с немодифицированным бетоном.

Набор прочности и морозостойкость

Рассмотрим, как конкретно влияет водоцементное соотношение на скорость набора прочности и морозостойкость бетона.

Прочность:

В/Ц	Прочность бетона в % на
	1 сутки	3 сутки	7 сутки	28 сутки	90 сутки	360 сутки
0,4	24	48	7	100	115	138
0,5	17	43	66	100	119	147
0,6	11	37	64	100	121	155
0,7	8	33	64	100	135	167

Морозостойкость:

	в/ц = 0,4	в/ц = 0,5	в/ц = 0,6
Нормальные условия	400	250	150
Повышенная влажность среды	200	150	100

Чем В/Ц ниже – тем бетон быстрее набирает раннюю прочность, но тем труднее его обрабатывать и тем медленнее он будет набирать дополнительную прочность после 28 дней. Однако, морозостойкость такого бетона будет выше.

Чем В/Ц выше – тем медленнее, бетон наберет раннюю прочность, но его будет легче укладывать в форму и он быстрее наберет дополнительную прочность.

Теоретически, для нормального реагирования, цементу достаточно воды в количестве ¼ от собственной, т.е. В/Ц. Но, это в идеальных условиях – не лежалый цемент, чистый (без пыли) заполнитель оптимальной влажности. В реальных условиях, редко кто промывает гравий и песок, на котором замешивает бетон. Соответственно – часть воды уйдёт на смачивание заполнителя и впитается в него.

Дополнительная вода в смеси образует ячейки – поры, и каналы – капилляры. После застывания бетона и испарению всей лишней влаги эти поры и капилляры будут способствовать снижению касса водостойкости бетона, так как они отлично впитываю влагу. Это приведёт к повышенной намокаемости бетона и, как следствие – худшей морозостойкости. Также циклическое замерзание и оттаивание воды рано или поздно приведет к началу разрушения бетона.

Вернёмся к нашему теоретическому замесу.

Возмём, для примера, цемент М500. При пропорциях 1:3:5:0,5 примерная марка бетона будет 300 — 350.

Подвижность и удобоукладываемость такого бетона будет невысокая, что вызовет затруднения при укладке его в форму и разравнивание. Потребуется дополнительная виброобработка и уход за уложенной смесью (дополнительное проливание водой), так как излишне быстрое испарение воды из смеси приведёт к образованию усадочных трещин, остановке процессов гидратации цемента и значительно снизит прочность бетона.

Для повышения удобоукладываемости чаще всего в замес добавляют воду, но, как сказано выше – это приведет к падению марочной прочности и морозостойкости бетона.

Чтобы этого не произошло – вместо дополнительной воды лучше использовать пластификаторы и комплексные добавки для бетона, которые позволят получить достаточную (до П5) пластичность бетонной смеси даже при В/Ц 0,25 – 0,3. Такой бетон будет обладать повышенной марочной прочностью, морозостойкостью, при этом будет достаточно подвижный для полного заполнения опалубки без образования пустот. Дополнительная виброобработка также не потребуется.

---

Используя добавки для бетона Cemmix Вы сможете получить оптимальные характеристики водоцементного соотношения в смеси, без потери в прочности, или перерасхода цемента.

Звоните на горячую линию Cemmix – мы поможем по всем вопросам!

8 800 550 52 82 (звонок беслатный по территории РФ)

Цементный раствор — пропорции: как развести и сколько песка и цемента в 1 м3, соотношение частей и расход

Цемент – это основной строительный материал, который используется практически во всех отраслях народного хозяйства. С помощью данного вещества можно получить очень прочные продукты, способные выдерживать высокие нагрузки и противостоять внешним воздействиям. Но все эти характеристики зависят также и от используемых компонентов, и технологии приготовления. Цементные растворы широко применяются в строительстве, так как позволяют упростить много операций.

Особенности

Цементные растворы представляют собой искусственные смеси, которые после застывания образуют прочную структуру. Состоит подобный продукт из нескольких основных компонентов.

• Песок. Он используется в качестве основного компонента, так как объединяет в себе мелкую структуру и относительно высокую прочность. Для приготовления растворов могут использовать речной или карьерный песок. Первый тип материала применяется при монолитном строительстве, позволяя получить очень прочные продукты.
• Вода. Данный компонент нужен для связывания песка и цемента. Количество жидкости подбирается в зависимости от марки и предназначения раствора.
• Цемент. Это основное вещество, которое отличается высокой адгезией с другими материалами. Сегодня существует несколько марок цемента, предназначенного для эксплуатации в различных условиях. Отличаются они показателями прочности.
• Пластификаторы. Технически это различные виды примесей, которые предназначаются для изменения физических или химических свойств раствора. Они используются не так часто, так как это может значительно увеличивать стоимость продукта.

Подобную продукцию используют для решения следующих видов задач:

• оштукатуривание – некоторыми растворами покрывают стены для защиты строительного материала, а также с целью выравнивания основания;
• кладка – цементные смеси прекрасно связывают между собой кирпич или газоблок, поэтому их используют в качестве своеобразного клея, располагающегося внутри каждого шва;
• создание железобетонных конструкций.

Виды составов и требования

Основной характеристикой цементного раствора является его прочность. Она обусловлена соотношением цемента и песка. Состав продукта может изменяться штучно, что позволяет получить несколько видов смесей. Каждый из них предназначается для использования в определенных условиях. Поэтому важно правильно готовить продукцию при строительстве различных объектов.

Типы

Одним из критериев разделения цементных смесей на виды являются пропорции внутренних компонентов. Стоит обратить внимание, что в одном составе может присутствовать только одна марка цемента. Но они могут также изменяться, так как прочность будет зависеть уже только от концентрации компонентов. Условно их разделяют на несколько марок.

• М100 (М150) – эти смеси отличаются незначительной прочностью. Для их приготовления можно использовать цемент марок М200–М500. Но при этом необходимо правильно подбирать пропорции цементно-песчаных компонентов.
• М200 – это один из самых распространенных видов растворов. Его используют очень часто в быту для строительства дорожек и или формирования покрытий, которые не поддаются значительным нагрузкам. Сохнет данная смесь относительно быстро, но при этом требует соблюдения определенных микроклиматических условий.

• М300 – данный вид раствора можно уже отнести к бетонным типам. Он используется для приготовления бетонов, из которых затем изготавливают прочные плиты перекрытия, заливают фундаменты и много другого.
• М400 – это прочный бетон, который состоит из качественных марок цемента (М350, М400, М500). Используют его в строительстве фундаментов для многоэтажных домов. Данный раствор составляет основу для изготовления железобетонных плит перекрытия и других подобных изделий.
• М500 – это самый прочный бетон, который способен выдерживать очень высокие нагрузки. Он сохраняет свои первоначальные свойства на протяжении многих лет и при воздействии различных раздражителей.

Добавки

Качество цементного раствора зависит практически от всех его составляющих, которые присутствуют внутри. Иногда свойств песчано-цементной смеси недостаточно, поэтому нужно адаптировать их под определенные условия.

Решается эта проблема с помощью добавления в состав различных примесей. С помощью подобных присадок получают так называемое жидкое стекло. Эти продукты используются для оштукатуривания стен и других поверхностей.

Сегодня в качестве добавок для цементных растворов используют несколько продуктов.

• Известь. В качестве добавок применяют только гашенные ее виды. Внедрение этого вещества позволяет немного увеличить паропроницаемость и прочность. Но чтобы приготовить подобную продукцию, следует соблюдать точные пропорции. Очень часто на основе извести изготавливают штукатурки, которые прекрасно наносятся на стены.
• ПВА. Клей улучшает адгезию и пластичность раствора. Важно правильно подбирать концентрацию добавки, чтобы получить хорошую смесь.
• Моющие средства. Подобные продукты влияют на пластичность раствора. Добавляют их в состав только после воды. Здесь также обязательно соблюдается точная доза примеси на единицу объема.
• Сажа или графит. Эти вещества практически не влияют на физические свойства смеси. Используются они только в качестве красителей для изменения цвета готового продукта.

Соотношение песка и цемента

Приготовить цементно-песчаный раствор можно даже в домашних условиях, так как состоит он из доступных компонентов. Приобрести их довольно легко практически в любом строительном магазине. Но отличаются растворы соотношением цемента и песка, от которых и зависит расход и физические характеристики материала.

Кирпичная кладка

Скрепление кирпичей – это одна из основных задач цементных растворов. Для таких целей используют не особо прочные марки (до М400). Для получения подобной смеси специалисты рекомендуют использовать песок средней фракции с минимальным уровнем влажности. Приготовить кладочный раствор можно используя различные марки цемента. Но при этом будет уже изменяться соотношение цемента и песка. Некоторые пропорции представлены в таблице 1.

Таблица 1. Соотношения компонентов в зависимости от марки цемента

Обратите внимание, что расчет желательно проводить согласно только одних единиц измерения. В большинстве случаев все части рассчитывают на 1 м³. Но при этом массам различных материалов в кубе может отличаться.

Приготовление бетона

Бетонные конструкции также очень часто используются в современной промышленности. Эти материалы изготавливаются на заводах или непосредственно на строительных площадках. Прочность таких изделий также зависит от цемента, который планируется использовать. Технически бетон можно изготовить и из раствора марки М100, но он не будет выдерживать нагрузки, и отличаться минимальным сроком службы.

Еще одной особенностью бетонов является наличие в составе щебня и других вспомогательных компонентов. Они внедряются с целью изменения технических характеристик продукта.

Следует отметить, что смешиваться они могут в различных комбинациях, что зависит от среды использования бетона.

Сегодня многие специалисты используют такое соотношение компонентов бетонных растворов, как:

• 4 части щебня;
• 1 часть цемента;
• 2 части песка;
• ½ части воды.

Обратите внимание, что пропорции могут изменяться, если еще планируется использовать различные полимерные добавки. В таких случаях желательно обращать внимание на рекомендации производителей данных примесей.

Для штукатурки и стяжки

Заливка пола очень часто предполагает использование относительно жидких цементных растворов. Такая консистенция позволяет равномерно распределить смесь на основании и получить горизонтальную поверхность. Штукатурка же практически всегда состоит только из чистого песка, цемента и воды. Ее густота может быть разной, так как все зависит от того, где ее планируется использовать.

Самой распространенной пропорцией для получения штукатурных смесей является отношение цемента к песку 1: 5. Консистенция адаптируется под потребности мастера.

Особое внимание следует уделить стяжкам, которые поддаются значительным и постоянным нагрузкам. Для таких поверхностей следует использовать материалы, у которых пороговая прочность не меньше 10 МПа. Достигается это за счет использования бетонов марки не ниже М150. Пропорция приготовления раствора для стяжки зависит от следующих факторов:

• использование смесей с целью сокрытия различных коммуникационных элементов;
• толщина выравнивания поверхности. Если нужно просто укрепить пол с небольшими перепадами, тогда применяют более жидкие составы. Для более толстых слоев желательно использовать прочные виды растворов.

Таблица 2. Пропорции песка и цемента в стяжках

Обратите внимание, что пропорции компонентов в большинстве случаев повторяются. Но при этом прочность получаемого раствора на выходе отличается. Это важно учитывать, если продукция будет применяться в специфических условиях эксплуатации.

Как правильно развести?

Процесс приготовления цементных растворов предполагает смешивание всех компонентов в определенной последовательности. Описать подобную процедуру можно несколькими последовательными шагами.

• В первую очередь нужно определиться с типом раствора, который нужен. При этом обращают внимание на прочность результирующей смеси. Если важен этот показатель, следует провести дополнительный расчет всех составляющих. Особое внимание следует обращать на нормы или стандарты.

• На данном этапе смешивают сухие компоненты, объем которых измеряется в 1 м³ или других подобных единицах. Перед тем как замесить раствор, следует тщательно перемешать песок и цемент, чтобы получить равномерную смесь. Поэтому так важно использовать сухие вещества.
• Когда подготовка прошла успешно, можно разводить смесь. Для этого постепенно в нее добавляют воду и тщательно смешивают все компоненты. Лучше всего использовать бетономешалки или другие механические приспособления. Консистенция раствора регулируется с помощью жидкости.

Советы и рекомендации

Приготовление цементного раствора является простой операцией. При ее осуществлении все-таки рекомендовано соблюдать несколько простых правил, рекомендуемых производителем и опытными строителями, такие как:

• если смесь должна быть пластичной, для этого нужно добавлять в нее жидкое мыло. Его смешивать нужно предварительно с водой;
• следует добавлять воду небольшими порциями. Таким образом, можно контролировать густоту смеси, которая очень важна для стяжек или кладки;
• при строительстве обязательно нужно учитывать марку самого кирпича или другого материала. Специалисты рекомендуют готовить такие смеси, которые по данным параметрам должны совпадать. Это позволит получить однородную структуру стены, которая будет отличаться прочностью;
• для повышения теплоизоляционных характеристик штукатурок стоит добавлять в их состав перлит. При этом им нужно заменять определенную часть песка;
• рекомендуется использовать только свежий цемент, структура которого не содержит комков. Это гарантирует высокую адгезию и равномерное смешивание.

Цементный раствор – это прекрасный материал, позволяющий получить прочные конструкции. Правильно приготовленная смесь – это залог долговечности практически любого строения и его основания.

Подробнее о пропорциях цементного раствора вы узнаете из следующего видео.

Как НЕ создавать дизайн водно-цементной смеси | Журнал Concrete Construction

Вопрос : Я получил запрос на конструкцию смеси 4000 фунтов на квадратный дюйм, но спецификации требуют максимального отношения воды / вяжущего материала 0,45 (в / см). У меня есть смесь, которая составляет в среднем 4600 фунтов на квадратный дюйм с 495 фунтами цемента и 270 фунтами воды, но это соотношение составляет 0,55. Разве я не могу просто уменьшить содержание воды до 222 фунтов, чтобы соответствовать спецификации?

Ответ : Меня поражает, как часто меня спрашивают об этом и сколько людей ошибаются.

Инженеры иногда устанавливают более низкое или более высокое соотношение вода / вяжущий материал (Вт / см), чем необходимо для достижения прочности, поскольку они пытаются повлиять на другие характеристики, такие как долговечность или растрескивание. (Для получения дополнительной информации см. «Почему такое максимальное соотношение Вт / см?»)

Хотя ваше решение является математически логичным, конкретный не заботится о правильности математических расчетов. Он заботится о том, как ингредиенты сочетаются друг с другом. Смешивание камня, песка и цемента создает пустоты, которые необходимо заполнить водой.Дополнительная вода необходима для отделения частиц, иначе бетон будет непригодным для обработки.

Вы не поверите, но количество воды, необходимое для создания данной осадки с данным набором материалов, не сильно меняется по сравнению с типичным диапазоном содержания цемента, используемым для повседневного бетона. Если для вашей обычной смеси требуется 270 фунтов воды на кубический ярд, и вы добавляете в нее 222 фунта воды, смесь не будет работать, и в конце концов кто-то добавит недостающие 48 фунтов воды (около 5 галлонов) обратно.Смесь вернется к исходному соотношению 0,55, что даст инженеру, указавшему 4000 фунтов на квадратный дюйм, надлежащую прочность, но не другие характеристики, которые он хотел.

Чтобы правильно составить смесь, разделите требуемое содержание воды на желаемое соотношение в / см. В вашем примере: 270 фунтов воды / 0,45 = 600 фунтов цемента. Смесь будет около 5800 фунтов на квадратный дюйм, что намного больше, чем указано, но это нормально. Сила — не единственная цель.

Чтобы уменьшить количество цемента, необходимо сначала уменьшить количество воды.Используйте добавку, оптимизируйте комбинированную сортировку заполнителей, добавьте летучую золу или получите заполнитель с лучшей формой частиц. Вы можете добавить до 4% увлеченного воздуха, но будьте осторожны. Вовлеченный воздух может создать новые проблемы, такие как большая оседлость и изменчивость силы или замедленное кровотечение, что ставит под угрозу обрабатываемость.

Вопрос: Каково соотношение воды и цемента?

Как рассчитать водоцементный коэффициент?

Отношение воды к цементу рассчитывается путем деления воды в одном кубическом ярде смеси (в фунтах) на количество цемента в смеси (в фунтах). Итак, если в одном кубическом ярде смеси содержится 235 фунтов воды и 470 фунтов цемента, то получится смесь. Соотношение воды и цемента 50.

Какое стандартное водоцементное соотношение?

Типичное соотношение воды и цемента в бетонных смесях

Практический диапазон соотношения вода / цемент составляет от примерно 0,3 до более 0,8. Соотношение 0,3 очень жесткое (если не используются суперпластификаторы). Коэффициент 0,8 делает бетон влажным и довольно хрупким.

Какое максимальное водоцементное соотношение?

Вы можете видеть, что для данного набора цемента, песка и заполнителя, которые были отправлены в лабораторию, водоцементное соотношение колеблется от 0.46 до 0,57. Следовательно, правильный ответ заключается в том, что для проектной смеси водоцементное соотношение зависит от конкретного случая, тогда как, если это номинальная смесь, его можно поддерживать на уровне 0,5.

Что такое водоцементный коэффициент?

Отношение свободной воды / цемента определяется как отношение массы свободной воды (то есть без учета воды, абсорбированной заполнителем для достижения насыщенного состояния сухой поверхности) к массе цемента в бетонной смеси.

Сколько воды мне добавить в песок и цемент?

Правильное соотношение смешивания будет 1: 1.5: 1 — 1 цемент: 1,5 песок: 1 гравийный камень с 0,4 водой. Если вы используете больше воды, он оставит дыры (пористость раствора), а если вы используете меньше воды, это не приведет к гидратации.

Какое минимальное водоцементное соотношение?

В идеале вам нужно стремиться к соотношению вода: цемент от 0,25 до 0,4 (минимум). Соотношение воды и цемента означает отношение веса воды к весу цемента, используемого в бетонной смеси. Обычно водоцементное соотношение составляет от 0,4 до 0.6 в соответствии с Кодексом IS 10262 (2009) для номинальной смеси (M10, M15….

«+» ipt> «; cachedBlocksArray [160926] = «» + «ipt>»; cachedBlocksArray [160920] = «» + «ipt>»; cachedBlocksArray [160917] = «» + «ipt>»; cachedBlocksArray [160916] = «»;

Соотношение вода / цемент | Stonemont Solutions

Большинство производителей бетона могут выбирать из сотен смесей. Они охватывают множество конструктивных особенностей, чтобы удовлетворить потребности своих клиентов. Несмотря на такое разнообразие конструкций смесей, в спецификациях проектов может быть указано, что смесь не соответствует ни одному из уже имеющихся на заводе.Часто обычной практикой является выбор любого микса, который соответствует спецификациям и имеет достаточно исторических данных для отправки в проект.

К счастью, многие спецификации проектов ссылаются на национальные стандарты проектирования представленных бетонных смесей, что предоставляет производителям альтернативы вышеуказанному подходу. Один из подходов, который может быть особенно полезным, — это оценка прочности относительно соотношения вода / цемент (в / ц). StonemontQC включает в себя возможность быстрой оценки нескольких пробных партий для оценки прочности как функции водоцементного отношения. Чтобы использовать этот инструмент, пробные партии должны быть выполнены заранее. Каждая пробная партия представляет собой существенно различающееся соотношение воды и цемента, и разброс различных соотношений воды и цемента должен охватывать соотношение воды и цемента, используемое в разрабатываемой новой конструкции смеси.

Обычно начинают с проекта базовой бетонной смеси, которая аналогична создаваемой новой смеси. Один и тот же номинальный максимальный размер заполнителя, крупная фракция заполнителя, процентное содержание минеральных примесей и химических примесей — это общие черты, которые следует сохранять для каждой пробной партии.Особенно полезно основывать пробные партии на смесях с большим количеством исторических данных.

В этом примере в качестве отправной точки была выбрана стандартная смесь 1 дюйм 4000 фунтов на кв. Дюйм. Для тестирования были созданы три пробные смеси. Первая партия была самой низкой точкой кривой соотношения вода / цедир, имеющей самое низкое содержание цемента и соответствующую прочность.

Вторая партия была средней точкой кривой соотношения вода / цу.

Третья партия была наивысшей точкой кривой соотношения вода / цемент, имея наивысшую прочность из всех партий.

После создания трех пробных смесей тестовые партии запускаются и вводятся в качестве испытаний бетона в систему контроля качества бетона. Эти тесты связаны с соответствующими пробными смесями в целях оценки. После того, как все испытания бетона будут завершены, для оценки можно использовать вкладку «Испытания» в форме «Конструирование смеси для контроля качества бетона». Связанные испытания проверяются для оценки, и список результатов, связанных с каждым смешанным тестом, назначенным для испытаний, будет загружен в раздел оценки.В приведенном ниже примере был введен заголовок настраиваемого отчета, который будет отображаться в отчете, который можно распечатать или экспортировать как документ pdf.

Сводная оценочная диаграмма доступна на вкладке «Диаграмма». На вкладке «Диаграмма» есть несколько опций; ввод отношения w / c и нажатие кнопки «рассчитать» отображает график зависимости прочности от отношения w / c с использованием данных пробной партии и дает соответствующую прочность на основе линии наилучшего соответствия; ввод силы и нажатие кнопки вычислить графики зависимости силы отСоотношение в / ц с использованием данных пробной партии и дает соответствующее соотношение в / ц на основе линии наилучшего соответствия. Пользователь может решить, какие пробные смеси включить в оценку, и повторно загрузить результаты испытаний для этих пробных партий прямо на этой вкладке.

Вот пример того, как это может работать. Спецификации проекта требуют смеси .50 в / ц, 3000 фунтов на квадратный дюйм. Для смеси на 4000 фунтов на квадратный дюйм существует множество данных, но она не соответствует требованию по соотношению вода / куб. После проведения оценки смеси 4000 фунтов на квадратный дюйм определяется превышение проектной прочности 4600 фунтов на квадратный дюйм.

Используя данные испытаний, график эквивалентной прочности смеси с соотношением масс. 50% используется для определения того, что эквивалентная прочность будет составлять около 5100 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку уже установлено превышение расчетного значения 600 фунтов на квадратный дюйм для аналогичной смеси и находится в пределах 1000 фунтов на квадратный дюйм от расчетной прочности новой смеси, установленная величина избыточного расчета может быть применена к новой смеси вместо необходимых 1200 фунтов на квадратный дюйм, если есть не было исторических данных. Новая смесь будет иметь расчетную прочность 4500 фунтов на квадратный дюйм с.Соотношение 50 в / ц. Между диаграммой соотношения воды и цемента, которую можно распечатать как отчет, и оценкой аналогичной смеси, имеется достаточно проверки, чтобы представить новый дизайн смеси. Еще лучше то, что смесь имеет соответствующую конструктивную прочность, которая может быть заряжена в соответствующем количестве, вместо того, чтобы создавать смесь с соотношением 0,50 в / куб и называть ее конструкцией 3000 фунтов на кв. Такой подход должен предоставить множество оправданий, когда возникает вопрос, почему была представлена ​​смесь 4500 фунтов на квадратный дюйм, а не смесь 3000 фунтов на квадратный дюйм. Можно ясно показать, что это был.Требования к соотношению 50 Вт / ц в спецификациях. Это перекладывает ответственность за затраты на требования проекта, а не на производителя.

Перед использованием этого метода убедитесь, что требования спецификации допускают эту процедуру и, как всегда, рекомендуются пробные партии. Обратите внимание, что этот же инструмент можно использовать для оценки прочности по сравнению с% эффективности и прочности по сравнению с% заменой присадок, которые будут обсуждаться в следующих публикациях. Для получения дополнительной информации о том, как легко можно оценить соотношение вода / цемент с помощью системы контроля качества бетона, обратитесь в Stonemont Solutions, Inc.

Иллюстративная математика

Задача

Бетонная смесь состоит из песка и цемента в соотношении 5: 3. Сколько кубических футов каждого необходимо, чтобы приготовить 160 кубических футов бетонной смеси?

Комментарий IM

Чтобы решить эту проблему, ученики должны предположить, что если вы смешаете кубический фут песка с кубическим футом цемента, у вас будет 2 кубических фута смеси. На самом деле объем смеси может быть меньше, чем тот, что частицы цемента оседают в промежутках между песчинками.Студентам важно понимать, что они должны явно сделать это предположение, и что для некоторых контекстов это разумное предположение (например, смешивание воды с концентратом сока), а в других — совершенно неуместное (например, смешивание воды и соли).

Решения

Решение: Таблица соотношений

Построение таблицы соотношений, показывающей количество песка, цемента и бетонной смеси (предполагая, что объемы прибавляются):

Песок	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Цемент	3	6	12	18	24	30	36	42	48	54	60
Бетонная смесь	8	16	32	48	64	80	96	112	128	144	160

В последней колонке мы видим, что для изготовления 160 кубических футов бетонной смеси необходимо 100 кубических футов песка и 60 кубических футов цемента.

Решение: Использование масштабного коэффициента

Мы знаем, что делать
$ k \ раз 8 $ кубических футов бетонной смеси, нам нужно
$ k \ times 5 $ кубических футов песка и
$ k \ умножить на 3 $ кубических футов цемента.

Нам нужно 160 кубических футов бетонной смеси и
20 x 8 = 160, поэтому нам нужно использовать
20 x 5 = 100 кубических футов песка и
20 x 3 = 60 кубических футов цемента.

Другими словами, из 100 футов ³ песка и 60 футов ³ цемента получится 160 футов ³ бетонной смеси.

Как рассчитать соотношение воды и цемента

ПОНИМАНИЕ, КАЛЕНСКИЙ БЕТОН
Время: 05:57
Посмотрите это простое для понимания объяснение причин отслаивания бетона от эксперта по бетону Криса Салливана.

Соотношение воды и цемента позволяет сравнить, сколько воды и цемента используется в бетонной смеси. Низкое водоцементное соотношение делает бетон более прочным, но с ним труднее работать.

КАК РАСЧЕТ ВОДОЦЕМЕНТНОГО СООТНОШЕНИЯ

Отношение воды к цементу рассчитывается путем деления воды в одном кубическом ярде смеси (в фунтах) на количество цемента в смеси (в фунтах).Таким образом, если в одном кубическом ярде смеси содержится 235 фунтов воды и 470 фунтов цемента, то соотношение воды и цемента составляет 0,50.

Если в смеси указано количество воды в галлонах, умножьте количество галлонов на 8,33, чтобы узнать, сколько фунтов содержится в смеси.

Не математик? Наймите подрядчика по бетону рядом с вами, чтобы убедиться, что вы получаете бетон высокого качества.

ИСПОЛЬЗУЙТЕ НИЗКОЕ СООТНОШЕНИЕ ВОДЫ К ЦЕМЕНТУ

Низкое соотношение воды и цемента — проблема номер один, влияющая на качество бетона.

Низкое водоцементное соотношение влияет на все желаемые свойства бетона, перечисленные в желаемых свойствах бетонного сечения.

Используйте максимальное соотношение воды и цемента .50, когда бетон подвергается воздействию замерзания и оттаивания во влажном состоянии или воздействию противогололедных химикатов в соответствии с Единым строительным кодексом 1997 года. (Таблица 19-A-2)

Используйте максимальное соотношение воды и цемента 0,45 для бетона с суровыми или очень суровыми сульфатными условиями в соответствии с Единообразными строительными нормами 1997 года (Таблица 19-A-4).

Водопроницаемость увеличивается экспоненциально, когда водоцементное соотношение бетона превышает.50.

Прочность увеличивается чем менее проницаема бетонная смесь.

Прочность повышается при более низком водоцементном соотношении. Водоцементное соотношение 0,45, скорее всего, достигнет 4500 фунтов на квадратный дюйм или больше. Водоцементное соотношение .50, вероятно, достигнет 4000 psi или больше.

Для получения полной информации о едином строительном кодексе относительно бетонной конструкции обратитесь к своему архитектору, поставщику готовой смеси или в вашу местную библиотеку.

Узнайте, как правильно вылечить бетонную плиту.

Дополнительная информация:

Бетонные подрядчики: поиск пароизоляции для бетонных плит

Соотношение воды и цемента и поправки на совокупную влажность

Адам Д. Нойвальд

Двумя наиболее часто задаваемыми требованиями к бетону, используемому в производстве бетонных изделий, являются расчетная прочность на сжатие ( f ’ c) и максимальное водоцементное соотношение (w / c). Эти два значения обратно связаны, что означает, что по мере увеличения водоцементного отношения прочность на сжатие уменьшается.Соотношение вода / цемент не только оказывает сильное влияние на прочность на сжатие, но также влияет на проницаемость и, в конечном итоге, на долговечность бетона. Оба эти свойства становятся чрезвычайно важными, когда сборный железобетон будет подвергаться воздействию агрессивной среды или условий замораживания-оттаивания, или когда требуется обеспечить водонепроницаемую структуру.

Бетон спроектирован таким образом, чтобы выдерживать определенную максимальную нагрузку на площадь перед разрушением, известную как прочность на сжатие. На способность бетона выдерживать силу от приложенной нагрузки влияет ряд факторов, таких как размер, тип, количество и градация заполнителей, тип и количество цемента и / или дополнительных вяжущих материалов, количество воды для смешивания, возраст или зрелость бетона, а также производственные методы, используемые при размещении, укреплении и выдерживании бетона.Небольшие изменения любой из этих переменных могут иметь сильное влияние на прочность на сжатие, проницаемость и долговечность бетона. Чтобы учесть такие переменные, смеси должны соответствовать средней или требуемой прочности на сжатие ( f ’ cr), которая превышает расчетную прочность. Процедуры определения средней или требуемой прочности на сжатие рассматриваются в главе 5 ACI 318 и описаны в статье журнала MC за май / июнь 2004 г. под названием «Стандартное отклонение» (доступно на www.Precast.org).

После того, как будут установлены общие требования, такие как требуемая прочность на сжатие, содержание воздуха и осадка, можно разработать первоначальные конструкции смеси в соответствии с рекомендациями ACI 211.1 «Стандартная практика выбора пропорций для нормального, тяжелого и массивного бетона».

Водоцементное соотношение
Максимальное водоцементное соотношение может быть установлено заказчиком или уполномоченным органом на основании предполагаемых условий воздействия.Целевое соотношение воды и цемента также можно выбрать из имеющихся данных о фактических материалах, которые будут использоваться. Если такие данные недоступны, соотношение воды и металла может быть выбрано из таблицы 6.3.4 (a) ACI 211.1 на основе требуемой прочности на сжатие. При расчете смеси следует использовать меньшее из двух соотношений в / ц.

Водоцементное соотношение — это вес воды, содержащейся в смеси, деленный на вес вяжущих материалов. Общий вес воды включает всю воду замеса и свободную воду с поверхности агрегатов.Если количество воды указано в галлонах, его можно легко преобразовать в фунты, умножив общее количество галлонов на 8,34 фунта на галлон. Вяжущие материалы включают портландцемент, смешанные цементы и дополнительные вяжущие материалы, такие как летучая зола, микрокремнезем и шлак. Из-за этого отношение воды к цементу можно назвать отношением воды к вяжущим материалам (Вт / см). При расчете соотношения вода / цемент в знаменателе используется общий вес всех вяжущих материалов.
1 галлон воды = 8,34 фунта воды

Таблица 6.3.3 ACI 211.1 может использоваться для выбора необходимого количества воды для замеса на основе желаемой осадки и максимального размера заполнителя. Затем определяется количество цемента и / или вяжущих материалов путем деления выбранной массы воды на соотношение вода / цемент. По мере увеличения количества воды для замеса для достижения большей удобоукладываемости увеличивается и количество цемента для поддержания требуемого водоцементного отношения.Технологичность бетонной смеси обеспечивает паста, заполняющая пустоты между заполнителями. Паста действует как смазка, уменьшающая внутреннее трение между агрегатами и повышающая удобоукладываемость. По мере уменьшения размера заполнителя количество пасты должно увеличиваться, чтобы учесть увеличение площади поверхности заполнителя.

Как по экономическим причинам, так и по соображениям долговечности часто желательно использовать заполнитель максимально возможного размера, чтобы минимизировать количество пасты в системе.Химические добавки, уменьшающие количество воды, часто добавляют в смесь для достижения требуемых свежих свойств для укладки и уплотнения бетона, гарантируя, что можно поддерживать как более низкое соотношение вода / цемент, так и содержание пасты. Никогда не следует использовать только воду для улучшения удобоукладываемости свежего бетона. Также следует избегать использования воды для облегчения отделочных операций или рабочего спуска воды на верхнюю поверхность бетона, так как эти методы увеличат соотношение воды и цемента в верхнем слое бетона, что приведет к проблемам с долговечностью в будущем.

Гидратация — это результат химической реакции, происходящей между цементом и водой. Первоначально зерна цемента рассредоточены по системе и разделены водой (рис. 1 справа). Во время этой стадии гидратации, которая обычно происходит в первые 15 минут, происходит быстрая экзотермическая химическая реакция, в результате которой выделяется значительное количество тепла. После этой начальной реакции процесс гидратации входит в период бездействия от двух до четырех часов.Этот период бездействия позволяет транспортировать и укладывать бетон.

Вместо того, чтобы добавлять воду для повышения удобоукладываемости бетона, водопонижающие добавки могут улучшить диспергирование частиц цемента и повысить удобоукладываемость.

После периода бездействия цемент будет продолжать гидратироваться, производя продукты реакции, которые начнут заполнять пустоты между частицами цемента (рис. 2 справа). Образование продуктов реакции в конечном итоге создает связующий материал между агрегатами.Базовая смесь обычно достигает своего первоначального состояния примерно через четыре часа гидратации. В настоящее время бетон больше не поддается обработке и обычно имеет прочность на сжатие около 500 фунтов на квадратный дюйм. Цемент будет продолжать гидратироваться, производя дополнительные продукты реакции, которые заполнят пустоты, образованные исходной водой для смешивания. Пока есть место для образования продуктов реакции и наличие воды для дальнейшей гидратации, реакция гидратации будет продолжаться, и бетон будет продолжать набирать прочность.Однако, как только доступная вода будет исчерпана или пустоты будут заполнены, гидратация цемента прекратится, и прирост прочности бетона выйдет на плато.

Теоретически 100-процентная гидратация цемента может быть достигнута, если было предоставлено достаточно воды для реакции с имеющимся цементом, и для образования продуктов гидратации было предоставлено достаточно места для воды первоначальной смеси. Хотя 100-процентной гидратации цемента на самом деле не происходит, мы будем действовать так, как если бы это было. Для полной гидратации 1 единицы объема цемента требуется примерно 1,1 единицы объема воды, а это означает, что из 1 кубического фута цемента будет произведено 2,1 кубических фута продукта гидратации, образованного из имеющегося цемента и воды. Это соответствует соотношению воды и воды 0,36. Однако для достижения полной гидратации все поры в системе должны быть полностью заполнены водой на протяжении реакции гидратации. Если использовать соотношение в / ц 0,36, поры не будут оставаться полными в течение всей реакции; таким образом, чтобы достичь 100-процентной гидратации, отношение воды к маслу равно 0.42 требуется.

Некоторые бетоны производятся с отношением воды к бетону ниже 0,2 и выше 0,7, хотя эти отношения не рекомендуются для качественного бетона. Бетоны с более высоким соотношением воды и цемента в конечном итоге содержат больше воды, чем требуется для полной гидратации имеющегося цемента. Эта дополнительная вода создает дополнительные пустоты, известные как капиллярные поры. По мере увеличения соотношения вода / цемент увеличивается и капиллярная пористость, которая оказывает сильное влияние на прочность и проницаемость бетона, как показано на следующих графиках.Бетон с высокой пористостью не будет обеспечивать водонепроницаемую структуру и, вероятно, будет ухудшаться с ускоренной скоростью в тяжелых условиях замораживания-оттаивания или в коррозионной среде.

Из-за этого эффекта и Американский институт бетона (ACI), и Национальная ассоциация сборного железобетона установили максимальные пределы соотношения вода / цемент для различных применений. «Руководство по контролю качества сборных железобетонных изделий NPCA» устанавливает максимальное соотношение воды и цемента 0,45 для бетона, подверженного замерзанию и оттаиванию, и максимальный предел, равный 0.40 для бетона, который будет подвергаться воздействию антиобледенительных солей, солоноватой или морской воды. Для водонепроницаемых продуктов, содержащих свежую воду, установлено максимальное водо-водяное соотношение 0,48. Для производства бетона с более низким соотношением воды и цемента химические добавки могут уменьшить необходимое количество воды для затворения и по-прежнему получить желаемые свойства свежести, чтобы облегчить укладку и укрепление бетона.

Одним из ключевых параметров при производстве высокопрочного бетона является использование низкого водо-цементного отношения.Как объяснялось ранее, это означает, что не весь цемент будет гидратироваться из-за нехватки доступного пространства в системе для образования продуктов гидратации и из-за отсутствия свободной воды, доступной для гидратации всего цемента (рис. ). Вот почему влагостойкость высокопрочного бетона чрезвычайно важна.

Поправки на влажность агрегата
Заполнители не являются полностью твердыми, а скорее содержат определенный уровень пористости. Поры могут быть расположены в центре агрегата, в то время как другие могут фактически соединяться с поверхностью агрегата.При расчете объемного удельного веса заполнителя следует учитывать как объем заполнителя, так и все его поры. Эти поры, вероятно, будут содержать определенный уровень влаги, который повлияет на характеристики бетона, если не будут внесены соответствующие поправки для учета фактического содержания влаги в заполнителях. Для заполнителей существует четыре различных условия влажности, два из которых могут быть достигнуты в лаборатории, а два других возникают в естественных условиях ежедневно в совокупных запасах.

Сушка в печи (OD) : Это достигается в лабораторных условиях, когда заполнитель нагревается до 220 F (105 C) в течение длительного периода. В этом случае вся влага удаляется из пор заполнителя.

Сушка на воздухе (AD) : Поверхность заполнителя сухая, внутренние поры могут быть частично заполнены водой. Это состояние может возникнуть в жаркий летний день или в засушливом регионе. Заполнители, вероятно, будут поглощать воду из смеси, что может повлиять на удобоукладываемость бетона, если не будут внесены надлежащие корректировки в вес заполнителя и загрузки воды.

Насыщенная сухая поверхность (SSD) : Это достигается в лабораторных условиях, когда все поры полностью заполнены водой, но на поверхности заполнителя не остается свободной воды. Заполнители в этом состоянии не будут давать ни свободной воды, ни поглощать воду из смеси.

Влажный или влажный : Все поры полностью заполнены водой, а поверхность заполнителя содержит свободную воду. Заполнители в штабеле обычно находятся в таком состоянии, что означает, что в смесь будет добавлена ​​дополнительная вода, если не будут внесены соответствующие корректировки в вес загрузки заполнителя и воды.

Пропорции смеси заполнителей разрабатываются либо в сушильном шкафу, либо в условиях сушки поверхности при насыщении. Эту информацию важно знать при корректировке конструкции смеси для учета фактического содержания влаги в заполнителе. Конструкции смесей обычно разрабатываются с использованием состояния сушки в печи, но некоторые могут быть разработаны с использованием состояния сушки насыщенной поверхности. По словам Кена Ховера из Корнельского университета, одним из преимуществ разработки смеси на основе условий твердотельного накопителя является то, что общий вес загружаемых материалов будет одинаковым до и после корректировки совокупной влажности.Поправки к весу совокупной партии могут быть сделаны с использованием поправочного коэффициента, в то время как вес партии воды легко рассчитывается путем вычитания веса цемента и скорректированных агрегатов из первоначального расчетного веса всех материалов.

Необходимо знать фактическое содержание влаги в заполнителе и значение абсорбции заполнителей, чтобы точно регулировать вес партии. Поставщик агрегатов должен быть в состоянии предоставить вам стоимость поглощения для каждого агрегата; в противном случае они могут быть рассчитаны в соответствии с процедурами в ASTM C127 для крупных заполнителей и ASTM C128 для мелких заполнителей.

A = Поглощение

Вт SSD = Сухой заполнитель с насыщенной массой

W OD = Вес заполнителя для сушки в печи

Также необходимо рассчитать содержание влаги для каждого заполнителя. Влагосодержание заполнителя будет варьироваться в зависимости от отвала, при этом более влажные агрегаты будут располагаться около дна кучи. Чрезвычайно важно рассчитывать содержание влаги в заполнителе не реже одного раза в день и, возможно, чаще при производстве самоуплотняющегося бетона (SCC), который более чувствителен к изменениям содержания влаги в заполнителе.Некоторые системы дозирования оснащены датчиками, которые определяют содержание влаги в заполнителях при выгрузке из бункера. Эти системы обычно подключаются непосредственно к компьютеру дозирования и автоматически регулируют вес партии для получения правильных пропорций и соотношения в / ц. Для систем дозирования без влагомеров или датчиков общее содержание влаги необходимо определять вручную.

ASTM C566, «Стандартный метод испытания общего содержания испаряемой влаги в заполнителе путем сушки», следует соблюдать при определении содержания совокупной влаги.Возьмите репрезентативный образец из совокупного запаса, избегая первых нескольких дюймов, поскольку этот материал, вероятно, сухой и не репрезентативен для всей партии. Отбирают пробы в соответствии с процедурами, установленными в ASTM D75 «Стандартная практика отбора проб агрегатов», за исключением размера пробы.

Взвесьте собранный образец и запишите его перед сушкой. Используйте плиту, микроволновую печь или другие средства для сушки. Обратите внимание, что очень быстрый нагрев может вызвать взрыв некоторых частиц, что приведет к их потере, что может сделать ваши расчеты неточными.Образец считается сухим, если дальнейшее нагревание вызовет дополнительную потерю массы менее 0,1%. Дайте образцу остыть, чтобы не повредить шкалу. Взвесьте образец с точностью до 0,1 процента. Рассчитайте общее содержание влаги в заполнителе (MC) по следующей формуле:

MC = содержание влаги

W начальный = Вес образца до сушки

W OD = Вес образца после сушки

Используя содержание влаги и абсорбцию заполнителей, вы можете регулировать вес партии с учетом фактического состояния влажности.Если содержание влаги выше, чем значение абсорбции заполнителя, заполнители будут вносить в смесь свободную воду. Если содержание влаги ниже значения поглощения, заполнители будут поглощать часть воды в смеси.

Для смесей, основанных на сырье, высушенном в печи, сделайте следующие настройки.

Рассчитайте скорректированный вес партий крупного заполнителя (CA BW) и мелкого заполнителя (FA BW), используя следующее уравнение для каждого материала:

AGG BW = Вес скорректированного заполнителя для дозирования (рассчитать для CA BW и FA BW)

AGG DW = Смешанный расчетный вес заполнителя (CA DW и FA DW)

MC = Содержание влаги в процентах (MC CA и MC FA)

Рассчитайте скорректированный вес партии воды (W BW), используя следующее уравнение:

W BW = Вес воды для дозирования после регулировки

W DW = Смешайте расчетный вес воды

CA DW = Расчетный вес смеси крупного заполнителя

MC CA = Влажность крупного заполнителя в процентах

A CA = Поглощение крупного заполнителя в процентах

FA DW = Расчетный вес смеси мелкого заполнителя

MC FA = Влажность мелкозернистого заполнителя в процентах

A FA = Поглощение мелкого заполнителя в процентах

Для смесей, основанных на сырьевых материалах с насыщенной сухой поверхностью, сделайте следующие настройки.

Рассчитайте веса партий крупного заполнителя (CA BW) и мелкого заполнителя (FA BW) путем умножения каждого совокупного расчетного веса (AGG DW) на соответствующий поправочный коэффициент (CF), используя следующее уравнение:

CF = поправочный коэффициент должен быть рассчитан для каждого агрегата (CF CA и CF FA)

MC = Влагосодержание заполнителя в процентах (MC CA и MC FA)

A = Поглощение заполнителя в процентах (A CA и A FA)

AGG BW = Вес настроенного заполнителя для дозирования (рассчитывается для CA BW и FA BW)

AGG DW = Смешанный расчетный вес заполнителя (CA DW и FA DW)

CF = поправочный коэффициент должен быть рассчитан для каждого агрегата (CF CA и CF FA)

Определите количество воды в партии путем вычитания суммы скорректированных весов партии (цемент, CA BW и FA BW) из суммы всех исходных проектных весов, включая воду.Эта концепция проиллюстрирована ниже.

W BW = Вес воды для дозирования после регулировки

C DW = C BW ; Вес цемента не меняется от первоначального

.

CA DW = Расчетный вес смеси крупного заполнителя

FA DW = Расчетный вес смеси мелкого заполнителя

CA BW = Скорректированный вес партии грубого заполнителя

FA BW = Скорректированная масса партии мелкозернистого заполнителя
В следующих примерах показано, как настроить расчетный вес смеси для учета заполнителей с различным содержанием влаги.

Пример 1: Регулировка состава смеси в зависимости от условий сушки в печи

Для первоначального расчета смеси предоставляется следующая информация:

• Цемент = 650 фунтов
• Грубый заполнитель (OD) = 1836 фунтов
  • Поглощение = 0,5%
  • Содержание влаги = 2,0%
• Мелкий заполнитель (OD) = 1243 фунта
  • Поглощение = 0,7%
  • Содержание влаги = 5,20%
• Вода = 315 фунтов

Рассчитать скорректированный совокупный вес партии

Рассчитайте скорректированный вес партии воды:

Вес новой партии следующий:

• Цемент = 650 фунтов
• Грубый заполнитель = 1873 фунта
• Мелкий заполнитель = 1308 фунтов
• воды = 231 фунт

Пример 2: Корректировка состава смеси на основе условий насыщенной сухой поверхности

Для первоначального расчета смеси предоставляется следующая информация:

• Цемент = 650 фунтов
• Грубый агрегат (SSD) = 1610 фунтов
  • Поглощение = 0.5%
  • Содержание влаги = 1,8%
• Fine Aggregate (SSD) = 1245 фунтов
  • Поглощение = 0,7%
  • Содержание влаги = 4,8%
• Вода = 310 фунтов

Общий вес материалов =

Расчет скорректированного совокупного веса партии

Рассчитать скорректированный вес партии воды

Вес новой партии следующий:

• Цемент = 650 фунтов
• Грубый заполнитель = 1631 фунт
• Мелкий заполнитель = 1296 фунтов
• Вода = 237 фунтов

Что бы произошло, если бы расчетные веса партии в приведенных выше примерах использовались без внесения поправок для учета фактического совокупного содержания влаги? Соотношение вода / цемент в первом примере изменилось бы примерно с 0.48 до 0,61, а водосодержание во втором примере изменилось бы примерно с 0,48 до 0,59. Это будет означать, что 28-дневная прочность на сжатие каждой смеси, вероятно, будет уменьшена на 1000 фунтов на квадратный дюйм, не говоря уже о том, что соотношение воды и газа может больше не соответствовать ограничениям, установленным компетентным органом.

Независимо от того, используете ли вы свой собственный завод с автоматическими датчиками влажности или покупаете товарный бетон, чрезвычайно важно, чтобы все лица, участвующие в дозировании, смешивании и заливке бетона, понимали важность поддержания заданного соотношения воды и цемента. .Вся дополнительная вода, добавляемая к смеси, должна быть измерена и учтена путем корректировки пропорций смеси, чтобы гарантировать, что максимальное соотношение воды и цемента не будет превышено. Жесткий контроль соотношения вода / цемент устранит одну из многих переменных, влияющих на прочность и долговечность готовой продукции.

Влияние соотношения воды и углерода на долговечность и пористость цементного раствора с постоянным количеством цемента

В бетонную кладку часто добавляют воду для облегчения удобоукладываемости и отделки на строительной площадке.Дополнительная вода для смешивания может облегчить смешивание и удобоукладываемость, но вызывает повышенную пористость, что приводит к снижению долговечности и структурных характеристик. В этой статье образцы цементного раствора с отношением W / C (вода / цемент) 0,45 готовятся для контрольного случая, а характеристики долговечности оцениваются с добавлением воды от 0,45 до 0,60 W / C. Выполняется несколько испытаний на долговечность, включая прочность, диффузию хлоридов, воздухопроницаемость, насыщение и диффузию влаги, и они анализируются с измененной пористостью.Изменяющиеся соотношения и характеристики долговечности оцениваются с учетом распределения пор по размерам, общей пористости и дополнительного содержания воды.

1. Введение

Бетон как пористый материал обладает воздухопроницаемыми / водопроницаемыми свойствами, что оказывает большое влияние не только на прочность, но и на характеристики долговечности. Обычно разрушающие агенты, которые могут вызвать коррозию стали, такие как ионы хлора и углекислый газ, проникают в бетон через поры или их соединения [1–3].Многие методы и модели долговечности были предложены на основе пористости для объяснения механизма проникновения и диффузии [1–4]. В бетоне с ранним старением гидраты, содержащие C-S-H и Ca (OH) ₂ , образуются в результате химической реакции с частицами цемента и водой, и пористость с различным распределением пор, образующаяся в процессе, может быть основным путем прохождения воды и газа. Было проведено множество исследований по влиянию условий отверждения, типа пропорций смеси и минеральных добавок на соответствующую пористость [5–8]; однако они показали качественную оценку пористости без надежного объяснения взаимосвязи между пористостью и долговечностью.

Прочность и связанная с ней пористость изучаются давно [6, 9–11]. Для анализа разрушения с учетом изменений пористости было проведено множество исследований механизма диффузии хлоридов [1, 12, 13] и поведения карбонизации [2, 4, 14, 15]. Также исследуются изменения пористости и ее взаимосвязь с воздухопроницаемостью / водопроницаемостью [16–19].

Эти исследования предназначены для обычного бетона с подходящим соотношением воды и воздуха и содержанием воздуха. Однако на строительной площадке часто добавляют воду для облегчения укладки бетона и прохождения бетона между стальными промежутками.Добавление воды может облегчить удобоукладываемость и отделку, но бетон с добавлением воды демонстрирует сегрегацию заполнителей и ухудшение характеристик как по прочности, так и по долговечности. В бетоне с таким же удельным содержанием цемента гидратация может быть активнее при более высоком удельном содержании воды. Но вода, потребляемая для реакции гидратации в цементном тесте, расширяется до большего количества пор, что приводит к снижению прочности и устойчивости к разрушению даже при том же количестве гидратного продукта. Пористость играет важную роль в массопереносе и также считается показателем прочности [20].Несмотря на то, что образцы бетона с одинаковой пористостью, они могут иметь разные коэффициенты диффузии хлоридов из-за повышенной связывающей способности в бетоне с минеральной добавкой [17, 21]. Для карбонизации пористость изменяется в процессе карбонизации из-за образования CaCO ₃ [14, 15, 22, 23]. Однако характеристики долговечности можно оценить количественно и связать с пористостью в бетоне OPC (обычный портландцемент), контролируемым при тех же условиях отверждения и окружающей среды.В этой статье пористость оценивается экспериментально с помощью MIP (Mercury Intrusion Porosimetry) для цементного раствора с увеличивающимся дополнительным количеством воды. Испытания на долговечность проводятся для образцов раствора OPC того же возраста (91 день). Выполняются различные испытания на долговечность, включая прочность, диффузию хлоридов, водопроницаемость, насыщение и диффузию влаги. В этой статье показано, насколько изменяются характеристики долговечности и пористости при добавлении воды в обычную бетонную смесь, и показаны количественные отношения между изменениями пористости и долговечностью.

2. Программа экспериментов

2.1. Пропорции смеси и условия отверждения

Цементный раствор с OPC был подготовлен для того, чтобы на образцы MIP не мешал крупный заполнитель. Для контрольного случая готовятся образцы цементного раствора с влажностью 0,45% и содержанием воздуха 5,2%. Чтобы учесть дополнительную воду для облегчения укладки бетона, образцы с более высоким соотношением W / C и постоянным содержанием цемента готовятся путем добавления воды для смешивания. Для этого смешивания подготовлено состояние насыщения песка на поверхности, и, наконец, 4 различных пропорции смеси считаются как W / C равными 0.45, 0,50, 0,55 и 0,60. Пропорции смеси указаны в Таблице 1, где зафиксировано удельное содержание цемента. Свойства цемента и песка приведены в Таблице 2.

w / c Цемент (кг / м 3 ) Вода (кг / м 3 ) Песок (кг / м 3 ) Содержание воздуха (%) Расход (мм) 0,45 340 153 1800 5.2 280 0,50 340 170 1800 3,5 330 0,55 340 187 1800 1800 1800 1800 340 204 1800 0,1 360

/ см 3 ) 901 1,93 агрегат 2.62 FM 2,64 Физические свойства цемента Удельный вес (г / см 3 ) 3,15 201 г 3120 Химический состав цемента (%) SiO 2 21,5 Al 2 O 3 5.10 Fe 2 O 3 3,04 CaO 61,3 MgO 2,85 2,85 6 SO 901

В состоянии раннего старения пористость показывает относительно быстрое уменьшение из-за гидратации, так что образцы строительного раствора выдерживались в течение 91 дня в погруженном в воду состоянии при температуре 20 ° C.Испытания MIP и долговечности проводились для образцов того же возраста. При более высоких соотношениях W / C наблюдается обильное истечение воды и обнаруживается небольшая сегрегация агрегации. Однако образцы представляют собой раствор, а не бетон, поэтому сегрегация не является критической.

2.2. Испытания на долговечность

2.2.1. Пористость и прочность на сжатие

Структура пор развивается в результате реакции гидратации, и пористость обычно уменьшается с возрастом в условиях отверждения [3, 24].Для оценки пористости материала на основе цемента широко используются несколько методов, таких как метод адсорбции азота [25], анализ изображений и MIP. MIP-тест традиционно проводится для удобства и получения надежных результатов для капиллярных пор [26, 27]. Образцы цементного раствора, отвержденные в течение 91 дня, после разлома погружают в ацетон для остановки процесса гидратации. После сушки в духовке при 105 ° C в течение 24 часов тесты MIP выполняются трижды для каждого случая W / C.Для испытания на сжатие были подготовлены цилиндрические образцы (диаметром 100 мм и высотой 200 мм), и испытание было проведено в соответствии с JIS A 1108 [28]. В таблице 3 показаны условия измерения для теста MIP. Чтобы получить соответствующий образец, его берут из верхней, средней и нижней части цилиндрического образца.

Угол контакта 130 ° Поверхностное натяжение ртути 485 дин / см Максимальное давление напора 45 фунтов на кв. Дюйм Объем штока 0,392 мл Объем баллона 5 куб.

2.2.2. Коэффициент диффузии хлоридов

Для оценки устойчивости к воздействию хлоридов коэффициент диффузии важен для прогнозирования срока службы и количественного понимания поведения хлоридов [12, 17, 29].Коэффициент диффузии хлоридов рассчитывается на основе рекомендаций NT BUILD 492 [30]. Среднее значение по 3 образцам на каждый случай W / C получено для образцов строительного раствора в возрасте 91 дня. Для испытания на сжатие берут среднюю часть цилиндрического образца глубиной 50 мм. В таблице 4 представлены условия испытаний, а коэффициенты диффузии рассчитываются с помощью (1) и (2). В качестве индикатора использовали раствор нитрата серебра (0,1 н., AgNO ₃ ) [31]: где — коэффициент диффузии в нестационарном режиме из RCPT (м ² / сек), — универсальная газовая постоянная (8.314 Дж / моль K), — абсолютная температура (K), — толщина образца (м), — ионная валентность (= 1.0), — постоянная Фарадея (= 96,500 Дж / В · моль), — приложенный потенциал (V), время продолжительности испытания (сек), — это концентрация хлоридов, при которой изменяется цвет при использовании колориметрического метода измерения, основанного на справочных материалах [31, 32], — это концентрация хлоридов в исходном растворе (моль / л), является экспериментальной константой. через (2), и является обратной функцией функции ошибок.

Католит 10% NaCl Анолит 0.3 N NaOH Температура 20 ~ 25 ° C Приложенный потенциал 30 В Начальный ток 40 ~ 60 мА Продолжительность 24 часа

2.2.3. Испарение воды

Бетон с более крупными порами допускает большее водопоглощение в насыщенном состоянии и, соответственно, большее испарение воды в процессе сушки.Свободная вода в цементном растворе существует только в порах, поэтому пористость тесно связана с испарением количества воды [33]. Для этого испытания готовят кубические образцы строительного раствора (50 × 50 × 50 мм) и измеряют их вес в возрасте 91 дня после 1-недельного погружения в воду. В течение 10 дней отслеживали изменения веса образцов строительного раствора, подвергшихся воздействию комнатных условий (20 ° C и относительная влажность 55%). При более высоком соотношении W / C может происходить сегрегация заполнителя, но при изменении веса общий вес измеряется для всего объема.Эффект сегрегации учитывается во всем объеме. Насыщенность можно рассчитать следующим образом: где, и — веса в насыщенном, комнатном и высушенном состоянии после 24 часов при 105 ° C в печи.

2.2.4. Воздухопроницаемость

До сих пор не существовало стандартов для испытаний на воздухопроницаемость, и были предложены различные методы, основанные на законе Дарси [34, 35]. Для этого исследования образцы раствора из раствора глубиной 30 мм закрепляют в цилиндре диаметром 70 мм и подвергают воздействию давления воздуха 0.2 МПа снизу образца вверх. Объем воздуха через дисковый образец контролировали во времени. Этот тест проводится для образцов в возрасте 91 дня, и воздухопроницаемость может быть рассчитана с помощью (4). Как и в разделе 2.2.3, при испытании на воздухопроницаемость рассматривается весь объем, включая сегрегацию: где — воздухопроницаемость (см / с), — приложенное давление воздуха (0,2 МПа) и атмосферное давление (0,1013 МПа), — глубина образца диска (30 мм), — площадь под давлением воздуха (0 м ² ), и — удельный вес воздуха (1.205 × 10 ⁻⁶ кг / см ³ ). Тестовая установка и ее фотография представлены на рисунке 1.

(a) Фотографии для теста
(b) Принципиальная схема для теста
(a) Фотографии для теста
(b) Принципиальная схема для теста

2.2.5. Распространение влаги

Распространение влаги является основным параметром, поскольку вода в значительной степени является причиной проблем с долговечностью; однако экспериментальная оценка требует особого контроля из-за локальных изменений влажности и сложной связи пор [36].Недавно было предложено простое уравнение для диффузии влаги, учитывающее массу диффузии и сорбции, подобное следующему [36]: где — масса воды от сорбции и диффузии (кг), — площадь поверхности (мм ² ), — константа, связанная с расстоянием от поглощающей поверхности (мм), — сорбционная способность (кг / м ² h ^0,5 ) ), — содержание влаги на поверхности (кг / м ³ ), — длина образца (мм). В этом исследовании сорбционная способность образца строительного раствора (91 день) получена на основе KS F 2609 [37], и на основании результатов был рассчитан коэффициент диффузии влаги.Готовят кубические образцы (50 × 50 × 50 мм), и их стороны покрывают эпоксидной смолой для одномерного проникновения воды. Как описано ранее, для теста учитывается общий объем сегрегации.

3. Результаты испытаний на прочность и пористость

3.1. Результаты испытаний на долговечность

3.1.1. Прочность на сжатие и пористость

Более высокое содержание воды в цементном растворе приводит к крупному распределению пор. Результаты в возрасте 91 дня показывают типичное увеличение прочности и уменьшение общей пористости при более высоком соотношении W / C (большее количество дополнительной воды).Распределение пор по размерам (PSD) и пористость представлены на рисунке 2. На рисунке 3 показаны изменения прочности и пористости в зависимости от отношения W / C. Для оценки пористости и прочности нанесены средние значения по 3 образцам соответственно.

(a) PDS (91 день)
(b) Накопленная пористость (91 день)
(a) PDS (91 день)
(b) Накопленная пористость (91 день)

При увеличении водосодержания (дополнительного количества воды) с 0,45 до 0.60 пористость увеличивается до 150%, а прочность на сжатие снижается до 75,6%. Хотя в них такое же количество цемента, 33% дополнительного количества воды вызывает значительные изменения в характеристиках.

3.1.2. Коэффициент диффузии хлоридов и пористость

Коэффициент диффузии хлоридов зависит от структуры пор, поскольку в поре может быть как место для удержания хлорид-иона, так и путь для диффузии ионов [29, 38]. В этом тесте среднее значение по 3 образцам показывает явное увеличение коэффициента диффузии хлоридов с более высоким отношением W / C, которое представлено на Рисунке 4 с измеренной пористостью.

При более высоком водном соотношении коэффициент диффузии хлоридов линейно увеличивается до 157%.

3.1.3. Испарение воды и пористость

Что касается потери воды, то явной разницы не наблюдается в течение нескольких часов, но может наблюдаться при длительных периодах сушки до 10 дней. Образцы с более высокой пористостью могут иметь больше места для удержания воды, поэтому потеря воды из каждого образца будет различаться в процессе сушки. Это показывает согласованный результат с предыдущим исследованием [24].При насыщении из (3) четкой разницы не наблюдается, поскольку раствор с большей потерей воды также имеет большее количество свободной воды. Водоотдача и насыщение представлены на рисунке 5, и они нанесены на график с измеренной пористостью на рисунке 6.

(a) Водоотдача
(b) Насыщенность
(a) Водоотдача
(b) Насыщение

Количество потери воды увеличивается до 7,65 г (в / ц 0,45), 9,01 г (в / ц 0,50), 9.88 г (в / ц 0,55) и 10,57 г (в / ц 0,60) после 10 дней сушки, что показывает согласованное поведение при измерении пористости.

3.1.4. Воздухопроницаемость и пористость

Крупные поры в строительном растворе с более высоким соотношением W / C вызывают быстрое проникновение воздуха, и результаты воздухопроницаемости с измеренной пористостью показаны на Рисунке 7.

Воздухопроницаемость увеличивается до 192% при использовании W / C изменяется от 0,45 до 0,60 и показывает относительно небольшое увеличение по сравнению с 0,50 W / C.

3.1.5. Коэффициент диффузии влаги и пористость

Бетон с большим содержанием гидрата имеет плотную пористую структуру. Измеряется, что коэффициент диффузии влаги увеличивается с увеличением отношения W / C, поскольку он имеет более высокую сорбционную способность из-за более высокой пористости. Результаты сорбционной способности, поверхностной концентрации и коэффициента диффузии влаги перечислены в таблице 5 и представлены на рисунке 8 с измеренной пористостью.

9039 25 0,606 9039 0,606 9039 w / c Сорбционная способность (: кг / м 3 h 0.5 ) Толщина (: см) Площадь (: см 2 ) Константа (: мм) Поверхностная концентрация (: кг / м 3 ) Коэффициент диффузии влаги (: м 2 / ч) 0,45 0,17 5 25 0,02 42,89 9,1 0.02 48,73 12,4 0,55 0,24 5 25 0,02 53,89 14,3 24,2

При увеличении соотношения W / C до 0,60 содержание влаги на поверхности линейно увеличивается до 132%. Показано, что сорбционная способность и коэффициент диффузии влаги увеличиваются квадратично до 259% и 266% соответственно.

3.2. Показатели пористости и долговечности

3.2.1. Анализ изменений в распределении пор по размерам

На Рисунке 2 измерены общая пористость и PSD. Чтобы проанализировать изменения размера пор, оценивают объемы пор в 5 группах диаметра пор. Сообщается, что капиллярные поры, которые тесно связаны с переносом массы, имеют размер 10 ^-8 ~ 10 ^-4 м [39], и результаты диапазона MIP могут охватывать этот диапазон. На рисунке 9 показан объем пор в 5 указанных группах.

В каждой 5 разделенной области измеренные значения пористости усредняются как одно значение и сравниваются с отношениями W / C. Таким образом можно легко оценить изменения пористости при различных соотношениях W / C. На рисунке 10 (а) показаны изменения средних значений пористости при различных соотношениях W / C, а на рисунке 10 (b) показано их сравнение нормированных результатов для случая W / C 0,45.

(a) Средняя пористость с отношениями W / C
(b) Нормализация пористости и отношения W / C
(a) Средняя пористость с отношениями W / C
(b) Нормализация пористости и Соотношение W / C

Как показано на Рисунке 10, усредненная пористость в 5 различных диапазонах диаметров пор показывает интересные изменения с увеличением отношения W / C.В 2 группах радиусов пор (менее 0,01 мкм м и 0,01 ~ 0,1 мкм м) относительно более высокий коэффициент увеличения измеряется с более высокими отношениями W / C. Более мелкие поры легко заполняются набуханием частиц цемента, поэтому более высокие градиенты изменения пористости оцениваются в первых 2 группах. Результаты регрессионного анализа, показанные на рисунке 10 (b), перечислены в таблице 6 с определяющими коэффициентами. Градиент нормированного изменения пор в первой группе (~ 0,01 мкм м) равен 4.3682 с 0,7246 определяющего коэффициента. Вторая группа (0,01 ~ 0,1 мкм м) имеет 2,3352 с коэффициентом детерминантности 0,9839.

378 0,150 0,19378 0,150 1 м 10 м Диапазон диаметра пор : градиент нормализованного изменения пор : нормализованный w / c или содержание воды ~ 0,01 мкм м 4.3682 0,7246 0,01 ~ 0,1 мкм м 2,3352 0,9839 0,9321 0,9765 10 μ м ~ 0,5489 0,2400

3.2.2. Взаимосвязь между пористостью и показателями долговечности

Анализ характеристик долговечности в зависимости от пористости выполняется, поскольку взаимосвязь с соотношениями в / куб может быть практичной, но не учитывать физические свойства. Измерение общей пористости с помощью MIP нормализовано для случая W / C 0,45 и сравнивается с нормализованными результатами испытаний на долговечность. Результаты показаны на рисунке 11, а результаты регрессионного анализа — в таблице 7.

c (содержание воды: w / ) 3 76 0,09 0.6927 0,9755 : прочность на сжатие −0,4642 0,9678 : коэффициент диффузии хлоридов 1,1446 0,9911 : потеря воды 0.5419 0,9984 : воздухопроницаемость 1.4559 0,9809 : коэффициент диффузии влаги 6,6166 0,9545

(a) Результаты регрессии для воды, прочности, коэффициента диффузии хлоридов и насыщения
для потери воды, воздухопроницаемости, сорбционной способности и коэффициента влажности
(a) Результаты регрессии для W / C, прочности, коэффициента диффузии хлоридов и насыщения
(b) Результаты регрессии для потери воды, воздухопроницаемости, сорбционной способности, и коэффициент влажности

По результатам различных испытаний, показатели долговечности с линейная связь с пористостью оценивается как отношение W / C (содержание воды), прочность на сжатие и коэффициент диффузии хлоридов.Нелинейные отношения квадратного корня из пористости обнаруживаются в потерях воды и воздухопроницаемости. Сорбционная способность и коэффициент диффузии влаги связаны с квадратом пористости. За исключением насыщения, характеристики долговечности могут быть связаны с изменением пористости с высоким определяющим коэффициентом.

В этой статье представлены количественные закономерности и взаимосвязи между пористостью и долговечностью цементного раствора с постоянным содержанием цемента. На строительной площадке или в неизбежных условиях часто проводится добавление воды в виде фиксированной смеси для временного облегчения укладки бетона; однако обнаружено, что характеристики долговечности цементного раствора с добавлением воды значительно снижаются с увеличением пористости.

4. Выводы

Для раствора OPC с постоянным содержанием цемента и дополнительным содержанием воды проводятся различные испытания на долговечность, и их результаты исследуются с выводом рисунка и взаимосвязи с пористостью. Выводы о влиянии соотношения W / C на долговечность и пористость цементного раствора с постоянным количеством цемента следующие: (1) Приготовлен цементный раствор с постоянным соотношением W / C 0,45 и количеством воздуха 5,2%, и его характеристики долговечности количественно определены. исследовали с добавлением воды для затворения до 0.60 Вт / Ц. Увеличение отношения W / C приводит к увеличению пористости до 150% по сравнению с контрольным случаем (W / C 0,45). При увеличении пористости оцениваются интересные образцы пористости, которые представляют собой линейные зависимости (отношение W / C, прочность на сжатие и коэффициент диффузии хлоридов), квадратный корень из пористости (потеря воды и воздухопроницаемость) и квадрат пористости (сорбционная способность и влажность). коэффициент диффузии) с высоким определяющим коэффициентом более 0,9. (2) При увеличении содержания воды от 0.От 45 до 0,60 Вт / Ц (увеличение на 133%), по оценкам, коэффициенты увеличения составляют 139% по потере воды, 150% по пористости, 157% по коэффициенту диффузии хлоридов, 192% по воздухопроницаемости, 259% по влагопоглощающей способности. и 266% по коэффициенту диффузии влаги. Прочность на сжатие снижается до 75,6% для контрольного случая (W / C 0,45). В этой статье количественно показано, насколько и с какой закономерностью характеристики долговечности меняются с увеличением количества воды в цементном растворе.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарность

Это исследование было поддержано грантом (Код 11-Технологические инновации-F04) Программы исследований строительных технологий (CTIP), финансируемой Министерством земли, инфраструктуры и транспорта.