Come preparare il calcestruzzo: requisiti dei materiali, proporzioni e calcolo della composizione
Il calcestruzzo è un materiale da costruzione costituito da un legante, sabbia e riempitivi, che, a causa dell'indurimento, si trasforma in pietra. Non un singolo cantiere moderno può fare a meno del cemento, che si tratti della costruzione di grattacieli o della creazione di percorsi da giardino. Per le sue proprietà e durata, il calcestruzzo è stato a lungo utilizzato dall'uomo per ottenere il design della forma e della resistenza necessarie. Tuttavia, c'è un avvertimento: solo il calcestruzzo correttamente realizzato soddisferà tutti i requisiti. Come rendere il cemento non solo resistente, ma anche durevole? Analizziamo l'essenza di questo problema e scopriamo tutti i dettagli per creare il giusto mix di calcestruzzo.
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L'ingrediente più importante è il cemento.
Nel calcestruzzo di qualsiasi marca, il cemento funge necessariamente da legante. Esistono molte varietà di cementi, come il cemento Portland, il cemento Portland scorie, i cementi a rapido indurimento e altri. Tutti loro differiscono sia nella qualità della rilegatura che nelle condizioni d'uso del prodotto finale. Molto spesso, il cemento Portland viene utilizzato nelle costruzioni. Tutti i cementi utilizzati per la costruzione sono suddivisi in gradi che indicano il carico massimo sul prodotto finito in megapascal. In ambito domestico - vengono ancora aggiunte la lettera D e una cifra che indica la percentuale di impurità. Ad esempio, il cemento Portland M400-D20 è un materiale, il cui prodotto finito può sopportare un carico di 400 MPa, contenente fino al 20% di impurità.
Dati sui gradi di cemento necessari per ottenere un determinato grado di calcestruzzo in normali condizioni di indurimento:
Nella fabbricazione di calcestruzzo di alta qualità, 300 e superiore, per motivi economici, è necessario utilizzare un grado di cemento, che è da 2 a 2,5 volte superiore al grado di cemento.
Nelle costruzioni domestiche, viene spesso utilizzato cemento Portland del marchio 400 - la sua forza è abbastanza sufficiente per questi scopi. Nell'edilizia industriale - i cementi di grado 500 sono spesso utilizzati e dove sono previsti carichi elevati - cementi speciali di alta qualità. Per calcolare correttamente le proporzioni del calcestruzzo, è necessario disporre di informazioni precise sul marchio e sulla qualità del cemento da cui si intende costruire.
Un altro aspetto importante è la freschezza: il cemento ha una data di scadenza e perde le sue proprietà nel tempo. Il cemento fresco è polvere friabile, senza grumi e guarnizioni. Se vedi che ci sono pezzi densi nella massa di cemento, allora non dovresti usare tale cemento nel tuo lavoro: ha assorbito l'umidità e ha già perso le sue proprietà leganti.
Sabbia: cosa succede e cosa è necessario
Anche la sabbia può essere diversa. Inoltre, il risultato finale dipende direttamente dalla qualità di questo componente.
Secondo la distribuzione granulometrica, le sabbie sono suddivise in:
Sottile (meno di 1,2 mm).
Molto piccolo (1,2 - 1,6 mm).
Piccolo (1,6 - 2,0 mm).
Medio (1,9 - 2,5 mm).
Grande (2,5 - 3,5 mm).
Nella fabbricazione del calcestruzzo, vengono utilizzati tutti i tipi di sabbia, tuttavia, se nella sabbia è presente molta polvere o particelle di argilla, ciò può degradare in modo significativo le caratteristiche della miscela. Ciò è particolarmente vero per la sabbia sottile, che contiene una percentuale significativa di polvere, non è adatta per la preparazione del calcestruzzo e viene utilizzata nel caso più estremo.
Come preparare calcestruzzo di buona qualità e allo stesso tempo non calcolare male con la sabbia? È semplice - dovresti usare sabbia di mare o di fiume - questi sono i tipi più puri di materiale da costruzione che non trasportano particelle di polvere o argilla. Si deve prestare attenzione per garantire che la sabbia sia pulita e priva di contaminanti organici.La sabbia per la carriera può essere molto sporca: spesso non viene utilizzata in un cantiere senza una preparazione preliminare, compresi lavaggio e sedimentazione. Può contenere anche molti detriti organici: radici, foglie, rami e corteccia degli alberi. Se tali impurità entrano nel calcestruzzo, possono apparire vuoti nello spessore, per cui la forza soffre.
Un altro parametro importante da considerare è l'umidità della sabbia. Anche il materiale dall'aspetto secco può contenere fino al 2% di acqua e bagnato - tutto il 10%. Ciò può interrompere le proporzioni del calcestruzzo e causare in seguito una diminuzione della forza.
Pietrisco e ghiaia sono gli aggregati più popolari per il calcestruzzo
Il riempitivo principale per calcestruzzo di tutti i gradi è il pietrisco o il pietrisco ghiaioso. Pietrisco più spesso usato. Inoltre è diviso in frazioni e ha una superficie ruvida e irregolare. Quando si sceglie la composizione del calcestruzzo, si dovrebbe anche tenere conto del fatto che i ciottoli di mare o di fiume non possono servire come sostituti della pietra frantumata, poiché una superficie liscia e lucidata all'acqua compromette significativamente l'adesione della pietra al resto dei componenti della miscela.
La pietra schiacciata è divisa nelle seguenti frazioni:
Molto piccolo - 3 - 10 mm.
Piccolo - 10-20 mm.
Medio - 20 - 40 mm.
Grande - 40 - 70 mm.
Affinché il tuo calcestruzzo rimanga per molti anni e non collassi, dovresti ricordare che la dimensione massima delle pietre nella ghiaia non deve superare 1/3 dello spessore minimo del prodotto futuro.
Prendono anche in considerazione un indicatore come il vuoto del riempitivo: la quantità di spazio vuoto tra le pietre di macerie. È semplice calcolarlo: prendi un secchio di volume noto, riempilo di pietra frantumata ai bordi e versaci dentro dell'acqua con una capacità misurata. Sapendo quanto fluido è entrato, possiamo calcolare il vuoto delle macerie. Ad esempio, se 4 litri di acqua entrano in un secchio di ghiaia da 10 litri, il vuoto di questa ghiaia è del 40%. Minore è il vuoto del riempitivo, minore è il consumo di sabbia e, soprattutto, di cemento.
Per massimizzare il riempimento dei vuoti, dovrebbero essere utilizzate varie frazioni di pietrisco: piccolo, medio, grande. Va tenuto presente che la frazione fine dovrebbe essere almeno 1/3 del volume totale di pietrisco.
Oltre alla ghiaia e alla ghiaia di granito, a seconda dello scopo del calcestruzzo, vengono utilizzate scorie di argilla, altoforno e altri riempitivi di origine artificiale. Per calcestruzzo leggero, vengono utilizzati trucioli di legno e schiuma di polistirene macinata. Per calcestruzzo ultraleggero - gas e aria. Tuttavia, la creazione di calcestruzzo leggero e ultraleggero è irta di una serie di difficoltà ed è improbabile che sarà possibile produrre correttamente tale prodotto al di fuori dell'officina industriale.
A seconda della densità, tutti gli aggregati per calcestruzzo sono suddivisi in porosi (<2000 kg / m3) e denso (> 2000 kg / m3). Inoltre, non dimenticare che i riempitivi naturali hanno un piccolo fondo di radiazione, che è inerente a tutte le rocce di granito. Naturalmente, questa non è una fonte di inquinamento da radiazioni, ma vale comunque la pena ricordare una tale proprietà della pietra naturale come un riempitivo di cemento.
Acqua - requisiti per la preparazione concreta
L'acqua non è meno importante del cemento o della sabbia. Una semplice verità può essere presa di regola: qualsiasi acqua adatta per bere è adatta anche per mescolare il calcestruzzo. In nessun caso è possibile utilizzare acqua proveniente da una fonte sconosciuta, acque reflue dopo la produzione, paludi e altre acque, di cui non si è sicuri. La composizione chimica e altri indicatori di acqua possono influire notevolmente sulle caratteristiche di resistenza del calcestruzzo finito.
Tabella n. 1. Consumo di acqua (l / m3) con diversi grani di riempimento:
| Livello di duttilità del calcestruzzo | ghiaia | Pietrisco | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 mm | 20 mm | 40 mm | 80 mm | 10 mm | 20 mm | 40 mm | 80 mm | |
| Molto plastica | 215 | 200 | 185 | 170 | 230 | 215 | 200 | 185 |
| Plastica media | 205 | 190 | 175 | 160 | 220 | 205 | 190 | 175 |
| Bassa duttilità | 195 | 180 | 165 | 150 | 210 | 195 | 180 | 165 |
| Non di plastica | 185 | 170 | 155 | 140 | 200 | 185 | 170 | 155 |
È importante ricordare che il calcolo della composizione del calcestruzzo include tutta l'umidità presente nei materiali da costruzione prima di mescolarli. Se, ad esempio, le scorie dell'altoforno sono progettate come riempitivi, anche il suo contenuto di umidità è importante - in effetti, è l'acqua "in eccesso", che è difficile da prendere in considerazione, ma rovina semplicemente la soluzione finita.
Un altro indicatore importante dipende dalla quantità di acqua: la plasticità del calcestruzzo finito.Per ottenere calcestruzzo plastico, aggiungere acqua rigorosamente secondo la norma. Anche il superamento della norma richiesta è dannoso, così come la mancanza di acqua: il calcestruzzo viene stratificato e perde la sua qualità. Quando si mescola la miscela di calcestruzzo, la plasticità del calcestruzzo è determinata dall '"occhio". Se il calcestruzzo scorre spontaneamente da una vanga a baionetta posizionata orizzontalmente, è considerato molto plastico. Se scivola via da una pala solo con una leggera pendenza, il calcestruzzo è considerato di plastica media. Se il calcestruzzo non scivola, anche con una pala inclinata, è considerato leggermente di plastica. Quando il cemento si trova su una pala con un tubercolo, non è considerato di plastica. È impossibile rendere il calcestruzzo troppo liquido perché perde le sue qualità.
Resistenza e grado concreto
Il marchio concreto è la capacità del prodotto finito di resistere a un carico di 1 cm2 senza danni. Il marchio del calcestruzzo è determinato il 28 ° giorno dopo la sua fabbricazione. Il fatto è che il calcestruzzo ottiene la forza più veloce entro 7 giorni. Durante questo periodo, può guadagnare fino al 40% di forza. Dopo 7 giorni, un buon set di forza dura fino a 28 giorni. Dopo 28 giorni, il set di forza diminuisce drasticamente, ma continua per qualche tempo.
Il grafico dell'insieme di resistenza concreta in condizioni normali.
Come calcolare la composizione del calcestruzzo
Per calcolare correttamente la composizione del calcestruzzo, è importante disporre di alcuni dati.
Questi includono:
- Il grado richiesto di calcestruzzo;
- La plasticità desiderata della miscela;
- Marchio di cemento;
- Dati sulla distribuzione granulometrica di sabbia e ghiaia.
Esistono due modi per calcolare la composizione del calcestruzzo: il rapporto in peso tra cemento, sabbia e ghiaia e il rapporto in volume di questi materiali. E nel primo e nel secondo caso, il cemento viene sempre preso come unità (per una parte) e tutti gli altri componenti della miscela di calcestruzzo come parte del peso o del volume del cemento.
Calcolo della composizione concreta in peso
Calcoleremo la composizione per ottenere calcestruzzo di media duttilità, il cui grado di resistenza per 28 giorni sarà M200.
Supponiamo di avere:
- Portland cemento M400;
- Pietra schiacciata della frazione media;
Per cominciare, dobbiamo determinare il rapporto acqua-cemento (W / C). W / C è la proporzione del peso di acqua e cemento, necessaria per la preparazione del calcestruzzo di una certa resistenza. Questo indicatore è determinato da formule o empiricamente. Offriamo i valori H / C già trovati, che sono raccolti in una tabella.
Tabella n. 2. Valori V / C per vari gradi di calcestruzzo.
| francobolli cemento | Gradi concreti | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 400 | ||
| 300 | 0,75 | 0,65 | 0,55 | 0,50 | 0,40 | - | |
| 0,80 | 0.70 | 0.60 | 0.55 | 0.45 | - | ||
| 400 | 0,85 | 0,75 | 0,63 | 0,56 | 0,50 | 0,40 | |
| 0,90 | 0,80 | 0,68 | 0,61 | 0,55 | 0,45 | ||
| 500 | - | 0,85 | 0,71 | 0,64 | 0,60 | 0,46 | |
| - | 0,90 | 0,76 | 0,69 | 0,65 | 0,51 | ||
| 600 | - | 0,95 | 0,75 | 0,68 | 0,63 | 0,50 | |
| - | 1 | 0,80 | 0,73 | 0,68 | 0,55 | ||
 - indicatori per ghiaia. - indicatori per pietrisco. |
|||||||
Conoscendo il marchio necessario di calcestruzzo e il marchio di cemento utilizzato, troviamo il valore di V / C. In questo caso, sarà 0,63.
Ora dalla tabella n. 1 troviamo la quantità d'acqua necessaria per ottenere calcestruzzo di media duttilità, con una pietra frantumata di 40 mm. Di conseguenza, otteniamo il valore di 190 l / m3.
Successivamente, possiamo calcolare la quantità di cemento di cui abbiamo bisogno per 1m3 cemento. Per questo 190 l / m3 dividere per 0,68 e ottenere 279 kg. cemento. Dalla tabella n. 3 troviamo le proporzioni della miscela di calcestruzzo per il tipo di calcestruzzo richiesto M200 e il tipo di cemento M400.
Tabella n. 3. Rapporti in peso di cemento, sabbia e ghiaia.
| Grado di calcestruzzo | Marchi di cemento Portland | |
|---|---|---|
| 400 | 500 | |
| Proporzioni in peso, Cemento: Sabbia: Macerie |
||
| 100 | 1 : 4,6 : 7,0 | 1 : 5,8 : 8,1 |
| 150 | 1 : 3,5 : 5,7 | 1 : 4,5 : 6,6 |
| 200 | 1 : 2,8 : 4,8 | 1 : 3,5 : 5,6 |
| 250 | 1 : 2,1 : 3,9 | 1 : 2,6 : 4,5 |
| 300 | 1 : 1,9 : 3,7 | 1 : 2,4 : 4,3 |
| 400 | 1 : 1,2 : 2,7 | 1 : 1,6 : 3,2 |
| 450 | 1 : 1,1 : 2,5 | 1 : 1,4 : 2,9 |
Il rapporto di C: P: U sarà 1: 2.8: 4.8. Per il cemento occorrono 279 kg, quindi 279 × 2,8 = 781 kg. sabbia e 279 × 4.8 = 1339 kg. pietrisco. Totale risulta che per la preparazione di 1 m3 calcestruzzo di media duttilità e grado M200 da cemento Portland M400 e pietrisco di media frazione, è necessario:
279 kg cemento.
781 kg. sabbia.
1339 kg. pietrisco.
190 l acqua.
A casa, un secchio da 10 litri viene spesso utilizzato per misurare vari materiali sfusi. Per semplificare la misurazione dei materiali, forniremo i dati sulla massa di un particolare materiale contenuto in un secchio da 10 litri:
- Cemento - 13-15 kg, a seconda del sigillo.
- Sabbia - 14-17 kg, a seconda dell'umidità.
- Pietrisco o ghiaia - 15-17 kg, a seconda della dimensione della frazione.
Deve essere chiaro che la metodologia di questo calcolo è leggermente inferiore ai metodi utilizzati nella costruzione di grandi strutture, ma questo è molto meglio del principio: dare più cemento per diventare più forte.
Oltre ad applicare le proporzioni in peso, vengono utilizzate anche le proporzioni della composizione del calcestruzzo in volume. Tuttavia, questo metodo è meno preciso.
Tabella n. 4. Rapporti volumetrici di cemento, sabbia e pietrisco per calcestruzzo di diversi gradi:
| Marchio del cemento Portland | Grado di calcestruzzo | Proporzioni in volume, l | Volume del calcestruzzo, l, a consumo di 10 litri. cemento | ||
|---|---|---|---|---|---|
| cemento | sabbia | Pietrisco | |||
| 400 | 100 | 1 | 4,1 | 6,1 | 78 |
| 150 | 1 | 3,2 | 5,0 | 64 | |
| 200 | 1 | 2,5 | 4,2 | 54 | |
| 250 | 1 | 1,9 | 3,4 | 43 | |
| 300 | 1 | 1,7 | 3,2 | 41 | |
| 400 | 1 | 1,1 | 2,4 | 31 | |
| 450 | 1 | 1,0 | 2,2 | 29 | |
| 500 | 100 | 1 | 5,3 | 7,1 | 90 |
| 150 | 1 | 4,0 | 5,8 | 73 | |
| 200 | 1 | 3,2 | 4,9 | 62 | |
| 250 | 1 | 2,4 | 3,9 | 50 | |
| 300 | 1 | 2,2 | 3,7 | 47 | |
| 400 | 1 | 1,4 | 2,8 | 36 | |
| 450 | 1 | 1,2 | 2,5 | 32 | |
| La quantità di acqua non è indicata e dipende dalla consistenza e dalla plasticità richieste per il calcestruzzo. | |||||
Come mescolare il calcestruzzo
Esiste sia un metodo di impasto manuale che uno meccanizzato - utilizzando betoniere e betoniere.
Modo manuale di miscelazione del calcestruzzo
Consideriamo il metodo manuale di impastamento, come il più popolare nella costruzione domestica. Per la corretta miscelazione della miscela, è necessario un contenitore in cui verranno miscelati tutti i componenti. Questo può essere un normale barattolo di latta o un contenitore appositamente assemblato. Tutta la sabbia necessaria per impastare viene versata al suo interno e il cemento viene versato nel solco nel mezzo. Dopo aver accuratamente miscelato la sabbia con il cemento, si ottiene una massa grigia omogenea. Quindi il materiale risultante viene inumidito con acqua e nuovamente ben miscelato. La pietra frantumata viene aggiunta in seguito e la miscela viene miscelata fino a quando la soluzione copre ogni pietra del riempitivo. Allo stesso tempo, l'acqua viene aggiunta a poco a poco, la cui quantità dipende dalla plasticità richiesta. Dopo che la miscela diventa omogenea e tutte le pietre del riempitivo sono coperte di malta, il calcestruzzo è pronto per la posa.
Con il metodo manuale di impastamento, c'è un punto importante, vale a dire, la velocità di posa del calcestruzzo. Anche con un leggero ritardo, il calcestruzzo nella vasca potrebbe delaminarsi (sembra che l'acqua fuoriesca dall'alto) e perdere alcune delle sue proprietà. Pertanto, è importante posare rapidamente il calcestruzzo nella cassaforma.
L'opzione migliore per come preparare il calcestruzzo sarebbe un modo meccanico di mescolare usando una betoniera. I vantaggi di questo metodo saranno di ottenere una miscela omogenea garantita e un calcestruzzo di alta qualità.
Miscelazione del calcestruzzo in una betoniera
Per impastare in una betoniera, il cemento viene prima versato e viene versato un minimo di acqua. Dopo aver ottenuto un'emulsione omogenea, la sabbia viene aggiunta al miscelatore in base al rapporto proporzionale. Successivamente, la soluzione interviene con l'aggiunta della quantità richiesta di acqua. Dopo aver ricevuto la soluzione, il riempitivo può essere versato nella betoniera.
Il vantaggio del metodo meccanico di impastamento è che il calcestruzzo non si delamina e può rimanere in un miscelatore rotante fino a un'ora senza perdere le sue proprietà. Tuttavia, il miscelatore non deve essere posizionato lontano dal luogo di installazione, al fine di evitare la perdita di proprietà del calcestruzzo durante la consegna.
Seguendo queste semplici regole, otterrai un materiale strutturale affidabile, che diventerà più forte nel corso degli anni!
