Výběr složení betonové směsi a výpočet materiálů pro míchání betonu | Stavební příručka | materiály – návrhy – technologie
Pevnost a životnost monolitických betonových základových konstrukcí přímo závisí nejen na kvalitě použitých materiálů, způsobu hutnění betonové směsi a podmínkách zrání betonu, ale především na racionální volbě složení betonu. směsi, její pohyblivost (tuhost) a dávkování materiálů pro míchání betonové míchačky.
Pokud se staveniště nachází v blízkosti betonárny (betonové jednotky), je lepší objednat dodávku betonu požadované kvality s určitou pohyblivostí a velikostí drceného kamene. Doprava betonové směsi musí být prováděna pomocí autodomíchávačů, které zabraňují ztrátě cementového mléka, vylučují vnikání srážek a přímé sluneční záření, stratifikaci a narušení homogenity směsi.
Ve většině případů se při „vlastní výstavbě“ za pomoci najatých pracovníků nebo malých stavebních organizací, které nemají zkušeného odborníka nebo dohodu se stavební laboratoří, výběr složení betonu a dávkování materiálů provádí „od oka“ s lopatami. Pohyblivost betonové směsi není kontrolována a pro usnadnění pokládky se do směsi přidává nadměrné množství vody, což vede k porušení poměru voda-cement (W/C) a ztrátě pevnosti betonu.
 | |
| Schéma pro stanovení pohyblivosti (hodnota sesuvu kužele) betonové směsi |
Samozřejmě, že v podmínkách staveniště není možné provést celý rozsah prací pro stanovení kvalitativních charakteristik použitých materiálů: písek (měrná hmotnost, objemová hmotnost, pórovitost, vlhkost, složení zrna a modul velikosti částic, obsah jílových částic a organických nečistot atd.); drcený kámen (sypná hmotnost, pevnost, vlhkost, objem dutin, znečištění, obsah lamelárních a jehličkovitých zrn atd.); cement (měrná hmotnost a specifický povrch, načasování začátku a konce tuhnutí, aktivita atd.); betonová směs (pohyblivost, pevnost, objemová hmotnost, separace vody, voděodolnost atd.). I za podmínek výstavby je však možné s dostatečnou přesností hodnotit určité vlastnosti materiálů a s využitím referenčních údajů volit složení betonových směsí různých jakostí.
Výchozí údaje pro výpočet složení transportbetonu
Při přípravě betonových směsí s použitím cementu a písku bez hrubého kameniva (drceného kamene) se hodnoty W/C pro získání jemnozrnného betonu požadovaných jakostí snižují o 0,1 oproti hodnotám uvedeným v tabulce 1.
Uvedeno v tabulce. Hodnoty 20 W/C umožňují získání vhodných jakostí betonu, když tvrdne za normálních podmínek, tzn. při relativní vlhkosti vzduchu 90-100% a teplotě 15-20°C. Hodnoty W/C uvedené v tabulce jsou přibližné. Jak však ukázala zkušenost, zajišťují výrobu betonu dané jakosti jen s drobnými odchylkami.
Tabulka 1. Vodocementový poměr (W/C)
| Návrhová třída betonu | Cementová třída | |
| 400 | 500 | |
| 100 | 1,03 | – |
| 150 | 0,85 | – |
| 200 | 0,69 | 0,79 |
| 250 | 0,57 | 0,65 |
| 300 | 0,53 | 0,61 |
Poznámka. Hodnoty W/C jsou uvedeny pro beton připravený z drceného kamene a písku s modulem velikosti částic do 2,5.
Při použití tabulky 2 je třeba mít na paměti, že uvádí data získaná studiem betonu připraveného ze směsí přírodního písku s modulem velikosti částic Mk = 2,7, s W/C = 0,57 a pohyblivostí betonové směsi odpovídající do 5 cm ponoru standardního kužele (viz obrázek). Pro beton připravený na písku s odlišným modulem velikosti částic (tabulka 3), stejně jako s různou pohyblivostí a W/C, by měla být data v tabulce 2 přijata s úpravami.
Tabulka 2. Spotřeba vody a obsah písku ve směsi kameniva pro zkušební šarže transportbetonu
| Největší zrnitost drceného kamene, mm | Obsah písku, % z celkového množství kameniva podle absolutního objemu | Spotřeba vody na 1 m3 betonu, l |
| 10-12 | 56 | 230 |
| 15 | 52 | 220 |
| 20 | 49 | 200 |
| 25 | 46 | 195 |
| 40 | 41 | 185 |
| 50 | 39 | 177 |
| 70 | 35 | 167 |
Poznámka. Pokud drcený kámen obsahuje písek, je nutné jeho množství snížit. Spotřeba vody je uvedena s přihlédnutím k podmíněné nasákavosti drceného kamene do 1,5 %
Stanovení spotřeby materiálu na 1 m3 betonu:
- Požadovaná pevnost betonu M200
- Pohyblivost betonové směsi – OK = 5 cm
- Největší velikost drceného kamene je 40 mm
- Poměr voda-cement W/C = 0,57
- Hustota cementu pro portlandský cement se předpokládá Yc = 3,1 g/cm3
- Hustota písku Yп = 2,63 g/cm3, objemová hmotnost drceného kamene Yvol.m = 2,6 kg/l
Spotřeba cementu C, kg na 1 m3 betonu se vypočítá pomocí vzorců C = B: (W/C) nebo C = B (C/W), kde B je spotřeba vody, l, na 1 m3 betonu.
Podle tabulky 2 zjistíme spotřebu vody – 185 litrů při použití drceného kamene o velikosti 40 mm a obsah písku – 41 % z celkového množství kameniva.
C = 185 : 0,57 = 325 kg.
Dále určíme absolutní objem směsi písku a drceného kamene Acm,l. K tomu se od 1 m3 betonu odečte součet absolutních objemů cementu a vody, tzn. absolutní objem zabraný cementovou pastou v betonu:
Asm = 1000 – ((C/Yc)+V)
Tabulka 3. Skupiny písku
| Skupiny písku | Modul jemnosti Mk |
| Velké | 3,5 – 2,4 |
| průměrný | 2,5 – 1,9 |
| Malé | 2,0 – 1,5 |
| Velmi malé | 1,6 – 1,1 |
| Tenký | Менее 1,2 |
Tabulka 4. Minimální spotřeba cementu pro beton s přirozeným tvrdnutím portlandského cementu
| Návrhová třída betonu | Zpracovatelnost betonové směsi | Spotřeba cementu, kg/m3, jakost | ||
| kuželový tah, cm | tvrdost, s | 400 | 500 | |
| M150 | 5-9 | – | 225 | – |
| 1-4 | – | 210 | – | |
| – | 5-10 | 200 | – | |
| M200 | 5-9 | – | 265 | 235 |
| 1-4 | – | 245 | 210 | |
| – | 5-10 | 235 | 200 | |
| – | 11-20 | 220 | – | |
| M250 | 5-9 | – | 310 | 275 |
| 1-4 | – | 285 | 250 | |
| – | 5-10 | 270 | 235 | |
| – | 11-20 | 255 | 220 | |
| M300 | 5-9 | – | 355 | 315 |
| 1-4 | – | 325 | 290 | |
| – | 5-10 | 305 | 270 | |
| – | 11-20 | 285 | 250 | |
| M350 | 5-9 | – | 400 | 360 |
| 1-4 | – | 365 | 325 | |
| – | 5-10 | 345 | 310 | |
| – | 11-20 | 320 | 290 | |
| M400 | 5-9 | – | – | 405 |
| 1-4 | – | – | 365 | |
| – | 5-10 | – | 340 | |
| – | 11-20 | – | 320 | |
Absolutní objem písku Ap (litr) je určen vzorcem
Ap = (Acm*r)/100
Absolutní objem drceného kamene Ach (litr) se zjistí jako rozdíl mezi absolutními objemy směsi kameniva a písku:
Asch = Asm – Ap
Znáte-li hustotu písku Yп a objemovou hmotnost drceného kamene Uob.sch, určete spotřeba písku P a drceného kamene Sh, kg, na 1 m3 betonu:
P = ApYp
Щ = AщYob.щ
| Spotřeba materiálu na 1 m3 betonu: | C = 325 kg; B = 185 763; P = 1092 kg; Sh = XNUMX kg. |
| Objemová hmotnost betonové směsi: | Yob.b.cm = 325 + 185 + 763 + 1092 = 2365 kg/m3. |
| Složení betonové směsi lze vyjádřit hmotnostním poměrem: cement : písek : drcený kámen: | (325/325) : (763/325) : (1092/325) = 1 : 2,3 : 3,4 |
Pro přípravu zkušebních vsázek se množství cementu, písku, drceného kamene a vody redukuje v souladu s přijatým objemem zkušební vsázky. Poté se provedou zkušební navážky a seřízením se stanoví konečná spotřeba vody na 1 m3 betonu zajišťující stanovenou pohyblivost směsi. V případě, že dané množství vody nezajistí požadovanou pohyblivost betonové směsi, přidává se voda do připravené směsi v dávkách 2-3% daného množství. Pro zachování akceptované W/C se také přidává přiměřené množství cementu. Pokud se směs získá s nadměrnou pohyblivostí ve srovnání s požadovanou, do směsi se přidá písek a drcený kámen, přičemž se zachová vypočítaný poměr mezi nimi. Písek a drcený kámen se také přidávají po částech, 3-5% jejich hmotnosti. Po úpravě zkušební dávky se nakonec stanoví složení betonu.
Stanovení pohyblivosti betonové směsi
Volba způsobu jejich formování do značné míry závisí na konstrukčních vlastnostech výrobků, a to zase klade odpovídající požadavky na konzistenci betonové směsi z hlediska její pohyblivosti a zpracovatelnosti.
Betonové směsi mohou být pružné nebo tuhé. Pohyblivé směsi při pokládce snadno vyplní formu a vlivem vlastní gravitace se v ní zhutní. Tuhé směsi pro výše uvedené operace vyžadují aplikaci někdy značných vnějších sil. Bez ohledu na to, do které z těchto skupin betonová směs patří, každá z nich se vyznačuje určitým stupněm mobility za výrobních podmínek. Pohyblivost betonové směsi je dána mírou sedání standardního kužele vylisovaného z této směsi (viz obrázek).
Pro zjištění sedání kužele budete potřebovat průměrný vzorek betonové směsi, dřevěnou nebo kovovou plošinu, tvar kužele, tyč na spojování směsi, ocelové pravítko o délce minimálně 70 cm, ocelové pravítko s přepážkami 20-50 cm dlouhé a hladítko.
Postup práce. Na dřevěné plošině opláštěné ocelovým plechem o tloušťce ~25 mm o rozměrech 70×70 cm je instalována kovová forma ve formě komolého rovného kužele o výšce 30 cm, se spodním průměrem základny 20 cm a horním 10 cm. cm Vnitřní povrch formy a plošina, na které je instalována, se navlhčí vodou. Poté přitlačením formy k plošině (šlápnutím do pedálů) se do ní ve třech krocích stejným dílem nasype betonová směs. Každá část betonové směsi ve formě je zhutněna 25násobným uložením hladkou ocelovou tyčí o průměru 16 mm a délce 650 mm. S každým bajonetem musí tyč proniknout celou tloušťkou betonové směsi.
Po zhutnění se přebytečná betonová směs odřízne v rovině s horními okraji formy a povrch směsi se uhladí hladítkem. Forma se pak pomalu zvedá přísně svisle a umístí se vedle kužele vytvořeného ze směsi. Na okraj kužele po jeho průměru je umístěno ocelové pravítko délky 70 cm tak, aby volný konec pravítka procházel středem kužele z betonové směsi. Vzdálenost mezi povrchem betonové směsi a okrajem pravítka se měří dalším pravítkem s dílky s přesností na 0,5 cm. Výsledek měření charakterizuje míru sedání kužele. Stanovení pro stejnou směs se zpravidla opakuje dvakrát. Výsledek dvou paralelních měření by se neměl lišit o více než 2 cm.
Volba mobility betonové směsi závisí na typu konstrukce. Například pro betonové zalévané piloty OK = 4–5 cm, pro hustě vyztužené podlahové desky a monolitické základové sloupy OK = 6–8 cm atd. V každém případě se berou v úvahu konstrukční vlastnosti prvků, hustota výztuže, zatížení, které prvek nese, druh betonu a použité frakce (velikosti hrubého kameniva – drcený kámen, štěrk).
Výpočet spotřeby materiálu na šarži míchačky betonu
V závislosti na objemu betonářských prací na stavbách se používají především gravitační domíchávače betonu o objemu 60 až 3000 litrů. Pro výpočet spotřeby materiálů na jednu dávku si vezmeme míchačku na beton s objemem míchacího bubnu (Vb) 1200 litrů. Výrobní spotřeba materiálů na 1 m3 betonu je následující:
Tspr – 312 kg, Vpr – 153 l, Ppr – 612 kg, Shch – 1296 kg.
Objemová hmotnost mokrého písku a drceného kamene se bere 1,6 a 1,495 kg/l, objemová hmotnost cementu je 1,3 kg/l, drť se používá ve dvou frakcích: 40% drcený kámen o velikosti částic 10–20 mm a 60 % drceného kamene o velikosti částic 20–40 mm. Spočítejme si spotřebu materiálů na jednu várku. K tomu určíme koeficient kluzu betonové směsi:
β = 1000/(Vc+Vp+Vsh) = 1000/((Cpr/Vob.c)+(Ppr/Vob.p)+(Shpr/Vob.sh))
Spotřeba materiálu na jednu dávku míchačky betonu:
| cement | C = (Vb*p/1000)*Cpr | C = (1200*0,672/1000)*312 = 0,806*312 = 252 kg |
| voda | B = (Vb*p/1000)*Vpr | B = 0,806 x 153 = 123,4 l |
| písek | P = (Vb*p/1000)*Ppr | P = 0,806 x 612 = 493 kg |
| suť | Shch = (Vb*β/1000)*Shchpr | Shch = 0,806 * 1296 = 1044 kg, včetně: Shch10-20 = 1044 * 40/100 = 436 kg; Ш20-40 = 1044*60/100 = 626 kg |