Сколько в кубе бетона песка, щебня, цемента

Основные эксплуатационные свойства бетонных изделий, заливок существенным образом зависят от соблюдения при его изготовлении правильной технологии.

Чтобы понять, как состав, однородность замеса и другие особенности производства влияют на характеристики конструкции, рассмотрим, что такое бетон из ПГС и щебня, за счет каких физических принципов и химических процессов он приобретает свои качества, как на его свойства влияют различные факторы.

Описание и составляющие

Бетон — искусственный камнеподобный материал, в котором наполнители склеены между собой самотвердеющей связующей субстанцией — цементом.

Основной компонент

Цемент — порошкообразное связующее вещество. В строительстве для производства бетона применяется так называемый портландский вид этого материала. Его производство основано на обжиге смеси из глины и известняка. Температура в печи при этом достигает 1480°С.

Затем спекшиеся частицы (клинкер) перемалывают с добавлением гипса. Гипс необходим, чтобы управлять скоростью гидратации (схватывания) цемента при его соприкосновении с водой.

Вода

Для полного завершения реакций, протекающих в смеси, масса воды должна составлять, как минимум, 40% от массы цемента. Это соотношение уже можно принимать как отправную точку при определении, сколько воды необходимо добавлять при замешивании.

Однако не вся вода принимает участие в химических реакциях образования камнеподобных веществ. Часть жидкости превращается в гелевую субстанцию, которая заполняет собой пространство между твердыми кристаллами, отчего бетон имеет мелкопористую структуру.

Если воды будет слишком много, расстояние между кристаллами увеличится, бетон потеряет часть своей прочности. Кроме этого, вода при замерзании сама образует расширяющиеся в объеме ледяные фрагменты, рвущие прочностные связи в искусственном камне.

Наполнитель или натуральный камень

Теоретически бетон можно получить, не используя наполнитель. Однако такой бетон при застывании быстро потрескается из-за усадки. Кроме того, использование наполнителя из натурального камня удешевляет всю массу и влияет на ее эксплуатационные характеристики:

• наполнитель из гранита придает заливке максимальную прочность, стойкость к замерзанию;
• наполнитель из известняковых пород и смешанного гравия позволяет получить самый дешевый бетон для не самых ответственных строительных конструкций. Однородность такого бетона будет не на высоте, однако, для использования в частном строительстве его качества вполне достаточно.

Для чего в смеси нужен песок

Теперь разберемся, зачем необходимо добавлять песок. Все дело в том, что смесь из щебня и разведенного в воде цемента не обладает нужной подвижностью — способностью занимать нужный объем и растекаться. Эту характеристику бетона называют еще удобоукладываемостью.

Именно для того, чтобы в бетоне было как можно меньше воздушных пустот, а смесь полностью могла заполнить собой нужную форму, в качестве части наполнителя используется чистый песок.

Какие требования предъявляются к компонентам бетона?

Самый важный элемент — цемент, различается по маркам. Марка указывает на прочностные характеристики застывшего материала, и чем больше цифра, тем большая прочность будет у бетона.

Щебень — это натуральный камень, размолотый до осколков определенной величины. Его производят на специальных камнедробилках и просеивают через калибровочные сетки. Средний размер камней щебня называют фракцией. Для производства бетона оптимально — от 5 до 20 мм. Самый дорогой и качественный щебень — гранитный. Бетон на основе гранита — наиболее прочный и морозоустойчивый.

Гравий — смесь камней естественного природного дробления. К гравиям можно отнести, например, речную гальку. Состав его разнородный, поэтому бетон на основе гравия вместо щебня не относят к высококачественным. Кроме того, камни речного или морского гравия имеют гладкую и округлую поверхность, что снижает сцепление его с цементом.

Песчано-гранитная смесь

В частном строительстве нередко производят бетон из песчано-гравийной смеси. Это осадочный натуральный материал, состоящий, в основном, из песка и гравия. Добывают его в карьерах, причем ПГС, добытый на месте речных русел более пригоден для производства бетона, так как в нем содержится меньшее количество глины.

ПГС с добавлением песка называется обогащенной песчано-гравийной смесью (ОПГС). В ОПГС должно быть не менее 30% песка, остальное — гравий.

Песок — осадочная порода, состоящая из мелких камешков, диаметром до 3 мм.

Материал для бетона должен быть свободен от посторонних примесей, особенно глины или органических почвенных компонентов. Нередко, для повышения качества песка, его промывают водой.

Марки бетона, соотношения воды, связующего и наполнителей

В разных строительных конструкциях используются различные виды бетонов. Главные характеристики этого материала легли в основу разделения бетонных смесей по маркам. Строительные нормы определяют следующие виды марок бетона:

• марка по прочности на сжатие. Обозначается литерой М;
• марка по подвижности (удобоукладываемости) — П;
• марка по морозоустойчивости — F;
• марка по водонепроницаемости — W.

В обиходе строители чаще всего под маркой подразумевают именно прочность. В определении пригодности бетона наряду с марками используется понятие класса. Если для марки используется цифра, означающая предел прочности в кгс/см2 (при коэффициенте вариации 13,5%), то для обозначения класса используют величину давления (в мПа).

Она обозначает необходимую величину давления для разрушения куба бетона с гранью в 15 см. Причем такие результаты должны показать не менее 95% образцов. Марка и класс в основном зависят от того, сколько в смеси цемента относительно песка и щебня.

Основные марки по прочности

М100 относится к легким бетонам, используется для устройства садовых дорожек, тротуаров, отливки конструкций, не подлежащих нагружению и закрытых от атмосферных осадков. Его лучше заливать в виде стяжек внутри помещений. Пропорциональные соотношения для приготовления: на 1 часть цемента (М400) — 4,6 частей песка и 7,0 щебня. Если применять цемент М500, то соотношение будет следующим: 1:5,8:8,1.

Облегченный

М150 — облегченный бетон. Область его применения — та же что и у М100, однако эта марка может использоваться для строительства фундаментов легких строений — сараев, гаражей, беседок и т. п. Пропорции изготовления: на 1 часть цемента (М400) — 3,5 песка и 5,7 щебня или на 1 часть цемента (М500) — 4,5частей песка и 6,6 щебня.

М200 — этот бетон получил наибольшее распространение при подготовке оснований под устройство площадок, возведении подпорных стен, фундаментов, отливки межэтажных лестничных маршей. Соотношения ингредиентов: цемент М400, песок, щебень — 1:2,8:4,8. Для цемента М500 — 1:3,5:5,6.

Более прочные варианты

М250 — более прочный, чем М200. Его можно использовать для большинства конструкций в индивидуальном строительстве, включая отливку плит перекрытия (конечно, с использованием армирования). Пропорции смешивания: 1 (цемент М400):2,1 (песок):3,9 (щебень). В случае применения цемента М500 — 1:2,6:4,5.

М300 — самая распространенная разновидность с областью применения от заливки придомовых отмостков до изготовления ростверков свайных фундаментов. Его прочность вполне достаточна для устройства плитных или ленточных фундаментов 2-3 этажных домов с тяжелыми кирпичными стенами. Для приготовления необходимо соблюдать следующие соотношения: 1:1,9:3,7 (цемент М400), 1:2,4:4,3 (цемент М500).

Для фундаментов и свайных конструкций

М400 — более прочный бетон, применяется для изготовления фундаментных плит многоэтажных зданий, заливки монолитных чаш для бассейнов, производства несущих колонн и балок, банковских хранилищ. Соотношения частей для его изготовления — 1:1,2:2,7 (М400), 1:1,6:3,2 (М500).

М450 — бетон, который не применяется в частном строительстве из-за высокой стоимости, однако, он не заменим в возведении специальных фортификационных сооружений (арсеналов, заглубленных бункеров, убежищ). Его также используют при строительстве плотин и тоннелей. Смешивание компонентов производится в пропорциях: 1:1,1:2,5 (М400), 1:1,4:2,9 (для цемента М500).

Воду в смесь следует добавлять, исходя из оптимального соотношения к цементу от 0,5 до 0,75. При увеличении расхода воды, повышается подвижность смеси, однако слишком большое ее количество снижает прочность, а, следовательно, и марку бетона.

Расчеты и показатели компонентов на куб бетона

Чтобы вычислить, сколько в кубе бетона различных компонентов: песка, щебня и цемента, необходимо плотность смеси (вес 1 м3) разделить на сумму частей, используемых для смешивания. В результате получится вес одной части. Затем полученную величину умножить на количество частей, указанных в пропорциях для каждого материала.

Значение плотности для таких расчетов можно приблизительно принять:

• для марок М100, М150 — 1600 кг/м3;
• для М200 — 1800 кг/м3;
• для М250, М300 — 2200 кг/м3;
• для М400 и выше — 2500 кг/м3.

Примерный расход портландцемента на производство 1 м3 заливки приведен в таблице:

Марка бетона	Цемент М400	Цемент М500
М100	170 кг на м3	144 кг на 1 м3
М150	203 кг на м3	178 кг на куб. м
М200	240 кг на м3	210 кг на куб. м
М250	302 кг на м3	260 кг на куб. м
М300	317 кг на м3	277 кг на куб. м
М400	419 кг на м3	361 кг на куб. м
М450	448 кг на м3	406 кг на куб. м

Для изготовления бетона в условиях самостоятельной стройки многие используют ОПГС. Таким образом, можно «условно» получить бетонные смеси не прочнее М300. Для приблизительного расчета количества ОПГС, достаточно сложить в приведенных выше пропорциях доли песка и щебня.