Как рассчитать пропорции бетона?

Бетон – самый распространенный строительный материал в мире, который используется для возведения различных сооружений. По сути, это искусственный камень, созданный путем формирования и затвердевания специальных минеральных компонентов с добавлением воды. Бетон является незаменимым материалом в частном и промышленном строительстве. Изменяя процентное содержание компонентов и добавок, можно добиться различных технических свойств готового монолитного изделия. Грамотно составленные пропорции бетона гарантируют высокую прочность и устойчивость конструкции. 

Что необходимо для создания бетона?

Перед изготовлением бетона важно понять, какие компоненты он содержит. Независимо от маркировки, в состав бетона входят следующие ингредиенты: цемент, песок, вода, щебень и дополнительные добавки.

Соотношение между этими элементами позволяет получать разные марки бетона, имеющие существенные отличия. Исходя из этого, необходимо детально разобраться в функциях подбора каждого компонента и как компоненты влияют на готовую монолитную конструкцию.

Цемент

Это основное вяжущее, без которого невозможен процесс изготовления бетона. Свойства и качество сильно влияют на конечный результат. На рынке представлен обширный ассортимент цементов: шлакопортландцемент, портландцемент, быстротвердеющий и другие.

Тем не менее, наиболее популярными и качественными считаются сухие смеси «Портланд» под марками М400 и М500. Составы используются для частного, промышленного и многоэтажного строительства. 

Важно отметить, что для работы нужно использовать самый свежий порошок. Дело в том, что даже при соблюдении всех рекомендаций по хранению от производителя через месяц цемент теряет около 10% вяжущих свойств.

Если сумке больше полугода, показатели обвязки уменьшаются на 50% от первоначального показателя. Конечно, из него можно приготовить бетонный раствор, но качество готового продукта по свойствам будет значительно снижено. Если дополнительно были нарушены условия хранения, качество цементного состава будет снижаться быстрее. Важно, чтобы смесь была сыпучей, сухой и без комков.

Совет! Покупка нефирменного цемента со скидкой — плохой вариант экономии.

Цемент подразделяют на разные марки (М), в обозначении которых указывается конечная нагрузка в мегапаскалях на поверхность готового изделия. Процент примесей в композиции (D) также применяется к мешку. Так, маркировка М400-Д20 говорит о том, что монолит из этого цемента выдерживает нагрузку в 400 МПа и содержит не более 20% примесей. Эта информация крайне необходима при составлении пропорций бетона той или иной марки. 

Совет! При изготовлении высокопрочного бетона 300 и выше потребуется цемент, марка которого превышает этот показатель в 2 раза. Это значительно удешевит склеивание компонентов.

Для бытового строительства чаще используется марка М400, прочности которой вполне достаточно для бытовых нужд. В производствах, где доставляются высокие нагрузки, применяют М500 или специальные смеси с более высоким показателем нагрузки. Чтобы правильно рассчитать пропорции бетонной смеси, нужно знать марку цемента и быть уверенным в его свежести. 

Песок

Также невозможно приготовить бетон без песка, так как он является важным заполнителем. Для приготовления смеси можно использовать очищенный от примесей посевной, промытый карьерный или речной песок. Важно отметить, что наличие примесей глины может негативно сказаться на прочности готового бетонного элемента. 

Высокая адгезия может быть достигнута только при минимальном количестве мусора, грязи и примесей. При необходимости перед употреблением рекомендуется процедить через сито. По размеру фракций песок делится на 5 категорий: 

• Во-первых, размер песчинки меньше 0,7 мм. 
• Другой от 0,7 до 1,5 мм.
• Третий – от 1,5 до 2 мм.
• Четвертая – от 2 до 2,5 мм.
• Пятая – от 2,5 до 3,5 мм.

Следует отметить, что мелкий тип фракций может содержать много глинистых частиц и пыли, что отрицательно скажется на прочности. Поэтому для приготовления бетонной смеси предпочтительнее выбирать мелкий и средний песок, размер зерна которого составляет 1,5-2,5 мм. 

Чтобы получить действительно качественную конструкцию, лучше использовать только речной и морской песок. Это наиболее чистые варианты заполнителей, не содержащие пыли, глины и органических загрязнений. Просеивание, происходящее при добыче камней, не лучший вариант, так как в нем много включений. Промыть и отстоять перед использованием. Он может содержать много органического материала: листвы, веток или корней. Эти компоненты при введении в смесь могут образовывать пустоты, снижающие общую прочность.

Еще один важный момент при выборе песка это его влажность. Даже визуально сухой материал будет содержать около 2% воды. Если говорить о мокром, то показатель возрастет до 10%. Эти моменты необходимо учитывать, так как влажность песка может снизить прочность бетона. 

Щебень

Для приготовления бетонной смеси используют крупный заполнитель, представляющий собой гранитный или известняковый щебень. Последний вариант еще называют гравийным, он крупного размера, доступен во многих регионах и дешев по цене. В основном используется в индивидуальном строительстве. Что касается гранитного щебня, то материал может иметь разные размеры, отличается высокой прочностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью. 

Важно! Перед покупкой щебня проверьте показатель радиоактивности. Довольно часто карьеры имеют свой радиоактивный фон с повышенными значениями. Для наружных и внутренних строительных работ можно использовать песок и щебень I класса радиоактивности. Не обязательно использовать речной или морской камень в качестве альтернативы щебню. Гладкая полированная поверхность значительно снижает адгезию к другим компонентам. 

В зависимости от области использования бетона необходимо подбирать и фракции щебня. Следующие варианты характеризуются размерами (в мм.):

• 5-10 – самые мелкие зерна используются для тонких железобетонных изделий (ЖБИ).
• 10-20 – популярный вариант изготовления железобетонных изделий в одноэтажном строительстве.
• 20-40 — отличный вариант для строительства фундаментов, автомагистралей и промышленных предприятий.
• 40-70 – крупный щебень, предназначенный для дорожного строительства.
• 70-120 – используется для изготовления габионов или отделки бассейнов.

Важно помнить, что материал может различаться по прочности в зависимости от породы. Наиболее востребованным и прочным считается базальтовый и гранитный щебень марок 1100-1500. Следующим по прочности идет гравийный щебень. Самая низкая крепость имеет известняковые варианты марки 600-800. Для того чтобы бетонная конструкция не разрушилась в течение многих лет, необходимо, чтобы щебень в составе не превышал 1/3 толщины изделия в самом тонком месте. 

Еще один важный показатель — пустота, образованная щебнем. Это довольно легко вычислить. Необходимо до краев наполнить 10-литровое ведро щебнем и залить водой до наполнения. Если бы в ведро попало 4 литра воды, показатель опустошения составил бы 40%. Чем ниже показатель, тем меньше расход цемента и песка. 

Вода 

Как ни странно, но этот компонент не менее важен, чем все предыдущие. Здесь необходимо руководствоваться простым правилом, всю чистую воду, которую можно пить, можно использовать для приготовления бетона.

Запрещено использовать воду из неизвестного источника или открытого водоема. Нужно быть уверенным в качестве, так как химический состав может негативно сказаться на технических свойствах готовой продукции. Лучший вариант – водопроводная вода.

В зависимости от марки бетона и используемых наполнителей расход воды может существенно различаться. При этом заливать «на глаз» запрещается, так как от уровня влажности зависит пластичность рабочей смеси и прочность застывшего монолита. Также необходимо учитывать влажность, присущую другим строительным материалам, перед их смешиванием. Избыток воды может привести к расслаиванию бетона и потере его когезионных свойств.

Добавки 

В процессе создания монолитных бетонных конструкций используется множество добавок и присадок. Вещества позволяют добиться нужной консистенции смеси и конечных свойств продукта. Для бетона:

• Смягчитель – повышает подвижность материала.
• Стабилизаторы – не дают готовой смеси расслаиваться.
• Емкости для воды – препятствуют отделению влаги от раствора.
• Для регулировки плотности используются пенообразующие компоненты, а также вещества, добавляющие или удаляющие воздух.
• Добавки для минимизации деформационных процессов. 
• Для защиты арматуры от коррозионных процессов.

Все эти компоненты входят в состав бетона. Окончательное соотношение веществ позволяет добиться нужной марки бетона и дополнительных технических свойств.

Пропорции по марке

Основной характеристикой бетона является его показатель прочности и класс сжатия. Последняя характеристика обозначается «В» и имеет значение от 3 до 40. Что касается марки прочности, то она обозначается буквой «М» и числовым значением от 50 до 1000. Этот показатель показывает максимальную нагрузку на бетонное изделие может выдержать. Например, марка бетона м 400 говорит о том, что максимальная нагрузка на 1 см2 составляет 400 кг. 

Следует отметить, что все марки бетона изготавливаются из одинаковых материалов. Необходимая прочность достигается за счет изменения соотношения между компонентами, за которым важно тщательно следить.

Конечно, строя свой дом, многие хотят сделать все максимально качественно. Иногда возникает желание добавить еще цемента для прочности, но это запрещено. Улучшить качество таким способом вряд ли получится, но ухудшить решение легко. Необходимо понимать, что за счет грамотного соотношения между всеми элементами каждая марка бетона имеет разные показатели, что позволяет смесям получить заданную прочность. 

Если цемента много, а воды мало, сцепление между частицами будет недостаточным. В результате после застывания конструкция будет крошиться и трескаться. Такая же ситуация возникает при чрезмерном добавлении песка и гравия. Несоблюдение пропорций отрицательно сказывается на качестве и прочности. 

При расчете количества компонентов за основу берется одна единица цемента, а остальные материалы прописываются по отношению к ней. Рассмотрим состав разных марок бетона, используя самые популярные варианты цемента.

Пропорции для цемента М 400

Пропорции для цемента М 500

В этих таблицах указаны точные пропорции материалов для производства бетона желаемого качества.

Марки бетона и его практичное применение:

• М100 (В7,5) – материал имеет низкую прочность, но может использоваться для ленточных фундаментов, производства плит и для приготовления тротуарной подкладки.
• М150 (В12,5) – хорошая альтернатива для устройства фундаментов, бетонных дорожек и устройства стяжек.
• М200 (В15) – самая популярная марка, используемая для дорожек на приусадебном участке, отмостки дома, обустройства лестниц, ленточных и свайных фундаментов.
• М250 (В20) — применяется для ограждения лент, ленточных плит, дорожек, отмосток, крыш и свайно-сетчатых фундаментов.
• М300 (В22,5) – состав подбирается для отмостки, дорожек, крыш и монолитных конструкций.
• М350 (В25) – применяется в основном для чистых конструкций, бассейнов, монолитных стен и балок перекрытий.
• М400 (В30) — высокая прочность и схватывание. Материал практически не используется в индивидуальном строительстве. Смеси выбирают для полов в многоэтажках, возведения колонн, банковских сводов и мостов.
• М450 (В35) – прочный бетон с повышенной влаго- и морозостойкостью. Используется для строительства мостов, дамб, метротоннелей и зданий в сейсмически активных районах. 
• М500 (В40) — самый прочный материал, используемый для изготовления массивных и сложных элементов.

Нюансы для бетона по различному назначению

При возведении любого типа конструкции настоятельно рекомендуется использовать соответствующую марку бетона. Это даст высокие прочностные показатели и сэкономит на материалах.

Для фундамента

Возведение фундамента выполняется из бетона разных марок от М100 до М400. Конкретный вариант зависит от типа здания и максимальной нагрузки:

• Для небольших хозяйственных построек и гаражей используется М100.
• Ленточный фундамент для жилых домов из газобетона или шлакоблока можно делать с составом М150.
• Дома до двух этажей с легкой кровлей предусматривают устройство фундамента с М200.
• Для заливки фундамента здания до 5 этажей используется марка М300.
• Выдержать вес многоэтажки до 20 этажей позволяет смесь М400.

Для небоскребов выше 20 этажей создаются конструкции индивидуальной застройки и более прочные конструкции. 

Для отмостки

Так как отмостка эксплуатируется в достаточно агрессивных условиях окружающей среды с перепадами температур и частыми осадками, требуется также бетон прочностью не ниже М200. Эта марка обеспечит гидроизоляцию и морозостойкость конструкции. При этом отмостка сможет выдержать высокие нагрузки до 200 кг на 1 см2. 

Помимо защиты фундамента, эта марка бетона позволит:

• Уменьшить потери тепла.
• Укрепить конструкцию здания.
• Защита от корней деревьев.
• Предотвратить вздутие почвы.

Рекомендуемая опалубка для отмостки должна быть на расстоянии не менее 20 см от карниза. Оптимальный вариант – 80-100 см от стены с уклоном 1,5°. Что касается толщины слоя, то при использовании армирующей сетки будет достаточно 10-15 см. При желании можно использовать марку высшего класса, но это приведет только к увеличению материальных затрат на мероприятие.

Для стяжки

Почти все напольные покрытия в черновом варианте – массивные бетонные. Он позволяет выровнять поверхность, укрепить конструкцию и выступает в роли теплоизолятора. Выбор материала для заливки осуществляется с учетом следующих критериев:

• Агрессивная среда.
• Максимальная нагрузка на поверхность.
• Наличие подземных вод.
• Расчетный срок службы стяжки.

Благодаря этому для заливки можно использовать практически любую марку бетона, все зависит от нюансов конкретного проекта. Иногда поочередно комбинируют 2-3 слоя разных марок.

Например, М100 подходит для грубой настройки. Далее, после укладки арматуры, можно залить ее прочным составом М150 или М200. Если речь идет о стяжке в гараже, требуется минимум М200, чтобы покрытие выдерживало нагрузку от автомобиля. При этом М150 хватит на дом или квартиру. Для производственных цехов с тяжелым оборудованием необходимо использовать марку М 300. Окончательный выбор напрямую зависит от нагрузки на поверхность.

Как самостоятельно замесить?

приготовление бетона нужной марки в домашних условиях не представляет особой проблемы. В первую очередь нужно определиться с маркой и подготовить все необходимые инструменты и материалы. Существует два основных способа приготовления бетонной смеси.

Приготовление бетона вручную

Этот вариант предусматривает подвиды смешения:

1. В емкость с водой постепенно добавляют цемент в нужных пропорциях и постоянно перемешивают. После достижения однородной консистенции добавляют наполнители: песок и щебень. Затем нужно все вымесить в однородную массу.
2. Второй рецепт предполагает смешивание сухих ингредиентов в емкости, после чего в центральной части делается углубление, в которое наливается вода, после чего перемешивание осуществляется постепенно от края к центру. При этом необходимо контролировать пластичность и периодически добавлять воду.

Этот вариант достаточно трудоемкий и требует усилий. Это хорошее решение, если вы собираетесь проводить небольшую пломбу.

Приготовление в бетономешалке

С бетономешалкой процесс значительно упрощается. При этом добиться однородности массы удается даже при использовании крупного щебня. Последовательность действий:

1. Аппаратное обеспечение должно быть запущено до загрузки компонентов.
2. Сначала в чашу миксера наливается вода.
3. После этого нужно залить отмеренную порцию цемента.
4. Перемешивание в течение 2-3 минут позволит получить однородную консистенцию.
5. Затем добавляют песок порциями, не более 1/2 ведра за раз.
6. После засыпки отмеренного количества песка и достижения единой массы добавляется щебень.
7. При необходимости можно добавить воду для повышения пластичности.
8. Важно, чтобы количество раствора не превышало 80% от общего объема бетономешалки.
9. Перемешав все компоненты в течение 5-8 минут, можно выгружать готовую смесь. 

При правильном соотношении всех компонентов получается бетон нужной марки. Важно, чтобы рабочий раствор не был слишком густым или жидким. Эксперты указывают на густоту сметаны как на лучший вариант для сравнения. 

Типичные ошибки при самостоятельном замесе бетона

• экономить на качественном песке, гравии и цементе — не лучшая идея. Такой состав не обеспечит необходимой прочности, устойчивости к влаге и температурным колебаниям. 
• Использование глинистого песка из карьера приведет к недостаточной адгезии материала. В результате такая пломба через несколько месяцев начнет трескаться.
• Многие думают, что избыток воды на участке не проблема. Он выдавится, когда бетон высохнет. Но на деле это приводит к длительному застыванию и снижению общей прочности конструкций.
• Если приготовление раствора осуществляется вручную, часто возникает проблема «недомешивания». Компоненты не имеют жесткого соединения друг с другом. В результате конечные свойства материала и созданные конструкции не смогут в полной мере выполнять возложенные функции. 
• Кондиционера для белья много не бывает! Это недоразумение, так как сочетание воды и смягчителя приведет к образованию комков, которые невозможно удалить. Этот момент также негативно повлияет на конечный результат.

Есть еще один простой, но более дорогой вариант получения бетонной смеси – заказать в специализированной компании. Это отличное решение, если вы собираетесь заливать фундамент или большую площадь. В этом случае можно не беспокоиться о точности пропорций или тратить время на вымешивание. Квалифицированные работники предоставят документацию, подтверждающую соответствие заказанного состава выбранной марке с требуемыми свойствами.