Бетон калькулятор онлайн: Калькулятор расчета бетона ǀ Технобетон48

Онлайн калькулятор расчета состава бетона

mycreations 23 мая, 2015 Калькуляторы расчёта No Comments

Расчет и подбор пропорций компонентов жидких цементных смесей всегда вызывает и будет вызывать массу трудностей, особенно у начинающих домовладельце и строителей.

Для облегчения данной задачи можно использовать онлайн калькулятор бетона, который позволяет произвести расчет, основываясь на заданном объеме.

Выполнение расчетов на калькуляторе состава бетона ведется согласно формуле основанной на водоцементном отношении, которое уменьшается при возрастании прочности бетонной смеси. Водоцементное отношение определяет количество воды, использующейся для замеса и участвующей в гидратации раствора.

С технической стороны ВЦ определяет текучесть и пластичность бетонной смеси. Высокое содержание воды в растворе способствует увеличению пространства между компонентами бетона, что ведет к увеличению его пористости и меньшей прочности после полной гидратации.

Основные компоненты для получения качественной бетонной смеси

На практике повышении ВЦ помогает получить так называемый “Удобообрабатываемый бетон”, который получается при ВЦ равном 0,4-0,8. Использование меньшего значения приведет к тому, что бетонный раствор будет плохо растекаться, что не позволит заполнить необходимое пространство при заливке.

Пропорции цемента, ПГС, щебня и соответствующее ВЦ, использованное в формуле онлайн калькулятора бетона, указаны в таблице ниже.

За исходные материалы было принято следующее – Марка цемента М-400, гранитный щебень с величиной фракции 5-20 мм, песчано-гравийная смесь с примесью гравия до 20% и величиной фракции более 5 мм, что соответствует получению бетона объемный весом 2350-2400 кг/м3.

Содержание страницы

• 1 На что влияет марка бетона
• 2 Какой марки смесь использовать для фундамента
• 3 На что обращать внимание при выборе компонентов
  • 3.1 Читайте также:

На что влияет марка бетона

Монолитные виды фундамента предусматривают использование составов марки не менее М300

Марка бетона – это основной показатель прочности на сжатие, который определяет область применения и качество бетонного раствора.

Класс бетона – это нормированное значение, которое определяет прочность бетона после полной гидратации с гарантированной обеспеченностью. Измеряется в МПа и показывает, что материал с 95% вероятность выдерживает указанную нагрузку. К примеру, бетон B22,5 выдерживает нагрузку 22,5 МПа.

Максимальная прочность определяемая классом, достигается только после полной гидратации и выдерживания смеси в течении 28-30 дней.

Для работ в частном и загородном строительстве наиболее часто используются следующие марки бетона:

• М100 (B7,5) – для выполнения подготовительных работ под заливку монолитных участков или плит, пешеходных дорожек и тротуаров с низкой интенсивностью движения, для подготовки основания под арматурную вязку и заливку ленточного фундамента;
• М200 (B15) – для устройства выравнивающих стяжек, выравнивания оснований, изготовления и заливки различного рода фундаментов, сооружения отмосток и пешеходных дорожек. Наиболее популярная марка бетона, так как является универсальным раствором для выполнения широкого круга задач;
• М300 (B22,5) – для заливки ленточных и плитных типов фундамента, сооружения отмосток и скатов, опор под заборы и ограждения, лестниц и несущих стен и т.д.;
• М400 (B30) – для сооружения особо прочных конструкций, опорных колон и балок, нагруженных фундаментов и объектов со специальными требованиями по прочности.

Вышеприведенный калькулятор бетона включает все распространенные марки. Использование раствора более низких или более высоких марок нецелесообразно. Низкая прочность может привести к быстрому разрушению сооружаемого объекта, а применение более прочных смесей не даст практического эффекта в силу достаточной прочности смесей М300 и М400.

Какой марки смесь использовать для фундамента

Для устройства ленточного фундамента лучше использовать бетонный раствор марки не менее М400

Использование той или иной марки по прочности определяется целым рядом факторов, которые учитываются при проектировании фундамента – это тип и объем сооружаемой конструкции, общая нагрузка на основание, качественные характеристики грунта, уровень грунтовых вод, тип и конструкция фундамента и т.

Без знания определенных величин дать какой-то утвердительный ответ довольно проблематично. В общих случаях, марка бетонного раствора определяется исходя из общих показателей.

К примеру, для фундамента под небольшое здание, возводимое по каркасной технологии, можно использовать смесь М200. Для более тяжеловесных и объемных конструкций из бруса предпочтительно использование более прочного раствора М300. При сооружении зданий из пеноблока или кирпича лучше подойдет бетон М350 или М400.

Если выбор основывается с учетом типовых характеристик грунта, то тут стоит отталкиваться от его состава и уровня грунтовых вод – чем более рыхлый и пучинистый грунт, тем более высокая точечная нагрузка на различные участки фундамента, что предусматривает применение растворов более высоких марок.

Например, для заложения фундамента на глинистой почве желательно применение смеси М400 и более. Для песчаных и скалистых типов вполне достаточно использования растворов М200 или М300.

На что обращать внимание при выборе компонентов

При устройстве особо крупных объектов, рекомендуется заказывать бетонный раствор в специализированных компаниях

Выполнив расчет состава бетона на онлайн калькуляторе можно переходить к выбору и подготовке необходимых компонентов.

Перед покупкой стоит понимать, что получение данных на различных калькуляторах – это всего лишь ориентировочные данные, на которые стоит ориентироваться.

На практике, состав и получаемая смесь сильно зависит от выбранных компонентов:

• цемент – при подборе конкретного вида стоит внимательно обращать внимание на разновидность используемого компонента – обычный цемент, портландцемент, пескоцемент или смесь с добавление армирующих волокон. Применение смесей с небольшой массовой долей исходного компонента может привести к уменьшению плотности и прочностных характеристик;
• песок и ПГС – наличие природных и органических примесей значительно ухудшает технические и эксплуатационные показатели конечного раствора. Содержание большего процентного соотношения гравия в ПГС может привести к недостаточной вязкости, свёртываемости и прочности раствора;
• вода – использование грязной или загрязненной воды с примесями обязательно сказывается на водоцементном отношении, ухудшает смешивание, делает процесс заливки более трудоемким и сложным.

При замешивании раствора, даже при выборе компонентов наилучшего качества, рекомендуется обращать пристальное внимание на процесс выполнения работ и исключать попадания инородных частиц, предметов и компонентов.

В остальном, использование калькулятора расчета оправдано и дает представление о требующихся материалах. При выборе компонентов рекомендуем не экономить и закладывать
“+ 10 %” к материалам, полученным при расчете.

Калькулятор расчета пропорции бетона и состава для фундамента

Если данный калькулятор был для Вас полезным, пожалуйста нажмите на одну или несколько социальных кнопочек. Благодарим за Ваш большой вклад в поддержку нашего проекта. Желаем Вам крепкого здоровья, счастья, успехов в профессиональной деятельности и дальнейшего процветания Вашего бизнеса. Огромное спасибо!!!

Линолеум в наше время

Что же такое линолеум на сегодняшний день? Почему он до сих пор популярен и многое другое.

Во время возведения частного дома, бани или просто заливки фундамента не обойтись без бетона. Сколько его нужно для тех или иных целей, вряд ли «на глаз» сможет определить даже самый опытный строитель. Ему понадобятся трудоемкие расчеты, и даже в таком случае гарантии того, что не возникнет излишков, дать никто не может.

Упростить подготовительные работы можно, если воспользоваться специальным онлайн-калькулятором. Исходя из его подсчетов, с высокой долей вероятности вы узнаете, сколько понадобится составляющих: песка, воды, цемента и заполнителя. И это вне зависимости от масштабов строительства.

• требуемое количество воды, песка и цемента на весь объем;
• расчетную массу щебня на весь объем;
• марку плотности бетона после застывания;
• вес полученного бетона;
• правильное соотношение составляющих полученной смеси.

В основе данного расчета – нормы по составу легких и тяжелых бетонов. Он выполняется в соответствии с государственными стандартами «Бетоны. Правила подбора составов» и «Смеси бетонные. Технические условия». Это дает возможность не переплачивать на закупках расходных материалов и сделать раствор именно с такими характеристиками, которые нужны для того или иного вида строительства. Не придется переживать о том, что не хватает каких-либо компонентов или тратить свое время на проведение расчетов. Калькулятор выполнит все операции самостоятельно. Оперативно, точно и с незначительными погрешностями.

Отметим, система ведет подсчет, учитывая пропорции для бетона каждой марки. Его погрешность может быть вызвана лишь тем, что рекомендуемый объем воды не отмеряют точно, а добавляют «на глаз». Не забывайте и о том, что песок имеет разный объем и плотность. К примеру, когда возрастает его влажность, уменьшается объем.

Марки бетона и их назначение

Разные пропорции нужны для его определенных марок. Наиболее подходящую можно выбрать в выпадающем списке калькулятора. Они отличаются друг от друга по ряду параметров и имеют разные назначения.

1. М100 используют для конструкций, на которые не приходится существенная нагрузка: желобов, бордюров, тротуарной плитки и пешеходных дорожек. Также служит для создания основания под монолитный фундамент ленточного типа.
2. М150 – оптимальный вариант под заливку и гидроизоляцию. Предназначен для обустройства стяжек, бетонированных дорожек и автомобильных стоянок.
3. М200 часто закупают для частного строительства. С его помощью строят малонагруженные фундаменты, лестницы и ступени. В дорожном строительстве позволяет создавать бетонные подушки, поребрики и т.д.
4. М250 – промежуточный вариант, пригоден для автомобильных стоянок, оснований под ограждения, беседки и террасы. Востребован при строительстве жилых зданий, в которых предусмотрены малонагруженные плиты перекрытий.
5. М300 подходит для всех типов монолитных фундаментов. Нередко используется для создания монолитных стен и плит перекрытий в многоквартирных зданиях.
6. М400 применяют в мостостроении. Отличается высокой прочностью, поэтому в частном строительстве задействуется редко. Содержит большое количество цемента, поэтому быстро застывает.
7. М450 – отличное решение для строительства гидротехнических сооружений и чаш бассейнов, так как защищен от коррозии. Используется для заливки полов на промышленных объектах, строительства дорог.

Сделав предварительные расчеты, будет намного проще сориентироваться с необходимыми объемами материалов, а значит и рассчитать свои расходы. В результате не выводится сухая масса, ведь учитывается водо-цементный фактор. Следует лишь делать поправку на то, что не принимается во внимание вес арматуры. Несмотря на это, результаты дают результат, максимально приближенный к точному. Что касается арматуры, ее рекомендуется взять прутком до 15 мм и связать вязальной проволокой. Массу нужно посчитать отдельно и учесть ее диаметр.

На что обратить внимание

Нужно обратить внимание на то, что фактическая марка бетона всегда будет меньшей, нежели ее расчетное значение. Причина этому – условия, в которых проводится замешивание. Бетонный раствор крайне чувствителен к факторам внешней среды: нельзя допускать перепадов температуры и влажности. Отметим, приготовленный раствор рекомендуется применять не позднее, чем спустя 2 часа после добавления воды к сухой смеси. На протяжении всего времени его нужно перемешивать, иначе смесь застынет, и вернуть ее в первоначальное состояние не получится. Рассмотрим, какие параметры влияют на окончательный результат в первую очередь:

1. Используемая марка цемента. Чем она лучше – тем меньше его понадобится для замешивания бетона нужного класса. Следует учитывать то, что он за считанные часы теряет свои качественные характеристики. И использовать стройматериал, срок годности которого превышает 3 месяца, не стоит.
2. Качество заполнителя (в данном случае, щебня). Прочность этого материала превышает двукратный показатель прочности бетона, поэтому он является наилучшим вариантом для создания надежного раствора. Качество бетона определяется соотношением мусора и глинистого грунта. Чем их больше – тем худшим будет результат.
3. Фракция щебня. От его размера зависит расход других компонентов. К примеру, если взять мелкий заполнитель, расстояние между ними будет меньшим, а связь станет более крепкой.

Рекомендуется применять для замешивания смеси из бетона только высококачественные материалы: чистую воду, свежий цемент и заполнитель с минимальными примесями мусора. Только если не экономить на составляющих, приготовленная смесь будет соответствовать всем Вашим требованиям.

Калькулятор бетона для перекрытий онлайн

• Калькулятор

Бетон для плит

• Длина

  Выберите единицу измерения MeterFeet

• Ширина

  Выберите единицу измерения MeterFeet

• Глубина

  Выберите глубину/высоту в дюймах4,5 дюйма6 дюймов

• Марка бетона

  Выберите Марку бетона М20М25

  Марка бетона М10, М15, М20, М25 зависит от соотношения цемента, песка и заполнителя. M20 является наиболее распространенным для домашних строителей.

• Объем бетона (кубические футы) (кубический метр)

• Площадь плиты (квадратные футы) (квадратные метры)

• Цемент (Количество мешков)

• Песок

• Заполнитель (грубый)

Отказ от ответственности:

Количество рассчитано с использованием средних значений.

Фактическое количество зависит от плотности песка и крупного заполнителя

Сбросить

PrintGo Back

Калькулятор объема бетона

— Руководство Автор Corin B. Arenas , опубликовано 14 июня 2021 г.

Вездесущий бетон лежит в основе современного общества в самом буквальном смысле. Сегодня в каждом городе и поселке вы обязательно увидите хотя бы одну вещь, сделанную из этого вещества. Сами здания частично построены из бетона. Бетонные мосты, тротуары и дороги соединяют мир. Неудивительно, почему мы называем современный город «бетонными джунглями».

Бетон — чудо химии. С его помощью строители создают внушительные и красивые чудеса инженерной мысли. Хотя впервые его усовершенствовали римляне, он стал синонимом современности. Во всем мире бетон остается ключевым компонентом инфраструктуры и жилищного строительства.

Что такое бетон?

Неопытному глазу кусок разбитого бетона напоминает камень. Это не случайно. Сырьем для бетона являются осадочные породы. Более пристальный осмотр покажет его истинную природу как композитного материала. Чтобы создать бетон, строители должны смешать пять основных ингредиентов:

• Вяжущая смесь (цемент): Это реактивное вещество, которое затвердевает при смешивании с водой. Полученная суспензия затвердевает и связывает оставшиеся ингредиенты вместе, создавая бетон. В настоящее время предпочтительным связующим материалом является портландцемент. Другие доступные материалы для связывания включают известь и вулканический пепел.
• Крупный заполнитель: Это крупные комки, которые добавляют объем и вес бетонной смеси. Наиболее распространенными заполнителями являются щебень и гравий.
• Мелкий заполнитель: Это мелкозернистые вещества, такие как песок, которые увеличивают объем готового бетона. В совокупности крупные и мелкие заполнители составляют основную часть массы бетона до 70 процентов.
• Воздух: Бетон должен иметь воздушные карманы, чтобы облегчить расширение и сжатие.
• Вода: Это катализатор, который запускает реакцию.

Бетон образуется в результате сложной реакции, которая начинается, когда вода смешивается с цементом. Эти двое создают желеобразную массу, которая удерживает любой смешанный с ними материал. Через 3-4 часа гель выпускает микроскопические усики из каждой крупинки цемента. Эти усики опутывают любые взвешенные между ними частицы заполнителя. В течение нескольких дней усики затвердевают, фиксируя смесь на месте.

После завершения процесса бетон схватывается. Полученный материал плотный и твердый. После того, как усики затвердеют, их почти невозможно прорвать под давлением вниз.

Все мокрые

Не испарение делает бетон твердым. Поскольку портландцемент реагирует на присутствие воды, он создает слой трехкальциевого силиката. Этот слой образуется быстро и предотвращает переувлажнение бетона. Чтобы обеспечить самый прочный бетон, строители должны использовать правильное количество воды. Иногда строители должны избегать попадания слишком большого количества воды на бетон. В других случаях инженеры должны поддерживать бетон во влажном состоянии в процессе, называемом отверждением.

При правильном подборе состава некоторые бетонные смеси можно затвердевать под водой. Таким образом, инженеры могут строить бетонные основания мостов, плотин и портов.

Некоторые добавки к цементу помогают повысить долговечность бетона в экстремальных условиях. Цементы с воздухововлекающими добавками позволяют пузырькам воздуха образовываться внутри бетона. Воздушные карманы дают водяному пару место для расширения в условиях замерзания. Это помогает сделать бетон более устойчивым к трещинам при экстремально низких температурах. Инженеры должны следить за тем, чтобы эти воздушные карманы были небольшими. Большие воздушные карманы в бетоне могут привести к усадке и растрескиванию.

Специальные цементы могут включать золу пуццолана, чтобы еще больше увеличить его долговечность. Это обычная добавка к цементам, используемым в нефтяных скважинах. Другие добавки могут быть использованы для замедления реакции. Это предотвратит слишком быстрое схватывание смеси.

Бетон ведет себя как пористая жидкость при первом смешивании. Во влажном состоянии строители могут придавать ему различные формы. У рабочих есть ограниченное время для формования и придания формы бетону до того, как он схватится. Эта пластичность делает его универсальным веществом. Строители могут создавать всевозможные сложные формы, используя формованный бетон. Впечатляющие примеры включают Канадскую национальную башню и Сиднейский оперный театр.

Цемент

Большинство неспециалистов используют бетон и цемент как синонимы в обычном разговоре. На самом деле это два очень разных вещества. Цемент – это вяжущее вещество, скрепляющее бетон. Он существует уже несколько тысячелетий, намного дольше, чем существует бетон.

Ранние современные формы бетона используют натуральные цементные смеси. Их нужно только нагреть, чтобы их можно было использовать. Их качество варьируется, так как концентрации материалов неоднородны. Искусственные цементные смеси имеют более стабильное соотношение компонентов. Таким образом, их качество предсказуемо. Именно использование цементных смесей в штукатурке привело к созданию современного бетона.

Наиболее популярным цементом, используемым сегодня в бетоне, является портландцемент. Он также используется в каменных конструкциях и в качестве связующего для штукатурки стен. Этот цемент представляет собой смесь четырех различных соединений:

• Tricalcium silicate (3CaO · SiO ₂ )
• Dicalcium silicate (2CaO · SiO ₂ )
• Tricalcium aluminate (3CaO · Al ₂ O ₃ ),
• Tetra-calcium aluminoferrite (4CaO · Ал ₂ О ₃ Fe ₂ O ₃ )

Эти вещества вступают в реакцию с водой с образованием бетонной пасты. Это каменистая сетчатая матрица, которая придает бетону твердость и долговечность.

Производство цемента

Основным ингредиентом при создании портландцемента являются осадочные породы. К ним относятся известняк и мел. Другие смешанные материалы включают глину и горные породы, такие как сланец и сланец. Ингредиенты измельчаются и перемешиваются. Затем ингредиенты нагревают и взбивают в печи с добавлением гипса.

В процессе, называемом спеканием, смесь сплавляется. Полученный материал, клинкер, необходимо измельчить. Основные марки цемента состоят только из молотого клинкера и почти ничего. В полученную мощность подмешивают другие добавки, создавая другие марки цемента. При производстве клинкера образуется большое количество загрязняющих веществ в виде двуокиси углерода (CO2).

Другим предпочтительным веществом для цемента является гидравлическая известь. Известь была ключевым ингредиентом римского цемента и веками оставалась популярной в Европе. В отличие от портландцемента, известковый цемент создает пористый бетон. Это делает его менее чем идеальным для современных зданий, которые часто должны быть водонепроницаемыми.

предпочитают известковый раствор и бетон при восстановлении старых построек. Многие старые здания построены из более мягких материалов. Хрупкость известкового раствора можно использовать для предотвращения повреждений этих старых зданий. Когда здания качаются, раствор, который легче ремонтировать, разрушается первым. Известь также впитывает воду из внутренних помещений, предотвращая повреждение водой.

Первый бетон

Люди на Ближнем Востоке, в Китае и на Балканах разработали собственную раннюю форму бетона. По всему миру цивилизации, работавшие с каменной кладкой, разработали смеси для раствора. Эти простые цементные смеси помогали скреплять сырцовые кирпичи или тесаный камень. Некоторые культуры также использовали ранние цементные смеси в качестве штукатурки для своих внешних стен. Этот каменно-твердый слой не только сделал их стены лучше. Это также защищало их от внешней эрозии.

Первый настоящий бетон был изготовлен из извести, извлеченной из известняка. Они были сделаны набатейцами Древнего Ближнего Востока. Они жили в засушливой, подверженной засухе области. Чтобы обеспечить свои города водой, они построили систему водонепроницаемых колодцев из бетона.

Римский бетон

Однако именно римляне возвели бетон в форму искусства. Квалифицированные инженеры Римской империи разработали формулы бетона для различных применений. Они даже создали специальный морской бетон для использования в портах и ​​прибрежных сооружениях.

Римляне построили множество грандиозных инфраструктурных проектов по всей своей империи. Чтобы сделать это возможным, они использовали бетонные смеси вместе с кирпичом и камнем. В дорогах, акведуках и общественных зданиях использовался бетон. И они были построены на века. Многие уцелевшие римские бетонные постройки до сих пор находятся в хорошем состоянии. Одним из самых впечатляющих примеров является римский Пантеон, хорошо сохранившийся цилиндрический храм. Купол здания был впечатляющим техническим достижением римских архитекторов и инженеров. Но у римских инженеров не было железной арматуры. Это препятствовало их способности строить более крупные сооружения.

В качестве бетона римляне использовали пепел и горную породу изверженного (вулканического происхождения). В одном рецепте использовался вулканический пепел из города Путеоли (современный Поццуоли). Известный римлянам как pulvis puteolanus (пыль Путеолов) , Пепел пуццолана дал бетон, идеально подходящий для подводного использования. На суше римские инженеры использовали тип вулканического песка под названием harena fossicia .

И этот рецепт работает. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли проанализировали образцы римского бетона. Они обнаружили, что римская формула создает прочную связь кальций-алюминий-силикат-гидрат. Полученное соединение прочно и стабильно на молекулярном уровне. Римский бетон лучше сопротивляется той же коррозии, чем современный бетон на портландцементе.

К сожалению, большая часть знаний о римском бетоне была утеряна в средние века. Только в 1414 году пуццолановый бетон был открыт заново.

Прибытие портландцемента

Современный бетон берет свое начало в Англии, где был изобретен портландцемент. Тип известкового цемента, предшественник портландцемента, был изобретен в 1756 году инженером Джоном Смитоном. Полученная смесь была довольно прочной, хотя и отличалась от современного портландцемента. Смитон использовал свою формулу при строительстве маяка. Он упал только потому, что камень, на котором он стоял, разрушился. Его работа над составом извести проложила путь к более изысканным рецептам бетона.

Другой английский инженер, Джозеф Аспдин, запатентовал первый настоящий портландцемент в 1824 году. Его продукт получил свое название из-за сходства с высококачественным портландцементом. Со временем он усовершенствовал свою формулу, тщательно соблюдая пропорции ингредиентов. Это помогло создать однородный продукт, отсутствующий в натуральных цементах.

Aspdin полагался на витрификацию, чтобы сплавить материалы вместе в готовом цементе. В процессе ингредиенты смешались до стеклообразной консистенции. Полученный материал измельчали ​​для использования. Витрификация требовала высоких температур. Ингредиенты должны сгореть в печи, чтобы добиться этой реакции.

Улучшения на этом этапе помогли повысить качество и количество производства цемента. Первой крупной инновацией стала вращающаяся печь. Ее изобрел английский инженер Фредерик Рэнсом в 1873 году. Эта печь не только помогала производителям хорошо смешивать ингредиенты. Это также помогло им управлять внутренней температурой. Еще одной важной вехой стала длинная печь, запатентованная в 1909 году Томасом Эдисоном. Его печь имела длину 150 футов (45,72 метра), что позволяло ему значительно увеличить производство. Сегодняшние печи еще длиннее — 500 футов (152,4 метра).

Бетонные здания

В отличие от римлян, европейцы XIX века относились к бетону скромно. Строители часто использовали бетон для промышленных сооружений, таких как фабрики и склады. Сначала они не рассматривали бетон как строительный материал для домов и общественных зданий. Таким образом, его внедрение в жилую архитектуру было медленным.

В 1850 году Франсуа Куанье впервые применил бетон в жилых домах. Французский промышленник также использовал наружные стальные стержни для поддержки бетонных стен. Это были предшественники железобетона. В 1854 году Уильям Б. Уилкинсон приказал построить бетонный домик для прислуги. Этот простой дом — первая резиденция из настоящего железобетона.

В качестве материала для роскошных домов бетон оставался непопулярным до 1875 года. К тому времени американский инженер Уильям Уорд заказал бетонный особняк, получивший название Ward Castle. Дом должен был стать несгораемым убежищем для него и его жены. Здание все еще стоит сегодня в Порт-Честере, Нью-Йорк.

Ward выглядели как более «приемлемая» каменная кладка. Эти декоративные фасады помогли повернуть общественное мнение в пользу бетонной архитектуры. Аналогичный подход применил в 1902 году французский архитектор Огюст Перре. Он спроектировал жилой дом из железобетона в Париже, фасад которого производил впечатление на зрителей. Оттуда бетонные здания могли идти только вверх. Это вскоре последовало в 1903 у высотного здания Ingalls Building в Цинциннати, штат Огайо. Обе постройки стоят до сих пор. Бетонная и стальная архитектура продолжала расти на протяжении 20-го и 21-го веков. Самое высокое здание на Земле, Бурдж-Халифа, опирается как на бетон, так и на сталь.

Время для подкрепления

Бетон может противостоять огромному давлению вниз. Несмотря на эту прочность, он также очень хрупок. При растяжении усики внутри бетона разваливаются. Стандартный портландцементный бетон имеет прочность на сжатие от 3000 до 6000 фунтов на квадратный дюйм (psi), или примерно от 20 684,27 до 41 368,54 килопаскалей (кПа). Напротив, его прочность на растяжение составляет всего от 300 до 700 фунтов на квадратный дюйм (2757,9до 4826,33 кПа).

Это может быть проблемой для высоких зданий. Им нужно не только поддерживать собственный вес, но и выдерживать порывы ветра. Для большинства современных зданий простой бетон не подходит.

Чтобы решить эту проблему, сегодня инженеры используют железобетон. Они добавляют бетон в предварительно построенный каркас из стальных стержней арматуры (арматуры). Полученный композитный материал может лучше выдерживать растяжение. Арматура в бетоне воспринимает часть силы, приложенной к бетонной матрице. Таким образом, бетон не подвергается большим нагрузкам.

Для тяжелых условий эксплуатации инженеры полагаются на предварительно напряженный бетон. Здесь они протягивают тросы из стальной арматуры через гидравлические домкраты перед заливкой бетона. Натянутые кабели можно закрепить заглушками или отрезать. Когда тросы пытаются отскочить назад, они оттягивают окружающий бетон. В результате получается более прочная бетонная балка.

Преимущества бетона

Бетон удивительно прочен. Хотя и не без ограничений, он превосходит дерево и металл по стойкости. Это особенно заметно в экстремальных условиях, например, под водой. Определенные типы бетона могут противостоять воздействию воды до 50 лет. Подходящая смесь бетона также может выдерживать экстремальные температуры.

Бетон не только прочен, но и очень дешев. Ингредиенты для современного бетона найти довольно легко. В большинстве мест на Земле есть доступ к цементным заводам и карьерам.

Бетону можно придать широкий ассортимент форм. Эти формы действуют как единое целое и сохраняют свою форму. Он твердый, как камень, и с ним легче работать. Действительно, сходство бетона с камнем можно использовать с большим эффектом. Инженеры и дизайнеры могут штамповать бетон, чтобы придать ему желаемую текстуру.

В качестве дорожного покрытия бетон имеет ряд преимуществ перед асфальтом. Поскольку они светло-серого цвета, они отражают больше солнечного излучения в течение дня. Это снижает температуру окружающей среды, поскольку они поглощают меньше тепла. Используемое в городах отражающее бетонное покрытие может помочь уменьшить эффект городского теплового острова.

Наконец, бетон — отличный способ вторичной переработки различных материалов заполнения. Инженеры могут смешивать в бетон различные промышленные отходы. Это уменьшает количество отходов и улучшает целостность бетона.

Ингредиенты и пропорции

Не весь бетон одинаков. Изменение пропорций ингредиентов приведет к получению бетона с другими свойствами. Для обеспечения постоянства инженеры и строители используют стандартизированные марки цемента. Они приведут к конкретному идеалу для конкретной цели. Несколько факторов будут влиять на тип бетона, который потребуется инженерам и строителям:

• Размер: Большие конструкции требуют более прочных бетонных смесей.
• Простота нанесения: Хотя бетон прочнее в сухом состоянии, его также легче наносить, когда он влажный.
• Доставка: Бетон, приготовленный на месте, будет использован сразу же, поэтому нет необходимости замедлять процесс сушки. Однако товарный бетон должен перемещаться. Смесь должна медленно реагировать с водяным паром, чтобы оставаться пригодной для использования.
• Условия окружающей среды: Строители разрабатывают специальные смеси бетона, устойчивые к обычным условиям. Например, специальные смеси предназначены для затвердевания и выживания под водой.

Первым и наиболее важным компонентом, который следует учитывать, является тип портландцемента. Микроэлементы являются ключевым фактором при выборе цемента. Некоторые заполнители, например, содержат специфические кремнеземы. Они могут помешать созданию бетона. Чтобы нейтрализовать эти химические вещества, используемый цемент должен иметь низкую щелочность.

Строители и инженеры в США признают пять типов цемента. Они обозначены Американским обществом испытаний и материалов (ASTM). Инженеры оптимизировали каждый тип, чтобы он лучше работал в преобладающих климатических условиях.

На большей части территории США мягкий климат. Таким образом, американские строители часто используют в производстве бетона только цемент типа I и II. В других странах цемент типа II не используется.

Сульфатные атаки

Сульфаты — это соединения, содержащие серу. Высокие концентрации сульфатов могут вызвать быструю эрозию бетона двумя способами. Во-первых, сульфаты реагируют с бетонной пастой, которая связывает смесь воедино. Когда это происходит, усики ломаются. Эта реакция также оставляет такие соединения, как эттрингит. По мере того, как эти соединения накапливаются и расширяются, они вызывают растрескивание пасты, что приводит к дальнейшему повреждению. Ущерб, который это оставляет после себя, усугубляется в экстремальных погодных условиях.

Эффекты сульфатных атак зависят от типа и концентрации сульфатов в данной местности. По своей природе бетон содержит некоторое количество сульфатов, смешанных с такими заполнителями, как гипс. Некоторые среды имеют более высокие концентрации сульфатов по своей природе. Другие места с большим загрязнением также могут страдать от большего количества сульфатов. Кислотные дожди с высоким содержанием серной кислоты могут вызывать медленное, но разрушительное повреждение бетонных конструкций.

Строители также измеряют прочность полученного бетона в марках. Чем выше класс, тем прочнее бетон. Соотношение компонентов бетона определяет его марку. Например, для бетона марки М25 требуется соотношение смеси 1 : 1 : 2. Это означает соотношение одной части цемента, одной части воды и двух частей крупных заполнителей. Эта смесь имеет прочность на сжатие 3625 фунтов на квадратный дюйм (25000 кПа).

Большинство бетонов, доступных на рынке, поставляются в фиксированных пропорциях, называемых «номинальными смесями». Это стандартные для отрасли пропорции, дающие предсказуемый результат. Бетонные смеси более высоких марок будут иметь расчетные смеси. Это индивидуальные коэффициенты, сформулированные для конкретных нужд строительного проекта. Дизайн-микс каждый раз будет разным. Строители должны тщательно следить за желаемыми соотношениями. Неправильные составы могут создать пустоты в бетоне, что приведет к растрескиванию.

Инженеры сортируют марки по трем категориям: нормальная, стандартная и высокопрочная. В большинстве домов будет использоваться обычный бетон с номинальным для большинства применений. Между тем, в тяжелых строительных проектах часто используются бетонные смеси более высокого качества.

Совет!

Чтобы узнать значение прочности на сжатие в килопаскалях, умножьте номер марки на 1000.

Вода и обрабатываемость

Вода — еще один важный элемент, который следует учитывать при составлении рецептуры бетона. Вы должны использовать соответствующее количество воды для катализа реакции. Это также помогает сделать бетон более удобоукладываемым. Бетон с высоким содержанием воды можно относительно легко заливать и формовать.

Однако использование слишком большого количества воды снижает прочность получаемого бетона. Кроме того, избыток воды, оставшийся неиспользованным в реакции, испарится. При этом он создает пустоты в бетоне, из-за чего он теряет часть своей прочности и целостности.

Как правило, чем меньше воды вы используете, тем крепче будет конечный состав. Соотношение воды и цемента — это хороший способ определить необходимое количество воды для ваших нужд. Идеальное соотношение колеблется между 0,4 и 0,6. Чем выше коэффициент, тем слабее бетон. Водоотношение бетона определяет его удобоукладываемость.

Одним из способов измерения содержания воды в бетонной смеси является испытание на осадку. Строители берут конический образец бетона и укладывают его широкой стороной вниз в месте, где нет вибраций. Затем они измеряют результирующее опускание (осадку) конуса, чтобы определить адекватный уровень воды. Конусы, которые почти не проседают (если вообще проседают), идеально подходят для большинства целей.

В разваливающихся шишках слишком много воды или они плохо перемешаны. Обратите внимание, что хорошо удобоукладываемые бетонные смеси не могут пройти испытание на осадку. Они имеют больший объем воды в смеси по конструкции.

Товарный бетон

Чтобы сэкономить время, многие строители заказывают товарный бетон, приготовленный по их спецификациям. Инженеры создают формулы до начала проекта. Эти составы поступают на центральный завод, который смешивает бетон в заданных пропорциях. Инженеры получают готовый бетон с помощью знакомых автобетоносмесителей. Как только бетон прибудет, им останется только залить его туда, куда нужно.

Это популярный вариант для масштабных строительных проектов. Помимо удобства товарный бетон имеет ряд преимуществ для строителей. Строителям не нужно покупать или смешивать отдельные компоненты бетона. Благодаря этому строительные проекты потребляют меньше цемента и других материалов. Это значительно экономит время и деньги строителей. Товарный бетон также устраняет неровности бетона, вызванные человеческим фактором. Готовая партия бетона гарантирует стабильность. Кроме того, товарный бетон лучше для окружающей среды. Используя и тратя меньше цемента, они сокращают общие выбросы парниковых газов.

При использовании готовых смесей возникают серьезные логистические проблемы. Бетонная паста начинает реагировать с водой еще в смесителе. Таким образом, он должен прибыть вовремя, чтобы оставаться пригодным для использования. Хотя добавки могут замедлить реакцию, их часто недостаточно. Таким образом, для эффективного использования товарного бетона необходимо тщательное планирование. Инженеры должны закупать товарный бетон на заводах, расположенных рядом со строительной площадкой. Чтобы быть работоспособной, инфраструктура рядом с площадкой также должна быть достаточно прочной, чтобы перевозить автобетоносмесители.

Перед лицом современных проблем бетона

Бетон находится в авангарде строительных бумов, происходящих по всему миру. Ингредиенты для бетона остаются востребованными. По прогнозам Cement Market Research, к 2021 году мировое потребление цемента достигнет 4,42 млрд тонн. Только на Китай, гиганта рынка недвижимости, приходится большая часть этого потребления. Вацлав Смил, автор книги Making the Modern World, , отмечает, что китайский спрос на бетон намного превышает спрос даже в Соединенных Штатах. За три года китайские инженеры использовали больше бетона, чем США за весь ХХ век.

Но это требование чревато тяжелыми последствиями для окружающей среды. По мере роста спроса будет расти и его влияние на природу. Добыча компонентов цемента — разрушительная отрасль, опустошающая ландшафты. Более того, на производство цемента приходится значительная часть мировых выбросов парниковых газов. В 2015 году это составило 2,8 миллиарда тонн избыточного углекислого газа. Это было больше загрязнения воздуха, чем в Китае и США вместе взятых! Большая часть этих выбросов происходит в процессе обжига, используемого для производства клинкера. Существует очень мало способов уменьшить эти выбросы стандартными средствами.

Более того, сегодняшний бетон не обладает такой выносливостью, как его древние предшественники. Только в США многие конструкции из железобетона разрушаются. Большая часть этого распада может быть связана не с самим бетоном, а с арматурой. Большинство видов арматуры со временем подвергается коррозии. По мере коррозии арматуры бетон ослабевает. Повреждение, которое возникает в результате, дорого ремонтируется и заменяется.

Когда-то инженеры думали, что железобетонные конструкции могут простоять тысячелетиями. Из-за внутренней коррозии они теперь ожидают, что они прослужат от 50 до 100 лет. Действительно, ущерб может проявиться уже через 10 лет в неоптимальных условиях.

Древняя технология для зеленого будущего

Сам по себе бетон уже имеет множество возможностей для озеленения. Как было сказано выше, люди могут использовать промышленные отходы в качестве эффективных альтернативных агрегатов. Одно дело перерабатывать отходы, чтобы предотвратить загрязнение. Другое дело убрать уже имеющиеся отходы. Высушивая бетон углекислым газом, строители могут удалять парниковые газы из атмосферы.

Существует не так уж много способов остановить ржавление арматуры внутри бетона. Переход на нержавеющую арматуру может дать инфраструктуре будущего второе дыхание. Чтобы обеспечить целостность, строители также должны плотно герметизировать арматуру через непроницаемый бетон. Они должны гарантировать, что эти защитные слои, в свою очередь, останутся стабильными.

Но этих маленьких шагов самих по себе недостаточно. Преодоление проблем, связанных с разрушением бетона, станет самым большим шагом к устойчивому развитию. И начинается с того, что оглядывается назад. Бетонные опоры, сделанные римскими инженерами, остаются в хорошем состоянии уже более 2000 лет. Между тем, современный подводный бетон имеет срок службы всего 50 лет. Повторное изучение того, как римляне производили цемент, может привести к созданию прочных бетонных смесей. Некоторые из этих смесей не нуждаются в арматуре в некоторых приложениях.