Spravljanje betona (proporcioniranje sastojaka)



Valja odmah na početku reći da postoji velika razlika između industrijskog i hobističkog (samograditeljskog) proporcioniranja.
Kao prvo, industrijsko proporcioniranje izražava se u kilogramima suhih (krutih) sastojaka po kubnom metru betona, dok se kod samogradnje odmjerava volumen sastojaka u rastresitom stanju (u samogradnji se, radi jednostavnosti, koriste vjedra ili kante, a ne vage). Nadalje, industrijsko doziranje podrazumijeva pomno određivanje granulometrije agregata, dok se kod samogradnje uglavnom miješaju dvije pripremljene miješavine agregata: grubi i fini agregat (pijesak i šljunak ili drobljenac). Time se dobije tzv. diskontinuirani granulometrijski sastav (koji može imati odlična svojstva).
Valja imati na umu da je sastav betona definiran tzv. prostornim modelom, gdje su zadani volumni udjeli sastojaka. Svatko si ima pravo postaviti pitanje zašto onda volumno odmjeravanje smatramo amaterskim, a maseno profesionalnim. Odgovor na to legitimno pitanje je vrlo jednostavan. Prostorni model daje potrebne volumene same tvari sastojaka (tzv. apsolutne volumene), a ne volumene rasutog ili sipkog stanja kakvi se odmjeravaju vjedrima. Volumen same tvari (apsolutni volumen), kada je ta tvar raspoloživa u sipkom stanju, nije niti moguće odmjeriti grabljenjem vjedrom. Jedini mogući način da se precizno odredi takav volumen jest da se promatrana rasuta količina neke tvari izvaže pa potom podijeli s poznatom gustoćom same tvari.

U prvome dijelu ovih uputa prikazat ću najjednostavnije metode, koje se u praksi najviše koriste, a potom ćemo se pozabaviti preciznijim proračunima sastava betona.

1. METODA VOLUMNIH ODNOSA

KVALITETNI BETON

1 vjedro cementa : 2 vjedra pijeska : 3 vjedra šljunka : 1/2 vjedra vode

Ovaj se beton može koristiti i tamo gdje je debljina ploče manja od 75 mm. Točna količina vode zavisi od vlažnosti pijeska.
Gornji odnos sastojaka ne govori ništa o tome koju količinu cementa, pijeska i šljunka treba pripremiti da bi se dobio 1 kubni metar betona.
Približna metoda iz prakse sjevernoameričkih gradilišta ("Pravilo 1500") savjetuje ovako: Ako se koristi krupni agregat manji od 25 mm (1''), volumen suhih sastojaka za spravljanje 1 kubnog metra betona iznosi 1500 L (50% više od volumena spravljenog betona). Želimo li napraviti beton s gore navedenim volumnim odnosima suhih komponenata, za 1 kubni metar će nam trebati:

Cementa: 1500/(1+2+3)=250 L (tražimo 1/6 od 1500 L - to je potrebni rasuti volumen cementa)

Pijeska: 2*250=500 L (tražimo 2/6 od 1500 L - to je potrebni rasuti volumen pijeska)

Šljunka: 3*250=750 L (tražimo 3/6 od 1500 L - to je potrebni rasuti volumen šljunka)

Pravilo "1500" nema nikakav utjecaj na volumni odnos komponenata (taj odnos izabiremo sami), već nam na jednostavan način daje približnu količinu sastojaka potrebnu za spravljanje 1 kubnog metra betona.
Ako je krupni agregat manji od 64 mm (2 1/2''), tada se umjesto 1500, radi povećanja preciznosti računa, može u gornje formule uvrstiti 1535.

U slučaju da želimo odmjerene volumene preračunati u masu, krucijalno je množiti volumene s gustoćama rasutih komponenata (gdje su uračunate šupljine), a ne gustoćama samih materijala. Niže dajem usporedbu tih dviju skupina gustoća:

Gustoća materijala agregata (kamena): 2,65 g/cm3
Gustoća rasutog agregata (sitnog i krupnog): 1,65 g/cm3
Gustoća materijala cementa: 3,15 g/cm3
Gustoća rasutog cementa: 1,5 g/cm3

Preuzeto iz knjige Practical DIY - Techniques, Projects and Materials, Silverdale Books, Leicester, 2002.

Gornja tablica je vrlo informativna s više razloga. Kao prvo, na svojoj lijevoj strani nam daje uobičajene odnose sastojaka. Nadalje, daje uputu glede količine potrebne za spravljanje kubnog metra betona - to je ono što smo rješavali primjenom "Pravila 1500", s time što "Pravilo 1500" daje volumen cementa, a gornja tablica kilograme cementa potrebne za 1 kubni metar betona.

POPULARNE RECEPTURE BETONA

Osim gore spomenute recepture kvalitetnog betona, u praksi se koriste još neki uobičajeni odnosi među komponentama. Pogledajmo tablice:

Preuzeto iz knjige Practical DIY - Techniques, Projects and Materials, Silverdale Books, Leicester, 2002.


Miks A mogli bismo nazvati betonom srednje kvalitete, pogodnim za izradu temeljnih ploča debljih od 75 mm, peta stupova i sl.
Miks B, koji smo na početku upotrijebili kao primjer, predstavlja kvalitetni beton koji se može upotrijebiti kod ploča tanjih od 75 mm i općenito kod tanjih struktura.
Miks C daje slabi beton koji se može upotrijebiti kao temelj vrtnih zidova ili za podrumsku podnu ploču.

Valja spomenuti da se volumni odnosi mijenjaju ako se sitni i krupni agregat međusobno pomiješaju prije odmjeravanja. U tom se naime slučaju šupljine krupnog agregata ispune sitnim agregatom, pa ukupni volumen takve mješavine nije jednak zbroju volumena sitnog i krupnog agregata, već je nešto manji. Niže je još jedna pregledna tablica u kojoj je u zagradama dopisan omjer cementa i unaprijed izmiješanog agregata. Osim toga, iz tablice se može iščitati koji volumen gotovog betona daje 50 kg cementa u raznim mješavinama, te još k tomu i koja površina betonske ploče debele 100 mm se s tom količinom betona može izraditi:

Preuzeto iz knjige Johna McGowana DIY and Home Improvements Handbook, Anness Publishing, London, 2005.

2. PRIBLIŽNA MAJSTORSKA METODA MASENIH UDJELA

Prvo ćemo naglasiti da je kod hobističkog proporcioniranja samo cement zgodno dozirati u kilogramima - razlog tomu je jednostavan: na svakoj vreći cementa piše masa sadržanog cementa, i još k tomu znamao da se ta masa odnosi na čisti cement, jer da ima vlage, cement bi ionako bio neupotrebljiv (to je bitna razlika u odnosu na agregat koji može i smije sadržavati vlagu, što se kod preciznog proporcioniranja uzima u obzir).

A. DOZIRANJE CEMENTA S OBZIROM NA JEDAN KUBNI METAR AGREGATA

U literaturi se može npr. naći sljedeća uputa za spravljanje betona opće namjene:

- 300 kg cementa na 1 kubni metar agregata (odnosno 2,4 kg cementa na osmolitarsko zidarsko vjedro agregata)

Za spravljanje morta nude se ove upute:

- 250 kg cementa na kubni metar pijeska (2 kg cementa na osmolitarsko vjedro pijeska) - to je tzv. mršavi mort

- 400 kg cementa na kubni metar pijeska (3,2 kg cementa na osmolitarsko vjedro pijeska) - to je tzv. masni mort

Usporedimo sada ovu recepturu s gornjom metodom volumnih udjela. Gore je pisalo (tablica "Concrete and Mortar Mixes") da se beton opće namjene dobiva miješanjem 1 dijela cementa s 5 dijelova agregata.
Omjer 1:5 možemo pisati i kao 200:1000. To znači da na 1000 L agregata (1 m3) spada 200 L cementa. Budući da znamo da je gustoća rasutog cementa 1,5 kg/L, lako izračunamo da je 200 L cementa isto što i 300 kg cementa: recepture su dakle istovjetne!

3. PROPORCIONIRANJE BETONA PREMA NAVFAC SPECIFIKACIJAMA

Američka mornarička inženjerijska uprava propisala je proporcioniranje betona za mornaričku inženjeriju. Njihova je tablica vrlo jasna i sadržajna. Za razliku od drugih približnih uputa, tu se daje receptura za betone različitih čvrstoća. Upravo zbog toga što je svakoj recepturi pridružena čvrstoća, moguća je usporedba s markama betona (MB), oznakama betona koje su kod nas uvriježene.

Preuzeto iz knjige Construction and Home Repair Techniques, Dover Publications, Mineola - New York, 1999.

U tablici je iskazan broj vreća cementa mase 94 funte potreban za spravljanje jednog kubičnog jarda svježeg betona. Količina ostalih komponenata iskazana je po vreći cementa, voda u galonima, a sitni i krupni agregat u funtama.

Da bismo količine izrazili našim mjernim jedinicama, potrebno je poznavati sljedeće odnose:

1 m3 = 1,31 yd3
1 kg =2,2 lb
1 m3 = 264,2 US gal
1 yd3 = 27 ft3
vreća od 94 lb sadrži količinu cementa koja u rasutom stanju zaprema 1 ft3
1 Mpa = 145 psi

4. PROPORCIONIRANJE BETONA PREMA MARKI BETONA I VODOCEMENTNOM FAKTORU


IZBOR POTREBNE MASE CEMENTA ZA SPRAVLJANJE KUBNOG METRA BETONA

Prema ovoj se metodi, koja se kod industrijske pripreme betona koristi za izradu ispitnog tijela za prvi pokus, u tablici pročita količina cementa za kubni metar betona željene marke.

Preuzeto iz knjige Petra Krstulovića Svojstva i tehnologija betona, Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu i Institut građevinarstva Hrvatske, Split, 2000.

U gornjoj tablici figuriraju marka betona i klasa cementa. Brojevi na kraju obiju oznaka govore o čvrstoći betona, odnosno čistog cementa (u MPa, odnosno N/mm2). Beton se testira na ispitnim tijelima oblika kocke duljine brida 20 cm. Starost ispitivanog betona treba da bude 28 dana.
Nakon što se očitala potrebna masa cementa za 1 kubni metar betona iz gornje tablice, pristupa se odabiru vodocementnog faktora. Masa cementa i vodocementni faktor dovest će nas do potrebne mase vode.

VODOCEMENTNI FAKTOR

- za marke betona iznad MB40: W/C=0,4÷0,45
- za marke betona MB20÷MB40: W/C=0,45÷0,60
- za marke betona MB20 i niže W/C može biti veći od 0,60

PROSTORNI MODEL UZORKA SVJEŽEG BETONA

Da bismo lakše razumjeli ovaj račun, zgodno je da pogledamo zorni prikaz volumnog sastava uzorka betona:

Preuzeto iz knjige Petra Krstulovića Svojstva i tehnologija betona, Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu i Institut građevinarstva Hrvatske, Split, 2000.

U gornjoj slici indeksom cv označena je mješavina čestica agregata manjih od 0,125 mm (isti red veličine kao čestice cementa) i cementa. Ta se mješavina u tehnologiji betona naziva cementnim vezivom.
Neki volumen svježeg betona sastavljen je iz volumena komponenata:

Vb = Va + Vc + Vw + Vz
odnosno
Vb = Ma/ROa + Mc/ROc + Vw + Vz


Podijelimo li gornji izraz s Vb, dobit ćemo:

1 = va + vc + vw + vz

Za uobičajene vrste betona, volumni se udjeli nalaze unutar sljedećih granica:

vz=0,01÷0,07
vw=0,14÷0,21
vcv=0,07÷0,17 (volumni udio cementnog veziva - cement i prašina agregata)
va=0,60÷0,80

MASA VODE

Maca vode određuje se, kako smo gore već rekli, iz mase cementa i vodocementnog faktora:

Mw = Mc * W/C

SADRŽAJ ZRAKA

Sadržaj zraka približno se pretpostavlja prema maksimalnoj veličini zrna agregata:

D >=16 mm: vz = 1,5 ÷ 2,5 %
D >= 31,5 mm: vz = 1,0 ÷ 2,0 %
D >= 63 mm: vz = 1,0 ÷ 1,5 %

Na temelju preporučenih gornjih udjela, lako se izračuna volumen zraka u nekom volumenu betona kao:

Vz = vz *Vb

SADRŽAJ AGREGATA

Volumen agregata lako se određuje nakon što su određeni svi drugi volumeni: on je jednostavno razlika volumena spravljenog svježeg betona i zbroja volumena cementa, vode i zraka:

Va = Vb - Vc - Vw - Vz

Volumen cementa potreban za gornju formulu lako se odredi temeljem gustoće materijala cementa. Ne uvrštava se gustoća cementa u rastresitom, sipkom stanju!

ROc = 3,10 kg/dm3

Vc = Mc / ROc,ras

Masa agregata lako se odredi temeljem poznavanja gustoće materijala agregata (kamena). Ovdje se ne uvrštava gustoća agregata u rastresitom, sipkom stanju! Obično se uzima:

ROa = 2,7 kg/dm3

Ma = Va * ROa

PRIMJER PRORAČUNA RECEPTURE

Pogledajmo lijepi uredni primjer tabličnog proračuna recepture. Proračun je napravljen za 1 kubni metar betona.


Preuzeto iz knjige Petra Krstulovića Svojstva i tehnologija betona, Građevinski fakultet Sveučilišta u Splitu i Institut građevinarstva Hrvatske, Split, 2000.


5. EKSPERIMENTALNO PROPORCIONIRANJE PREMA TERENSKOM PRIRUČNIKU AMERIČKE VOJSKE

Riječ je o vrlo upotrebljivoj inteligentnoj metodi koja pruža mogućnosti finog podešavanja sastava tijekom proporcioniranja i zahvaljujući sistemu vaganja osigurava ponovljivost recepture.
Važno je naglasiti da se kod svake ozbiljne metode mora poštivati vodocementni (maseni omjer cementa i vode) faktor - to je stvar kemije, odnosno stehiometrije. Za hidrataciju neke količine cementa potrebna je prilično točno odmjerena količina vode. Obradivost, tj. podatnost betona podešava se variranjem sadržaja agregata, granulacijom, omjerom sitnog i krupnog agregata, a ne proizvoljnim variranjem sadržaja vode.

TIJEK POSTUPKA

A. Odluka o marki i količini cementa koji će se upotrijebiti za eksperiment recepture (obično se eksperiment provodi s 10 kg cementa).


B. Najveća veličina krupnog zrna određuje se po sljedećem ključu:

- zrno ne smije biti veće od 1/5 najmanje debljine betonske ploče

- zrno ne smije biti veće od 3/4 razmaka između armature i površine betonske ploče


Izaberu se neke količine sitnog agregata i krupnog agregata za koje je izvjesno da su veće nego što će se utrošiti u eksperimentu.
Te količine se izvažu i to se zapiše.


C. Izračuna se potrebna količina vode za eksperimentalnu količinu (10 kg) cementa prema pravilno iščitanom vodocementnom faktoru za izabrani cement.

Dva su kriterija glede izbora vodocementnog faktora:

- izloženost različitim eksploatacijskim uvjetima (temperatura, voda, kemikalije)

- željena tlačna čvrstoća čelika


Preuzeto iz knjige Concrete, Masonry and Brickwork, Dover Publications, Mineola - New York, 1999.

Preuzeto iz knjige Concrete, Masonry and Brickwork, Dover Publications, Mineola - New York, 1999.


Od dvaju preporučenih W/C faktora iz gornjih tablica, izabere se manji, dakle onaj koji daje kvalitetniji beton (više cementa - manje vode).


D. Cementu i vodi dodaje se sitni i krupni agregat dok se ne dobije podatna obradiva smjesa betona.


E. Nakon što se dobila smjesa željenih svojstava, izvaže se preostali sitni i krupni agregat - temeljem tog vaganja znamo koliko smo agregata utrošili u eksperimentalnu smjesu.


F. Na osnovi utrošenog materijala u pripremu eksperimentalne smjese, izračunaju se potrebne količine za vreću cementa ili za kubni metar svježeg betona.

Da bi eksperiment imao smisla, tijekom i nakon eksperimenta valja zapisati relevantne podatke. Pregledni zapisnik nudi donja tablica:

Preuzeto iz knjige Concrete, Masonry and Brickwork, Dover Publications, Mineola - New York, 1999.

Ako je bilo više eksperimenata, zgodno je njihove parametre staviti u jednu tablicu gdje se odmah vidi kakve je rezultate dala koja kombinacija:


Natrag na početnu stranicu
www.000webhost.com