Co się stanie, jeśli zmienię proporcje cementu i piasku w zaprawie?

Podczas przygotowywania zaprawy cementowej proporcje piasku i cementu można zmieniać AFAIK. Zawsze używałem proporcji „zalecana domyślnie” 1 do 3 (jedna objętość cementu na każde trzy objętości piasku).

Co się stanie, jeśli zmienię proporcję - jak wpłynie to na zaprawę i dlaczego tego chcę?

Kody i inne przewodniki zapewniają nominalne kombinacje miksów, które działają dość dobrze w warunkach ogólnych.

Ogólnie rzecz biorąc, mieszanka 1: 2 daje lepszą wytrzymałość niż mieszanka 1: 3. Ale jest całkiem możliwe, że miks 1: 0,5 może działać gorzej. Siła pochodzi z przenoszenia siły między cząstkami między ziarnami piasku, a także z odporności na ścinanie zapewnianej przez cement działający jako klej. W ten sposób kody zapewniają znane zrównoważone kombinacje, które są zadowalające.

Aby uzyskać pełną kontrolę nad właściwościami zaprawy / mieszanki betonowej, należy wziąć pod uwagę następujące kryteria:

1. Ilość cementu: Zasadą jest, że zwiększenie cementu zwiększa wytrzymałość. Poza pewnym punktem działa również negatywnie. Ponieważ główne przenoszenie siły w matrycy beton / zaprawa wynika z interakcji piasku i piasku, nadmiar cementu spowoduje, że zaprawa stanie się bardzo krucha, ponieważ cząstki cementu nie mogą przenosić normalnej siły kontaktowej - są dobre w zapewnianiu wytrzymałości na ścinanie. Ponieważ cement jest drogi, w zastosowaniach o niskiej wytrzymałości, takich jak drogi, ilość cementu jest mniejsza, aby zoptymalizować koszt.
2. Ilość wody: Ogólnie zawartość wody w zakresie od 20% do 35% (w / w cementu) rozważa bezpieczny zakres operacyjny. Niższa zawartość wody zapewnia niską wytrzymałość i zwrotność mieszanki w płaskich warunkach, takich jak układanie dróg. Wyższą zawartość wody stosuje się zwykle w określonych warunkach, takich jak układanie stosu za pomocą tremie - gdzie niezbędny jest swobodny przepływ mieszanki. Chociaż wysoka woda prowadzi również do niższej wytrzymałości, istnieją inne obejścia (wspomniane wcześniej).
3. Ilość piasku: Bardzo duża ilość piasku sprawi, że twoja mieszanka będzie bardzo krucha i słaba wobec wszystkich rodzajów sił. W przypadku M20, M25 itp. Ogólna proporcja wynosi 1: 3. Jednak w przypadku mikstury o wysokiej wytrzymałości (M35 +) lepiej jest stosować 1: 2 i gdzieś o tym.
4. Suma kruszyw: Kruszywa mają dwa powody, by tam być - oszczędność i siła. Są tanie i stanowią dobry wypełniacz. Bardzo duże i bardzo małe ilości kruszywa dają słabą wytrzymałość, ale zróżnicowane rozwiązanie ekonomiczne. Umiarkowana ilość jest wystarczająca.
5. Kształt agregatu: Zasadniczo, zwiększenie krzywizny cząstki agregatu daje wzrost siły, ponieważ daje większą powierzchnię styku i lepsze możliwości blokady.
6. Przenikanie powietrza: Wysoka zawartość powietrza w mieszance prowadzi do niższej wytrzymałości. Właśnie dlatego beton o wysokiej wytrzymałości wibruje się przed ułożeniem, aby usunąć małe kieszenie powietrzne. Niska zawartość powietrza daje niską zwrotność, dlatego czasami stosuje się porywacze powietrza (dodatki chemiczne), aby uzyskać pożądany płynący charakter bez uszczerbku dla zmiany zawartości wody, a w konsekwencji siły.
7. Dodatki: Dodatki fizyczne, takie jak „drobnoziarnisty proszek”, „popiół lotny”, umożliwiają redukcję cementu i zapewniają oszczędność. drobna krzemionka jest ... bardzo drobna, więc wchodzi w najmniejsze puste przestrzenie i zapewnia dobrą siłę styku poprzez zmniejszenie zawartości powietrza. Popiół lotny stanowi ogólny zamiennik cementu. Jest to produkt uboczny z elektrowni cieplnych i jest bardzo tani. Do 15% cementu można zastąpić drobną krzemionką, a do ~ 40% popiołem lotnym. Dodatki chemiczne, takie jak super-plastyfikatory, zapewniają efektywny wzrost urabialności, a nawet redukcję wody przy podobnej urabialności - dając w ten sposób mieszankę o większej wytrzymałości.

tldr; Trzymaj się zalecanej mieszanki.

Przeczytaj także i głosuj na tę drugą najbardziej doskonałą odpowiedź .

Teraz nadchodzi nauka:

Beton, zaprawa i fugi to wszystkie mieszanki cementu portlandzkiego, wody i kruszyw (piasek, aw przypadku betonu: żwir).

Beton jest wykorzystywany do celów konstrukcyjnych, a jego podstawową rolą jest podparcie ładunku. Idealny beton to solidny, monolityczny blok skalny bez cementu. Oczywiście nie jest to bardzo wykonalne. Kolejną najlepszą rzeczą jest mieszanka, która jest w większości kruszywa, drobno sortowana, tak aby zawierała wszystkie rozmiary od pyłu po głazy, dzięki czemu ilość cementu potrzebnego do sklejenia została zminimalizowana. Im mniej cementu, tym mocniejszy jest beton, pod warunkiem, że jest wystarczająco dużo cementu, aby go utrzymać.

Zaprawa jest półstrukturalna. Służy do sklejania cegieł, ale musi być w stanie utrzymać ładunek na cienkich warstwach. jest to głównie gruboziarnisty piasek, trzymany razem z cementem portlandzkim. To siły Sand-vs-Sand nadają zaprawie jej wytrzymałość, więc niechętnie ograniczałbym ilość piasku w mieszance.

Fugi i cienkie zestawy są niestrukturalne, ponieważ nie są wymagane do utrzymania żadnej rzeczywistej masy. Stosuje się je do układania płytek w celu zapobiegania ruchom bocznym lub do wyrównywania elementu konstrukcyjnego (tj. Podpodłogi). Są to głównie drobne piaski i cement portlandzki.

Teraz musimy rozważyć sam cement. Stosunek W / C (woda-cement) jest najważniejszym czynnikiem w końcowej wytrzymałości utwardzonego cementu. Im mniej wody włożysz, tym mocniejszy jest produkt końcowy (ponownie do pewnego minimalnego punktu). To znaczy, że dla dobrego cementu potrzebujemy stosunkowo suchej mieszanki. Źle. Istnieją dwa inne czynniki. inny: wykonalność i utwardzanie.

Urabialność: łatwość zalewania, modelowania, wygładzania zaprawy. Oczywiście chcesz, aby zaprawa była nieco sztywniejsza niż beton, ponieważ beton jest wylewany, a zaprawa się rozprowadza. Musi być w stanie samodzielnie powstać. Ale jeśli zrobisz to zbyt sztywnym, w ogóle nie będziesz w stanie tego zrobić. Rozwiązaniem jest dodanie więcej wody. W przypadku elementów konstrukcyjnych istnieją środki pomocnicze zwane super-plastyfikatorami, które działają w celu poprawy urabialności bez zmiany stosunku w / c, ale nie są przydatne / opłacalne w zaprawie. Dlatego też nie rozważałbym zwiększenia ilości piasku - stracisz urabialność.

Utwardzanie: Cement nigdy nie przestaje się utwardzać. Uważamy jednak 28 dni za pełne utwardzenie, w którym cement osiąga swoją nominalną wytrzymałość. Utwardzanie to proces, w którym cząsteczki cementu wiążą się z dostępnymi cząsteczkami wody i twardnieją. Oznacza to, że woda musi być obecna przez pełne 28 dni! Po ustawieniu oryginalnej mieszanki musimy teraz utrzymywać wilgotność powierzchni. Zobaczysz podkładki konstrukcyjne pokryte plastikiem - to w celu zmniejszenia parowania. Zobaczysz także ciężarówki z wodą spryskujące świeżo wylane poduszki, aby były mokre. (Wysokiej jakości odlew wstępnie utwardzany jest często w fabryce). Jednak w przypadku zaprawy nasza odsłonięta powierzchnia jest mała i pionowa, co utrudnia dodanie wymaganej wody po fakcie, dlatego musimy uwzględnić nadmiar wody w miksie. Oczywiście zmniejsza to siłę ze stosunku w / c,

Jak widać, jest to w rzeczywistości bardzo złożona nauka z wieloma czynnikami do rozważenia. Konsekwencją jest to, że ty lub ja nie powinniśmy zadzierać z zalecanymi miksami bez naprawdę dobrego powodu - nie mamy doświadczenia ani wiedzy, aby zrozumieć konsekwencje. - Przemysł ustalił, że domyślne mieszanki są najlepszym kompromisem ogólnego przeznaczenia dla wielu sprzecznych czynników.

Wpłynie to na wytrzymałość i długowieczność zaprawy. Chociaż nie jestem tutaj ekspertem, MUSI istnieć optymalne rozwiązanie takiego problemu. Jaka mieszanka wytrzyma tak długo, jak to możliwe, mocno przylega do otaczającego ją kamienia, będzie silna w kompresji itp.?

W rzeczywistości jest to problem optymalizacji wielu kryteriów, który dawno temu został rozwiązany przez praktykę, aby znaleźć kombinację, która najlepiej spełnia wszystkie cele łącznie. W rzeczywistości, jeśli pójdziesz trochę w jednym kierunku, przekonasz się, że niektóre z tych celów zostaną lepiej osiągnięte, podczas gdy inne zostaną skrzywdzone. Tak zachowuje się taki problem. Pojawia się więc pytanie, załóżmy, że dodam trochę piasku (lub innego kruszywa) do mieszanki? Co się stanie? Bardzo prawdopodobne (i znowu, właśnie zgaduję dokładnie, jakie efekty ma teraz, gdy mówię o mankiecie), mikstura stanie się silniejsza podczas kompresji, ale w pewnym momencie łatwiej ulegnie erozji, stanie się mniej lepka. Oczywiście w pewnym momencie dodaj za dużo piasku, a wszystko, co masz, to kupa piasku, który nie ma właściwości zaprawy, którą chcesz.

Podobnie, przypuśćmy, że zwiększę udział cementu? Ma sens, że teraz lepiej przylega do otaczającego kamienia, ale nie jest tak silny w ściskaniu.

Dodanie większej ilości wody do mieszanki ma inne konsekwencje, również zoptymalizowane na zalecanym poziomie. Więc jeśli dodasz wodę, mieszanka staje się bardziej wilgotna, łatwiejsza do pracy, trudniejsza, ale także niechlujna. Nie pozostanie na miejscu. Może to również zmienić czas utwardzania.

Chodzi mi o to, że wszystkie te parametry zostały wybrane jako optymalne dla grupy cech, które określają, czym jest zaprawa i co należy zrobić - właściwości fizyczne zaprawy. W rzeczywistości parametry te były optymalizowane przez proste eksperymenty masonów od lat, dopóki nie stworzyli mieszanki, która racjonalnie spełnia najlepsze wartości w punkcie, który jest solidny i odporny na zmiany materiałów.

Powiedziawszy to wszystko, przeprowadzę teraz trochę rzeczywistych badań na ten temat. Na przykład ta strona mówi mi, że stosunek piasku i cementu może mieścić się w przedziale od 1: 2 do 1: 3, co zmienia siłę mieszanki pod względem jej zdolności do wytrzymywania obciążeń ściskających. Wspomina również, że dodanie żwiru do mieszanki zwiększy wytrzymałość.

Kiedy czytam więcej, widzę też, że jakość cementu jest czynnikiem. W przypadku tanich rzeczy potrzebujesz więcej cementu, więc prawdopodobnie jest to określone przez sam skład cementu. (Czy w mieszance jest wapno? Ile?)

Zatrzymam się tutaj, ponieważ istnieje wiele czynników. Jakiego rodzaju piasku używasz? Piasek złożony z idealnie okrągłych kulek tego samego rozmiaru będzie łatwy do obróbki. Ale to nie będzie bardzo silne. Piasek, który jest „ostry” łamany z wieloma ostrymi krawędziami o różnej wielkości cząstek, będzie mniej łatwy do zmieszania, mniej łatwy do obróbki, ale mocniejszy pod względem właściwości utwardzonego materiału.

Mieszanka rozmiarów kruszywa również to zmieni. Bardzo drobny piasek będzie wymagał więcej cementu w mieszance, ponieważ drobne cząstki mają większą powierzchnię dla danej objętości, więc potrzeba więcej cementu do pokrycia piasku dla dobrej przyczepności. Ale drobny piasek jest łatwiejszy do zmieszania, łatwiejszy do pracy, łatwiejszy do wypełnienia w miejscu. Jeśli powierzchnia, do której również musi się przyczepić, jest bardzo nieregularna, może lepiej się przyczepiać. Ale dodanie większego kruszywa do mieszanki zwiększy wytrzymałość na ściskanie, ponieważ duży kamień jest silniejszy. (W pewnym momencie zamienia zaprawę w beton.) Oto cytat, który znajduję na jednej stronie:

„Zaprawa jest mieszanką cementu / piasku / wody (i zwykle wapna) przeznaczoną do układania elementów murowych, takich jak blok cementowy, kamień lub cegła. Zaprawa jest„ lepka ”, więc przylega do bloku, kamienia lub cegły. Beton jest przeznaczony do stania sam."

Chociaż jestem pewien, że nie omówiłem tutaj wszystkich czynników, powinno to dać ci pomysł. W grę wchodzi bardzo wiele parametrów. Ważna jest nie tylko ilość cementu i piasku, ale także dokładny skład cementu, rodzaj piasku, ilość wody.

Byłem praktykującym kamieniarzem przez czterdzieści lat i widziałem długoterminowy wpływ mieszanki 1: 3 w porównaniu z mieszanką 1: 2. Przy odpowiednim przygotowaniu od podstawy pod stopą i przez cały proces, zalecam mieszankę 1: 2, szczególnie z płytą chodnikową i powierzchniami, które będą narażone na wiele warunków pogodowych. Moje doświadczenie jest jednak prawie wyłącznie w kamieniu i widzę, gdzie zastosowanie bardziej miękkiej mieszanki z cegłą i blokiem może być bardziej korzystne. (Aby uniknąć pęknięć w cegle lub bloku.) Powiem, że zbudowałem ściany oporowe i konstrukcje płyty chodnikowej w stosunku 1: 2 ponad 30 lat temu, które nie mają w nich pęknięć do dziś. (01/26/16) Wydaje się, że stosunek 1: 2 znacznie lepiej utrzymuje wodę niż 1: 3. Jeszcze jedna uwaga. Cykl zamrażania / rozmrażania jest głównym wrogiem wszystkich prac murarskich, a wnikanie wody może być bardzo szkodliwe.

Jeszcze kilka rzeczy do przemyślenia:

• Jeśli zaprawa jest zbyt twarda, nie będzie się wyginać i dlatego będzie miała tendencję do pękania bardziej, tak oddzielonego od cegieł.
• Jeśli zaprawa jest twardsza niż cegła, wówczas zaprawa zużyje się wolniej niż cegła w deszczu / wietrze, inne wraz z zegarem pozostawiają wystającą zaprawę, która następnie zbiera wodę i osłabia cegły.
• Twardsze renderowanie pozwala również na przechodzenie mniejszej ilości pary wodnej, więc może zatrzymać / spowolnić oddychanie budynku.

Dlatego czasem lepsza jest słabsza elastyczna zaprawa wykonana z wapna (i bez cementu).