Что на самом деле произойдет, если я изменю пропорции цемента и песка в строительном растворе?

При приготовлении цементного раствора пропорции песка и цемента могут варьироваться. Я всегда использовал пропорцию «рекомендуется по умолчанию» от 1 до 3 (один объем цемента на каждые три объема песка).

Что на самом деле произойдет, если я изменю пропорцию - как это повлияет на раствор и зачем мне это нужно?

Коды и другие руководства предоставляют номинальные сочетания, которые справедливо работают в общих условиях.

Как правило, смесь 1: 2 дает лучшую прочность, чем смесь 1: 3. Но вполне возможно, что смесь 1: 0,5 может работать хуже. Прочность обусловлена ​​передачей силы между частицами песка, а также сопротивлением сдвигу, обеспечиваемым цементом, действующим в качестве клея. Таким образом, коды обеспечивают известные сбалансированные комбинации, которые являются удовлетворительными.

Чтобы получить полный контроль над свойствами смеси раствор / бетон, необходимо учитывать следующие критерии:

1. Количество цемента: как правило, увеличение цемента увеличивает прочность. За пределами определенной точки, это также действует негативно. Поскольку основная передача силы в матрице бетон / раствор происходит от взаимодействия песка и песка, избыток цемента сделает раствор очень хрупким, поскольку частицы цемента не могут передавать нормальное контактное усилие - они хороши в обеспечении прочности на сдвиг. Поскольку цемент дорог, в применениях с низкой прочностью, таких как дороги, количество цемента меньше, чтобы оптимизировать затраты.
2. Количество воды: обычно содержание воды в диапазоне от 20% до 35% (вес / вес цемента) считается безопасным рабочим диапазоном. Низкое содержание воды дает низкую прочность и менее маневренную смесь для ровных условий, таких как укладка дороги. Более высокое содержание воды, как правило, используется в особых условиях, таких как укладка ворса с использованием треми, где необходима сыпучая природа смеси. Хотя высокая вода также приводит к снижению прочности, есть и другие обходные пути (упомянутые выше).
3. Количество песка: очень большое количество песка сделает вашу смесь очень хрупкой и слабой против всех видов сил. Для M20, M25 и т.д. общая пропорция составляет 1: 3. Однако для высокопрочной смеси (M35 +) лучше идти с 1: 2 и где-то примерно так.
4. Совокупное количество: у агрегатов есть две причины быть там - экономика и сила. Они дешевы и являются хорошим наполнителем. Очень большие и очень низкие количества заполнителя дают плохую прочность, но разнообразное экономическое решение. Умеренное количество достаточно хорошо.
5. Агрегатная форма: как правило, увеличение кривизны агрегатной частицы дает повышенную прочность, поскольку она дает более высокую площадь контакта и лучшие возможности блокировки.
6. Захват воздуха: высокое содержание воздуха в смеси приводит к снижению прочности. Вот почему высокопрочный бетон вибрирует перед укладкой, чтобы вытеснить небольшие воздушные карманы. Низкое содержание воздуха дает низкую маневренность, поэтому иногда используются «воздухововлекающие устройства» (химические добавки), чтобы придать желаемую текучесть без ущерба для изменения содержания воды и, следовательно, прочности.
7. Добавки: Физические добавки, такие как «мелкодисперсный порошок кремнезема», «зола-унос», позволяют снизить содержание цемента и обеспечить экономию. тонкодисперсный кремнезем ... очень мелкий, поэтому он уходит в мельчайшие пустоты и обеспечивает хорошую контактную прочность за счет уменьшения содержания воздуха. Летучая зола является общей заменой цемента. Это побочный продукт от тепловых электростанций и очень дешевый. До 15% цемента можно заменить тонкодисперсным кремнеземом, а до ~ 40% - летучей золой. Химические добавки, такие как суперпластификаторы, обеспечивают эффективное повышение работоспособности или даже снижение воды при аналогичной обрабатываемости - таким образом, обеспечивая более высокую прочность смеси.

tldr; Придерживайтесь рекомендуемой смеси.

Также прочитайте и проголосуйте за этот другой самый превосходный ответ .

Теперь вот наука:

Бетон, раствор и цементные растворы представляют собой смеси портландцемента, воды и заполнителей (песок, а в случае бетона: гравий).

Бетон используется для структурных целей, и его основная роль заключается в поддержке нагрузки. Идеальный бетон - это монолитный каменный блок без цемента вообще. Очевидно, это не очень выполнимо. Следующая лучшая вещь - это смесь, которая в основном заполнена, имеет тонкую градацию, включающую в себя все размеры от пыли до валунов, так что количество цемента, необходимое для склеивания его, минимизируется. Чем меньше цемента, тем прочнее бетон, при условии, что цемента достаточно, чтобы скрепить его.

Раствор полуструктурный. Он должен склеивать кирпичи, но должен выдерживать нагрузку тонкими слоями. это в основном грубый песок, удерживаемый вместе с портландцементом. Именно силы Sand-vs-Sand придают строительному составу прочность, поэтому я не хотел бы уменьшать количество песка в смеси.

Затирки и тонкие наборы не являются структурными, так как они не обязаны поддерживать какой-либо реальный вес. Они используются при укладке плитки для предотвращения бокового перемещения или для выравнивания конструктивного элемента (т. Е. Подэтажей). В основном это мелкий песок и портландцемент.

Теперь нам нужно рассмотреть сам цемент. Отношение w / c (водоцемент) является единственным наиболее значимым фактором в конечной прочности отвержденного цемента. Чем меньше воды вы добавляете, тем сильнее конечный продукт (опять же до определенного минимального значения). Таким образом, это говорит нам о том, что для хорошего цемента нам нужна относительно сухая смесь. Неправильно. Есть два других фактора. другое: обрабатываемость и отверждение.

Обрабатываемость: это легкость заливки, формования, разглаживания раствора. Очевидно, что вы хотите, чтобы раствор был несколько более жестким, чем бетон, так как бетон заливается, а раствор наносится. Он должен уметь стоять самостоятельно. Но если вы сделаете это слишком жестким, вы не сможете работать вообще. Решение состоит в том, чтобы добавить больше воды. Для конструктивных элементов существуют вспомогательные вещества, называемые суперпластификаторами, которые улучшают обрабатываемость без изменения соотношения массы и веса, но они не являются полезными / экономически эффективными в строительном растворе. Вот почему я не стал бы увеличивать количество песка - вы потеряете работоспособность.

Отверждение: цемент никогда не прекращает отверждаться. Тем не менее, мы считаем 28 дней полным излечением, при котором цемент достигает своей номинальной прочности. Отверждение - это процесс, при котором частицы цемента связываются с имеющимися частицами воды и затвердевают. Это означает, что вода должна присутствовать в течение полных 28 дней! После того, как исходная смесь застыла, мы должны сохранить поверхность влажной. Вы увидите конструкционные прокладки, покрытые пластиком - чтобы уменьшить испарение. Вы также увидите, как водные грузовики разбрызгивают свежеслитые прокладки, чтобы они не промокли. (Высококачественный сборный материал на заводе часто отверждается паром). Однако в случае раствора наша открытая поверхность является маленькой и вертикальной, что затрудняет добавление необходимой воды после факта, поэтому мы должны включить избыток воды в смеси. Конечно, это снижает прочность от отношения W / C,

Как видите, на самом деле это очень сложная наука, учитывающая множество факторов. В результате вы или я не должны возиться с рекомендуемыми микшерами без веской причины - у нас нет опыта или знаний, чтобы понять последствия. - Промышленность определила, что смеси по умолчанию являются лучшим универсальным компромиссом для многих противоречивых факторов.

Это повлияет на прочность и долговечность вашего раствора. Хотя я здесь не эксперт, ДОЛЖЕН быть оптимальное решение такой проблемы. Какая смесь будет длиться как можно дольше, крепко удерживать камень, который ее окружает, быть сильной на сжатие и т. Д.?

По сути, это задача многокритериальной оптимизации, которая давно решена практикой, чтобы найти сочетание, которое наилучшим образом удовлетворяет всем целям в комбинации. На самом деле, если вы пойдете немного в одном направлении, вы обнаружите, что некоторые из этих целей будут достигнуты лучше, в то время как другие цели пострадают. Вот как ведет себя такая проблема. Таким образом, теперь возникает вопрос: предположим, я добавил еще немного песка (или другого заполнителя) в смесь? Что случится? Очень вероятно (и опять же, я просто догадываюсь о точных эффектах прямо сейчас, когда я разговариваю с манжетой), смесь станет сильнее при сжатии, но в какой-то момент она будет разрушаться легче, становиться менее липкой. Конечно, в какой-то момент добавьте слишком много песка, и все, что у вас есть, это груда песка, которая не обладает ни одним из свойств раствора, который вам нужен.

Точно так же, предположим, я увеличил долю цемента? Имеет смысл, что теперь он лучше прилипает к окружающему камню, но не так сильно при сжатии.

Добавление большего количества воды в смесь имеет другие последствия, также оптимизированные на уровне, который вам посоветовали. Таким образом, если вы добавляете воду, смесь становится более влажной, более легкой в ​​работе, более липкой, но также более скользкой. Это не останется на месте. Это также может изменить время отверждения.

Я хочу сказать, что все эти параметры были выбраны, чтобы быть оптимальными для группы характеристик, которые определяют, что такое раствор и что он должен делать - физические свойства раствора. Фактически, эти параметры были оптимизированы с помощью простых экспериментов масонами в течение многих лет, пока они не создали смесь, которая разумно удовлетворяет лучшим значениям в точке, которая является устойчивой и устойчивой к изменениям материала.

Сказав все это, я сделаю небольшое исследование по этому вопросу. Например, этот сайт говорит мне, что соотношение песка и цемента может быть где-то в диапазоне от 1: 2 до 1: 3, что меняет прочность смеси с точки зрения ее способности выдерживать сжимающие нагрузки. Также упоминается, что добавление гравия в смесь увеличит прочность.

Поскольку я делаю больше чтения, я также вижу, что качество цемента является фактором. С дешевыми вещами вам нужно больше цемента, так что это, вероятно, определяется составом самого цемента. (Есть ли известь в смеси? Сколько?)

Я остановлюсь здесь, так как здесь задействовано МНОГИЕ факторы. Какой песок вы используете? Песок, состоящий из идеально круглых сфер одинакового размера, будет легко обрабатываться. Но это не будет очень сильно. Песок, который является «острым», трещиноватым со многими острыми краями с переменным размером частиц, будет менее легким для смешивания, менее простым в обработке, но более прочным с точки зрения свойств отвержденного материала.

Сочетание размеров агрегатов тоже изменит ситуацию. Очень мелкий песок потребует больше цемента в смеси, так как мельчайшие частицы имеют большую площадь поверхности для заданного объема, поэтому для покрытия песка для хорошей адгезии требуется больше цемента. Но мелкий песок легче смешивать, легче обрабатывать, легче набивать на месте. Если поверхность, которую он должен прикрепить, слишком неровная, она может лучше прилипать. Но добавление в смесь большего заполнителя увеличит прочность на сжатие, поскольку крупный камень прочнее. (В какой-то момент это превращает раствор в бетон.) Вот цитата, которую я нахожу на одном сайте:

«Раствор представляет собой смесь цемента / песка / воды (и обычно извести), предназначенную для укладки кладочных блоков, таких как цементный блок, камень или кирпич. Раствор является« липким », поэтому он прилипает к блоку, камню или кирпичу. Бетон рассчитан на стойкость в одиночестве."

Хотя я уверен, что я не охватил все факторы здесь, это должно дать вам представление. Здесь задействовано очень много параметров. Важно не только количество цемента и песка, но и точный состав цемента, тип песка, количество воды.

Я был практикующим каменщиком в течение сорока лет, и я видел долгосрочный эффект от смеси 1: 3 по сравнению с смесью 1: 2. С надлежащей подготовкой от основания под основанием и на всем протяжении сборки, я рекомендую смесь 1: 2, особенно с каменной плиткой и поверхностями, которые будут испытывать много погодных условий. Мой опыт почти исключительно в камне, и я вижу, где использование более мягкой смеси с кирпичом и блоком может быть более полезным. (Чтобы избежать трещин в кирпиче или блоке.) Я скажу, что я построил подпорные стены и каменные конструкции с использованием соотношения 1: 2 более 30 лет назад, в которых нет трещин по сей день. (26.01.16) Соотношение 1: 2, кажется, лучше удерживает воду, чем 1: 3. Еще одна заметка. Цикл замораживания / оттаивания является главным врагом всей каменной кладки, и проникновение воды может быть очень вредным.

Еще несколько моментов для размышления:

• Если раствор слишком твердый, он не изогнется и, следовательно, будет иметь тенденцию к растрескиванию в большей степени отдельно от кирпичей.
• Если ступка тверже кирпича, то ступка изнашивается медленнее, чем кирпич под дождем / ветром, в отличие от таймера, торчащий раствор оставляет торчащий раствор, который затем собирает воду и ослабляет кирпичи.
• Более сложный рендеринг также пропускает меньше водяного пара, поэтому может останавливаться / замедлять дыхание.

Следовательно, иногда более слабый гибкий раствор, изготовленный извести (и без цемента), лучше.