Composições de concreto

Neste artigo: os principais componentes da mistura de concreto; três tipos de consistência de massa de concreto; cálculo da relação água-cimento; seleção e cálculo do filler por frações; testar a massa de concreto com um cone; seleção e cálculo do consumo de cimento; tipos modernos de concreto; os principais erros ao traçar uma mistura de concreto.

Composição de concreto

Como calcular as formulações ideais para concreto

Apesar de o concreto em sua forma atual ter sido descoberto apenas há 200 anos, existem formulações de concreto com cerca de 6.000 anos. Hoje, a receita do concreto romano é novamente conhecida, que foi usada por construtores no Império Romano durante séculos – uma solução de cal desempenhou o papel de agente ligante nela. Aliás, os concretos de silicato, nos quais a cal atua como aglutinante, são eficazes até hoje..

Na construção moderna, utiliza-se um concreto de composição diferente e de como é feito o cálculo correto da composição do concreto, sua resistência e durabilidade dependem.

Como determinar a composição de concreto necessária

As regras básicas para a seleção da composição do concreto são fornecidas no GOST 27006-86. Qualquer concreto consiste em três componentes principais: cimento, enchimento de certas frações e água. Existem dois pré-requisitos – a água deve ser limpa e fresca, o enchimento (areia, cascalho, etc.) não deve conter contaminação (partículas de sujeira afetam seriamente as propriedades de resistência do concreto).

O concreto pode ter uma consistência (densidade) diferente: uma solução de concreto duro (reminiscente de terra úmida) exigirá compactação com esforço; o plástico (suficientemente espesso e ao mesmo tempo móvel) requer menos compactação; fundido – praticamente não requer vedação, é móvel e preenche a forma por gravidade.

Em primeiro lugar, é necessário decidir sobre a relação água / cimento e a principal prioridade nesta questão será a resistência necessária do concreto. A água tem duas tarefas na criação de uma mistura de concreto: ela entra em uma reação química com o cimento, levando à pega e endurecimento do concreto; atua como um lubrificante para componentes de concreto (cimento, areia e cascalho). Para completar a primeira tarefa, basta adicionar 25 a 30% de água a uma parte do cimento, mas seria difícil colocar tal mistura de concreto em um molde – esta composição estará seca e não passível de compactação. Por esse motivo, adiciona-se ao concreto mais água do que a necessária para seu endurecimento – é necessário diminuir a resistência do futuro concreto para obter uma solução de maior plasticidade. No entanto, isso causa outro problema – uma quantidade maior de água após a evaporação deixa poros de ar no concreto, afetando a resistência da estrutura de concreto. Portanto, é necessário calcular o teor de água na mistura de concreto com a maior precisão, atingindo seu teor mínimo..

A próxima etapa é determinar a proporção de cimento / enchimento (fino e grosso). Mas, primeiro, é necessário calcular a proporção no próprio filler – a quantidade de seus componentes pequenos e grandes – a densidade e a eficiência da mistura de concreto dependerão disso. O cálculo é feito de acordo com a proporção do enchimento para uma unidade de peso ou volume de cimento, por exemplo: uma mistura de concreto contendo 20 kg de cimento, 60 kg de areia e 100 kg de pedra britada terá tal composição em peso – 1: 3: 5. A água necessária para a preparação da mistura de concreto é indicada em frações do peso unitário do cimento, ou seja, se para o exemplo dado de uma composição de concreto forem necessários 10 litros de água, então sua relação para o cimento será de 0,5.

A determinação exata da relação de água e cimento para concreto só é possível empiricamente (mais sobre isso mais tarde). Se o volume de trabalho de concreto for pequeno, você pode usar esta tabela:

Recebido grau de concreto Grau de cimento
200 250 300 400 500 600
cem 0,68 0,75 0,80
150 0,50 0,57 0,66 0,7 0,72 0,75
200 0,35 0,43 0,53 0,58 0,64 0,66
250 0,25 0,36 0,42 0,49 0,56 0,60
300 0,28 0,35 0,42 0,49 0,54
400 0,33 0,38 0,46

Nota: A relação água / cimento mostrada na tabela é correta para concreto agregado de cascalho. Se a pedra britada for usada como enchimento, então 0,03-0,04 unidades devem ser adicionadas a cada uma das proporções de água para cimento.

Cálculo da composição do concreto empiricamente

Para testar as características de misturas experimentais de concreto, você precisará de um cone especial de chapa de metal – sua estrutura não deve ter costuras, porque é especialmente importante que sua superfície seja perfeitamente lisa por dentro. O cone deve ter as seguintes dimensões: altura 300 mm, diâmetro da base inferior 200 mm e da base superior 100 mm. Nas laterais desse cone, duas alças são fixadas, dois suportes (patas) são fixados na base inferior para suporte com os pés.

Para testar a qualidade da mistura de concreto, você também precisará de uma área plana, uma folha de compensado, plástico ou aço é adequada para sua criação. O teste em si é realizado da seguinte forma: a plataforma é umedecida com água, um cone é instalado sobre ela, sua base é pressionada contra a plataforma com os pés, em seguida é preenchida com mistura de concreto em três etapas (três camadas). Cada camada de concreto (cerca de 100 mm) deve ser compactada por baioneta, utilizando uma barra de aço de 500 mm com diâmetro de 150 mm – após o assentamento da próxima camada, deve ser perfurada no mínimo 25 vezes.

Graus de concreto

Depois de preencher o cone, você precisa cortar a massa saliente de concreto no nível das bordas com uma pá de baioneta, em seguida, segure as alças laterais e levante lentamente o corpo do cone estritamente vertical. A massa de concreto, não mais contida pelas paredes do cone, vai se assentando gradativamente, tomando uma forma vaga – é preciso esperar até que o sedimento pare completamente. Em seguida, coloque a forma metálica do cone ao lado da massa de concreto dela extraída, instale um trilho plano na base superior do cone em posição estritamente horizontal e meça a distância dele até o ponto superior do concreto assentado com uma régua centimétrica.

O sedimento de concreto duro será de 0 a 20 mm, plástico – de 60 a 140 mm, fundido – de 170 a 220 mm. Um ponto importante – não deve haver liberação de água e a solução de concreto não deve delaminar.

Enchimento para mistura de concreto

É importante que o enchimento (cascalho, areia e brita) seja de diferentes frações – tais composições para concreto formam a pedra de concreto mais forte, porque praticamente não haverá cavidades de ar, além disso, a realização desse concreto exigirá o mínimo de cimento e areia. De acordo com os códigos de construção, o volume total de vazios de ar com um enchimento de areia não deve ser superior a 37% do volume total de concreto, com enchimento de cascalho – não mais que 45%, e com brita – não mais que 50%.

Você pode testar o enchimento quanto ao número de vazios diretamente no canteiro de obras – você precisará de um balde de dez litros e água. Você pode testar a mistura de enchimento já preparada e cada um de seus componentes separadamente: você precisa encher um balde limpo com eles até a borda, então nivelar a mistura em torno das bordas do balde (sem lacrar!) E despejar porções medidas de água nele com um jato fino para que ele encha balde até a borda. A quantidade de água despejada em um balde com enchimento mostrará o volume dos vazios – por exemplo, se 5 litros foram incluídos, o volume dos vazios é 50%.

Existem duas maneiras de selecionar a composição fracionária do filler para a mistura de concreto.

No primeiro método, a fração máxima de enchimento será de 40 mm, ou seja, para peneirar brita (brita), é utilizada uma peneira com malha de 40 mm. À medida que peneiramos, removemos para o lado o resíduo (é chamado de resíduo superior) que não passou pelas células.

O enchimento peneirado deve ser passado por uma peneira com malha de diâmetro menor (20 mm) – obtemos a primeira fração do enchimento (que não passou pela malha de uma peneira com diâmetro de 21-40 mm). Em seguida, peneiramos sequencialmente o enchimento através de peneiras com malha de 10 e 5 mm, obtemos a segunda (grão 11-20 mm) e terceira frações (grão 6-10 mm). Após a peneiração final, o resíduo do fundo permanece (grão de 5 mm e menos) – coletamos separadamente.

Compensamos o volume total da filler com grãos grosseiros – pegamos 5% dos resíduos (superior e inferior) e 30% de cada uma das três frações. Se o volume do resíduo superior for insuficiente, use 5% da primeira fração. É possível compor o filler em duas frações (a primeira – 50-65% e a terceira – 35-50%) ou três (a primeira fração – 40-45%, a segunda – 20-30% e a terceira – 25-30%).

As composições para concreto com um filler de frações de 20 mm são formadas da seguinte maneira: uma peneira com malha de 20 mm é peneirada, em seguida, peneirada em uma peneira de 10 mm, obtém-se a primeira fração (grão 11-20 mm). A próxima etapa é peneirar em uma peneira de 5 mm para obter a segunda fração (grão 6-10 mm). Finalmente, passamos por uma peneira de 3 mm – a terceira fração tem um grão de 4-5 mm. Se um enchimento de areia mais fino for necessário, é necessário peneirar sequencialmente a areia através de uma peneira com uma célula de 2,5 mm, em seguida, através de uma célula de 1,2 mm (primeira fração) e, em seguida, através de uma célula de 0,3 mm (segunda fração).

Enchimento para concreto

O volume total do enchimento é composto pela primeira fração (20-50%) e pela segunda (50-80%).

Tendo medido a quantidade necessária de enchimento para cada fração, é necessário combiná-los e misturar completamente esta composição para distribuir uniformemente os grãos de tamanhos diferentes em todo o volume do enchimento.

Seleção da marca e a quantidade necessária de cimento

Para obter um determinado grau de concreto, é necessário usar um grau de cimento que seja 2 a 3 vezes maior que o grau de concreto exigido (para cimento Portland – 2 vezes, para outros tipos de cimento – 3 vezes). Por exemplo, para obter um grau de concreto de 160 kgf / cm2 você vai precisar de cimento, cuja marca é de pelo menos 400 kgf / cm2. Deve-se ter em mente que o volume da massa acabada de concreto é menor que o volume de seus constituintes secos – de um m3 vai sair 0,59-0,71 m3 Concreto misturado pronto. Para o cálculo da composição do concreto, consulte a tabela:

Tipo de enchimento Razão água-cimento Composição do concreto por volume (cimento: areia: cascalho (brita)) Volume de concreto pronto Consumo de material por 1m3
cimento, m3 S e M3 enchimento grosso, m3 água, m3
Assentamento quando testado com um cone 30-70 mm
cascalho 0,50 1: 1.4: 3.1 0,68 320 0,37 0,88 160
destroços, Pedregulho 1: 1.6: 3.1 0,59 360 0,46 0,89 180
cascalho 0,55 1: 1.7: 3.4 0,68 290 0,42 0,83 160
destroços, Pedregulho 1: 1.8: 3.3 0,60 328 0,49 0,90 180
cascalho 0,60 1: 1.9: 3,6 0,69 266 0,42 0,80 160
destroços, Pedregulho 1: 2.1: 3,5 0,61 300 0,52 0,87 180
Calado quando testado com um cone de 100-120 mm
cascalho 0,50 1: 1.3: 2.7 0,68 352 0,38 0,80 176
destroços, Pedregulho 1: 1.4: 2.7 0,59 396 0,46 0,90 198
cascalho 0,55 1: 1.4: 3.1 0,68 320 0,37 0,83 176
destroços, Pedregulho 1: 1,7: 2,9 0,60 360 0,51 0,87 198
cascalho 0,60 1: 1,6: 3,3 0,69 294 0,39 0,81 176
destroços, Pedregulho 1: 1.9: 3.1 0,61 330 0,52 0,85 198
Assentamento quando testado com um cone 150-180 mm
cascalho 0,50 1: 1.2: 2.6 0,67 370 0,37 0,81 185
destroços, Pedregulho 1: 1,4: 2,5 0,59 414 0,48 0,86 207
cascalho 0,55 1: 1.4: 2.1 0,67 338 0,39 0,82 185
destroços, Pedregulho 1: 1.5: 2.8 0,60 376 0,47 0,88 207
cascalho 0,60 1: 1.6: 3.2 0,67 310 0,44 0,82 185
destroços, Pedregulho 1: 1.8: 2,9 0,61 345 0,52 0,84 207

A seqüência de traçado da mistura de concreto é a seguinte: as porções medidas das grandes frações do filler são misturadas entre si; uma porção das frações da areia é medida separadamente, despejada sobre uma placa de madeira limpa (folha de metal), formando um leito; uma quantidade medida de cimento é derramada em um leito de areia e completamente misturada com areia; uma massa preparada de cascalho (pedra triturada) é introduzida na mistura de cimento-areia acabada e completamente misturada até uma composição homogênea (na forma seca).

Em seguida, uma quantidade medida de água é introduzida através de um regador, a mistura é agitada repetidamente até que uma massa homogênea de concreto seja formada. A mistura pronta de concreto deve ser usada dentro de uma hora a partir do momento em que a água é introduzida nele..

O cuidado ao escolher um enchimento permitirá que você obtenha não apenas concreto forte, mas o mesmo tipo de concreto ao usar diferentes tipos de cimento (ver tabela).

Grau de concreto por 28 dias, kgf / cm2 Concreto recebido
duro, exigindo uma vedação forte plástico, exigindo vibração elenco, não requer estilo
Assentamento de teste de cone
cerca de 10 mm cerca de 50 mm cerca de 100 mm
usado grau de cimento
200 300 400 200 300 400 200 300 400
50 1: 3.4: 5 1: 3.8: 6.5 1: 3: 5 1: 3.7: 5,8 1: 2.8: 4.4 1: 3.5: 4.9
75 1: 2,3: 5 1: 2.8: 5.5 1: 3,5: 6 1: 2.3: 4 1: 2.7: 4.8 1: 2.7: 5.2 1: 2: 3,5 1: 2,5: 4 1: 3: 4,4
cem 1: 2.1: 4.3 1: 2,5: 5 1: 3: 5,5 1: 1.9: 3,6 1: 2,5: 4,3 1: 2.8: 4.9 1: 1.8: 3.1 1: 2.1: 3.6 1: 2.6: 4.2
150 1: 1.9: 4 1: 2.3: 4.5 1: 1,7: 3,3 1: 2.2: 4.2 1: 1,6: 3 1: 2: 3,5

Nota: a composição do concreto é apresentada na seguinte proporção – cimento: areia: brita (brita).

A seguir, vamos falar sobre as composições de alguns concretos modernos..

Concreto grosso poroso

Este tipo de concreto é constituído exclusivamente por agregado graúdo – a areia está totalmente ausente em sua composição. A estrutura do concreto grande-poroso contém um grande número de vazios entre os grãos da filler, o ligante nela está contido em quantidade muito pequena – tudo isso leva a uma redução na densidade aparente desses concretos, quando comparados aos convencionais. Além disso, o concreto grosso tem baixa condutividade térmica..

As composições para concreto deste tipo contêm vários enchimentos, tanto naturais (brita ou cascalho de pedras pesadas, brita de pedra-pomes ou tufo) e artificiais (argila expandida e tijolo quebrado, pedra-pomes de escória, grande escória de combustível, etc.). A fração mínima de cargas para concreto grosso é de 5 mm, a máxima é de 40 mm, sua densidade aparente pode ser de 700 a 2.000 kg / m3 (depende do tipo de enchimento e consumo de cimento).

O principal objetivo do concreto poroso grande é criar paredes e divisórias de edifícios para vários fins.

Concreto grosso

Ao formar uma mistura de concreto, é importante monitorar estritamente a dosagem de água – quaisquer desvios na relação água / cimento no concreto grosso violam gravemente sua resistência (em maior extensão do que em outros tipos de concreto). Acontece o seguinte: mais água faz com que a pasta de cimento escorra da superfície do filler, prejudicando a homogeneidade da estrutura interna do concreto; a falta de água leva a um envoltório desigual do enchimento, dificultando fortemente a colocação da mistura de concreto.

A mistura de concreto grosso é realizada em betoneiras em queda livre ou com mistura forçada: ao usar um filler pesado – 2-3 minutos, com um filler leve – 4-5 minutos. A prontidão da mistura de concreto para uso é indicada por um reflexo característico nos grãos de enchimento recobertos por uma camada uniforme de pasta de cimento.

Uma das características do concreto grosso é o maior rendimento em relação ao concreto convencional. Substituindo concreto denso por concreto grande poroso, é possível obter economias significativas no ligante (cimento): com a introdução de cargas pesadas – em 25-30%, com o uso de cargas leves – até 50%. Neste caso, as propriedades de resistência do concreto grosso são totalmente consistentes com o concreto denso.

Devido às suas qualidades – baixa condutividade térmica, baixo peso volumétrico e consumo econômico de cimento – o concreto grande poroso é excelente para a criação de estruturas de parede.

Concreto leve

A vantagem desse tipo de concreto é seu baixo peso e excelentes propriedades de isolamento térmico, que não estão disponíveis no concreto convencional. Ao mesmo tempo, o concreto leve tem baixa resistência, mas isso não tem um efeito particular nas estruturas de construção onde são usados. A tecnologia para a produção de concreto leve não difere do esquema para a criação de soluções convencionais de concreto. O concreto leve inclui concreto de pedra-pomes, concreto de argila expandida, concreto de escória, etc..

Pedra-pomes é o único material natural usado em concreto leve como enchimento. O concreto de pedra-pomes tem um baixo peso volumétrico (de 700 a 1100 kg / m3) e suas propriedades de isolamento térmico são superiores às de outros tipos de concreto leve.

A argila expandida atua como enchimento no concreto de argila expandida; esse tipo de concreto leve é ​​usado para criar painéis de grande porte. Suas propriedades de resistência, mobilidade e comportamento durante a pavimentação são completamente semelhantes às dependências relacionadas a outros tipos de concreto..

O cimento de clínquer atua como um agente ligante para a escória de concreto; escórias da indústria metalúrgica (altos-fornos – granular, basculante e inchado) e escórias de combustível formadas após a combustão de antracita e carvão são usadas como enchimento. A escória usada em concreto de concreto como enchimento deve estar livre de lixo e inclusões de terra, conter partículas de carvão não queimadas em sua estrutura (para antracitos – mais de 8-10%, para carvão marrom – mais de 20%).

É possível reduzir o consumo de cimento na composição do concreto armado com a introdução de aditivos especiais que vedam e diluem o cimento. Por exemplo, esse aditivo pode ser a cal, o que permite não só reduzir o consumo de cimento, mas também melhorar a sua qualidade. Cinza, argila, farinha de pedra, etc. são usados ​​como aditivos especiais. Devido à introdução de aditivos, a moldagem da mistura de concreto armado é melhorada, caso contrário, isso exigiria a introdução de mais cimento.

Composições para concreto especialmente leve

Concretos particularmente leves têm um nome diferente – concretos aerados, estes incluem concreto aerado, concreto poroso com um enchimento altamente poroso, silicato de espuma, concreto de espuma, etc. Os concretos aerados são criados pela introdução de aditivos formadores de espuma em sua composição que criam poros de ar. Assim, o enchimento de ar das células de concreto se torna o principal enchimento em concreto especialmente leve. Devido às propriedades de alto isolamento térmico do ar, o concreto celular tem baixa condutividade térmica e peso volumétrico, baixa absorção de água e alta resistência ao gelo..

As propriedades de resistência do concreto celular são muito influenciadas por seu peso volumétrico, por exemplo, tendo um peso volumétrico de 800-1000 kg / m3, a resistência do concreto especialmente leve será de 50-75 kgf / cm2, com um peso volumétrico inferior de 600 kg / m3 a força será de 25-30 kgf / cm2.

Ao contrário de outros tipos de concreto, o concreto aerado pode ser facilmente processado com ferramentas comuns – um avião, um machado e uma serra, permitindo fazer várias lajes, painéis, conchas para isolamento térmico e proteção de redes de aquecimento, etc..

Entre o concreto celular, a última inovação é o concreto aerado. As composições para concreto aerado contêm lodo (trituração de uma mistura de cal, cal – 1,5-2% da massa de areia), cimento e um aditivo gerador de gás – pó de alumínio.

A mistura do concreto com o concreto aerado é amassada em uma betoneira, na qual se introduzem lodo e cimento alternadamente e, após 3 minutos, uma porção de pó de alumínio. A mistura é agitada durante 8 minutos, depois vertida em moldes e neles mantida durante 8 a 10 horas. Durante o período de espera, a massa de concreto aerado incha e forma uma protuberância. Após o término do período, a corcova é cortada, as fôrmas com a concretagem do concreto aerado são colocadas em autoclaves para tratamento a vapor a uma temperatura em torno de 100 ° C e pressão de 10 atmosferas.

O concreto aerado tem um peso volumétrico na faixa de 400-1000 kg / m3, é possível obter concreto aerado com menor densidade aparente (inferior a 400 kg / m3) se cimentos de nefelina (não queimados) forem usados ​​como um aglutinante.

O concreto aerado é usado para criar blocos e painéis para projetos de construção residencial e industrial.

O concreto aerado, um dos tipos mais populares de concreto celular, é criado a partir de uma mistura de cimento, areia, água e um aditivo incorporador de ar, como o sabão de colofônia. A mistura é batida em um misturador de concreto girando em alta velocidade – como resultado, uma massa espumosa é formada, que é despejada em moldes para presa e endurecimento. Existe uma outra forma de produzir espuma de concreto – a espuma é produzida separadamente, em um aparelho especial para espumação, e depois é adicionada à solução de concreto em uma betoneira convencional. O concreto espumoso obtido desta forma é mais uniforme em densidade do que aquele obtido em um misturador de alta velocidade.

A espuma de concreto tem uma densidade aparente de 400-800 kg / m3. Como todos os tipos de concreto aerado, o concreto espumoso encolhe significativamente durante o endurecimento, portanto, ele precisa de vaporização em autoclave ou envelhecimento por várias horas. No concreto espumoso que não é submetido a vaporização em autoclave, é necessário introduzir uma quantidade maior de cimento (350-450 kg / m3), seu encolhimento causa inúmeras rachaduras até a destruição completa em alguns casos. O concreto espumado autoclavado contém uma quantidade maior de areia, e o vapor em uma autoclave sob condições de alta temperatura e pressão de 8-12 atmosferas evita completamente seu encolhimento e rachaduras. A areia triturada serve de enchimento para espuma de concreto, em vez dela você pode usar tripoli (rocha sedimentar opala), marshalita (quartzo pulverizado) ou cinzas volantes de usinas de energia.

O silicato de espuma tem a mesma tecnologia de produção do concreto de espuma. A diferença é que, na produção de silicato de espuma, a cal moída (água fervente) atua como um aglutinante.

Para obter um m3 concreto de espuma vaporizado requer até 280 kg de cimento, e por um m3 o silicato de espuma requer 150 kg de cal. A estrutura celular da espuma de silicato é obtida no decurso de operações sucessivas: dissolução do agente espumante em água; agitando a solução até formar espuma; misturar o aglutinante e o enchimento com água; combinação de solução de concreto com solução de espuma e mistura em um misturador de concreto de espuma. O misturador de concreto para misturar silicato de espuma consiste em três seções de tambor: no primeiro tambor, a solução de concreto é misturada; no segundo – uma solução aquosa de um agente espumante; quando pronto, o conteúdo das duas primeiras seções entra no terceiro tambor, onde o silicato de espuma celular é formado. Em seguida – despejar a massa pronta de concreto em formas e vaporizar em autoclaves sob uma certa pressão e temperatura.

Os principais erros na elaboração do concreto:

  • a introdução de uma quantidade excessiva de água. O concreto duro é muito mais difícil de colocar do que o plástico ou o concreto moldado, então alguns aspirantes a construtores preferem adicionar água e, assim, facilitar sua tarefa. Com isso, o “excesso” de água, sem reagir com o ligante, retém seu estado livre na massa de concreto. Ele evapora com o tempo e deixa para trás poros que reduzem as propriedades de resistência do concreto;
  • compactação insuficiente da massa de concreto assentada (o assentamento é realizado sem vibração). Neste caso, o concreto contém um grande número de vazios preenchidos com ar – eles reduzem a resistência e o grau do concreto.
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