Většina projektů investiční výstavby je postavena z monolitického nebo prefabrikovaného železobetonu. Pro zajištění pevnosti a stability rámu konstrukce je nutné provést statický výpočet trojrozměrného modelu při současném konstantním a dočasném zatížení. Stálá zatížení jsou vlastní tíhou všech nosných a obklopujících konstrukcí, ze kterých je budova postavena. Proto každý projektant musí znát hmotnost kostky betonu a také algoritmus pro výpočet tohoto parametru.
Co určuje hmotnost betonu?
Hmotnost 1 m 3 betonu závisí na následujících parametrech:
- Třída a značka stavebního materiálu, která je ovlivněna množstvím cementu.
- Pohyblivost čerstvě připravené směsi, která závisí na procentuálním obsahu vody v tekutém betonu.
- Granulometrické složení a objemová hmotnost hrubého kameniva – drť, štěrk, keramzit a další inertní materiály.
- Kvalita, množství a objemová hmotnost drobného kameniva – písku.
- Přítomnost, hmotnostní podíl změkčovadel a dalších přísad.
- Procento vyztužení železobetonové konstrukce (v případě stanovení hmotnosti železobetonové krychle).
Podle fyzikálních a mechanických parametrů a množství přísad v tekuté betonové směsi se uvažované stavební materiály dělí na extra lehké, lehké, těžké a extra těžké. Každý typ tohoto stavebního materiálu má jinou měrnou hmotnost, vztaženo na 1 kubický metr jeho objemu.
Hmotnostní stůl 1 m 3 betonu různých jakostí a tříd
V tabulce níže vidíte, kolik váží 1 kostka betonu různých jakostí a pevnostních tříd. Pro výpočet byly použity poměry pro spotřebu cementu na 1 m3 betonu a plniva podle GOST 27006-2019 „Beton. Pravidla pro výběr kompozice.”
| Stupeň pevnosti betonu | Třída betonu | Moderní mezinárodní označení | Hmotnost 1 m3 betonu v kilogramech |
| M100 | V7,5 | – | 2365-2370 |
| M150 | V12,5 | С10/12,5 | 2365-2370 |
| M200 | V15 | С12/15 | 2365-2370 |
| M250 | V20 | С16/20 | 2345-2350 |
| M300 | V22,5 | С18/22,5 | 2345-2350 |
| M350 | V25 | С20/25 | 2345-2350 |
| M400 | V30 | С25/30 | 2375-2380 |
| M450 | V35 | С28/35 | 2375-2380 |
| M500 | V40 | С30/37 | 2395-2400 |
Tyto ukazatele hmotnosti v tabulce se mohou mírně lišit v závislosti na receptuře šarže, mechanických parametrech přísad a povolené chybě. Nejčastěji se však při výpočtech na staveništích uznává, že 1 kostka betonu váží 2400 kg.
Upozorňujeme také, že při přípravě betonu třídy M250 a vyšší se používají přísady snižující vodu.
Hmotnost 1 metr krychlový betonu v závislosti na druhu hrubého kameniva
Množství, granulometrické složení, pevnostní vlastnosti a objemová hmotnost hrubého kameniva i druh nekovových materiálů se do značné míry promítají do hmoty betonové krychle. Níže uvedená tabulka ukazuje základní hodnoty závislosti hmotnosti daného stavebního materiálu na typu plniva:
| Kategorie hrubého kameniva používaného při míchání tekutého betonu | Hmotnost 1 kostky betonu s různými druhy plniva v kilogramech |
| Drcený kámen nebo štěrk na bázi žuly | 2000-2500 |
| Porézní drcená vulkanická struska | 800-1600 |
| Bez hrubého kameniva – stavební materiál na křemičitém písku | 850 – 1250 |
| Bez hrubého kameniva – stavební materiál na keramzitovém písku | 550 – 1850 |
| Použití sopečného perlitu | 600 – 1200 |
| S plnivem hrubé vysokopecní strusky | 1150 – 1850 |
Variabilita číselných ukazatelů vlastní hmotnosti betonu v uvažované tabulce je vysvětlena rozdílnými mechanickými vlastnostmi plniv v závislosti na místě jejich těžby, drtící frakci, přítomnosti nečistot, kvalitě praní a dalších ukazatelích.
Světlo
Stavební materiály určené pro výstavbu nenosných konstrukcí s nízkou únosností. Vyznačují se zvýšenými tepelně a zvukově izolačními vlastnostmi, nízkou objemovou hmotností. Jako součást těchto materiálů se používá hrubé kamenivo ve formě keramzitového štěrku, vápencových skořápkových hornin, tufu, sopečné pemzy a dalších porézních složek.
Některé druhy lehkého betonu se připravují s přídavkem pěnotvorných činidel, výsledkem je pórobeton, pěnobeton a další moderní stavební materiály pro stavbu vnějších nebo vnitřních stěn.
Hmotnost 1 m 3 lehkého betonu je od 800 do 2000 kg v závislosti na poměru hydraulického pojiva a také druhu jemného a lehkého hrubého kameniva. Směsi s krychlovou hmotností menší než 800 kg jsou obzvláště lehké.
Těžký
Klasické stavební materiály používané pro stavbu nosných skeletů nízkopodlažních nebo vícepodlažních investičních budov a konstrukcí. Hnětou se s přídavkem žuly, vápenné drti nebo štěrku jako velkého plniva.
Hmotnost takových stavebních materiálů je podrobně popsána v tabulce výše. Při přípravě těžké betonové směsi značky M300 se používají následující poměry hlavních složek:
- Cement M500 – asi 310 kg.
- Křemenný písek – od 850 do 860 kg.
- Žula, vápenná drť nebo štěrk – od 980 do 990 kg.
- Voda – podle konzistence, v závislosti na požadované pohyblivosti a použití přísad snižujících vodu – od 180 do 185 litrů.
- Výsledkem je, že hmotnost 1 kostky betonu M300 je: 310 + 860 + 990 + 185 = 2345 kg.
Projektanti často berou v úvahu průměrnou měrnou hmotnost těžkých stavebních materiálů pro kapitálové stavby – 2500 kg na 1 m 3, což poskytuje zanedbatelnou míru bezpečnosti. Ačkoli podle GOST 25192-2012 „Beton. Klasifikace a obecné technické požadavky“, u těžkých betonů se má za to, že jejich krychlová hmotnost je v rozmezí 2000-2500 kg.
Zvláště těžké
Používají se pro stavbu vodních staveb, velkorozponových staveb, komplexních železobetonových tenkostěnných plášťů pro unikátní stavby, výškových konstrukcí s vyztuženým ztužujícím jádrem.
Hmotnost vysoce pevného stavebního materiálu je více než 2500 kg na 1 m 3. Tento ukazatel je ovlivněn počtem a typem komponent, jejich hmotnostním podílem v procentech.
Beton se dělí na extra lehký, lehký, těžký a extra těžký. Hmotnost stavebního materiálu je dána objemovou hmotností, počtem přísad a jejich druhem, může být buď 500 kg nebo 6500 kg. Nejžádanější těžký beton, vyrábí se na stavebním písku a drcené žule používané pro stavbu nosných konstrukcí, váží od 2000 do 2500 kg na 1 m 3, např. beton B25 třídy M350. Tyto ukazatele jsou nezbytné pro projektanta k sestavení návrhového modelu rámu konstrukce, určení velikosti a správné aplikace konstantních zatížení, jakož i k návrhu každého vertikálního nebo horizontálního prvku budovy, který zajišťuje její únosnost.
Hmotnost betonu závisí na použitých plnivech, kterými jsou drť, perlit, štěrk, tuf, hutní struska atd. Podle složení se stavební směsi dělí na extra lehké, lehké, těžké a extra těžké. Kolik váží kostka betonu určitého typu zjistíte z tabulky.
Hmotnost metru krychlového betonu
| Druh betonu | Hmotnost 1 cu. m, t |
|---|---|
| Na suti nebo štěrku | 2,4 |
| Na vulkanické strusce | 8-1,6 |
| Na křemenném písku | 8-1,2 |
| Na štěrkopísku | 5-1,8 |
| Na perlit | 6-1,2 |
| Na vysokopecní strusce | 1,2-1,8 |
Specifická hmotnost kolísá v širokém rozmezí. To je způsobeno rozdíly v charakteristikách betonu: materiály mají různé stupně hustoty a pevnosti, což závisí na poměru složek ve složení a způsobu míchání. Směsi připravované ručně jsou výrazně lehčí než beton vyrobený hloubkovým hutněním. Množství vody přidané do směsi také ovlivňuje výsledný výkon.
Hmota krychle betonu různých jakostí
| Označit | Hmotnost 1 cu. m, t |
|---|---|
| M100 | 2,494 |
| M200 | 2,432 |
| M250 | 2,348 |
| M300 | 2,389 |
| M350 | 2,502 |
| M400 | 2,376 |
| M500 | 2,298 |
Značka betonu je ukazatelem jeho pevnosti v tlaku. Označuje se písmenem M a číslem od 50 do 1000, které udává pevnost v tlaku. Indikátor je vyjádřen v kgf / sq. cm a závisí především na kvalitě použitého cementu při přípravě betonové směsi. Čím vyšší pevnostní stupeň, tím kratší doba tuhnutí materiálu, takže se s ním obtížněji pracuje. Beton vysoké jakosti je však také odolnější, proto je vhodný pro stavbu monolitických průmyslových budov, vodních staveb atd.
Stupeň pevnosti ovlivňuje hmotnost metru krychlového betonu. To je způsobeno nejen vlastnostmi komponent, ale také jejich poměrem. Čím více vody v betonovém roztoku, tím více se tvoří póry, které snižují pevnost materiálu ve ztuhlém stavu. Proto se beton vysoké jakosti vyznačuje nižší hmotností při stejném objemu.
Kolik přesně váží 1 kostka betonu je možné určit pouze empiricky. K tomu výrobci provádějí laboratorní testy a váží materiály, aby získané údaje zapsali do průvodní dokumentace pro šarži materiálu: do prohlášení, certifikátu, pasu. Postup vážení je nutné provádět pokaždé, protože výsledky se u jednotlivých šarží značně liší. Vlhkost složek, frakce plniv, kvalita cementu, druh písku atd. mohou ovlivnit specifickou hmotnost.
Hmotnost suchého a mokrého betonu
Indikátory vlhkosti ovlivňují měrnou hmotnost jakýchkoli materiálů: písek, štěrk, cement. Přítomnost vody ve složení betonového roztoku také zvyšuje jeho hmotnost, ale při výpočtu je důležité pamatovat: odpařuje se během tvrdnutí materiálu. Čím více kapaliny bylo ve složení zpočátku, tím významnější bude rozdíl v hmotnosti metru krychlového mokrého a tekutého betonu.
| Označit | Hmotnost suchého betonu, t | Hmotnost tekutého betonu, t.j |
|---|---|---|
| M100 | 2,18 | 2,366 |
| M150 | 2,181 | 2,36 |
| M200 | 2,182 | 2,362 |
| M300 | 2,183 | 2,358 |
| M400 | 2,170 | 2,35 |
| M500 | 2,180 | 2,355 |
Tabulka obsahuje přibližné údaje, protože není možné vypočítat přesnou měrnou hmotnost bez znalosti složení a poměrů složek. Tyto údaje jsou relevantní pro těžký (klasický) beton, široce používaný při výstavbě budov a konstrukcí. Při přípravě betonových řešení a výpočtu hmotnosti krychlového metru musí výrobci dodržovat normy předepsané v GOST 25192-82 a SNiP 2.03.01-84. Tyto regulační dokumenty definují fyzikální a technické vlastnosti stavebních materiálů, včetně jejich hustoty.
Vzhledem k výše uvedeným údajům je možné vypočítat průměrnou hmotnost kubického metru betonu – 2,4 t / cu. m. Indikátor průměrné hustoty lze použít v předběžných stavebních výpočtech pro výpočet přibližného zatížení základů a podlah. Při použití železobetonových výrobků by mělo být k výsledku přidáno přibližně 5–7 %. Získané hodnoty budou užitečné i při přepravě betonových směsí a malt.
