Гравий, щебень и песок, входящие в бетонную массу, должны иметь зёрна различной крупности для того, чтобы между ними не было пустот. Чем меньше зазоров между наполнителем, тем меньше потребуется песка и цемента. Считается, что объем пустого пространства в песке не должен быть выше 37%, в гравии - 45%, в щебне - 50%. Измерить эти величины можно следующим способом. Подобранную смесь или каждый заполнитель отдельно насыпают, не уплотняя, в 10-литровое ведро. Затем наливают в него воду тонкой струйкой до краёв. Объём пустот определяют по количеству влитой жидкости. Например, если влито 4,5 л, то, соответственно, пустое пространство составляет 45%.
Состав заполнителя подбирают, используя стандартные сита. Гравий или щебень просеивают через сито с ячейками диаметром 80, 40, 20, 10 и 5 мм, песок - 5; 2,5; 0,5; 0,3 и 0,15 мм. Зёрна, которые остались в сите, называют фракцией заполнителя.
Существует два способа подбора заполнителя:
- наибольшая крупность заполнителя - 40 мм.
Гравий или щебень просеивают через сито диаметром 40 мм. Оставшиеся на сите зёрна называют верхним остатком. Затем то, что прошло, просеивают через 20 мм сито. Остатки называют первой фракцией, прошедшие зерна просеивают через сито 10 мм, не прошедшие считаются второй фракцией. Далее используют сито 5 мм, остатки - третья фракция, а прошедшие зерна - нижний остаток.
Чтобы приготовить крупнозернистую смесь берут по 5% верхнего и нижнего остатка и по 30% первой, второй и третьей фракций. Верхний остаток можно заменить первой фракцией в количестве 5%. Смесь такого состава можно сделать из двух фракций: 50-65% первой, 35-50% третьей или из трех: 40-45% первой фракции, 20-30% второй и 25-30% третьей.
- наибольшая крупность заполнителя - 20 мм.
Отличается от вышеописанного способа лишь тем, что просеивание гравия или щебня начинается с сита 20 мм и заканчивается 3 мм. А песок - от 2,5 мм до 0,3 мм.
Таким образом, подбирают зерновой состав гравия или щебня в песке. Нужно отмерить определённое количество разных фракций и тщательно перемешать, чтобы равномерно распределить зёрна по всей массе. Размеры крупных зёрен должны быть не более 1/4-1/5 наименьшего размера конструкции детали. Для тонких плит наибольшая крупность заполнителя может достигать 1/3 и даже 1/2 толщины плиты. Для железобетонных конструкций с густой арматурой наибольшая крупность зерен должна быть не более 40 мм, а иногда и 20 мм. Размер зерен не должен быть больше 3/4 расстояния между стержнями или прутьями арматуры.
Цемент следует использовать такой марки, которая превышала бы заданную марку бетона в 2-3 раза (для портландцемента - в 2 раза, для других - в 3 раза). Например, для бетона марки 160 кгс/см2 надо применять цемент марки не менее 400 кгс/см2.
Если цемента в бетоне слишком много, это приводит к перерасходу бетона. Если же мало, то снижается плотность бетона, водопроницаемость, морозостойкость, ржавеет арматура.
В процессе приготовления бетонной массы смесь уменьшается в объёме. Из 1 м3 сухой смеси можно получить от 0,59 до 0,71 м3 бетонной массы. Поэтому для приготовления 1 м3 бетонной массы надо брать больше сухих материалов. Например, для одного состава бетона требуется 0,445 м3 песка, 0,87 м3 гравия, 0,193 м3 цемента (250 кг), 179 л воды; для другого - 0,395 м3 песка, 0,880 м3 гравия, 0,198 м3 цемента (260 кг), 185 л воды; для третьего - 0,445 м3 песка, 0,880 м3 гравия, 0,204 м3 цемента (265 кг), 189 л воды.
Важно умело подобрать зерновой состав заполнителя, чтобы получить бетон одной и той же марки, но с разным содержанием цемента.
