O que realmente acontece se eu variar proporções de cimento e areia na argamassa?

Ao preparar argamassas de cimento, as proporções de areia e cimento podem variar o AFAIK. Sempre usei a proporção "1 a 3" recomendada por padrão (um volume de cimento para cada três volumes de areia).

O que realmente acontece se eu alterar a proporção - como isso afetará a argamassa e por que eu iria querer isso?

Os códigos e outras guias fornecem combinações nominais de mix com desempenho razoável em condições gerais.

Em geral, uma mistura 1: 2 dará uma força melhor do que uma mistura 1: 3. Mas é bem possível que uma mistura de 1: 0,5 possa ter um desempenho pior. A resistência provém da transferência de força entre partículas entre grãos de areia e também da resistência ao cisalhamento proporcionada pelo cimento que atua como adesivo. Assim, os códigos fornecem combinações balanceadas conhecidas que são satisfatórias.

Para obter controle completo sobre as propriedades de uma mistura de argamassa / concreto, você deve considerar os seguintes critérios:

1. Quantidade de cimento: Como regra geral, aumentar o cimento aumenta a resistência. Além de um certo ponto, ele também age negativamente. Como a transferência de força maior em uma matriz de concreto / argamassa é resultante da interação areia-areia, o excesso de cimento tornará a argamassa muito frágil, pois as partículas de cimento não podem transferir a força de contato normal - elas são boas em fornecer resistência ao cisalhamento. Como o cimento é caro, em aplicações de baixa resistência como estradas, a quantidade de cimento é menor para otimizar o custo.
2. Quantidade de água: Geralmente, o teor de água variando de 20% a 35% (p / p de cimento) está considerando uma faixa operacional segura. Um baixo teor de água fornece baixa resistência e mistura menos manobrável para condições planas, como assentamento de estradas. Um teor de água mais alto é geralmente usado em condições específicas, como estender a pilha usando tremie - onde a natureza de fluxo livre da mistura é necessária. Embora a alta água também leve a menor resistência, existem outras soluções alternativas (mencionadas a seguir).
3. Quantidade de areia: Uma quantidade muito alta de areia tornará sua mistura muito frágil e fraca contra todos os tipos de forças. Para M20, M25, etc, a proporção geral é de 1: 3. No entanto, para o mix de alta resistência (M35 +), é melhor usar 1: 2 e mais ou menos isso.
4. Valor agregado: os agregados têm duas razões para estar lá - economia e força. Eles são baratos e fornecem como um bom enchimento. Quantidades muito altas e muito baixas de agregado dão pouca força, mas uma solução econômica variada. Uma quantidade moderada é boa o suficiente.
5. Forma agregada: Geralmente, o aumento da curvatura da partícula agregada aumenta a resistência, pois proporciona maior área de contato e melhores recursos de intertravamento.
6. Arrastamento de ar: Um alto conteúdo de ar na mistura leva a uma resistência menor. É por isso que o concreto de alta resistência é vibrado antes de depositar para expelir os pequenos bolsões de ar. Um baixo conteúdo de ar proporciona baixa manobrabilidade; portanto, às vezes, os 'arrastadores de ar' (aditivos químicos) são usados ​​para fornecer a natureza de fluxo desejada sem comprometer a alteração do conteúdo de água e, consequentemente, da resistência.
7. Aditivos: aditivos físicos como 'pó de sílica fina', 'cinzas volantes' permitem a redução do cimento e proporcionam economia. a sílica fina é ... muito fina, de modo que penetra no menor dos vazios e oferece boa força de contato, reduzindo o conteúdo de ar. As cinzas volantes são um substituto geral do cimento. É um subproduto de usinas termelétricas e é muito barato. Até 15% de cimento pode ser substituído por sílica fina e até ~ 40% por cinzas volantes. Aditivos químicos, como super plastificantes, proporcionam um aumento efetivo da trabalhabilidade, ou mesmo uma redução da água em uma trabalhabilidade semelhante - proporcionando assim uma maior resistência.

tldr; Atenha-se à mistura recomendada.

Leia e vote novamente nesta outra resposta excelente .

Agora, aqui vem a ciência:

Concreto, argamassa e argamassa são misturas de cimento Portland, água e agregados (areia e, no caso do concreto: cascalho).

O concreto é usado para fins estruturais e sua principal função é suportar uma carga. O concreto ideal é um bloco sólido e monolítico de rocha, sem cimento. Obviamente, isso não é muito viável. A melhor coisa a seguir é uma mistura composta principalmente por agregados, com classificação fina para incluir todos os tamanhos, de poeira a pedras, para minimizar a quantidade de cimento necessária para colá-la. Quanto menos cimento, mais forte o concreto, desde que haja cimento suficiente para mantê-lo unido.

A argamassa é semi-estrutural. Ele existe para colar tijolos, mas deve ser capaz de suportar a carga em camadas finas. é principalmente areia grossa, mantida em conjunto com cimento Portland. São as forças Areia contra Areia que dão força à argamassa, então eu ficaria relutante em reduzir a quantidade de areia na mistura.

Argamassa e conjuntos finos não são estruturais, pois não são necessários para suportar qualquer peso real. Eles são usados ​​na telha para impedir o movimento lateral ou para nivelar um membro estrutural (isto é, sub-pisos). São principalmente areias finas e cimento Portland.

Agora precisamos considerar o próprio cimento. A relação w / c (água-cimento) é o fator mais significativo na resistência final do cimento curado. Quanto menos água você ingerir, mais forte será o produto final (novamente até um certo ponto mínimo). Portanto, isso nos diria que, para um bom cimento, queremos uma mistura relativamente seca. Errado. Existem outros dois fatores. outro: trabalhabilidade e cura.

Trabalhabilidade: É a facilidade de derramar, moldar e suavizar a argamassa. Obviamente, você quer que uma argamassa seja um pouco mais rígida que um concreto, pois o concreto é derramado e a argamassa é espalhada. Tem que ser capaz de se levantar por conta própria. Mas, se você o tornar rígido demais, não poderá trabalhar. A solução é adicionar mais água. Para membros estruturais, existem adjuntos chamados superplastificantes, que trabalham para melhorar a trabalhabilidade sem alterar a razão w / c, mas não são úteis / econômicos em uma argamassa. É também por isso que eu não consideraria aumentar a quantidade de areia - você perderá a trabalhabilidade.

Cura: O cimento nunca para de curar. No entanto, consideramos 28 dias uma cura completa, na qual o cimento atinge sua resistência nominal. A cura é o processo pelo qual as partículas de cimento se ligam às partículas de água disponíveis e endurecem. Isso significa que a água deve estar presente pelos 28 dias completos! Depois que a mistura original estiver definida, devemos manter a superfície úmida. Você verá almofadas estruturais cobertas com plástico - isso reduz a evaporação. Você também verá caminhões de água pulverizando as almofadas recém-derramadas para mantê-las molhadas. (O pré-vazamento de alta qualidade geralmente é curado a vapor na fábrica) No entanto, no caso de uma argamassa, nossa superfície exposta é pequena e vertical, dificultando a adição da água necessária após o fato, portanto, devemos incluir o excesso de água na mistura. Obviamente, isso reduz a força da relação w / c,

Como você pode ver, esta é realmente uma ciência muito complexa, com muitos fatores a considerar. O resultado é que você ou eu não devemos mexer com as mixagens recomendadas sem uma boa razão - não temos a experiência nem o conhecimento para entender as consequências. - A indústria determinou que os mixes padrão são o melhor compromisso de uso geral para muitos fatores conflitantes.

Isso afetará a força e a longevidade da sua argamassa. Embora eu não seja um especialista aqui, DEVE haver uma solução ideal para esse problema. Que mistura vai durar o maior tempo possível, se apega fortemente à pedra que a cerca, é forte na compressão, etc.?

Efetivamente, esse é um problema de otimização de múltiplos critérios, que foi resolvido há muito tempo pela prática para encontrar a combinação que melhor satisfaz todos os objetivos combinados. De fato, se você for um pouquinho em uma direção, descobrirá que alguns desses objetivos serão melhor alcançados, enquanto outros serão prejudicados. É assim que esse problema se comporta. Então a questão agora é: suponha que eu adicione mais areia (ou outro agregado) à mistura? O que vai acontecer? Muito provavelmente (e novamente, estou apenas adivinhando os efeitos exatos agora mesmo quando falo fora do punho) a mistura ficará mais forte na compressão, mas em algum momento ela corroerá mais facilmente, ficará menos pegajosa. É claro que em algum momento, adicione muita areia e tudo o que você tem é uma pilha de areia, que não possui as propriedades de argamassa que você deseja.

Da mesma forma, suponha que eu aumente a proporção de cimento? Faz sentido que grude melhor na pedra circundante agora, mas não é tão forte na compressão.

A adição de mais água à mistura tem outras consequências, também otimizadas no nível recomendado. Portanto, se você adicionar água, a mistura fica mais úmida, mais fácil de trabalhar, mais pegajosa, mas também mais desleixada. Não vai ficar no lugar. Também pode alterar o tempo de cura.

O que quero dizer é que todos esses parâmetros foram escolhidos para serem ótimos para o grupo de características que definem o que é argamassa e o que deve fazer - as propriedades físicas da argamassa. De fato, esses parâmetros foram otimizados por experimentos simples por pedreiros durante anos, até estabelecerem uma mistura que satisfaz razoavelmente os melhores valores em um ponto robusto e estável às variações de material.

Tendo dito tudo isso, agora vou fazer uma pequena pesquisa real sobre o assunto. Por exemplo, este site me diz que a proporção de areia e cimento pode estar entre 1: 2 e 1: 3, o que altera a resistência da mistura em termos de capacidade de suportar cargas compressivas. Ele também menciona que adicionar cascalho à mistura aumentará a força.

Enquanto leio mais, também vejo que a qualidade do cimento é um fator. Com material barato, você precisa de mais cimento, portanto isso provavelmente é definido pela composição do próprio cimento. (Existe cal na mistura? Quanto?)

Vou parar por aqui, pois existem muitos fatores envolvidos. Que tipo de areia você usa? Areia composta de esferas perfeitamente redondas, todas do mesmo tamanho, será facilmente viável. Mas não será muito forte. A areia "afiada" fraturada com muitas arestas afiadas com tamanhos variados de partículas será menos fácil de misturar, menos fácil de trabalhar, mas mais forte em termos de propriedades do material curado.

Uma mistura de tamanhos agregados também mudará as coisas. Areia muito fina exigirá mais cimento na mistura, uma vez que as partículas minúsculas têm mais área de superfície para o volume especificado, portanto, é necessário mais cimento para revestir a areia para obter uma boa adesão. Mas areia fina é mais fácil de misturar, mais fácil de trabalhar, mais fácil de colocar em um local. Se a superfície que ela deve fixar também for muito irregular, ela pode ficar melhor. Mas adicionar agregado maior a uma mistura aumentará a resistência à compressão, uma vez que pedras grandes são mais fortes. (Em algum momento, isso transforma a argamassa em concreto.) Aqui está uma citação que eu encontro em um site:

"A argamassa é uma mistura de cimento / areia / água (e geralmente cal) projetada para instalar unidades de alvenaria como bloco de cimento, pedra ou tijolo. A argamassa é" pegajosa "e adere ao bloco, pedra ou tijolo. O concreto é projetado para suportar sozinho."

Embora tenha certeza de que não abordei todos os fatores aqui, isso deve lhe dar uma idéia. Existem muitos parâmetros envolvidos. Não é apenas a quantidade de cimento e areia que é importante, mas a formulação exata do cimento, o tipo de areia, a quantidade de água.

Sou pedreiro praticante há quarenta anos e vi o efeito a longo prazo da mistura 1: 3 em comparação com a mistura 1: 2. Com a preparação adequada da base sob os pés e durante toda a construção, recomendo a mistura 1: 2, particularmente com laje e superfícies que sofrerão muito tempo. Porém, minha experiência é quase exclusivamente em pedra e posso ver onde o uso da mistura mais suave com tijolo e bloco pode ser mais benéfico. (Para evitar rachaduras no tijolo ou bloco.) Direi que construí paredes de contenção e estruturas de laje usando a proporção de 1: 2 há mais de 30 anos, que não possuem rachaduras até hoje. (26/01/16) A proporção de 1: 2 parece aguentar água muito melhor que a de 1: 3. Mais uma nota. O ciclo de congelamento / degelo é um grande inimigo de todo trabalho de alvenaria e a intrusão de água pode ser muito prejudicial.

Mais alguns pontos para pensar:

• Se a argamassa for muito dura, ela não flexionará e, portanto, tenderá a rachar mais separando-se dos tijolos.
• Se a argamassa for mais dura que o tijolo, a argamassa se desgastará mais lentamente do que o tijolo na chuva / vento; outro ao longo do tempo deixará a argamassa de fora, que coleta água e enfraquece os tijolos.
• A renderização mais dura também permite a passagem de menos vapor d'água, e pode parar / diminuir a respiração do edifício.

Por isso, às vezes, uma argamassa flexível mais fraca feita com cal (e sem cimento) é melhor.