Как работает цемент в бетоне
Обновлено: 13.05.2024
Сегодня существует огромное количество различных стройматериалов, которые имеют свои преимущества и недостатки. Но, пожалуй, самым популярным из них является цемент. Его используют практически на всех этапах строительства, начиная от монтажа фундамента и заканчивая внутренней отделкой стен. Объяснить его популярность достаточно просто: он обладает высокой прочностью, вяжущим эффектом, позволяет скрыть любые дефекты, с легкостью выдерживает повышенные нагрузки, не боится отрицательных температур. Можно смело сказать, что до сих пор аналогов цементу просто не существует. Именно поэтому он еще долгое время будет оставаться №1 среди всех видов стройматериалов.
Что такое цемент?
Цемент – это стройматериал, который выступает в качестве вяжущего элемента в различных растворах. В целом он представляет собой серый порошок. В отдельно взятых случаях он может иметь изумрудный оттенок. Итоговый цвет цементного порошка зависит от добавок, которые в нём содержатся.
Чтобы получить бетонную смесь, необходимо смешать цемент, воду, песок. При необходимости могут добавляться и другие компоненты. Их выбор зависит от целей и задач, которые необходимо решить. После добавления воды все компоненты образуют пластичную массу, которая со временем начинает затвердевать и трансформироваться в высокопрочный искусственный камень.
История появления цемента
Первое упоминание о цементе появилось примерно 2200 лет назад. В те времена цемент готовили из извести, пемзы, туфа и вулканического пепла. Полученный состав использовали в качестве скрепляющего вещества при строительстве каменных зданий. Также из цемента изготавливали цельнолитые конструкции. Но они были недостаточно прочными, из-за чего их надёжность оставляла желать лучшего.
С каждым столетием качество цемента повышалось, и в 1824 г. Джозеф Аспдин разработал аналог современного портландцемента. Он отличался прекрасным вяжущим эффектом, благодаря чему его можно было использовать для приготовления бетона. Затвердевший материал отличался повышенной прочностью и износостойкостью.
Однако, несмотря на то, что он прекрасно выдерживал сжатие, растяжения бетона приводили к его разрушению. Инженеры обратили внимание на тот факт, что металлические балки, наоборот, не боятся растяжений, но плохо работают на сжатие. В итоге практически одновременно несколько специалистов пришли к выводу, что необходимо объединить эти две особенности.
В начале 1850-ых годов французский инженер Жан-Луи Ламбо построил небольшие лодки. В качестве исходного материала он использовал бетон, который армировал железной сеткой. Спустя несколько лет Уильям Уилкинсон стал первым, кто решил армировать металлическими балками бетонные панели. Полученные ЖБ-конструкции использовали при строительстве 2-этажного дома.
В 1854-м г. инженер-строитель Франсуа Куанье также проводил эксперименты с железобетоном. Он первым решил связать стальную арматуру перекрытий с боковыми панелями. Однако в массовом производстве железобетон начал использовать человек, который вообще не имел отношения к строительству, – это Джозеф Монье. В 1846-ом г. его назначили садовником в саду неподалёку от Лувра. Для пересадки апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему нужны были прочные и надежные кадки. Монье решил сделать их из бетона, но у него ничего не получалось. Полученные кадки все время трескались, даже не застыв. В итоге он решил укрепить их металлическими стержнями.
Тогда цемент не отличался прочностью и разрушался при малейших перепадах температур. Но на удивление Монье, его изобретение за 3 года интенсивной эксплуатации так и не вышло из строя – ни одна кадка не растрескалась. После этого садовник начал изготавливать из бетона и другие элементы ландшафтного дизайна.
Через несколько лет на парижской выставке он получил патент за использование армированного бетона в искусственных водоёмах. После этого последовало еще несколько патентов, в том числе за открытие ЖБ- балок, шпал, мостовых конструкций и других изделий. Через несколько лет вчерашний садовник стал самым узнаваемым человеком во Франции. Под его руководством был построен мост в замке Шазелье и еще много других конструкций.
Спустя некоторое время Монье продал все патенты инженеру-строителю Густаву Вайсу. Он, в свою очередь, сместил арматуру в сторону, что позволило повысить прочность и износостойкость железобетонных панелей. Можно смело сказать, что изобретение армированного бетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.
Я думаю многие даже постоянно имеющее дело с ним люди не смогут сказать, "ну бетон и бетон, сначала жидкий а потом застывает в камень". Уверен многие из них даже не знают, что действительно обозначает надпись «М-400» на мешке цемента.
Пожалуй самый богатый на мифы материал.
Из чего состоит бетон ?
• Из двух основных компонентов, цемента и заполнителя.
• Воды необходимой для реакции. (образование цементного камня)
• Присадок необходимых для предания определённых характеристик (необязательно).
Заполнитель – в основной своей массе это песок и щебень в определённой пропорции, но это может быть и отдельно песок, и даже отдельно щебень.
Присадки – их очень много, они как и легирование стали парой придают бетону очень интересные свойства. Но в 98% случаев основная задача присадки - это экономия цемента. (Применяются в основном на БСУ и ЖБК), частники о них просто не знают.
Что такое бетон и роль цемента.
Сам по себе цемент (вернее цемент+вода=цементный камень) достаточно непрочный материал. Легко можно провести эксперимент взять чистый цемент добавить воды и скатать небольшой шарик диаметром до сантиметра (больше не получится он треснет) дать ему застыть и набрать прочность. Вы спокойно разломаете его пальцами.
В бетоне всю нагрузку несёт заполнитель, а цемент просто не даёт смещаться частичкам заполнителя друг относительно друга. Если бы частицы заполнителя были пригнаны друг к другу как на этой головоломке цемент вообще не был бы нужен.
Если говорить проще.
Бетон - это смесь песка и щебня склеенная между собой цементом.
От чего зависит прочность бетона.
Заодно разоблачу очень популярный миф, что прочность бетона прямо зависит от марки цемента и является его потолком. То есть из цемента М-400 сделать бетон прочнее М-400 (B30) нельзя.
Как я уже говорил, основная задача цемента это не дать смещаться частицам заполнителя друг относительно друга. Сам по себе цемент не прочный и много не выдержит. И поэтому чем плотнее уложен заполнитель, чем лучше он соприкасается между собой тем выше прочность бетона.
Достигается это прежде всего правильным подбором заполнителя, его размерами, и правильным смешением. Если в обычном бетоне до B30 используется одна фракция (размер) щебня и одна фракция (размер) песка, да в общем не особо и важно какой.
То в более прочных бетонах, используется разный по фракции (размеру) песок ещё и определённой формы. А так же различный по фракции (размеру) и форме щебень. Поэтому получить из цемента М-400 бетон М-800(B60) реально.
Отсюда следует ещё один вывод, чем более грубая и угловатая форма у заполнителя тем выше прочность бетона. Галька и речной песок плохой выбор.
Что на самом деле значит надпись м-400 на мешке цемента.
Как писал выше, чистый цемент очень непрочный и его прочность не говорит не о чём. Поэтому в маркировке используется значение прочности пескоцементной смеси в пропорции 3:1 и 0,4 воды. Объём воды это очень важно, но об этом ниже.
Прочность бетона и вода, а так же зачем нужны пластификаторы.
Для начала один график, отображающий зависимость прочности бетона от соотношения воды и цемента по массе.
На нём хорошо видно, как сильно падает прочность от избытка воды. То есть если смесь песка с цементом в пропорции 3:1 и 0,4 воды имеет прочность М-400, то тоже самое с 1 частью воды имеет прочность М-100, падение в четыре раза!
Физика процесса очень проста, у лишней воды которая избыточна для реакции с цементом есть ровно два пути.
1. Потихоньку испариться оставляя вместо себя пустоты, что снижает прочность.
2. Остаться на месте, и в случае замерзания разрушить вокруг себя цементный камень. Что тоже снижает прочность.
Это кстати самая частая проблема при изготовлении самодельного бетона. Ведь обычный полужидкий бетон это как раз 1:1 и есть.
1:0,4 это полусухой бетон выглядит приблизительно так, но только с щебнем.
Конечно никакой речи о заливке его в опалубку или траншею и речи быть не может.
Способов решения тут ровно три.
1. Плюнуть на всё и заливать получившийся М75 (B5) или того хуже бетон.
2. Сыпать много больше цемента. (перерасход до двух раз)
3. Использовать присадки -пластификаторы. (самый известный С-3)
Просто факт.
Тротуарная плитка изготавливаемая методом вибропресования имеет водоцементное соотношение 1:0,25 это идеальное соотношение где вода вступает в 100% реакцию с цементом и получается самая высокая прочность и морозостойкость.
Присадки-пластификаторы – Как я писал выше основная задача таких присадок экономить цемент. То есть делать жетон «жидким» при водоцементном соотношении 1:0,4.
Принцип их действия очень хорошо может проиллюстрировать обычное мытьё рук. Помойте руки с мылом и без него. И почувствуйте разницу насколько по разному скользят руки. Пластификаторы делают тоже самое, только не с руками а заполнителем.
Набор прочности.
Прочность бетона «1» это марочная прочность бетона, на самом деле набор прочности продолжается и далее но очень медленно и через пару лет бетон становится в 1,2-1,5 раза прочнее марки.
О чём говорит этот график ?
Он разоблачает такой забавный миф о том что бетону надо дать набрать прочность в течении 28 дней, для дальнейшей работы.
Дать конечно надо, для фундамента достаточно 1 дня летом, для перекрытий 1 недели. (0,7 прочности).
Поскольку уже через день М200 бетон набирает 0,3 прочности и становится М-75. Что уже по прочности почти кирпич. И значительно прочнее любых блоков.
Материалы
Цемент – это распространенный материал не только в строительстве, но и в декорировании. Из него создают строительные блоки и целые фундаменты, элементы интерьера или сада. Но чаще всего он используется в возведении сооружений. Рассмотрим подробнее этот материал, что это такое и из чего делают цемент.
Что такое цемент — описание и технические характеристики
Сухой цемент выглядит как мелкий порошок, который при перемешивании с жидкостью переходит в пластичную массу. В таком виде материал может принимать любые формы под воздействием человека. После продолжительного контакта с воздухом масса застывает до твердого, каменного состояния.
Смеси принято делить по следующим признакам:
- Назначению.
- Времени, за которое раствор схватывается.
- Виду основного материала (клинкера).
- Скорости затвердевания.
- Веществам, входящим в состав.
- Показателям прочности.
К основным техническим характеристикам материала относят:
- Морозоустойчивость. Сколько раз можно заморозить и дать оттаять материалу без потери прочности.
- Прочность. Проверяют путем механического давления на затвердевший образец. В зависимости от скорости разрушения цементу присваивается та или иная марка.
- Срок, за который схватывается материал. Важно при проведении работ в холодное время года.
История появления и сфера использования
Цемент пришел на смену вяжущим смесям, затвердевающим на воздухе, – гипсу и известняку. Эти материалы обладали низкой водостойкостью и быстро разрушались под воздействием внешних факторов. Прочность воздушных вяжущих веществ пытались повышать, добавляя к ним обожженную глину мелкого помола.
Точно известно, когда изобрели цемент, – в 1824 году. Тогда появился современный портландцемент, названный так из-за английского острова Портланд, состоящего из известняковых пород. После добавления в портландцемент мелких камней, песка и воды раствор можно было применять в качестве бетона. Он хорошо выдерживал нагрузки на сжатие, но плохо работал на растяжение. Через несколько десятилетий начали использовать металлическую арматуру для укрепления конструкций из цемента.
В зависимости от типа добавок и физических свойств цемент применяют в разных сферах:
- изготовление скульптур или частей фасадов,
- декоративное покрытие,
- создание конструкций, находящихся в постоянном контакте с водой, кислотами или под землей.
Некоторые марки раствора используют для проведения аварийных работ в условиях пониженных температур.
Из чего сделан цемент, состав и пропорции сырья
Требования, предъявляемые к физическим и химическим показателям цемента, влияют на состав. Есть четкие пропорции того, из чего состоит цемент – это глина и известняк в соотношении 3:1.
Главные составляющие цемента:
- Клинкер (получают путем обжига известняка и глины. Под действием большой температуры происходит плавление и получается масса с большим содержанием кремнезема и диоксида кальция. От этих веществ зависят физические свойства материала).
- Гипс (от его количества зависит, как быстро затвердеет раствор).
- Добавки для придания тех или иных свойств.
Исходным сырьем при производстве цемента выступают различные горные породы. Это могут быть ископаемые карбонатного типа (мергель, мел, ракушечник, доломитовые породы) или осадочные породы (суглинок, лёсс, глинистый сланец).
Пропорции сырья для получения цемента:
- 60% – известь.
- 20% – кремниевый диоксид.
- 4% – алюминий.
- 2% – гипс.
К корректирующим добавкам относится: минерализаторы, железо, белитовый шлам, апатиты, глинозем и пр.
Самый распространенный состав цемента – портландцемент, имеет следующие пропорции: 25% кремниевого диоксида, 60% извести, 10% гипс и оксид железа, 5% глинозем.
Иногда говорят, что бетон – это то же, что цемент, но это неверное утверждение.
Марки цемента, какие бывают, применение
По ГОСТу упаковка смеси должна содержать информацию о нем: наименование, производителя, класс и марку. Марка обозначает предел прочности затвердевшего образца в килограммах на один квадратный сантиметр. Прочность зависит от того, из чего делали цемент.
Смеси с маркировкой М300 используют во время монтажа сооружений без больших нагрузок.
Цемент М400 подойдет для производства железобетонных изделий и малоэтажного строительства.
Марку М500 применяют для строительства многоэтажных объектов и производства ЖБИ повышенной прочности.
Самый прочный вид цемента – М600, используют для возведения мостов и строительства военных объектов.
Маркировка по виду добавок
Первым идет обозначение вида смеси:
- ЦЕМ I – обычный портландцемент, не имеющий добавок.
- ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками (если добавок от 5 до 20%, то в маркировку добавляют букву А, если от 21 до 35% – В).
- ЦЕМ III – шлакопортландцемент, содержит размолотый шлак (имеет три подтипа в зависимости от его количества в смеси: А – от 6 до 20%, В – от 21 до 35%, С – от 36 до 60%).
- ЦЕМ IV – пуццолановый цемент с добавками вулканического происхождения.
- ЦЕМ V – композиционный цемент, может включать в себя несколько добавок.
После латинских букв А, В и С кириллицей указывается тип присадки:
- И – известняк.
- М, МК – микрокремнезем.
- З – зола-унос.
- Ш – шлак.
- П – пуццоланы.
- Г – глиеж.
- К – композиционный, содержащий несколько присадок.
Соответствие класса и марки представлено в таблице:
| Класс | Марка |
| 22,5 | М300 |
| 32,5 | М400 |
| 42,5 | М500 |
| 52,5 | М600 |
После цифр могут идти буквы Б, Н или М. Они говорят о том, с какой скоростью затвердеет раствор: быстротвердеющий, нормальнотвердеющий или медленнотвердеющий. Этот показатель зависит от того, из чего была сделана цементная смесь.
Иногда на упаковке также встречается маркировка «СС». Она не относится к современному ГОСТу и говорит о том, что состав сульфатостойкий.
Что такое цементный клинкер
Клинкер – это материал, возникающий после первого этапа производства цемента. В специальной печи при температуре свыше 1000 градусов обжигают смесь известняка и глины. В результате получают гранулированный полуфабрикат.
Свойства готового клинкера определяются технологией нагрева, методом помола и охлаждения, составом сырья и добавлением присадок.
В клинкере обязательно присутствуют четыре элемента в определенных пропорциях: не менее 52% алита, 14-31% белита, 4-11% алюмината, 5-15% алюмоферрита.
Кроме изготовления цемента, клинкер используют для облицовки искусственных водоемов и печей, украшения фасадов зданий. Его применяют в качестве керамогранита для украшения интерьеров. Материал может выдержать высокую влажность, а также обладает хорошими теплоизоляционными свойствами.
Корректирующие добавки
Для доведения смесей до требуемых химических и физических показателей, при изготовлении цемента используют различные добавки, чтобы скорректировать его состав. Чаще всего их добавляют для получения оптимальной пропорции диоксида кремния и карбоната кальция в клинкере.
Недостаток диоксида кремния компенсируют добавлением в смесь песка или глины с высоким содержанием кремнезема. Для повышения количества диоксида железа добавляют колчеданные огарки.
Известковый компонент обычно не корректируют, так как его содержание в сырье является ключевым фактором использования именно такой извести для производства цемента.
В готовую смесь также добавляют корректирующие вещества, например, пластификаторы. Они повышают качество смеси, ее морозостойкость, улучшают физические свойства. Для этих целей используют апатиты, глинозем, кремнезем, плавиковый шпат.
Корректирующие добавки применяют для снижения стоимости готовых смесей. К ним можно отнести отходы других отраслей промышленности – колошниковую пыль (отделяется в доменных печах), газовые отходы ТЭС, шлаковые отходы цветной и черной металлургии.
Производство цемента, основные этапы изготовления
Сухой способ производства п/ц.
Процесс изготовления цемента состоит из двух основных этапов: производство клинкера и его перемалывание до вида мелкого порошка. Рассмотрим, как делают непосредственно цемент.
В первую очередь добывают сырье (глина и известняк), доставляют его до места переработки, измельчают и смесь обжигают под воздействием высоких температур.
С целью сокращения затрат на транспортировку, заводы по изготовлению цемента чаще строят недалеко от места добычи сырья.
Существует три способа изготовления цемента:
- Сухой.
- Мокрый.
- Комбинированный.
Измельченная глина попадает в мельницу, где к ней добавляют известняк. Компоненты перемешивают и размалывают. В результате получают шлам влажностью 40%, который погружают в вертикальный бассейн. На этом этапе происходит корректировка состава с помощью добавок и оценка качества шлама. Одобренная смесь перекладывается в горизонтальные накопители, где она ожидает обжига.
В печи для обжига под действием высоких температур шлам расплавляется в клинкер. После охлаждения, его отправляют в дробилки, а затем в мельницы. Туда же досыпают гипс и добавки. Готовый цемент проходит оценку качества, упаковывается и поступает в продажу, или отправляется навалом.
В сухом методе все исходные компоненты – мергель, мел, известняк, глину, уголь – пропускают сквозь сушильный барабан и загружают в мельницу. Измельченные и перемешанные составляющие проходят оценку, и происходит корректировка состава смеси. Далее она поступает в шнеки с целью увлажнения и образования гранул. После этого смесь поступает в печь для изготовления клинкера. Дальше процесс такой же, как и у мокрого метода.
В комбинированном способе сырье подготавливается также, как в мокром. Затем шлам в специальном фильтре обезвоживается до влажности 12-15%. После смесь обжигают в печи, и дальше процесс повторяет мокрый способ.
Теперь известно, как производят этот материал, что входит в его состав. Останется только вычислить, сколько же потребуется цемента по формуле или через специальные онлайн калькуляторы, и можно приступать к необходимым работам.
Материалы
Смеси на основе цемента давно вошли в группу востребованных материалов для различных видов строительных работ. Рассмотрим, из чего делают бетон, как отбирают базовые компоненты с химическими добавками, рецепты часто используемых растворов.
Состав бетона — что в него входит
В базовый состав бетона входят цемент, вода и зернистый наполнитель из песка, гравия или щебня. Зернистый наполнитель обеспечивает высокую прочность сухому остатку. Минеральный композит замешивается по рекомендуемым нормам, которые обуславливают заверенное качество готового материала.
Пропорции бетона разных марок
Основная классификация бетонов ведется по прочности: усредненная (М) и гарантированная (В). Первая в цифровом эквиваленте находится в пределах от 50 до 1000, вторая – от 3 до 40. Например, сухой остаток М250 может выдержать нагрузку в 250 кг/кв. см (за образец для испытаний берут куб монолита).
Классическая формула бетона выглядит так в ведрах:
- 1 – вода;
- 2 – цемент;
- 6 – песок;
- 10 – щебень.
Однако соотношения на самом деле могут значительно отличаться в зависимости от природы сырьевой базы.
В таблице представлены базовые рецепты. Они помогут с решением вопроса, как рассчитать марку бетона на основе компонентов в зависимости от типа связующего (М400 или М500) и заявленных характеристик рабочего состава.
| Бетон (М) | Пропорции бетона на 10 кг цемента М400 | Пропорции бетона на 10 кг цемента М500 |
| 100 | 10*46*70 | 10*58*81 |
| 200 | 10*28*48 | 10*35*56 |
| 250 | 10*21*39 | 10*26*45 |
| 300 | 10*19*37 | 10*24*43 |
| 400 | 10*12*27 | 10*16*32 |
| 450 | 10*11*25 | 10*14*29 |
| 500 | 10*10*22 | 10*12*25 |
Из таблицы видно, что для раствора с марочной прочностью М300 нужно взять 10 кг цемента М400 и 19 кг песка, 37 кг щебня. Раствор с аналогичными характеристиками можно приготовить из 10 кг цемента М500, 24 кг мелкого и 43 кг крупного наполнителя.
Пропорция воды для бетона может быть в пределах от 50 до 100 % в соответствии с объемом цементного вяжущего. Например, для бетона М100 вяжущий М500 не используют, а с М400 добавляют 1,03 части к одной цемента. Чтобы получить раствор М300, заливают 0,53 (с М400) или 0,61 (с М500) части от объема клинкерного порошка.
Какие требования предъявляются к цементам
В производстве бетона, как правило, используется три вида портландцемента с марками М400 и М500: шлаковый, глиноземистый или пуццолановый. Базовый критерий выбора здесь скорость образования отвердевшей массы. Соответственно, у первого расчет идет на 12, у второго на 10 и у третьего на 8 часов.
- помол 350-380 кг/кв. м с допустимой погрешностью в 10 %;
- густота смеси обусловлена содержанием воды 25-27 %;
- процесс затвердевания раствора занимает 2-5 часов.
Основные требования сводятся к срокам гарантийного качества исходного сырья. Для фундаментных и несущих конструкций применим только свежий порошок, только вышедший с фасовочного конвейера. Причина тому – быстрое снижение показателей клинкерного связующего. Через месяц это 10 %, через полгода – уже 30-35 %. Не менее важно соблюдение правил хранения вяжущего порошка. Это должны быть: герметичная упаковка, низкая влажность, деревянный настил, положительная температура.
Любые отклонения приведут к ускоренному снижению качества, образованию цементного камня. Такой материал пригоден будет только для стяжки пола или отливки пешеходной дорожки с армированием полотна, тротуарной плитки.
Что можно использовать в качестве заполнителя
В состав бетонной смеси добавляют только очищенный от природных примесей песок. Лучшим сырьем считается речная масса, так как карьерная естественным путем не промывается. Допустимо небольшое содержание глины, что придает раствору пластичность.
Крупной фракции наполнитель выбирают на основании требуемой марочной прочности. Это также касается определения соотношений компонентов в бетоне. Например, в комбинации с цементом М500 в смесь добавляют гранитную крошку. С вяжущим М350 могут присутствовать гравий или щебень.
Размеры и характеристики
Готовый для замешивания бетона строительный песок имеет округлую форму, практически идентичные размеры. Фракции зерен могут быть от 1,5 до 5 мм. Содержание остаточных природных примесей и глины для возведения ответственных конструкций допускается в пределах 5 %.
Для конкретной марки бетона применяется песчаная масса, в которой разница в размерах зерен не должна превышать 1-2 мм.
Крупный заполнитель должен быть с ломаными гранями. Округлые (как у гальки) формы обеспечивают слабые связи между компонентами смеси для бетона. По размерам различают три стандартные формы: 3-10, 10-20 и 20-40 мм. Мелкой зернистости наполнитель может быть добавлен объемом до 30 % от общего.
Если формирование бетонной конструкции подразумевает наличие армированного каркаса, то размер крупных зерен не должен превышать ⅓ минимального расстояния между отдельными прутьями. Для тонкослойной отмостки ориентируются на ее толщину и рассматривают ту же ⅓.
Требования к воде
В качестве растворителя применяется технически чистая вода. Здесь не должно быть твердых примесей, щелочей, кислот, масел и солей. Для приготовления рабочей массы в домашних условиях заливают водопроводную питьевую жидкость. Объем определяется содержанием цемента и функциональных присадок, уровнем влажности песка.
Применение добавок
Рассмотрим, из чего еще состоит бетонная смесь. Различного рода присадки добавляют в рабочий раствор бетона для корректировки тех или иных технических характеристик сухого остатка. Производство и применение таких материалов регламентируется действующим ГОСТом 24211-2008. Если предполагается металлическое армирование конструкций, то рассматривается ГОСТ 31384-2008.
К основным характеристикам сухого остатка относятся не только марочная прочность бетона. Производитель также указывает в сопроводительной документации морозостойкость (F), водопоглощение (W). На каждый из трех показателей можно повлиять с помощью функциональных добавок.
Противоморозные добавки
По технологии формирование сухого остатка, набор прочности должен проходить в условиях положительных температур (от 10 до 25 градусов по Цельсию). При низких показателях происходит кристаллизация влаги, что негативно сказывается на связке компонентов. Если строительство проводится зимой, то в раствор делают со специальными присадками. Они не влияют на качество бетона и позволяют проводить строительство зимой при температуре от -30 градусов по Цельсию.
Противоморозные добавки дополнительно способствуют ускорению процесса высыхания бетона. Зимой без них потребовалось бы более 2-х месяцев.
К плюсам относят естественность процесса набора прочности. Здесь не нужно утеплять опалубку, подогревать конструкции при минусовых температурах. Однако стоит отметить риск образования солевых подтеков, содержание токсичных веществ, строгие требования по пропорциям в составе бетона.
Гидрофобизаторы
Нередко из бетона отливают конструкции, которые в той или иной степени контактируют с влагой во время эксплуатации. Для цемента характерно низкое водопоглощение, но пористая структура полностью не исключает проникновения влаги в тело фундамента, цоколя либо стены из блоков.
Когда недостаточно устройства наружной гидроизоляции, в раствор добавляют гидрофобизаторы. Они способны заполнять микропоры, способствовать повышению плотности сухого остатка. Правда здесь ухудшается ситуация с теплопроводностью плиты.
Упрочняющие присадки
С этой задачей хорошо справляется армирующий каркас или сетки. Однако конструкции из бетона бывают толщиной менее 5 см, что исключает укладку сердцевины из прутьев. Здесь для усиления сопротивления к изгибам и сжатию используют волокна и жидкие присадки.
Технически упрочнители подразделяют на три группы: слабые, средние и сильные. Они также положительно влияют на стойкость бетона к морозам, снижают паропроницаемость.
Порядок изготовления смеси
В домашних условиях методика изготовления бетонного раствора практически не отличается от заводской. Пошагово мероприятие включает всего 3 этапа. Сначала в емкость засыпают сухие составляющие бетона. При этом сюда не входит гравий крупной фракции. После перемешивания засыпки вливают воду и жидкие присадки. Доведенную до однородности массу обогащают камнем. Здесь обращают внимание на сплошное укрывание щебня вяжущей массой.
Работая с бетономешалкой допустимо приготовление рабочего раствора в такой последовательности:
- цемент разводят в части воды относительно планируемой порции;
- в полученной пасте смешивают песок и мелкий щебень;
- в завершение добавляют остальные компоненты, доводят массу до однородного состояния.
Первый подход повышает риск скопления сухого порошка и пыльной части наполнителя на стенках емкости или барабана. Решением проблемы – только тщательное перемешивания смеси. Однако не стоит забывать об ограниченном сроке рабочего времени раствора.
Второй подход сложен относительно приготовления однородного цементного молочка. Этот процесс также занимает много времени. Здесь нужно помнить о скорости образования связей между клинкерным порошком и зерновым наполнителем.
В работе автобетоносмесителя имеются также свои недостатки. На перемешивание должно уходить ограниченное количество времени. Если оно превышено, то сухой остаток может сформироваться с расслоениями.
Бетон – один из самых популярных и востребованных сегодня материалов для строительства. Из него делают строительные элементы, из него строят монолитные сооружения, давно не редкость из него делают скульптуры, а в последние годы даже мебель!
Как строительный материал, бетон давно зарекомендовал себя. Технология монолитных сооружений зря считается недавно созданной – именно ее использовали при строительстве римского Пантеона. Конечно, с момента строительства здание не раз реставрировалось. Современные монолитные дома возводятся следующим образом: бетон заливают в опалубку, предварительно установив там каркас из арматуры. Жидкий материал принимает любые формы, так что именно этот метод позволяет возводить здания сложной конфигурации. Строители, конечно, оценили возможности и творят невероятное. Но при работе необходимо соблюдать технологию создания раствора, заливки, так что монолитные дома могут строить только высококвалифицированные рабочие.
Работа условно подразделяется на три этапа:
- замешивание всех компонтентов
- заливка бетона
- обеспечение условий для лучшего застывания
Важно. Часто бетонную смесь путают с цементной. Разница, однако, очень проста – в бетонной используются вода, песок и щебень, в цементной – только вода и песок.
Цемент – это порошкообразное вещество, которое при смешивании с водой превращается в массу, похожую на тесто, и застывает в течение суток. Часто цементом называют цементный раствор.
Компоненты и замешивание раствора
Бетон состоит из нескольких элементов: цемента, песка, щебня и воды, иногда добавляется пластификатор, антикоррозийные или иные добавки. Одного универсального рецепта не существует – для разных видов работ пропорции могут отличаться.
Важно: специалисты рекомендуют использовать два вида щебня – мелкофракционный и крупнофракционный, так смесь получится плотнее. Второй важный момент при выборе щебня – его прочность. Самым прочным является гранитный щебень. Для облегченного бетона используется известняк.
Статья «Фракции и характеристики щебня» ответит на вопросы более подробно.
Выбираем марку цемента
От марки цемента зависит общая прочность изделия. И это весьма важно, если вы делаете не ящик для цветов на дачу, а, к примеру, фундамент.
В маркировке бетона используются буква М и трехзначная цифра. Цифра – это прочность на сжатие в кгс/см2. Так, название М-250 означает, что прочность на сжатие составляет 250кгс/см2.
Важно: из-за сходства маркировки может возникать путаница между бетоном и цементом. Просто запомните, что для создания бетона марки М-200 используется цемент марки М-400, а для бетона М-250 используется цемент М-500. Непосредственно цемент М-200 используется для строительно-бытовых работ небольших объемов, для бетона его практически не используют, для создания ЖБИ требуется цемент начиная с марки М-300.
При создании железобетонных изделий используется марка М-200. Формула для нее: 1 : 2,8 : 4,8 – это 1 часть цемента, 2,8 частей песка, 4,8 частей щебня. Вода составляет 20% от общего объема смеси. Из 10 литров цемента М-400 получается 54 литра бетона марки М-200.
ГОСТ диктует следующий состав для марки М-200: цемент – 265кг, песок – 860кг, щебень – 1050кг, вода – 180л, пластификатор – 4,8кг. Еще одно его название - В15. Чаще всего для создания ЖБИ, а также большинства работ используют цемент М-400 или М-500. На 10кг цемента можно также ввести 1кг морозостойкой добавки, если планируются работы при минусовых температурах.
Желающим сделать всю работу самостоятельно стоит учесть, что:
- Самостоятельно добиться однородности будет довольно сложно – процесс требует физических сил и аккуратности. Если есть возможность – используйте электрическую бетономешалку.
- Масса в смесительной камере не должна занимать больше трети ее объема.
- Если бетономешалки нет, то следите, чтобы не было комков, масса должна получиться однородной.
- Бетон относится к быстрозастывающим смесям, так что не замешивайте сразу большие объемы, если не уверены, что они вам понадобятся. Застывание занимает 3-5 часов!
- Следите, чтобы в материале не было мусора, посторонних предметов, древесины – при разложении органика негативно влияет на плотность.
- Ни в коем случае не добавляйте лишнюю воду, иначе раствор не достигнет нужной прочности.
- Если на вашем участке кислотный грунт (торфяная или болотистая почва), то используйте антикоррозийные добавки.
- В зимнее время используйте противоморозные добавки.
- Не допускайте перегрева и замораживания получившейся массы.
Процесс приготовления бетона в бетономешалке выглядит следующим образом:
- В бак заливается 10 литров воды,
- Добавляются сперва гравий или щебень, затем песок,
- Раствор перемешивается в течение 5 минут,
- Добавляется еще 2 литра воды и цемент,
- Все перемешивается еще 10 минут.
Во время перемешивания выключать бетономешалку нельзя!
В среднем один цикл занимает 15 минут, что делает использование более двух таких агрегатов нерациональным. Ускоряют работу и ручные бетономешалки или дрель-миксеры. Главное – добиться однородности.
Доставка бетона – услуга, пользующаяся большой популярностью. В этом случае раствор привозится в готовом виде. Одна машина вмещает до 8м3. При необходимости заказывают сразу две машины.
Минусы у этого варианта тоже есть:
- Тяжелая техника не везде проедет, к некоторым объектам просто не подъехать,
- Недобросовестные поставщики могут выдать за бетон марки М-200 марку М-150, пользуясь тем, что клиент не разбирается в вопросе.
- Совсем недобросовестные продавцы стараются обмануть вас на полкубометра - доставляя меньше, чем вы заказали.
- Максимальное расстояние, на которое осуществляется доставка автомиксером – 70км, при большем расстоянии материал теряет свои качества.
- Нормированное время разгрузки у большинства предприятий составляет 30-40 минут. Если вам требуется больше времени – придется платить за простой транспорта, что порой существенно увеличивает цену.
Выбор марки бетона
Статья «Марки и классы бетона» ответит на вопросы более подробно.
Где используется М-200
Самым часто встречающимся заблуждением является то, что М-200 подходит для заливки любого фундамента. Это в корне неверно! Бетон М-200 подходит только для основания легких малоэтажных домов – домов из бруса, дерева, для дачных домиков. Из него делают свайный и ленточный фундамент. М-200 также не применяется в многоэтажном монолитном строительстве.
Если присмотреться – можно увидеть крупнофракционный и мелкофракционный гравий.
Возникает логичный вопрос – почему же тогда именно из него делают плиты перекрытия? Отвечаем:
- Бетон усиливают арматурным каркасом.
- Обработка на производстве, что позволяет получить более высокую прочность.
- В обработку входит использование вибростола, что полностью исключает пузырьки воздуха, а просушка плит в печи для сушки позволяет быстро достичь прочности 65-75%, что в обычных условиях наступило бы только через месяц.
Итак, М-200 подходит для:
- Создания многопустотных плит для много- и малоэтажных строений (на заводе ЖБИ),
- Стяжки и полов (не путать с монолитными перекрытиями!),
- Заливки фундаментов в малоэтажном домостроении,
- Строительства дорожек, лестниц, бордюров, и т.д.,
- Создания небольших архитектурных объектов,
- Внутренней и наружной отделки.
М-200 может относиться к облегченным или тяжелым видам бетона – все зависит от наполнителя. Если добавить известняк – то будет облегченный вариант, если гранитный щебень – то тяжелый.
В малоэтажном монолитном домостроении, а также для фундамента более тяжелых домов используют бетон М-250, а для многоэтажных домов - М-300. М-200 также подходит для подготовительных работ перед заливкой основной массы.
Фундамент из бетонного раствора
До замешивания смеси или до заказа машины должны быть проведены подготовительные работы. А конкретно – уже должна быть вырыта траншея под фундамент, сделана подушка из песка, гравия, гидроизоляции, установлены арматурный каркас и подготовлена опалубка.
Лить смесь в одну точку в надежде, что он разольется по всему периметру, не получится. Заливка производится из разных точек. Именно в этом часто заключается проблема с доставкой готовой массы при помощи тяжелой техники – требуется либо подготовить подъезды к местам заливки, либо у бетономешалки есть насос для подачи в нужную точку. Но обычно такая техника нужна при монолитном строительстве домов, и ее заказ стоит недешево.
Часто возникает вопрос о том, что делать, если у вас не хватило материала? Можно ли укладывать смесь частями?
Да. Существует два способа укладки частями: так называемые горячий шов и холодный шов.
Время застывания занимает от пары часов при температуре 20C и до шести-восьми при 0C. Увеличить время застывания можно при помощи постоянного перемешивания уже залитого раствора, но строители не советуют часто применять этот способ. Быстрое затвердевание происходит в первые пару суток после заливки. При этом добавление следующей партии материала приведет к трещинам.
Итак, до начала схватывания вполне можно залить следующую партию, швов при этом не образуется. Это и есть технология «Горячего шва».
Если вы не успели провести работы до начала схватывания первого слоя, то придется выждать двое-трое суток, пока не произойдет частичное застывание. После затвердевания его необходимо почистить металлической щеткой, а также убрать пыль и мусор. Также необходимо проверить прочность конструкции. Это технология «Холодного шва».
В обоих случаях перед заливкой второй партии с поверхности удаляется белая пленка, затвердевший слой очень жидкого цемента. Для этого используют как лопаты, так и просто мощный поток воды. Для каждого типа фундамента СНиП определяет требования, касающиеся расположения швов и арматуры. Оптимальными считаются горизонтальные швы, но в определенных случаях допустимы вертикальные и угловые.
После заливки бетона наступает черед его уплотнения при помощи виброплит и виброреек. Уплотнение повышает прочность за счет устранения воздуха. Иногда используется штыкование.
Существуют смеси, которые не требуют уплотнения – с добавлением пластификаторов. Такие добавки повышают и прочность конструкции за счет исключения воздействия виброплит.
Уложенный раствор накрывается пленкой, при необходимости засыпается сверху опилками и периодически поливается водой – соблюдение режима влажности положительно сказывается на прочности. А вот пересохший материал теряет свою прочность. Опалубка разбирается только через две недели, а начинать строительство – через 2-4 недели, в зависимости от погоды. Чем холоднее на улице – тем больше требуется времени для застывания. Стандартный срок для полного застывания – 28 дней при температуре 20°C.
Читайте также: