Бетон - самый востребованный в мире строительный материал. Практически все эксплуатируемые человечеством сегодня здания и сооружения возведены с применением бетонной смеси.
Состав и виды бетона
Бетон - это окаменевшая пластичная масса (бетонная смесь),
полученная в результате перемешивания до однородного состояния вяжущего материала, заполнителей, воды и добавок.
Составляющие бетона:
- вяжущий материал (цемент, гипс, полиэфирная смола, кремнезем и др.) - способствуют затвердеванию смеси;
- заполнители (песок, щебень, гравий и т.п.) - образуют базовый объем смеси и формируют тело бетона;
- вода – растворитель и химический реагент, входит в реакцию с цементом и превращает смесь в монолитную массу;
добавки – улучшают качества и характеристики бетона, например, морозоустойчивость.
Для выработки качественного бетона все ингредиенты должны микшироваться в точных пропорциях.
Бетон по назначению разделяют на обычный и специальный.
Обычный бетон используется при строительстве зданий, возведении различных конструкций, как материал для столбов,
бордюров и других каменных изделий.
Бетон классифицируют по трем главным показателям: прочности, морозоустойчивости и водонепроницаемости.
Кроме этого бетон по плотности делится на легкий, тяжелый и особо тяжелый.
Последний вид бетона принадлежит к категории специальных и имеет ограниченное применение.
Отличия категорий бетонов по плотности образуются за счет заполнителей смеси.
Специальные виды бетона производятся для эксплуатации в экстремальных условиях.
Особые свойства бетона образуются благодаря различным специальным добавкам.
Цемент
Цемент - главный компонент бетона, связывающий между собой остальные составляющие смеси.
При смешивании цемента с водой получается вязкая масса, довольно быстро затвердевающая.
В настоящее время производится около 40 различных видов цемента для разных сфер использования.
Наиболее распространен портландцемент. Его получают при измельчении до состояния порошка клинкера
(продукт обжига соединения известняка и глины с повышенным содержанием силикатов кальция)
и гипсового камня с введением в смесь минеральных добавок.Отличается высокой прочностью и быстро затвердевает.
Наиболее важной характеристикой цемента является прочность.
В зависимости от величины предела прочности на сжатие после затвердевания цемент стандартизирован по маркам.
В России производятся его марки М200, М300, М400, М500 и М600. Цифра в маркировке обозначает максимальное давление в единицах кгс/см2,
которое выдерживает отлитый в форме куба затвердевший образец цемента.
Применение той или иной марки цемента обусловлено предназначением строящегося объекта.
В индивидуальном строительстве используется преимущественно цемент марки М500 или самая распространенная марка М400.
Необходимо соблюдать требуемые условия хранения цемента, чтобы он не потерял сухость и сыпучесть.
При нарушении условий хранения цемент может быстро поглотить влагу из воздуха и утратить свои основные качества.
Песок
При изготовлении бетона заменить песок в качестве заполнителя можно только мелким щебнем,
позволяющим уплотнить смесь с наименьшими зазорами между ее частицами.
Для изготовления бетона используют песок с частицами примерно равного размера фракции от 1.5 до 5 мм .
В песке не должно содержаться сторонних примесей и глины, которая сильно снижает прочность бетона.
Если в используемом песке содержатся какие-либо включения (грязь, мусор, корни растений), его надо промыть и просеять через сито.
Иначе в затвердевшем бетоне могут возникнуть пустоты, из-за которых со временем образуются трещины.
Песок имеет свойство адсорбировать в себя воду, отчего увеличивается его вес без видимого изменения занимаемого объема.
Влажность песка надо учитывать при составлении правильного соотношения компонентов бетонной смеси.
Определить процент воды в песке можно так:
- предварительно взвешенный 1 кг сырого песка поместить в емкость и прогревать на плите 10 — 15 минут;
- не давая остыть песку взвесить емкость с ним;
- из полученного результата вычитаем вес емкости и получаем чистый вес высушенного песка;
- разность между 1 кг и весом высушенного песка умноженная на 100% и будет процентом влажности песка.
Щебень, гравий
Заполнители гравий или щебень обеспечивают прочность бетона. Лучший щебень (гравий) - это раздробленная горная порода (известняк, гранит и др.).
Размер фракций щебня может быть от 5 до 70 мм. Наиболее часто используется мелкий щебень фракции 5 — 20 мм.
В заполнителе не должны присутствовать пыль, мусор и включения глины.
При самостоятельном замешивании бетона лучше перемешать крупный щебень или гравий с мелким.
Если нет возможности использовать для трамбовки спецтехнику,
смесь гравия разных фракций создаст более плотное слеживание частиц заполнителя и не допустит образования больших пустот.
При вычислении потребного количества составляющих смеси необходимо учитывать величину пустотного пространства материала.
Для его определения ведро емкостью 10 л доверху (без горки) засыпается щебнем. Затем туда заливается вода до момента,
пока она не выйдет на поверхность. Объем залитой воды в литрах, умноженный на 100% является показателем пустотного пространства
Песок, щебень, гравий надо складировать как можно ближе к месту изготовления бетона.
Для предотвращения загрязнения и набора влаги от земли насыпи заполнителей лучше ссыпать на водонепроницаемую подстилку либо
заасфальтированный участок. Если заполнители ссыпаны прямо на почву, желательно не использовать нижний слой, соприкасающийся с ней.
Вода
Необходимо использовать только чистую воду, не содержащую щелочей или кислот.
От объема воды в бетонной смеси зависит пластичность последней.
Недостаток или переизбыток воды в смеси негативно отражается на качестве бетона.
Объем воды, необходимый для замеса бетона с конкретными характеристиками,
можно узнать из таблиц, приводимых в профильной справочной литературе.
Добавки
Пластификаторы. Добавляются для придания бетонной смеси большей текучести или вязкости.
Их использование может увеличить или уменьшить количество воды, требуемое для замеса раствора.
Применение пластификаторов целесообразно при плотном армировании или заливке фундамента сложной формы.
Вспомогательные составляющие. Для придания бетону специфических качеств используются особые добавки.
С их помощью можно, например,
обеспечить схватывание и затвердевание смеси при минусовой температуре воздуха или при наличии большого количества влаги.
Армирующие добавки. В случаях, когда армирование бетона обычным способом проблематично (например, выполнение узкой стяжки),
используются специальные армирующие добавки. Это полипропиленовое или поливинилхлоридное волокно.
Не обладая особой твердостью и прочностью этот материал применяется для предотвращения растрескивания
плит перекрытия в местах сопряжения, или при формировании бетонного пола поверх не выровненного грунта.
Современные стандарты требуют от производителей бетона обозначать маркировку своей продукции. Маркируются основные свойства бетона:
M — марка;
В — класс;
П — подвижность. Это способность смеси расплываться и заполнять объем, в который она заливается;
F — морозостойкость. Показатель отражает число циклов замерзания-оттаивания, выдерживаемые бетоном;
W — водонепроницаемость. Это особенность бетона выдерживать сквозное просачивание воды под давлением.
Марка и класс бетона
Это главные показатели, на которые ориентируются строители при выборе бетона.
Марка бетона после буквы М обозначается цифрами от 50 до 1000 (например, М50, М100, М500),
где цифра — это среднее значение предела прочности бетона на сжатие в кгс/см2.
Он определяется в результате сжатия под специальным прессом образцов смеси бетона,
заготовленных в виде кубиков и отвердевавших при оптимальных условиях 28 суток.
Чем больше цифра в обозначении марки бетона, тем он прочнее и содержит больше цемента.
Величина марки бетона взаимосвязана с показателем класса прочности бетона. Он характеризует прочность бетона на сжатие,
обеспеченную с вероятностью не менее 0,95. Обозначается буквой В и цифрами после буквы (например В5, В10).
Цифра выражает давление в Мпа, которое способен выдержать бетон в 95 случаев из 100.
Существует формула пересчета одного показателя в другой:
В = (М * 0,79)/10.
В специальной литературе публикуются таблицы соответствия разных марок бетона классам прочности.
Каждая марка имеет свою преимущественную область применения.
Соотношения и пропорции для приготовления
Использование привозного замешенного бетонного раствора на строительстве не всегда возможно или экономически оправдано.
Типичные случаи, подтверждающие вышесказанное:
- для строительства необходимо менее 4 кубометров бетонной смеси;
- бетонирование идет эпизодически (заливка свайных фундаментов, многоярусных конструкций);
невозможность подъезда на стройку бетономешалок;
цена доставки на стройку существенно увеличивает себестоимость привозной готовой бетонной смеси.
В перечисленных ситуациях бетонную смесь необходимой марки можно приготовить непосредственно на строительном объекте своими силами.
Технология замеса бетонного раствора довольно проста,
но требует затрат времени на подготовку компонентов и достаточных усилий на их смешивание до состояния однородной массы.
Пропорции составляющих смеси подбираются с учетом требуемой марки бетона,
от точности их соблюдения зависит качество отлитой конструкции.
Главной составляющей смеси является цемент, от него отмеряют все остальные пропорции.
В профильной литературе приводятся таблицы соответствия марки бетона с требуемой для его получения маркой цемента.
Для ориентира считается, что марка используемого цемента должна быть примерно в 2 раза выше требуемого класса прочности бетона.
Кроме цемента характеристики бетонного раствора непосредственно зависят от качества заполнителей, воды и добавок.
Точный вес всех компонентов для замеса идеального раствора определить трудно,
поскольку в каждом конкретном случае составляющие имеют различную влажность и размеры фракций.
Поэтому лучше придерживаться тех пропорций, которые рекомендованы в специализированной литературе.
При небольших объемах строительных работ количество и пропорции составляющих раствора проще измерять в ведрах.
Но необходимо иметь в виду, что компоненты бетонной смеси имеют разный объемный вес.
Чаще всего в индивидуальном строительстве при подготовке бетонной смеси ведрами берется соотношение
частей цемент/песок/щебень примерно 1:2,5:4,5 для цемента М400.
Такие пропорции приблизительно подходят для бетона марки М200.
Чем выше марка цемента, тем больший объем заполнителей надо добавлять в смесь на одну его часть для получения готового
бетона определенной марки.
Оптимальное соотношение добавляемой в раствор воды к цементу — 0,5, но в
зависимости от назначения бетона оно может повышаться максимум до 1,04.
Недостаточное количество воды в растворе затрудняет его перемешивание до однородного состояния,
избыток воды ухудшает прочность бетона.
Порядок замеса бетона
Замешивать бетон удобно в широкой емкости. Насыпать составляющие смеси в ведра надо без горок.
Рекомендуется соблюдать следующую последовательность действий:
- высыпать в емкость песок согласно определенной пропорции;
- рассыпать поверх песка необходимое в пропорциональном соотношении количество цемента и перемешать все до
вида смеси однородного цвета;
- необходимое количество воды постепенно, небольшими объемами добавлять в емкость одновременно
перемешивая смесь до состояния однородного раствора серого цвета без комков и сухих остатков;
в емкость засыпать щебень и перемешивать до тех пор, пока каждая его частица не покроется раствором.
Необходимая пластичность смеси достигается за счет добавления воды,
но излишнее ее количество в растворе значительно снижает прочность бетона.
Порядок замеса в бетономешалке:
- залить во вращающийся барабан немного воды, высыпать туда цемент и перемешать до состояния серой однородной жижи;
- постепенно засыпать в барабан необходимое количество заполнителей и перемешать около трех минут;
- добавить в получившийся раствор немного воды и перемешать до однородного состояния.
Особенности замеса бетона при минусовой температуре воздуха
В строительстве стандартами допускается проводить заливку бетона в холодное время при добавлении в раствор морозостойких модификаторов.
Кроме того все заполнители должны закладываться в бетономешалку теплыми.
Поэтому их предварительно надо обработать подогретой водой.
Влажность заполнителей от этого возрастет и общий объем воды для замеса раствора должен быть уменьшен.
Как заливать бетон?
Перед заливкой бетона надо подготовить основание. Для фундамента это может быть котлован или траншея,
смонтированная опалубка и заранее подготовленная почва
(песчаная подушка, гидроизоляция и т. п.). Кроме того, надо установить армирующий каркас.
При поэтапном армировании площадку с уложенной арматурой заливают смесью и выдерживают паузу для схватывания первого слоя.
Затем укладывают второй слой арматуры и заливается бетоном. Необходимо при заливке удалять воздушные пустоты.
Бетон уплотняется куском прута арматуры или строительным вибратором. Бетон обретает прочность 2 - 2,5 недели, в зависимости от погоды.
Через две недели после бетонирования разбирается опалубка.
