Цементобетон

Тяжелые бетоны

Отличие тяжелого вещества от обычного — наличие кварцевого песка. Он является основным компонентом мелкозернистой смеси. Песок обеспечивает устойчивость, плотность, морозостойкость конструкции из тяжелого силикатного вещества. В некоторых случаях применяют известняковые добавки, кремнеземистые смеси и прочее. Применение: строительные работы (ЖБИ, элементы конструкций), отделка наружных конструкций, гражданские постройки, жилые сооружения.

Недостаток: низкий модуль упругости, находится на несколько ступеней ниже цементных образований. Это негативно сказывается на деформациях при кратковременных значительных нагрузках

Обратите внимание, что ползучесть силикатного камня на порядок ниже цементного

ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ ПРИ СОЗДАНИИ СИЛИКАТОБЕТОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

При создании силикатобетонных материалов осуществляется следующий порядок:

1. добыча песка, выделение из него крупных фракций;
2. добыча известняка, его термический обжиг;
3. дробление извести;
4. смешивание извести, песка, гипса, помол в шаровой мельнице;
5. приготовление смеси. В бетоносмесителях при принудительном перемешивании к извести, песку, добавляют воду;
6. формирование заданных изделий;
7. твердение в автоклавах отформованных деталей при диапазоне температур 174 – 200 градусов, давлении в пределах 0,8 – 1,5 МПа. Если требуется изготовить плотное изделие, пользуются известью, имеющей удельную поверхность до 5000 см2/г, песок с показателем 4000 см 2/г;
8. охлаждение изделия в автоклаве либо после извлечения из автоклава.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ КАЧЕСТВО ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ

На качество автоклавных силикатных деталей зависит не только структура и состав добавок, но и правильность управления физическими явлениями, которые происходят на разных стадиях обработки смеси в автоклавах.

По объемной массе силикатные бетоны подразделяют на:

• силикатные тяжелые бетоны,  которых заполнителями служат гравий, песок, щебень;
• силикатные легкие бетоны, в них наполнителем выступает керамзит, вермикулит;
• силикатные ячеистые бетоны, в роли наполнителя выступаю пузырьки воздуха, распределенные равномерно по всему объему изделия.

Внимание! Если изделие эксплуатируется по всем правилам, арматура, находящаяся в силикатном плотном бетоне, не подвергается химической и атмосферной коррозии.

Формовка крупногабаритных изделий осуществляется непосредственно на строительной площадке, прочность таких изделий (на разрыв) достигает 60 МПа.

Классификация бетона

Рассматривая виды бетонов и их классификацию, вы сможете выделить несколько типов этого материала. Среди прочих факторов, которые позволяют подразделить состав на отдельные группы, следует упомянуть усредненную плотность. Одним из вариантов бетона является сверхтяжелый, усредненная плотность которого составляет больше 2450 кг/м3. В процессе производства используются гематит и магнетит. Эти породы являются рудными. Предварительно их измельчают до окалины, стружек или опилок. Материал используется при строительстве атомных электростанций и при необходимости защиты помещений от радиационного излучения.

Еще один вид тяжелого бетона – одноименный материал, плотность которого достигает 2400 кг/м3. Тогда как минимальное значение равно 1700 кг/м3. Этот материал является наиболее распространенным видом смеси, ведь подходит для строительства несущих и подземных конструкций, а также возведения простых стен, фундаментов и перегородок. Основным компонентом раствора выступает щебень из горных пород, среди них:

• гранит;
• диабазит;
• известняк.

Рассматривая виды легкого бетона, следует выделить одноименный состав, плотность которого достигает 1700 кг/м3. Эта смесь может иметь пористые заполнители, которые иногда даже не используются. Заполнители могут быть искусственными или естественными. Структура внутри имеет замкнутые поры. Такие бетоны обладают хорошими теплоизоляционными свойствами и используются в частных домах.

Среди видов легкого бетона – сверхлегкий материал, плотность которого не превышает 450 кг/м3. Такие смеси используются в качестве теплоизоляционного ячеистого материала, который обладает большим количеством пор на основе легких пористых заполнителей. Такие конструкции популярны своей высокой теплоизоляцией и могут использоваться не только для утепления полов, стен и потолков, но и в роли целостной конструкции.

Главные отличия

Таким образом, есть четыре основных отличия цементных и бетонных растворов:

• область применения (бетон может применяться везде, в то время как цементный раствор используется в основном для кладок и заделки швов между отдельными элементами);
• консистенция (наличие наполнителя разных фракций в бетоне придает ему особую прочность, чего нельзя сказать о цементном растворе);
• возможность декоративной отделки (цементный раствор с большим успехом применяется в декоративных целях в отличие от бетонного раствора, где наличие крупных наполнителей не даст возможности добиться желаемого эффекта);
• долговечность. Правильно изготовленный бетонный раствор со временем становится прочнее и выдерживает практически любые нагрузки, поэтому может применяться не только для изготовления конструкций, но и для заливки фундаментов. О цементном растворе такого сказать нельзя, так как через время даже самая качественная штукатурка начинает образовывать трещинки.

Приготовление бетона

Если изготавливать бетон вы решили самостоятельно, то на чистый пол или в специальный бак необходимо насыпать горку песка и гравия

Важно соблюдать необходимые пропорции, на следующем этапе засыпается цемент. Смесь перемешивается, а в верхней части горки делается углубление в виде кратера

Туда наливается вода.

Для получения однородного раствора сухую смесь необходимо подсыпать с краёв. Когда изготавливается строительный бетон с использованием бетономешалки, нужно для начала налить 10 л воды в бак, а после добавить гравий и песок. Состав перемешивается в течение нескольких минут, а после добавляется ещё 2 л воды и цемент. Жидкость добавляется в необходимом количестве до получения требуемой консистенции бетона.

Бетон марки М200: государственные стандарты и некоторые особенности

Этот материал может относиться к легким или тяжелым разновидностям, что зависит от заполнителя. Пропорции регламентируются технической документацией и остаются неизменными. В состав бетона М200 входят:

• цемент;
• заполнитель;
• песок;
• добавки.

Заполнителем может выступить щебень или гравий, а вот добавки используются для повышения износостойкости, прочности и скорости схватывания. В общем случае материал обладает водонепроницаемостью класса W2, тогда как подвижность относится к классу П2. Эта смесь соответствует уровню морозостойкости F50.

Данный раствор применяется в монолитном и каркасном строительстве. Он распространён при необходимости устройства полов, формирования подбетонка и укладки стяжек. Отлично зарекомендовал себя бетон М200 при обустройстве ленточных фундаментов. Раствор идет на изготовление сборных элементов по типу лестничных маршей и тротуарной плитки.

Если бетон изготавливается по государственным стандартам 7473-94, то он соответствует нормативным требованиям. Пропорции этой смеси выглядят следующим образом: 1 единица цемента марки М500, 4,8 единиц щебня и 3,2 единицы песка. Иными словами, для того чтобы получить куб бетона, необходимо подготовить 860 кг песка, 265 кг цемента и 1270 кг мелкофракционного щебня. Объем используемой воды должен быть равен 180 л. Ее количество не должно превышать 20% от веса всех ингредиентов.

Дополнить этот бетон, ГОСТ которого был упомянут выше, можно пластификаторами, стабилизирующими веществами, гидрофобизатором, морозостойкими компонентами и присадками для увеличения прочности. Основным достоинством описываемой марки является низкая стоимость по сравнению с прочными вариантами

Поэтому если на конструкцию не будет оказываться сильное воздействие в процессе эксплуатации, то следует обратить внимание именно на эту марку бетона. Она обладает хорошей сцепляемостью с металлическими поверхностями и подходит для заливки железобетонных фундаментов

Этот бетон, ГОСТ которого обязательно должен соблюдаться, может оказаться более морозостойким, если осуществить теплоизоляционные работы. Среди отрицательных свойств этого материала следует выделить низкую степень водонепроницаемости.

Плотность

Само изделие нельзя назвать плотным строительным веществом. Находящиеся в конструкции ячейки получаются из-за улетучивания излишков влаги, а также из-за того, что во время уплотнения раствора удаляется не весь воздух. Уровень плотности увеличивается в том случае, если были подобраны зернистые дополнительные компоненты, сделан правильный баланс между водой и цементом, после использования пластифицирующих веществ, а также при полном контроле за уплотнением бетонного раствора.

Если показатель плотности ячеистого изделия растет, то улучшаются и другие его параметры – крепость, противостояние влаге, перепадам и влиянию температур, сопротивляемость коррозии. Сырой материал после изготовления и кладки обязательно следует скорее уплотнить. По ходу уплотнительных операций нужно убрать воздушные пузырьки из массы, тщательно распределить раствор. Это поможет достигнуть повышенной плотности готового строительного материала. Однако вследствие подобных манипуляций изделие выходит достаточно тяжелым.

Если нужно получить легкий бетон типа В15, то в качестве дополнительного компонента стоит добавить керамзит. А для типа В25 лучше подойдет ракушечник.

Теплопроводность

Теплопроводностью называется

способность материала проводить тепло.

Чем материал плотнее по своей структуре, тем он теплопроводнее или «холоднее»; чем он более порист, тем он «теплее». Теплопроводность материала зависит также от влажности материала. Вода, заполняющая поры или пустоты в материале, проводит тепло, поэтому влажный материал является более теплопроводным.

Исходя из таких соображений, обычный бе юн не годится для применения в качестве стенового материала в жилищном строительстве. В строительной технике для этих целей применяются бетоны, отличающиеся пористой структурой. Они характеризуются меньшей теплопроводностью и потому могут применяться в качестве материалов для стеновых ограждений. К таким бетонам относятся:

• а) бетоны на легких заполнителях (металлургических и котельных шлаках, керамзите, пемзе и т. п.);
• б) крупнопористые (беспесчаные) бетоны, получаемые из вяжущего, воды и крупного заполнителя— легкого или обыкновенного;
• в) ячеистые бетоны, которые характеризуются наличием распределенных по всей массе материала замкнутых воздушных пор, что обусловливает малый объемный вес и высокие теплоизоляционные свойства изделий из ячеистого бетона.

Наиболее распространены следующие основные способы получения ячеистых бетонов:

• а) применение газообразующих веществ (газобетон) ;
• б) использование предварительно взбитой пены (пенобетон, пеносиликат, пеногипс, пеношлак и др.);
• в) введение в смесь избыточного количества воды с последующим ее испарением.

За рубежом преобладает способ производства ячеистых материалов на основе газообразующих веществ (алюминиевый порошок). В России широко применяется способ, основанный на смешивании цементного теста с предварительно взбитой пеной.

Ячеистый бетон на основе пены получается в результате отвердевания массы, приготовленной из вяжущего вещества, наполнителя, воды и пенообразователя. Для получения такой массы строительный раствор или тесто должны быть взяты литой консистенции; смешивание должно быть произведено тщательным образом.

Для приготовления ячеистых бетонов применяют пенобетономешалки.

Применяются различные пенообразователи — клееканифольный, сапониновый и смолосапониновый, алюмосульфонафтеновый, ГК, казеино-канифольный, жидкостекольный и др.

К наиболее распространенным видам ячеистых материалов относятся:

• пенобетон, получаемый смешиванием цементного теста или раствора с отдельно приготовленной пеной;
• пеносиликат, получаемый при смешивании известково-песчаного раствора с пеной.

Аналогично указанному при смешивании известково-песчаного раствора с газообразующими веществами можно получить газосиликат.

По аналогии с бетонами растворы, приготовленные на пористом заполнителе (шлаке и др.), относятся к теплым растворам.

Преимущества и недостатки

Как и любой материал, ячеистый бетон не лишен плюсов и минусов.

1. Одно из самых значимых качеств – показатель теплопроводности. Материал обладает достаточно высокой способностью к сохранению температуры, что существенно повышает его ценность. Данный факт легко объясним: все дело в структуре материала, поры которого содержат воздух, являющийся теплоизолятором. Данная характеристика сочетается с достаточной прочностью.

Как следствие, применение изделий из ячеистого бетона при строительстве в виде блоков, значительно сократит расходы на утепление, а в будущем, и на отопление.  Звукоизоляционные характеристики также находятся на высоком уровне.

1. Материал безопасен для окружающей среды и человека. Он не выделяет в атмосферу вредных веществ.
2. Изделия из ячеистого бетона просты в обращении, что значительно повышает скорость строительства, и дает возможность возведения конструкций своими руками. Кроме того, материал сравнительно легкий, что, в свою очередь, снижает нагрузку на фундамент при возведении стен, с использованием таких блоков.
3. Высокая сейсмостойкость конструкций, построенных из данного материала.
4. Сочетание показателей прочности, плотности и веса оставляют позади многие строительные материалы.
5. Способность к паропроницанию позволяет «дышать» строениям, возведенным с использованием ячеистого бетона. Таким образом, в помещении устанавливается благоприятный микроклимат.
6. Так как состав ячеистого бетона характеризуется наличием минеральных компонентов, материал не гниет и не подвергается иным биологическим повреждениям.
7. Долговечность ячеистых бетонов – высока. По заявлению производителей, дом, возведенный из этого материала, прослужит не менее 50-60 лет.

Несмотря на большое количество преимуществ, ячеистый бетон обладает и недостатками. Применение его вызывает некоторые сложности и универсальным материал назвать нельзя.

Еще раз обратим внимание на то, что ячеистый бетон – это материал пористый. Данный факт одновременно является и плюсом, и минусом

Все дело в том, что изделия обладают высокой водопоглощающей способностью. Накопленная влага может кристаллизироваться в период преобладания отрицательных температур, и нанести непоправимый вред структуре изделия из ячеистого бетона. В связи с этим, такие строения требуют технически верной отделки как снаружи, так и изнутри здания.

Изделия из ячеистого бетона отличаются хрупкостью. Чаще всего это проявляется при транспортировке и в процессе работ, когда механические воздействия наиболее вероятны.

Однако данные недостатки вполне можно нивелировать

В первом случае, путем правильно выполненной кладки, отделки и верно подобранными материалами, а во втором – осторожностью в обращении

Структура (пористость)

Пористость бетона наряду с прочностью считается одной из основных характеристик. С точки зрения структуры выделяют 4 типа бетона:

1. Слитный (плотный), когда все межзерновое пространство занято вяжущим материалом (цемент). Этот тип бетона отличается повышенной морозо- и водостойкостью.
2. Крупнопористый бетон, когда пустоты наполнены воздухом.
3. Поризованный бетон, когда пустоты в межзерновом пространстве заполнены легкими заполнителями (газом или пеной).
4. Ячеистый бетон, когда пустоты создаются намеренно с помощью специальных порообразующих добавок.

К параметру пористости в частном строительстве относятся негативно, считая, что излишнее количество пустот ослабляет будущую конструкцию. И это правда, однако пористость нельзя воспринимать негативно, поскольку этот параметр регулируется в зависимости от назначения и условий эксплуатации будущей постройки, конструкции или бетонного изделия.

Свойства бетона

Бетон должен быть пластичным или полужидким, и как правило, его можно сформировать ладонью руки. Очень жидкая бетонная смесь также может быть сформирована, если не ладонью, то с помощью формы. В пластичной бетонной смеси все зерна песка и других заполнителей заключены и «подвешены» в цементной пасте. Ингредиенты не склонны разделяться при транспортировке, и когда бетон затвердеет, становятся однородной смесью всех компонентов. Правильно приготовленный бетон должен быть пластичным, не комковаться, а медленно перетекать без разделения на составляющие.

Рис. 3 Мера подвижности бетона (высокая осадка конуса по сравнению с низкой осадкой конуса)

Осадка используется как мера подвижности бетона (рис. 3). Измерение осадки представляет собой стандартный метод испытаний, который состоит из помещения образца свежего бетона в конусообразную форму и уплотнение бетона стержнем арматуры. Форма поднимается и бетон оседает. Расстояние по вертикали между бетоном, уложенным в форму и осевшим бетоном называется осадкой конуса бетона. Бетон с низкой осадкой имеет жесткую консистенцию, и чем выше осадка, там влажнее смесь. В строительной практике, тонкостенные бетонные элементы и густо армированные элементы часто требуют более высокой осадки (но никогда жидкой консистенции) смеси для удобства укладки.

Удобоукладываемость отражает простоту укладки, уплотнения, и отделки свежего бетона. С одной стороны, бетон должен быть в меру подвижным, а с другой, не должен разделяться на составляющие и чрезмерно выделять цементное молочко. Под выделением цементного молока понимают миграцию воды к верхней поверхности свежеуложенного бетона, вызванную осадкой твердых частиц (под действием вибрации и силы тяжести). Чрезмерное выделение цементного молочка увеличивает содержание воды в верхней поверхности бетона и делает верхний слой менее прочным и, если отделочные работы происходят в то время как на поверхности присутствует вода, менее износостойким

В связи с тенденцией свежего бетона к разделению и выделению воды, очень важно поместить каждую порцию бетона как можно ближе к месту укладки

В обычном бетоне, надлежащее уплотнение достигается за счет механической вибрации, а также с помощью штыкования, если бетон достаточно подвижен. При правильном уплотнении могут быть использованы более жесткие смеси, которые повышают качество бетона и позволяют достичь экономии в работах. В процессе торкретирования надлежащее уплотнение достигается за счет напыления бетона на поверхность с большой скоростью.

Процесс твердения цементной пасты из-за химической реакции между цементом и водой, называется гидратацией. Продукт этой химической реакции — гидратированное цементное тесто, которое чаще называют просто тесто или паста, под которой понимают связующее (клей) в рецептуре бетона.

Различные химические вещества из которых состоит цемент по-разному реагируют друг от друга. Некоторые из них будут реагировать раньше и быстрее, в то время как другие требуют больше времени для активации, а затем будут реагировать медленно. Затвердевшее цементное тесто образует плотное соединение, которое связывает зерна песка и фрагменты крупного заполнителя цементирует все вместе. Бетон схватывается, твердеет и набирает прочность.

Затвердевший бетон содержит мелкие поры наполненные водой и воздухом, которые не имеют прочности. Прочность можно наблюдать только в твердой части пасты. Чем меньше пор в затвердевшем цементном камне, тем прочнее долговечнее бетон. В приготовлении бетона должно быть воды не больше и не меньше, чем необходимо для придания бетону нужной пластичности и подвижности. Знание о том, что бетон в процессе гидратации выделяет тепло полезно при планировании строительства. Зимой гидратация в определенной степени может помочь защитить бетон от низких температур. Летом выделение тепла, может быть вредным

Необходимо соблюдать осторожность в жаркую погоду, так как в результате повышения температуры смеси, может ускориться реакция гидратации, тем самым уменьшая время схватывания и ограничивая подвижность бетонной смеси. Другие факторы, влияющие на скорость гидратации: включают температуру, количество воды, тип цемента и добавок, присутствующих в бетонной смеси

Как приготовить бетонную смесь в бойке

Бетонный раствор можно приготовить и в желобо- или корытообразном бойке.

Желобообразную емкость, выполненную из оцинкованного листа, удобно использовать благодаря отсутствию углов и наличию некоторого возвышения. В емкости такой конструкции все работы производить легче, они не требуют значительных физических усилий.

Перед тем как приготовить бетонную смесь в бойке, необходимо насыпать в емкость песок, на него — цемент, перемешать до образования однородной массы, разровнять и затворить водой, добавляя ее порциями 2-3 раза.

Когда вся смесь будет равномерно смочена, необходимо добавить заполнитель и перемешать.

Чаще всего при возведении различных дачных построек используют корытообразный боек, который называют якорем. Он представляет собой металлическую емкость с бортиками, которые могут быть выполнены из дерева, так как цельносварная конструкция достаточно тяжелая. Такую емкость можно расположить поблизости от места, где будет заливаться бетон. Кроме того, из нее не вытечет вода, а значит, не будет потери цементного молока. Для механизации процесса рекомендуется воспользоваться бетономешалкой. Ее выгодно приобретать в том случае, если на дачном участке предполагается активное строительство.

Чаще всего используются бетономешалки на 150-200 л, для которых достаточно однофазной электрической сети.

Заполнители — щебень и песок

Состав бетона определяется теми функциями и характеристиками бетона, которые необходимы при его эксплуатации. Наиболее распространенные — песок и щебень. К ним предъявляются не менее жесткие требования, чем к качеству цемента. Иногда используют гальку, но только если она имеет острые грани, а не округлые. При наличии ломанных линий лучше сцепление заполнителя с раствором, в результате прочность бетон имеет значительно выше.

Песок

Строительный песок может быть речным или карьерным. Речной стоит дороже, но он, как правило чище и имеет более однородное строение. Его лучше использовать при составлении бетона для заливки фундамента, стяжки. Для кладки или штукатурки уместно использовать более дешевый карьерный песок.

Кроме происхождения, песок различают по фракциям. Для строительных работ используют крупные или средние. Мелкие и пылеватые не подходят. Нормальный размер зерен песка — от 1,5 мм до 5 мм. Но оптимально в растворе он должен быть более однородным, с разницей в величине зерен в 1-2 мм.

Песок должен быть чистым, лучше с одинаковыми размерами зерен

Важна также чистота песка. В нем точно не должно быть никаких посторонних органических включений — корней, камней, кусков глины и т.п. Нормируется даже содержание пыли. Например, при замесе бетона для фундамента количество загрязнений не должно превышать 5%. Определяется это опытным путем. В полулитровую емкость засыпается 300 мл песка, все заливается водой. Через минуту, когда песчинки осядут вода сливается и заливается снова. Так повторяют до тех пор, пока она не будет прозрачной. После этого определяют, сколько песка осталось. Если разница не более 5%, песок чистый и его можно использовать при замесе бетона для фундамента.

Для тех работ, где наличие глины или извести только плюс — при кладке или штукатурке — особо заботиться о чистоте песка нет необходимости. Органики и камней быть не должно, а наличие глиняной или известковой пыли только сделает раствор более пластичным.

Щебень

Для ответственных конструкция — перекрытий и фундаментов — используется дробленый щебень. Он имеет острые грани, которые лучше сцепляются с раствором, придавая конструкции большую прочность.

Фракции щебня стандартны:

• особо мелкий 3-10 мм;
• мелкий 10-12 мм;
• средний 20-40 мм;
• крупный 40-70 мм.

  В замесе щебень используют нескольких фракций — от мелкого до крупного

В бетоне используют одновременно несколько разных фракций. Самый крупный фрагмент не должен превышать 1/3 размера самого маленького элемента заливаемой конструкции. Поясним. Если заливается армированный фундамент, то элемент конструкции, который принимается в расчет — армирование. Находите два элемента, расположенных ближе всех. Самый крупный камень не должен быть больше 1/3 этого расстояния. В случае с заливкой отмостки самый маленький размер — толщина бетонного слоя. Щебень выбираете так, чтобы он был не больше трети ее толщины.

Мелкого щебня должно быть порядка 30%. Остальной объем поделен между средним и крупным в произвольной пропорции

Обращают внимание и на запыленность щебня. Особенно нежелательна известковая пыль

Если ее много, щебень моют, после — сушат, и только после этого засыпают в бетон.

Хранение заполнителей

Понятно, что стройплощадка — не самое чистое и обустроенное место.и песок и щебень часто сгружают прямо на землю. В таком случае при загрузке необходимо следить, чтобы в замес не попадала земля. Даже небольшое ее количество негативно скажется на качестве. Потому желательно насыпать заполнители на твердые площадки.

Также необходимо предохранять их от осадков. В рецептурах бетона количество составляющих дано в расчете на сухие компоненты. Учитывать влажность компонентов учатся с опытом. Если у вас его нет, приходится заботиться о состоянии и укрывать песок и щебень от дождя и росы.

Процесс создания

Под цементом имеется ввиду вяжущее вещество неорганического искусственного происхождения. Как правило, его использование связано с изготовлением двух стройматериалов – это бетон и раствор. Выделяют 3 этапа изготовления цементного материала.

1 этап – добывание и обрабатывание материалов, путем проведения следующих операций:

• добыча известняковых, глиняных и гипсовых материалов;
• измельчение известняка, его сушение;
• перемешивание полученной смеси с глиной в соотношении 1:3 (известняк : глина);
• приготовленное вещество имеет название «шлам».

2 этап охватывает процесс производства клинкера, а именно промежуточный продукт перед образованием цемента. Для этого нужны следующие действия:

• обжечь шлам (температура должна достигать 140 градусов);
• дождаться его преобразования в клинкер, который на вид напоминает керамзитные зерна;
• измельчить клинкер до состояния порошка.

3 этап – портландцемент, который образуется после следующих действий:

• порошок клинкера смешивается с гипсом, количество которого равно 5% от общей массы;
• в состав включаются минеральные вещества для создания определенного вида и марки цементного раствора.