Каменный материал получается в результате смешивания и затвердевания уплотненной массы, включающей вяжущий компонент, наполнитель и воду. Пропорции бетона играют роль для создания долговечности и вероятности не разрушаться при сжатии. Специальные добавки вводятся в состав смеси, чтобы улучшить свойства материала при использовании в различных конструкциях.
Состав бетона и специальные добавки
Состав бетона
При производстве смешивается песок, щебень, цемент и вода, концентрация ингредиентов определяется маркой связующего цемента, крупностью заполнителя, качеством песка. В бетонную массу входит некоторое количество гидрофобизаторов, пластификаторов. В процессе бетонирования вода и цемент остаются главными связывающими компонентами смеси.
По назначению бывают обычные смеси для штатского и индустриального строительства, специальные растворы для прокладки дорог, возведения гидротехнических сооружений, устройства теплоизоляции. Есть составы специального предназначения, сопротивляющиеся высоким температурам, химической агрессии, защищающие от радиации.
Бетоны подразделяются в соответствии с ГОСТ 74.73 – 2010, ГОСТ 25.192 – 2012 в зависимости от различных показателей:
- тип вяжущего — шлаковые, суперцементные, щелочные, алебастровые, силикатные составы,
- структура — пористого вида, плотные смеси, заполнители специальной консистенции,
- условия набора прочности — твердеющие в природной среде, при тепловой и влажностной обработке, различном давлении.
Важным остается пропорция цемента и песка для бетона. Присадки придают смесям специфические характеристики и свойства.
Виды регулирующих добавок по ГОСТ 24.211 2008:
- пластификаторы для уменьшения объема воды, стабилизаторы, предотвращающие расслоение,
- регуляторы подвижности для транспортировки на большие расстояния,
- добавки для увеличения морозостойкости, сопротивления коррозии, водонепроницаемости,
- замедлители для отсрочки начала схватывания,
- ускорители для быстрого твердения.
Вводятся компоненты для повышения плотности, стойкости к ударам, истиранию искусственного камня. Фотокаталитические компоненты позволяют твердому материалу самоочищаться от загрязнений и пыли. Формула бетона предполагает введение минеральных ингредиентов для повышения вязкости и пуццолановой активности.
Требования к составу бетона
Смесь производится на заводах или готовится на строительной площадке. При этом должны соблюдаться пропорции состава бетона, чтобы изготовить материал с требуемыми качествами. Основными характеристиками являются плотность бетона и количество вяжущего компонента.
По плотности искусственные камни делят на виды:
- особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/м³,
- тяжелые — 2200 – 2500 кг/м³,
- облегченные — 1800 – 2200 кг/м³,
- легкие — 500 – 1800 кг/м³,
- особо легкие — меньше 500 кг/м³.
Марка назначается соответственно каждой области применения. Учитываются условия приготовления и перевозки на расстояние, обстоятельства твердения. Подбирается размер крупного наполнителя, который увязывается с емкостью бетономешалки, ее типом, габаритами изделия и уровня армирования.
Жирный бетон характеризуется высоким содержанием вяжущего компонента
Вяжущий ингредиент оказывает влияние на качество смеси:
- тощие бетоны отличаются низкой концентрацией цемента и повышенным включением щебня,
- жирные — высокие пропорции вяжущего и малый объем крупного наполнителя,
- товарные — соразмерность компонентов принимается по стандартным рекомендациям.
Наполнитель составляет в смеси до 85% от объема, он формирует твердый остов, снижает усадку и предупреждает появление трещин. Нужно иметь все требуемые части для замешивания бетона в домашней бетономешалке и соблюдать точность дозировки.
Состав и пропорции бетона для ведра и для бетономешалки
Соразмерность цемента и воды (В/Ц) называется водоцементным модулем, который учитывается при производстве бетонной массы. Чем меньше пропорция В/Ц, тем смесь получается прочнее. Теоретически соотношение должно быть в пределах 0,2, но такое тесто имеет плохую пластичность и неудобно в работе. На практике делается замес с показателем 0,3 – 0,5.
Добавление большого объема воды является ошибкой в пропорции бетона для фундамента или другого строительства. Подвижность бетонной массы повышается, но снижается прочность на сжатие и плотность. Поры в смеси появляются в итоге испарения лишней влаги, которая не прореагировала с цементом в процессе твердения. Вода не полностью вступает в реакцию, если недостаточно вяжущего цемента.
Марки бетонного камня определяются с учетом предела прочности на сжатие, который определяется испытанием стандартных кубиков застывшего материала размером 200 х 200 мм. Приняты марки М600, М500, М400, М300, М150, М100 и меньше. Бетон показывает разную надежность в зависимости от каменного наполнителя (щебень, шлак, гравийная, керамзитовая крошка) и от характеристик цемента.
Цемент М400
При использовании вяжущего этой марки для изготовления бетона М200 берется пропорция 1:3:5:0,5, где по порядку указывается порции цемента, песка, наполнителя и жидкости.
Если взять бытовую бетономешалку с объемом смеси на выходе 110 л, приготовление бетона потребует количество компонентов:
- цемент — 18,5 кг,
- песок — 52 кг,
- щебень — 115,7 кг,
- вода — 5,8 литра.
Лучше использовать природный песок среднего и крупного размера. Ограничивается использование глинистого песка. Небольшое количество глинистых частиц уменьшает прочность бетона. Песок обогащается в процессе промывки, смешивания с привозным материалом высокого качества.
Пропорции цемента М400, песка и щебня для получения разных марок бетона в ведре (в килограммах):
- М100 — 1,0:4,6:7,0,
- М150 — 1,0:3,6:5,6,
- М200 — 1,0:2,7:4,9,
- М250 — 1,0:2,3:3,8,
- М300 — 1,0:2,0:3,5,
- М400 — 1,0:1,3:2,5.
Вода обычно берется в половинном количестве от объема цемента. Марка бетона зависит от того, что будет построено, например, фундамент под забор, отмостка, стяжка или столб.
Замешивать раствор нужно перед применением, в объеме, который можно использовать за 2 часа.
Цемент М500
Использование вяжущего этой марки при аналогичной пропорции 1:3:5:0,5, где по порядку указывается порции цемента, песка, наполнителя и воды, дает марку бетона М350.
Для приготовления смеси в бетономешалке с выходом готовой массы 240 литров берется компонентов:
- цемент — 40,5 кг,
- песок — 113,8 кг,
- щебень — 235 кг,
- вода — 12,65 литра.
Вместо песка можно применять остатки металлургии, горной выработки, химической отрасли. В домашних условиях трудно сделать даже бетон М400, а марку М500 лучше заказать на заводе. Производители продают сухие наборы для затворения водой на площадке, но такие комплекты нужно брать у проверенного поставщика.
Пропорции состава бетона для фундамента цемента М500, песка и наполнителя для приготовления различных марок бетона в ведре (в килограммах):
- М100 — 1,0:5,8:8,1,
- М150 — 1,0:4,5:6,7,
- М200 — 1,0:3,5:5,5,
- М250 — 1,0:2,6:4,4,
- М300 — 1,0:2,4:4,4,
- М400 — 1,0:1,7:3,3.
Соотношение является правильным для бетонов, которые укладываются на плотную поверхность. Пористое основание высасывает влагу из смеси, поэтому застывшая масса получается прочнее в 1,5 раза.
Основные правила и рекомендации замеса бетона
Бетон подвергается вибрации для удаления пустот
Смесь в процессе изготовления и укладки тщательно уплотняется, и соблюдаются пропорции. Воздух выгоняется из промежутков, а цементное молочко перераспределяется для плотного сцепления с твердым заполнителем. Ручные электровибраторы применяются при заливке монолитных участков, а вибрационные столы используются при изготовлении железобетонных и бетонных блоков (плит, ригелей, балок).
Гидроизоляция выполняется в 2 этапа:
- в состав добавляются укрепляющие добавки,
- готовые конструкции покрываются водонепроницаемым слоем проникающего действия.
В массу вводятся компоненты, которые противостоят коррозии. Выбирается такая форма конструкции и местоположение, чтобы готовое изделие меньше подвергалось усилиям скола, изгибам и другим видам разрушения, а воспринимало только нагрузку на сжатие.
Зимой бетон прогревается на строительной площадке после укладки в опалубку. При морозе взаимодействие воды и цемента ослабляется, масса не набирает прочность. После разморозки такие изделия могут распасться на отдельные компоненты. Для прогревания в массу вставляются электроды, по которым проходит электрический ток.
Особенности бетонных смесей
Прочность бетона
Класс бетона устанавливается по прочности на сжатие. Кубик испытывается сжатием и в 95 случаев разрушается от единой нагрузки, которая и принимается за предел. Класс обозначается литерой В и цифрами, которые говорят о величине граничного давления в МПА (мегапаскалях), например, В25.
При проектировании назначается возраст смеси, который соответствует его прочности на растяжение и сжатие по центральной оси в определенное время застывания. Марка бетона с литерой М и числами от 50 до 1000 означает предел прочности в кгс/м³.
Удобоукладываемость смеси означает время оседания конуса выбранного образца бетона и является важным показателем при бетонировании с помощью бетонного насоса:
- сверхжесткие — больше 50 сек.,
- жесткие — 5 – 50 сек.,
- подвижные — меньше 4 сек.
Другими показателями являются прочность на изгиб, морозостойкость, водонепроницаемость. Морозостойкость показывается литерой F и числами 50 – 1000, которые обозначают число серий заморозки и оттаивания до разрушения. Водонепроницаемость показывается литерой W и числами 2 – 20, говорящими о величине напора, который выдерживает цилиндрический образец.
Область применения бетона
Область применения бетона в зависимости от марки и класса
Искусственный камень используется в разных направлениях строительства в зависимости от того, какие пропорции компонентов, цемента и добавок были заложены при производстве продукта.
Области применения марок по прочности:
- изготовления опорных фундаментных подушек — М100, М150,
- заливка монолитных стяжек, оснований, дорожек, подпорных стенок, отмосток — М200,
- устройство монолитных ленточных фундаментов, плитных оснований, несущих элементов, покрытий дорожного полотна — М350,
- возведение конструкций гидротехнических строений, шахт — М400 и М450,
- строительство сооружений со специальными требованиями по качеству, например, плотины, дамбы, станции метрополитена — М500, М550.
В частном строительстве применяются разные типы бетона. Для укладки полов берутся теплые виды с применением шлака, керамзита вместо щебня. Используются отходы деревообработки в качестве наполнителя, используются стружки, опилки. Такие смеси имеют меньшую массу и препятствуют переохлаждению помещения. Составы армируются сеткой при устройстве подъездов к дому, спусков в гараж, чтобы уменьшить влияние сдвига.
В капитальном строительстве бетон используется для сооружения высотных и малоэтажных домов, арок, мостов, куполов, балок и труб. Металлический каркас в штучных плитах, балках, прогонах расширяет возможности применения железобетонных изделий.