Бетон: свойства и область применения
Самый применяемый материал в строительстве — бетон. Список его разновидностей постоянно расширяется. Современные бетоны разрабатывались под обеспечение решения специальных задач. Их составы отличаются вяжущим веществом и заполнителями. Различают силикатные, гипсовые, шлакощелочные, цементные, специальные, гипсовые и пр. основы. Поэтому смеси имеют разнообразные характеристики.
Свойства
Применением во многих сферах жизни продукция обязана своим специфическим качествам: влаго- и шумонепроницаемости, прочности, гибкости, однородной прочности, теплопроводности, морозоустойчивости и пр. Различают составы: особо легкие (легкие) и тяжелые (особо тяжелые). Объемная плотность бетона (от 400 кг/м3 до 2500 кг/м3 и более) формируется технологией выработки, задает величины показателей качества и сферы применения. Конечные свойства бетонного изделия в своей основе соответствуют той или иной его марке.
Вернуться к оглавлениюПрочность
Характеризует сопротивляемость материала давлению на сжатие. На прочность изделий влияют качество цемента и заполнителей, точность дозирования и качество смешивания составляющих. Прочность материала увеличивается в нормальных условиях (влажности и температуры) протекания физико-химических взаимодействий вяжущего вещества с водой. Набор качества бетоном продолжается до 30 суток. Известные классы продукции по прочности (от В1 до В60) соответствуют определенным ее маркам. К примеру, М400 соотносится с классом В30, который сохраняет качество прочности при предельном значении давления 30 МПа/м. кв.
Вернуться к оглавлениюВодонепроницаемость
Жидкая среда, в которой работают бетонные изделия, разрушает их, вымывая легкорастворимые компоненты. В частности, гашеную известь, которая является водорастворимым веществом. Кислоты, растворенные в грунтовых водах и осадках, также усиливают процессы разрушения. Водонепроницаемость определяет, при каком давлении столба жидкости (в килограммах на 1 см. кв. площади) сохраняется данное эксплуатационное качество материала.
Показатель гидроустойчивости классифицируется в пределах от W2 до W20. Защиту бетону создают применение сульфатостойкого портландцемента, специальных пленкообразующих покрытий, введение в растворы гидрофобных, препятствующих проникновению влаги, и уплотняющих добавок.
Вернуться к оглавлениюМорозостойкость
Замораживание изделий приводит к превращению внутренней воды, находящейся в порах, в лед. Он создает внутренние напряжения, что приводит к растрескиванию и разрушению тела готовых изделий. Таким образом, повышенная пористость продукции увеличивает доступ влаги в материал, что снижает его морозостойкость. Она определяет количество циклов заморозки и оттаивания материала при потере прочности на сжатие и массы вещества в установленных пределах (допустимые значения — 5%). Характеристика обозначается буквой F. Выпускается достаточно бетонов определенных марок морозостойкости от F25 до F1000.
Вернуться к оглавлениюТеплопроводность
Диаграмма теплопроводности материалов.Плотность материала определяет его теплопроводность. Бетонам приходится работать в разных температурных условиях, в которых состав материала усаживается и теряет прочность. Причина — испарение внутренней воды. Итог — появление трещин и последующее разрушение. Эксплуатация конструкций при постоянном воздействии высоких температур требует применения жаростойких рецептур (BR) соответствующего класса (от U3 до U18). В условиях регулярных воздушных и водных термосмен используют смеси определенных марок термостойкости. В пределах допусков применения материал не деформируется и сохраняет прочность.
Вернуться к оглавлениюПористость
В бетоне всегда имеются поры. Полностью их исключить из материала невозможно. Развитые технологии производства позволяют создавать продукцию с заданными требуемыми для применения параметрами пористости.
Вернуться к оглавлениюУсадка и деформация
Высыхание бетона приводит к уменьшению объема материала. Усадка находится в пределах 1%. Вызревание смесей также сопровождается преимущественно поверхностными деформациями. Для минимизации проблем применяют минеральные добавки, которые регулируют деформацию и улучшают другие их свойства.
Вернуться к оглавлениюОбласти применения
Безопасную и долговечную эксплуатацию объектов обеспечивает правильное применение бетона. Предназначение составов определило их подразделение на: жаростойкий, конструкционно-теплоизоляционный, коррозионностойкий, дорожный, гидротехнический, общестроительный, а также бетон для транспортного строительства.
Вернуться к оглавлениюКонструкции из железобетона
Их основа — напрягающий цемент, увеличивающий объем при застывании. Разнонаправленные внутренние нагрузки арматуры и бетона позволяют изделиям становиться самонапряженными. Это способствует работе на сгиб, сжатие, прогиб и т. д.
Вернуться к оглавлениюГидросооружения
К классу и маркам бетонных смесей для них предъявляются самые высокие требования. Используются марки бетона по морозостойкости от F200. Здесь зарекомендовали себя бетоны от М350 и выше, которые имеют короткий период схватывания, обладают надежностью, прочностью.
Вернуться к оглавлениюПокрытие дорог
Дорожные плиты шоссе и аэродромов льют из бетона М350. Марка выдерживает большие вертикальные динамические нагрузки. Марки М100 и М200 имеют свойства, позволяющие их использовать для отливки подушки под бордюры. В зонах с суровым климатом бетонные смеси должны иметь параметры морозостойкости выше F800.
Вернуться к оглавлениюЗакладка и отделка стен
Перекрытия и стены формируются с обеспечением высокого уровня надежности. С этой задачей справляются тяжелые бетонные смеси. Однако теплопроводность составов имеет высокую величину, поэтому для завершающей отделки стен его использовать нецелесообразно.
Вернуться к оглавлениюЗаключение
Бетон широко применяется для реализации любых объектов, которые эксплуатируются в разнообразных условиях. Рецептуры смесей перекрывают весь диапазон специфических строительных задач, требующих обеспечения смесями заданных качеств.
com/embed/R—IoBY63Ek?enablejsapi=1&autoplay=0&cc_load_policy=0&iv_load_policy=1&loop=0&modestbranding=0&rel=1&showinfo=1&fs=1&theme=dark&color=red&autohide=2&controls=2&playsinline=0&» title=»YouTube player» allowfullscreen=»» data-no-lazy=»1″ data-skipgform_ajax_framebjll=»»/>
Как сделать бетон своими руками: пропорции приготовления бетонной смеси
Бетон – строительный материал, используемый в индивидуальном и масштабном гражданском строительстве. Не у всех частных застройщиков есть возможность заказать пластичную смесь, изготовленную в заводских условиях с точной дозировкой компонентов и соблюдением технологических правил. Крупные производители пластичных бетонных смесей всегда предоставляют документацию, свидетельствующую о соответствии характеристик продукта требованиям нормативов. Часто индивидуальные застройщики и небольшие строительные бригады занимаются приготовлением бетона своими силами.
Основные компоненты бетонной смеси
Перед тем как самостоятельно сделать бетон – вручную или с помощью бетономешалки, – необходимо правильно выбрать компоненты и определить требуемые пропорции.
Для бетонных смесей, используемых в индивидуальном строительстве, чаще всего используют следующие материалы:
- Цемент. Вяжущее, от характеристик которого во многом зависят основные свойства застывшего бетона. Частные застройщики обычно приобретают портландцемент марок М400 или М500. Следует помнить, что цементное вяжущее быстро теряет рабочие характеристики даже при выполнении требований к месту и условиям его хранения. Месяц хранения в надлежащих условиях приводит к потере 10% вяжущих характеристик продукта, полгода – на 50%. Бетонный раствор с таким вяжущим приготовить можно, но количество цемента в этом случае должно быть существенно увеличено. Вяжущее годичной давности в строительстве не используют. При хранении в сыром месте строительный материал теряет рабочие свойства значительно быстрее. При покупке цемент должен быть сухим, сыпучим, не содержать комков.
Совет! Нельзя приобретать немаркированный и уцененный материал, продукт в поврежденной упаковке.
- Песок – мелкий заполнитель. Для этой цели используют песок, соответствующий требованиям ГОСТа 8736-2014. Это может быть карьерный мытый или сеяный, а также речной песок, очищенный от илистых включений. Наличие в заполнителе глинистых включений или грунта существенно снижает прочность застывшего бетонного продукта.
- Щебень – крупный заполнитель. Чаще всего в индивидуальном строительстве для изготовления тяжелых бетонов применяется гравийный или известняковый щебень. Эти виды сыпучего материала уступают по прочности гранитному щебню, но стоят дешевле и более доступны во многих регионах. Гранитный щебень – сыпучее, которое отличают: прочность, водонепроницаемость, морозостойкость. Но при покупке этого материала следует проверить класс радиоактивности, поскольку в некоторых месторождениях гранитное сыпучее отличается высоким собственным радиоактивным фоном. Для внутренних и внешних работ без ограничений можно использовать щебень только I класса радиоактивности.
- Вода. Нельзя для приготовления бетонной смеси использовать воду из озера или реки. Оптимальный вариант – вода из питьевого водопровода. Если берется вода из посторонних источников, ее состав необходимо проверить в лаборатории, иначе она может негативно повлиять на качество готового продукта.
- Добавки. Свойства пластичной бетонной смеси и готового бетонного элемента регулируют с помощью различных добавок – пластифицирующих, гидрофобизирующих, другого назначения. В раствор может добавляться фибра – металлические или полимерные армирующие волокна. Наряду со стальной арматурой, фиброволокна обеспечивают объемное армирование бетонной конструкции. В тонкостенных элементах фиброволокно может быть единственным армирующим компонентом.
Внимание! Некоторые мастера советуют добавлять в бетонный раствор известь, которая повышает удобоукладываемость. Но следует помнить, что этот компонент снижает прочность застывшего бетона.
Как сделать бетонный раствор своими руками – пропорции компонентов
Качество бетонного раствора зависит не только от качества компонентов, но и от правильно выбранных пропорций. Перед тем как сделать бетон самому, необходимо определиться с пропорциями компонентов, зависящими от марки используемого цемента и марки бетона, которую необходимо получить.
Таблица массового и объемного соотношения компонентов бетонной смеси для разных марок цемента и бетона
Марка бетона |
Цемент М400 |
Цемент М500 |
||
Соотношение компонентов по массе Ц:П:Щ, кг |
Объемный состав компонентов на 10 л цемента, л |
Соотношение компонентов по массе Ц:П:Щ, кг |
Объемный состав компонентов на 10 л цемента, л |
|
100 |
1:4,6:7 |
41:61 |
1:5,8:8,1 |
53:71 |
150 |
1:3,5:5,7 |
32:50 |
1:4,5:6,6 |
40:58 |
200 |
1:2,8:4,8 |
25:42 |
1:3,5:5,6 |
32:49 |
250 |
1:2,1:3,9 |
19:34 |
1:2,6:4,5 |
24:39 |
300 |
1:1,9:3,7 |
17:32 |
1:2,4:4,3 |
22:37 |
400 |
1:1,2:2,7 |
11:24 |
1:1,6:3,2 |
14:28 |
450 |
1:1,1:2,5 |
10:22 |
1:1,4:2,9 |
12:25 |
Порядок приготовления бетонного раствора вручную
Для приготовления небольшого количества смеси можно использовать ручной способ.
Как приготовить бетон своими руками без бетономешалки:
- В емкость засыпают все сухие компоненты в необходимых пропорциях и тщательно их перемешивают.
- В сухую смесь добавляют воду – примерно 2/3 от запланированного количества.
- После смешивания всех компонентов проверяют консистенцию смеси. Если она слишком густая, то нужно долить еще воды.
Совет! Правильно приготовленная смесь должна медленно сползать с лопаты, расслоение материала недопустимо.
Как правильно приготовить раствор бетона в бетономешалке?
Использование бетономешалки для приготовления бетонной смеси не только значительно ускоряет и упрощает этот процесс, но и повышает качество результата, потому что вручную получить такую же качественную смесь достаточно тяжело.
Как приготовить бетонную смесь в бетономешалке: этапы работ
- Включают бетономешалку. Все компоненты засыпают во вращающуюся емкость.
- В отличие от ручного замеса, загрузку компонентов в емкость для смешивания начинают с воды. Заливают немного меньше (на 10-15%) от запланированного объема. Жидкие добавки вливают в воду.
- Засыпают цемент. Его тоже рекомендуется засыпать не полностью, а меньше на 10-15%.
- Загружают песок, перемешивают в течение трех минут.
- Всыпают щебень, перемешивают, проверяют густоту раствора.
- При необходимости доливают воду. Мастера советуют смешать оставшийся цемент с водой и заливать в бетономешалку полученное цементное молочко.
Совет!
При изготовлении бетона необходимо обязательно соблюдать правила и технологию, иначе даже при использовании качественных компонентов можно получить низкокачественный материал.
Про бетон, состав бетона
В этой небольшой статье я хотел бы рассказать об основных свойствах и характеристиках бетона, его укладке, сроках схватывания и других потребительских качествах этого незаменимого в строительстве материала. Мне не хотелось бы молоть воду в ступе и цитировать здесь энциклопедические данные про бетон, которые Вы могли бы без труда найти в любой статье, кои копируются с сайта на сайт в большом количестве, и с практической точки зрения — малополезны. Терминология и построение текста подобных повествований способны ввести в заблуждение даже людей, знающих предмет разговора. Я когда-то пытался почерпнуть какую-либо нужную информацию про бетон, но чаще сталкивался либо с суконным языком ГОСТов, либо вот с такими экзерсисами. Мне, как практикующему строителю, хотелось бы рассказать о самом необходимом, и конечно, я постараюсь это сделать простыми словами: без «конгломератного строения камнеподобных материалов разливных форм»
Быстрая навигация по разделу:
Состав бетона.
Готовая бетонная смесь, она же товарный бетон — подвижный состав из четырёх основных компонентов, замешиваемых в определенной пропорции: цемент, щебень, песок, вода. Аналогичная смесь, но без использования щебня, называется цементным раствором либо пескобетоном, правда в пескобетоне применяется песок более крупной фракции (модуль крупности). Весовое соотношение компонентов для приготовления бетонной смеси примерно таково: Цемент -1 часть, Щебень 4 части, Песок — 2 части, Вода — 1/2 части. Например: цемент — 330 кг., щебень — 1250 кг., песок — 600 кг., вода — 180 литров. Естественно, эти цифры весьма приблизительны и на деле зависят от многих факторов таких как: требуемая марка бетона, марка цемента, характеристики щебня и песка, использования пластификаторов других добавок, и т.д. и т.п.
Цемент и вода — главные компоненты бетона. Собственно на них возложена основная функция — связать все компоненты в единую монолитную структуру. Соблюдение правильной пропорции этих двух компонентов (водоцементное отношение) — главнейшая задача в производстве бетона. Речь ведь не только о количестве воды и цемента, введённых в бетон. С этим, как раз, всё просто. Важно учесть все нюансы: влажность щебня и песка, их влагопоглощение и т.д. и т.п. Цемент, взаимодействуя с водой (гидратация цемента), способен схватываться и твердеть, образуя так называемый цементный камень. Многие наверно сталкивались с этим самым камнем, когда откупоривали мешок цемента, оставшийся лежать в сарае с прошлого лета 🙂 Ну и что же получается. Цемент и вода — сами себе камень. Как-будто — вполне самодостаточный материал. А вот и нет. Цементный камень при затвердевании деформируется. Объемная усадка достигает 2 мм/м. Вроде и не много, но из-за неравномерности этих усадочных процессов, возникают внутренние напряжения, появляются микротрещины. Эти микротрещины практически не видны, но прочность и долговечность цементного камня снижается. Для того, чтобы уменьшить эти деформации, в состав вводят заполнители:
- Крупные заполнители: щебень
- Мелкие заполнители: песок
Роль этих заполнителей — создать структурный каркас, который воспринимает усадочные напряжения, и в результате — готовый бетон даёт меньшую усадку. Также увеличивается прочность и модуль упругости бетона (снижение деформаций конструкции под нагрузкой), уменьшает ползучесть (когда бетон необратимо деформируется при длительных нагрузках). Заполнители существенно удешевляют бетон. Ведь цемент стоит значительно дороже чем щебень и песок.
В начале статьи Вы читали о примерных пропорциях основных компонентов бетонной смеси. Давайте теперь переведём весовые доли в объемные и посчитаем:
- Цемент 0.25 куб.м (330 кг. Насыпная плотность цемента в среднем 1300 кг на куб.м)
- Вода 0.18 куб.м. (180 литров. Литры, они и в Африке литры)
- Щебень 0. 9 куба (1250 кг. При насыпной плотности 1350 кг на куб.м.)
- Песок 0.43 куба (600 кг. При насыпной плотности 1400 кг/куб.)
Итого, если всё разложить и разлить по разным посудинам, мы получим общий объем 1.76 кубометра! Как же это всё помещается в один куб бетона. Просто. Берём литровую банку и засыпем её щебёнкой по горлышко. Между отдельными зернами будет много свободного места (межзерновая пустотность). И вот эту саму пустотность мы засыпаем двумя стаканами песка, одним стаканом цемента, и стаканом воды, при этом, потряхивая и помешивая. И всё влезет! В результате подобных манипуляций мы получаем совершенно плотную субстанцию. Все поры заполнены, все заполнители упёрлись друг в друга. Если бетон не шевелить и не трогать, он довольно быстро начинает твердеть (застывать). При вибрировании, перемешивании, бетон снова переходит в пластичное состояние. (тиксотропия). Как Вы только от него отстанете — он снова начнёт превращаться в плотную упругую массу.
Пожалуй, ещё несколько строк о крупном заполнителе (щебне).
Прочность (марка) щебня должна быть примерно в 2 раза больше, нежели расчётная марка бетона. Делается это из-за того, что проектная (28 суточная) марка бетона — всегда значительно ниже, чем его реальная прочность, которую он наберёт через полгода или год. Прочность же щебня — не растёт со временем. Вот их и нивелируют. В любом случае, всё это делается в виде не нормируемого проектными требованиями запаса прочности. Как говорится — на всякий пожарный. Вот выкладка из ГОСТ 26633-91, про соотношение марки щебня и марки бетона.
Совсем кратко об основных видах щебня.
- Известняк. Средняя прочность (марка) 500-600. Отдельные виды известняковых наполнителей (до 800) вполне пригодны чтобы изготовить бетон вплоть до марки М-350, но в виду более низкой морозостойкости, известняк как правило используют для производства бетонов марок м-100 — м-300.
- Гравий. Прочность основных видов гравия (800-1000) достаточна для изготовления марки бетона вплоть до М-450. (обычно, не выше м-400) Самый распространённый вид наполнителя. Обладает всеми хорошими качествами, необходимыми для получения большинства бетонных смесей. Для индивидуального строительства я выбрал бы его. Бетон на гравии — дешевле. Для тех марок бетона, которые используют в частном строительстве — прочность более чем достаточна. Да и радиационный фон меньше чем у гранита.
- Гранит. Наиболее прочный из перечисленных наполнителей. Из дополнительных преимуществ перед предыдущими имеет более высокие показатели (м до 1400), низкое водопоглощение и в следствие этого — повышенную морозостойкость. Например, при строительстве дорог, современными ГОСТ-ами разрешено использовать только гранитный щебень.
Конечно, не всё так просто со щебнем. Есть ещё много нюансов, вносящих свои коррективы: лещадность, % зерен слабых пород и т.д. и т.п. Но об этом, как-нибудь в следующий раз.
Во всех информационных материалах, прайс-листах и т.д. бетон указывается с цифровым и буквенным индексом. Обязательно указываются марка М-, класс В-, подвижность П-, водонепроницаемость W-, морозостойкость F-. Давайте вкратце расскажу про каждый из этих параметров.
Прочность, марка, класс бетона. Методы определения. Контрольные пробы.
Выбор и покупка конкретного вида и марки (класса) бетонной смеси определяется Вашим проектом. Если проекта нет, то можно доверится рекомендациям Ваших строителей. Они могут посоветовать бетон той или иной марки или класса. Если у Вас есть некоторые сомнения в компетентности Ваших строителей, можно попытаться разобраться самостоятельно.
Цифры марки бетона (м-100, м-200 и т.д) обозначают (усреднённо) предел прочности на сжатие в кгс/кв.см. Проверку соответствия необходимым параметрам осуществляют сжатием специальным прессом кубиков или цилиндров, отлитых из пробы смеси, и выдержанных в течение 28 суток нормального твердения.
В современных проектах бетон обозначается в классах. В общем и целом, класс бетона — параметр сродни марке, но с небольшими нюансами: в марках используется среднее значение прочности, в классах — прочность с гарантированной обеспеченностью с коэффициентом вариации 13%. Впрочем, для Вас это не имеет какого-либо значения. Не буду Вам морочить голову с коэффициентами вариации прочности, и прочими техническими нюансами. В проектной документации, если она у Вас конечно имеется, должно быть указано: бетон какого класса должен использоваться. В соответствии со СТ СЭВ 1406, все современные проектные требования к бетону указываются именно в классах. Уж не знаю — насколько это соблюдается, потому как 90% строительных организаций почему-то заказывают бетон в марках :-).
Для Вас главное — чтобы привезённый Вам бетон соответствовал той марке, которую Вы собственно заказывали. Проверить конечно можно, но не сразу. Что стоит сделать.
При разгрузке бетона, взять пробу и отлить пару-тройку кубиков размером 10х10х10 см. или 15х15х15 см. Для этого можно сколотить из дощечек специальные формы нужного размера. Перед тем как залить бетон в формы, ящички желательно увлажнить, дабы сухое дерево не забрало много влаги из бетона, тем самым отрицательно воздействуя на процесс гидратации цемента. Залитую смесь необходимо проштыковать куском арматуры или чем-то подобным: потыкать в смесь, как толкут картошку пюре, чтобы в залитой пробе не образовались незаполненные места (раковины), вышел лишний воздух, и смесь уплотнилась. Так же можно уплотнить смесь ударами молотка по бокам ящичков. Отлитые кубики храните при средней температуре (около 20 градусов) и высокой влажности (около 90%).
Через 28 дней Вы можете с чистой совестью принести всё это великолепие в любую независимую лабораторию. Вам там всё это подавят и вынесут вердикт — соответствует ли бетон заявленной марке или не соответствует. Впрочем, не обязательно ждать 28 дней, для этого существуют промежуточные стадии твердения в возрасте 3, 7, 14 суток. В течение первых 7 дней бетон набирает около 70% расчётной прочности (естественно при условии нормальной температуры) В сырое и холодное время года сроки схватывания бетона и период его твердения существенно увеличиваются.
Какие нюансы могут возникнуть при заборе и хранению проб-кубиков:
- Не разбавляйте бетон водой в автобетоносмесителе.
- Берите пробы непосредственно с лотка бетоносмесителя.
- Тщательно уплотняйте бетонную смесь в формах штыкованием (картошка-пюре)
- Храните пробы в надлежащих условиях: не на солнце и не на печке :-)) Лучше в прохладном подвале, или просто в тени.
Вот и всё про кубики. Если Вы вдруг забыли взять пробы, а знать, что у Вас всё в порядке хотелось бы, — обратитесь в независимую лабораторию, которая может провести замер прочности на месте. Для этого существуют так называемые неразрушающие методы исследования прочности: проверка методами ударного импульса прибором склерометром. В народе называется — простучать бетон. Так же используются ультразвуковые и иные методы определения прочности.
Переходим к другим важным параметрам бетона. А именно:
Удобоукладываемость, подвижность, осадка конуса.
Все эти термины, в общем, говорят об одном и том же. Обозначение в накладных и паспортах бетонной смеси в виде буквы П с коэффициентом от 1 до 5 ( пример: П-3) либо так: осадка конуса 10-15 см. Для практического применения важно знать следующее:
Для стандартных монолитных работ применяется бетон подвижности П-2 — П-3. При заливке густоармированных конструкций, узких опалубок, колонн и прочих подобных узких полостей, труднодоступных для заполнения бетоном, желательно использовать бетон с подвижностью п-4 и выше (осадка конуса 16-21 см). Подобная бетонная смесь может называться — литой бетон. (в эпоху развитого социализма литым считался бетон с осадкой конуса от 12 см.- чуть больше чем п-2) Подобные виды бетонной смеси хорошо переносят укладку в опалубку, без использования вибратора. Аналогичную подвижность бетона стоит выбрать, если для укладки бетонной смеси используется бетононасос
Есть ещё такое понятие как — жесткость бетона. Обозначается буквами Ж1-Ж4. В основном, когда говорят о жестком, имеют в виду тощий бетон, используемый, в основном, в дорожном строительстве. Он отличается пониженным содержанием воды и цемента. Про сверхжесткие виды я писать не буду. Вряд ли Вам это понадобится.
Для облегчения заливки и при отсутствии на объекте вибраторов, прорабы и строители зачастую увеличивают подвижность, разбавляя бетон в бетоносмесителе водой, что делать категорически не стоит! Ибо, водоцементное отношение — одна из ключевых пропорций, от которой напрямую зависит окончательная прочность бетона. Причём, даже незначительное разбавление смеси водой способно существенно снизить прочность на одну-две марки. Бетон расчётной марки м300, в результате разбавления водой, может легко показать м100 м200.
Увеличение подвижности бетонной смеси до показателей П4, П5, осадка конуса более 16 см. достигается исключительно за счёт применения на заводе добавок пластификаторов. Только так можно получить литой бетон, предназначенный для укладки в опалубку с плотным каркасом из арматуры, либо при монолитных работах с применением бетононасоса. Разбавив бетонную смесь водой, Вы непременно ухудшите его качество.
Коэффициент морозостойкости бетона.
Обозначается буквой F с цифрой от 25 до 1000 и говорит о количестве циклов замораживания-размораживания, при котором бетон сохраняет свои изначальные прочностные характеристики (с допустимыми отклонениями). Какую практическую ценность этот параметр имеет для Вас? Ну если кратко, то: циклы замораживания оттаивания — это переходы влагонасыщенной бетонной конструкции из мокрого состояния, в состояние замерзшее и обратно.
Чем это чревато. Возьмём стандартную картину: увлажнение бетонных конструкций на примере капиллярного подсоса влаги из земли фундаментом дома. Вода, тающий снег, влажная земля и т.д., заполняет микропоры бетона по принципу, сродни фитилю в керосинке. Бетон здесь выступает в роли впитывающей губки. Затем эта вода в микропорах замерзает, а замерзнув — расширяется, раздирая всё, что ей мешает. Вот тут то и происходят изменения в структуре бетона: микротрещины и т.д. Причём, в следующий раз, вода, заполнив эти микротрещины и замерзнув, разорвёт их ещё больше.
Безусловно, всё происходит не так страшно, как я тут расписал, ведь фундаменты, как правило, защищены гидроизоляцией, отмостками, гидрофобизаторами. Увлажнение происходит не так интенсивно, не на всю толщину бетона и т. д. Но хотелось бы, чтобы Вы более-менее понимали природу процесса.
На бетонных заводах и бетоносмесительных узлах различных комбинатов, производящих ЖБИ, испытания контрольных образцов проводятся в критических режимах. Бетонный кубик буквально вымачивают в воде ( или спец растворе) с влагонасыщением по полной программе, и замораживают разом до -18. И так — с промежуточными замерами, до достижения критической точки, а именно — потери расчётной прочности. Количество таких циклов вода-лёд и есть коэффициент F. В таком режиме частично работают фундаменты на влагонасыщенных грунтах, опоры мостов, стоящие в воде, ну и прочие гидротехнические сооружения.
Для увеличения морозостойкости, бетонные заводы используют различные добавки в бетон, например воздухововлекающие и т.д. Но морозостойкость, увеличенная воздуховолекающими добавками (сверх нормы для этой марки бетона) — уменьшает его прочность. Там нашли тут потеряли. Наиболее хороших результатов в увеличении морозостойкости можно добиться, используя в затворении бетона гидрофобный или напрягающий цемент. Все основные циклы происходят осенью и весной, когда перепады температур происходят каждый день из плюса в минус и обратно. В обычном строительстве, среднестатистическая морозостойкость F100-F200.
Следующий параметр бетона, о котором хотелось бы сказать, неразрывно связан с морозостойкостью.
Коэффициент водонепроницаемости..
Обозначается в накладных или паспортах на бетон, как коэффициент с буквой W. (W4,W8,W12, от 2 до 20). Водонепроницаемость бетона — способность не пропускать через себя воду под давлением. Если интересно узнать про методы опеределения водонепроницаемости — почитайте ГОСТ 12730.5—84. Для увеличения водонепроницаемости (сверх стандартной нормы для этой марки), в бетон, при его изготовлении вводят уплотняющие и гидрофобизирующие добавки, либо используют в затворении смеси всё тот же гидрофобный или напрягающий цемент. В чем актуальность данного параметра для частного строительства? У бетона с высоким коэффициентом W есть пара плюсов таких как:
- Возможность изготовления, без дополнительной гидроизоляции, подвалов в районах с высоким уровнем грунтовых вод. Актуально, если заливка полов и стен произведена грамотно, без швов и перерывов в бетонировании. Вроде бы казалось, почему бы не проще сделать стандартную гидроизоляцию? Однако, качественно и технично её сделать — не так просто. Я не беру в расчёт профессионалов этого дела. Их мало, услуги их недёшевы. Чаще всего заказчику приходится иметь дело со всезнающими и всеумеющими строителями, от которых и стоит ожидать различных сюрпризов в процессе эксплуатации построенного. Скорее всего, косяки Вам налепят в области сопряжения пола и стен. Потому как — сначала сделают, а потом подумают, как всё это склеить.
- Такой бетон, в принципе не боится морозов-оттепелей. Коэффициенты морозостойкости у него, очень высоки и рассчитаны на многолетнее использование в обычных условиях. Это может быть особо актуально для открытых, незащищённых конструкций, таких как бетонные дорожки, отмостки, ленты заборов, а так же, для свайных фундаментов на влагонасыщенных грунтах.
Однако, во всём этом великолепии есть один минус: производят такой бетон лишь высоких марок (с высоким содержанием цемента), поэтому — он стоит существенно дороже. Доставить на объект и уложить такой бетон — тоже непросто. Быстрое время схватывания не позволяет расслабиться. Всегда есть риск остаться один на один с неразбиваемой глыбой на стройплощадке. Да и немногие заводы способны обеспечить и гарантировать подобное качество смеси.
Есть альтернатива в виде самостоятельного использования специальных добавок, но где гарантия, что добавки введены в нужной пропорции, что они тщательно перемешались в бетоне. Опять же сомнение — добавлялись ли они вообще, или строители про них забыли, а затем вылили под кустик… Довольно часто, сам процесс строительства контролируется заказчиком весьма поверхностно. В основном контролируют результат, а что и как там внутри — мало кому известно. Об этом узнают лишь потом — в процессе эксплуатации: там потекло, а тут лопнуло. Ну да не будем о грустном.
В принципе, я упомянул лишь основные, но на мой взгляд — самые главные свойства бетона, которые могут быть актуальны для частного застройщика. На самом деле, бетон обладает ещё множеством различных свойств и характеристик, но на вопрос, — А надо ли оно вам, — я скорее услышу отрицательный ответ. ..
Внимание! Бетон может потерять качество:
- В результате разбавления бетона водой на объекте. Сиё действо является родовой болячкой кустарей-прорабов и их подопечных. Густой бетон укладывать тяжелее чем жидкий. Как говорят на стройке: Водички добавь, он сам разольётся. Этого делать кактегорически не стоит. Избыточная вода в бетонной смеси не вступает в в хим. реакцию с цементом (цемент забирает столько воды, сколько ему необходимо для гидратации). Эта лишняя вода остается в бетоне в свободном виде. В дальнейшем, она испаряется, высыхает, а в структуре бетона образуются пустоты и поры. Они и снижают марочную прочность бетона.
- В результате так называемого сваривания бетона, что чаще всего происходит из-за увеличенного времени миксера в пути, несвоевременной разгрузки, жаркой погоды и т.д.
- В результате некачественного уплотнения бетонной смеси (укладка без вибрирования). В неуплотнённой бетонной смеси содержится существенное количество воздуха. Эти воздушные поры, пустоты, раковины, если их не ликвидировать вибрированием, могут существенно снизить марку бетона.
Надеюсь, что Вы не зря потратили свое время, читаю эту статью. Если у Вас остались какие-то недопонятые моменты, пишите на [email protected] и я постараюсь ответить на все, интересующие Вас вопросы, о бетоне и бетонировании. Успехов Вам во всех строительных начинаниях. С железобетонным приветом, Эдуард Минаев Avtobeton.Ru.
Вы можете ознакомиться с нашими ценами на бетон
Если Вас когда-либо мучил вопрос, — почему самодельный бетон всегда хуже заводского, почитайте сколько нюансов необходимо соблюсти, чтобы получить качественный товарный бетон. Возможно ли в кустарных условиях выполнить хотя бы треть тех требований…
Несколько слов о нюансах производства товарного бетона в условиях надвигающегося экономического кризиса.
Кому любопытно, можно почитать про важнейшую роль цемента в производстве бетона и ЖБИ
виды, свойства и изделия из бетона
Бетон, несмотря на то, что чаще всего его путают с цементом, является строительным материалом. Мощная и плотная консистенция, которую получают при застывании, состоит из основных элементов, таких как цемент, песок, вода и щебень (гравий). При добавлении дополнительных ингредиентов получают новые смеси, например такие, как асфальтобетон.
История бетона начинается с истоков Древнего Рима, где плотную массу получали из щебня и пуццоланы. Много лет назад с помощью этого удивительного стройматериала выстраивали великие города. Уже тогда знали о долговечности бетона, который мог годами сохранять свою форму и структуру, независимо от погодных условий.
Сейчас цементно-бетонные смеси применяют в заливки фундамента и возведение стен многоэтажных домов, потому что более плотной консистенции для постройки устойчивой конструкции еще не придумали. Как правило, чтобы получить жидкий раствор бетона используют цемент и воду, но для более плотной консистенции в смесь добавляют песок, гравий, щебень и даже золу, но главными связующими, все-таки, являются вода и цемент.
При получении смеси важно правильно рассчитать соотношение ингредиентов, потому что если добавить слишком много лишней жидкости, то качество бетона резко ухудшится.
Виды бетона
- С открытием новых стройматериалов, бетон стали делать на силикатной, шлако-щелочной и гипсовой основе.
- Бетон бывает пористый и плотный. Для строительства крупных зданий, где важно, чтобы конструкция дома выдерживала большое давление, применяют более плотные бетонные плиты, но из-за своей плотности строение не может “дышать”. В отличие от плотных, пористые применяют в строительстве частных домов, где в зимнее время года такой тип бетона может сохранить тепло, а в летний период регулирует влажность в доме.
- Бетон применяют для гражданских построек, а также для промышленных целей (гидротехнических, дорожных, теплоизоляционных).
- Звукопоглащающий бетон способен увеличить шумоизоляцию в здании.
- Бетон для укладки под прессом отличается от обычной смеси тем, что жидкая консистенция из цемента и воды застывает естественным путем, а первый вариант застывает только под давлением. Основная температура застывания от +5 до +30 градусов, поэтому укладка бетона производится только в теплый сезон года (с апреля по октябрь).
Основное свойство бетона — это его компоненты, которые могут не только продлить срок эксплуатации дома, но и защитить от резких перепадов температур, химического воздействия и ядерных излучений.
состав смеси, соотношение, как замесить
Бетон — хлеб строительства. Без него, не обходится любая стройка, производятся различные конструкции и изделия от строительных — фундамент, стены, лестницы — до декоративных — скамейки, садовые дорожки и малые архитектурные формы. И все это — несложная по составу смесь. Правда пропорции бетона и его характеристики могут быть самыми разными — под выполнение разных задач.
Из бетона делают большие многоэтажные дома, дорожки и небольшие скульптуры. Для этого используют бетон разного составаСодержание статьи
Состав бетона: компоненты, их размеры и характеристики
В большинстве своем бетон состоит из трех основных составляющих:
- Вяжущего — чаще всего это цемент, иногда — известь.
- Заполнителей — песка, щебня, гальки.
- Воды.
Разное количество всего трех компонентов дает широкую гамму качеств и характеристик. Для придания особых свойств еще используют различные присадки и добавки, что еще во много раз расширяет область использования этого материала.
Все эти марки бетона изготовлены из одних компонетов, но в разных пропорцияхОсновная характеристика бетона — его прочность или та нагрузка, которую он может выдерживать длительное время без потери прочностных характеристик. Именно этот параметр является ключевым при выборе марки бетона для фундамента. Также важны могут быть водопроницаемость, морозостойкость. Но это характеристики «вызревшего» материала, которые зависят от рецептуры. А при замесе вас может интересовать такая характеристика, как удобоукладываемость. Она отражает степень текучести бетона и зависит от количества воды в составе. Повысить текучесть без добавления воды можно при помощи добавок, как и повысить морозостойкость и водоотталкивающие свойства.
Прочность бетона зависит от того, насколько точно придерживались рецептуры, от качества составляющих и от того, насколько тщательно все перемешали. Только при однородном составе и качественных составляющих можно добиться проектных характеристик. Подробнее о том, какие компоненты можно использовать и требования к ним читайте в конце статьи.
Принцип маркировки бетона
Основные характеристики бетона — его прочность и класс на сжатие. Класс на сжатие обозначается буквой «В» далее идут цифры класса от 3 до 40, марка по прочности обозначается буквой «М», после которой стоят цифры от 50 до 1000. Они обозначают максимальную нагрузку, которую данный вид бетона может вынести. Например, марка М300 обозначает, что максимальная нагрузка на 1 квадратный сантиметр не может быть выше 300 кг.
В частном строительстве наиболее популярны марки М200-М250, для фундаментов двухэтажных домов может использоваться бетон М300-М350, намного реже льют М400 — для тяжелых зданий на сложных грунтах. Более высокие вообще встречаются редко. Их область применения — промышленное строительство и объекты со специальными свойствами (пирсы, дамбы, дороги и т.п.).
Соответствие между марками бетона по прочности и по сжатию приведено в таблице (применяемые в частном строительстве).
Класс бетона по прочности на сжатие | Прочность бетона на сжатие кг/см2 | Ближайшая марка бетона по прочности |
---|---|---|
В 5 | 65.5 | M 75 |
B 7.5 | 98.2 | M 100 |
B 10 | 131.0 | M 150 |
B 12.5 | 163.7 | M 150 |
B 15 | 196.5 | M 200 |
B 20 | 261.9 | M 250 |
B 22.5 | 294.4 | M 300 |
B 25 | 327.4 | M 350 |
B 30 | 392.9 | M 400 |
B 35 | 458.4 | M 450 |
B 40 | 523.5 | M 500 |
Пропорции бетона разных марок
Весь этот ассортимент и спектр качеств получается при использовании одних и тех же материалов, просто в разном количестве. Для достижения требуемых характеристик необходимо рекомендованные пропорции соблюдать строго.
При строительстве своего дома, хочется сделать все как можно лучше, в связи с чем при составлении бетона возникает желание добавить больше цемента: чтобы было прочнее. Делать этого не следует. Лучше станет вряд ли, а вот хуже — запросто. Для набора прочности бетону необходимо определенное количество воды и других компонентов. Если воды будет мало, цемента много, связи между частицами образуются в недостаточном количестве, из-за чего бетон может трескаться и крошиться. Тоже относится и к количеству заполнителей. И слишком большое их содержание, и недостаточное, негативно сказывается на качествах бетонного камня.
Пропорции бетона отображаются обычно в долях. За единицу берется количество цемента, а остальные компоненты прописываются по отношению к нему. Данные приводятся в виде таблиц для соответствующих марок, обязательно указаны единицы измерения. Такую таблицу компонентов бетона вы видите ниже.
Пропорции бетона разных марок из портландцемента М400 и М500Как определить требуемые пропорции бетона по этой таблице? Во второй колонке находите требуемую марку бетона. Например, нужен M250. В зависимости от того, какой портландцемент будете использовать М 400 или М 500, выбираете одну из двух строк. В третьей колонке указаны пропорции для бетона в килограммах: для 400 цемента это 1/2,1/3,9. Обозначает это вот что: для получения бетона марки М 250, на 1 кг портландцемента М400 необходимо добавить 2,1 кг песка и 3,9 кг щебня. Аналогичным образом определяете пропорции для бетона М200 — данные для него в таблице находятся чуть выше, или бетон М 300 — чуть ниже.
В четвертой колонке представлены объемные доли: все компоненты даны из расчета на 10 литров. Выбираются они аналогично.
В подобных таблицах не указано количество воды. Оно зависит от того, какой густоты вам необходим раствор. Водо-цементное отношение дают отдельными таблицами. Например, ниже даны данные о количестве вводы по отношению к килограмму цемента, при условии использования заполнителей средних размеров.
Количество воды для получения бетона требуемой марки при использовании щебня и песка средних размеровНапример, для получения бетона марки М 300 пропорции цемента М 500 и воды определены как 0,61. Это значит что на 1 кг цемента в раствор добавляют 0,61 литра воды (610 мл). При этом получается среднепластичный раствор, который используется чаще всего. Но при заливке фундаментов или других конструкций с густым армированием может понадобиться пластичный раствор. Тогда при определении количества воды кроме марки цемента необходимо учитывать еще и размеры заполнителей и то, насколько текучим должен быть раствор. Эти данные представлены в таблице ниже.
Количество воды в бетоне в зависимости от размеров щебня /гравия и текучести раствораИногда необходимо определить, сколько же цемента вам потребуется для той или иной задачи. Для этого необходимо знать, сколько цемента содержится в кубометре бетона. Данные по маркам бетона и цементов вы найдете в таблице ниже.
Количество цемента на куб бетонаОбласти применения
С тем, какие требуются материалы для бетона в каких пропорциях определились, но какая марка нужна? Это зависит от назначения конструкции и условий ее эксплуатации. Проще будет ориентироваться, если будете знать, какие марки бетона для чего могут быть использованы (назовем только те, которые применяются при строительстве частного дома, его ремонте или обустройстве участка).
М100 (В7,5). Это так называемый тощий бетон. Его используют в для подготовки площадки под ответственные конструкции. Например, при строительстве ленточного фундамента на гравийно-песчаную подсыпку укладывают слой тощего бетона, а после начинают работы по армированию. Этот же состав применяют при укладке бордюрного камня, например при изготовлении дорожек или отмостки вокруг дома.
М150 (В12.5). Этот состав применяют при подготовке под плитный фундамент, для стяжек, заливки бетонных полов или садовых дорожек. Этот вид бетона может использоваться для изготовления фундаментов под небольшие легкие постройки типа деревянной бани или небольшого гостевого дома из бруса или бревна.
М200 (В15). Одна из наиболее популярных марок бетона. Из него делают фундаменты любого типа для легких домов на нормальных грунтах, стяжки, лестницы, отмостки, дорожки. Из бетона этой марки изготавливают цементные блоки в домашних условиях, его же используют на заводах для изготовления фундаментных и строительных блоков.
О том, как построить самостоятельно фундамент из блоков ФБС читайте тут.
Соотношение цемента и песка для бетона влияет на прочностные характеристикиМ250 (В20). Область применения практически та же, но в более сложных условиях. Делают любые фундаменты на сложных грунтах, или на нормальных, но для домов, построенных из тяжелых материалов. Делают отмостки, которые будут использоваться как дорожки, наружные лестницы, бетонируют крыльцо, заборы и т.п. Также из него делают плиты перекрытия при небольших нагрузках.
М300 (В22,5). Также подходит для всех перечисленных выше областей, но в еще более суровых условиях эксплуатации. Изготавливают фундаменты под тяжелые дома на пучныстых грунтах, делают монолитные стены, дорожки, водонепроницаемую отмостку и т.п. Из этой марки бетона в основном делают плиты перекрытия и ростверки для свайно-ростверковых фундаментов.
М350 (В25). Прочность этой марки для частного строительства в основном чрезмерна. Это бетон используется для строительства монолитных чаш бассейнов или для изготовления фундаментов при высоком уровне грунтовых вод, для других сооружений, требующих высокой водостойкости. Эта марка уже чаще используется в промышленном строительстве.
М400 (В30). Это уже дорогая марка бетона, которая используется на объектах со специальными требованиями: для больших бассейнов, дамб, хранилищ в банках и т.д.
Приготовление бетона
При больших объемах работ лучше заказать бетон на заводе. Изготовление большого количества раствора вручную или даже с использованием бетономешалок задача сложная, а укладка порциями требует дополнительных усилий на то, чтобы слои хорошо сцепились. Тем не менее, приготовить бетон можно и вручную. В этом случае есть две последовательности действий:
- Сначала в сухом виде перемешивают бетон и песок. Его смешивают до тех пор, пока цвет не станет однородным. Потом засыпают щебень, все снова перемешивают, и последней добавляется вода.
- Сначала заливается вода, в нее — цемент. Когда все перемешается добавляют песок и потом крупный заполнитель.
Порядок добавления составляющих для бетона при замесе может быть разный
В первом варианте есть возможность, что при ручном замесе на дне, возле стен емкости останется неразмешанный состав, что приведет к снижению прочности бетона. Выход — хорошо и тщательно все перемешивать. Но слишком много времени тратить на это нельзя: раствор начнет схватываться.
Во втором варианте свои минусы: для получения однородного цементного молочка (смеси воды и цемента) порой уходит много времени. В результате на образование связей с засыпкой его просто не хватает: цемент «схватывается» и прочность бетона тоже снижается.
Все это не столь критично при использовании бетономешалок, но тоже неидеально. Тут есть другая сложность. Доставляется бетон на стройплощадку обычно в тележках. В одну весь объем не помещается, и остаток оставляют крутиться в бетономешалке. Это лучше, чем оставить его просто стоять, но при слишком длительном перемешивании раствор может начать расслаиваться, результат — прочность бетона станет ниже. Выход — две тележки и два человека, которые их повезут. Способ засыпки — первый или второй — выбирайте сами.
При небольших объемах бетон можно замешивать вручнуюТак все-таки, как приготовить бетон. Выбор за вами. Если объемы небольшие — можете месить вручную. Только делайте это тщательно. Для заливки фундамента лучше-все-таки заказать миксер, но можно справиться и бетономешалкой (или двумя, в зависимости от объема). А чтобы решить проблемы с неоднородностью замеса (хотя лучше, чтобы он был хорошим), обработайте укладываемый бетон вибратором. Большая часть проблем уйдет.
Далее поговорим о требованиях к компонентам бетона, их размерах и качествах.
Требования к цементам для бетонов
Для большей части строительных работ используют цементный бетон, где в качестве вяжущего компонента используется портландцемент. Бывает еще и известковый, но его область применения ограничена в основном отделочными работами, которые делают «по старинке».
Виды портланцементов и их хранение
Видов портландцемента несколько — шлакопортландцемент, глиноземистый и пуццолановый. Все они немного отличаются по характеристикам, но для частного строительства подходит любой. Разница может сказаться только на времени схватывания: дольше всех не застывает шлакопортландцемент — до 12 часов, затем идет стандартный портландцемент — до 10 часов, а быстрее всех застывает глиноземистое вяжущее — не более 8 часов.
Цемент для бетона должен быть сухой, сыпучий и свежийЦемент требователен к условиям хранения, и особенно к влажности. Для изготовления важных конструкций — фундаментов, перекрытия и т.п. желательно использовать свежий, недавно вышедший с завода. Уже через месяц он теряет до 10% свои свойств, а через 6 месяцев они ухудшаются на 30-35%. Потому, например, для заливки фундамента лучше брать его максимум двух недельной давности, и закупать незадолго до использования.
Хранить в сухом проветриваемом помещении. Если помещения нет, складывают под крышей или укутав от влаги несколькими слоями пленки. Обратите внимание — укутав, а не укрыв. И желательно не на землю, а на деревянный настил. Все дело в том, что при попадании влаги, даже в парообразном состоянии, цемент становится комковатым, что намного ухудшает характеристики бетона. При обилии влаги он просто становится камнем и использовать его нет никакой возможности. Потому о месте для хранения цемента позаботьтесь заранее.
Маркировка цемента
Какую марку цемента нужно брать, указывается обычно в рецептуре бетона. Она обозначается буквой М и цифрами, которые обозначают максимальную прочность бетона, которая может быть достигнута с этом вяжущим. Например, с цементом марки М400 максимально можно получить бетон марки М400, а также более низкие.
Далее идет буква «Д» и цифры, обозначающие количество примесей. М400 Д15, обозначает, что примесей в вяжущем 15%. Для строительных работ эта цифра не должна быть больше 20%.
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 зеренВажна 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:
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.
Вода
Для получения бетона нормального качества должна использоваться питьевая вода. Так прописано в СНиПе: «питьевая, в том числе после кипячения». Воду из реки или озера брать нельзя, техническую — тем более. Никаких загрязняющих веществ, кислот, солей, щелочей, масел и т.д. Все эти вещества негативно влияют на прочность бетона, а что хуже всего — результат предсказать невозможно.
» Бетон своими руками — тонкости приготовления
Владельцы частных домов нередко занимаются строительными работами самостоятельно, без привлечения сторонних специалистов. И одним из самых популярных вопросов, который встает перед ними – как правильно и быстро приготовить бетон своими руками? Ответить на него можно, воспользовавшись рядом несложных правил.
Особенности приготовления
Перед тем, как приготовить бетон, следует определить то количество материала, которое понадобится вам для проведения работ. Расчет производится по общему объему конструкций из бетона с учетом небольшого запаса. Кроме того, следует принять во внимание несколько моментов:
- при замешивании бетона в бетономешалке фракции щебня должны быть в пределах 10–20 мм, при использовании лопаты – любого размера;
- для строительства домов бетонный раствор должен включать в свой состав цемент марки М200 или М500;
- для того чтобы приготовление бетона прошло правильно, необходимо использовать только чистую воду. Если же взять ее еще и из-под фильтра, можно практически полностью избежать появления комков во время замеса;
- все ингредиенты должны быть свежими и чистыми, в их состав не должны попасть ни примеси, ни мусора;
- для того чтобы сделать качественный бетон своими руками, рекомендуется использовать речной, а не карьерный песок.
Материалы и инструменты
Правильное приготовление бетонной смеси не получится без следующих материалов:
- щебня;
- цемента;
- песка.
Из инструментов для замеса бетона в домашних условиях следует приготовить:
- бетономешалку;
- совковую лопату;
- контейнер;
- строительный уровень;
- три металлических ведра, при помощи которых можно сделать раствор (для цемента, щебня и песка, а также для воды).
Марки бетона и их применение
Марок бетона по прочности существует достаточно много. Каждый из них используется для выполнения своих видов работ. Хотя некоторые являются универсальными и способны применяться для выполнения различных конструкций.
Бетоны с невысокой прочностью
Не слишком прочные бетоны М100 обычно подходят только для подготовительных работ. Иногда их применяют для того, чтобы сделать дорожное полотно – в качестве нижнего слоя на определенных участках. Более крепкая марка М150 станет отличным вариантом для бетонного пола в промышленном здании. А еще из нее делают стяжки и выравнивающие заливки.
Средние марки
Самая популярная разновидность — М200, применяется при формировании несущих конструкций сооружений. Она обладает практически идеальным среди всех бетонов соотношением прочности и стоимости, поэтому пользуется популярностью и для потокового, и для частного строительства. А марка М250, тоже отличающаяся хорошей прочностью, будет неплохим вариантом при выполнении монолитных работ нижних уровней зданий, а также для создания фундаментов.
Высокопрочные материалы
Бетоны М350 необходимы при сооружении сложных конструкций перекрытий, балок с высокой степенью нагрузки и зданий специализированного назначения на промпредприятиях. М400 подходит и широко применяется для возведения мостов. Хотя в некоторых случаях применение марки обусловлено особыми эксплуатационными условиями здания.
Пропорции компонентов
Для того чтобы приготовить бетон своими руками как можно более правильно, необходимо точно соблюдать пропорции. Только так полученный раствор будет иметь требуемую консистенцию, а застывший материал – запланированную прочность и плотность. Большое значение имеет доля каждого компонента, включая воду.
Песок по объему должен быть равен около трети от общего количества материалов. А пропорции материалов по массе берут в зависимости от того, какая должна получиться марка бетона.
Для одной из самых популярных разновидностей, М200, рекомендуется следующий состав:
- по объему, литр цемента М500 требует добавления 3,2 л щебня и 1,7 л песка;
- по массе, на 1 кг цемента берут 3,7 кг щебня и 1,9 кг песка.
Пропорции для других марок при использовании цемента М500:
Маркировка бетона | Вес компонентов в кг (Ц: П: Г) | Объем готового бетона в литрах |
М 100 | 1,0 : 5,8 : 8,1 | 90 |
М 150 | 1,0 : 4,5 : 6,7 | 73 |
М 200 | 1,0 : 3,5 : 5,5 | 62 |
М 250 | 1,0 : 2,6 : 4,4 | 50 |
М 300 | 1,0 : 2,4 : 4,4 | 47 |
М 400 | 1,0 : 1,7 : 3,3 | 36 |
М 450 | 1,0 : 1,4 : 2,9 | 32 |
Если взять недостаточное количество щебня, раствор получится меньшим по объему (1 л цемента достаточно для получения примерно 4 л бетонной смеси). Если добавить в состав меньше песка, материал окажется недостаточно плотным, а слишком большая его доля приведет к снижению прочности бетона. То же касается и воды, доля которой зависит не только от марки материала, но и от влажности компонентов.
Хотя, как правило, и масса, и объем жидкости должны быть в 2 раза меньшей по сравнению с цементом.
Замес и выкладка
Для того чтобы правильно замешать бетон, потребуется специальное оборудование – бетономешалка. Пытаться сделать это вручную при помощи только лопаты или тяпки можно только при небольших объемах продукции, потому что однородно перемешать раствор практически невозможно. В то время как бетономешалка превосходно размешивает все компоненты, экономя и силы, и время.
Способы перемешивания
Основных способов перемешивания бетона в домашних условиях существует два. При первом в бетономешалку, в которую уже налили воду, добавляют сначала цемент, а уже в получившуюся смесь высыпают щебень и песок. Второй вариант предусматривает добавление всех компонентов в нужной пропорции, кроме жидкости.
И только после этого в основной состав заливают воду, регулируя ее количество в зависимости от необходимой текучести материала. Более рациональным считается приготовление бетона вторым способом, гарантирующее равномерное перемешивание.
Бетономешалка в процессе замешивания должна располагаться не слишком далеко от места заливки. Этого требует большая масса, которую имеет полученный раствор. Небольшое расстояние не позволяет бетону схватиться или расслоиться до того, как он будет залит в форму.
Правила замеса
Перед тем, как замесить бетон, следует определить, какой объем каждого материала необходим для имеющейся у вас бетономешалки. Состав определяется, исходя из пропорции, которую выбирают в зависимости от желаемой марки. Объем среднего оборудования для перемешивания составляет обычно около 200 л. То есть для него достаточно будет поделить пропорции, взятые для 1 куб. м, на пять.
Если выбран первый способ перемешивания, в бетономешалку требуется залить сначала воду, а затем вручную засыпать в нее цемент. Сразу же после этого добавляется песок. Песчано-цементная смесь размешивается 1–2 минуты, при необходимости в нее подливается вода. Теперь можно добавить в состав щебень, засыпая его с небольшими паузами для более равномерного перемешивания.
На последнем этапе производят добавку пластификаторов. Общее время замеса должно составлять около 10 минут. Более длительный период может привести к тому, что раствор схватится. Бетономешалку не стоит прекращать вращать (или выключать, если для этого используется мотор) до ее полного освобождения от материала.
Укладка
При транспортировке бетонной смеси к месту укладки ее температура не должна стать ниже +5 градусов. Если же это произойдет, раствор потеряет подвижность и качество материала ухудшится. Чтобы избежать такой ситуации можно приобрести бетономешалки с подогревом или же просто использовать теплую воду, для того чтобы сделать бетон своими руками, и производить укладку так быстро, как это позволяет технология.
Заливать бетонный раствор следует непрерывно, обеспечив бесперебойную подачу материала. После этого вылитую на поверхность или в соответствующую форму смесь уплотняют при помощи виброинструмента. На последнем этапе укладки необходимо обеспечить «созревание» бетона – накрыть его полиэтиленом и либо организовать подогрев (для зимы), либо, наоборот, поливать водой, чтобы избежать высыхания (для лета).
Время полного высыхания бетонных конструкций равно 28 дням.
Добавки
На сегодняшний день существует много разновидностей специальных добавок для бетонов. Добавляя пластификаторы в состав материала, ему придают дополнительные характеристики – улучшают укладываемость, повышают прочность и марку, предотвращают слишком быстрое схватывание. Хотя иногда такое вещество, наоборот, позволяет сделать так, чтобы раствор быстрее затвердел. Таким образом, с использованием добавок сделать бетон своими руками выходит намного проще, чем без них.
При включении пластификаторов в состав смеси следует учитывать, что при этом потребуется меньше воды, да и вообще все пропорции немного изменяются. Кроме того, они экономят еще и цемент (до 20% по объему). Именно с этой целью добавки часто применяют в промышленном производстве бетонов и бетонных конструкций.
Компоненты в производстве бетона в компании Промщебень
Физические свойства и эксплуатационные характеристики бетона зависят от качества и соотношения составляющих, технологии приготовления. Достичь желаемого результата на предприятии можно, если строго следовать ГОСТам, а при самостоятельном замешивании раствора – инструкциям и технологическим схемам.
Прочность и жизненный цикл бетонного фундамента, стяжки, конструкции и безремонтный срок их эксплуатации зависит в большей степени от качества материала, в меньшей — от правильности процесса заливки.
В составе бетона – 4 компонента: цемент, вода, заполнитель, присадки.
Цемент
Основная составляющая раствора. Согласно российским нормам и правилам, его качество обязано отвечать:
Межгосударственному стандарт «Цементы общестроительные. Технические условия» — ГОСТ 31108-2003,
СНиПу 2.03.11-85 в актуальной редакции «Защита стройконструкций от коррозии».
Насколько цемент качественный профессионалы определяют
1.По тонкость помола — 350-380 кв. м/кг при допустимом отклонении не более 10%.
2.По времени схватывания. Первые признаки, что бетон застывает, должны появиться спустя 2-3 часа после укладки, а схватывание всей поверхности через 4-5 часов.
3.По густоте. Раствор должен иметь оптимальную консистенцию при содержании воды в составе 25%.
Вода
Второй по важности компонент. В промышленном производстве на РБУ используют только чистую воду. Ее объем определяет густоту раствора, а зависит от такого свойства цемента, как водопоглощение.
Наполнители
Это компоненты, которые не только делают бетон намного более прочным, но и более дешевым. Песок, гравий, щебень, отсев, гранитная крошка – те добавки, которые используются в процессе приготовления сухих смесей.
Производители бетона используют специальный строительный песок из определенных карьеров. Его отличие от обычного речного, которым пользуются граждане, самостоятельно замешивающие раствор, – в округлой форме и одинаковом размере песчинок, отсутствии примесей, чистоте.
Гранитной крошкой, отсевом заполняют самые прочные марки бетона, такие, например, как М500.
В более слабые, например, М350 добавляют гравий и щебень.
Добавки
Компоненты, которые улучшают характеристики бетона за счет изменения структуры раствора и придания ему определенных свойств, таких как
снижение температуры застывания,
усиление текучести,
предотвращение появления трещин,
повышение водоотталкивающих свойств или наоборот адгезионных за счет сужения или расширения пор,
уменьшение в объеме,
снижение расхода.
Существуют разнообразные типы добавок — модификаторы, регуляторы подвижности, пластификаторы, присадки антиморозные, антикоррозийные, для набора прочности и самоуплотняющихся смесей. Их широко применяют в промышленном производстве бетона и практически никогда при приготовлении собственными руками, что отрицательно сказывается на качестве строительных конструкций.
Пропорции компонентов для разных марок бетона
При использовании одних и тех же составляющих, за исключением добавок (они разные), взятых в разных пропорциях, производится бетон разных марок. При покупке материала на растворо-бетонном узле можно не сомневаться: он наберет необходимую прочность, поскольку пропорции компонентов неукоснительно соблюдаются. Самостоятельно приготовленные смеси не дают такой же гарантии. При недостаточном количестве воды стяжка или фундамент начнут крошиться и растрескиваться. При избытке наполнителя не получается монолитного бетонного камня. Такие ошибки часто допускаются мастерами на все руки, поэтому желание сэкономить оборачивается дополнительными расходами.
В таблице ниже указаны оптимальные соотношения компонентов для приготовления бетона из 10 л цемента для соответствующих марок в долях.
Марка бетона |
Марка цемента |
Пропорции сухой смеси (цемент/песок/щебень) |
Объем воды (л/кг цемента) |
Получаемый объем бетона |
|
В объеме |
В массе |
||||
100 |
400 |
10:41:61 |
1:4,6:7 |
1,03 |
78 |
500 |
10:53:71 |
1:5,8:81 |
1,03 |
90 |
|
150 |
400 |
10:32:50 |
1:3,5:5,7 |
0,85 |
64 |
500 |
10:40:58 |
1:4,5:6,6 |
0,85 |
73 |
|
200 |
400 |
10:25:42 |
1:2,8:4,8 |
0,69 |
54 |
500 |
10:32:49 |
1:3,5:5,6 |
0,79 |
62 |
|
250 |
400 |
10:19:34 |
1:2,1:3,9 |
0,57 |
43 |
500 |
10:24:39 |
1:2,6:4,5 |
0,65 |
50 |
|
300 |
400 |
10:17:32 |
1:1,9:3,7 |
0,53 |
41 |
500 |
10:22:37 |
1:2,4:4,3 |
0,61 |
47 |
Чтобы обеспечить прочность и длительный срок службы стройконструкции специалисты советуют купить готовый бетон, изготовленный на производстве по ГОСТу в соответствии с требованиями к качеству компонентов.
Компания «Промщебень» предлагает бетон различных марок отличного качества по умеренным ценам с доставкой в города Московской области Воскресенск, Коломна, Раменское, Егорьевск.
Из чего сделан бетон? Определение и ингредиенты
Вопреки распространенному мнению, бетон и цемент — это не одно и то же; цемент на самом деле просто компонент бетона. Бетон состоит из трех основных компонентов: воды, заполнителя (камня, песка или гравия) и портландцемента. Цемент, обычно в виде порошка, действует как связующее при смешивании с водой и заполнителями. Эта комбинация, или бетонная смесь, будет вылита и затвердевает в прочный материал, с которым все мы знакомы.
Ниже приводится группа статей, которые будут полезны при попытках узнать больше о бетоне и цементе. Другие элементы, которые могут вас заинтересовать, включают конкретные основы, такие как дизайн смеси, и информацию о цементе.
Популярные темы о бетоне:
Что такое бетон?
Время: 00:52
Из чего сделан бетон? Портландцемент, крошка, песок и др.
Поиск поставщиков готовой бетонной смеси
Содержание статьи:
Компоненты базовой бетонной смеси
Желаемые свойства бетона
Добавки для бетона
Армирование бетона: волокна vs.Сварная сетка
Корректировка смесей для устранения проблем
Укладка бетона
Декоративный бетон
Прочие бетонные ресурсы
Компоненты базовой бетонной смеси
Бетонная смесь состоит из трех основных ингредиентов:
Портландцемент — Цемент и вода образуют пасту, которая покрывает заполнитель и песок в смеси. Паста затвердевает и связывает заполнители и песок.
Вода — Вода необходима для химической реакции с цементом (гидратации), а также для обеспечения удобоукладываемости бетона.Количество воды в смеси в фунтах по сравнению с количеством цемента называется соотношением вода / цемент. Чем ниже соотношение воды и воды, тем прочнее бетон. (более высокая прочность, меньшая проницаемость)
Заполнители — Песок — мелкий заполнитель. Гравий или щебень являются крупными заполнителями в большинстве смесей.
Желаемые свойства бетона
1. Бетонная смесь работоспособная . Его можно правильно разместить и закрепить самостоятельно или своими работниками.
2. Соответствуют желаемым качествам затвердевшего бетона: например, устойчивость к замерзанию и оттаиванию и химикатам для борьбы с обледенением, водонепроницаемость (низкая проницаемость), износостойкость и прочность. Знайте, чего вы пытаетесь достичь с помощью бетона.
3. Экономика . Поскольку качество в основном зависит от соотношения воды и цемента, необходимо минимизировать потребность в воде, чтобы снизить потребность в цементе (и, таким образом, снизить стоимость).
Примите следующие меры, чтобы снизить потребность в воде и цементе:
- используйте самую жесткую смесь из возможных
- использовать агрегат самого большого размера, практичный для работы.
- Используйте оптимальное соотношение мелкого и крупного заполнителя.
Обсудите с поставщиком готовой смеси, как достичь ваших целей в отношении бетона.
Добавки для бетона: наиболее распространенные типы и их назначение
Добавки — это добавки к смеси, используемые для достижения определенных целей.
Вот основные добавки и их цель.
Ускоряющая добавка — ускорителей добавляются в бетон, чтобы сократить время схватывания бетона и ускорить раннюю прочность.Величина сокращения времени схватывания зависит от количества использованного ускорителя (обратитесь к поставщику готовой смеси и опишите свое применение). Хлорид кальция — недорогой ускоритель, но спецификации часто требуют использования ускорителя, не содержащего хлоридов, для предотвращения коррозии арматурной стали.
Замедляющие добавки — Часто используются в жарких погодных условиях для замедления времени схватывания. Они также используются для отсрочки выполнения более сложных заданий или для специальных чистовых операций, таких как обнажение заполнителя.Многие замедлители схватывания также действуют как водоудерживающие.
Зола-унос — является побочным продуктом сжигания угля. Летучая зола может заменить 15-30% цемента в смеси. Цемент и зольная пыль вместе в одной смеси составляют цементного материала .
- Летучая зола улучшает удобоукладываемость
- Летучая зола легче отделывается
- Летучая зола снижает тепло, выделяемое бетоном
- Стоимость золы уноса равна количеству заменяемого ею цемента
Воздухововлекающие добавки — необходимо использовать всякий раз, когда бетон подвергается замерзанию и оттаиванию, а также воздействию солей против обледенения.Воздухововлекающие агенты захватывают микроскопические пузырьки воздуха в бетоне: когда затвердевший бетон замерзает, замерзшая вода внутри бетона расширяется в эти пузырьки воздуха, а не повреждает бетон.
- Воздухововлечение улучшает обрабатываемость бетона
- Воздухововлечение повышает долговечность
- Воздухововлечение дает более удобную смесь
Водоредуцирующие добавки — уменьшают количество воды, необходимое в бетонной смеси.Соотношение воды и цемента будет ниже, а прочность — больше. Большинство редукторов воды с низким диапазоном снижают количество воды, необходимой в смеси, на 5-10%. Редукторы высокого диапазона снижают потребность в воде для смешивания на 12–30%, но они очень дороги и редко используются в бытовых условиях.
Армирование бетона: волокна против сварной проволочной сетки
Волокна могут быть добавлены в бетонную смесь вместо сварной проволочной сетки.
Проблема со сварной проволочной сеткой заключается в том, что она часто оказывается на земле из-за наступления на нее во время укладки бетона.(особенно, если не используются опорные блоки). Другая проблема заключается в том, что сетка не предотвращает и не сводит к минимуму растрескивание — она просто удерживает трещины, которые уже возникли, вместе.
Если вы посмотрите на участок бетона, залитый волокнами, вы увидите миллионы волокон, распределенных во всех направлениях по всей бетонной смеси. Поскольку микротрещины начинают появляться из-за усадки по мере испарения воды из бетона (пластическая усадка), трещины пересекаются с волокнами, которые блокируют их рост и обеспечивают более высокую прочность на разрыв в это критическое время.
Щелкните здесь, чтобы узнать, как волокна являются важной частью «как строить высококачественные плиты на уклоне».
РЕГУЛИРОВКА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ИСПРАВЛЕНИЯ ПРОБЛЕМ УСТАНОВКИ
Когда бетон прилипает к шпателю , когда он поднимается с бетона, или бетон прилипает к подножкам отделочника, наиболее вероятными причинами являются слишком много песка в смеси или более высокий, чем необходимо, унос воздуха.
Чрезмерный слив воды задержит завершающую операцию и может вызвать серьезные проблемы с поверхностью бетона.Возможные способы лечения — добавление большего количества песка в смесь, добавление большего количества увлеченного воздуха, использование меньшего количества воды для замешивания или добавление цемента или летучей золы.
Убедитесь, что поставщик готовой смеси знает, будете ли вы перекачивать бетон. Для перекачивания смесей требуется достаточное количество мелких частиц , и существуют ограничения на размер заполнителя, чтобы смесь могла быть перекачиваемой. Летучая зола и воздухововлечение улучшают удобоукладываемость и прокачиваемость.
Время схватывания смеси можно замедлить с помощью замедлителей схватывания.
Смесь можно охладить в жаркую погоду, заменив часть воды для смешивания на лед, разбрызгав воду на кучу заполнителя на заводе по производству готовой смеси или введя жидкий азот в замес.
Время схватывания смеси можно увеличить до с помощью ускорителей.
Смесь может быть нагрета на заводе по производству готовой смеси путем нагревания воды для смеси и заполнителей.
Укладка бетона
Укладка бетона
Обычный бетон весит примерно 150 фунтов на кубический фут, и его следует укладывать как можно ближе к окончательному положению.Чрезмерное обращение может вызвать расслоение рулонных и мелких заполнителей. Смачивание бетона, чтобы его можно было сгребать или толкать в место, далеко от места разгрузки, недопустимо.
Бетон заливается прямо из желоба автобетоносмесителя, катится на место с помощью тележки или закачивается на место с помощью бетононасоса (см. Бетононасос).
Бетон обычно указывается с оседанием 4-5 дюймов. Промышленные, коммерческие и некоторые жилые проекты требуют наличия инспектора по заливке бетона, который следит за оседанием бетона и проводит измерения осадки с требуемыми интервалами.
См. Также раздел «Как построить высококачественные плиты из уклона
».Бетон для укладки
Целью укладки свежего бетона является укладка бетона как можно ближе к конечному уровню, чтобы облегчить выравнивание / стяжку бетона.
Для укладки бетона рекомендуются лопаты с короткой ручкой и квадратным концом. Также можно использовать сопутствующий инструмент (инструмент, который выглядит как мотыга с длинным лезвием с прямым лезвием). Не используйте лопату с закругленными краями для укладки бетона, так как она не распределяет бетон равномерно.
Любой используемый распределитель должен быть достаточно жестким, чтобы проталкивать и тянуть влажный бетон без изгиба: нормальный бетон весит приблизительно 150 фунтов на кубический фут.
Бетонирование в холодную погоду
Бетонирование в жаркую погоду
Твердый бетон
Декоративный бетон
Введение в декоративный бетон
Словарь терминов по декоративному бетону
Глоссарий по бетонным столешницам
Дизайн декоративной бетонной смеси
Дополнительная информация:
Конкретная история: интерактивная хронология
Подрядчики по бетону: Найдите поставщика или дистрибьютора бетонных изделий
Прочие бетонные ресурсы
Что такое бетон? -Университет Иллинойса Урбана-Шампейн
Управление бетонной промышленностью-Университет штата Мидл-Теннесси
Бесплатные загрузки ACI-Американский институт бетона (ACI)
Основы цемента и бетона-Портлендская ассоциация цемента (PCA)
Как делают бетон
В своей простейшей форме бетон представляет собой смесь пасты и заполнителей, или горных пород.Паста, состоящая из портландцемента и воды, покрывает поверхность мелких (мелких) и крупных (крупных) заполнителей. В результате химической реакции, называемой гидратацией, паста затвердевает и набирает прочность, образуя каменную массу, известную как бетон.
В этом процессе кроется ключ к замечательным свойствам бетона: он пластичен и пластичен при свежем смешивании, прочен и долговечен при затвердевании. Эти качества объясняют, почему из одного материала, бетона, можно строить небоскребы, мосты, тротуары и супермагистрали, дома и плотины.
Дозирование
Ключ к получению прочного и долговечного бетона заключается в тщательном дозировании и смешивании ингредиентов. Смесь, в которой недостаточно пасты, чтобы заполнить все пустоты между заполнителями, будет трудно разместить, и она приведет к образованию шероховатых поверхностей и пористого бетона. Смесь с избытком цементного теста легко укладывается и дает гладкую поверхность; тем не менее, получаемый бетон не является рентабельным и может более легко треснуть.
Химический состав портландцемента оживает в присутствии воды. Цемент и вода образуют пасту, которая покрывает каждую частицу камня и песка — агрегаты. В результате химической реакции, называемой гидратацией, цементное тесто затвердевает и приобретает прочность.
Качество пасты определяет характер бетона. Прочность пасты, в свою очередь, зависит от соотношения воды и цемента. Водоцементное соотношение — это вес воды для затворения, деленный на вес цемента.Высококачественный бетон получают за счет максимального снижения водоцементного отношения без ущерба для удобоукладываемости свежего бетона, что позволяет его правильно укладывать, укреплять и выдерживать.
Правильно подобранная смесь обладает желаемой удобоукладываемостью для свежего бетона и необходимой прочностью и прочностью для затвердевшего бетона. Обычно смесь содержит от 10 до 15 процентов цемента, от 60 до 75 процентов заполнителя и от 15 до 20 процентов воды. Вовлеченный воздух во многих бетонных смесях может составлять от 5 до 8 процентов.
Другие ингредиенты
В качестве воды для замешивания бетона можно использовать практически любую питьевую природную воду без ярко выраженного вкуса или запаха. Избыточные примеси в воде для смешивания могут не только повлиять на время схватывания и прочность бетона, но также могут вызвать выцветание, образование пятен, коррозию арматуры, нестабильность объема и снижение долговечности. Спецификации бетонной смеси обычно устанавливают пределы содержания хлоридов, сульфатов, щелочей и твердых частиц в воде для смешивания, если не могут быть проведены испытания для определения влияния примесей на конечный бетон.
Хотя большая часть питьевой воды подходит для смешивания бетона, заполнители выбираются тщательно. Заполнители составляют от 60 до 75 процентов от общего объема бетона. Тип и размер используемого заполнителя зависит от толщины и назначения конечного бетонного продукта.
Относительно тонкие строительные секции требуют мелкого крупного заполнителя, хотя заполнители диаметром до шести дюймов использовались в больших плотинах. Для эффективного использования пасты желательна непрерывная градация размеров частиц.Кроме того, заполнители должны быть чистыми и не содержать каких-либо веществ, которые могут повлиять на качество бетона.
Начало гидратации
Вскоре после объединения заполнителей, воды и цемента смесь начинает затвердевать. Все портландцементы представляют собой гидравлические цементы, которые затвердевают и затвердевают в результате химической реакции с водой, вызывающей гидратацию. Во время этой реакции на поверхности каждой частицы цемента образуется узел. Узел растет и расширяется, пока не соединится с узлами других частиц цемента или не прилипнет к соседним агрегатам.
После того, как бетон тщательно перемешан и станет пригодным для обработки, его следует укладывать в формы до того, как смесь станет слишком густой.
Во время укладки бетон уплотняется, чтобы уплотнить его внутри форм и устранить возможные дефекты, такие как соты и воздушные карманы.
Для плит бетон оставляют стоять до тех пор, пока пленка поверхностной влаги не исчезнет, затем используется деревянная или металлическая ручная терка для сглаживания бетона. Плавление дает относительно ровную, но слегка шероховатую текстуру, которая имеет хорошее сопротивление скольжению и часто используется в качестве окончательной отделки фасадных плит.Если требуется гладкая, твердая, плотная поверхность, после затирки следует затирка сталью.
Отверждение начинается после того, как открытые поверхности бетона достаточно затвердеют, чтобы противостоять образованию повреждений. Отверждение обеспечивает постоянную гидратацию цемента, так что бетон продолжает набирать прочность. Бетонные поверхности обрабатывают путем опрыскивания водяным туманом или использования влагоудерживающих тканей, таких как мешковина или хлопчатобумажные коврики. Другие методы отверждения предотвращают испарение воды за счет герметизации поверхности пластиком или специальными спреями, называемыми отвердителями.
Для защиты бетона используются специальные методы отверждения в очень холодную или жаркую погоду. Чем дольше бетон будет оставаться влажным, тем прочнее и долговечнее он станет. Скорость затвердевания зависит от состава и крупности цемента, пропорций смеси, а также от влажности и температурных условий. Бетон продолжает укрепляться с возрастом. Большая часть гидратации и увеличения прочности происходит в течение первого месяца жизненного цикла бетона, но гидратация продолжается медленнее в течение многих лет.
Узнайте, как цемент и бетон формируют мир вокруг нас>
Узнайте больше о преимуществах устойчивости цемента и бетона>
Concrete Basics: основные ингредиенты для бетонной смеси
Бетон был и остается на протяжении тысячелетий очень популярным строительным материалом.
Бетон, состоящий всего из нескольких основных ингредиентов, является наиболее широко используемым искусственным материалом на планете. Люди используют больше бетона, чем все остальные строительные материалы вместе взятые.
Так что же такое бетон?
Бетон — это смесь цемента, воздуха, воды, песка и гравия — вот и все!
Не совсем так. Типичная бетонная смесь состоит примерно из 10% цемента, 20% воздуха и воды, 30% песка и 40% гравия. Это называется правилом 10-20-30-40, хотя пропорции могут варьироваться в зависимости от типа цемента и других факторов.
Теперь давайте обсудим каждый ингредиент и важную роль, которую они играют в вашем миксе.
Ингредиенты бетонной смеси и их важные роли:Цемент
Хотя цемент составляет наименьший процент смеси, он является основным ингредиентом бетона.Цемент служит клеем, который скрепляет все остальное. Это также то, что позволяет готовой смеси затвердеть после нанесения. В зависимости от того, какой бетон вы хотите изготовить, существует пять различных типов цемента:
- Тип I используется для большинства бытовых работ
- Тип II используется в умеренных сульфатных условиях
- Тип III используется в климате, где существует опасность замерзания
- Тип IV используется для специальных заказов, например, для размещения на промышленных предприятиях.
- Тип V используется в экстремальных сульфатных условиях
Типы I и II являются наиболее широко используемыми в жилых домах в Соединенных Штатах из-за относительно умеренного климата, который мы наблюдаем здесь.
Воздух и вода
Для того, чтобы смесь была эффективной, в бетоне необходимо некоторое количество воздуха (крошечные пузырьки воздуха). Цемент с воздухововлекающими добавками гарантирует, что избыточная вода имеет шанс расшириться, когда она проходит цикл замораживания-оттаивания. Однако эти пузырьки воздуха должны быть микроскопически маленькими, иначе «увлеченный» воздух превратится в «захваченный» воздух, что приведет к усадке и растрескиванию.
Среди всех других важных ингредиентов, участвующих в создании смеси, вода имеет тенденцию иметь наибольшее влияние.Как правило, чем больше воды вы наливаете в смесь, тем меньше прочности будет у затвердевшей смеси. Усадка и растрескивание также возможны при использовании слишком большого количества воды. Избыточная вода в конечном итоге испарится из затвердевшего бетона, что приведет к усадке бетона и, в конечном итоге, к растрескиванию.
Идеальное количество воды можно измерить по соотношению воды к цементу, которое должно варьироваться от 0,4 до 0,6. Чем выше коэффициент, тем слабее бетон. Хороший способ проверить растворимость вашего бетона — выполнить тест на оседание.Это поможет определить, не слишком ли много воды в вашей смеси.
Гравий и песок
Как видите, щебень и песок составляют около 70% смеси. Такой высокий процент делает смесь более экономичной, поскольку гравий и песок прочнее и более рентабельны, чем цемент. Хорошая готовая смесь будет включать пропорциональное количество как крупного (гравий), так и мелкого (песок).
Причина этого в том, что гравий составляет большую часть готовой смеси, а более мелкие частицы песка хорошо заполняют любые дополнительные места, которые в противном случае могли бы быть заполнены нежелательными воздушными карманами.
Вот и все, ингредиенты, которые объединяются для создания самого широко используемого строительного материала в мире — бетона. Как видите, каждый ингредиент и его соотношение влияют на качество и вид готовой смеси. Важно, чтобы у вас была лучшая готовая смесь для вашей конкретной работы. Вот почему мы создали этот Контрольный список готовой смеси, чтобы помочь вам и вашему поставщику готовой смеси создать именно то, что вам нужно. Загрузите контрольный список готовой смеси прямо сейчас.
Из чего сделан бетон?
Это один из самых популярных строительных материалов в мире.Он огнестойкий и устойчив к влаге. Со временем он становится сильнее и используется для строительства дорог, мостов и туннелей! Какое сегодня чудо дня? Конечно же, бетон!
Бетон везде. Оглянись. Вы видите бетон? Если вы учитесь в школе, вполне вероятно, что пол или даже стены сделаны из бетона. В домашних условиях он, вероятно, составляет фундамент здания. Выгляните наружу, и вы можете увидеть бетон на тротуарах и дорогах.
Несмотря на то, что его видят почти каждый день, многие люди не очень разбираются в бетоне.Из чего это сделано? Насколько он силен? Как долго это длится? В чем разница между бетоном и цементом? У нас так много вопросов!
Многие люди думают, что бетон — это то же самое, что и цемент, но это не так. Вместо этого цемент — это ингредиент, используемый для изготовления бетона. Цемент изготавливается из известняка и глины. Это паста, которая связывается с другими ингредиентами, удерживая бетон вместе.
Для изготовления бетона вам понадобятся воздух, вода, цемент и заполнители. Бетон содержит мелкие заполнители, такие как песок, и крупные заполнители, такие как камни.Производители бетона смешивают эти ингредиенты в нужных количествах, чтобы получить один из самых прочных строительных материалов в мире.
Бетон, каким вы его знаете сегодня, существует всего около 200 лет. Именно тогда был впервые произведен портландцемент, тип цемента, который используется для изготовления современного бетона. Однако другие виды бетона использовались древними народами тысячи лет назад.
Первые зарегистрированные случаи использования бетона относятся к Сирии и Иордании в 6500 г. до н. Э. Позже люди в Китае и Египте использовали различные формы бетона для строительства сооружений около 3000 г. до н. Э.Древние римляне также использовали бетон в строительстве, начиная с 600 г. до н. Э. Бетон существует и меняется очень давно!
Что делает бетон таким популярным? Во-первых, он очень сильный. Каждый квадратный дюйм современного бетона может выдержать давление в 3000 фунтов. Это НЕ ЧУДО, это основной материал для строительства мостов и туннелей. Часто бетон продолжает укрепляться в течение многих лет после заливки. Это из-за реакции между водой и цементом при высыхании бетона.
Бетон также очень недорогой, учитывая его прочность. В США каждый кубический ярд стоит около 110 долларов. Это также способствует широкому использованию бетона. Прочность и доступность бетона делают его фаворитом — от прокладки дорог до строительства небоскребов.
Какие еще варианты использования бетона вы можете придумать? Вы когда-нибудь видели бетонную статую? Как насчет бетонного фонтана? Подумав об этом, вы можете обнаружить, что этот очень прочный материал встречается даже чаще, чем вы думали!
Стандарты: CCRA.L.3, CCRA.L.6, CCRA.R.1, CCRA.R.2, CCRA.R.4, CCRA.R.10, CCRA.SL.1, CCRA.W.4, CCRA.SL. 2, CCRA.W.2, CCRA.W.9, CCRA.L.1, CCRA.L.2, CCRA.W.10
Бетон — Проектирование зданий Wiki
Бетон — наиболее часто используемый искусственный материал на земле. Это важный строительный материал, который широко используется в зданиях, мостах, дорогах и плотинах. Он используется в различных конструкциях, в павильонах, бордюрах, трубах и водостоках.
Бетон — это композитный материал, состоящий в основном из портландцемента, воды и заполнителя (гравия, песка или камня).Когда эти материалы смешиваются вместе, они образуют рабочую пасту, которая со временем постепенно затвердевает.
О различных типах см. Типы бетона.
Материал, подобный бетону , был впервые разработан египтянами и состоял из извести и гипса. Как правило, известь, мел или раковины устриц продолжали использоваться в качестве цементирующего агента до начала 1800-х годов.
В 1824 году портландцемент, смесь известняка и глины, был обожжен и измельчен, и с тех пор он остается основным вяжущим веществом, используемым в производстве бетона .
Бетон имеет множество положительных сторон:
Ограничения бетона включают:
Характеристики бетона определяются используемым заполнителем или цементом или методом, который используется для его производства. Соотношение воды и цемента является определяющим фактором в обычном конструкционном бетоне с более низким содержанием воды, что приводит к более прочному бетону .
Это, однако, снижает удобоукладываемость (и прокачиваемость) бетона , что может быть измерено с помощью испытания на осадку.Сортировка, форма, текстура и пропорции заполнителя также могут иметь аналогичное влияние. Если требуется особо прочный бетон , количество заполнителя может быть уменьшено по сравнению с цементом. Однако цемент является значительным фактором затрат, и увеличение его доли в смеси приведет к увеличению общей цены.
Для получения дополнительной информации см. Свойства бетона.
Бетон Прочность определяется силой, необходимой для его раздавливания, и измеряется в фунтах на квадратный дюйм или килограммах на квадратный сантиметр.На прочность могут влиять многие переменные, включая влажность и температуру.
Прочность на разрыв бетона можно улучшить, добавив металлические стержни, проволоку, тросы или сетку. Там, где ожидаются очень высокие растягивающие напряжения (например, в широких пролетах без опоры на крышах или мостах) бетон может включать предварительно натянутую стальную проволоку. Это создает сжимающие силы в бетоне , которые помогают компенсировать растягивающие усилия, которым подвергается конструкция.
Жертвенные зонды могут быть интегрированы в бетон для определения прочности, и это, вероятно, поможет улучшить методики строительства.
Для получения дополнительной информации см. Испытания бетона.
Опалубка — это временная форма, в которую заливается и формуется бетон . Традиционная опалубка изготавливается из дерева, но также может быть изготовлена из стали, пластика, армированного стекловолокном, и других материалов.
Опалубка может быть; временные, многоразовые или несъемные.Существует также ряд запатентованных систем, таких как те, которые используются для поддержки вертикальной опалубки, в то время как бетон застывает , состоящий из ряда труб и стяжек.
Эффективность конструкции из бетона повышается за счет внедрения гибридных решений и инноваций в опалубке, таких как самоподъемные формы.
Для получения дополнительной информации см. Опалубка.
Бетон имеет относительно высокую воплощенную энергию в результате его добычи, производства и транспортировки.Отходы могут быть включены в смесь бетона , например, переработанный дробленый заполнитель (RCA), измельченный гранулированный доменный шлак (GGBS) и пылевидная зола (PFA).
Кроме того, предпринимаются шаги для оценки потенциала использования вторичного бетона , однако такие проблемы, как содержание влаги и непостоянство материалов, могут сделать это нежизнеспособным.
Бетон — очень прочный материал, не требующий особого ухода, и может обеспечивать тепловую массу, помогая снизить энергопотребление зданий при эксплуатации.
Из чего сделан бетон | Типы бетона
Бетон состоит из четырех основных компонентов: крупного заполнителя (гравий), мелкого заполнителя (песок), портландцемента и воды. Вот и все, но как часть метода смешивания, есть также немного воздуха, либо преднамеренно (увлеченный воздух), либо просто восполненный при смешивании (захваченный воздух). Все эти элементы смешиваются, затем кладутся на место, прежде чем цемент гидратируется, и волшебным образом все превращается в камень.
Свойства бетона
Помимо цемента используются различные типы вяжущего материала, такие как известь для извести и битум для асфальта, который используется в дорожном строительстве.Эта технология занимается исследованием свойств бетона и его практическим применением.
Подробнее о бетонном материале
В строительстве он используется для возведения фундаментов, колонн, балок, плит и других несущих деталей. Помимо цемента, используются различные типы связующего материала, например, известь для извести и битум для асфальта, который используется в дорожном строительстве.
Есть много типов бетона, но мы рассмотрели основные и самые важные бетоны;
1.Обычный / ОбычныйВ этом типе основными ингредиентами являются цемент, песок и крупные заполнители, разработанные и смешанные с определенным количеством воды.
Доля основных ингредиентов может варьироваться в широких пределах. Очень часто используемый дизайн смеси, известный как номинальный дизайн смеси .
Обычный бетон в основном используется при строительстве тротуаров и в зданиях, где не требуется очень высокая прочность на разрыв. Он также используется при строительстве плотин.
2. Легкий
Любые типы бетона с массой менее 1920 кг / м3 классифицируются как легкие .
Различные типы заполнителей, которые применяются при производстве легкого бетона, включают природные элементы, такие как пемза и скотия, искусственные материалы, такие как керамзит и глина, и обработанные материалы, такие как перлит и вермикулит.
Единственная важная деталь — очень низкая теплопроводность.
3.Плотный
Этот тип также называют тяжелым бетоном . В этом типе вес r толщина варьируется в пределах 3000-4000 кг / м3 .
Они изготавливаются из крупнозернистой щебня высокой плотности. Среди таких материалов наиболее часто используется Barytes с удельным весом 4,5.
Они в основном используются на атомных электростанциях и других родственных сооружениях, поскольку обеспечивают отличную защиту от всех типов излучений.
4. Армированный
Его еще называют RCC (армированный цементный бетон). В этом типе сталь во многих формах используется в качестве арматуры для обеспечения очень высокой прочности на разрыв.
Это происходит из-за смешанного действия простого бетона (имеющего высокую прочность на сжатие) и стали (имеющей высокую прочность на разрыв).
Стальная арматура учитывается в виде стержней, стержней, сеток и всех возможных форм.
5. Precast
Этот термин относится к различным типам бетонных форм, которые отливаются в формы на заводе или на стройплощадке.
Однако они не используются в строительстве до тех пор, пока они полностью не затвердеют и не затвердеют в контролируемых условиях.
Составляющие бетонные материалы — InterNACHI®
Ник Громицко, CMI® и Кентон Шепард
Бетон — это композитный материал, состоящий из вяжущего, которое обычно представляет собой цемент, грубые и мелкие заполнители, которые обычно представляют собой камень и песок, и воду. Они состоят из материалов, из которых состоит бетон.Но из-за множества переменных в сырье, а также в том, как они обрабатываются и комбинируются, существует много возможностей для возникновения проблем в бетоне. Фундаментальное понимание различных материалов и производственных процессов может помочь тем, кто исследует бетон, узнать, какие проблемы следует искать, где их искать и как их распознать.
Проще говоря:
- цемент + вода = цементное тесто;
- цементная паста + песок = раствор; и
- раствор + камень = бетон.
Добавки могут быть включены в смесь для управления параметрами настройки.
Химические реакции, которые происходят при объединении различных составляющих материалов, могут различаться в зависимости от свойств отдельных материалов. Материалы могут различаться по своему химическому составу и эксплуатационным характеристикам в зависимости от того, где они были добыты или добыты, а также в зависимости от используемых методов производства и условий на заводе-изготовителе.
Связующие
Связующие представляют собой мелкие гранулированные материалы, которые при добавлении воды образуют пасту.Эта паста затвердевает и герметизирует заполнители и арматурную сталь. Сразу после добавления воды цементное тесто начинает затвердевать в результате химического процесса, называемого гидратацией. Гидратация происходит с разной скоростью в зависимости от различных свойств используемых вяжущих и добавок, соотношения воды и цемента и условий окружающей среды, в которых находится бетон. Способы воздействия вяжущих на бетон, строительный раствор и аналогичные продукты могут варьироваться в зависимости от химических и физических свойств исходных материалов, составляющих материалов, конструкции смеси и, в меньшей степени, от изменений в процессе производства цемента.
Портландцемент
Портландцемент
Существуют разные типы цемента, но портландцемент является наиболее широко используемым вяжущим. Хотя портландцемент назван в честь района в Англии, где его начали использовать, сегодня его производят во всем мире.
ASTM International определяет портландцемент как «гидравлический цемент (цемент, который образует водостойкий продукт), полученный путем измельчения клинкера, состоящего в основном из гидравлических силикатов кальция, обычно содержащих одну или несколько форм сульфата кальция в качестве добавки в грунт.”
Портландцемент изготавливается путем сплавления материалов, содержащих кальций, с материалами, содержащими алюминий. Кальций может поступать из известняка, ракушек, мела или мергеля, который представляет собой мягкий камень, или твердой грязи, иногда называемой аргиллитом, которая богата известью.
Процесс производства цемента
Основные операции цементных заводов примерно одинаковы, но могут отличаться в зависимости от местоположения. В следующем производственном процессе описывается, что происходит на карьере и цементном заводе в Колорадо.
Карьерные работы
Слой известняка толщиной около 18 футов вырывает поверхность и уходит под землю. Карьерные работы следуют за ним до уровня примерно 200 футов, прежде чем его добыча становится невыгодной.
Темная порода, изображенная выше, содержит известняк и два вида сланца, все из которых используются для производства цемента. Светлоокрашенный материал называется перегрузкой, он не используется в производстве, но откладывается для замены позже во время рекультивации после того, как карьер достиг конца срока действия разрешения и будет закрыт.
Плоский участок в стене карьера, называемый подъемником или уступом, — это глубина, на которую просверливаются отверстия перед установкой зарядов для взрывных работ. Здесь он составляет около 80 футов. Из-за требований национальной безопасности большинство карьеров передают взрывные работы субподрядчикам.
После взрывных работ каменные отходы доставляются в конец карьера, где впервые началась добыча. Это будет первый материал, который будет снова заполнен в рамках процесса рекультивации. Полезный камень перевозится грузовиком и либо сбрасывается в первичную дробилку, либо складывается поблизости.
Дороги и сваи необходимо поливать водой, чтобы уменьшить количество переносимой по воздуху пыли.
Грузовики возвращаются в это здание, чтобы выгружать свои грузы в первичную дробилку.
Первичная дробилка
После того, как камень загружается в загрузочный желоб сверху, сила тяжести перемещает его вниз через дробилку, что уменьшает его диаметр примерно до 3 дюймов. Карманный фильтр помогает уменьшить количество переносимой по воздуху пыли.
Из дробилки камень перемещается на конвейерную ленту, которая доставляет его на производственный завод на расстоянии около 2 миль.
Длинные конвейерные ленты должны быть отрегулированы до надлежащего натяжения. Это делается с помощью стальных тросов для подвешивания бетонных грузов внутри башен.
В каждой точке, где конвейер меняет высоту или направление, другой рукавный фильтр помогает удалить пыль из щебня и из воздуха.
Известняк и сланец, наконец, складываются в дальний конец производственной линии.
Камень загружается фронтальным погрузчиком по одному ведру за раз на конвейер, который переносит его в перегрузочный бункер (вверху слева).Из разгрузочного бункера камень может подаваться в систему с равномерной скоростью. Из разгрузочного бункера камень транспортируется в сушилку, которая удаляет большую часть влаги перед возвратом во вторичную дробилку (центральный бункер), где он уменьшается до примерно 3/8 дюйма в диаметре. С этого момента камень транспортируется высокоскоростным воздухом, а не ремнями с роликовыми опорами.
Затем высушенный щебень перемещают в шаровую мельницу, в которой стальные шарики превращают его в порошок.Шаровая мельница представляет собой вращающийся цилиндр, который имеет жертвенную футеровку, удерживаемую на месте сотнями болтов, головки которых можно увидеть на фотографии выше.
В шаровой мельнице комбинируются различные материалы, поэтому именно здесь происходит первоначальное смешивание. Обычные материалы — известняк, сланец, песчаник и железо.
Из шаровой мельницы материал перемещается в башню предварительного нагрева (слева), где он нагревается примерно до 1800 ° F перед перемещением в горизонтальную цилиндрическую вращающуюся печь.
Печь (темно-серая) слегка наклонена, так что материал перемещается через нее при вращении. Труба с более крутым наклоном над печью (светло-серая) подает воздух для горения, как и U-образный канал наверху башни предварительного нагрева. Внутри печи материал нагревается примерно до 3300 ° F. Этот процесс называется спеканием. Происходят химические изменения, которые приводят к образованию вещества размером с мрамор, называемого клинкером. Создание клинкера означает использование тепла для удаления всего углекислого газа из материала.Двуокись углерода — один из основных парниковых газов.
На фотографии выше показаны открытые двери в нижнем конце печи, которая закрыта для осмотра и обслуживания. Гибкая труба диаметром 6 дюймов, наклонная влево, служит источником газа для горелки, которая воспламеняет пылевидное угольное топливо. Конец 8-дюймовой трубы подачи угля можно увидеть справа от ног рабочего.
Запасы пылевидного угля, используемого в качестве топлива для печи
Клинкер перемещается в навес специальной формы для контроля его влажности.
Клинкер тонко измельчается для создания конечного цементного продукта. На фотографии выше показан клинкер размером с мрамор до измельчения и конечный продукт: цемент.
Мониторинг и управление всей операцией осуществляется с центральной консоли управления, на которой расположены многочисленные мониторы с цифровыми показаниями в реальном времени.
Варианты
Несмотря на то, что существуют стандарты ASTM, которым портландцемент может соответствовать, существует ряд факторов, которые могут привести к изменению его эксплуатационных характеристик.
Размер частиц
Размер частиц важен, потому что частицы, которые измельчаются более мелко, имеют большую площадь поверхности, на которой происходят химические реакции, и они сильно влияют на свойства цемента. Цемент с мелкими частицами будет более реактивным и наберет прочность раньше, чем начнется процесс гидратации. Общая площадь поверхности частиц в данном объеме материала называется его удельной поверхностью.
Портландцементы имеют удельную поверхность от 1500 до 2000 квадратных футов на фунт материала ( футов 2 / фунт), равную примерно 300-400 квадратных метров на килограмм ( м 2 / кг), в зависимости от типа.
Гипс и сульфаты
Гипс, также в виде измельченных частиц, смешивают с измельченным клинкером, чтобы замедлить процесс гидратации настолько, чтобы было время разместить бетон, выстилить его и закончить перед этим наборы. Если гипс или сульфатные материалы добавляются к клинкеру и измельчаются вместе с ним, они могут уменьшиться в размерах быстрее, чем клинкер. Такое предпочтительное измельчение может привести к получению более мелких частиц, что увеличивает их реакционную способность по сравнению с клинкерным материалом.
Для любого конкретного цемента существует оптимальное содержание как гипса, так и сульфата. Детали того, как именно сульфаты влияют на рост прочности бетона, не совсем понятны.
Оптимальное содержание гипса и сульфатов зависит не только от типа цементной смеси, но и от:
- химических свойств как кальциевых, так и алюминиевых исходных материалов, используемых для клинкера;
- физические свойства алюминатов, такие как размер кристаллов;
- различная растворимость различных источников сульфатов;
- размер частиц;
- температура фрезерования; и
- использование добавок.
Как будто это было недостаточно сложно, оптимальное содержание сульфатов для одного свойства цемента, такого как прочность, может отличаться от оптимального содержания для другого свойства, такого как усадка при высыхании. Бетон и раствор могут иметь разный оптимальный состав, поэтому производятся разные виды цемента.
В процессе производства материалы проходят четыре испытания, чтобы предотвратить такие проблемы. Сырье проверяется перед тем, как попасть в производственный процесс, перед входом в печь, после выхода из печи и перед окончательным хранением в основных силосах хранения.
Цементные пластины, использованные в части процесса испытаний
Оборудование, используемое для испытания прочности на сжатие
Типы цемента
Спецификация ASTM C-150 содержит стандарты для восьми различных типов портландцемента :
- Тип I — цемент общего назначения, используемый в самых разных типах проектов, включая здания, мосты, перекрытия, тротуары и сборные железобетонные конструкции.
- Тип IA аналогичен типу I, но используется для проектов, требующих воздухововлечения.
- Тип II выделяет меньше тепла, медленнее выделяет тепло и имеет умеренную устойчивость к сульфатной атаке.
- Тип IIA идентичен типу II, но используется для проектов, требующих воздухововлечения.
- Тип III — это высокопрочный цемент, который заставляет бетон быстро схватываться и набирать прочность. Цемент типа III химически и физически подобен цементу типа I, за исключением того, что частицы более мелко измельчены.
- Тип IIIA — это высокопрочный цемент, используемый для проектов, требующих воздухововлекающих факторов.
- Тип IV развивает прочность медленнее, чем другие типы цемента, и выделяет более низкие уровни тепла во время гидратации. Он используется для крупномасштабных бетонных конструкций, из которых мало шансов отвести тепло, таких как плотины.
- Тип V используется только в бетонных конструкциях, которые будут подвергаться серьезному воздействию сульфатов, обычно в местах, где бетон подвергается воздействию почвы и грунтовых вод с высоким содержанием сульфатов.
ASTM C-1157 включает следующее:
- Гидравлический цемент типа GU используется для общего строительства.
- Тип HE — высокопрочный цемент.
- Тип MS умеренно устойчив к воздействию сульфатов.
- Тип HS обладает высокой устойчивостью к воздействию сульфатов.
- Тип MH выделяет умеренный уровень тепла во время гидратации.
- Тип LH выделяет низкий уровень тепла во время гидратации. Этот тип цемента также может быть рассчитан на низкую реактивность (вариант R) с заполнителями, реагирующими с щелочами.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Пуццоланы
Другие материалы могут быть смешаны с портландцементом в соответствии с особыми требованиями и экологическими соображениями.Некоторые из этих материалов, называемые пуццоланами, не обладают вяжущими свойствами до тех пор, пока не будут смешаны с портландцементом. Когда бетон смешивается, чтобы улучшить его удобоукладываемость и характеристики текучести, добавляется больше воды, чем необходимо для гидратации. Этот избыток воды затем присутствует в крошечных капиллярных каналах в гидратированном (затвердевшем) бетоне. Когда часть цемента заменяется пуццоланом, после гидратации происходит вторичная химическая реакция. Химические вещества, выделяемые из цементного теста во время гидратации, вступают в реакцию с химическими веществами в пуццолановом материале с образованием материала, который частично или полностью заполняет эти капиллярные каналы.Это делает бетон более плотным и повышает его устойчивость к химическим веществам (например, тем, которые используются для операций по борьбе с обледенением), которые могут проникать в пористый бетон и вызывать коррозию арматурной стали и вызывать ухудшение качества поверхности или растрескивание.
Растрескивание поверхности, вызванное противообледенительными химикатами
Когда часть цемента заменяется пуццоланами, во время гидратации выделяется меньше тепла. Эта вторичная реакция выделяет некоторое количество тепла, но пиковые температуры ниже и растягиваются на более длительный период времени.Поскольку бетон сжимается (усаживается) при охлаждении, меньшее количество тепла означает меньшую общую усадку. Поскольку усадка создает напряжения, которые снимаются растрескиванием, меньшая усадка означает меньше трещин. Это особенно важно для конструкций с большой массой, которые не могут легко отводить тепло, таких как плотины.
Зола-унос
Зола-унос на микроскопическом уровне
Зола-унос — промышленный побочный продукт, который иногда используется в качестве частичной замены портландцемента.Летучая зола состоит из негорючих твердых частиц, которые удаляются из дымовых газов угольных электростанций. Он может составлять до 65% массы вяжущих материалов, в зависимости от требований к характеристикам бетона и типа сжигаемого угля.
Рекуперация летучей золы для промышленного использования является экологически безопасной практикой, поскольку летучая зола удаляется из дымовых газов для улучшения качества воздуха, а ее использование в цементе означает, что то, что когда-то было отходами, теперь перерабатывается как полезный материал.По данным на 2005 год, угольные электростанции США произвели 71 миллион тонн летучей золы, 29 миллионов тонн из которых были использованы для различных целей. Остальные 42 миллиона тонн могут покрыть акр земли на глубину 27 500 футов. Эта неиспользованная летучая зола занимает место на свалках и содержит токсины, которые могут загрязнять водоносные горизонты. В декабре 2008 года обрушилась насыпь хранилища летучей золы Tennessee Valley Authority в Кингстоне, штат Теннесси, и в реку Эмори было выброшено 5,4 миллиона кубических ярдов летучей золы.Затраты на очистку приближаются к 1,2 млрд долларов.
Отказ установки по локализации летучей золы в Кингстоне, Теннесси
Вот некоторые важные факты о летучей золе, используемой в бетоне:
- Летучая зола бывает типов F и C. сжигая старый, более твердый уголь. Это пуццолан, и при смешивании с водой не образует вяжущих соединений, если смесь не включает портландцемент. Тип C производится путем сжигания более молодого и мягкого угля и при смешивании с водой имеет некоторые вяжущие соединения.
- Очень мелкие частицы летучей золы могут улучшить характеристики текучести бетона, снизить затраты за счет замены цемента, потреблять меньше воды в смеси и сделать бетон более плотным. Крупные частицы не обладают такими же преимуществами, а крупные и мелкие частицы не всегда могут быть эффективно отделены.
- Это может увеличить время схватывания.
- Летучая зола не принимает пигменты или кислотные пятна, а также цемент, поэтому подбор существующего бетона, изготовленного без летучей золы, может быть проблемой.
- Рабочие характеристики летучей золы зависят от размера частиц, а также от химического состава угля, степени измельчения угля перед сжиганием, условий горения в печи, а также методов сбора и обращения с летучей золой. Поскольку эти факторы никогда не являются одинаковыми на разных электростанциях и могут даже меняться в пределах одной электростанции с течением времени, свойства летучей золы могут сильно различаться, и это может быть препятствием для получения стабильно хороших результатов.
- Зола-унос имеет удельную поверхность от 1400 до 3400 футов 2 / фунт (280-700 м 2 / кг), в зависимости от типа.
Измельченный гранулированный доменный шлак
Клинкер из доменного шлака до измельчения
Измельченный гранулированный доменный шлак (GGBFS) является еще одним промышленным побочным продуктом, который иногда используется в качестве частичной замены Портландцемент. GGBFS — это стекловидный гранулированный материал, получаемый в доменных печах как побочный продукт процесса производства чугуна и стали.Это еще один пример полезного использования материала, который раньше считался отходом.
По сравнению с бетоном, изготовленным только из портландцемента, бетон, содержащий GGBFS:
- затвердевает медленнее;
- выделяет меньше тепла во время гидратации;
- продолжает набирать силу в течение более длительного периода времени; а
- производит более прочный бетон.
Более низкие температуры, создаваемые GGBFS во время гидратации, позволяют расположить контрольные суставы дальше друг от друга.GGBFS заменяется портландцементом в соотношении 1: 1 и может составлять до 70% массы цементирующих материалов. GGBFS имеет удельную поверхность от 1700 до 2900 футов 2 / фунт (от 350 до 600 м 2 / кг).
Дым кремнезема
Дым кремнезема увеличен в 10 000 раз
Дым кремнезема иногда используется для улучшения определенных свойств бетона. Это очень тонкий стекловидный порошок, собранный из дымовых газов дуговых электропечей в процессе производства металлического кремния.До вступления в силу более жестких природоохранных законов в середине 1970-х годов кремнеземный дым не собирался. Сейчас он стал одной из самых ценных и универсальных добавок для бетона в мире. В отличие от песка — его химически подобного аналога — частицы микрокремнезема растворимы в воде, а это означает, что они могут вступать в химическую реакцию в процессе гидратации.
Когда количества двух гранулированных материалов равны, материалы с более мелкими частицами открывают большую площадь поверхности, на которой могут происходить реакции.Пары кремнезема примерно в 100 раз меньше, чем частицы портландцемента, поэтому их небольшой размер вместе с относительно высоким содержанием кремнезема делают его очень реакционноспособным пуццоланом. Их небольшой размер частиц также позволяет дыму кремнезема заполнять промежутки между зернами цемента, называемые уплотнением частиц, делая бетон более плотным и менее пористым или проницаемым для влаги. Он также улучшает прочность на сжатие, прочность связи между частицами, заполнителями и встроенной сталью, а также повышает устойчивость к истиранию.
Пары кремнезема могут составлять до 12% от массы вяжущих материалов. Пары кремнезема имеют удельную поверхность от 63 000 до 150 000 футов 2 / фунт (от 13 000 до 30 000 м 2 / кг).
Однородность микрокремнезема может варьироваться в зависимости от химических характеристик производимых металлических сплавов. Пары кремнезема из четырех различных печей иногда смешивают вместе, чтобы получить более однородный продукт. Влияние на бетон изменений химических свойств паров кремнезема из различных печей до конца не изучено.Свойства микрокремнеземного бетона также варьируются в зависимости от различных свойств и количества различных водоредуцирующих агентов (пластификаторов), которые обычно используются при добавлении микрокремнезема в бетон. Поскольку огромная площадь поверхности микрокремнезема требует больше воды и снижает удобоукладываемость, добавляются пластификаторы и суперпластификаторы, чтобы сделать бетон более жидким, чтобы его было легче укладывать и обрабатывать.
Бетон обычно смешивают на местных бетонных заводах перед транспортировкой на строительную площадку.Установки периодического действия обычно имеют силосы, содержащие летучую золу, и часто имеют под рукой GGBFS. Постоянные хранилища для кварцевого дыма встречаются реже.
Бетонный завод с двумя бункерами летучей золы
АГРЕГАТЫ
Заполнители — это сыпучие материалы, которые включают песок, гравий, щебень, речной камень и легкие промышленные заполнители, и могут занимать до 75% от общего объема бетона. Поскольку заполнители дешевле цементной пасты, их добавляют в бетон, чтобы снизить затраты.Свойства заполнителей могут существенно влиять на удобоукладываемость бетона в его пластическом состоянии, а также на долговечность, прочность, плотность и термические свойства затвердевшего бетона.
Откуда берутся агрегаты?
Заполнители тяжелые. Их добыча в центральном регионе и транспортировка их на большие расстояния обходятся дорого, поэтому заполнители обычно добывают на месте. Это означает, что минеральные, химические и физические свойства могут быть разными в разных регионах в зависимости от местной геологии.Минералы с разными свойствами могут по-разному реагировать на химические процессы или условия в бетоне, поэтому заполнители являются еще одним составляющим материалом для бетона, свойства которого могут изменяться.
Разработка карьера заполнителя
Работа карьера заполнителя аналогична той, что используется для добычи камня для производства цемента. Изображенный ниже карьер, также расположенный в Колорадо, поставляет в основном гранитный заполнитель для асфальтобетонной и бетонной промышленности.
На фотографии выше показан разрабатываемый относительно новый карьер.Показано, что буровая установка бурит скважины, в которых будут установлены заряды взрывчатого вещества, а грузовик загружается камнем, разрыхленным в результате предыдущих взрывных работ. Грузовик доставит камень к дробилке №1.
Старые карьеры проработали дольше, поэтому они глубже. Эта операция взрывает скважины, пробуренные глубиной 35 футов, в отличие от 80 футов в известняковом карьере. И здесь взрывные работы выполняет субподрядчик. Эта операция включает в себя несколько карьеров в дополнение к области обработки, поэтому это большая операция.
Выше грузовик загружает дробилку №1, первую дробилку в серии, через которую проходит камень. Этот карьер производит 18 различных агрегатов, размер которых варьируется от валунов до песка.
Если смотреть прямо в дробилку №1, можно увидеть размер камня до того, как он попадет в дробилку. Камень движется слева направо.
Операции по дроблению и сортировке контролируются с центральной диспетчерской, выходящей на производственную зону.Ближайший к камере конвейер перемещает камень после обработки Дробилкой №1.
На фотографии выше показан вид на операционную зону, а также на элементы управления и мониторы.
На этой обзорной фотографии показаны две дополнительные дробилки рядом с центром. Несмотря на то, что огромное количество камня дробилось, транспортировалось, толкалось и сбрасывалось на склады, количество переносимой по воздуху пыли было минимальным.
Размер заполнителя
Заполнители для бетона обычно делятся на две категории: мелкие и крупные.Мелкие заполнители, как правило, представляют собой природный песок или щебень, при этом большая часть частиц проходит через сито 3/8 дюйма (9,5 мм). Крупнозернистые заполнители обычно имеют диаметр от 3/8 до 1-1 / 2 дюйма (от 9,5 до 37,5 мм). Самый крупный заполнитель, используемый в бетоне, — это щебень, хотя также используется гладкая речная порода.
Недостаточное количество мелкозернистых заполнителей может вызвать чрезмерное кровотечение, затруднения при перекачивании бетона и трудности с получением гладких затертых поверхностей. На прочность сцепления мелких заполнителей не сильно влияет форма или текстура заполнителя, поскольку более мелкие частицы имеют большую площадь поверхности, на которой может происходить сцепление с цементным тестом.Поверхностные свойства мелкозернистого заполнителя могут влиять на количество воды, необходимое для сохранения работоспособности бетона. Имейте в виду, что чрезмерное количество воды может ослабить бетон из-за увеличения процента оставшейся капиллярной структуры, поскольку избыток воды попадает на поверхность в виде стекающей воды, а затем испаряется. На фотографиях ниже показаны заполнители, которые обычно хранятся на бетонных заводах.
1½-дюймовый гравий
¾-дюймовый гравий
Ракель
Легкий
Обычный песок 44 3 песок
Максимальный размер заполнителя должен составлять менее одной пятой самого узкого размера между сторонами форм, одной трети глубины плит или трех четвертей минимального расстояния между арматурными стержнями.
Иногда рекомендуется использовать заполнитель максимально возможного размера, чтобы минимизировать необходимое количество цемента, а также уменьшить усадку бетона при высыхании. Недостатком использования крупного и крупного заполнителя является то, что это увеличивает вероятность разрыва связи между поверхностью заполнителя и окружающей цементной пастой, поскольку напряжения на границе раздела между двумя материалами выше, чем при использовании заполнителя меньшего размера. Это также уменьшает общую доступную площадь склеивания поверхностей.
Также важны характеристики жесткости / деформации заполнителя. Крайние различия в свойствах заполнителя и цементного теста приводят к высоким напряжениям, которые создают микротрещины, которые могут ослабить бетон.
Grading Aggregate
Хорошо сортированный заполнитель является результатом использования в смеси заполнителей разных размеров. Это помогает уменьшить количество цементного теста, необходимого для заполнения промежутков или пустот между отдельными частями заполнителя. Уменьшение процентного содержания цементного теста в смеси помогает уменьшить усадку и снижает теплоту гидратации, что может привести к растрескиванию бетона.Это также увеличивает его долговечность. Количество заполнителя, используемого в смеси, называется его плотностью упаковки. Хорошо сортированный заполнитель имеет лучшую плотность упаковки, чем заполнитель с зазором. Заполнитель с зазором не имеет кусков среднего размера, что затрудняет укладку бетона и увеличивает его стоимость, и оба эти фактора могут повлиять на конечный продукт.
Влагосодержание
Различные типы заполнителей имеют разные уровни пористости; то есть они могут поглощать разное количество воды.Высокопористый камень влияет на бетон по-разному, в зависимости от того, является ли он водонасыщенным или сухим перед добавлением в смесь. Сухой камень впитает больше воды из смеси, что может сделать бетон более жестким и затруднить работу, что может проявляться в виде видимых проблем в готовом бетоне. При расчете количества воды, добавляемой в смесь, необходимо учитывать воду в насыщенном камне, иначе водное соотношение может быть слишком высоким, что приведет к ослаблению бетона.
Существует четыре уровня влажности:
- Сушка в печи (OD) означает, что вся влага удалена.
- Air-dry (AD) означает, что поверхностная влага удалена, а внутренние поры частично заполнены.
- Насыщенная сухая поверхность (SSD) означает, что поверхностная влага удалена, а все внутренние поры заполнены.
- Мокрый означает, что поры заполнены, а на поверхности есть пленка.
Из этих четырех состояний насыщенная и сухая поверхность считается лучшим состоянием влажности. При использовании SSD заполнитель находится в состоянии равновесия, поэтому заполнитель не будет поглощать цементное тесто и не отдавать воду в него.Однако получить такое состояние влажности бывает трудно.
Легкие заполнители
Завод по производству легких заполнителей
Легкие заполнители, как правило, создаются человеком и имеют высокую пористость. Глина, сланец и сланец при нагревании расширяются, как попкорн. Поскольку большинство из них пористые, они также абсорбируют влагу, что может повлиять на количество воды, используемой в смеси. На некоторых типах в процессе плавления образуется покрытие, которое снижает их впитывающие свойства; однако, если это покрытие будет повреждено во время работы, заполнитель в целом восстановит часть своей способности поглощать воду.В зависимости от процента заполнителя, повредившего покрытие, это состояние может повлиять на качество бетона, если такое изменение не допускается при проектировании смеси.
Тяжеловесные заполнители
Тяжеловесные заполнители обычно используются в зданиях, требующих защиты от излучения, и не вызывают беспокойства у большинства инспекторов.
Отходы как совокупность
Было рассмотрено множество идей по переработке отходов, а некоторые из них были опробованы.Инспекторы могут столкнуться с проблемами в бетоне, вызванными неправильной заменой заполнителя материалами.
К таким отходам относятся:
- строительный мусор;
- промышленные отходы; и
- хвостохранилища.
Щелочно-агрегатная реакция (AAR)
Бетон, поврежденный ASR
Некоторые типы заполнителей плохо реагируют с щелочами из источников в бетоне или из других источников, таких как антиобледенительные соли, грунтовые воды или морская вода.Если агрегаты содержат большой процент кремнезема, реакция называется щелочно-кремнеземной реакцией (ASR). Если агрегат состоит из доломитовых карбонатных пород, это называется щелочно-карбонатной реакцией (ACR).
Во время ASR, который является наиболее распространенной из двух проблем, растворимый диоксид кремния в совокупности реагирует с растворимой щелочью с образованием щелочного силикагеля. Когда этот гель впитывает влагу, он расширяется, вызывая растрескивание бетона. После укладки бетона может пройти некоторое время, прежде чем появится ASR.Трещины в контрольных швах, усадочные трещины или микротрещины на поверхности, которые увеличиваются при замерзании, могут позволить влаге проникнуть в бетон и впитаться гелем. Некоторые агрегаты нереактивны, а другие реактивны в разной степени.
Не существует экономически эффективного метода смягчения последствий повреждения бетона от AAR. Исправление требует снятия и замены.
Другие проблемы, связанные с заполнителями
- Некоторые типы камня, используемые для заполнителей, могут вызывать проблемы из-за расширения и сжатия во время циклов замораживания-оттаивания из-за содержания влаги.
- Заполнители могут различаться по износостойкости.
- Примеси заполнителя, состоящие из мелких твердых частиц, могут мешать поверхностному сцеплению между цементом и крупным заполнителем.
- Растворимые агрегатные примеси могут химически влиять на щелочные цементные пасты и влиять на время схватывания.
- Агрегат из карьеров в прибрежных районах следует очищать, чтобы избежать загрязнения солью, которое может химически повлиять на бетон или разрушить закладную сталь.
Инспекторы не всегда могут отнести проблемы, которые они наблюдают, к конкретным составляющим материалам. Если вы потратите время на то, чтобы узнать о типах сырья, используемом в их области, и типичных проблемах, которые возникают в связи с этими материалами, это может помочь инспекторам лучше понять серьезность различных дефектов, которые они обнаруживают, чтобы они могли дать соответствующие рекомендации.
************************
Эта статья является частью серии, чтобы помочь инспекторам InterNACHI понять характеристики и визуально проверить конкретный.