Вяжущие вещества

Требования к качеству песка

Таблица соотношения прочности бетона.

Рецепт приготовления включает в себя приобретение необходимого сырья. Именно от него будет зависеть качество полученного бетона. В первую очередь, рецепт не может обойтись без песка. Песок – это важный связующий компонент

Самое важное, что нужно знать любому строителю, это то, что он не должен содержать в своем составе большого количества глиняных частиц. Песок можно брать любой

Глина способствует постепенному разрушению конструкции, появлению трещин и пор. Отличить такой песок довольно просто, чаще он имеет желтый оттенок. Простой песок же серого цвета.

Большую роль играет и его консистенция. Не следует использовать влажный песок, так как в противном случае может увеличиться водоцементное соотношение и смесь будет жидкой. Перед добавлением в смеситель он должен быть просушен, очищен от механических примесей

Важно, что основная функция песка в смеси – придание ему структурного каркаса, что впоследствии снижает снижает усадку в результате повышения прочности и упругости

Песок и глина в строительных растворах

Пески-заполнители бывают природные (тяжелые) — кварцевые, полевошпатные — либо искусственные. Крупность песков должна соответствовать толщине шва и характеру кладки. Так, для бутовой кладки применяют песок с зернами не крупнее 5 мм, а для кирпичной — не крупнее 3 мм. Зернистость песка приблизительно определяют на ощупь. Размеры зерен крупного песка более 2,5 мм, среднего — от 2 до 2,5 мм, мелкого — менее 1,5 мм. В строительных растворах заполнители обычно занимают 60-65% объема. Для растворов марок 25 и 50 допускаемая загрязненность песков глиной и пылью не более 10 %, для раствора марки 10 — до 15 %. При необходимости песок промывают. В качестве легких заполнителей применяют пески ракушечные, шлаки котельные и доменные гранулированные, керамзитовый песок. В зависимости от плотности искусственный песок подразделяют на марки по насыпной плотности от 250 до 1100 (цифры означают насыпную плотность песка, кг/м3). Глина вводится в известковые и цементные растворы в виде добавки в количествах по объему к цементу 1:1. Добавка глины улучшает зерновой состав, повышает водоудерживающую способность, улучшает удобоукладываемость, увеличивает плотность раствора. Глина состоит из различных минералов, поэтому бывает разного цвета. Различают тощие, средние и жирные глины. Тощие обычно применяют в чистом виде, средние и жирные добавляют в раствор в меньшем количестве.

Разновидности материала

По своей структуре все силикатные бетоны делятся на плотные тяжелые (с кварцевым песком), плотные легкие (с крупно- или мелкозернистым пористым заполнителем) и пористые (пеносиликаты и газосиликаты).

Плотные тяжелые бетоны

Тяжелые бетоны на основе кремнеземистых наполнителей могут быть мелкофракционными и крупнофракционными. Смеси с мелким зерном считаются самыми популярными. Они состоят из мелкого кварцевого песка и извести, характеризуются однородной структурой, которая возникает благодаря плотной химической реакции заполнителя и вяжущего.

Востребованность материала также обусловлена его низкой ценой. Из него активно делают панели перекрытий, колонны, лестничные площадки и т.д.

Тяжелые силикатные бетоны имеют плотность в пределах 1800-2200 кг/м³, прочность на сжатие и растяжение – 100-600 кг/см². Показатели меняются в зависимости от точного состава, веса наполнителя, режима автоклавной обработки. Например, при наличии извести в объеме 8-11% от количества заполнителя прочность состава будет равна 100-300 кг/см².

Легкие бетоны

Легкие силикатные бетоны отличаются присутствием пористых наполнителей: шлаковой пемзы, перлита, керамзита в форме щебня, гравия. Остальные компоненты в составе бетона остаются стандартными.

В зависимости от плотности легкие бетоны делятся на 3 категории:

1. Теплоизоляционные (плотность менее 500 кг/м³, теплопроводность – 0,18 Вт/м*С). Подходят для утепления перекрытий и стен в жилых, общественных, промышленных зданиях.
2. Конструкционно-теплоизоляционные (плотность – 400-1400 кг/м³, теплопроводность – 0,58 Вт/м*С). Используются для устройства наружных бетонных конструкций.
3. Конструкционные (плотность – 1400-1800 кг/м³). Пригодны для выпуска армированных конструкций и сборных железобетонных изделий.

Ячеистые бетоны

Материалы из пористых силикатных бетонов подразделяются на такие типы:

1. Пеносиликатные блоки. Производятся из известково-кремнеземистой смеси с пенообразователем путем перемешивания компонентов и их обработки в автоклаве.
2. Газосиликатные блоки. Получаются в ходе добавления к известково-кремнеземистой смеси алюминиевой пудры. Материал является более прочным, а его производство — самым экономичным.

Их полезные качества

Основные требования, существующие для органической группы вяжущих, заключаются в обладании достаточной степенью вязкости в момент взаимодействия с твердой поверхностью, что позволяло бы проявиться высоким смачивающим и обволакивающим свойствам с образованием водостойкой пленки. Другое требование — способность сохранять данные качества на протяжении большого промежутка времени.

Эти вяжущие вещества применение свое нашли при прокладке дорог и городских улиц, ими покрывают аэродромы и автомобильные трассы, устраивают тротуары и полы в подвалах и зданиях промышленного назначения.

Рассмотрим теперь основные виды строительных материалов, принадлежащие к двум перечисленным группам. Напомним еще раз — неорганическая группа в основном подразделяется на те, что отвердевают на воздухе и те, что способны делать это в водной среде.

Классификация бетонного состава по назначению

Классификация смесей и бетонов по назначению позволяет подобрать подходящий вид материала для конкретных строительных нужд. Например, существуют особые марки, используя которые строят сооружения, эксплуатируемые в суровых условиях. Чаще остальных выдвигаются следующие требования: бетон должен быть огнестойким, морозостойким и стойким к вибрациям.

В зависимости от функционального назначения, выделяют следующие виды бетона:

• общего назначения. Из него сооружают фундаменты, несущие ЖБ-конструкции, плиты перекрытия, колонны, балки и многое другое;
• специального назначения. Пользуясь им, строят объекты с высокой устойчивостью к механическим и атмосферным воздействиям. Спецсоставы применимы при возведении, например, атомных станций;
• гидротехнические. Благодаря высокой стойкости к влаге, используются для строительства дамб, гидроэлектростанций и аналогичных объектов.

Технология выпуска

Производство силикатного бетона включает этапы подготовки компонентов, приготовления смеси, формования изделий и их автоклавной обработки. Процесс протекает таким образом:

1. В помольном цехе дробят на трубных или вибрационных мельницах, сушат, просеивают все ингредиенты для приготовления раствора.
2. Посредством пневмонасоса компоненты отправляют в специальное отделение для дозирования, после чего их загружают в принудительный смеситель.
3. В сухую смесь вливают воду, перемешивают массу до однородности, вводят пластификаторы.
4. Готовый раствор подают в бетоноукладчик, который разливает его по формам.
5. В формах смесь выдерживается до застывания (не менее 20 часов). Потом изделия извлекают, складывают штабелями на вагонетки и подвозят к автоклаву – цилиндрическому резервуару с герметическими крышками, манометром, предохраняющим клапаном.

После загрузки блоков в автоклав плотно закрывают крышки, внутрь подают насыщенный водой пар при температуре около +100 градусов. Далее давление пара и температуру увеличивают, выдерживают изделия в течение определенного времени и уменьшают давление до атмосферного. Дают силикатному бетону остыть внутри автоклава или на воздухе.

Гидравлические вяжущие

Наиболее массовым видом гидравлических вяжущих являются цементы, а среди них на первом месте стоит портландцемент — искусственное вяжущее, получаемое из природных мергелей или смеси известняка с глиной.

Исходный материал измельчают, затворяют водой и обжигают до спекания во вращающихся цилиндрических печах. Продукт обжига (клинкер) измельчают в шаровых мельницах. Получаемый при помоле тонкий порошок светло-серого цвета и является цементом.

Цемент является наиболее универсальным, но вместе с тем и наиболее дорогим из неорганических вяжущих.

При затворении цемента водой в количестве 20—50% образуется цементное тесто, которое по истечении некоторого времени схватывается, превращаясь в цементный камень. Твердение цементного камня при благоприятных температурно-влажностных условиях продолжается многие годы. Однако прочность нарастает быстро только в первое время и поэтому за стандартный срок твердения цемента принят период в 28 дней (4 недели).

Прочность цементов характеризуется их марками. Для определения марки цемента приготовляют стандартные образцы в виде балочек размерами 4X4X16 см (принимая 3 части песка на 1 часть цемента). Балочки испытывают на изгиб (до разрушения), а половинки их на сжатие.

Маркой цемента называется численная величина предела прочности в кг/см2 при испытании на сжатие. Кроме того, для цемента каждой марки стандартом установлена и минимальная прочность на изгиб.

Цементная промышленность сейчас производит основные марки портландцемента 300, 400, 500, 600 и 700.

Обыкновенный портландцемент применяется для бетонных и железобетонных конструкций, за исключением подверженных действию морской, минерализованной или даже пресной, но проточной воды.

Другие виды цемента:

• шлакопортландцемент, получаемый совместным помолом цементного клинкера с доменным гранулированным шлаком (в количестве 30—70%), который, являясь отходом доменного производства, сам со себе обладает вяжущими свойствами;
• пуццолановый портландцемент, получаемый совместным помолом цементного клинкера со специальными дотиками, которые при твердении цемента связывают свободную известь и этим повышают стойкость бетона против выщелачивания;
• глиноземистый цемент (марок 400, 500 и 600), отличающийся особо быстрым твердением; в отличие от других цементов, глиноземистый цемент достигает своей марочной прочности уже через 3 дня.

Расширение производства быстротвердеющих цементов имеет большое народнохозяйственное значение, так как дает возможность ускорить и удешевить процесс изготовления сборного железобетона, а также ускорить возведение монолитных железобетонных конструкций, так как скорость твердения цемента определи ет и скорость твердения бетона.

Требования к заполнителям для бетонной смеси

Требования к бетону обусловлены характером строящегося объекта. Конструкции из , например, нуждаются в чистоте заполнителя. В регионах с суровым климатом нужны морозостойкие материалы, а в зонах с умеренным — добавки, ускоряющие затвердевание.

Крупные

Гравий — наиболее востребованный заполнитель, подходит для многих . Представляет собой осадок горной породы и имеет рыхлую структуру с вкраплениями других минералов. Размер его гранул колеблется от 5 до 70 мм. Насыпная плотность равна в среднем 1400 кг/м³, марка прочности — 1200, морозостойкость — F-350.

Гранит — самый долговечный из крупных заполнителей. У него высокие показатели плотности (до 1700 кг/м³).Так же как гравий, он производится в виде мелких, средних и крупных гранул (5-70 мм). Материал обладает низким влагопоглощением и поэтому морозостоек. В его составе содержится незначительное количество пыли. Применяется при строительстве автодорог, фундаментов, подпорных стенок, мостов.

Щебень получают методом дробления горных пород и некондиционных отходов горных и строительных предприятий (кирпич, шлак, зола). В нем нет примесей. Угловатые гранулы щебня имеют многообразную окраску и по форме похожи на куб. В отличие от гравия и гранита поверхность щебня более шероховатая, поэтому, обладая высокой адгезией, он усиливает прочность бетона.

Крупные заполнители бетона представлены на строительном рынке в многообразии фракций (1- 200 мм) с различной насыпной плотностью.

Мелкие

Без крупных заполнителей можно создавать мелкозернистые смеси. Но, если в бетоне будет отсутствовать мелкие присадки, плотный камень получить нельзя.

По ГОСТ, в цементных или цементно-известковых растворах размер зерен песка не может превышать 2 мм. В гипсовом или гипсово-известковом бетоне в мелком заполнителе должны содержаться гранулы до 1 мм. Гранул размером 10 мм в смесях быть не должно.

Во всех видах песка ограничивается наличие примесей — глины, пирита, гипса. Для растворов используют чистые природные и искусственные пески с содержанием пылевато-глинистых частиц не более 3%.

Крупный песок (1,5-2 мм) может повышать расход цемента на 5 %, а более мелкий снижает затраты на 12%.

Добавление мелких заполнителей для бетона влияет на его финальные качества — прочность, безусадочность, морозоустойчивость.

Классификация бетонных растворов по маркам

Марка обозначается буквой «М» последующими цифрами. На данный момент пределы следующие: М50 – 1000. Обозначенная величина говорит о том, сколько цемента в одной единице объема смеси. Расшифровывая это значение, можно получить предел прочности на сжатие, где единицей измерения выступает кгс/см2. Большая цифра говорит о прочности бетона. Соответственно, в его составе больше цемента, что увеличивает его свойства, а вместе с тем и стоимость.

Бетоны высокой марки сложнее в работе, так как быстрее схватываются. Поэтому, выбирая подходящий материал для работ, важен баланс между ценой и качественными характеристиками. Конкретную марку выбирают отталкиваясь от проекта. К примеру, залить фундамент или сделать подушку дорожного полотна можно из М100 – 150. М200 – разновидность, больше подходящая для стяжек, отмостков и дорожек. Это наиболее востребованная в индивидуальном строительстве марка, отвечающая основным требованиям.

Классификация бетона М250 и 300 встречается все реже, так как это промежуточное звено между М200 и 350. Марка 350 широко востребована для коммерческого строительства. Используя ее, создают монолитные стены и фундаменты, балки, дорожные полотна, испытывающие высокие нагрузки и так далее.

Виды бетона М400 и 450 актуальны, если возводятся гидротехнические сооружения, подвергающиеся высоким нагрузкам. Метро, плотины, дамбы и прочие специальные объекты строятся с применением марки М500 и 550.

При желании, есть возможность определить марку. Для этого используют специальный пресс, расположенный в условиях лаборатории. Есть и другие, менее требовательные методы: при помощи ударного импульса или ультразвука.

Рисунок 3. Характеристики бетона

Как сделать качественный бетон – рекомендации профессионалов

Разобраться, как сделать правильно бетон, помогут советы опытных строителей

Они обращают особое внимание на то, что необходимо применять качественный щебень, очищенный песок и свежий цемент. ГОСТ на бетон регламентирует требования к исходному сырью и особенности приготовления бетонного раствора

Профессионалы акцентируют внимание на следующих моментах:

• соблюдении очередности введения ингредиентов в смесь;
• осуществлении перемешивания до однородной консистенции;
• добавлении компонентов смеси в точной дозировке.

Для получения более однородного бетонного раствора необходимо использовать бытовой бетоносмеситель принудительного действия. Помните, что крупность сырья также влияет на качество бетонного раствора. Справиться с задачей самостоятельного приготовления бетонной смеси по силам домашним умельцам

Важно придерживаться требований технологического процесса и соблюдать дозировку базовых компонентов в строгом соответствии с рецептурой

Применение бетона

Область применения бетона обширна — от строительства атомных электростанций до внутренних отделочных работ. Используют бетон в строительстве жилья, качественного и долговечного дорожного полотна, молов, волнорезов и причалов. Характеристики используемого для различных целей материала существенно разнятся.

Например, в строительстве атомных электростанций используют особо . 1 м³ этого вещества весит 2,5 т. При строительстве фундаментов многоэтажных домов, а также при изготовлении прочных железобетонных плит используют тяжелый бетон, 1 м³ которого весит от 1,8 до 2,5 т.

Бетон прочный и надежный материал для строительства

Легкий бетон, вес которого находится в диапазоне от 0,5 до 1,8 т/м³, используется для изготовления стеновых панелей, блоков и перекрытий. Существует и особо , который предназначен преимущественно для наружной теплоизоляции зданий и сооружений. Его вес не превышает 0,5 т/м³.

Классификация бетонных растворов по прочности

Под плотностью понимаются прочностные параметры материала. Свойства бетона разные, но плотность – ключевой фактор. От этого зависит, насколько готовый элемент стоек к сжатию, минусовой температуре, влаге и так далее.

Используемый наполнитель влияет на то, к какому классу относится сырье. Виды бетона:

• легкий или облегченный. Их параметр плотности – от 500 до 1800 кг/м3. Заполнителями выступают такие вещества: пемза, керамзит, туф и другие пористые материалы. Облегченные бетоны, в свою очередь, бывают: ячеистыми, пенобетонными и газобетонными;
• тяжелый. От 1800 до 2500 кг/м3. Для изготовления этих смесей применяются заполнители из горных пород. Среди них: известняк, гранит, диабаз;
• особо тяжелый. Больше 2500 кг/м3. Эта разновидность производится с применением стальных опилок или стружки, железной руды, барита.

Выбранные добавки классифицируют по фракциям, что во многом влияет на конечные свойства.

Рисунок 2. Заливка бетона

Переходим к «водным» материалам

Теперь давайте рассмотрим другую группу — гидравлические вяжущие вещества. Им свойственно твердеть, а также надолго сохранять прочностные характеристики в среде не только воздушной, но и водной. Химический состав их достаточно сложен и представляет собой соединение различных окислов.

Всю эту большую группу, в свою очередь, можно разделить на цементы силикатного происхождения, в составе которых около 75% силикатов кальция (главным образом речь идет о портландцементе с его разновидностями, данная группа составляет основу ассортимента современных строительных материалов) и другую подгруппу — алюминатных цементов на основе алюмината кальция (самые известные представители — все разновидности глиноземистого цемента). К третьей группе причисляют романцемент и гидравлическую известь.

Какие вяжущие вещества относят к кислотостойким? Это — кислотоупорный кварцевый цемент, существующий в виде тонкомолотой смеси кварцевого песка с кремнием. Затворяется такая смесь водным раствором силиката натрия либо калия.

Характерной особенностью группы кислотостойких вяжущих является их способность, пройдя начальный этап твердения на воздухе, достаточно долго противодействовать агрессивному влиянию различных кислот.

Крупнозернистый компонент

Рецепт обязательно включает приобретение щебня или гравия. Многие строители путают бетон с цементным раствором. Это 2 разных строительных материала. Отличие их в том, что в цементном растворе отсутствует щебень или гравий, что делает его более ровным и гладким при заливке. Щебень – это зернистый, сыпучий материал, получаемый путем дробления горных пород. Размеры его частиц превышают 5 мм. Он может быть различной фракции. Важным является его морозостойкость. По этому признаку он имеет несколько классов, обозначаемых буквой F. Морозостойкость показывает число возможных замораживаний и оттаивания (циклов). Для строительных работ предпочтительнее использовать класс не ниже F 300.

Важное свойство щебня – его плоскостность. Кубовидная форма наиболее оптимальная для строительства, так как хорошо трамбуется

Этот материал может обладать повышенной радиоактивностью, поэтому всегда проверяется уровень его радиоактивности перед реализацией. При получении бетона рекомендуется использовать гранитный щебень, так как он более прочный. Очень часто применяется гравий. Известняк же целесообразно брать для бетона марки не выше м350. К примеру, при возведении дорог разрешено применять только гранитный щебень. Щебень перед использованием должен быть очищен от пыли и синтетических веществ.

По вяжущему веществу

Масса бетона зависит, как правило, от используемого наполнителя.

Этот критерий позволяет определить непосредственное соотношение между вяжущим веществом и заполнителем. Существуют нормы, в соответствии с которыми строители изготавливают бетонные растворы, однако при необходимости можно заказать смесь по собственному рецепту. По своей концентрации материал делится на следующие типы:

• тощие;
• товарные;
• жирные.

В частности, тощий тип бетона содержит меньшее количество вяжущего вещества. По этой причине может снизиться плотность. За счет данного фактора марка смеси снижается. Само вещество обладает некоторыми характеристиками пластификации, что говорить об удобоукладываемости таких растворов благодаря небольшой концентрации вещества.

Жирные типы цементной смеси содержат непропорциональное соотношение наполнителя и вяжущего (больше вяжущего вещества)

Однако необходимо принимать во внимание, что переизбыток такого вещества негативно сказывается на качестве состава: возможна усадка, вследствие которой появляются трещины. Увеличение концентрации вяжущего вещества удерживает жидкость в смеси, что влияет на объем бетона

Когда материал начинает затвердевать, происходит деформирование цемента, вследствие чего образуются трещины.

В свою очередь, товарный тип раствора изготавливается по рецептуре, имеют необходимые сертификаты, подтверждающие их качество. Документы гарантируют, что смесь не будет деформироваться. Плотность и другие свойства соответствуют принятым нормам.

Гипсовый

Используя гипс, специалисты получают бетонный состав, который подходит для отделки помещений, создания различных элементов, изготовления потолков, перегородок. Средства с добавлением пуццолана обладают водостойкостью, они применяются при возведении различных конструкций.

Силикатный

Бесцветная смесь автоклавного затвердения. В роли вяжущего вещества в данном случае выступает известь и молотый кремнезем. При обработке смесь превращается в плотный монолит. Чтобы регулировать характеристики всех компонентов, специалисты применяют добавки.

Полимерцементный

Искусственный каменный материал, связующими которого являются полимер и цемент, заполнителями — песок и щебень.

Полимерцементные бетоны представляют собой цементные растворы с добавлением разных полимерных соединений (например, стирол, коллоиды), поливинилового спирта, полиамидных и растворимых смол. Специальные органические добавки вводят в состав смеси во время приготовления. Полимеры применяют в качестве добавок, они оказывают вяжущее воздействие, ими пропитывают затвердевшие железобетонные конструкции, армируют изделия, добавляют в составы в виде наполнителей. В итоге полимерцементный раствор приобретает уникальные свойства: он становится гораздо морозоустойчивее и прочнее обычного стройматериала. Помимо этого стройматериал приобретает адгезионные характеристики, износостойкость, плотность. Самыми распространенными ингредиентами считаются ПВА, смолы.

Цементный

Цементные бетоны изготавливаются на основе вяжущих компонентов. Такие типы растворов делают с помощью цементных ингредиентов. Наиболее распространенным компонентом является портландцемент. Кроме того, широко применяются цементные смеси с добавлением шлакопортландцемента, а также пуццоланового раствора.

Специальные

Используя специальные виды цементных смесей, строители могут работать в особых условиях, поскольку эти стройматериалы обладают характеристиками, которые нехарактерны для других бетонных составов. Но вместе с тем при их изготовлении задействованы обычные технологии и ингредиенты . Такие бетоны, в частности, необходимы для возведения конструкций, которые призваны защитить от вредного излучения. С этой целью в состав раствора добавляют наполнители с содержанием железа и других элементов, которые поглощают вредное излучение. Часто в роли заполнителей выступают руды (например, магнетит), раздробленный металл, барит и пр. Плотность бетонов составляет 5000 килограммов на кубический метр.

Материалы для производства силикатных бетонов

В роли известняка для выпуска силикатного бетона обычно используют тонкомолотую известь-пушонку или кипелку, которая обладает нужными свойствами и соответствует требованиям ГОСТа.

Важно! Вся фракция должна быть одинаково обожженной. Недожог приводит к увеличению расхода материала, пережог – к снижению времени гидратации, вспучиванию и растрескиванию поверхности готовых предметов

Известь гашеная пушонка

Допускается использование таких видов известковых смесей:

• известково-шлаковых (с доменным шлаком);
• известково-кремнеземистых (с кварцевым песком);
• известково-зольных (с угольной или сланцевой золой);
• известково-керамзитовых (с керамзитом).

Что касается кварцевого песка, то в его составе должно быть не менее 80% кремнезема, менее 10% глинистых включений, до 0,5% примесей слюды. Дисперсность песка должна быть в 2,5 раза меньше, чем дисперсность молотой извести.

Категории бетонов

Бетон — это тщательно смешанная, плотная, постепенно твердеющая масса. Ее базовые компоненты — цемент и вода, соединенные с соблюдением точных пропорций.

В зависимости от того, какой тип вяжущего вещества используется, бетоны классифицируют на:

1. Неорганические:

• цементный с заполнителями из портландцемента, шлакового или ;
• силикатный с добавлением извести;
• гипсовый с присадкой из гипса;
• шлакощелочной с использованием шлака и щелочного раствора;
• специальный с применением специфических добавок.

1. Органические — полимербетоны (полимерцемент, пластбетон, бетонополимер), в которых минеральные компоненты заменены на полиэфирные или эпоксидные смолы.

В зависимости от насыпной :

• особо легкий (менее 500 кг/м³);
• легкий (от 500 до 1800 кг/м³);
• тяжелый (от 1800 до 2500 кг/м³);
• сверхтяжелый (более 2500 кг/м³).

Выбор бетона важен для надежности, предупреждения деформирования будущей конструкции, усиления ее устойчивости к внешнему воздействию.