Смеси на основе цемента давно вошли в группу востребованных материалов для различных видов строительных работ. Рассмотрим, из чего делают бетон, как отбирают базовые компоненты с химическими добавками, рецепты часто используемых растворов.
Состав бетона — что в него входит
В базовый состав бетона входят цемент, вода и зернистый наполнитель из песка, гравия или щебня. Зернистый наполнитель обеспечивает высокую прочность сухому остатку. Минеральный композит замешивается по рекомендуемым нормам, которые обуславливают заверенное качество готового материала.
Пропорции бетона разных марок
Основная классификация бетонов ведется по прочности: усредненная (М) и гарантированная (В). Первая в цифровом эквиваленте находится в пределах от 50 до 1000, вторая – от 3 до 40. Например, сухой остаток М250 может выдержать нагрузку в 250 кг/кв. см (за образец для испытаний берут куб монолита).
Классическая формула бетона выглядит так в ведрах:
- 1 – вода;
- 2 – цемент;
- 6 – песок;
- 10 – щебень.
Однако соотношения на самом деле могут значительно отличаться в зависимости от природы сырьевой базы.
В таблице представлены базовые рецепты. Они помогут с решением вопроса, как рассчитать марку бетона на основе компонентов в зависимости от типа связующего (М400 или М500) и заявленных характеристик рабочего состава.
| Бетон (М) | Пропорции бетона на 10 кг цемента М400 | Пропорции бетона на 10 кг цемента М500 |
| 100 | 10*46*70 | 10*58*81 |
| 200 | 10*28*48 | 10*35*56 |
| 250 | 10*21*39 | 10*26*45 |
| 300 | 10*19*37 | 10*24*43 |
| 400 | 10*12*27 | 10*16*32 |
| 450 | 10*11*25 | 10*14*29 |
| 500 | 10*10*22 | 10*12*25 |
Из таблицы видно, что для раствора с марочной прочностью М300 нужно взять 10 кг цемента М400 и 19 кг песка, 37 кг щебня. Раствор с аналогичными характеристиками можно приготовить из 10 кг цемента М500, 24 кг мелкого и 43 кг крупного наполнителя.
Пропорция воды для бетона может быть в пределах от 50 до 100 % в соответствии с объемом цементного вяжущего. Например, для бетона М100 вяжущий М500 не используют, а с М400 добавляют 1,03 части к одной цемента. Чтобы получить раствор М300, заливают 0,53 (с М400) или 0,61 (с М500) части от объема клинкерного порошка.
Какие требования предъявляются к цементам
В производстве бетона, как правило, используется три вида портландцемента с марками М400 и М500: шлаковый, глиноземистый или пуццолановый. Базовый критерий выбора здесь скорость образования отвердевшей массы. Соответственно, у первого расчет идет на 12, у второго на 10 и у третьего на 8 часов.
Действующими регламентами относительно характеристик вяжущего компонента являются ГОСТ 31108-2003, СНиП 2.03.11-85 и ТР-166-04. Вот некоторые критерии:
- помол 350-380 кг/кв. м с допустимой погрешностью в 10 %;
- густота смеси обусловлена содержанием воды 25-27 %;
- процесс затвердевания раствора занимает 2-5 часов.
Основные требования сводятся к срокам гарантийного качества исходного сырья. Для фундаментных и несущих конструкций применим только свежий порошок, только вышедший с фасовочного конвейера. Причина тому – быстрое снижение показателей клинкерного связующего. Через месяц это 10 %, через полгода – уже 30-35 %. Не менее важно соблюдение правил хранения вяжущего порошка. Это должны быть: герметичная упаковка, низкая влажность, деревянный настил, положительная температура.
Любые отклонения приведут к ускоренному снижению качества, образованию цементного камня. Такой материал пригоден будет только для стяжки пола или отливки пешеходной дорожки с армированием полотна, тротуарной плитки.
Что можно использовать в качестве заполнителя
В состав бетонной смеси добавляют только очищенный от природных примесей песок. Лучшим сырьем считается речная масса, так как карьерная естественным путем не промывается. Допустимо небольшое содержание глины, что придает раствору пластичность.
Крупной фракции наполнитель выбирают на основании требуемой марочной прочности. Это также касается определения соотношений компонентов в бетоне. Например, в комбинации с цементом М500 в смесь добавляют гранитную крошку. С вяжущим М350 могут присутствовать гравий или щебень.
Размеры и характеристики
Готовый для замешивания бетона строительный песок имеет округлую форму, практически идентичные размеры. Фракции зерен могут быть от 1,5 до 5 мм. Содержание остаточных природных примесей и глины для возведения ответственных конструкций допускается в пределах 5 %.
Для конкретной марки бетона применяется песчаная масса, в которой разница в размерах зерен не должна превышать 1-2 мм.
Крупный заполнитель должен быть с ломаными гранями. Округлые (как у гальки) формы обеспечивают слабые связи между компонентами смеси для бетона. По размерам различают три стандартные формы: 3-10, 10-20 и 20-40 мм. Мелкой зернистости наполнитель может быть добавлен объемом до 30 % от общего.
Если формирование бетонной конструкции подразумевает наличие армированного каркаса, то размер крупных зерен не должен превышать ⅓ минимального расстояния между отдельными прутьями. Для тонкослойной отмостки ориентируются на ее толщину и рассматривают ту же ⅓.
Требования к воде
В качестве растворителя применяется технически чистая вода. Здесь не должно быть твердых примесей, щелочей, кислот, масел и солей. Для приготовления рабочей массы в домашних условиях заливают водопроводную питьевую жидкость. Объем определяется содержанием цемента и функциональных присадок, уровнем влажности песка.
Применение добавок
Рассмотрим, из чего еще состоит бетонная смесь. Различного рода присадки добавляют в рабочий раствор бетона для корректировки тех или иных технических характеристик сухого остатка. Производство и применение таких материалов регламентируется действующим ГОСТом 24211-2008. Если предполагается металлическое армирование конструкций, то рассматривается ГОСТ 31384-2008.
К основным характеристикам сухого остатка относятся не только марочная прочность бетона. Производитель также указывает в сопроводительной документации морозостойкость (F), водопоглощение (W). На каждый из трех показателей можно повлиять с помощью функциональных добавок.
Противоморозные добавки
По технологии формирование сухого остатка, набор прочности должен проходить в условиях положительных температур (от 10 до 25 градусов по Цельсию). При низких показателях происходит кристаллизация влаги, что негативно сказывается на связке компонентов. Если строительство проводится зимой, то в раствор делают со специальными присадками. Они не влияют на качество бетона и позволяют проводить строительство зимой при температуре от -30 градусов по Цельсию.
Противоморозные добавки дополнительно способствуют ускорению процесса высыхания бетона. Зимой без них потребовалось бы более 2-х месяцев.
К плюсам относят естественность процесса набора прочности. Здесь не нужно утеплять опалубку, подогревать конструкции при минусовых температурах. Однако стоит отметить риск образования солевых подтеков, содержание токсичных веществ, строгие требования по пропорциям в составе бетона.
Гидрофобизаторы
Нередко из бетона отливают конструкции, которые в той или иной степени контактируют с влагой во время эксплуатации. Для цемента характерно низкое водопоглощение, но пористая структура полностью не исключает проникновения влаги в тело фундамента, цоколя либо стены из блоков.
Когда недостаточно устройства наружной гидроизоляции, в раствор добавляют гидрофобизаторы. Они способны заполнять микропоры, способствовать повышению плотности сухого остатка. Правда здесь ухудшается ситуация с теплопроводностью плиты.
Упрочняющие присадки
С этой задачей хорошо справляется армирующий каркас или сетки. Однако конструкции из бетона бывают толщиной менее 5 см, что исключает укладку сердцевины из прутьев. Здесь для усиления сопротивления к изгибам и сжатию используют волокна и жидкие присадки.
Технически упрочнители подразделяют на три группы: слабые, средние и сильные. Они также положительно влияют на стойкость бетона к морозам, снижают паропроницаемость.
Порядок изготовления смеси
В домашних условиях методика изготовления бетонного раствора практически не отличается от заводской. Пошагово мероприятие включает всего 3 этапа. Сначала в емкость засыпают сухие составляющие бетона. При этом сюда не входит гравий крупной фракции. После перемешивания засыпки вливают воду и жидкие присадки. Доведенную до однородности массу обогащают камнем. Здесь обращают внимание на сплошное укрывание щебня вяжущей массой.
Работая с бетономешалкой допустимо приготовление рабочего раствора в такой последовательности:
- цемент разводят в части воды относительно планируемой порции;
- в полученной пасте смешивают песок и мелкий щебень;
- в завершение добавляют остальные компоненты, доводят массу до однородного состояния.
Первый подход повышает риск скопления сухого порошка и пыльной части наполнителя на стенках емкости или барабана. Решением проблемы – только тщательное перемешивания смеси. Однако не стоит забывать об ограниченном сроке рабочего времени раствора.
Второй подход сложен относительно приготовления однородного цементного молочка. Этот процесс также занимает много времени. Здесь нужно помнить о скорости образования связей между клинкерным порошком и зерновым наполнителем.
В работе автобетоносмесителя имеются также свои недостатки. На перемешивание должно уходить ограниченное количество времени. Если оно превышено, то сухой остаток может сформироваться с расслоениями.
