Описание процесса гидратации цемента и его особенности

Ингредиенты цементного порошка вступают в химическое взаимодействие с водой и начинается кристаллизация в получаемом монолите. Для полноценного прохождения гидратации бетона соотношение объема цемента и жидкости составляет 3:2 и должно быть точно соблюдено. Тщательный замес раствора позволяет создавать однородную структуру камня и управлять временем схватывания монолита.

Время от начала замеса до начала схватывания – это тот период, в течение которого раствор должен попасть в форму или опалубку. Согласно строительных регламентов он равен 45 минутам, однако модифицирующими присадками и постоянным перемешиванием в миксере может быть растянут.

Обратите внимание! После заполнения раствором форм или опалубки процесс связывания компонентов (схватывание) происходит в течении 3-х часов и тоже может быть изменено добавками, технологией и внешней средой. Процесс набора заявленной прочности бетона достигает 28 дней, но твердение цемента не прекращается и длится годами.

Можно ли приготовить бетон «без посредников»

Активное использование бетонного раствора и его уникальные физические свойства обусловлены правильным соотношением основных компонентов – цемента, песка, щебня. При изменении пропорций можно регулировать качество строительного материала, существенно расширяя сферу применения, например, использовать его в качестве штукатурки, имитации камня в дизайне или ремонта небольших трещин на несущих поверхностях.

Бетон возможно приготовить и без базовых «посредников» для приготовления традиционного раствора.

Химический состав воды практически не влияет на технические характеристики цементной смеси. Ключевую роль играет только температура жидкости – от нее зависит скорость застывания и пластичность.

Без щебня или гравия

Щебенку применяют в бетоне в качестве крупного заполнителя – он препятствует усадке, снижает риск образования трещин. Приготовить раствор можно и без этого компонента, называется такая смесь – пескобетон (ЦПС). В таблице указаны виды ЦПС в зависимости от фракции песка.

Он применяется для возведения тонкостенных ограждений, перекрытий. Для усиления прочности используют армированную сеть или одиночные прутья. Следует учитывать, что в таком случае существенно возрастает расход цемента и песка (в соотношении 1:2), укладывать раствор можно только с помощью вибратора.

Без песка

В бетонном растворе песок выполняет связующую роль, является мелким заполнителем смеси. Без его наличия существенно снижается прочность цемента, он становится хрупким и пористым. Как правило, такой материал применяют в качестве штукатурки, а также заполнения небольших отверстий во время ремонта стен, перекрытий. Смесь цемента и гравия (щебня) в редких случаях применяют для создания опорных оснований фундамента, укладки дорожных покрытий.

Заменить песок можно отсевом – измельченную и рассортированную по размерам горную породу или же вторично использованные стройматериалы. Это может быть гранитная или бетонно-кирпичная крошка, бетонный отсев. Про финишную и латексную шпаклевку Текс читайте тут.

Для выравнивания стен лучше использовать не цемент, а обычную гипсовую штукатурку – она более пластичная и проста в работе, имеет низкую стоимость.

Без воды

Именно за счет жидкости раствор приобретает необходимую пластичность, а также вода запускает процесс кристаллизации. На сегодняшний день есть единственный способ применения цемента без воды – создание прессованных блоков. Однако в домашних условиях их не изготовить, так как требуется специальное оборудование. Помимо этого, есть большая группа полимерных бетонов, в которых иногда применяют различные химические вещества в качестве замены воды.

Без цемента

Наиболее распространенные виды:

• Полимербетон (искусственный камень). Основной связующий компонент – синтетическая смола. Применяется только для дизайнерских работ.
• Полимербетон на полиэфирной основе. Состоит из мраморной крошки, смолы и модифицированных добавок. Материал отличается небольшим весом и высоким влагопоглощением.
• Пластобетон. В качестве основного вяжущего компонента применяют термически активные полимеры (эпоксидные, фенольные или полиэфирные). Затвердевание смеси происходит за 12-24 часа, ускорить процесс можно с помощью высокой температуры. Материал имеет высокую прочность и адгезию, но есть минусы – низкая термостойкость, возможность деформации. Применяется для строительства защитных покрытий в помещения с агрессивной химической средой.

К данной группе можно отнести бетонополимер и полимерцементный бетон, они имеют схожий физический процесс затвердевания. Однако для данных разновидностей требуется наличие цемента в составе (5-15%). Про керамический кирпич и камень по ГОСТу 530 читайте здесь.

Химия бетона — основа понятия процессов

Чтобы не загружать головы химическими уравнениями, объясняющими протекающие процессы при формировании цементного камня, можно рассмотреть только самые необходимые для общего понимания сути его образования.

Заводы производят различные виды цемента, но чаще всего для своих работ самоделкины используют наиболее распространенный портландцемент.

Другие цементы, например, глиноземистый или пуццолановый используются профессионалами там, где более эффективно проявляются особые свойства этих цементов: очень быстрое твердение и более прочный камень (через несколько суток достигается 100% марочная прочность).

Вернемся к нашему портландцементу.

При изготовлении садового декора химические добавки, которые ранее использовались в составе вместе с портландцементом, также обеспечивают достаточную прочность и скорость затвердевания пластичного бетона.

Почему же так важна точность в дозировке смеси для декоративного бетона?

Время застывания бетона в опалубке

Опалубка ограничивает подвижность состава, по этой причине и скорость процессов в ней происходит быстрее. По ГОСТу ее можно удалить, когда бетон наберет 70% от расчетной прочности, т.е. примерно через 7 дней.

В случае, если прочный бетон не нужен, например, при строительстве сарая или гаража, допускается удаление опалубки спустя 3-4 дня.

Правильное приготовление бетона класса В15

На стройплощадке можно приготовить бетон класса по прочности на сжатие В15 и не более. Более прочный бетон готовят на заводе и привозят на стройплощадку на автомобиле — миксере.

Если проектом строительства дома предусмотрена укладка бетона более высокого класса, чем В15, то необходимо заказать доставку бетона с завода, или обратиться к проектировщику-конструктору для корректировки проекта. Самостоятельно понижать класс прочности бетона по сравнению с тем, что указан в проекте, очень рискованно.

Бетон класса В15 полужидкой консистенции легко приготовить в бетономешалке на стройплощадке и уложить в опалубку.

В бетономешалке рабочим объемом 200 литров можно приготовить бетон класса В15 по следующему рецепту:

Расход материалов для приготовления 0,16 м 3 бетона класса В15. Для дозировки ведром указан объем в литрах.

Один замес будет содержать 160 литров (0,16 м 3 ) готового бетона. Для приготовления 1 куба бетона необходимо сделать — 1 м 3 : 0,16 м 3 = 6,25 замесов.

Указанное соотношение ингредиентов смеси примерное и зависит от многих факторов. Например, количество песка в смеси должно быть достаточным, чтобы заполнить все промежутки между гранулами заполнителя. При крупных размерах гранул щебня количество песка немного увеличивают, а для мелкого заполнителя наоборот, уменьшают.

Для более точного определения соотношения песка и щебня можно поступить следующим образом. В ведро насыпают до краев порцию щебня, встряхиванием — уплотняют щебень. Затем щебень заливают водой вровень с поверхностью щебня. Объем залитой воды и будет равен объему песка, который необходимо добавить в бетонную смесь на каждое ведро щебня.

Расход цемента тоже корректируют в зависимости от его марки, срока хранения и требуемой прочности бетона (см. таблицу выше).

Товары для строительства и ремонта

Приготовленный цементный раствор должен обладать хорошей пластичностью, подвижностью. Такой раствор легче выравнивается и лучше уплотняется. Для увеличения пластичности используют специальные добавки — сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) в количестве 0,15-0,25% от массы цемента; мылонафт (М1) — 0,1-0,2% от массы цемента, и другие. В домашних условиях мастера часто добавляют в бетономешалку небольшое количество измельченного на терке хозяйственного мыла.

Подвижность бетонной смеси зависит также от соотношения между песком и щебнем. Наилучшая подвижность достигается при некотором оптимальном соотношении, при котором толщина прослойки цементного теста максимальная. При содержании песка в смеси заполнителей сверх этого значения бетонная смесь делается менее подвижной, что объясняется увеличением площади поверхности смеси заполнителей.

Для придания бетонной смеси большей подвижности в бетон часто добавляют значительно больше воды, чем необходимо (40…70% от массы цемента). Бетон не следует делать слишком жидким, добавляя много воды. Конструкции из жидкого бетона будут сохнуть несколько месяцев, иметь пониженную прочность и морозостойкость. Увеличивается риск значительной усадки и растрескивания бетона.

Избыточная вода, не вступившая в химическую реакцию с цементом, остается в бетоне в виде водяных пор и капилляров и испаряется, оставляя воздушные поры. В обоих случаях бетон будет ослаблен наличием пор и чем больше воды, тем больше пор и тем самым меньше прочность и морозостойкость бетона.

На прочность бетона также влияет качество заполнителей, щебня и песка. Применение мелких заполнителей, наличие глины и мелких пылевидных фракций, органических примесей уменьшает прочность бетона. Бетон на гранитном или гравийном щебне будет более прочным, чем на известняковом щебне.

Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях принудительного смешивания, выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях на 20-30%.

Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности бетонной смеси на 1% изменяет прочность на 3-5%.

Где купить бетономешалку

В частном домостроении редко когда требуется применение бетона марки более, чем М 300.

Состав бетонной смеси на 1 куб. метр бетона. В скобках указано объемное соотношение ингредиентов. Например, для приготовления бетона М 200 необходимо взять на 10 литров цемента, 38 л. щебня, 28 л. песка и 7 л. воды.

В видеоролике показан процесс приготовления бетона в бетономешалке. Обратите внимание на правильную последовательность загрузки материалов. Сначала в бетономешалку заливают воду и добавки (если есть). Затем загружают небольшую порцию щебня, тяжелые гранулы которого способствуют равномерному перемешиванию ингредиентов. Далее засыпают весь цемент, потом песок и только в последнюю очередь добавляют оставшийся щебень.

Бетонный раствор

В его состав входят:

• Цемент как связующее вещество.
• Песок как мелкий наполнитель.
• Щебень или гравий как крупный наполнитель.
• Вода.

Согласно ГОСТу, бетон с таким составом называется тяжелым, потому что после высыхания и затвердения получается плотным и прочным, как натуральный камень. Для усиления прочности и надежности бетонного раствора в него добавляют пластификаторы и армирующие примеси.

Из-за крупного наполнителя в составе бетон лучше не смешивать вручную

Где используют бетонный раствор?

Бетон — основа любой крупной стройки. Из него создают прочные опорные конструкции разной формы, которые многие годы выдерживают высочайшие нагрузки:

1. фундаменты жилых и промышленных строений;
2. несущие конструкции;
3. стяжку пола и перекрытия;
4. дорожные полотна.

Замес бетона

Способов приготовления бетона достаточно много. Это может быть как ручной метод, так и при помощи бетономешалки. При любом способе делаем растворпри помощи замешивания ингредиентов между собой. Перемешивать необходимо очень тщательно, постепенно добавляя воду для получения нужной консистенции бетона.

Ручной способ подходит при этом для замешивания только небольших порций, так как он очень трудоемок. Обычно это количество в два-три ведра.

При первом замесе надо тщательно замерять количество составляющих и следить за тем, как ведет себя раствор. Он не должен быть слишком жидким либо литым. При этом надо соблюдать такое соотношение: количество воды на одну часть цемента должно составлять шестьдесят-семьдесят пять процентов. При этом бетон получится отличного качества.

Сам процесс засыпания выглядит таким образом: засыпается половина гравия либо щебня, доливается примерно девяносто процентов всей воды, засыпается полное количество цемента и песка, после этого досыпается оставшийся гравий. При перемешивании можно доливать оставшуюся воду, в зависимости от консистенции получаемой смеси. При этом надо учесть такой момент — цемент способен менять свою влажность на двадцать процентов, поэтому рекомендуется доливать воду, а не досыпать цемент в смесь.

Ручной способ замеса

При необходимости использования малого количества бетона, делаем раствор вручную без применения специальной техники. Для этого сначала определяется необходимое количество ингредиентов, и подготавливаются необходимые инструменты. Обычно это большое корыто либо железный лис с немного загнутыми краями.

Устройство бетонной лестницы

Перемешивают раствор при помощи широкой лопаты. Обычно вручную готовят очень малое количество бетона, так как его необходимо очень тщательно вымешивать, а смесь достаточно густая сама по себе. Как правило, это всего несколько ведер раствора. Большее количество не рекомендуется делать без специальной техники по двум причинам:

• Это крайне тяжело физически и даже вредно;
• Раствор не будет иметь надлежащего качества.

Замес бетона при помощи бетономешалки

Рекомендуется при приготовлении бетона пользоваться бетономешалкой, размер которой определяется количеством необходимо раствора. При этом следует тщательно рассчитывать количество компонентов, которые засыпаются в бетономешалку за один раз, так как если их будет очень много, раствор плохо перемешается. Делаем раствор для марки бетона 150:

• Придаем бетономешалке положение под уклоном в сорок пять градусов, сам аппарат должен быть пустым;
• Наливаем воду, составляющую половину от общего количества цемента;
• Засыпаем весь гравий, промыв его перед этим;
• Далее добавляется цемент. При этом образуется, так называемое, цементное молоко, которое полностью обволакивает гравий;
• Постепенно засыпается песок, таким образом, чтобы перемешивание его с остальными компонентами было равномерным;
• Смесь вымешивается в течение двух-трех минут, при этом емкость надо сильнее наклонять к горизонту;
• Готовый состав выливается в подготовленную емкость.

Перед дальнейшим использованием необходимо тщательно промыть полость бетономешалки. Для марки 100 процесс замешивания несколько отличается:

• В полость бетономешалки засыпается все количество песка;
• Далее постепенно засыпается цемент;
• Вода наливается таким образом, чтобы на стенках прилипла масса раствора;
• При помощи тонкой дощечки, установленной по срезу массы, перемешиваем раствор, добавляя в него воды;
• Раствор готов, когда масса полностью отлипает от стенок бетономешалки.

Полезные советы

А сейчас ряд полезных советов, которые наверняка помогут начинающим строителям в приготовлении качественного бетона своими руками: