Что нужно кроме цемента чтобы получить бетон?

Замена цемента: изучаем со всех сторон

Цемент – наиболее распространенное вяжущее средство, которое позволяет получить бетонные конструкции высокой прочности и за относительно небольшую цену.

Но во многих случаях и его можно заменить более дешевым строительным материалом, который стоит в 2-3 раза меньше и обеспечивает лучшие физико-механические свойства готового изделия.

«Современные строительные материалы не всегда представляют собой прогресс технологий, они только упрощают производственный процесс и уменьшают затраты, но никак не повышают прочность. Так, например, бетон, использовавшийся в Египте или Греции, был в 15-18 раз прочнее современного материала (и простоял 2000-4000 лет!), из которых изготовляются капитальные сооружения, а время приготовления древнего вяжущего вещества сводилось к нескольким минутам» – утверждает специалист в сфере строительных исследований Патрик Фианкетто.

Виды бетона

В большинстве случаев вам будет достаточно бетона трех классов прочности:

• общего назначения;
• для фундаментов;
• для дорожек.

Бетон общего назначения может использоваться для выполнения большинства работ, включая устройство дорожек, площадок и ступеней. Однако ее нельзя использовать для устройства дорожек на открытом воздухе в местностях с очень холодным климатом или если ожидается, что на бетон могут попасть соли, применяемые для предотвращения обледенения дорог, которые могут вызвать его отслоение. Поэтому смесь общего назначения для проездов не пригодна.

Фундаментная смесь, содержащая меньшее количество цемента по сравнению с заполнителем, используется в тех случаях, когда бетон укладывается под землей. Она подходит для фундаментов мелкого заложения под невысокие стены и для анкеровки столбов.

Смесь для дорожек содержит самое высокое количество цемента и может быть использована для укладки дорожек и проездов в случаях, когда они подвержены воздействию неблагоприятных погодных условий и солей, применяемых против гололедицы.

Для укладки бетона на большие площади, подверженные влиянию таких условий, используйте воздушный бетон, содержащий добавки, образующие и задерживающие в бетоне мельчайшие пузырьки воздуха. Во влажном бетоне эти пузырьки выполняют роль шариков в подшипниках, облегчающих укладку и разравнивание бетона. После затвердения заполненные воздухом пространства позволяют бетону расширяться и сжиматься с минимальным образованием трещин. Обычно с таким бетоном работают только профессионалы. Если вы хотите применить воздушный бетон, закажите его на бетонно-растворном узле.

Что входит в состав?

В качестве основы

Основным компонентом бетона выступает цемент. Он связывает остальные составляющие воедино и определяет технические свойства готового раствора. Так, частным строителям подойдет цемент М500 либо портландцемент, который обладает прекрасной адгезией и лучше подходит для строительства при низких температурах. Чтобы приготовить сверхпрочный бетон, цемент потребуется сухой и сыпучий. Категорически не рекомендуется брать немаркированный, отсыревший либо уцененный материал.

Песок для такого материала не должен быть слишком мелкий.

Еще одним немаловажным ингредиентом является песок. Для изготовления сверхпрочного раствора нужно подготовить фракцию >1 мм и лучше, если песчинки будут равномерными с разностью в размере не более 2 мм. Перед добавлением песка, его очищают от строительного мусора, скопления различных частей отмерших растений и прочих посторонних примесей, которые со временем пагубно сказываются на прочности бетонной смеси. Опытные строители предпочитают использовать речной песок.

Отличным заполнителем сверхпрочного бетонного раствора считается щебень или гравий. Если нужно сделать легкий бетон своими руками, то в качестве заполнителя лучше выбирать керамзит. При самостоятельном замешивании раствора рекомендуется взять заполнитель различных фракций, а чтобы повысить прочность бетона, то потребуется уделить внимание утрамбовке смеси. Завершающим компонентом раствора является вода. Для приготовления высококачественной рабочей смеси потребуется только чистая, питьевая вода.

Специальные добавки

При изготовлении сверхпрочного бетонного раствора многие строители используют вспомогательные компоненты, в числе которых:

Полипропиленовые волокна помогут сделать материал более крепким.

• Пластификаторы. С их помощью бетон становится более вязким и текучим, что помогает быстрее и максимально полностью заполнить все пустоты. Это существенно ускоряет строительные работы и улучшает конечный результат.
• Армирующие элементы. Сделают бетонный раствор прочнее различные армирующие вещества, например, ПВХ волокно или полипропиленовый материал.
• Гидроуплонители. Делают рабочую смесь стойкой к воздействию излишка влаги.
• Антиморозные добавки. Чтобы минусовые температуры не отражались на качестве бетона, при изготовлении массы своими руками нужно использовать специальные примеси, повышающие качество раствора и способности противостоять морозам.

Где используется?

Кроме фундамента и стяжки пола, бетон без щебня применяется для заливки лестниц. Железобетон без щебёнки (армобетон), отлитый в виде лестничного марша, содержит в своём составе особо мелкофракционный (речной) песок, частично — мельчайший отсев речного песка. Более крупнофракционный песок, например, отсев морского, нашёл применение для изготовления тротуарной плитки. Чем больше в таком бетоне содержится цемента — тем прочнее изготовленная из него тротуарная плитка. Но это не значит, что цемент нужно подмешивать в пропорции больше чем 1: 1 (не в пользу процентного содержания песка) — в этом случае плитка обрела бы абсолютно лишнюю для неё хрупкость. Большее содержание цемента позволяет получить плитку, рассчитанную для проезжей части, меньшее — для пешеходных дорожек и зон отдыха.

Заливать бетон с пропорцией, худшей, чем 1: 3 (в пользу песка), не рекомендуется. Такой состав называют «тощим бетоном», который подойдет только для отделки стен.

О том, как замесить бетон без щебня, смотрите далее.

Как произвести расчет и узнать объем бетона

Непосредственно количество используемого бетона измеряется в кубических метрах. Рассчитать количество бетона для фундамента не трудно.

Чтобы рассчитать объем бетона и опалубки, умножаем ее глубину на ширину и на длину. Этот результат и является количеством нужного бетона для заливки.

Чтобы рассчитать пропорции компонентов (цемент, песок, щебень, вода) для приготовления бетона, следует обратиться к следующему «рецепту».

Если необходимо приготовить 10 кубометров бетона, а для его изготовления используется цемент марки М500, то следует взять 1 часть цемента, 2 части воды, 4 части щебня. Из полученных семи частей будет изготовлено 10 метров кубических готового бетона, значит 10÷7=1,42 м 3 . Этот объем приходится на каждую из частей компонентов бетона. Соответственно:

1. песка 1,42 м 3 × 2 части = 2,84 м 3 ;
2. цемента одна часть, 1,42 м 3 ;
3. щебня 4 части 1,42 м 3 × 4 = 5,68 м 3 .

Примерный вес материалов (кг/1 м 3 ): цемент – 1500, песок – 1800, щебень – 1400.

Оптимальное количество воды – половина от объем использованного для приготовления бетона цемента (в данном случае ½ части). Большее количество воды приведет к ухудшению консистенции смеси.

Наиболее удачные заменители цемента

Известно более 50 разновидностей суспензий, которые можно использовать в роли основного вяжущего вещества, но специалисты рекомендуют только некоторые из них. Предпочтение отдавалось либо очень дешевым материалам, либо смесям, обладающим большими прочностными показателями после отвердевания и низкой теплопроводностью.

1. Раствор извести. Категория «дешево», можно полностью заменять цемент при штукатурных работах или в малоэтажном строительстве. Рекомендуется для внутренних работ.
2. Алебастр. Применяется в случае, если надо получить быстрое отвердевание изделия. Стоимость его немного выше цемента, прочностные характеристики не сильно отличаются.
3. Гипсовые смеси. Цена невысокая, высыхает максимально быстро, достаточно прочная суспензия при использовании с фиброй.
4. Полиуретановый клей. Основное преимущество – отсутствие теплопотерь при кирпичной кладке. Стоит значительно дороже, но обеспечивает качественную адгезию материалов на неограниченный срок, рекомендуется для кладки пеноблоков, газоблоков и других аналогичных материалов.
5. Минеральные заменители. В эту категорию можно отнести самый древний заменитель цемента – вулканический пепел. Его использование позволяет создать действительно качественный и долговечный бетон. Сюда же отнесем продукты металлургической промышленности (кремнеземная пыль) и продукты сгорания нефти (зола).
6. Искусственные модификаторы. Изготовляются для решения определенной задачи (постройка сверхпрочного объекта, строительство эко-дома, возведение здания своими руками и прочее). Это может быть клейкая целлюлоза, нефтехимические вяжущие вещества, смолы и прочее. Стоимость значительно выше цемента, прочность – максимальная.

«Основное преимущество обычного цемента и бетонной смеси – универсальность материала. Он подходит для наружных и внутренних работ, капитальных и временных конструкций, в то время, когда заменители часто оказываются «узкопрофильными». Для подбора правильной суспензии надо проводить специальные расчеты и точно знать эксплуатационные условия объекта. Только тогда можно будет удешевить или улучшить сооружение без нарушений строительных норм. Это и является нашей работой» – объясняет ведущий архитектор компании «TiggerBuild» Самюэль Талосто.

В постсоветском пространстве к инновационным технологиям и «ретроспективе» относятся еще с недоверием, в то время как в ОАЭ, Сингапуре, Австралии, Индонезии и многих других областях обычный бетон и цемент занимают уже не более 27% вяжущих строительных материалов.

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.

Пропорции компонентов

Если гранитным отсевом можно заменять песок и щебень в полном объеме, то для получения изделий с высокой прочностью из бетонного отсева им заменяют только часть щебня и песка, особенно если речь идет о несущих конструкциях.

Полное замещение

При изготовлении бетона из отсева пропорции зависят от марки используемого цемента и требуемой марки бетона. Цемент в любом случае берут высокой марки – не ниже М400, так как качество вяжущего вещества напрямую влияет на прочность изделия. А она при соблюдении пропорций будет на высоте.

• Для получения бетона с маркой по прочности М150 на 1 часть цемента берут 8 частей отсева.
• Для марки М250 количество отсева уменьшают до 6 частей.

Бетон М150 подходит для устройства стяжек, отмосток, садовых дорожек. Более прочный М250 годится для устройства парковок, пола в гараже, фундаментов второстепенных построек.

Обратите внимание! Для изготовления штучных неармированных изделий типа тротуарной плитки или бордюров при использовании отсева вместо песка в бетоне, пропорции лучше изменить до 1:3 или 1:4

Тротуарная плитка своими руками

Частичное замещение

Если раствор готовится без крупного наполнителя в виде щебня, то уже известные пропорции 1:6 и 1:8 распределяют поровну. Бетон из отсева песка и цемента пропорции будет иметь такие:

• 1:3:3 для М150;
• 1:4:4 для М250.

То есть, песок и чистый гранитный отсев берутся в равных частях. Долю отсева из бетона лучше уменьшить на одну часть, увеличив на этот объем долю песка. Например, 1:2:4.

При использовании в составе щебня пользуются стандартными пропорциями, а отсевом замещают по одной доле каждого заполнителя. Возьмем для примера объемные пропорции цемента, песка и щебня для раствора М200.

Таблица для определения пропорций компонентов для бетона разных марок

Берем данные из таблицы.

Доли Ц:П:Щ при использовании цемента М500 равны 1:3,2:4,9

Заменяем по одной части песка и щебня отсевом и получаем соотношение Ц:П:Щ:О

Пропорции

Соотношения всех компонентов в растворе бетона также следует учитывать, чтобы в дальнейшем не произошел разлом или трещина, произошедшая в следствии неправильного процентного содержания элементов.

Конечно же, данное соотношение близко к идеальному, но на деле оно зачастую не соответствует показателям и это нормально. Ведь на процентное содержание компонентов влияют многие факторы, к примеру, марка и номер цемента, структура песка, применение особых пластификаторов в растворе.

Применение цемента и воды в приготовлении бетонной смеси — наиболее важная задача каждого строителя. Без этих структурных компонентов получение бетона вовсе невозможно.

По этой причине необходимо как можно строже соблюдать процентное соотношение каждого из компонентов, чтобы впоследствии получить гарантию на твердый и неразрушимый бетон.

Смешиваясь с водой, цемент способен приобретать отличительную черту — моментально затвердевать. Именно это свойство легло в основу приготовления бетонного раствора.

Для того, чтобы рассчитать количество воды в бетонной смеси нужно учесть некоторые параметры исходных компонентов бетона:

1. Влажность щебенки.
2. Влажность песка.
3. Марка цемента.
4. Количество заготавливаемой бетонной смеси.

Цемент

Цемент относится к искусственному веществу, созданному на основе неорганических элементов и материалов. Является основой строительных смесей и растворов и используется как схватывающее вещество, придающее прочность бетону. Производится цемент на основе одного минерала под названием «цемент».

Именно его процентным содержанием в упаковке подразделяются виды цементов:

• Портландцемент.
• Романцемент.
• Магнезиальный растворимый цемент.
• Устойчивый к кислотам цемент.
• Смесь цемента.

В каждом из этих видов цемента преобладает то или иное количество искусственного минерала «цемент». Стоит сказать о том, что каждый из этих видов цемента относится к строительному и используется в разных сферах строительства.

В противном случае, это может привести к недееспособности и неэффективном использовании цемента, ведь он просто затвердевает. Ко всему прочему, сухая цементная смесь плохо относится к ветру и солнечным лучам.

Все эти факторы могут привести к тому, что прочность цемента, а также твердость, приготовленная на его основе, бетона могут значительно снизиться.

Самая высокая марка цемента — м-500. Ее отличительной характеристикой является то, что данная сухая смесь имеет наиболее прочные компоненты в своем составе, которые могут привести к долговечности произведенного из него бетона.

Стандартно, при замешивании восьми ведер структурных компонентов бетонной смеси, одно ведро должно уходить на цемент. Другими словами, массовое содержание цемента в растворе бетона не должно быть ниже одного к семи.

В противном случае, приготовленный бетон будет плохо затвердевать, и даст сильную осадку на почве за счет своего разрушения.

Вода является основным структурным компонентом для раствора бетона. Именно при использовании вода цемент и весь раствор приобретает твердость и прочность. Иными словами, вода — это компонент бетонной смеси, который способен превратить обычную сухую смесь с компонентами бетонного раствора в сам раствор.

Связываясь и впитываясь цементом, вода составляет одно целое — однородную массу. Кстати говоря, использование воды в строительных смесях, обязательно. Практически во всех растворах вода составляет не менее тридцати процентов от общей массы смеси.

Наполнитель

Для того, чтобы бетонный раствор обладал вязкостью и стойкостью к суровым условиям человеческой жизнедеятельности и природы, нужно использовать наполнители. Наполнители позволяют сделать некую связь в растворе бетона, делая его тем самым прочнее.

Стоит заранее оговориться, что для приготовления бетонного раствора используют наполнители разных типов и разделяются они все на два вида:

1) Крупный наполнитель.
2) Мелкий наполнитель.

Песок

К мелкому наполнителю нужно отнести такой компонент смеси, как песок. Именно он является одним из связующих элементов, которые придают конструкции бетонного раствора связь и прочность.

Мелкие наполнители нужны для заполнения пустот, которые не могут заполнить крупные, и песок в этом случае отлично подходит для таких целей.

Проникая через небольшие щели между гравием или щебнем, песок создает связывание всех элементов в бетоне и делает раствор намного эластичнее и прочнее.

Вид песка зависит от его происхождения. В собственном строительстве применяют естественный песок, который отличается своим плохим качеством, в отличие от производственного и очищенного от примесей.

Песок представляет собой рыхлую смесь небольших крупинок песка, размерами от одного до пяти миллиметра.

Существует большое количество его видов, к примеру, естественные пески подразделяются на:

1) Горные.
2) Речные.
3) Озерные.
4) Донные.

Все эти типы песка имеют большое количество примесей, которые будут мешать в приготовлении бетонного раствора. К примеру, речной песок содержит большое количество глиняных компонентов, которые, попав в бетонный раствор, начнут гнить и разрушать структуру бетона.

Для крупных промышленных строительств используют искусственно произведенный песок. Такой песок отличается своей чистотой и наличием структурных гранул, которые способствуют стяжке раствора в момент засыхания.

Щебень

Крупным наполнителем является гравий и щебень. Но стоит сказать о том, что щебень является наиболее популярной среди строителей, так как его себестоимость значительно ниже, чем стоимость гравия. Размеры щебня колеблются от нескольких миллиметров, до нескольких сантиметров.

Щебень представляет собой обкатанные осколки или обломки горной породы. Щебень, так же как и песок подразделяется на типы.

Щебень бывает:

1) Ледниковый.
2) Речной.
3) Морской.
4) Искусственный.

Все виды щебня отличаются своей шероховатостью и острыми углами граней. Такая форма позволяет создать основную силу для связи компонентов в бетонном растворе.

В промышленном и гражданском производстве или строительстве используется промытый щебень.

Такая процедура позволяет сделать крупный наполнитель без ненужных примесей и осадков. Использование щебня горных пород с различными горными смесями на нем приводит к тому, что щебень становится не связующим звеном в растворе, а напротив, разрушает его структуру. Использование щебня с магнитными свойствами, наоборот, улучшает хватку в растворе бетона.

Расчет бетона на фундамент

Соотношение материалов в разных марках бетона (цемент М-400)

Рассчитываем необходимое количество бетонной смеси для работ

Грамотное и экономически целесообразное строительство фундамента, заключается в правильном расчете требуемого объема бетона. Излишек приобретенного материала будет чревато выброшенными средствами на ветер, а недостаток бетонной смеси на строительной площадке, приведет к лишней беготне и потраченному драгоценному времени. В связи с этим, нужно достаточно ответственно отнестись к точному расчету необходимого количества бетона.

Марку бетона мы можем с легкостью определить. Цемент нужно подбирать по марке очень тщательно, поскольку, например, цемент М-200, уже может не соответствовать своей маркировки из-за длительного хранения, и отвечать характеристикам М-180. Соответственно, после замеса, заливки и прочих работ, марку бетона мы получим, в лучшем случае, около 100. Бетон мы получим маркой в полтора либо два раза, ниже, чем марка цемента. В таблице приведены значения водоцементной смеси.

Бетон, марка которого соответствует, например, 100, выдержит нагрузку около 100 кгсм 2 , поэтому столбчатый фундамент, изготовленный из такой марки бетона, с сечением столбов 20х20 см, с площадью поперечного сечения 400 см 2 , может выдержать нагрузку весом около 40 тонн. Соответственно, четыре таких столба могут нести на себе дом массой в 160 тонн. При применении цемента М-400, сохранив пропорции замеса, получим, в итоге, бетон М-200. Конечно, ленточный фундамент, будет распределять вес всего дома по большей площади, поэтому даже при отклонении от технологии замеса и заливки фундамента, он будет оставаться достаточно прочным и не разрушится.

Каждая марка бетона дает разную усадку, поэтому необходимо выяснить точно значение каждого параметра, поскольку, чем больше коэффициент усадки, тем больше смеси бетона нам понадобится для заливки. Например, фундамент формы параллелепипеда потребует объем раствора бетона, который возможно узнать по следующей формуле: ширину фундамента умножаем на длину и на высоту (V=abh). Полученный показатель умножим на коэффициент усадки нашей марки бетона. Значение, которое мы получим в итоге, делим на 1,05. Значение 1,05 определяет примерный объем дополнительных элементов, таких как, например, арматура. Если же форма проектируемого фундамента не формы параллелепипеда, а, например, параллелограмм, в основании трапеция и прочее, значит, ищем знания в школьной геометрии, где формулы расчетов объемов различных фигур точно имеются.