Компоненты цемента бетонных смесей

Состав и пропорции бетона

Готовый бетон (товарный) является подвижной смесью, в состав которой входят четыре компонента, смешиваемые в определенных количествах: вода, песок, щебень и цемент.

Ориентировочный баланс составляющих для приготовления жидкого бетона выглядит следующим образом: 1 часть – цемент, 4 части – щебень, 2 части – песок и 1/2 части — вода.

Пример весового соотношения: на 330 кг цемента потребуется 1250 кг щебня, 600 кг песка и 180 литров воды.

Приведенные цифры являются условными, фактически количество смешиваемых компонентов зависит от необходимой марки бетона, характеристик песка и щебня, марки цемента, применения пластификаторов и т.п.

Для примера можно упомянуть, что если используемый цемент маркируется как М400, то бетонная смесь будет обозначена М250, а при наличии в составе цемента М500 бетон обозначается как М350 (цифры также приведены условно). При серийном производстве бетона учитываются несколько десятков параметров.

Главными составляющими бетона являются вода и цемент, связывающие все элементы смеси в единое целое. Основная задача в производстве бетона – соблюдение необходимого соотношения базовых компонентов, причем речь идет не только о количестве. При изготовлении бетонной смеси учитываются все нюансы, влажность песка и щебня, уровень влагопоглощения и т.д.

При взаимодействии с водой цемент схватывается и твердеет. В результате образуется камень, который в ходе данного процесса усаживается (объем усадки – до 2 мм на 1 метр). На первый взгляд – не так уж много, хотя при неравномерном распределении усадочных процессов в цементном камне могут возникнуть внутренние напряжения, а через некоторое время – небольшие трещины. Эти дефекты значительно снижают прочность камня.

Для уменьшения деформации в состав смеси добавляются крупные и мелкие заполнители, каковыми являются щебень и песок. Данным ингредиенты предназначены для создания единой структуры, воспринимающей усадочные напряжения.

Кроме того, использование заполнителей увеличивает показатель упругости бетона и его прочность, а также снижает ползучесть (необратимая деформация при длительной нагрузке). Заполнители существенно уменьшают стоимость конечного продукта, так как цемент является более дорогим строительным материалом, нежели щебень и песок.

Основные компоненты, входящие в состав бетона

1. Вода

Предполагается, что в процессе изготовления бетонной смеси будет использована чистая вода. Использование воды дождевой, жирной, с содержанием масла либо иных химических примесей нежелательно. В состав ответственного бетона (железобетонные перекрытия, несущие конструкции) должна входить чистая водопроводная вода.

2. Цемент

Самая общеупотребительная марка цемента – М400. Большинство изготовителей выпускают цемент одной маркировки, но – разного качества. Чаще всего в состав бетона входит балаклеевский цемент М400 ШПЦ ӏӏ/Б-Ш-400 или амвросиевский ПЦ ӏӏ/Б-Ш-400.

3. Щебень

Прочность щебня должна в два раза превышать расчетную марку бетона. Данное требование обусловлено тем, что проектная марка бетона (которая набирается за 28 суток) всегда меньше, чем его действительная прочность, которая будет набрана через год. В то же время прочность щебня не увеличивается, так как структура камня остается неизменной. Для «уравнения в правах» и выполняется подобная нивелировка, хотя означенный запас прочности не оговаривается в проектном задании.

Основные виды щебня для бетона:

• Известняк – средний запас прочности от 500 до 600. Отдельные виды известняка (с запасом прочности до 800) могут быть использованы для приготовления бетона М350, хотя из-за низкой морозоустойчивости известняк в основном входит в состав бетонных смесей М100-М300.
• Гравий. Прочность – от 800 до 1000, пригоден для изготовления бетона М450, является самым распространенным видом наполнителя. Гравию свойственны все параметры, необходимые для получения самых распространенных бетонных смесей. Материал достаточно дешев, отличается пониженным радиационным фоном.
• Гранит – самый прочный компонент из вышеперечисленных. Дополнительные преимущества – высокая прочность (1400), низкая водопоглощаемость и повышенная морозоустойчивость.

4. Песок

Самый лучший строительный песок – карьерный. Это объясняется тем, что песчинки из карьера имеют неправильную форму, что увеличивает площадь сцепления. Главный недостаток карьерного песка – присутствие в нем глины, которую удаляют посредством намывки.

Морской или речной песок «отполирован» водой, а потому поверхность песчинок очень гладкая.

Таблица 1. Состав и пропорции бетона марок М100 — М450 из цемента М400

* Значения приведены в порядке — цемент : песок : щебень

Таблица 2. Состав и пропорции бетона марок М100 — М450 из цемента М500

* Значения приведены в порядке — цемент : песок : щебень

Где купить?

Получите консультацию специалиста по ценам и условиям приобретения и доставки бетона.

Состав бетона. Компоненты бетонной смеси, добавки

Бетон – искусственный каменный материал, являющий собой результат твердения рационально подобранной, тщательно перемешанной и уплотненной бетонной смеси, состоящей из мелкого заполнителя (песка), воды, крупного заполнителя (щебня), вяжущего и при необходимости различных добавок. Точные пропорции компонентов подбираются в зависимости от характеристик сырья и желаемых параметров бетона.

Щебень

В основном как компонент бетонной смеси применяется гранитный или гравийный щебень, реже известняковый и шлаковый (отходы производства чугуна), для легких бетонов – керамзит. В бетонной смеси для не испытывающих значительных нагрузок конструкций допустимо использование т.н. вторичного щебня – измельченных и отсортированных по размеру бетонных или кирпичных конструкций.

Марки щебня по морозостойкости и прочности должны быть не меньше, чем желаемые марки по этим параметрам у бетона. Еще одной важной характеристикой щебня является лещадность – содержание зерен, имеющих острую иглообразную или плоскую пластинчатую форму. Чем больше таких зерен, тем выше расход цемента и меньше прочность бетона, поэтому в бетоне для большинства конструкций этот показатель не должен превышать 35%.

Песок

В бетонной смеси может применяться как речной, так и карьерный песок, если они соответствуют допустимым нормам по гранулометрическому составу (проще говоря, размеру песчинок) и содержанию примесей. Чтобы в готовом бетоне не было слишком много пустот, не допускается наличие в песке зерен крупнее 10 мм, а количество зерен 5-10 мм не должно превышать 5%.

Органические, слюдяные и глинистые включения сильно влияют на прочность материала, поэтому их наличие в бетоне для ответственных конструкций, испытывающих значительные нагрузки при эксплуатации, должно быть минимальным.

Вяжущие

В качестве вяжущего (вещества, связывающего между собой частички крупного и мелкого заполнителя) традиционно выступает порландцемент или шлакопорландцемент, реже сульфатостойкие и пуццолановые цементы и иные виды вяжущих.

Тип и марка цемента в значительной степени влияют на свойства бетона, поэтому подбираются исходя из назначения и условий использования бетонной конструкции, требуемых марок бетона по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости и т.д. Выбранная марка цемента должна в 2-3 раза превышать марку по прочности бетона. Крайне нежелательно использовать старый цемент – приблизительно через месяц после производства он теряет уже до 10% прочности, через полгода – до трети.

Хранить цемент необходимо в сухом и хорошо проветриваемом помещении, в закрытых упаковках или емкостях, препятствующих смешиванию разных типов и марок этого материала между собой.

Требования к воде для приготовления бетонной смеси, промывки заполнителей и ухода за бетоном в процессе твердения регламентируются ГОСТ 23732-2011. Согласно этому документу, может использоваться питьевая, техническая, морская, естественная (из грунтовых и поверхностных источников) или оставшаяся после промывки оборудования для приготовления и транспортировки бетонной смеси вода.

При этом в жидкости допускается наличие следов жиров, масел и нефтепродуктов, проявляющихся только в виде радужной пленки на поверхности. Иные примеси могут содержаться в количестве, не способном повлиять на прочность, морозостойкость, водопроницаемость бетона и коррозию арматуры, а скорость твердения цемента изменить более чем на четверть (в сравнении с образцом на чистой питьевой воде). Разумеется, недопустимо использование сточной, болотной или торфяной воды.

Добавки

Эта группа компонентов позволяет воздействовать на многие химические и физические свойства материала:

Увеличивать подвижность смеси, препятствовать ее расслаиванию и уменьшать водоотделение.

Влиять на скорость и условия твердения бетонной смеси.

Изменять плотность и пористость бетона за счет уплотняющего либо наоборот воздухововлекающего, пено- или газообразующего действия.

Регулировать деформируемость бетона.

Подавлять коррозию стали в железобетоне и увеличивать защитные качества бетона для стали.

Улучшать стойкость бетона в агрессивных средах.

Влиять на электрическую проводимость и т.д.

Большинство используемых сейчас добавок относятся к комплексным, т.е. одновременно воздействуют на несколько параметров бетонной смеси и бетонного камня.

Подбор состава бетона: общие принципы, проверка, предварительные испытания

В настоящий момент бетон можно назвать наиболее распространенным и популярным строительным материалом. Получается он при застывании бетонной смеси. При этом состав бетонных смесей может отличаться друг от друга. В зависимости от их предназначения, в смесях подбирается различное соотношение склеивающего материала, заполнителя и воды, а в некоторых марках бетонных смесей добавляются присадки, что повышает в бетоне определенные характеристики.

Бетон с правильно подобранным составом обеспечивает строительному сооружению прочность, водонепроницаемость, огнеупорность и устойчивость к воздействию низких температур.

Бетонные смеси доступны для среднестатистических граждан, с ними легко работать, а готовый материал отличается высокими техническими свойствами. Использовать его экономически выгодно, поскольку производство бетона может быть полностью автоматизированным, что снижает издержки на изготовление.

Задача подбора бетона

Однако для строительства объектов разного предназначения, использования, архитектурных особенностей и расположения относительно климатических условий необходимо использовать бетон различного состава. Определить состав бетона могут только лабораторные испытания, которые проводят на предприятиях по изготовлению бетонных смесей, подрядные организации и независимые экспертные компании.

Подбирается бетон для того, чтобы получить строительный материал прочности, соответствующей требованиям проекта и строительных норм, чтобы он обладал необходимой степенью прочности и долговечности. При этом бетонная смесь должна быть удобной в работе, а расчет компонентов проведен наиболее оптимально.

Каждая строительная лаборатория, занимающаяся подбором бетона, ставит перед собой цель обеспечить бетону требуемую плотность при минимальном расходе цемента. При этом специалисты должны учитывать следующие показатели бетона:

• какой у него должна быть прочность на сжатие,
• для работ какого типа необходима бетонная смесь,
• насколько бетонная смесь удобна для укладывания,
• учесть плотность каждого компонента,
• учесть пустотность крупного заполнителя,
• предусмотреть зерновой состав заполнителей.

Как выполняется подбор бетона

Подбирая состав бетона, используется метод «абсолютных объемов». Заключается этот метод в том, что этот строительный материал состоит из четырех основных компонентов. Это вода, крупный и мелкий заполнитель и цемент. Все они должны максимально плотно укладываться относительно друг друга.

В некоторых бетонных смесях могут присутствовать различные добавки, что повышает некоторые свойства и характеристики готового бетона.

Компания Центр независимых проектных экспертиз предлагает услуги по подбору бетона. Учитывая предназначение бетона и особенности строительного сооружения, специалисты компании рассчитывают требуемый состав бетонной смеси. После этого в нашей компании проводят лабораторные испытания, выполняя пробный замес.

Для пробного замеса наши специалисты берут рассчитанное соотношение песка, цемента, заполнителя и воды, допуская погрешность в работе не более 0,1% в соотношении компонентов. При этом специалисты Центра независимых экспертиз обязательно соблюдают требования к процессу приготовления бетонных смесей. Первоначально они до однородной массы размешивают песок с цементом, в нее добавляют крупный заполнитель (щебень), после чего постепенно добавить воды.

Полученную смесь строительная лаборатория проверяет на степень удобноукладываемости, и при необходимости в нее добавляется крупный заполнитель и песок. Необходимый уровень удобноукладываемости нередко достигается только после нескольких попыток.

Удобноукладываемость определяет степень легкости укладки бетонной смеси максимально тонким и плотным слоем, ее способность сохранять свои свойства при транспортировке, хранении и перекачивании при помощи насосов.

При определенном состоянии воды и смеси специалисты Центра независимых строительных экспертиз проводят корректировку по воде и цементу. Для этого выполняется три замеса с различным содержанием воды и цемента, и после затвердения образцов выбирается проба с наиболее оптимальными показателями затвердения.

Определение фактического соотношения компонентов в бетонной смеси

Подбор бетона с добавками

Необходимо учитывать, что для многих строительных сооружений используется бетон с добавками, предназначенными для повышения отдельных свойств бетона. Их добавка может изменить соотношение основных компонентов.

Так в зернистых бетонах содержание воздуха может снизить их прочность, поэтому требуется изменить их водно-цементный состав. Чтобы добиться повышения прочности бетона необходимо провести корректировку состава бетонной смеси за счет снижения объема воды при сохранении объема цемента.

Если в смеси используются добавки с целью сократить расход цемента, уменьшается не только объем цемента, но и воды, при сохранении определенного водно-цементного соотношения.

Если добавка в бетонную смесь добавляется, чтобы ускорить процесс твердения, то соотношение компонентов остается неизменным, устанавливается только оптимальное количество добавки. Определяется это строительная лаборатория методом исследования показателя прочности образцов с различным соотношением добавок. При этом процесс затвердения может осуществляться в естественных условиях или образцы могут подвергаться тепловой обработке.

Грамотный подбор бетона помогает установить оптимальное соотношение всех его компонентов, что обеспечит удобноукладываемость строительного материала, его прочность и другие свойства. При этом объем цемента принимается за единицу, по отношению к которой определяется количество остальных составляющих, и указывается водоцементное соотношение (цемент : песок : гравий = 1 :2,5 : 4,8 при водоцементном соотношении 0,5).

Компонентный состав бетона

Такой строительный материал как бетон является очень распространенным материалом, который можно получить, смешав определенные компоненты, такие как вяжущее вещество, вода, заполнители и добавки. Пожалуй, каждому известно, что бетон используется повсеместно в различных сферах строительства, будь то обычное частное строение или же строительство промышленных и индустриальных построек. Еще на момент проектирования будущего строения составляется смета и определяется марка и состав бетона для каждого конкретного бетонного элемента, будь то несущая стена, фундамент и пр.

Классификация бетона

Существует большой выбор бетонных смесей, которые можно классифицировать в зависимости от различных характеристик, например по прочности сжатия, по объемной массе.

• По прочности сжатия бетон можно разделить на цементный, силикатный, полимербетон и прочие виды. В данном случае классификация происходит по типу вяжущего вещества, который определяет не только прочность, но и марку бетона.
• По объемной массе бетон можно классифицировать на легкий и тяжелый. В первом случае его масса обычно составляет максимум 1800 кг на 1 куб. м., во втором случае его масса значительно превышает 1800 кг и в большинстве случаев используется исключительно в индустриальном строительстве.

Характеристика основных составляющих бетона

Из чего состоит бетон? Как правило, основными компонентами качественного бетона являются:

• Щебень или гравий.
• Песок.
• Цемент.
• Вода.
• Различные химические добавки.

Каждый компонент смеси должен иметь определенные характеристики, о которых дальше пойдет речь.

Щебень или гравий

Данный элемент бетона, по сути, играет роль заполнителя. Используя щебень в бетонной смеси можно значительно увеличить прочность и долговечность бетонной конструкции, а также уменьшить усадку и ползучесть раствора.

Щебень может быть нескольких видов: известняковый, гравийный и гранитный.

Важно обращать внимание на форму щебня, поскольку она может значительно влиять на удобство заливки бетонной смеси. К примеру, можно отметить, что щебень, имеющий плоскую и игловатую форму, уменьшает прочность конструкции и увеличивает расход других компонентов смеси (например, цемента, который является достаточно дорогим), при этом морозоустойчивость бетона в зимнее время падает. Именно поэтому для приготовления бетона такой щебень не применяют.

• Гранитный щебень. Данный вид материала чаще всего используется для приготовления бетона, который будет использоваться для дорожных покрытий. Он имеет фракции от 5 до 70 мм, и наиболее популярными являются частицы 20-70 мм.
• Гравийный щебень. Данный вид является наиболее востребованным и доступным и применяется для приготовления бетона и железобетона. Он имеет в своем составе частицы размером 3-70 мм, и наиболее востребованными из которых являются 5-20 мм.
• Известковый щебень. Данный вид щебня является экологически чистым материалом. Он обладает повышенной ударостойкостью и морозоустойчивостью.

Какой щебень использовать для бетонной смеси напрямую зависит от сооружения, которое будет выполняться из бетона. Самым оптимальным вариантом для строительства является гравийный щебень, поскольку обладает достаточно высокой прочностью и доступностью для всех слоев населения.

Песок

Песок, как и щебень, является заполнителем в бетонной смеси. Чтобы получить качественный раствор необходимо подойти к его выбору достаточно серьезно. На рынке стройматериалов на сегодняшний день существует огромный выбор песка, например речной, карьерный, морской, кварцевый, однако не все из них могут использоваться для бетона.

К примеру, песок, который в своем составе имеет глину, значительно снижает морозоустойчивость и прочность бетона, поэтому данный вид песка категорически не рекомендуется использовать.

При серьезном строительстве для приготовления бетона рекомендуется использовать речной песок, поскольку он имеет однородные фракции и хорошее качество, в нем не содержится большого количество инородных органических или глинистых примесей, поэтому он является наиболее идеальным.

В случае если на готовую бетонную конструкцию больших нагрузок не предвидеться, а прочность нужна не слишком велика, то в таком случае можно использовать карьерный песок, который позволит сообщить составу необходимую вязкость.

Песок можно классифицировать в зависимости от фракций зерен, и наиболее пригодным для бетона является крупный, который содержит оптимальное количество средних и мелких зерен.

Кроме того, для приготовления бетонной смеси высокого качества рекомендуется использовать сухой песок с невысокой влажностью. В случае если просушить песок не представляется возможным, рекомендуется уменьшить количество воды при приготовлении бетона.

Цемент

Цемент является наиболее дорогим компонентом бетонной смеси, поскольку является вяжущим веществом. Его производят на специальных цементных заводах, которые можно отнести к тяжелой промышленности. Цемент можно классифицировать по марке и количеству химических добавок.

Самый популярной разновидностью цемента является портландцемент, который имеет в своем составе специальные добавки, улучшающие свойства материала.

Чтобы правильно подобрать необходимую марку цемента для бетона, можно воспользоваться следующими рекомендациями от специалистов:

• Цемент марки М400 и ПЦ400(Д20) наиболее часто используется при строительстве фундамента для частного сектора.
• Цемент марки М400 и ПЦ400 (Д0) не имеют в своем составе добавок, которые позволяют использовать его для фундамента с высокой устойчивостью к воде и морозам.
• Цемент марки М500 и ПЦ500 (Д20) наиболее часто используется при строительстве высокоэтажных, промышленных построек, гипермаркетов и пр.
• ПЦ500 (Д0) используется только для промышленных нужд, чаще всего для участков, где влажность превышает допустимые нормы, а климат является неустойчивым.

Химические добавки

Существует огромное количество различных химических добавок, которые добавляются в бетон для придания различных свойств. Одни могут повышать прочность конечной конструкции, другие повышают морозоустойчивость и позволяют использовать бетон в зимнее время.

Количество воды для бетона определяется в зависимости от необходимой марки бетона и может корректироваться. Для бетона лучше всего использовать не холодную, но и не горячую чистую воду, без всяких примесей.

Процесс приготовления бетона

Рассмотрим процесс приготовления 100 кг бетонной смеси. Для него необходимо подготовить следующий состав:

• Цемент 30 кг.
• Песок 70 кг.
• Щебень 100 кг.

Первое что необходимо сделать, это смешать все сухие составляющие, то есть песок, цемент и щебень до однородной массы. Затем можно постепенно вливать воду, пока смесь не получиться нужной консистенции. Зачастую бетонный раствор напоминает “густой творог” и не растекается.

Также немаловажно помнить, что приготовление бетона должно происходить при плюсовой температуре окружающего воздуха, иначе это может повлиять на характеристики бетона.

В заключение нужно сказать, что для получения высококачественного бетонного раствора необходимо уделять большое внимание его составляющим, в особенности, если бетон заказывается на заводе, поскольку на сегодняшний день существует достаточно много недобросовестных производителей. Цена бетона напрямую зависит от цены всех компонентов, и если стоимость раствора занижена, это может означать только то, что в процессе его изготовления используются дешевые материалы.