Приготовление бетона — состав и пропорция компонентов. Из чего делают бетон.

Этот вид бетона используется для строительства дорожных покрытий, резервуаров для воды, сборных мостовых настилов и подпорных стен. Он обладает высокой прочностью на растяжение и сжатие и быстро набирает полную прочность. Он также имеет меньшую усадку, чем цементный бетон.

Приготовление бетона — состав и пропорция компонентов

Этот жидкий материал необходим для строительства любого масштаба. Однако, несмотря на простоту его состава и преобладание бетона, едва заметные изменения в пропорциях всех компонентов могут привести к очень заметным отклонениям от желаемого результата.

В этой статье мы рассмотрим правильный состав и пропорции бетона, а также функции каждого компонента. Вы также узнаете, как и где производится бетон, и можете ли вы сделать свой собственный бетон. Также речь пойдет о свойствах бетона и о том, как их можно изменить.

Состав бетона: компоненты, их размеры и характеристики

Для изготовления бетона вам понадобятся всего четыре ингредиента:

Если вы смешаете их в правильных пропорциях, то получите бетон без добавок. Однако в строительстве обычно используется бетон, содержащий химические добавки. Они могут влиять на характеристики и свойства материала, например, замедлять или ускорять твердение, делать бетон более водонепроницаемым или более податливым.

Цемент и вода являются основными компонентами бетона. Это вязкая и эластичная субстанция, которая соединяется в цементную пасту, в которой начинается химическая реакция — гидратация. По сути, это затвердевание цемента, при котором выделяется тепло. Качество бетона в значительной степени зависит от цемента.

Цементная паста связывает вместе два других компонента — песок и щебень — и заполняет пространство между ними. Если цемента слишком много, бетон будет сильно усаживаться и сползать, или он будет недостаточно прочным.

Давайте рассмотрим основные свойства всех компонентов бетона.

Цемент

Вяжущее вещество является основным компонентом бетона. Если для изготовления бетона используется некачественный цемент, то материал получается некачественным, дефектным или недостаточно прочным.

Существуют различные марки цемента, от М200 до М700. Однако в большинстве случаев для изготовления бетона используется М400 или М500. Использование цемента более низкого или более высокого качества часто бывает необоснованным.

Важно знать, что цемент — это материал, который со временем теряет свои свойства. Если он хранится в течение длительного времени, его прочность снижается. Например, уже через 30 дней после изготовления цемента прочность его вяжущего снижается на 10%, а через 6 месяцев — в два раза. Поэтому не следует закупать материал в больших количествах, если планируется длительный период строительства.

Ошибочно полагать, что прочность материала зависит от того, сколько цемента содержится в кубе бетона. На самом деле, гораздо важнее водоцементное соотношение. А слишком большое количество цемента означает гораздо большую усадку и высокий риск появления таких дефектов, как коррозия выщелачивания.

Заполнители

В бетоне используются два вида заполнителей — крупный и мелкий. В качестве первого используется щебень — об этом у нас на сайте уже есть большая статья. Керамзит также может использоваться в качестве крупного заполнителя для изготовления легкого бетона.

Фракция заполнителя выбирается в зависимости от назначения, но размер зерен ни в коем случае не должен превышать одной трети толщины готовой конструкции. Обычно используется одновременно несколько фракций крупного заполнителя для уменьшения объема пустот и повышения прочности бетона.

Мелким заполнителем является песок. Подробно об этом мы писали в статье «Песок для бетонных работ». Оптимальным вариантом является использование речного песка, но если вы хотите сэкономить, можно смешать бетон с карьерным песком, но при этом важно проверить его чистоту — примеси в виде глины, ила и грязи делают строительный материал менее прочным.

Следует также измерить влажность песка, чтобы не нарушить водоцементное соотношение — в зависимости от результата рассчитывается количество воды, необходимое для замеса бетона.

Технические характеристики бетона

Свойства бетона включают в себя не только показатель прочности. Марка и класс бетона указывают на прочность бетона на сжатие после затвердевания. Мы уже объясняли разницу между маркой бетона и классом бетона в наших статьях.

Помимо прочности, важна также пластичность:

• пластичность,
• водонепроницаемость,
• морозостойкость.

Пластичность материала говорит нам о том, насколько легко с ним работать. Чем пластичнее бетон, тем легче и точнее он заполняет опалубку.

Сам по себе бетон не является водонепроницаемым. Наоборот, если на неподготовленный бетон попадает слишком много воды, это опасно — она размывает бетонный блок, разрушает арматуру и бетон. Для конструкций, которые часто или постоянно контактируют с водой, используется не только специальный состав, но и соответствующие добавки.

Индекс морозостойкости показывает, сколько циклов замораживания и оттаивания может выдержать бетон без потери прочности. Для улучшения этого свойства используются специальные добавки, но без них нельзя обойтись при строительстве в районах с суровым климатом.

Из чего делают бетон

Причинами выбора бетона для строительства являются его высокая прочность после схватывания и длительный срок службы полученного монолита. Эти свойства обеспечиваются составом бетона, который состоит из следующих компонентов:

• Вяжущее вещество. Необходимо для связывания всех составляющих бетона друг с другом. В качестве вяжущего вещества используют цемент.
• Стандартные заполнители – материалы типа гравия и щебня. Плотность 2,2-3 кг/дм3. Повышает прочность материала.
• Мелкий наполнитель – песок. Заполняет полости между крупными фракциями. Обеспечивает распределение напряжений, позволяющие бетону не растрескаться.
• Вода. Вступает в реакцию с вяжущим веществом, превращая его в монолитную массу.

Помимо того, что бетон состоит из четырех основных компонентов, в него иногда добавляют другие вещества. Эти добавки повышают пластичность, морозостойкость, износостойкость и устойчивость к воздействию жидкостей. Готовые бетонные смеси обычно производятся без добавок.

Цемент

Цемент — один из основных компонентов бетонной смеси. Его качество влияет на прочность и долговечность бетонной смеси. Поэтому лучше всего выбирать цемент марки М500 или М400. Он также должен быть сухим и свежим, так как длительное хранение снижает характеристики вяжущего вещества — через год оно становится непригодным для использования.

Заполнители для бетона

Для приготовления бетонной смеси лучше использовать крупнозернистый песок без добавок. Если он мелкий и сыпучий, то перед добавлением в раствор его следует просеять, чтобы удалить посторонние примеси, такие как земля, ил и глина. Это предотвратит изменение свойств бетона из-за слишком большого количества компонентов в мелком заполнителе.

Для повышения прочности бетона используйте небольшую долю щебня от 5 до 35 мм. Для обеспечения лучшего сцепления с цементом и максимальной прочности затвердевшего бетонного раствора можно выбрать материал с шероховатой текстурой. Если вы хотите сделать хороший бетон в домашних условиях, выбирайте такие виды щебня:

• известняковый – недорогой, но не отличающийся устойчивостью к морозу и влаге, потому не подходящий для бетона, который будет использоваться на улице;
• гравийный, средний по прочности и цене, отличающий большим сроком службы и подходящий для внутренних или наружных бетонных конструкций;
• гранитный, самый прочный и долговечный, устойчивый к влаге и морозу.

Добавление в состав бетона заполнителей различных фракций способствует повышению его прочности. Еще одно требование к наполнителю — чистота ингредиентов, в чем можно убедиться, засыпав щебень в бетонную плиту или брезент.

Добавки

Если бетон замешивается в небольших количествах не вручную, а промышленным способом на заводе, в смесь добавляются дополнительные добавки:

Пропорции материалов

Единого оптимального соотношения ингредиентов бетона не существует, так как оно зависит от типа бетонной конструкции и целевого назначения, а также от качества используемого цемента. Для каждой категории бетона существуют свои соотношения компонентов, которые можно выбрать из приведенной ниже таблицы.

Таблица пропорций цемент/песок/щебень для разных марок бетона.

Марка бетона	Для цемента М400		Для цемента М500
	Массовое соотношение	Объёмное соотношение	Массовое соотношение	Объёмное соотношение
М100	1:4,6:7,0	1:4,1:6,1	1:5,8:8,1	1:5,3:7,1
М150	1:3,6:5,6	1:3,2:5,0	1:4,5:6,7	1:4,0:5,8
М200	1:2,7:4,9	1:2,5:4,2	1:3,5:5,5	1:3,2:4,9
М250	1:2,3:3,8	1:1,9:3,4	1:2,6:4,4	1:2,4:3,9
М300	1:2,0:3,5	1:1,7:3,2	1:2,4:4,4	1:2,2:3,7
М400	1:1,3:2,5	1:1,1:2,4	1:1,7:3,3	1:1,4:2,8

Эти таблицы позволяют рассчитать как объем, так и вес ингредиентов, используемых для изготовления бетона любого качества. Чаще всего используется объемное соотношение, например, при замесе самого бетона для его отмеривания используется ведро

Приготовление бетона

Смешивание бетона в домашних условиях может осуществляться двумя способами: в бетономешалке или вручную. Давайте подробно рассмотрим технику и последовательность каждого способа и посмотрим, как можно определить, что вы приготовили качественный материал.

Как замешать бетон своими руками в домашних условиях

Если вы решили замешивать бетонный раствор вручную, вам необходимо выполнить следующие действия:

1. Приготовить мотыгу, лопату, ёмкость для замешивания и нужное количество компонентов. Соотношение выбирается в соответствии с выбранной пропорцией – лучше всего по объёмному соотношению.
2. Высыпать в ёмкость сначала цемент, затем – добавить песок и, в последнюю очередь, щебень. Перемешать пока ещё сухую смесь с помощью мотыги.
3. Добавить нужное количество воды (около 0,5-0,6 по массе цемента) и тщательно перемешать компоненты. Особое внимание уделять нижнему слою и тем материалам, которые осели по углам. Если перемешивать сложно – увеличить количество воды, но не увлекаться так как вода уменьшает итоговуб марку бетонной смеси.
4. Продолжать перемешивание до тех пор, пока материал не начнёт сползать с лопаты, не расслаиваясь. Для этого следует периодически проверять состояние бетонного раствора.

Ручное перемешивание рекомендуется только в том случае, если требуется небольшое количество бетона. Однако если материал необходимо перемешивать непрерывно, рекомендуется выбрать способ производства с использованием бетономешалки.

Рекомендуем посмотреть видео с инструкциями о том, как сделать бетон вручную в домашних условиях.

Приготовление с помощью бетономешалки

Чтобы правильно приготовить бетонный раствор, необходимо выполнить следующие действия:

1. Добавить в барабан бетономешалки нужное количество воды – меньшее, чем при ручном приготовлении.
2. Засыпать цемент, а после него – песок.
3. Выполнять перемешивание около 3 минут.
4. Засыпать добавки, в первую очередь – пластификаторы.
5. Добавить в раствор последний ингредиент – щебень.
6. Перемешивать бетонный раствор в течение 10 минут. Если он получился слишком густым, добавить воды и перемешать ещё раз.
7. Выгрузить готовый состав и сразу же промыть бак бетономешалки.

Если новый замес делается сразу после предыдущего, рекомендуется добавить немного меньше воды, чем в первый раз, так как емкость уже влажная.

Проверка качества

Если вы решили замешивать бетон в домашних условиях, вам следует ознакомиться с основными вариантами контроля качества:

• правильность выбора нужного количества компонентов можно проверить, контролируя однородность раствора – в нём не должно быть комков или оседающего на дне щебня;
• убедиться в достаточном количестве песка и щебня помогает «цементное молочко» – если оно проступает до уплотнения раствора вибрацией, пропорция выбрана неверно;
• на поверхности смеси не должно быть лишней влаги, наличие которой увеличивает риск усадки бетона, проседания застывшего материала и появление на нём трещин.

Это не занимает много времени и не требует серьезных знаний в области изготовления бетона. Он не требует особых навыков или специальных знаний, но с его помощью можно выявить нарушение пропорций и принять необходимые меры — удалить лишнюю влагу, добавить нужное количество цемента, песка или гравия, если это необходимо.

Состав бетона: из чего состоит бетонная смесь, пропорции и соотношение компонентов

Бетон — это строительный материал, широко используемый в городском и промышленном строительстве. Существует множество видов бетона.

Наиболее популярным является тяжелый бетон, в котором в качестве вяжущего вещества используется цемент. Его свойства регламентированы ГОСТ 26633-2015. Легкие бетоны — газобетон, пенобетон, материалы с пористыми заполнителями, соответствующие ГОСТ 25820-2014, — используются при высоких требованиях к теплоизоляционным свойствам.

Среди легких бетонов отдельные производители чаще всего выбирают смеси с керамзитобетоном в качестве заполнителя и цементом в качестве вяжущего.

Из чего состоит тяжелый бетон: основные компоненты смесей на цементном вяжущем

К тяжелым бетонам относятся бетонные смеси с плотностью 2000 кг/м 3 и более. Тяжелый бетон состоит из: вяжущего, крупного и мелкого заполнителей, модифицирующих добавок, пигментов и воды.

Цемент

Портландцемент марок М400 (В 32,5) и М500 (В42,5) с 0-20% минеральных добавок широко используется в качестве вяжущего в строительстве. Согласно новому ГОСТ 31108-2016, портландцемент с минеральными добавками классифицируется как ЦЕМ II с уточнением класса прочности. Для индивидуального строительства чаще всего используется вяжущее ЦЕМ II 32,5 (М400). Для строительства сооружений, рассчитанных на большие нагрузки, требуется CEM II 42.5 (М500).

При покупке вяжущего необходимо обращать внимание на целостность упаковки и прочность материала. Свежий цемент представляет собой порошкообразный материал без комков и уплотнений.

Если в таре с вяжущим веществом видны заметные уплотненные участки, то материал уже непригоден для использования, так как он частично или полностью утратил свои вяжущие свойства.

Песок

В качестве мелкого заполнителя используется песок, отвечающий требованиям ГОСТ 8736-2014. Стандарт ограничивает содержание пылевидных и глинистых частиц, которые существенно влияют на свойства пластичной бетонной смеси и готового бетона. В строительстве используется песок: Карьерный песок, просеянный или рекультивированный песок, речной песок, из которого удалены частицы ила. При приготовлении смеси необходимо учитывать влажность мелких заполнителей. Все пропорции должны быть рассчитаны с использованием сухого песка. Использование влажного сыпучего песка может нарушить оптимальное соотношение компонентов и привести к снижению прочности готового бетона.

Щебень

Щебень — сыпучий материал, получаемый при дроблении горных пород, гравия, обычно используется в качестве крупного заполнителя.

Оптимальная фракция щебня выбирается в зависимости от области применения:

• 5-10 – это материал с самым мелким зерном. Используется при производстве тонкостенных ЖБИ, для оптимизации фракционного состава бетонной смеси с крупнофракционным заполнителем.
• 5-20 – сыпучее пользуется большим спросом при производстве ЖБИ, в малоэтажном строительстве, при сооружении мостовых конструкций.
• 20-40 – средняя фракция. Востребована при возведении фундаментов многоэтажных зданий, строительстве объектов производственного назначения, автомобильных и железных дорог.
• 40-70 – крупнозернистый материал. Используется при строительстве крупногабаритных объектов, автодорог. Таким щебнем отсыпают на участках строительства временные дороги, по которым будет передвигаться тяжелая техника.
• 70-120 . Это крупнофракционное сыпучее применяется при создании габионов, строительстве сооружений, для отделки водоемов и бассейнов.

При выборе щебня учитывается не только его фракция, но и другие параметры:

• Прочность . Эта характеристика зависит от прочности исходной породы. Наиболее прочными являются базальтовый и гранитный щебень марок 1200-1600. Недостатком гранитного щебня является высокий радиоактивный фон, присущий многим его месторождениям. Следующий по прочности – гравийный щебень марок 800-1000. Известняковый щебень М600-М800.
• Морозостойкость . Это способность выдерживать определенное количество циклов замораживания/оттаивания. Характеризуется маркой. В строительстве используется щебень не ниже марки F300.
• Радиоактивный фон . Для использования в жилом строительстве к использованию допускается только щебень I класса радиоактивности.

Состав тяжелого бетона: пропорции компонентов в смесях разных марок прочности

Состав смеси и фракция определяются классом прочности, необходимым для применения:

• М100 (В 7,5). Малопрочный материал, используемый на начальных этапах строительства для устройства подстилающего слоя перед заливкой ленточных и плитных фундаментов, установки бортового камня.
• М150 (В 10, В 12,5). Применяется в подготовительных строительных работах, для устройства стяжек пола, не предназначенных для восприятия серьезных нагрузок, в дорожном строительстве, для монтажа бортового камня.
• М200 (В 15) – М300 (В 22,5). Это популярные строительные материалы, используемые при возведении фундаментных конструкций, изготовлении ЖБИ, устройстве подпорных стен.
• М350 (В 20). Бетон, используемый при производстве ЖБИ, предназначенных для восприятия серьезных нагрузок, – плит перекрытия, колонн, балок, чаш бассейнов.
• М400 (В 30) и выше. Эти высокопрочные бетоны в рядовом гражданском и промышленном строительстве не используются. Их области применения – строительство мостов, банковских хранилищ, гидротехнических сооружений.

Таблица составов бетона для различных классов прочности.

Состав бетонной сухой смеси С/П/М по массе, кг

Состав бетонной сухой смеси С/П/У/СП по объему, м 3

Соотношение основных компонентов смеси и таблицы пропорций бетона

Строительный блок представляет собой пластичную цементную пасту, которая еще не затвердела. Его основными составляющими являются цемент, песок и вода, которые можно использовать только в тех случаях, когда требуется укладка раствора, штукатурка стен или кирпича. В других случаях для придания смеси дополнительной прочности добавляются крупные заполнители. Во всех случаях наиболее важной характеристикой является показатель ЛОС (или водоцементный показатель). Это массовое соотношение между сухим цементным порошком и водой.

Коэффициент напрямую влияет на плотность и прочность затвердевшего материала. Отсутствие влаги снижает качество строительства, так как цементный порошок не содержит влаги и не растворяется. Избыток воды не вступает в реакцию с порошком и остается внутри монолита в виде пустот. Все это снижает качество материала. В идеале значение ORC составляет 0,5, т.е. на 2 кг порошка требуется 1 кг воды. Необходимо учитывать свойства различных наполнителей, которые могут быть влажными или сухими. В последнем случае все они вытягивают влагу из раствора.

Еще один нюанс. Смесь с идеальным ВВК является твердой. Ее очень трудно равномерно распределить в формах руками. Поэтому на практике она становится довольно жидкой. Чтобы сохранить прочность, увеличивают количество цементного сырья, что приводит к его избытку. Можно поступить иначе и добавить пластификатор. Это соединение, которое улучшает текучесть массы. Стоит он недешево, поэтому на стройках домов его можно заменить любым моющим средством. Вы растворяете его в воде, даете пене осесть и только потом добавляете в смесь.

Правильно рассчитайте пропорции цемента и песка для бетона. Основная сложность заключается в том, что в рекомендациях часто указывается массовое соотношение ингредиентов. На строительной площадке непрактично постоянно взвешивать сырье для раствора, поэтому оптимальным вариантом является объемное соотношение. Строители обычно используют в качестве ориентира стандартное 10-литровое ведро. В нем можно легко отмерить сухие ингредиенты. Добавление воды составляет ровно половину веса цементного порошка. Проще один раз взвесить цемент, затем отмерить воду и сконцентрироваться на результате.

Высокопрочный бетон

Прочность на сжатие: более 40 МПа.

Как следует из названия, высокопрочный бетон имеет более высокую прочность на сжатие, чем обычный бетон. Он изготавливается путем снижения водоцементного отношения до 0,35 и добавления кремнеземистого порошка и суперпластификатора.

Кремнеземистый песок предотвращает образование кристаллов гидроксида кальция в смеси, а суперпластификаторы улучшают обрабатываемость смеси.

Поскольку этот тип бетона имеет более высокий модуль упругости, что повышает устойчивость и снижает деформацию, его можно использовать в более широком диапазоне применений.

Высокопрочный бетон в основном используется для строительства высотных зданий (более 30 этажей) и длинных мостов. Он используется в таких элементах, как фундамент, стены на сдвиг и колонны, особенно на нижних этажах, которые подвергаются наибольшим нагрузкам.

Кроме того, высокопрочный бетон может уменьшить размер колонн и балок. Для 50-этажного строения с колоннами высотой 1 м при использовании бетона 28 МПа диаметр колонн может быть уменьшен примерно на 33% при использовании бетона 55 МПа.

Высокоэффективный бетон

Прочность на сжатие: выше 55 МПа.

Высококачественный бетон разработан таким образом, чтобы быть прочнее, долговечнее и иметь лучшие механические свойства, чем обычный бетон. Он содержит те же ингредиенты, что и обычный бетон, но пропорции и производственные процессы отличаются, чтобы соответствовать структурным и экологическим требованиям проекта.

Высокие эксплуатационные характеристики не всегда означают высокую прочность. Это также может означать: удобоукладываемость, проницаемость, химическую стойкость, плотность, стабильность объема, долговечность и долговременные механические свойства.

Сверхвысокопрочный бетон имеет прочность на сжатие более 150 МПа. Он изготавливается из высокопрочного портландцемента, тонких стальных волокон, кварцевого порошка, мелкого песка, высокопористых водоудерживающих добавок и уникальной смеси реактивных порошков.

В последние 20 лет сверхпрочный бетон вызывает большой интерес в разных странах. Он используется для строительства архитектурных элементов, мостов, морских сооружений и вертикальных элементов.

Часто задаваемые вопросы

Какой бетон самый прочный из когда-либо производимых?

В 2020 году исследователи из Университета Канадзавы в Японии разработали непористый бетон, армированный стальными волокнами, с самой высокой в мире прочностью на сжатие 400 МПа. Они обнаружили, что увеличение содержания стальных волокон с 1 до 2% может уменьшить повреждения от ударов на 30-50%.

Почему бетон используется в качестве строительного материала?

Из всех строительных материалов, используемых во всем мире, бетон является наиболее эффективной и действенной смесью. Он имеет множество преимуществ перед другими материалами. Пример.

• Затвердевает при температуре окружающей среды
• Может быть отлит в сложные формы
• Выдерживает высокие температуры
• Обладает отличными водостойкими свойствами
• Не горит, не ржавеет и не гниет
• Имеет низкие производственные и эксплуатационные расходы по сравнению с другими материалами, такими как сталь.

Какое будущее у бетонной промышленности?

Мировое потребление бетона в два раза превышает потребление пластика, дерева, алюминия и стали вместе взятых. В этой отрасли действует множество игроков, включая производителей, поставщиков строительных материалов, подрядчиков, архитекторов, инженеров, научно-исследовательские и образовательные учреждения.

По оценкам, мировой рынок готовых бетонных смесей достигнет 400,1 триллиона к 2027 году, темпы роста с 2020 по 2027 год составят 8,2%.

Основными факторами роста являются рост населения и урбанизация, что увеличивает количество жилищных проектов. Рост будет ускоряться за счет бурно развивающегося торгового сектора и государственных инвестиций в строительство и восстановление дорог.