Состав бетона: пропорции, свойства. Химия бетона


Бытовая химия в бетоне: заблуждения и последствия

Sika_обложка_2.jpg

Безудержное стремление человека к непрерывному «изобретению велосипеда» и неуёмное желание своими руками превзойти профессиональные строительные решения, в последнее время породило множество опасных рекомендаций по самостоятельному приготовлению бетонной смеси с применением различных средств бытовой химии. Например, для повышения пластичности бетонного раствора мнимые профессионалы советуют использовать бытовые моющие средства, шампуни и стиральные порошки. Тысячи интернет-страниц заполнены чудодейственными рецептами бетонных смесей с применением популярных моющих средств и бытового мыла, пластичность которых вызывает у мастеров искренний восторг при заливке в опалубку.

Sika_обложка_1.jpgSika_обложка_3.jpg

Главной задачей, которую преследуют все эти изобретатели, является экономия на покупке специальных добавок-пластификаторов, используемых на бетонных заводах и предназначенных для производства высококачественного бетона. И это несмотря на то, что первые пластифицирующие добавки для бетона в России появились ещё в 30-е годы предыдущего столетия, а их активное применение началось ближе к 60-ым. На текущий момент рынок профессиональных материалов для бетонов и растворов изобилует добавками для любых целей и задач.

Что касается решений для частного строительства, то заметный прорыв наступил только в последнем десятилетии. Ряд крупных компаний, работающих в области производства профессиональной строительной химии, начали выводить на розничный рынок целый спектр адаптированных решений, предназначенных в первую очередь для индивидуальных мастеров, прорабов и энтузиастов.

Для того чтобы разобраться в размерах экономии строителей-рационализаторов, использующих бытовую химию в качестве пластифицирующих добавок, и возможных последствиях их рационализаторского труда, достаточно провести один несложный лабораторный эксперимент. Для этого потребуются два одинаковых состава бетонной смеси, к примеру, марки М400, содержащих равное количество цемента, песка и щебня. Отличаться же составы будут только количеством воды, необходимой для получения высокой пластичности смеси, и используемой добавкой.

Именно такой эксперимент провели специалисты компании Sika в своей лаборатории. В составе №1 был использован суперпластификатор SikaPlast 520N, а в составе №2 одно из популярных моющих средств.

Количество

Состав №1

Состав №2

Цемент ЦЕМ I 42,5

3,2 кг

3,2 кг

Песок

6,88 кг

6,88 кг

Щебень 5-20

8 кг

8 кг

Вода

1,41 л

1,62 л

Добавка

40 г

(SikaPlast 520N)

8 г

(моющее средство)

Расходы добавок подбирались таким образом, чтобы оба состава бетонной смеси имели равновысокую пластичность, при которой укладка раствора в опалубку требует минимальных усилий. Как мы видим, расход популярного моющего средства оказался ниже профессионального пластификатора. Приведённая стоимость добавки SikaPlast 520N в составе №1 составила 11,28 ₽, а в составе №2 – 1,47 ₽ (на основании средней розничной цены материалов на март 2017 года). На первый взгляд выгода от применения бытовой химии очевидна.

Лаборатория.jpgОбразцы.jpg

Проверим так ли это в лабораторных испытаниях. Дело в том, что моющие средства в бетоне можно сравнить с айсбергами в Атлантическом океане – основная их часть, представляющая угрозу, скрыта от невооруженного взгляда обывателя. Взглянем на основную характеристику бетона – его прочность на сжатие. После приготовления двух наших составов мы сделали по 4 образца каждого состава и поместили их в камеру нормального хранения на 28 суток, ведь именно столько бетон набирает марочную прочность. Результаты испытаний на гидравлическом прессе, очевидные для профессионалов, могут шокировать неподготовленного человека. Усреднённая прочность бетона по 4 образцам, приготовленного с помощью профессионального пластификатора, составила 640 кН, что соответствует марке бетона М600. Данное значение сильно превосходит типовую марку бетона М350-М400, а вот со вторым составом дела обстоят иначе.

Показатели прочности бетона с использованием добавки SikaPlast 520N (Состав №1):

Пресс_добавка_показатели.jpg

Показатели прочности бетона с использованием моющего средства (Состав №2):

Пресс_моющее_средство.jpg

Последствием применения моющего средства стало угрожающее падение прочности бетона – всего 99 кН, что даже не дотягивает до марки бетона М100, и образование ярко выраженной пористой структуры цементного камня. Подобной прочности недостаточно даже для стяжки в бытовых помещениях, не говоря уже о фундаментах и перекрытиях зданий. Результаты измерений образцов, приготовленных с применением моющего средства, показали колоссальное вовлечение воздуха в бетонную смесь - 20%. На практике, помимо резкого падения прочности фундамента и его несущей способности, вы получите высокое водопоглощение конструкции и быстрое разрушение бетона под действием отрицательных температур в осенне-зимний период. И стоит отметить то, что подобное обрушение прочности произошло всего-навсего из-за 8 г моющего средства, а ведь на практике строители редко когда ограничивают себя при дозировании подобных «добавок», наливая его колпачками или стаканами. В итоге, кажущаяся выгода от применения бытового моющего средства обернулась колоссальным падением прочности бетона и недолговечностью сооружения.

Кирилл Лебедев. Технический специалист отдела "Бетон" корпорации Sika.

Статья подготовлена совместно с порталом forumhouse.ru.

sikahome.ru

Состав бетона: пропорции компонентов, характеристики

  1. Главная
  2. Статьи
Определение состава бетона

Использование бетонной смеси в современном строительстве уже настолько распространено, что без этого материала трудно представить себе возможность сооружения прочного и надежного здания. Но перед тем как его использовать, нужно знать состав бетона, пропорции и назначение используемых компонентов для его изготовления.

Рекомендуем читать:

Фрезеровальные машины по бетону

Характеристики и основные компоненты

Бетонной массой называется смесь нескольких ингредиентов, которые после смешивания обладают способностью затвердевать и образовывать прочную, подобную камню, массу.

Для его изготовления в большинстве случаев используется 4 основных составляющих:

  • Цемент;

  • Вода;

  • Песок;

  • Щебень.

Состав бетона Основные компоненты и пропорции

При изготовлении раствора необходимо использовать все компоненты в точном количестве и с подходящими характеристиками. Именно поэтому только товарный бетон, изготовленный в заводских условиях, может обладать нужными для конкретных целей показателями.

Так же в производственном процессе могут применять пластификаторы и добавки для получения материала с увеличенными характеристиками морозостойкости, водоустойчивости и др. Но их начинают использовать все реже – более эффективной является пропитка для бетона.

Цемент

Выполняет функцию основного связующего вещества. Основой для его выбора является марка. Чем выше марка, тем более прочной будет структура будущего искусственного камня.

Смесь с минимальным содержанием вяжущей составляющей называют тощий бетон. Его применяют для ряда строительных работ, выполнение которых не требует максимальной прочности железобетона.

Вода

Она используется в качестве растворителя для цемента – он в торговом виде имеет вид сухого порошка.

Огромное значение в производстве имеет соотношение воды и цемента.

Состав бетона Основные компоненты и пропорции

Песок

Выступает в роли мелкого заполнителя. Он необходим для образования структурного каркаса материала. Получается, что цементный раствор связывает частички наполнителей между собой и в итоге выходит прочная и долговечная структура.

Щебень

Является крупным наполнителем. Позволяет изготавливать тяжелый бетон, который отличается довольно высокой прочностью после затвердевания, а также обладает отличной несущей способностью.

Пропорции

Как уже говорилось, чтобы железобетонное изделие было способно выдерживать возложенные на него нагрузки, надо при создании смеси применять нужные компоненты и в нужном количестве.

Стандартный цементный раствор после затвердевания отличается большой прочностью, но это увеличивает уровень теплопроводности. Для повышения теплоэффективности определенных частей конструкции изготавливают смесь с керамзитом.

К примеру, создать бетонный раствор со стандартными характеристиками, можно используя составляющие в следующем соотношении:

Раньше гидроизоляция бетона выполнялась специальными материалами. Теперь для этих целей используется пропитка бетона.

Подбор состава

Состав и пропорции бетона марки - таблица

Для изготовления качественного бетонного раствора нужно не только знать точные пропорции, но и подбирать:

  • Цемент с определенной маркой;

  • Песок с допустимым уровнем примесей и размером крупиц;

  • Щебень из определенного вида горной породы, который имеет подходящий размер фракций.

При промышленном производстве постоянно проверяют даже химическую составляющую воды и формы крупных заполнителей – они особым образом влияют на прочность будущей структуры. Именно это делает заводской продукт в разы лучше изготовленного самостоятельно.

Только при изготовлении в условиях завода можно получить оптимальный химический состав бетона. Пропорции и свойства компонентов определяются с помощью специального оборудования и качественного анализа.

m-s13.ru

Работа - Бетон - Химия

РЕФЕРАТ

По химии

На тему «Бетон»

Ученика 9 «А» класса

Школы-гимназии №5

Г. Марьина Горка

Ходневича Тимофея

Архктура- важный показатель исторического развития человечества. В зависимости от того как развивались люди, развивалась и архитектура, а в следствие и строительные материалы.

Известняк, по-видимому, был первым строительным материалом, какой использовал человек. Из его плит сооружены египетские пирамиды и Великая китайская стена. Наша столица Москва прозвана белокаменной именно потому, что многие ее здания возведены из известняка. Прочность кладки древних сооружений обеспечивалась идеальной подгонкой камней. (Вяжущие материалы тогда не применяли вовсе. Их научились приготавливать много позже.)

Бетон был изобретён ещё в Древнем Риме. Они изобрели бетон, который, застывая, приобретал прочность и долговечность камня. Все это позволило римлянам создать величественное

Лишь несколько лет назад люди начали сооружать стены из многотонных блоков и панелей. Некоторые из них делаются ростом не в один, а в два этажа. Появились железобетонные плиты, способные сразу перекрыть комнату в 25 квадратных метров. Весят эти конструкции по 10-15 тонн. Если доведется укладывать их на место — соседа на помощь не позовешь. Но не будем забегать вперед. Разговор об этом еще впереди.

Приходилось ли вам наблюдать, как разбирают старинные здания? Это очень нелегкое дело. Рабочие с превеликим трудом отламывают от стен кирпичи. Может быть, наши пращуры знали какой-нибудь секрет кладки? Нет. Оказывается, податливый, мягкий, как тесто, известковый раствор, которым скрепляли кирпичи, впитывает в себя углекислый газ из воздуха. Постепенно он становится тем же крепышом, каким был первоначально, — известняком. В современном строительстве известь почти не применяется. Во-первых, масса слишком долго твердеет; во-вторых, сохнет она недостаточно быстро; и в-третьих, прочность шва невелика.

Но известковый раствор не единственный 'вяжущий материал, который использовался в строительстве.

В настоящее время основной вяжущий материал в строительстве — цемент. Производство цемента — процесс весьма трудоемкий. Сначала в огромные печи загружают измельченную шихту- известняк и глину, а затем снизу подают топливо: природный газ, угольную пыль или распыленный мазут. При сгорании топлива печь разогревается до 1500 градусов. Известняк разлагается, а образующаяся окись кальция реагирует с составными частями глины, образуя силикаты и алюминаты кальция. Смесь выходит из печи в виде мелких зерен — цементного клинкера. Его перемалывают в серовато-зеленый порошок и отправляют потребителям. В настоящее время вместо искусственно приготовленной смеси известняка и глины применяют мергели — породы, которые по составу соответствуют цементной смеси. Химический состав цементов выражают обычно в процентах содержащихся в них оксидов. Весовое отношение оксида кальция к остальным оксидам называется гидромодулем цемента и характеризует его технические свойства, например, способность к затвердеванию. Для силикатных цементов гидромодуль близок к двум.

Строители предъявляют к цементу высокие требования. Он должен хорошо схватываться после смешивания с водой и песком, но через определенный промежуток времени (45- 60 минут), чтобы успеть доставить его к рабочему месту и уложить. По теории академика А. А. Байкова, схватывание цемента проходит в три стадии. Сначала происходит гидратация частичек смеси с образованием гидрооксида кальция, который, выделяясь в аморфном состоянии, склеивает цементные крупинки. Вторая стадия — собственно схватывание цемента. Затем начинается третья — кристаллизация, или отвердевание. Частички гидрооксида кальция укрупняются, превращаясь в игольчатые кристаллы, которые как бы прошивают аморфную массу силиката кальция, уплотняя ее. Следует отметить, что для затвердевания цемента необходима не слишком низкая температура. Поэтому зимой строители принимают меры для обогрева строящихся сооружений.

Более высокими качествами, чем силикатный, обладает глиноземистый цемент, который получают при употреблении глин с малым содержанием кремнезема. Главной составной частью такого цемента являются алюминаты кальция. Он дороже силикатного, но имеет ряд преимуществ. Так, глиноземистый цемент лучше противостоит действию морской воды, быстрее схватывается, а кроме того, присоединение воды к алюминатам кальция — реакция экзотермическая. Это очень важно, так как можно вести работы в зимнее время, не тратя средства на обогрев конструкций. Уже через сутки затвердевший глиноземистый цемент имеет такую прочность, какую силикатный приобретает лишь через месяц. Не случайно этот цемент называют каменным клеем. С его помощью удается приготовить бетон, который не боится воды, не горит в огне, служит долго и надежно.

Но при высокой температуре он плавится. И потом, если бы мы начали строить дома из стали, то стены зданий пришлось бы сделать в 40 раз толще бетонных: металлы легко отдают тепло. Когда люди взвесили все «за» и «против», то оказалось, что лучше бетона нет строительного материала. Получают его, смешивая цемент, щебень, песок и воду. При этом наполнитель обволакивается цементным раствором, укладывается в соответствующие формы, тщательно трамбуется. Затвердевшая масса образует прочнейший монолит. Бетоны классифицируются по прочности, объемному весу и применению. Наиболее важная характеристика получаемого материала — объемный вес. Так, тяжелые бетоны — те, что применяются чаще всего, — имеют объемный вес порядка двух тонн на кубический метр. Легкие и сверхлегкие — от полутора тонн до трехсот килограммов на кубометр. Облегчают бетонные конструкции, вводя в качестве наполнителя шлаки, пемзу, туфовый щебень, керамзит (вспученную глину). Особо легкие марки бетонов получают, вспенивая массу различными способами. Так рождается пенобетон (воздушные пузырьки образуют замкнутые «полости») и поробетон, где пустоты сообщаются между собой.

Всем хорош бетон, но и у него есть недостаок: камень был слаб на разрыв. Излечить бетон от этого недуга удалось безвестному французскому садовнику Ж. Монье. Он первым показал миру вещь, изготовленную из нового материала.

Произошло это при таких обстоятельствах. Корни пальм, выращенных садовником, быстро разрывали деревянные бочки. Тогда Монье решил сделать их из бетона. Эти кадки служили дольше, но при перевозке на дальние расстояния они разваливались… Монье все же нашел выход из затруднительного положения. Он взял две деревянные бочки, одну побольше, другую поменьше, и поставил их одну в другую, опустил вдоль стенок железные стержни, залил промежуток цементным раствором. Когда он затвердел, садовник сбил обручи, разбросал доски. Цветочная кадка получилась на редкость прочной. Она отлично выдержала напор корней пальм. Так впервые, сам того не сознавая, Монье сделал открытие, которому вскоре суждено было найти широкое распространение во всех странах мира. Несокрушимый союз бетона и железа открыл новую эпоху в строительной технике.

На первых порах сооружения делались монолитными. Каждая постройка воздвигалась как бы дважды: один раз в дереве (в виде опалубки, точно воспроизводившей колонну или балку), а второй раз в бетоне, заполнявшем форму, внутри которой находилась железная арматура — стальные мышцы камня. Вскоре строители поняли, что этот способ нерационален. Ведь окружающая нас природа творит, затрачивая меньше средств и усилий. Она не создает сначала, русло реки, а потом реку. Разве так уж необходимо человеку воспроизводить свой замысел дважды? И выход был найден. Появился сборный железобетон. Используя его, строители втрое сократили трудовые затраты, резко ускорили темпы возведения зданий.

Разумеется, железобетон не отменил ни кирпич, ни известковый камень, ни дерево. Им человек всегда найдет разумное применение. Но железобетону, конечно, принадлежит будущее. Его можно производить и применять всюду.

Кроме него получают и некоторые другие бетоны специального назначения. Так, если вместо обычного песка взять кварцевый или мелкораздробленный гранит, получится бетон не боящийся разрушающего действия кислот. Добавка хлористого кальция делает материал морозостойким, небольших количеств сульфата бария — рентгенонепроницаемым. Не очень давно специалисты изобрели бетон, который прекрасно сопротивляется истиранию. Получают его, смешивая бетон со стальными опилками.

Трудно даже перечислить все «специальности» этого материала. Из него делают станины для станков, панели, трубы, плиты для тротуаров и автомобильных дорог, шпалы, причалы и многое другое.

Применение сборных железобетонных конструкций имеет неоспоримые достоинства. Это ясно каждому. Но при колоссальном размахе современного промышленного и гражданского строительства в наших городах появляется множество с виду совершенно неотличимых друг от друга зданий. В новых районах трудно ориентироваться, и это создает известные неудобства. Отделка фасадов домов мозаикой слишком дорога, а окраска весьма недолговечна и под действием промышленных выбросов, сильных дождей быстро теряет свою привлекательность. Остроумно решил проблему ленинградский ученый Н. Г. Корсак.Он предложил окрашивать железобетонные панели… пламенем. Ученый рассуждал примерно так: бетон — это смесь минералов, где каждый компонент имеет свой специфический состав и цвет. Термическая обработка при температуре около 2000 градусов должна изменять цвет материала. Так оно и оказалось. Бетон покрывался тонкой стеклообразной цветной пленкой. Позже было выяснено, что бетонную поверхность можно окрашивать в самые различные цвета, изменяя лишь химический состав пламени: нейтральное окрашивает в светлые тона, а окислительное — в темные. Такое покрытие не боится резких колебаний температуры, дождя, снега, прямых солнечных лучей. Кроме того, «автолит» (так назвал изобретатель этот стекловидный слой) легко очищается от копоти и грязи даже после небольшого дождя. Новый метод очень перспективен и уже прошел испытание в некоторых городах страны.

www.ronl.ru


Смотрите также