Как замесить бетон — материалы, технология, практические советы
Как замесить бетон? С таким непростым вопросом сталкиваются многие застройщики, решившие своими руками на своем участке построить какое-либо сооружение.
Если проанализировать состав материалов, применяемых для строительства и благоустройства, то львиную долю в этом перечне будут занимать бетонные изделия. Поэтому, чтобы избежать многих нештатных ситуаций в период эксплуатации собственного домостроения рекомендуем внимательно прочитать эту публикацию, а для закрепления материала посмотреть видео в этой статье.
Общие сведения
Бетонами именуют искусственные материалы, которые являются продуктами твердения перемешанных и уплотненных смесей, состоящих из соединения органических или минеральных вяжущих с водой, и мелкими или крупными заполнителями, взятыми в определенных пропорциях.
Цемент и вода выполняют функции активных компонентов бетона. В результате химической реакции между этими составляющими формируется цементный камень, скрепляющий присутствующий в растворе заполнитель в единую монолитную систему.
Заполнители выступают в качестве инертных материалов и выполняют функции структурообразователей. Тем не менее они значительно влияют на свойства бетона, формируя его пористость, изменяя сроки схватывания, регулируя этим прочность и долговечность конструкций.
В качестве заполнителей обычно применяют горные породы, распространенные в регионе строительства, а также твердые отходы местных промышленных предприятий (шлак, зола и пр.).
Основной объем смеси — это 90% вода + заполнители, и 10–15% цемента. Поэтому чем ниже цена применяемых заполнителей, тем ниже себестоимость готового изделия.
Для регулирования прочностных характеристик в состав бетонной смеси вводят различные модифицирующие добавки, которые замедляют или ускоряют твердение бетона, повышают пластичность и удобоукладываемость смесей. Улучшают морозостойкость и регулируют внутренние деформации, возникающие в момент формования изделий.
Сам бетон представляет собой хрупкий материал. Для повышения прочности, в момент восприятия механических нагрузок, конструкции усиливают стальными арматурными стержнями.
Совместная работа бетона и арматуры обусловливается качественным сцеплением и сравнительно равными температурными значениями линейного расширения. Железобетонные конструкции могут изготавливать как на полигонах, в заводских условиях (сборные), так и непосредственно на строительной площадке своими руками (монолитный бетон).
Технология производства смесей включает в себя следующие этапы:
- подготовка сырья;
- определение и выбор состава с учетом необходимых конструктивных требований;
- дозирование компонентов (цемент, заполнители, добавки и пр.), и расчет необходимого объема для конкретной конструкции;
- приготовление и транспортировка к месту укладки;
- заполнение формы или опалубки;
- уплотнение раствора;
- последующее твердение с учетом рекомендуемой технологии, предусмотренной для такого рода покрытий.
Калькулятор объема бетона
Материалы
Все эксплуатационные характеристики конструкций напрямую зависят от типа и марки применяемой бетонной смеси. Класс или марка бетона зависит от свойств используемых материалов и в первую очередь вяжущих.
Вяжущие
Для изготовления ответственных строительных конструкций (фундаменты, колонны, перекрытия и пр.) наиболее часто применяют неорганические вяжущие материалы. Эти вещества при соединении с водой превращаются из жидких тестообразных смесей в прочное камневидное изделие.
Самое распространенное вяжущее при производстве тяжелых бетонов — это портландцементы. Портландцемент представляет собой порошкообразное вещество серого цвета, получаемое путем помола клинкера (75%) с незначительной добавкой гипса (25%).
В зависимости от требуемой марки, в состав клинкера могут добавлять тонкомолотые доменные шлаки или активные кремнеземистые добавки.
Главным свойством любого цемента является его прочность, характеризующаяся маркой выбранного материала. Для производства бетона, с учетом проектных требований, применяют цементы, прочность при сжатии которых находится в пределах от 30 до 60 Мпа, что соответствует маркам М300–М600.
Марка 600 применяется только в особом случае, в основном при изготовлении смесей специального назначения. Прочность бетона нарастает тем быстрее, чем выше марка используемого цемента. Например, смесь, приготовленная на марке М500, уже через 3 суток, имеет показатель прочности 20–25 Мпа.
К сведению: применение цемента высоких марок, позволяет уменьшить время твердения смесей, что в значительной мере сокращает процесс изготовления железобетонных изделий.
Структурообразователи
Введение в бетон крупных и мелких заполнителей позволяет значительно уменьшить объем применяемого цемента, являющегося наиболее дорогостоящим компонентом. Заполнитель наравне со структурообразованием значительно снижает усадку, воспринимая на себя линейные расширения, возникающие в период твердения изделий.
По типу различают два вида заполнителей — рядовой, содержащий в своем составе зерна всевозможных размеров и фракционный — калиброванного состава (например, 5–10 мм.).
Зерновой состав называется непрерывным, если в нем содержатся фракции от наименьшей до наибольшей. Если же структура состоит из наименьших и наибольших размеров и отсутствуют зерна промежуточных значений, то такой состав называется прерывистым.
Подсказки: при использовании заполнителей непрерывного состава получаются смеси более подвижные и менее склонные к расслаиванию.
В производстве тяжелых бетонов используют фракции, состоящие из крупного (щебень, гравий) и мелкого (песок) заполнителя.
Природные пески в зависимости от способа получения, региона строительства и условий залегания могут быть:
- речными;
- морскими;
- горными;
- искусственными (отсевы дробления щебня).
Для приготовления бетона рекомендуют применять более крупные фракции (см. фото ниже). В этом случае содержание песка необходимо определять опытным путем. Поскольку, избыточное содержание крупных частиц может привести к большой пористости, а это повышенный расход цемента.
По нормам пористость не должна превышать 38%.
В зависимости от величины зерен пески делят на фракции:
- крупные, 2,5–3,5 мм;
- средние, 2,0–2,5 мм;
- мелкие, 1,5–2,5 мм;
- тонкие, 1,0–1,5 мм.
Содержание глинистых или пылевидных частиц, не должно превышать следующих значений:
- дробленый из отсева щебня — 5%;
- природный — 3%.
Модификаторы
Рассматривая тему, как замесить бетон вручную, нельзя не вспомнить и о модифицирующих добавках, которые помогают застройщикам получить смеси с нужными свойствами в различных условиях строительства. Технологически правильное использование добавок, помимо улучшения свойств бетонных смесей, позволяет значительно сократить расход цемента.
Модифицирующие присадки по способу их получения делятся на три вида:
- Химические добавки — это вещества, вводимые в состав смесей (0,1–2,0%) в момент их приготовления. Применение таких веществ позволяет улучшить подвижность растворов и замедлить или ускорить процесс твердения в зависимости от условий производства работ.
- Минеральные тонкомолотые присадки (5,0–20,0%) представляют собой порошкообразные соединения, получаемые путем измельчения техногенного или природного сырья (горные породы, молотые шлаки, микрокремнезем и пр.). В сравнении с заполнителями, отличаются более мелким фракционным составом (<0,16 мм). Не растворяются в воде и фактически являются тонким образованием в твердой фазе бетона. Применяются для увеличения плотности изделий при малых расходах цемента.
- Органоминеральные добавки — это модификаторы, полученные путем объединения органических и минеральных компонентов в зависимости от требуемого эффекта действия.
Опытным путем было установлено, что применение тонкодисперсных минеральных составляющих, совместно с химическими присадками, позволяет значительно улучшить эксплуатационные характеристики бетона.
Производство
После изучения свойств основных компонентов бетона можно смело переходить к практике. И первый практический вопрос, прежде чем начать замес бетона вручную — это, какая марка нужна в конкретном случае, а также — чего и сколько.
Подбор состава
Инструкция в данном случае предусматривает два способа определения состава:
- полевой — для малых объемов и неответственных конструкций;
- табличный — для устройства фундаментов, лестничных маршей, перекрытий и пр.
Самый простой (полевой) способ предусматривает следующие операции:
- В мерное ведро (10 л) засыпаем заполнитель (щебень, гравий).
- Встряхиваем емкость для распределения и уплотнения щебня.
- После этого мерником заливаем воду. Верхняя граница жидкости должна соответствовать верхней кромке отмерянного щебня. Количество залитой воды равняется требуемому объему песка.
- Затем высыпаем щебень и засыпаем песок. По верхней кромке песка заливаем воду. В этом случае объем воды будет соответствовать объему цемента.
- Последний компонент — это вода. Ее значение будет находиться в пределах 50–60% от общей массы используемого цемента.
Если приготавливаемая смесь запланирована для использования в ответственных конструкциях (см. выше), то наиболее правильный способ проектирования состава — табличный.
Например, необходимо рассчитать количественный состав бетонной смеси марки М300:
- смотрим таблицу и видим, что заданной марке соответствует класс прочности В22,5;
- для приготовления такой смеси понадобиться портландцемент М400 в количестве 350 кг;
- определяем расход воды для щебня с размером зерен до 20 мм; осадка конуса смеси 2–2,5 см (190 кг);
- определяем расход мелкого заполнителя;
Далее в соответствии с таблицей определяем расход песка и щебня. Масса песка должна составлять 40% от общего объема заполнителя, то есть: (2400-350-190) × 40/100 = 744 кг. Соответственно количество щебня будет равно: 2400-350-190-744 = 1116 кг.
В итоге получаем, что для замеса 1 м3 бетонной смеси марки М300 с классом прочности В22,5 необходимо:
- портландцемент — 350 кг;
- песок — 744 кг;
- щебень — 1116 кг;
- вода — 190 л.
Подсказки: пример приведенного расчета массы цемента основан на применении М400, а если используются другие марки, то необходимо пользоваться поправочными коэффициентами: М500 умножаем на 0,88, М300 на 1,13.
Расчет состава бетона
Приготовление
Для выполнения поставленной задачи в первую очередь понадобиться емкость для замеса бетона и необходимый набор инструмента. Комплект приспособлений может варьироваться в зависимости от необходимого объема и возможностей застройщика (см. таблицу).
| Наименование | Описание |
 Ведро с мерной шкалой |
Емкость для замера воды |
 Ведро |
Емкость для воды и сыпучих материалов |
 Лопата |
Лопата для замеса |
 Металлический ящик |
Корыто для замеса бетона |
 Миксер |
Миксер для малых объемов |
 Бетоносмеситель |
Бетономешалка |
Способы замеса бетона, опять же, зависят от вида конструкции и необходимых объемов.
Наиболее простой — это воспользоваться бетономешалкой:
- Вначале в емкость заливаем воду.
- Засыпаем цемент и перемешиваем.
- На следующем этапе засыпаем песок и когда цементный раствор будет готов добавляем необходимые модификаторы.
- В последнюю очередь добавляем щебень.
- Весь состав перемешиваем до нужной консистенции и заливаем в опалубку.
В такой же последовательности готовят смесь и при использовании миксера. Только вместо бетоносмесителя пользуются пластиковыми или металлическими ведрами.
Следующие два способа — это замес на листе метала или в металлических (деревянных) ящиках. В этом случае замес бетона вручную происходит в иной последовательности. Вначале готовят сухую смесь, а лишь затем добавляют воду.
