Бесцементный бетон: немного истории, разновидности и особенности

Термин «бесцементный бетон» можно принять за шутку — особенно, если человек, услышавший его, далек от строительства. Ведь портландцемент является главным компонентом материала, он связывает песок и щебень, и придает прочность. Однако на самом деле бесцементные бетоны существуют. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

О термине

В общем понятии термин «бетон» — это смесь заполнителей и вяжущего. Какое вяжущее — не оговаривается, поэтому бесцементных бетонов существует множество. Посмотрите на улицу —  дорога, скорее всего, покрыта асфальтом это тоже бетон, но только в нем вяжущим является органическое вещество — битум. Кстати правильное название асфальта — асфальтобетон.

Интересный факт. Само слово «бетон» французское: beton, произошедшее от латинского bitumen (битумэн — горное масло). В латыни так обозначали природный асфальт или битум (слова даже очень созвучны с русским). Так что можно считать, что самый правильный бетон, это асфальтобетон, а не смесь на основе портландцемента.

Немного истории

На самом деле, бесцементные бетоны – это, наравне с глиняным (даже необожженным) кирпичом, один из самых древних материалов. Технология бесцементная бетона использовалась еще в Древнем Египте при строительстве пирамид.

Строения того времени стоят до сих пор, и не уступают в прочности современным. Для скрепления блоков они использовали раствор на основе извести, который со временем приобретал прочность и водостойкость.

Эта технология просуществовала тысячи лет до возникновения изобретения в технологии обжига клинкера и производства портландцемента в начале XIX века.

Интересно. Открытые древними римлянами пуццолановые добавки, позволяли им делать изделия, по своим качествам очень близкие к современному бетону.

Портландцемент на сегодня является «кровью» строительной промышленности, большинство зданий возводится при широком его использовании. Однако ему есть и альтернативы — и довольно много. Рассмотрим материалы, которые принято называть бесцементными бетонами.

Типы бесцементных бетонов

Приведем описание существующих бетонов, которые делаются без цемента. При этом, так как мы начали с истории, то постараемся и в описании придерживаться хронологии открытия материалов, которые могут заменить привычный портландцемент.

Первым должен бы быть, как мы уже говорили, известный еще в Риме пуццолан — мелкоизмельченный природный материал. Но его опустим по той причине, что сейчас он используется только как добавка в цемент. У нас же речь идет о смесях, в которых нет ни грамма обожженного клинкера.

Гипсобетон

Здесь в качестве вяжущего используют природный материал гипс (алебастр). Гипсобетон известен практически с тех же времен, что и растворы на основе извести. По прочности уступает немного другим бетонам, зато легко формуется.

Кроме того при твердении этот бетон не усаживается, а наоборот, немного увеличивается в объеме. Это позволяет заливать из него изделия самой сложной формы. Имеет ровную белую поверхность, напоминающую мрамор (если в качестве заполнителя использовать чистый кварцевый песок).

К недостаткам можно отнести то, что он не влагостоек, из него нельзя делать конструкции и изделия которые будут находиться на открытом воздухе под воздействием атмосферных осадков.

Асфальтобетон

О нем мы уже говорили в начале нашей статьи. Для его приготовления используется битум, который получают при перегонке нефти. Очень редко вблизи месторождений может применяться природный асфальт. В расплавленное вяжущее вводят заполнители.

Материал относительно дешев и устойчив к воздействию влаги. В основном применяют для дорожной одежды, так как его очень легко укладывать.

Подавляющее большинство автодорог в мире устроены  с его использованием. Также встречаются кровли с использованием асфальтобетона. К недостаткам можно отнести то, что при воздействии температуры теряет прочность и становится мягким.

Силикатобетон

Этот материал ненамного младше обычного бетона. Технологию разработали где-то на лет 40-50 позже портландцемента. Тогда же появились и первые постройки из кирпича, изготовленного данным методом.

Один из старинных домов из силикатного кирпича приведен на фото ниже. Но широко распространился он намного позже, в нашей стране дома из силиката стали появляться в середине прошлого века.

Так как это очень распространенный материал, уделим ему немного больше внимания — в том числе и более подробно перечислим его достоинства и недостатки.

Материал изготавливается путем обработки прессованных изделий из смеси песка и небольшого количества извести в автоклавах. Там, под воздействием пара под высоким давлением он приобретает прочность и водостойкость.

Кроме кирпичей, из силиката формируют и крупногабаритные блоки с пористой структурой, которые на сегодня очень популярны как материал, сочетающий в себе свойства теплоизоляционного и конструкционного.

Достоинства силикатного бетона

1. Небольшая цена изделий, обусловленная дешевым сырьем.
2. Возможность наладить производство практически в любой точке земного шара. Месторождения песка и известняка есть почти везде.
3. При изготовлении кирпича и блоков из этого материала, они не усаживаются и не усыхают, сохраняя форму и размеры. Выполнять кладку из них легко.
4. Изделия из силиката имеют почти чистый белый цвет.

Минусы силикатобетона

1. Из-за необходимости использования автоклавов, из материала нельзя отформовать крупногабаритные монолитные конструкции.
2. Меньшая чем у обычного бетона жаростойкость.
3. Также материал не любит влагу, хотя по морозостойкости не уступает другим материалам. Однако на сегодня разработаны технологии, устраняющие этот недостаток.

Интересный факт. В 90-е годы в Красноярском крае был возведен ряд зданий, в которых все элементы, включая фундаменты, были выполнены без использования портландцемента, в основном из силиката. Об этом широко писали издания, связанные со строительством. Они стоят до сих пор, хотя прошло уже почти три десятка лет, а условия в этом регионе довольно суровые. Причем, когда проверили фундаменты, оказалось что они не потеряли ни одного процента прочности.

Все последующие нижеописанные материалы появились позже, уже в ХХ веке.

Стеклобетон

Изготавливают на основе силикатного стекла, калиевого или магниевого. Материал отличается отличной фактурой, также может быть почти прозрачным. По прочности,  конечно, уступает обычному бетону. Имеет отличные гидроизоляционные свойства.

К недостаткам можно отнести то, что он плавится под воздействием относительно невысоких температур. Конечно, изделия из него не разрушатся от знойной погоды, но при воздействии пламени обязательно потеряют форму.

Шлакощелочной бетон

Материал получается при воздествии на измельченный шлак щелочи — жидкого силиката натрия или калия. По морозостойкости его могут превзойти только некоторые полимеры.

Поэтому он широко применяется для изготовления тротуарной плитки и бортовых камней.

• Так же, как и традиционный бетон на основе портландцемента, он со временем набирает прочность. Но происходит это более интенсивно.
• Например, после того как обычный цемент набрал марочную прочность, прирост этой характеристики резко замедляется буквально до нескольких процентов в год. Шлакощелочной бетон может за год нарастить свою устойчивость к усилиям на сжатие в полтора два раза.
• К плюсам данного материала можно отнести и то, что для его производства используется отход — шлак. Таким образом, решается проблема его утилизации. Хотя, конечно, некоторые виды шлака могут использоваться и как сырье для изготовления шлакопортландцементна.
• Кстати материалом широко интересовались еще в Советском Союзе. Видео в этой статье по ссылке — это один из выпусков киножурнала «Архитектура и строительство» за 1988 год. Один из очерков в нем рассказывает о разработке кировобадскими учеными технологии пористого шлакощелочного бетона.

Примечание: За широкое использование отходов промышленных предприятий и замечательные свойства материала, разработчики даже получили государственную премию.

Серобетон

Можно было бы считать его постарше, так как первые попытки использовать природную серу в качестве вяжущего предпринимались на территории Северной Америки еще в конце XVIII века. Более менее широко, этот вид бетона стал известен только в 50-60-е года прошлого и тоже в США и Канаде.

Как и для шлакощелочного бетона, для его производства используются отходы промышленности — в данном случае химической. Непригодную для дальнейшей переработки серу плавят с добавлением модификаторов и заполнителей. Технология очень похожа на производство асфальтобетона, правда, серобетон более твердый и прочный.

Огромное достоинство серобетона — его кислотоупорность.

По проведенным исследованиям, изделие из него может пролежать несколько десятков лет в серной кислоте, не теряя своих свойств.

• Еще один плюс — он является бактерицидом. То есть, изделия и конструкции из него почти стерильны. Непонятно, почему его не используют для канализации и других сооружений, связанных с нечистотами?
• Используется для подземных конструкций и деталей сооружений, контактирующих с почвой. Как и асфальт, может использоваться в дорожном строительстве. Кроме устойчивости к химическим веществам, не боится и низких температур.
• К недостаткам можно отнести то, что при температуре выше 150 градусов начинается плавиться. Боится воздействия открытого огня и пожароопасен. Также нельзя использовать его в контакте с другими строительными материалами — он вызывает коррозию.

Внимание. Он опасен и для человека, и животных, постоянный контакт с ним может вызвать отравление. Поэтому для дома этот материал не годится (кроме, как уже говорили выше, выгребных ям и септиков).

Полимербетоны

Это целая группа бетонов с самыми различными свойствами. Изготавливаются на основе полимеров как специально синтезируемых для производства материала, так и отходов промышленности.

Свойства и характеристики материала зависят во многом от полимера, из которого он изготовлен. Так, бетоны на основе поливинилхлорида становятся хрупкими при низкой температуре, а составы на основе полиуретана — нет. Почти все полимербетоны исключительно влагостойки.

Технология производства тоже зависит от того, на основе какого вяжущего изготавливается бетон.

1. Для большинства смол (эпоксидная и т. п.) и некоторых других полимеров, как правило, перемешивается смесь вяжущего с отвердителем и заполнителями. Состав затем формуется (заливается в форму или опалубку) где и происходит полимеризация.
2. Для большинства термопластичных материалов, технология похожа на производство асфальтобетона. Вяжущее разогревается до жидкого состояния, затем в него добавляют заполнители. Твердение происходит при остывании.

К достоинствам полимербетонов можно отнести кроме влагостойкости и то, что все они не боятся коррозии. Изделия из них могут иметь самый различный внешний вид. Можно легко имитировать различные материалы, в том числе и ценные виды природного камня. По прочности на растяжение и изгиб они многократно превосходят другие типы бетонов.

Недостатки тоже есть: как правило, эти материалы боятся высоких температур и могут быть пожароопасными. Также при нагревании полимербетона могут выделяться вредные вещества. Некоторые типы могут разрушаться от длительного воздействия ультрафиолета (солнечного света).

Калькулятор объема бетона

Площадь плиты	м2.
Толщина плиты	м.

Можно ли приготовить бесцементные бетоны самостоятельно

Ответ на этот вопрос утвердителен, в большинстве случаев изготовить изделия из бесцементых бетонов, или возвести с их использованием сооружение или конструкцию своими руками, несложно. Дадим советы по каждому из видов материала отдельно.

Гипсобетон

Инструкция крайне проста, все выполняется точно так же, как и при работе с обычным портландцементом.

1. Смешиваем гипс и заполнители с водой.
2. Заливаем материал в опалубку или форму.
3. Ждем твердения смеси.

Правда в этом случае не нужно ухаживать за готовым изделием или конструкцией — твердение происходит быстро, в течение суток.

Совет. Гипс быстро набирает прочность. Если смесь на основе портландцемента можно укладывать на протяжении нескольких часов после приготовления, с этим вяжущим все нужно делать быстро, в течении нескольких минут.

Асфальтобетон

С этим материалом несколько сложнее.

1. Готовим емкость, в которой будем нагревать битум, можно использовать старую бочку.
2. Загружаем в нее куски битума.
3. Начинаем осторожно нагревать.
4. Когда битум начнет плавиться — перемешиваем.
5. В полностью расплавленный битум вводим заполнители.
6. Горячую смесь укладываем.

Совет. Будьте осторожны: горячий битум от встречи с открытым огнем может воспламениться.

Силикатобетон

Это, пожалуй, единственный из бесцементных бетонов, изготовление изделий из которого невозможно в домашних условиях. Конечно, если у вас в гараже не стоит случайно пресс и автоклав с подведенным острым паром.

Стеклобетон

Инструкцию (как и все последующие) можно даже не раскладывать по пунктам. В размешанное с катализатором жидкое стекло добавляем заполнители и формуем конструкцию. Твердение происходит в течение нескольких часов.

Щелочношлаковый бетон

Все довольно несложно, но вряд ли вы будете изготавливать этот вид бетона самостоятельно. Дело в том, что молоть шлак дома не имеет смысла. Если вы все же это сделали, то вводите в него жидкое стекло, перемешивайте с заполнителем и укладывайте в опалубку.

Полимербетоны

Тоже не будем давать подробных рекомендаций — все зависит от того, какое вяжущее вы будете использовать.

1. Если оно твердеет без нагрева, используем тот же метод, что и для стеклобетона.
2. Для тех полимеров, которые формуются в горячем состоянии — технологии как для асфальтобетона (впрочем, он тоже вариант полимербетона).

Надеемся, наша статья для вас была полезной. Мы постарались, чтобы вы узнали о материалах, которые заменяют обычный серый портландцемент.

Хорошо если один из описанных выше бетонов вы выбрали для своего строительства.  Отлично если технология бесцементного бетона заинтересовала вас практически, и была использована в жизни. Ведь строительство — это не только цемент и кирпич…