Самостоятельное приготовление бетона

Бетон – это строительный материал, получаемый в результате приготовления формования и затвердевания уплотненной смеси состоящей из вяжущего вещества (цемент и др.) различных заполнителей и воды. Бетон известен более 6000 лет, широко использовался в Древнем Риме, однако после падения Римской империи был забыт на тысячу лет. Современный бетон на цементном вяжущем веществе известен с 1844 г.

Основные преимущества бетона заключаются в том, что ему можно легко придать различные свойства и разнообразную форму. Большинство составляющих бетона, такие как песок, щебень, гравий и др. имеются почти повсюду и не требуют дальних перевозок. Приготовление бетона и его использование легко поддается полной механизации.

Наиболее важными свойствами бетона являются: прочность, плотность, подвижность, морозостойкость, усадка и водонепроницаемость.

Прочность бетона

Одним из самых часто упоминаемых свойств бетона является его прочность. Как и любой каменный материал, бетон лучше всего выдерживает нагрузки на сжатие. В зависимости от прочности на сжатие бетон разделяют на ряд марок. В настоящее время существуют следующие марки бетонов: 35, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600 кг/см2. Прочность бетона зависит от количества и марки цемента, количества воды, его возраста, прочности заполнителей, способа приготовления и уплотнения, режима твердения и ряда других факторов. Большое влияние на прочность бетона оказывает соотношение вода/цемент (В/Ц). Чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически, для гидратации цемента достаточно В/Ц=0,2, однако, такая смесь будет иметь слишком низкую пластичность, поэтому на практике используются В/Ц 0,3-0,5. Очень распространенной ошибкой при самостоятельном изготовлении бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность.

Прочность бетона увеличивается со временем. Динамику созревания бетона можно представить в виде таблицы, где за 100% принята прочность бетона через 28 дней.

Возраст бетона в днях	Относительная прочность бетона в %
7	60-75
28	100
90	125
180	150
365	175

Плотность бетона

Прочность бетона напрямую зависит от его плотности, которая определяется как отношение массы бетонной смеси к ее объему.

По плотности бетоны разделяют на:

• Особо тяжелые (плотность > 2500 гк/м³) Применяются при строительстве специальных защитных конструкций.
• Тяжелые (плотность от 1800 до 2500 кг/м³) Используются наиболее часто при возведении любых видов несущих конструкций.
• Легкие (плотность от 500 до 1800 кг/м³) Легкий вес позволяет использовать такие бетоны при строительстве высотных монолитных конструкций.

Плотность бетона определяется в лабораторных условиях.

Морозостойкость бетона

Еще одним важным свойством бетона является морозостойкость. Морозостойкость обозначается латинской буквой F и цифрами, которые показывают количество циклов замерзания. По морозостойкости бетон подразделяют на марки F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800 и F1000. Морозостойкость бетона также как и прочность зависит от водоцементного отношения, чем оно меньше тем выше морозостойкость. Сделать бетон более устойчивым к замораживанию/оттаиванию можно путем введения в бетонную смесь химических добавок, позволяющих уменьшить ее водопотребность и снизив расход воды, применением незагрязненных заполнителей оптимального состава с минимальной водопотребностью, созданием благоприятных температурно-влажностных условий твердения и качественным уплотнением бетонной смеси.

Водонепроницаемость бетона

Водонепроницаемость бетона обозначается буквой W и цифрами от 2-20, обозначающими давление в кг/см², при котом образец не пропускает воду. Водонепроницаемость бетона зависит, от соотношения В/Ц, вида вяжущего вещества, а также от содержания в бетоне тонкомолотых и химических добавок, возраста бетона и условий твердения. Кроме того, на водонепроницаемость бетона влияет структура пор. Понизив В/Ц, можно уменьшить макропористость и повысить водонепроницаемость бетона. Более высокую водонепроницаемость имеют бетоны на глиноземистом, расширяющемся, напрягающемся и высокопрочном цементах. Они присоединяют при гидратации большее количество воды и образуют более плотный цементный камень.

Пропорции бетонной смеси

Состав бетонной смеси, как правило, обозначается в виде объемного или весового соотношения вяжущего компонента заполнителей и воды. Например, состав бетона 1 : 1,9 : 3,7 : 0,5 (Ц:П:Щ:В) соответствует следующему массовому расходу компонентов смеси:

• Цемент (Ц) – 1;
• Песок (П) – 1,9;
• Щебень (Щ) – 3,7;
• Вода (В) – 0.5.

Выражают также состав и в виде весового расхода материалов необходимого для приготовления 1 м³ смеси.

Пример для бетона марки М300:

• Цемент – 330 кг/м³;
• Песок – 627 кг/м³;
• Щебень – 1221 кг/м³;
• Вода – 165 кг/м³.

Вариантов состава бетонной смеси может быть достаточно много. На этом сказывается желаемая марка бетона, фракционный состав мелких и крупных заполнителей, а также марка используемого цемента.

В литературе и в Интернете можно встретить множество примеров состава бетона:

Весовые пропорции бетона из цемента М-400, песка и щебня

Марка бетона	Массовый состав, Ц:П:Щ, кг
100	1:4,6:7,0
150	1:3,5:5,7
200	1:2,8:4,8
250	1:2,1:3,9
300	1:1,9:3,7
400	1:1,2:2,7
450	1:1,1:2,5

Весовые пропорции бетона из цемента М-500, песка и щебня

Марка бетона	Массовый состав, Ц:П:Щ, кг
100	1:5,8:8,1
150	1:4,5:6,6
200	1:3,5:5,6
250	1:2,6:4,5
300	1:2,4:4,3
400	1:1,6:3,2
450	1:1,4:2,9

Эти цифры носят условный характер. При промышленном производстве бетона учитывается не один десяток факторов и характеристик. Прочность полученной бетонной смеси определяется в лабораторных условиях.

При самостоятельном изготовлении бетона невозможно гарантировано получить бетон нужной марки. Однако, даже если при желаемой марке М300 из-за отступления от технологии прочность бетона снизится и будет соответствовать, скажем, марке М150, это не страшно. Например, опора столбчатого фундамента диаметром 300мм в таком случае выдержит нагрузку на сжатие чуть больше 100 тонн. Этого вполне достаточно при индивидуальном строительстве.

Чаще всего состав бетонной смеси приводится в виде весового соотношения компонентов. Однако, на строительной площадке удобнее использовать такие меры как ведро, тачка, лопата. Распространенной ошибкой при самостоятельном приготовлении бетона является применение пропорций смеси написанных на мешке с цементом или на бетономешалке без учета того, что даны весовые соотношения. Для более удобной работы целесообразно провести расчет объемных долей компонентов. Можно воспользоваться приведенными в литературе ориентировочными значениями насыпной плотности материалов, но, на мой взгляд, проще и надежнее взвесить нужный объем материалов в имеющихся емкостях с помощью бытовых весов. Например, если в бетономешалку можно засыпать 3 ведра ПГС, то для определения объема цемента и воды нужно взвесить ведро ПГС, рассчитать необходимый вес материалов и с помощью весов отмерить нужный объем.   

Приготовление бетонной смеси

Лучше всего использовать при строительстве товарный бетон, приготовленный на заводе, но иногда такой возможности просто нет. Например, при возведении столбчатого или столбчато-ленточного фундамента, когда использовать весь объем бетона необходимый для заливки свай в течение нескольких часов очень трудно, практически невозможно. В этом случае самостоятельное приготовление бетона оправдано. В индивидуальном строительстве для этого, как правило, используют бытовые бетоносмесители гравитационного действия объемом до 300 л.

Для лучшего смешивания сначала засыпают компоненты в сухом виде и затем постепенно добавляют воду. Время перемешивания зависит от подвижности смеси и вместимости бетоносмесителя. Чем меньше подвижность смеси и больше объем бетоносмесителя, тем больше времени необходимо на перемешивание. В среднем это занимает от 3 до 6 минут.

Замешивание бетона вручную - очень трудоемкий процесс и оправдано только если необходимо приготовить небольшой объем смеси. Для приготовления бетонной смеси вручную можно воспользоваться старой ванной, корытом или перемешивать компоненты на листе жести.