19.06.13 Что и зачем добавляют в бетон. Что добавляют в бетон

09.09.2012 17:03

 ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ О БЕТОНЕ.

«Век живи - век учись» - (поговорка).

«Я знаю, что ничего не знаю» (древнегреческий мыслитель Сократ).

            Эти эпиграфы предназначены для тех строителей и заказчиков, которые решили, что они все знают о бетоне, так как не первый год работают на стройке. Кроме того, в российском обществе существует стереотип, что строитель – это самая простая профессия, а уж бетонщик – это самая простая из всех строительных специальностей. Специалисты компании «Кредо» не будут вступать в спор с теми, кто так считает. Но и не могут равнодушно наблюдать за тем, как порой безграмотно строители и нестроители обращаются с бетоном. И своей безграмотностью не только портят качественный и дорогой материал, чем наносят прямой ущерб заказчику или себе, но и дискредитируют добросовестного производителя бетона, внушая заказчику, что бетон был некачественным.

Для удобства читателя статья будет построена в виде вопросов и ответов. При этом большинство вопросов были продиктованы практикой.

Что такое бетон?

       Казалось бы простой вопрос. Но немногие могут дать на него правильный ответ. Бетон – это искусственный каменный материал. В нем используются лучшие свойства камня – его прочность. Но почему нельзя использовать просто камень? Потому что это очень трудоемко и дорого, а иногда просто невозможно придать камню нужную форму или размер. Например, бывают каменные (гранитные) бордюры и бывают бетонные бордюры. Каждому понятно, что бетонный бордюр дешевле. Легче придать бетону нужную форму, чем обработать гранит. Ну и трудно представить междуэтажное перекрытие, выполненное из камня. Разве только сводчатые перекрытия из камня на небольших пролетах. Или совсем уже трудно встретить камень длиной 12 метров и более. А железо-бетонные балки такой длины мы видим почти на каждом мосту. Кроме того, как камень, так и бетон плохо воспринимают растягивающие нагрузки. Но если в бетон вставить арматуру, то тогда растягивающие усилия на бетон будет воспринимать арматура, расположенная внутри бетона. Всем понятно, что вставить арматуру внутрь камня и приклеить её к нему также очень трудоемко и дорого.

Что входит в состав бетона?

        В состав бетона входит три основных компонента – вяжущее вещество, вода и заполнитель. Для краткости вяжущее вещество мы будем называть просто «вяжущее». Мы будем говорить о самом распространенном строительном бетоне – цементном бетоне. Из самого названия понятно, что в качестве вяжущего в цементном бетоне применяется цемент. Для краткости цементный бетон мы будем называть просто «бетон». Существует много видов цемента. Мы не будет рассматривать его разновидности. Это тема для отдельного изучения и более интересна для производителей бетона и других специалистов. Основными видами заполнителей являются щебень, гравий и песок. Щебень отличается от гравия тем, что это дробленый материал. В нашей местности чаще всего – это продукт дробления того же гравия, но прошедший разделение по фракциям, т. е. по крупности. Бетон из гравия немного дешевле, так как гравий дешевле щебня. Из гравия изготавливаются бетоны до определенных марок. Основными характеристиками щебня и гравия являются крупность и прочность. Песок бывает крупнозернистым и мелкозернистым. Заполнители должны быть подобраны в строго определенной пропорции. Упрощенно можно представить, что пустоты между частицами щебня или гравия должен заполнить песок, а пустоты между частицами песка должен заполнить цемент. Совершенно правильно поступают строители, когда для приготовления бетона на объекте приобретают готовую гравийно- или щебнепесчанную смесь (ГПС или ЩПС). При изготовлении их в заводских условиях соотношение щебень-песок или гравий-песок оптимально.

Какие качества должен иметь бетон?

        Основной физической характеристикой бетона является его прочность. Она измеряется специальными приборами, когда бетон достигает возраста 28 суток. Прочность измеряется в единицах давления. Наиболее понятной и привычной для большинства людей является единица измерения прочности в килограммах на квадратный сантиметр (кг/см2). Например, прочность 100 кг\см2 означает, что бетон разрушается при воздействии на него давления в 100 кг/см2. Ранее, да и нередко сейчас, эта прочность означала марку бетона. Например, 100 кг/см2 – означало М100 и т. д. По новому ГОСТу введено понятие «класс бетона», которое учитывает не только прочность, но и некоторые другие характеристики. Но мы в этой статье для простоты приравняем понятие «марка бетона» и «класс бетона». Например марка бетона М100 классу бетона В7,5. Существуют специальные таблицы соответствия марки и класса бетона. Многие производители для удобства покупателей в прейскурантах указывают и марку, и класс бетона. Например: бетон В 7,5 (М100). Кроме прочности у бетона имеются и другие физические характеристики. Например, водонепроницаемость, морозостойкость и другие. Названия характеристик говорят сами за себя. Морозостойкость – означает количество попеременных замораживаний и оттаиваний, которое выдерживает бетон, не разрушаясь. Водонепроницаемость – это способность бетона препятствовать проникновению через него воды. Морозостойкость и водонепроницаемость тесно связаны друг с другом. 

Что такое цемент и для чего он нужен в бетоне?

       Первое упоминание о цементе появилось сравнительно не так давно – в 1844 году. Хотя в том или ином виде (например, вулканический пепел) цемент известен с древних времен. Упрощенно производство цемента можно представить так. Измельченная скальная порода особого состава (мергель) обжигается в печи. В процессе обжига из мергеля удаляется химически соединенная вода. В результате образуется клинкер. Его измельчают в особых шаровых мельницах до состояния порошка. Этот порошок и есть цемент. При добавлении к цементу строго определенного количества воды он вновь превращается в камень.

Для чего нужны в бетоне щебень и песок?

        Действительно, ведь при добавлении воды цемент и так превратится в камень. Ответ: делать искусственный камень только из цемента и дорого, и сложно. Кроме того, сам цемент дает большую усадку. Поэтому в бетон добавляют заполнители: щебень или гравий и песок.

Что будет, если в бетон положить произвольное количество заполнителей?

       Будет бетон. Но уже не того качества, какого хотел добиться от него изготовитель. Если положить лишнее количество щебня, то в бетоне будут незаполненные песком и цементом пустоты. Соответственно, прочности нужной не получится. Если песка будет больше нормы, то содержащегося в бетоне цемента не хватит, чтобы «обмазать» каждую песчинку, и песчинки не приклеятся друг к другу. Соответственно опять пострадает прочность. Можно с запасом, т. е. с избытком насыпать цемента. Но тогда пострадает экономика. Это будет очень дорогой бетон. Пропорции составляющих в бетоне подбирают специалисты лабораторным путем. Эти пропорции так и называются «подборы».

Сколько воды нужно добавлять в бетон?

       Количество воды определяется также лабораторным путем. Для того, чтобы цемент превратился в камень, достаточно всего 13% воды от веса цемента. Но фактически при производстве бетона добавляют большее количество. Отношение количества воды к количеству цемента по весу так и называются водоцементное отношение (ВЦ). На практике оно колеблется от 0,3 до 0,4. Если ВЦ сделать меньше, с бетоном невозможно будет работать вручную. Он будет очень жестким, густым, сухим. Его невозможно будет уложить в конструкцию. Такой бетон применяют в основном при вибропрессовании, например, при изготовлении тротуарной плитки или бордюров. Но с увеличением количества воды ухудшается качество бетона: его прочность, водонепроницаемость, морозостойкость. Что же делать? Чтобы снизить количество воды в бетоне и при этом обеспечить такие качества, как удобоукладываемость, применяют химические добавки под названием «пластификаторы» и «суперпластификаторы».

Как измеряется удобоукладываемость?

       Показатель бетона, отражающий его удобоукладываемость, называется «подвижность». Ранее также можно было встретить термин «пластичность». Измеряется подвижность специальными приборами и обозначается так: П1, П2 и т. д.

Можно ли сделать подборы состава бетона, единые для всей страны?

        Нет, потому что в каждой местности имеются разной породы и качества щебень, гравий, песок, вода, цемент. И все подборы бетона делаются для каждого конкретного случая. Меняется качество материалов, необходимо менять подборы.

Почему происходит размораживание бетона?

        Характеристика, отражающая устойчивость бетона к поочередному замораживанию и оттаиванию, называется «морозостойкость». Измеряется морозостойкость количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания, в результате которых бетон начинает разрушаться. Обозначается морозостойкость так: F150, F200 и т. д.. Это означает, что бетон выдерживает 150 циклов попеременного замораживания и оттаивания, а затем может разрушиться. Чем больше воды в бетоне, тем меньше его морозостойкость. Поэтому вибропрессованная тротуарная плитка имеет большую морозостойкость. Чем хуже гравий, щебень или песок (грязный, непрочный, неморозостойкий), тем морозостойкость бетона меньше. Многие наблюдали, как размораживается бетон из грязного местного речного гравия.

Почему нельзя добавлять воду в готовый бетон, который привез поставщик?

        При заказе бетона покупатель кроме класса бетона должен указывать его подвижность. Производитель, руководствуясь экономическими соображениями, изготавливает бетон с заказанными характеристиками с минимальным резервом прочности. Поэтому, когда бетон прибывает на объект, в нем все составляющие находятся в том соотношении и количестве, которое необходимо для данного класса бетона, в том числе вода. Добавляя дополнительную воду, строители увеличивают ВЦ и тем самым снижают заказанные и оплаченные характеристики. Иными словами, покупатель оплачивает высокий класс бетона, а в конструкцию он попадает с заниженными характеристиками. Вывод: добавлять воду на стройке в привезенный бетон нельзя. Иногда по разным причинам, все-таки, такая необходимость возникает. Например, строители не успели подготовить опалубку или по иным причинам. Бетон загустел. Тогда покупателю необходимо обратиться к поставщику бетона за консультацией. И технолог поставщика (а у добросовестного производителя должен быть такой специалист) подскажет, как нужно поступить. Обратиться надо к технологу именно того поставщика, у которого Вы купили бетон. Именно он знает, какие компоненты применены при изготовлении данного бетона и как необходимо поступить, чтобы сохранить качества бетона.

Нужно ли ухаживать за бетоном?

        Качественный уход за бетоном не менее важен, чем его качественное изготовление. Некоторые заказчики и строители заблуждаются, полагая, что, если бетон качественный, то его ничем не испортить. О добавлении воды уже написано выше. Теперь поговорим о сохранении той воды (или влаги), которая уже присутствует в бетоне. Как уже было указано для того, чтобы бетон превратился в камень, необходима вода. Если строители не обеспечат сохранение воды в уложенном в конструкцию бетоне, то он не будет иметь ту прочность, которая заказана. Что для этого необходимо делать? Бетон нужно накрывать. Особенно в солнечную или ветреную погоду. Ветер зачастую приносит больше вреда, чем солнце. При испарении воды из бетона в нем окажется недостаточно ее для набора бетоном прочности. Бетон «пересохнет» и уже никогда не наберет той прочности, которая планировалась. При интенсивном испарении воды бетон трескается, так как происходит резкая усадка его. После растрескивания бетона из него через трещины еще интенсивнее испаряется вода. В дальнейшем при эксплуатации в трещины может попадать вода, и бетон будет размораживаться. Через трещины в бетоне к арматуре попадает вода и воздух, и она ржавеет и разрушается. Нельзя наблюдать и ждать, начнет ли трескаться бетон. Если начнет, то процесс уже остановить невозможно. Необходимо накрывать бетон сразу после укладки, как только с его поверхности исчезнет пленка воды, мы называем это состояние бетона словом «протряхнет». В разное время года при разной погоде это время может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Здесь очень важен опыт, квалификация и сноровка бетонщиков. Ошибку совершают те, кто накрывание бетона заменяет поливкой его водой. Во-первых, вымывается цемент с поверхности бетона, во-вторых, верхний слой бетон переувлажняется (увеличивается ВЦ). Следствие – бетон будет «сыпаться», шелушиться. Чем нужно накрывать? Любым паронепроницаемым материалом. Например, полиэтиленовая пленка. Но процесс накрывания очень трудоемкий. Необходимо накрывать бетон так, чтобы, по возможности, не нарушить его поверхность. Пленку нужно закреплять, чтобы ее не сдуло ветром. Необходимо постоянно контролировать положение пленки. Особенно трудоемко это на больших площадях, например, на перекрытиях, дорожных покрытиях и т. п. Какой же выход? Очень простой. Сейчас многие производители добавок для бетона выпускают средства для ухода за бетоном. Это жидкие материалы, которые наносятся на поверхность бетона, как только он протряхнет, обычным строительным или садовым распылителем (опрыскивателем). Чаще всего это жидкость, которая имеет цвет и консистенцию молока. После нанесения на бетон жидкость подсыхает и превращается в пленку. Эти материалы так и называются «пленкообразующие материалы». Вот эта пленка и позволяет сохранить воду в бетоне и на солнце, и на ветру. Как вы понимаете, ее не сдувает ветер. На первый взгляд кажется, что применение этого материала дорого. Но это на первый взгляд. Если посчитать стоимость полиэтиленовой пленки, трудоемкость ее укладки, сохранения, уборки, хранения, учесть нарушенную поверхность бетона или стоимость воды, работы по ее разбрызгиванию, ущерб от воды, то станет понятно, что применение пленкообразующих материалов выгодно. В дальнейшем эта пленка испаряется и на бетон можно наносить любые отделочные материалы, включая плитку, без дополнительной подготовки. Добросовестные производители бетона часто сами продают эти материалы. Чаще всего они делают это не с целью заработать, а с целью помочь строителям и тем самым сохранить свою деловую репутацию, так как бетон будет лучше сохранен и у заказчика не возникнет претензий.

        Часто бетон теряет влагу из-за того, что его укладывают на неподготовленное основание или опалубку. Иногда основанием для бетона является щебень или песок. Если этот материал сухой, то он способен впитать большое количество воды. Например, щебень из геленджикских карьеров впитывает очень большое количество воды. После укладки бетона влага из бетона в зоне контакта его с основанием интенсивно впитывается в материал основания. В результате бетон быстро обезвоживается и растрескивается на глазах у изумленных строителей, которым ничего не остается делать, как только винить производителя бетона и замазывать трещины, что уже ничего не может изменить. Никакой полив водой и накрывание уже не поможет, ведь усадочные трещины образуются снизу бетона. То же происходит при контакте бетона с сухой деревянной опалубкой. Какой выход? Основание для бетона необходимо увлажнять «до отказа», т. е. до тех пор, пока оно перестанет впитывать воду, избегая при этом образования луж на основании. Обманывают себя и заказчика те строители, которые слегка побрызгают водой на основание, например, из миксера. Этого не достаточно. Опалубку необходимо смазывать специальными материалами, например, эмульсолом, отработкой. Это делается не только для того, чтобы к опалубке не прилипал бетон, но и чтобы не впитывалась влага. Если нет эмульсола или отработки, то необходимо сильно увлажнить опалубку, опять же избегая луж на горизонтальных поверхностях. Исключение составляет опалубка из ламинированной фанеры или металла. В ней вода никуда не девается.

         Еще один враг бетона – мороз. Для того, чтобы бетон стал камнем, необходима положительная температура. В лабораторных условиях поддерживается температура в районе 20 градусов по Цельсию. Именно при таких условиях считается, что бетон наберет свою проектную прочность через 28 суток. Чем выше температура, тем быстрее бетон наберет прочность. При этом нельзя забывать о необходимости сохранения в бетоне влаги. Но быстрое повышение температуры при нагреве бетона тоже вредно. Возникают внутренние (не заметные глазу) напряжения и разрушения в бетоне. Это важно знать не только тем, кто применяет прогрев бетона. При твердении бетона происходит химическая реакция с выделением тепла. При небольших конструкциях это только на пользу бетону. При очень больших, массивных конструкциях (чаще всего при промышленном строительстве, например, мощные фундаменты) бетон так сильно нагревается, что необходимо его охлаждать, например, поливая водой. Иногда внутри бетона прокладывают специальные трубы, по ним прокачивают воду и тем самым охлаждают его.

          Итак, бетон надо сохранять от низких температур. Этого добиваются накрыванием бетона пленками, рогожами, снегом и т.п. или прогревают его. Бетон должен прибывать на объект с температурой не ниже 5 град. по Цельсию. Чтобы предохранить бетон от замерзания до того, как его укроют или начнут прогревать, при его изготовлении применяют специальные противоморозные добавки. Они рассчитаны на разные температуры: -5,-10,-15 град. и т. д. и существенно увеличивают стоимость бетона. Но эти добавки предохраняют бетон от замерзания только в процессе производства работ. В дальнейшем, чтобы бетон затвердел, ему нужна положительная температура, т.е. необходимо либо укрывание и сохранение таким образом того тепла, которое бетон выделяет при твердении, либо его подогрев.

           В этой статье мы коснулись лишь тех правил, несоблюдение которых строителями может нанести урон деловой репутации производителя бетона и ущерб заказчикам. На самом деле наука о бетоне – это серьезная дисциплина, которая постоянно развивается и требует длительного изучения. Практикующим строителям необходимо владеть гораздо меньшим объемом знаний о бетоне и правилах его применения, чем владеет наука, но значительно большим объемом сведений, чем изложено в этой статье. Цель авторов статьи заключалась в том, чтобы вызвать интерес у той части строителей и заказчиков, которые не владеют даже теми сведениями, которые изложены в этой статье, и побудить их к самостоятельному изучению секретов профессии бетонщика. Для тех, кто все изложенное и так знает, авторам остается указать только на два момента: 1. повторение – мать учения; 2. ничего не стоит на месте, все развивается и строительная наука в том числе.

Авторы, специалисты компании «Кредо», ничего не имеют против тиражирования данной статьи, так как считают для себя очень важной задачей популяризацию бетона и правил его использования.

Комментарии

Комментариев пока нет

Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.