Роль наполнителей в производстве бетона

Производство бетона — это процесс смешивания компонентов, необходимых для создания монолита со структурой из цемента, крупного и мелкого наполнителя, иногда с добавлением специфических веществ для придания особых свойств. Основные составляющие товарного бетона — это цемент, песок, щебень и вода. При промышленном изготовлении раствора в РБУ (растворно-бетонный узел) добавление и смешивание компонентов происходит автоматически, что придает готовому продукту предсказуемые свойства и высокое качество.

наполнители для бетона

Возможно и самостоятельное замешивание бетона, но в большинстве случаев оно не дает хорошего эффекта, хотя и подходит для целей частного строительства, когда речь идет о малонагруженных конструкциях. При таком производстве вероятность нарушения компонентного состава значительно возрастает, а это приводит к изменению свойств монолита после твердения.

Формирование монолита — что происходит с бетоном

Основные свойства бетонного монолита формируются в процессе гидратации цемента и формирования внутренней структуры, в которой создается сцепление между отдельными компонентами. Не вдаваясь в подробности физико-химических процессов, можно сказать, что превращение бетонного раствора в монолит происходит в несколько этапов:

  1. масса заполняет опалубку, при этом частицы щебня, песка и цемента, перемешанные с водой, создают сложную систему, в которой цемент играет роль связующего, а песчинки и ядра щебня — роль силовых элементов, принимающих нагрузку;
  2. первичное твердение связано со схватыванием цемента, при котором связи между песком и щебнем закрепляются, а часть воды испаряется и поглощается цементом;
  3. монолит достигает первого порога прочности в период от трех до шести недель, в нем уже возникла устойчивая решетка из частиц наполнителя, которая схвачена и связана цементом;
  4. полное твердение — монолит набирает проектную прочность, воспринимает нагрузки, распределяя их по решетке из наполнителей и прутам арматуры.

От того, сколько и каких наполнителей введено в первичный состав бетона, зависят его основные характеристики. Параметров много, но среди них можно выделить основные — прочность на сжатие, водонепроницаемость, морозостойкость. Именно от них зависит долговечность и прочность сооружения.

Характеристики бетона в зависимости от наполнителей

Прочность бетону придает не только цемент — если не внести в раствор наполнители, то при твердении монолит из чистого цемента быстро покроется трещинами, он настолько “стянет” самого себя, что развалится и деформируется. Ядра щебня и песчинки распределяют силы внутри монолита, придают ему необходимые качества. От свойств и соотношения компонентов зависит и результат.

Сколько песка и щебня должно быть в бетоне

Соотношение компонентов бетона выбирается в зависимости от марки цемента. Наиболее распространенные варианты — это М400 и М500.

 

Марка бетона Марка цемента Соотношение частей по массе, кг Объемное соотношение, л
Цемент Песок Щебень Цемент Песок Щебень
М200 М 400 1 2,8 4,8 10  25 42
  М 500 1 3,5 5,6 10 32 49
М300 М 400 1 1,9  3,7 10 17 32
  М 500 1 2,4 4,3 10 22 37
М400 М 400 1 1,2 2,7 10 11 24
  М 500 1 1,6 3,2 10 14 28
М500 М 400 1 1,1 2,5 10 10 22
  М 500 1 1,4 2,9 10 12 25

 

При выборе компонентов большое значение имеет их происхождение и качественные характеристики. О песке можно сказать, что наиболее предпочтительным вариантом остается речной строительный песок средней фракции — его округлые, обкатанные трением зерна равномерно распределяются по раствору, хорошо сцепляются с цементом в процессе гидратации, не оседают вниз при твердении даже в пластичных растворах.

Щебень для бетона — виды и различия

Щебень для бетона — это критически важный компонент, характеристики которого и задают все будущие свойства монолитной детали или конструкции. В строительной практике распространены три основных вида щебня — гранитный, гравийный и известняковый.

  • Гранитный щебень. Это материал вулканических, магматических пород, обладающий высокими показателями прочности, водонепроницаемости и морозостойкости. Распространенные фракции 5-20 и 20-40 активно используются для создания бетонных растворов в монолитном строительстве для промышленных и гражданских сооружений, при изготовлении нагруженных перекрытий, силовых частей конструкций и прочных плит. Прочность на уровне М1200 — М1400 и морозостойкость в 300-400 циклов задают высокое качество готового монолита.
  • Гравийный щебень. Материал естественного скального происхождения, может быть колотым, дробленым или естественно обкатанным до круглой формы. В строительной практике используются фракции от 10 до 40 мм, но в ответственных конструкциях этот вид встречается редко. Проблема в том, что он обладает недостаточной твердостью для сильных нагрузок и невысоким показателем лещадности, то есть, не образует необходимую структуру за счет формы зерна.
  • Известковый щебень. Материал естественного осадочного происхождения, используемый в частном строительстве, но малопригодный для бетона в ответственных проектах и монолитных сооружениях с большими нагрузками. У известкового щебня есть характерная черта — он впитывает воду, а потому обладает низкой морозостойкостью. 

Марки бетона по прочности и применению

Результат смешивания компонентов и последующей гидратации цемента — бетонный монолит обладает свойствами, заданными на этапе его производства. В строительстве распространено несколько марок бетона по прочности:

  1. М200, пригодный для частного строительства и создания ненагруженных деталей;
  2. М250 пригоден для частного, мало- и среднеэтажного строительства, создания ленточных и ростверковых оснований;
  3. М300 и М350 — бетон для проектного строительства и формирования монолита в ответственных конструкциях, силовых элементах зданий и промышленных сооружений;
  4. М400, М500 — марки бетона, применяемого для формирования особо прочных монолитов, практически не используемые в широком проектном строительстве гражданских объектов и тем более — в частных домах.

Наибольшее распространение имеют марки М250 — М300 в силу хороших показателей прочности на сжатие, морозостойкости от 100 до 300 циклов и малой водопроницаемости.

Бетон без щебня — ненадежная конструкция

Сэкономить на щебне для бетона невозможно. Именно этот компонент определяет основные характеристики монолита прочности и морозостойкости, распределяет усилия при твердении и гидратации цемента. При отсутствии крупного наполнителя бетон будет трескаться, набирать воду, деформироваться вплоть до полного разрушения конструкции после первого же зимнего периода.