Бесцементный бетон

На сегодняшний день портландцемент – один из главных строительных материалов, на основе которого изготавливается большинство бетонов. Но он имеет достаточно много удачных альтернатив, для которых характерны собственные преимущества и недостатки, оптимальные области применения. Бетоны, при изготовлении которых не используется цемент, называют бесцементными. В качестве вяжущих компонентов в таких стройматериалах применяют гидравлическую и воздушную известь, гипс, глину, измельченные металлургические и топливные шлаки, полимеры. Рассмотрим наиболее распространенные составы бесцементого бетона.

Популярные виды бетонов, изготавливаемые без использования цемента

Подходящий строительный материал подбирают в зависимости от запланированных условий заливки и эксплуатации.

Гипсобетон

Его основой является природный материал – гипс (алебастр). Это одно из самых старых вяжущих веществ, которое применялось задолго до изобретения цемента. Сырье для него – осадочный минерал, так же называемый гипсом. Минерал обжигают с целью обезвоживания и перемалывают в тонкодисперсный порошок белого цвета.

Преимущества этого решения:

• легкое формование, позволяющее изготавливать изделия самых сложных форм;
• отсутствие усадки при твердении, такой бетон, наоборот, немного увеличивается в объеме;
• при использовании в качестве заполнителя чистого кварцевого песка – белая гладкая поверхность.

Этот материал немного уступает по прочности другим бетонам. Но главным его недостатком является низкая влагостойкость. Гипсобетон не пригоден для использования в условиях повышенной влажности.

Асфальтобетон

Асфальт и асфальтобетон – материалы со схожим составом и областями применения. Но есть между ними и различия. Асфальт – природный продукт, содержащий натуральные компоненты: гравий, песок, битум, органику. Его добывают из пластовых жильных залежей или на участках, на которых имеется естественный выход нефти на поверхность. Природное вяжущее получается при испарении легких компонентов из тяжелых нефтяных фракций. Асфальтовых месторождений в природе совсем немного, поэтому в дорожном строительстве чаще всего используются асфальтобетоны, имеющие искусственное происхождение.

В качестве вяжущего в асфальтобетоне выступает битум, получаемый при перегонке нефти. Ранее эту функцию выполнял деготь – материал, образующийся при деструктивной перегонке органических компонентов: древесины, торфа, угля. Деготь из-за опасности для здоровья человека запрещен к использованию в пределах населенных пунктов.

Состав асфальтобетонов:

• вяжущее – битум или битумно-полимерные составы;
• крупный заполнитель – гравий или щебень, получаемый дроблением плотных пород;
• мелкий заполнитель – песок;
• минеральный наполнитель, предназначенный для ликвидации всех пустот и максимального уплотнения материала.

Рационально составленная асфальтобетонная смесь обладает рядом существенных преимуществ (при правильном выборе компонентов и их дозировки), среди которых:

• возможность применения в любое время года;
• высокая плотность, прочность, упругость;
• оперативная готовность дорожного покрытия к эксплуатации;
• возможность выполнения частичного ремонта.

Минусом асфальтобетона является его низкая стойкость к повышенным температурам. В жаркое время года такое покрытие размягчается и выделяет в окружающую среду испарения, вредные для здоровья человека.

Асфальтобетоны, в зависимости от состава, могут укладываться горячими, теплыми или холодными. Холодную укладку обеспечивает введение полимерных добавок. Холодный асфальтобетон хорошо подходит для ямочных ремонтов. Его также используют для бетонирования небольших площадок. Для обширных участков дорог, предназначенных для интенсивного движения, и площадок, на которых осуществляются частые торможения, такие бетоны не применяются.

Силикатный бетон

Этот стройматериал на основе извести практически так же популярен, как и бетон, изготовленный на базе портландцемента. Широкое распространение в массовом строительстве в СССР он получил в середине прошлого века.

Силикабетон используется только при производстве штучных изделий – кирпичей и блоков. Их изготавливают из смеси извести и песка в автоклавах. Силикатные кирпичи имеют геометрически точные размеры, что значительно упрощает и ускоряет кладочные работы. Из силикатного бетона формируют крупные блоки, имеющие пористую структуру. Такие штучные изделия совмещают свойства конструкционных и теплоизоляционных материалов.

Преимущества силикабетона и изделий из него:

• экономичность благодаря невысокой стоимости исходных компонентов;
• штучные изделия не усаживаются, хорошо сохраняют первоначальные форму и размерные параметры;
• привлекательный внешний вид, кирпичи и блоки имеют почти белый цвет.

Силикатные бетоны обладают рядом недостатков, которые ограничивают их области применения:

• использование автоклавов в производственном процессе не позволяет изготавливать крупные предметы и конструкции;
• меньшая, по сравнению с бетоном на основе цемента, жаростойкость;
• невысокая влагостойкость, но современные материалы практически лишены этого недостатка, благодаря введению специальных добавок.

Стеклобетон

Изготавливается на базе жидкого калиевого или магниевого силикатного стекла. Этот материал может быть практически прозрачным. Плюсы стеклобетона: прекрасные гидроизоляционные характеристики, красивый внешний вид, антисептические свойства, позволяющие использовать материал при строительстве колодцев – источников питьевой воды, бассейнов и других искусственных водоемов. Минусами этого материала являются относительно невысокие прочность и устойчивость к повышенным температурам.

Стеклобетон может изготавливаться и другим способом – добавлением катализатора в стекло, измельченное в порошок. Материал производится промышленным способом. Этапы его изготовления:

• сортировка стеклянного сырья;
• дробление частиц;
• разделение на фракции;
• обработка мелкофракционных частиц щелочью;
• трансформация стеклянного порошка, обработанного щелочью, в гель.

Такой стеклобетон широко востребован на промышленных предприятиях, благодаря высокой стойкости к кислотосодержащим средам и прочности.

Шлакощелочной бетон

Этот материал производят воздействием щелочи на измельченный шлак. В качестве щелочных реагентов используют жидкий силикат калия или натрия. Этот бетон обладает повышенной морозостойкостью, поэтому он подходит для изготовления ФЭМ и бортовых камней. Еще один плюс – использование в качестве сырья производственных отходов, что решает вопрос их утилизации и обеспечивает бюджетную стоимость стройматериала.

Материал на основе сталелитейного шлака, как и традиционный бетон, набирает прочность со временем, уже после достижения марочной величины. Но стройматериал на базе шлака наращивает эту характеристику гораздо быстрее и сильнее. За год он может повысить стойкость к сжимающим усилиям в полтора-два раза.

Серобетон

Функции вяжущего компонента в этом случае выполняет модифицированная сера, источником которой служат отходы химической индустрии. Сера, непригодная для дальнейшей переработки, направляется в плавильный агрегат. К сырьевому составу добавляют модификаторы и заполнители.

Изделия и конструкции из серобетона обладают высокими прочностью, твердостью, кислотоупорностью, бактерицидными свойствами, устойчивостью к низким температурам. Эти характеристики позволяют применять материал при сооружении подземных конструкций.

Минусами серобетона являются: плавление при +150 ̊C, пожароопасность, токсичность для людей и животных. Контакт с серобетоном опасен для многих стройматериалов, поскольку сера вызывает коррозию.

Полимербетон

К этой группе относятся различные виды бесцементного бетона. Их основой могут быть как специально синтезируемые материалы, так и производственные отходы. Конкретные характеристики полимерных бетонов зависят от типа сырья. Почти все полимербетоны отличаются высокой влагостойкостью. Часто встречающимся недостатком бетонов с полимерами является их низкая стойкость к высоким температурам.

Полимербетоны используются сегодня, в том числе в России, в строительстве, изготовлении мебели и предметов декора, при производстве изделий ритуального назначения.

Новый рецепт приготовления бетона без цемента

Ученые и строители-практики постоянно разрабатывают новые рецептуры бесцементных бетонов, сырьем для которых служат в основном отходы различных отраслей промышленности. В составах сочетают нанокремнезем, летучую золу, шлак, гашеную известь. Такие бетоны хорошо подходят для обустройства канализационных систем, поскольку отличаются прочностью, устойчивостью к коррозии, экологической безопасностью и долговечностью. Отсутствие остаточной извести в этих материалах предотвращает появление жировых отложений.

Как сделать бетон без цемента своими руками

Некоторые виды бесцементных бетонов, производство которых не требует наличия сложного оборудования, можно изготовить самостоятельно.

Гипсобетон

Этот материал чаще всего востребован при производстве декоративных или функционально-декоративных предметов, используемых внутри дома. И его легко изготовить своими руками. В качестве заполнителей обычно используют пористые компоненты искусственного и природного происхождения: керамзитовый щебень, аглопорит, шлаки, вулканический туф, золу, песок. Щебень, полученный дроблением плотных пород, в этом случае не используют, поскольку прочность конечного продукта все равно будет существенно уступать изделиям из традиционного бетона, содержащего цемент.

Этапы процесса:

1. Сухие компоненты дозируют и смешивают между собой. Расход гипса зависит от типа заполнителей.
2. В смесь добавляют воду, количество которой зависит от области применения материала. Низкое соотношение воды и вяжущего характерно для конструкционных изделий. Для литья декоративных предметов количество воды увеличивают.
3. Полученную смесь заливают в форму слоями по 15-20 см, каждый из которых уплотняется вибрационным воздействием.
4. Через 30-60 минут после заливки смесь начинает схватываться. Для полного твердения изделий понадобится от нескольких часов до суток.
5. Изделия извлекают из форм.

Асфальтобетон

Производство этого материала относится к пожароопасным мероприятиям. Для его выполнения необходимо использовать средства индивидуальной защиты.

Этапы изготовления асфальтобетона в домашних условиях:

1. Готовят емкость для нагрева битума. Обычно для этих целей используют старую бочку.
2. Бочку закрепляют на стойках над костром, нагревают битум до расплавления, перемешивают и вводят заполнители. Перемешивают.
3. Горячую смесь укладывают на подготовленное основание и трамбуют.

Лучшим вариантом является приобретение готовой асфальтобетонной смеси, приготовленной в заводских условиях с контролем качества исходных материалов, их грамотной подготовкой, точным дозированием. Пластичный материал к месту укладки доставляют самосвалами или кохерами (при перевозке на дальние расстояния).

Полимербетон

Полимербетоны обычно изготавливают на основе синтетических смол: эпоксидных, фурановых, ненасыщенных полиэфирных. В качестве заполнителей используют:

• гранитный или базальтовый щебень фракциями 10-20 мм, 20-40 мм;
• измельченный песчаник;
• кварцевый песок с зерном до 5 мм.

В составе также присутствует молотый наполнитель. Это могут быть: графитовый порошок, кварцевая, андезитовая мука. Применение наполнителя позволяет сократить расход дорогостоящих смол. В материалах, создаваемых на основе карбамидоформальдегидных смол, обязательно должен присутствовать гипс. При создании полимербетонов часто используют ПАВ, антипирены, красящие пигменты, антисептики и другие добавки, повышающие качество конечного продукта.

Этапы изготовления полимербетона на двухкомпонентном полимерном вяжущем:

1. Дозируют заполнители, предварительно очищенные от посторонних примесей. Если для заполнителей применялась промывка, то их надо просушить до влажности не выше 1%.
2. Сухие компоненты загружают в смеситель в следующем порядке – щебень, песок, наполнитель.
3. Перемешивают 2 минуты без воды, добавляют воду, перемешивают.
4. Вяжущее готовят отдельно в соответствии с инструкцией к нему – нагревают или вводят растворитель, добавляют пластификаторы и другие компоненты.
5. Смолу перемешивают с заполнителями до 2 минут. Вводят в смесь отвердитель. Перемешивают 3 минуты.
6. Смесь заливают в форму, внутреннюю поверхность которой смазывают парафином, машинным маслом, техническим вазелином.
7. Смесь уплотняют на вибрационном столе. Полное твердение осуществляется до суток.

Разработка и внедрение новых составов бесцементных бетонов позволяет оптимизировать и ускорить строительные процессы и мероприятия по изготовлению штучных декоративно-функциональных элементов.