Цементобетон: свойства и приготовление

Без цементобетона не обходится ни одна стройка: его используют как для заливки столбов для забора на даче, так и для устройства сложных инженерных гидросооружений, мостов и многоэтажных домов. Этот материал так популярен из-за невысокой цены и отличных характеристик прочности. С его помощью можно быстро возводить масштабные сооружения, имея небольшой опыт в строительстве и простое оборудование. В этой статье мы рассмотрим свойства и приготовление цементобетона. 

Что такое цементобетон и где он применяется

Цементобетон – это плотный и прочный строительный материал. Его производят из трех компонентов: заполнителя, вяжущего и воды. Каждый из них играет важную роль в формировании бетонного камня.

• Заполнитель – это основной компонент цементобетона. Он создает основу материала, которая формирует объем, воспринимает и распределяет всю нагрузку. Для каждого вида бетона используют материал с разным составом и размером зерен. Например, в производстве тяжелых цементобетонов применяют щебень с размером частиц от 5 до 30 мм, отсев и песок. Крупицы песка заполняют пустое пространство между частицами щебня, увеличивая насыпную плотность заполнителя. А в легких бетонах используют мелкий золошлаковый заполнитель и крупные, но легкие вкрапления керамзита или полистирола.
• Вяжущее добавляют для соединения крупинок заполнителя между собой. Для этого используют портландцемент. От его качества зависит прочность бетона. Поэтому для изготовления качественных материалов применяют цемент тонкого помола.
• Вода активирует вяжущее вещество. В сухом виде цемент инертен, и никаких реакций в нем не происходит. Но при добавлении воды запускается процесс образования гидросиликатов. Они обволакивают заполнитель и схватываются между собой. По мере испарения воды из раствора химические соединения превращаются в единую структуру, образуя цементный камень.

При смешивании всех компонентов раствора и нормальном протекании химической реакции получается строительный материал высокой плотности, способный выдерживать большую вертикальную нагрузку. 

Но использовать только бетон в строительстве нельзя, необходимо армирование. Стальные пруты повышают способность материала сопротивляться не только нагрузкам сжатия, но и растяжению и изгибу. 

Армированный цементобетон используется повсеместно при возведении конструкций, требующих высоких эксплуатационных характеристик. Из него отливают сборные части колодцев, фундаменты, плиты перекрытия. Современные способы строительства позволяют возводить из цементобетона монолитные каркасы многоэтажных домов, мосты и эстакады. Этот материал применяется при устройстве дорожных развязок, промышленных зданий, ГЭС, ТЭЦ и АЭС.

Разновидности и свойства цементобетона

На сегодняшний день в строительстве применяют около двадцати различных видов цементобетона, при этом каждый из них делится на марки. Бетоны обычно классифицируют по четырем параметрам, которые влияют на его потребительские свойства:

• средняя плотность;
• вид заполнителя;
• назначение;
• структура.

Средняя плотность

Показывает вес бетона на 1 м³. С помощью показателя рассчитывают несущую способность сооружения. По плотности бетоны делят на:

• особо легкие, с плотностью менее 800 кг/м³;
• легкие, с плотностью от 800 до 2000 кг/м³;
• тяжелые, с плотностью от 2000 до 2500 кг/м³;
• особо тяжелые, свыше 2500 кг/м³.

Чем ниже плотность бетона, тем меньше его прочность и тем хуже он противостоит нагрузкам. Но теплоизоляционные свойства у легких бетонов лучше, чем у тяжелых. Поэтому их используют в малоэтажном частном строительстве, часто в качестве теплоизоляции. А тяжелые бетоны применяют для заливки фундаментов массивных сооружений.

Вид заполнителя

Поскольку заполнитель составляет около 70% объема бетонного раствора, он оказывает наибольшее влияние на характеристики материала. 

• Плотные заполнители состоят из щебня прочных горных пород: гранита, известняковых пород, диорита и других. Они создают плотную структуру и отлично работают на сжатие, поэтому применяются в ответственных конструкциях.
• Пористые заполнители с плотностью ниже 1200 кг/м³: керамзит, вулканический туф, перлит и другие. Такие материалы не применяются для ответственных конструкций, например, фундаментов. Но они прекрасно подходят в качестве материала для стен при постройке зданий малой этажности и отличаются прекрасными показателями звуко- и теплоизоляции.

Назначение

По назначению цементобетоны делятся на:

• конструкционные, или строительные – предназначены для возведения несущих конструкций: фундаментов, стен, перекрытий;
• специальные – к ним относятся составы для гидротехнических сооружений, электроизоляционные, радиационно-защитные, кислото- и сульфатостойкие, а также декоративные; используются там, где свойств обычных бетонов недостаточно.

Структура

Структура – это внутреннее строение материала. По структуре бетоны делят на следующие виды.

• Плотные. В них заполнитель располагается максимально плотно, зерном к зерну. Плотный бетон максимально прочный, а значит, его можно использовать в самых нагруженных местах строений, например, опорах. 
• Поризованные. В таких материалах до 25% объема – микропоры. Так происходит из-за пористых заполнителей: туфа или керамзита. Готовый бетон имеет относительно высокую прочность и теплоизоляционные свойства, поэтому подходит для формирования несущих стен, плит перекрытия, перемычек.
• Крупнопористые. Это бетоны, в составе которых отсутствует мелкий заполнитель (до 5 мм). Полости остаются пустыми, поэтому состав получается пористым и может пропускать через себя воду. Это полезное свойство при организации дренажа, например, на складских площадках.
• Ячеистые. Производятся с использованием специальных добавок, вспенивающих раствор без крупного заполнителя. Это делает застывший бетон очень легким. Ячеистые бетоны прекрасно подходят в качестве основного стройматериала для малоэтажного строительства.

Как производят цементобетон

На первый взгляд процесс подготовки цементобетонной смеси кажется простым, поэтому многие пытаются сделать его своими руками в кустарных условиях. Но качество такого раствора будет низким. Для строительства лучше использовать заводской бетон, который производят по определенной технологии.

1. Подготовка компонентов. Заполнители проверяют в лаборатории на соответствие ГОСТу и просушивают.
2. Рецептура. Лаборатория рассчитывает необходимое количество компонентов для бетона конкретной марки. Это очень важно, поскольку изменение количества любой составной части раствора сильно изменит характеристики застывшего бетонного камня.
3. Дозировка. Необходимые заполнители, цемент и воду отмеряют на высокоточных весах. Допустимое расхождение с рецептом – 0,8%. 
4. Смешивание. Заполнители загружают в смеситель, добавляют к ним цемент и добавки, перемешивают несколько секунд. Затем в смесь заливают воду и тщательно перемешивают раствор до однородности.
5. Доставка. Время жизни смеси ограничено, поэтому из смесителя раствор выгружают сразу в автобетоносмеситель, который доставит цементобетон к месту строительства.

Так, свойства и приготовление цементобетона сильно зависят от его состава и применяемых материалов. Правильно изготовленный цементобетон – это прекрасный строительный материал, без которого нельзя представить ни одно серьезное инженерное сооружение.