Цементные смеси использование состав

Виды и состав сухого бетона. Как приготовить и где можно применить сыпучую смесь?

Для сооружения многих конструкций используется сухой бетон. Применение цементной смеси особо удобно в случаях плохого подъезда к строительной площадке и отстрое компактных объектов. Сыпучий фасованный порошок продается в удобных упаковках (мешках), поэтому его транспортировка к месту назначения более удобна, чем организация подвоза готового раствора. Во время работ, сухая масса разводится водой и таким способом получается бетон для строительных и ремонтных манипуляций.

1. Общие сведения
2. Особенности и состав
3. Применение
4. Виды сухого бетона: список качественных продуктов
5. Как использовать: приготовление
6. Плюсы и минусы сухого бетона

Классификация и свойства

Нормальная усадка портландцемента (уменьшение линейных размеров) достигает до 2 мм/м изделия. Пока смесь влажная, её габариты увеличиваются за счет поглощённой воды. Непосредственная усадка происходит при высыхании цементного раствора на воздухе на третьей неделе затвердевания.

В зависимости от состава и требуемых характеристик, материал подразделяется на следующие виды:

1. безусадочные цементы – расширение равно последующей усадке, что приводит к постоянству размеров;
2. расширяющиеся цементы – усадка в сухом виде меньше, чем начальное расширение, на 5-6 мм/м готового изделия;
3. напрягающий цемент – представляет собой расширяющуюся разновидность, которую используют в производстве железобетонных конструкций.

Принцип действия напрягающего цемента основан на механическом взаимодействии бетонного раствора и металлической арматуры. Железобетонный каркас при заливке расширяющейся смеси подвергается растягиванию. Прочность арматуры препятствует дальнейшему натяжению и останавливает расширение цементной смеси.

Такое взаимодействие приводит к одновременному растяжению металлического каркаса и остановке расширения. Арматура стремится сжаться, а бетон – расшириться. Это держит всю конструкцию в напряжении и увеличивает прочность в 1,5-2 раза. Сравнение динамики усадки обычного, безусадочного и расширяющегося цемента показано на рисунке 1.

Рис. 1. Динамика усадки цементов. Обозначения: «1» — обычный портландцемент; «2» — безусадочный цемент; «3» — расширяющийся цемент:

Компоненты строительных цементных растворов

Для получения качественного строительного материала каждый компонент должен соответствовать требованиям нормативов:

• Цемент. В общих случаях используется портландцемент марок 400 и 500 без минеральных добавок или с минеральными добавками в количестве до 20%. Для особых эксплуатационных условий применяют сульфатостойкое, гидротехническое, пластифицированное цементное вяжущее.
• Песок. Должен соответствовать ГОСТу 8736-2014 «Песок для строительных работ». Для изготовления растворов используют речной и карьерный песок, очищенный от илистых и глинистых включений, снижающих качество готового продукта.
• Вода. Из питьевого трубопровода или проверенная на качество в лабораторных условиях. Температура +15…+20°C.

Цемент, песок и вода – основные компоненты строительного цементного раствора, но также в рецепт включаются добавки, придающие пластичной смеси или конечному продукту определенные свойства:

• Эластификаторы. Улучшают эластичность раствора и его адгезию к основанию, повышают устойчивость затвердевшего продукта к появлению трещин и влагостойкость. Функции эластификатора может выполнять ПВА.
• Пластификаторы и их более мощный вариант – суперпластификаторы. Увеличивают подвижность пластичной смеси, сокращают расход материала, уменьшают его склонность к расслоению. Наиболее простой вариант – применение моющих растворов. Их добавляют не в сухую смесь, а в воду.
• Гидроизоляторы. Такие добавки ускоряют схватывание и твердение раствора, повышают водонепроницаемость готового слоя.
• Латексные добавки. Сообщают готовому продукту широкий спектр полезных свойств – водостойкость, устойчивость к воздействию нефти и нефтепродуктов, других агрессивных химических веществ.
• Противоморозные. Применяются при ведении работ в холодный период года.
• Сажа, графит и другие красящие вещества. Не влияют на физические характеристики материала, применяются только для изменения цвета готового продукта.

Удельный вес цементно-песчаного раствора зависит от вида и пропорций составляющих, в среднем он равен 1800 кг/м 3 .

Состав цементно-песчаного раствора

Пропорции цемента и песка зависят как от марки цемента, так и от требуемый качественных показателей раствора. В таблице приведено соответствие между ними.

На практике находят применение и более низкие марки, например, для замеса раствора с прочностью 75 пропорция компонентов 1:6 при марке цемента 600 и 1:4 с цементом М400.

Дополнительные компоненты и их назначение

Сам по себе цементный раствор очень жесткий и имеет свойство осаживаться в емкости, где он находится. С этим явлением знакомы каменщики, вынужденные часто перемешивать его. В жаркую погоду смесь быстро сохнет, поскольку с повышением температуры процесс схватывания идет быстрее (компоненты цемента гидратируются).

Пластичность и удобоукладываемость смеси отчасти регулируются водой. Так, существует такой показатель для строительных растворов как осадка конуса, показывающий подвижность. Этот испытательный прибор — конус — весит 300 граммов, имеет длину 15 см и диаметр основания 7,5 см. Для каждого вида работ требуется свои показатели подвижности. Например, для лицевой кладки требуются жесткие смеси, чтобы можно было класть кирпич вприжим; для забутовки применяют менее жесткие и подвижные смеси, а для штукатурных работ — только подвижные. Стяжки для пола могут быть как почти сухими, так и литыми — все зависит от применяемой технологии.

Для придания смеси пластичности в нее вводят пластификаторы. Иногда роль этой добавки может выполнять известь, такие растворы называют цементно-известковыми. Для кладочных составов применяют жидкое мыло, но оно понижает марку раствора, поэтому требует перерасхода цемента. Для избежания этого лучше пользоваться специализированными воздухосвяывающими добавками: они не понижают прочность кладки и при этом делают раствор более удобным в работе, он не просаживается и не требует частого перемешивания.

В зимнее время в кладочную смесь вводят противоморозные добавки. Простейшей из них является поташ, но применяются и жидкости на основе хлорида калия и формиата натрия.

Помимо вышеперечисленных в растворы вводят такие добавки, как:

• гидрофобные;
• полимерные — для самовыравнивающихся смесей;
• клеевые.

Цементные растворы для штукатурных работ

При оштукатуривании преимущество отдается извести, и она, так или иначе, присутствует и в растворах на основе цемента. Но без него известковые растворы нельзя использовать для штукатурных работ во влажных помещениях, а также для наружных работ. Некоторые штукатурные составы замешиваются только на цементе — так, для оштукатуривания стен в рентгенкабинетах применяется раствор на основе цемента и баритового песка.

Песок в таких смесях используется более мелкий, что связано с особенностями процесса отделки. Некоторые виды готовых сухих составов содержат еще более мелкий заполнитель и могут наноситься не мастерком, а шпателем.

Основные компоненты, входящие в состав бетона

1. Вода

Предполагается, что в процессе изготовления бетонной смеси будет использована чистая вода. Использование воды дождевой, жирной, с содержанием масла либо иных химических примесей нежелательно. В состав ответственного бетона (железобетонные перекрытия, несущие конструкции) должна входить чистая водопроводная вода.

2. Цемент

Самая общеупотребительная марка цемента – М400. Большинство изготовителей выпускают цемент одной маркировки, но – разного качества. Чаще всего в состав бетона входит балаклеевский цемент М400 ШПЦ ӏӏ/Б-Ш-400 или амвросиевский ПЦ ӏӏ/Б-Ш-400.

3. Щебень

Прочность щебня должна в два раза превышать расчетную марку бетона. Данное требование обусловлено тем, что проектная марка бетона (которая набирается за 28 суток) всегда меньше, чем его действительная прочность, которая будет набрана через год. В то же время прочность щебня не увеличивается, так как структура камня остается неизменной. Для «уравнения в правах» и выполняется подобная нивелировка, хотя означенный запас прочности не оговаривается в проектном задании.

Основные виды щебня для бетона:

• Известняк – средний запас прочности от 500 до 600. Отдельные виды известняка (с запасом прочности до 800) могут быть использованы для приготовления бетона М350, хотя из-за низкой морозоустойчивости известняк в основном входит в состав бетонных смесей М100-М300.
• Гравий. Прочность – от 800 до 1000, пригоден для изготовления бетона М450, является самым распространенным видом наполнителя. Гравию свойственны все параметры, необходимые для получения самых распространенных бетонных смесей. Материал достаточно дешев, отличается пониженным радиационным фоном.
• Гранит – самый прочный компонент из вышеперечисленных. Дополнительные преимущества – высокая прочность (1400), низкая водопоглощаемость и повышенная морозоустойчивость.

4. Песок

Самый лучший строительный песок – карьерный. Это объясняется тем, что песчинки из карьера имеют неправильную форму, что увеличивает площадь сцепления. Главный недостаток карьерного песка – присутствие в нем глины, которую удаляют посредством намывки.

Морской или речной песок «отполирован» водой, а потому поверхность песчинок очень гладкая.

Таблица 1. Состав и пропорции бетона марок М100 — М450 из цемента М400

* Значения приведены в порядке — цемент : песок : щебень

Таблица 2. Состав и пропорции бетона марок М100 — М450 из цемента М500

* Значения приведены в порядке — цемент : песок : щебень

Как сделать цемент в домашних условиях

Прежде всего стоит сразу уяснить, что качественного продукта в домашних или гаражных условиях получить не удастся. Мало знать, как самому сделать цемент, ведь кроме этого потребуется приобрести специальное оборудование, ну или приложить максимальные мускульные усилия, что в конечном итоге оказывается довольно затратным и утомительным. Гораздо легче приобрести готовое изделие в магазине.

Наиболее простым способом получить в домашних условиях раствор, пригодный для цементирования мелких трещин, является приготовление смеси на основе следующих ингредиентов: воды, водной извести и каменной золы. Эти вещества перемешивают до получения однородной, вязкой массы, которую необходимо сразу же использовать, так как срок хранения этого раствора составляет не более двух часов.

Прочие варианты самостоятельного изготовления цемента предусматривают наличие печи для обжига материала и мельницы для размалывания клинкера в порошок.

Наполнители в сухих строительных смесях — их необходимость и распределение

Для изготовления малых архитектурных форм и садового декора таких, как беседки, скульптуры, вазы, садовая мебель, мангалы и барбекю, место для костра, различные формы искусственного камня, садовые дорожки и площадки, подпорные стенки, небольшие строения и т.д., используются различные по составу цементные растворы, в состав которых обязательно входят какие-либо пассивные и/или активные наполнители.

При изготовлении сухих смесей специалисты выполняют требования определенных стандартов в том числе и по наполнителям.

В нашем случае при работе в саду важнее использовать практические советы и опыт бывалых мастеров, которые мы и учитываем.

В ранее опубликованных статьях на страницах kamsaddeco.com (в частности тут ) уже приводились основные параметры и свойства добавок и наполнителей, а также их объемные количества в составах смесей для различного применения.

К наполнителям, входящим в состав сухих строительных смесей, относятся: кварцевый песок, песок из шлаков, зола-унос, кварц молотый, горный песок, крошка из кирпича, мраморная и доломитовая мука, мел. В декоративные составы также в качестве наполнителя включают вермикулит, мелкую мраморную крошку, молотое стекло и другие компоненты.

Наполнители должны содержать как можно меньше примесей, ухудшающих адгезию раствора. Так глина в песке в количестве 1,0-1,5% ухудшает адгезию клея примерно в два раза.

При изготовлении пластичного бетона для декоративных форм редко используется щебень. В саду он включается в состав бетона для строительства фундаментов, водоемов, каких-то оснований, например, для бетонных фигур , площадок, дорожек , подпорных стен или искусственных скал .

Для изготовления садового декора обычно в состав бетона входит мелкая гранитная крошка или промытый отсев.

Подбор наполнителей в состав смеси

Теперь еще несколько важных моментов в подборе наполнителей, входящих в состав сухих строительных смесей. Их необходимо учитывать при самостоятельной дозировке.

Применительно к наполнителям специалисты используют понятие «гранулометрический состав» или «модуль крупности». Для чего нужны эти характеристики?

В предыдущей главе указывалось, что надо стараться подготовить оптимальный состав сухой смеси с целью экономии средств и получения максимальных механических показателей.

Для этого необходимо подобрать наполнители таким образом, чтобы обеспечивалась их плотная упаковка в цементной смеси. Чем меньше остается свободного незаполненного места, тем лучше будут показатели. При этом мы экономим цемент и можем заменить его на более высокое качество. Также экономятся дорогостоящие полимерные и химические добавки. Очень важно принимать во внимание пористость наполнителей. И чаще всего мы с этим сталкиваемся при изготовлении искусственного камня и декора из гипертуфа .

Пористый наполнитель, входящий в состав сухих строительных смесей

Иногда некоторые жалуются, что их изделия разваливаются уже через несколько лет эксплуатации. Обычно при подготовке раствора вода льется «на глаз». Мало кто предупреждает, что надо не спешить и выждать. Пористый наполнитель (вспученный перлит, торф или мох) должен полностью насытиться и перестать забирать из раствора воду. Она необходима для полной гидратации цемента.

Этот момент также надо учитывать при введении в состав сухих смесей красителя для окраски бетона. Так, например, желтый железоокисный пигмент потребляет значительно больше воды, чем другие.

В то же время особенность рыхлых наполнителей можно использовать как положительное свойство при изготовлении больших декоративных поверхностей. Тут цель частичной или полной замены дорогостоящих эфиров целлюлозы. Эта процедура позволит увеличить открытое время отверждения без использования гидроизоляционной пленки.

Еще один очень важный параметр, влияющий на качество сухой смеси — это удельная площадь поверхности наполнителя.

Чем мельче наполнитель, тем больше его удельная площадь поверхности. В этом случае для достижения достаточной подвижности раствора требуется больше воды. Если, например, в смесь добавляется кварцевая мука, а количество воды и цемента остается прежним, то трещин не избежать.

♦ Большая удельная поверхность наполнителя требует дополнительного количества вяжущего.

Как подготовить состав сухой строительной смеси, чтобы получить мелкозернистый бетон

Ранее в статьях не раз обращалось внимание читателей на мелкозернистый бетон. И задача его не в получении качественной финишной обработки, а в получении очень прочного камня для тонкостенных и ажурных изделий .

Для его изготовления применяются наполнители близкие по удельной поверхности к параметру цементного зерна. При этом по аналогии с цементом они начинают работать как активные вяжущие. При этом частично заменяют его работу. Здесь убиваем сразу трех зайцев. Экономим цемент, избегаем при этом образования трещин и получаем камень повышенной прочности.

Еще раз для сравнения несколько цифр: зерно обычного цемента в среднем составляет 40…80 мкм, у маршалита — 50…100 мкм, у золы — 12…25 мкм, у микрокремнезема — 2…10 мкм.

Из этих данных видно, что наиболее активные свойства имеет микрокремнезем. Его и золу чаще всего используют специалисты для частичной замены цемента. Кроме этого получаются более качественные характеристики искусственного камня.

Считается, что при отсутствии или малом количестве наполнителя размером менее 100 мкм цементный раствор формирует недостаточное количество кристаллов камня. А также имеет нежелательные аморфные и рыхлые образования, приводящие к потери прочности.

Надо также отметить, что размер зерна не полностью определяет требования по улучшению механических характеристик. Важен химический состав наполнителя. Так, например, добавка мела с таким же размером зерна уменьшит прочность камня в несколько раз.

Химическая активность SiO2 пока не отменялась.

И наконец еще одно правило. Подбирайте оптимальный состав наполнителей. Тогда получите и минимально возможное соотношение воды к суммарному вяжущему веществу. При этом получите максимальные механические свойства искусственного камня для своего садового декора.