Приготовление бетонной смеси

Бетон – это затвердевшая смесь из цемента, воды, песка, щебня или гравия, смешанных между собой в нужной пропорции. До того как затвердеет, бетон – это бетонная смесь, после затвердения смесь превращается в бетон.

Цемент и вода самые активные элементы бетонной смеси, химически реагируя друг с другом, они начинают реакцию, в результате которой появляется цементный камень, связывающий песок, щебень или гравий вместе. Песок и камни в отличии от цемента не вступают в реакцию с водой. Эти материалы называются заполнителем и нужны, чтобы создать жесткий скелет внутри бетона.

В силу того что бетон быстротвердеющий материал, его обычно изготавливают прямо на строительной площадке. Бетонную смесь приготавливают механизированным путем в бетоносмесителях вместимостью: 100-250 л, 375-500 л, 1200-2400-4500 л. После перемешивания, объем ингредиентов уменьшается и выход бетонной смеси обычно колеблется от 0.55 до 0.75 от общего объема загруженных материалов. Например, бетоносмеситель объемом 1200 л на выходе дает около 800 литров бетонной смеси за один замес.

Чем больше время перемешивания смеси в бетоносмесителе – тем выше ее прочность и однородность. В малых и средних бетоносмесителях, продолжительность перемешивания должна быть не менее 1 минуты – для жирных и подвижных смесей и не менее 2 минут – для тощих и жестких смесей. С увеличением емкости бетоносмесителя, время перемешивания должно увеличиваться. Например, для смесителей объемом 500 литров – время перемешивания составит уже 5 минут.

Приготовление прочного бетона

Тяжелый бетон наиболее распространен в строительстве, а прочность – главное его свойство. При твердении при температуре 15-20 градусов и влажности 90-100%, прочность готового бетона зависит от прочности цемента и водоцементного соотношения. Водоцементное отношение – это пропорции массы воды к массе цемента в бетонной смеси.

Известно, что цемент в процессе твердения, присоединяет не больше 20% воды, но для придания бетонной смеси необходимой подвижности, воды нужно добавить от 40-70%. Лишняя вода не вступает в реакцию с цементом, а испаряясь, оставляет вместо себя воздушные пустоты, которые снижают прочность. Прочность бетона может быть повышена через уменьшение водоцементного соотношения с помощью пластификаторов и уплотнением бетонной смеси вибрацией.

Сильное влияние на прочность бетона оказывает форма заполнителей и структура их поверхности. Бетон приготовленный на гравии обычно на 15-20% слабее бетона приготовленного на щебне. Идеальные материалы для приготовления высокопрочного бетона: натуральный щебень, песок, и высокоактивный портландцемент. Щебень и песок должны быть промытыми и разделенными на фракции по размеру. Материалы для приготовления бетона средней прочности: гравий и портландцемент средней активности. Материалы для бетона низкой прочности: крупные заполнители и мелкий песок, а также цемент низкой активности.

Укладка бетонной смеси

Для высокого качества нужно чтобы бетонная смесь была достаточна подвижна — способна расплываться под действием собственной массы. Измеряют подвижность бетона с помощью специального конуса. После заполнения бетонной смесью, конус поднимают и наблюдают за усадкой. Жесткая бетонная смесь почти не дает осадки, а при укладке требует длительного уплотнения. Пластичная смесь растекается обычно на 1-12 см и уплотняется кратковременной вибрацией.

Чем больше воды, тем больше подвижность бетонной смеси. При увеличении количества цемента или уменьшении количества заполнителя – подвижность бетонной смеси также возрастает. При малом количестве цемента, смесь становится жесткой, неудобоукладываемой и склонной к расслоению. С увеличением крупности заполнителя, подвижность бетонной смеси возрастает. Пластификаторы увеличивают подвижность бетонной смеси, а суперпластификаторы к тому же снижают водопотребность смеси на 20-25%.

Механизированная укладка и уплотнение бетонной смеси увеличивает плотность, водонепроницаемость и долговечность бетона, а также повышает производительность и облегчает труд. Для максимально плотной укладки бетонной смеси в формы применяют вибраторы, которые передают смеси колебания высокой частоты. После вибрирования, бетонная смесь становится по своим свойствам похожа на тяжелую жидкость и наиболее плотно заполняет опалубку. Повторное вибрирование после вакуумирования закроет поры и бетонная смесь станет еще более плотной.

До затвердения, бетонная смесь должна легко перемешиваться, транспортироваться, укладываться и при этом не расслаиваться. Бетонная смесь должна иметь проектную скорость твердения. Получить нужный бетон можно, если правильно рассчитать материалы и состав, использовать механизированные способы приготовления, укладки и уплотнения, а также правильно ухаживать за свежеуложенным бетоном в начале его твердения.

Превращение бетонной смеси в бетон

После приготовления, укладки и уплотнения бетонной смеси, происходит ее медленное упрочнение, но некоторое время она еще способна к деформации. Затем бетонная смесь кристаллизируется, резко набирает прочность и твердеет. Использование быстротвердеющего цемента, ускорителей твердения, уменьшение водоцементного соотношения и повышение температуры – ускоряют твердение бетона. Схватывание бетонной смеси также ускоряется при большем содержании заполнителя и уменьшения его крупности.

Бетон твердеет постепенно, прочность его при этом непрерывно повышается. В первые 7 суток прочность бетона нарастает быстро, после 28 суток нарастание прочности снижается. Для лучшего твердения бетону необходима теплая и влажная среда. Летом поверхность свежеуложенного бетона должна быть защищена от высыхания и от дождя. Свежий бетон накрывают паронепроницаемыми пленками, наносят на поверхность битум, лак, посыпают влажным песком или опилками.

При твердении бетона происходит его усадка – уменьшение объема. Во влажных условиях твердения, усадка бетона резко уменьшается. Главным фактором усадки бетона является испарение воды, которое меняет скелет цементного камня. Уменьшается количество пор занимаемых водой, вместо них появляются воздушные поры.

Если окружающая температура воздуха от 15 градусов и выше – поливать свежий бетон нужно не менее 15 дней после укладки, при температуре 10 градусов – 10 дней. Первую треть этого срока бетона поливают 3-4 раза в сутки, затем 2 раза в сутки. В жаркую погоду, твердение бетона прекратится после того как свободная вода испарится из смеси. При температуре ниже 15 градусов твердение бетона замедляется, а при температуре ниже 0 градусов – останавливается.

Чистый цементный камень дает наибольшую усадку, а введение в цемент заполнителя ее уменьшает. Малая усадка бетона достигается малым расходом цемента и понижении водоцементного соотношения. Усадка увеличивается с возрастом бетона и при низкой влажности окружающего воздуха. Быстрое высыхание бетона в раннем возрасте дает большую и неравномерную усадку и ведет к появлению трещин на поверхности. Чтобы избежать усадки используют комплекс мер: правильно подобранные составы бетонной смеси с небольшим количеством цемента, создают правильные условия твердения, а также используют специальные химические добавки уменьшающие усадку.