Бетонный раствор

Существует множество способов приготовления бетонного раствора, отличающихся соотношением компонентов, марками цемента, добавками и пластификаторами. Попробуем разобраться, как самостоятельно приготовить бетонный раствор.

Cостав бетонной смеси не является секретом: необходимо смешать песок, цемент и гравий, добавить воды и перемешать. Однако важно правильно отмерить пропорции, тщательно отобрать материалы и учесть рекомендации специалистов. Чтобы приготовить качественный раствор для кладки фундамента или кирпича, чтобы залить дорожку на приусадебном участке, потребуется несколько основных ингредиентов. Это вода, цемент, песок и гравий. На один кубометр бетонного раствора в среднем тратится порядка 350 кг цемента, 200 л воды, порядка 0,6 м³ песка и 0,8 м³ щебня. Другим образом стандартные пропорции бетонного раствора можно определить и так: 1 часть цемента:2 части песка:3 части гравия. Дополнительно, чтобы сделать раствор более прочным и долговечным, кладутся добавки и пластификаторы в соответствии с инструкциями изготовителей.

Цемент используется как связующее звено между остальными ингредиентами. Марка цемента для приготовления раствора определяется из предназначения итоговой смеси. Если для раствора применяется цемент марки М100, то песка понадобится в пропорции 1/1. Если марка цемента использовалась 400, то соотношение к песку будет равно уже 1/4. Тут важно не переборщить, так как лишнее количество цемента приведет к растрескиванию итогового бетона. И дом, если смесь готовилась для фундамента, попросту просядет.

По мнению специалистов, для приготовления качественного бетонного раствора желательно брать для основы портландцемент маркировки М350-М500, не меньше. Это тяжелый и особо прочный цемент, из которого можно изготовить качественный бетон. Марки цемента меньше 350 более легкие, они подходят для штукатурных работ, но не для тяжелых и прочных конструкций. Лучше всего остановить свой выбор на портландцементе М500.

Вода должна быть максимально чистой, без примесей и любых агрессивных веществ. Кстати, если на улице стоит жара, то воду желательно охладить. Это нужно для того чтобы смесь заранее не схватилась. Воду добавлять следует с особой осторожностью, ровно столько, чтобы состав приобрел текучесть, стекал с мастерка. Лучше всего воду добавлять в несколько этапов малыми порциями. Хороший и жидкий растворы отличаются друг от друга всего 2% содержания воды. Поэтому будьте внимательны и не спешите. Объем воды в смеси примерно равняется половине веса цемента, то есть на 50 кг цемента требуется 25 л воды. Пропорция приблизительная, при добавлении воды следует ориентироваться на консистенцию раствора.

Песок должен быть, как и вода, чистым, и не содержать инородных примесей. Для этих целей лучше подходит речной (и овражный) песок. Перед засыпанием в раствор его желательно просеять через мелкофракционное сито и промыть. Чем чище песок и чем меньше в нем различного мусора, тем крепче будет бетон, когда застынет. Примеси и глиняные комочки практически не перемешиваются с цементом и после затвердевания раствора могут повлиять на качество состава, образуя пустоты в бетоне.

Щебень или гравий. Щебень лучше всего подойдет мелкой фракции, около 2–20 мм. Специалисты советуют использовать этот ингредиент из натуральных пород. Также подойдет дробленый речной камень. Используются всевозможные искусственные материалы, такие как шлак или керамзит, однако они ухудшают технические свойства итоговой бетонной смеси. Не рекомендуется использовать в растворе вместо гравия гальку, битый кирпич, гипсовый, меловой или другие виды гравия. Галька плохо фиксируется в составе из-за гладкой поверхности, битый кирпич сильно крошится, впитывает воду и ломается, другие виды гравия недостаточно прочные. Для приготовления для бетона раствора правильно использовать гранитный гравий.

Пластификаторы – вещества, которые повышают характеристики бетонной смеси, ее прочность и долговечность. Приготовление для бетона раствора своими силами без пластификаторов просто невозможно. Хороший пластификатор способен сделать бетон водонепроницаемым, пластичным, повысить адгезию к арматуре и поверхности. Раствор с пластификатором хорошо перемешивается, полностью заполняет форму, в нем отсутствуют нерастворенные комки цемента или песка, не образуются пустоты. Водонепроницаемость позволяет наилучшим образом защитить бетонную смесь от разрушения из-за замерзания и размерзания воды в нем.

Если требуется состав особой прочности, необходимо использовать армирующие добавки, которые повышают прочность материала на разрыв. Для этого при приготовлении для бетона раствора в состав добавляются волокна, дополнительно скрепляющие конструкцию. В качестве таких армирующих составляющих используются стекловолокно, полимерное волокно, базальтовое волокно, металлические нити, фибра.

Главное, чего нужно добиться в результате перемешивания бетонной смеси – раствор должен быть однородным. В составе не должны присутствовать комки, сгустки, полости с водой или пузыри с воздухом. Полностью однородный, гомогенный состав – обязательное условие. Существует два способа замешивания. Можно использовать автоматическую бетономешалку или же осуществить все собственными руками. Какой бы способ вы ни выбрали, итоговое качество полученного материала будет зависеть от правильных пропорций всех ингредиентов. Бетон быстро застывает, поэтому имеет смысл готовить точное количество смеси, которое будет сразу же использовано.

Бетономешалка позволяет не только сэкономить время, но и силы. Если вам нужно замешать большой объем, то бетономешалка – идеальное решение. Чтобы приготовить бетон, помимо самого аппарата, понадобится ведро и совковая лопата. Процесс приготовления прост: наклоняем бочку под углом 45° и наливаем нужное количество воды. Объем зависит от выбранной марки цемента.

Стандартные пропорции – 1:1. Далее засыпаем половину подготовленного песка и весь объем цемента. Все это перемешивается порядка 3–5 минут и добавляется оставшаяся половина песка. Раствор перемешивается еще 3–5 минут. Готовность определяется его равномерной консистенцией.

Последовательность добавления составляющих для однородности состава значения не имеет. При условии тщательного соблюдения пропорций и перемешивания 10-15 минут работы бетономешалки гарантируют полную однородность состава. Работа бетономесителя за счет особой тщательности перемешивания состава позволяет на 40-80% повысить прочность бетона, чем при перемешивании вручную. Поэтому, если есть возможность, лучше заказать готовый бетонный раствор у производителя, который будет отвечать всем требованиям к прочности, надежности, однородности и соблюдению пропорций.

Ручной способ облегчит работу, если планируетcя замешать небольшое количество бетона. Потребуется корыто, ведро и лопата. Специалисты используют две последовательности замешивания ингредиентов. В первом случае в корыто заливается отмеренное количество воды и цемента. Все размешивается до однородной массы. Добавляется весь песок и перемешивается лопатой до получения однородной массы.

Во втором случае в корыто высыпаются песок и цемент в заданных пропорциях и перемешиваются. Далее в центре полученной массы раскапывается небольшая воронка, куда выливается отмеренная часть воды, немного меньше, чем рассчитанное ее количество. И перемешивается лопатой от центра к краям. В процессе в раствор доливается остальная часть воды.

На что следует обратить особое внимание:

Ингредиенты измеряются частями объема. Первая цифра показывает на цемент, вторая на другой ингредиент.

Чем выше марка, тем прочнее бетон. Для изготовления бетона марка цемента должна превышать класс в 2-3 раза. Например, чтобы получить бетон М150, следует взять цемент М300-М400. Такая же зависимость в прочности прослеживается и у щебня: его марка примерно в 2 раза должна превышать расчетную марку бетона.

Раствор при приготовлении теряет в объеме. Из куба раствора получается от 0,59 до 0,71 м³ итогового бетона.

При замесе ингредиентов лучше всего использовать мерное ведро, а не закладывать их в бетономешалку или корыто лопатой.

Для фундамента бетон лучше замешивать в бетономешалке, так как это намного быстрее и проще, нежели осуществлять замес в корыте.

После замеса нужно дать смеси постоять несколько минут до появления на поверхности воздушных пузырьков. Затем нужно набрать раствор на лопату, встряхнуть и перевернуть. Если он упадет, это будет означать, что в него нужно добавить немного воды либо немного сухой смеси.

Бетон должен получаться пластичный, немного густой и в то же время текучий, нуждающийся в минимальном уплотнении. Бетонная смесь проверяется на готовность следующим образом: лопатой в растворе делается ряд ребер, перемещая инструмент к себе. Если поверхность состава остается гладкой и ровной, гребни сохраняют свою форму и не опадают, смесь готова.

Пропорции бетона — соотношение компонентов смеси, основные характеристики и параметры

Железобетонные изделия составляют основу гражданского, дорожного, энергетического и инженерного строительства, чем обусловлены высокие требования к их качеству, надежности и долговечности. Ключевыми показателями соответствия бетонной смеси требованиям того или иного типа строительства определяются 5-ю основными параметрами – составом, прочностью, подвижностью, морозостойкостью и водонепроницаемостью.

Состав

Товарный бетон, или готовая к использованию бетонная смесь, состоит из 4 основных компонентов:

• цемента – 1 часть или 13%;

• щебня – 4 части или 54%;

• песка — 2 части или 26%;

• воды – ½ части или 7%.

Основными составляющими бетона являются цемент, от качества и марки которого зависят прочностные и эксплуатационные характеристики бетонной смеси, и вода, соотношение которой с другими компонентами определяет параметры морозостойкости и водонепроницаемости готового изделия. Использование песка и щебня в качестве заполнителей при производстве цементного камня способствует тому, что итоговое изделие не деформируется и обладает способностью выдерживать существенные статические и динамические нагрузки. Фактически они создают структурный каркас, минимизирующий усадочное напряжение и риски деформации готовой конструкции.

Прочность

Значение показателя прочности бетона является главным механическим критерием бетона, который выявляется посредством исследования образцов, прошедших надлежащую технологическую выдержку в течение 28 дней. При этом должны были быть соблюдены нормы условий по температуре воздуха и влажности, которые составляют от 15% до 20°С и минимум 90% соотвественно.

Прочность бетонной смеси определяется аналогичными показателями базового заполнителя – щебня. Показатель прочности щебня должен превышать показатель прочности готовой бетонной смеси примерно вдвое – то есть, для изготовления бетона марки 350 необходимо использовать наполнитель с прочностью 600 и выше.

В числе главных критериев, оказывающих влияние на прочность бетона — показатель активности цемента, а также пропорция доли воды и цементной массы в составе бетонной смеси. Прочность бетона определяется как:

На прочности и качестве бетона в большой степени сказывается зерновой состав различных заполнителей, а также технологическая правильность процесса перемешивания его, когда зерна обволакиваются цементным слоем.

Виды щебня и их прочностные характеристики:

• известняк марки 500-600, применяется для производства товарного бетона до марки М-350;

• гравий с прочностью 800-1000 используется для изготовления бетонной смеси марок М400-М450;

• гранит обладает наивысшей прочностью (марка М1400) и востребован в качестве наполнителя для производства бетона с повышенной морозостойкостью.

Помимо этого прочность бетона зависит от его уплотнения, благодаря которому процесс упрочнения может длиться годами.

Маркировка показателей прочности обозначает усредненную предельную прочность на сжатие, которая достигается в процессе отверждения смеси.

Подвижность

Коэффициент подвижности бетона в паспорте продукции маркируется буквенно-числовым обозначением П1-П5, где цифра – показатель подвижности смеси. Чем выше числовое значение, тем лучше смесь заполоняет пустоты и тем более прочной будет готовая конструкция.

Морозостойкость

Коэффициент морозостойкости (F25-F1000) указывает на то, на сколько циклов замораживания и последующего размораживания без нарушения целостности и прочностных характеристик. Незащищенная гиброфобизаторами и изоляцией бетонная конструкция постепенно впитывает влагу, которая при низкой температуре замерзает и увеличивается в объеме, способствуя появлению микротрещин. Чем выше коэффициент морозостойкости, тем больший срок эксплуатации у ЖБИ.

Водонепроницаемость

Коэффициент водонепроницаемости маркируется обозначением W и свидетельствует о способности бетона не пропускать через себя воду под давлением. Изделия из бетона с высоким коэффициентом W могут использоваться в строительстве объектов, эксплуатируемых в агрессивной среде – мостов, тоннелей, пристаней и т.д. При использовании бетона в качестве основы для железобетонных конструкций, толщина которых превышает 20см, он оказывается непроницаемым для воды. По степени водопроницаемости бетоны классифицируются на 12 различных марок от В2 до В30. Таким образом, бетоны способны выдерживать различное давление, нормируемое от 0.2 до 3 МПа, что является важным аспектом для строительства сооружений из ЖБИ, а также фундаментов под водой.

Плотность

Априори тяжелый бетон не относится к плотному материалу. Причиной тому служит наличие пор, которые были сформированы вследствие процесса испарения жидкости, а также частичного удаления пузырьков, образованных во время уплотнения. Чтобы максимально повысить показатели плотности необходимо провести тщательный подбор заполнителей в контексте их зернового состава, провести анализ применения пластификаторов, уменьшить водоцементное соотношение, оптимизировать процесс уплотнения. Повышение показателя плотности прямо пропорционально скажется на увеличении значений коррозиестойкости, водонепронецаемости, прочности и морозоустойчивости.

Огнестойкость

Исходя из своего состава, бетон можно отнести к огнестойким материалам, который способен выдерживать высокие температуры. При этом длительное воздействие нагрева, величина которого составляет от 160 до 200С уже способно привести к тому, что бетон утратит свою прочность на 255 или 30%. Таким образом, в местах, где необходимо обеспечить дополнительную защиту находят применение теплоизоляционные материалы, а также наиболее жаростойкие марки бетонов.

Расширение и усадка

Процесс затвердения бетонного раствора в течение первых лет эксплуатации подразумевает неизбежную усадку с небольшим разбуханием и увеличением в объеме. Как правило, значение усадки невелико и составляет около 0.15 мм на метр длины бетонной конструкции. Меж тем при массивных размерах сооружений усадка может стать причиной появления трещин, которые впоследствии приведут к разрушениям. Чтобы снизить усадку используют бетоны с низким расходом цементов, применяют самые качественные зерновые затвердители, способные гарантировать влажный режим при затвердении.

Коррозиестойкость

Под процессом коррозии бетона подразумевается разрушение цемента, которое сопровождается снижением таких показателей как водонепроницаемость. При этом уменьшается коэффициент сцепления с арматурой, что приводит к уменьшению прочности. Для предотвращения разрушений вследствие коррозии находят применение разнообразные добавки в цементы, образующие кислотостойкие, пуццолановые и глиноземистые смеси. Помимо этого нередко используется технология обработки поверхности бетона специальными растворами в виде кремнефтористого натрия, жидкого стекла, проводятся работы по облицовке плиткой на керамической основе.

Состав бетона: пропорции компонентов, характеристики

1. Главная
2. Статьи

Использование бетонной смеси в современном строительстве уже настолько распространено, что без этого материала трудно представить себе возможность сооружения прочного и надежного здания. Но перед тем как его использовать, нужно знать состав бетона, пропорции и назначение используемых компонентов для его изготовления.

Рекомендуем читать:

Фрезеровальные машины по бетону

Характеристики и основные компоненты

Бетонной массой называется смесь нескольких ингредиентов, которые после смешивания обладают способностью затвердевать и образовывать прочную, подобную камню, массу.

Для его изготовления в большинстве случаев используется 4 основных составляющих:

• Цемент;

• Вода;

• Песок;

• Щебень.

При изготовлении раствора необходимо использовать все компоненты в точном количестве и с подходящими характеристиками. Именно поэтому только товарный бетон, изготовленный в заводских условиях, может обладать нужными для конкретных целей показателями.

Так же в производственном процессе могут применять пластификаторы и добавки для получения материала с увеличенными характеристиками морозостойкости, водоустойчивости и др. Но их начинают использовать все реже – более эффективной является пропитка для бетона.

Цемент

Выполняет функцию основного связующего вещества. Основой для его выбора является марка. Чем выше марка, тем более прочной будет структура будущего искусственного камня.

Смесь с минимальным содержанием вяжущей составляющей называют тощий бетон. Его применяют для ряда строительных работ, выполнение которых не требует максимальной прочности железобетона.

Вода

Она используется в качестве растворителя для цемента – он в торговом виде имеет вид сухого порошка.

Огромное значение в производстве имеет соотношение воды и цемента.

Песок

Выступает в роли мелкого заполнителя. Он необходим для образования структурного каркаса материала. Получается, что цементный раствор связывает частички наполнителей между собой и в итоге выходит прочная и долговечная структура.

Щебень

Является крупным наполнителем. Позволяет изготавливать тяжелый бетон, который отличается довольно высокой прочностью после затвердевания, а также обладает отличной несущей способностью.

Пропорции

Как уже говорилось, чтобы железобетонное изделие было способно выдерживать возложенные на него нагрузки, надо при создании смеси применять нужные компоненты и в нужном количестве.

Стандартный цементный раствор после затвердевания отличается большой прочностью, но это увеличивает уровень теплопроводности. Для повышения теплоэффективности определенных частей конструкции изготавливают смесь с керамзитом.

К примеру, создать бетонный раствор со стандартными характеристиками, можно используя составляющие в следующем соотношении:

Раньше гидроизоляция бетона выполнялась специальными материалами. Теперь для этих целей используется пропитка бетона.

Подбор состава

Для изготовления качественного бетонного раствора нужно не только знать точные пропорции, но и подбирать:

• Цемент с определенной маркой;

• Песок с допустимым уровнем примесей и размером крупиц;

• Щебень из определенного вида горной породы, который имеет подходящий размер фракций.

При промышленном производстве постоянно проверяют даже химическую составляющую воды и формы крупных заполнителей – они особым образом влияют на прочность будущей структуры. Именно это делает заводской продукт в разы лучше изготовленного самостоятельно.

Только при изготовлении в условиях завода можно получить оптимальный химический состав бетона. Пропорции и свойства компонентов определяются с помощью специального оборудования и качественного анализа.

пропорции. Технология приготовления бетона. Декорирование поверхностей. Добавки для бетона. Добавки в бетоны и растворы. Бетонное покрытие. Поверхн

Бетон — один из популярных материалов для мощения садовых дорожек, патио, создания подъездных путей и других элементов как практического, так и декоративного назначения.

Достоинства бетонного покрытия — высокая прочность, долговечность, возможность придания любой геометрической формы. Но у бетона есть и свои недостатки: во-первых, процесс изготовления бетона довольно трудоемкий и занимает немало времени во-вторых, использовать бетонное покрытие можно только через 2-3 дня после укладки, что причиняет некоторые неудобства владельцам участка. Однако многие хозяева предпочитают использовать именно бетонные элементы. Среди множества аргументов в их пользу — дешевизна материала.

Расчет количества бетона

Прежде всего, надо определиться, сколько бетона вам потребуется для создания бетонных плит или бетонирования дорожки, въезда и т. д. В расчете количества бетона нет ничего сложного.

Если мощение будет выполняться бетонными плитами, то определите площадь одной плиты и умножьте ее на высоту этой плиты. Все данные должны быть в метрах. Теперь умножьте полученный результат на количество плит, которое вам понадобится.

Если площадка будет заливаться единой бетонной массой, то расчет количества бетона практически аналогичен: площадь умножается на толщину заливки.

Этим же способом можно определить примерное количество материала и для плит, если плиты будут укладываться «встык». А в случае, если предполагается расстояние между плитами, нужно от результата отнять 5-10%.

Остается только решить вопрос толщины заливки. Если речь идет о пешеходной дорожке, то вполне достаточно слоя бетона в 5-7 см. Это же значение подойдет и для патио. Если же необходимо сделать въезд для автомобиля, то бетонный слой должен быть не менее 10 см.

Принимая во внимание, что ширина пешеходной дорожки равняется примерно 0,8 м, а ширина въезда для машины — 3м, то легко посчитать, что на 1 погонный метр дорожки потребуется 0,05 м3, а на 1 погонный метр въезда — 0,3 м3 бетона. Соответственно, 1-го м3 бетона хватит на 20 м2 дорожки или на 3,3 м2.

Состав бетонной смеси

От состава бетонной смеси зависит прочность покрытия, поэтому необходимо строго соблюдать рекомендуемые пропорции компонентов. Каким должен быть бетон, зависит, прежде всего, от тех нагрузок, которому будет подвергаться покрытие.

Естественно, когда вы готовите бетонный раствор дома вручную, то пропорции компонентов легче брать не в килограммах (согласитесь, что взвешивать песок, цемент и прочее неудобно), а в литрах (мерилом может стать, например, ведро). При этом следует учитывать, что стандартный мешок цемента (50 кг) соответствует 38 л.

Отдельно следует отметить вопрос количества воды для приготовления бетона. Идеальным считается весовое соотношение 1 часть воды на 4 части цемента (объемное соотношение — 1 часть воды на 3 части цемента), однако в этом случае полученный раствор будет недостаточно пластичным. На эти данные можно ориентироваться, но воды все же придется добавлять чуть больше, понемногу, пока раствор не приобретет нужную консистенцию.

Рассмотрим состав бетонной смеси для различных объектов.

Пешеходная дорожка, патио

Нагрузки здесь небольшие, пропорции компонентов могут быть следующими:

• Цемент — 1 часть
• Песок — 2,5 части
• Гравий — 4 части.

Ориентировочно на приготовление 1-го м3 такого бетона вам потребуется 18 ведер цемента (4,7 мешка), 45 ведер песка и 70 ведер гравия.

Въезд для автомобиля

В данном случае нагрузки будут большими, поэтому пропорции компонентов несколько иные:

• Цемент — 1 часть
• Песок — 1,5 части
• Гравий — 2,5 части.

Ориентировочно на приготовление 1-го м3 такого бетона вам потребуется 28 ведер цемента (7,3 мешка), 40 ведер песка и 70 ведер гравия.

Бетонное основание

Иногда для мощения дорожек требуется бетонное основание, даже если сама дорожка и не из бетона, а, например, из природного камня. В этом случае применяется гравий очень мелкой фракции (можно заменить глиной), а пропорции берутся такими:

• Цемент — 1 часть
• Песок — 9 частей
• Гравий (мелкий) — 1 часть.

Ориентировочно на приготовление 1-го м3 такого бетона вам потребуется 13 ведер цемента (3,4 мешка), 120 ведер песка и 13 ведер мелкого гравия.

Технология приготовления бетона

Для приготовления бетонного раствора потребуется стальной или обитый кровельным железом ящик. Если объем одного замеса небольшой, то готовить бетон можно непосредственно на ровной площадке (асфальт, лист железа и т. д.)

В первую очередь следует смешать необходимое количество гравия и песка. Затем к ним необходимо добавить цемент и снова все тщательно перемешать. В результате должна получиться однородная серая масса.

Теперь в середине этой сухой смеси делают углубление и выливают в него воду (половину от расчетного объема). Сухую смесь с кроев сгребают в воду. Перемешав таким образом смесь (она влажная, но воды в ней еще мало), снова делают углубление в середине и добавляют еще немного воды. Процесс повторяют до тех пор, пока бетон не станет нужной консистенции.

Определить готов ли к укладке бетон, можно по следующим признакам:

• Проведите по поверхности раствора плоской частью лопаты: она должна разглаживаться
• Ткните лопатой в разглаженную поверхность бетона: на ней должны остаться бороздки.

Готовить бетон самостоятельно достаточно тяжело физически, и на это потребуется много времени. Если вам нужно больше 3 м3, то лучше заказать готовый бетон, предварительно подготовив место выгрузки или приобрести бетономешалку. Подробную информацию о бетономешалках вы сможете найти в нашей статье «Бетономешалки. Принцип работы и применение бетоносмесителей».

Поверхность бетона: декорирование

Если вам не нравится серый цвет бетона, то можно приготовить цветной бетон, используя для этого специальные сухие пигменты (продаются в магазинах стройматериалов). Такие добавки не дают насыщенного цвета, скорее, придают бетонной массе мягкий пастельный оттенок. При этом лучше использовать для бетонного раствора белый цемент и белый песок.

Можно немного сэкономить на пигментах: основную толщину залить обычным бетоном и лишь сверху добавить небольшой слой цветного. Делать это надо сразу, не давая схватиться нижнему слою.

Поверхность бетона можно декорировать каменным боем или крошкой, галькой, осколками цветного стекла и так далее. Если вы самостоятельно заливаете плиты, то можно сделать так: на плотную бумагу выкладывают элементы декора и приклеивают их лицевую сторону наводорастворимый клей сверху ставят форму и заливают бетон когда плита затвердеет, бумагу снимают.

Красиво смотрится поверхность бетона с рельефной фактурой. Для этого в форму перед заливкой укладывают рельефный трафарет. Используя толстую проволоку, пруты или рейки. С помощью всего этого можно создать любой рисунок.

Аналогично трафаретом можно сделать рельеф на сплошной поверхности бетона. При этом перепад высоты не должен быть больше, чем 1 см: так и внешний вид будет привлекательным, и эксплуатация удобной.

Можно сделать «расшивку»: на следующий день после заливки шпателем проделать маленькие канавки в поверхности бетона, за затем затереть их белым или цветным бетоном.

Добавки к бетону

На сегодняшний день существует множество присадок и добавок к бетону, которые позволяют улучшить те или иные его характеристики. Перед тем, как купить добавку, необходимо определиться, какие показатели требуют улучшения.

Основные добавки и их назначение:

• Пластификаторы делают бетон более пластичным и удобоукладываемым, что позволяет снизить трудозатраты.
• Гидроуплотнители наделяют бетон гидроизоляционными свойствами.
• Обеспыливатели делают бетон устойчивым к истиранию, повышают его прочность.
• Ускорители и замедлители затвердевания позволяют регулировать время схватывания бетона.
• Противоморозные добавки дают возможность проводить бетонные работы даже при отрицательных температурах.
• Добавки, улучшающие адгезию, улучшают «прилипание» бетона к армирующим элементам.

Современные добавки, как правило, имеют комплексное действие, то есть позволяют улучшить сразу несколько характеристик.

Важно! Всегда внимательно изучайте инструкцию по применению добавки. Некоторые добавки несовместимы с другими, другие нельзя использовать, если бетон армируется и т. п.

Важно! Многие добавки изменяют потребность раствора в воде, как правило, воды потребуется меньше. Будьте внимательны и добавляйте воду в раствор меньшими порциями.

Дополнительную информацию о бетоне вы можете найти в статье «Восемнадцать вопросов дачника о бетоне».

Состав бетона для фундамента пропорции на 1м3

Главная » Блог » Состав бетона для фундамента пропорции на 1м3

Таблица пропорции бетона на 1м3 — готовим правильную смесь

Время чтения: 7 минутНет времени?

Ссылка на статью успешно отправлена!

Отправим материал вам на e-mail

В любом строительстве промышленного и индивидуального значения применяется бетон. Качественные характеристики материала зависят от правильного использования компонентов и верного их смешивания. Представленная таблица пропорции бетона на 1м3 поможет подобрать соотношения всех компонентов смеси для определенных конструкций.

Особенности работы бетоном

Технические характеристики и свойства бетона

Бетон образуется при смешивании двух компонентов: воды и цемента. При этом получается твердый цементный камень.

Замес раствора требует основательного подхода

Для более крепкого состава требуется добавление специальных наполнителей. Гравий, песок и щебень позволяет создать материал, как бы усиленный арматурой. Это влияет на улучшение прочности. При этом ослабевает свойство деформации. Без дополнительных компонентов в цементном составе образуются микротрещины.

Самый простой ручной замес

В зависимости от прочности бетона, он делится на определенные классы. Числовое значение марки и разновидность по классам определяет, для какого типа конструкции подходит данный материал.

Замешанный раствор выкладывается в более мелкую тару

Марка бетона определяется еще на этапе составления проекта.

Марки бетона и сферы их применения

Различные марки смесей применяются для определенных разновидностей строений. Расход бетона на 1 м3 бетона зависит от разнообразных факторов.  При выборе песка необходимо учитывать состав его примесей и размер частиц. Для щебня значение имеет показатель плотности и содержание посторонних включений.

Свойства смеси

Марка бетона имеет значение для вида работ, для которых будет готовиться раствор. Различные виды используются для заливки фундамента, возведения стен и для бетонной стяжки.

Для разных работ требуется определенная марка

Для высококачественного затвердевания монтажные работы нужно проводить при плюсовых температурах. В течение 12 часов после заливки раствор затвердевает. Через две недели материал набирает большую часть своей прочности, а через месяц конструкция полностью готова к эксплуатации.

Подача готового раствора

Полезная информация! Не производятся работы при отрицательных температурах, так как вода в составе смеси заледенеет и утратится прочность материала.

Основные составляющие бетонного раствора

Воспользовавшись таблицей пропорции бетона на 1м3, необходимо уделить внимание составным компонентам раствора. Значение имеют их качественные характеристики:

• Цемент не должен иметь большой срок хранения. Оптимальный показатель – менее четырех месяцев. Мешки с сырьем не должны иметь затвердевших элементов.

Упаковка цемента

• Воду следует использовать только пресную.

Используется чистейшая вода

• В песке не должно быть примесей глины. Такая смесь будет иметь желтоватый цвет. Для раствора лучше использовать серый или белый песок.

Для строительных работ подходит определенный тип песка

Статья по теме:

Сколько весит куб песка? Какие существуют виды? Сколько весит один куб? Сколько помещается в кузове КАМАЗа? Подробнее читайте в отдельной публикации нашего портала.

• Щебень не должен содержать дополнительных включений. Оптимальным вариантом считается использование щебня с гранитным содержанием.

Структура щебня

Для бетонного раствора может применяться известняк или гравий. Гранит характеризуется небольшим поглощением воды и морозостойкостью. Чтобы улучшить некоторые характеристики бетона в смесь добавляются специальные добавки:

• Пластификаторы позволяют повысить пластичность материала. Гидроуплотнители защищают конструкцию от лишней влажности.
• Обеспыливатели позволяют повысить прочность сырья и уменьшить риск его истирания.
• Противоморозные добавки позволяют использовать смесь при низких температурных значениях.
• Замедлители затвердевания помогают регулировать время застывания состава.

Специальные добавки позволяют сделать состав прочнее

Расход материала: таблица пропорции бетона на 1 м3

На качество использованного бетона оказывает влияние марка цемента и назначение конструкции.  Таблица пропорции бетона на 1м3 позволяет определиться с необходимым расходом материала.

Таблица расчета пропорций

Для производства бетона разных марок потребуется различное количество составляющих компонентов. Для примера можно рассчитать состав бетона м200 на 1 м3. На 10 ведер цемента понадобится 35 ведер песка, а щебня 26 ведер. Воды понадобится 5 ведер. Зная плотность каждого вещества можно вычислить его вес в ведре.

Вариант расчета в ведрах

Видео: соотношение компонентов бетона М300

Особенности приготовления раствора для фундамента

При строительстве небольших объектов стоит рассчитывать материал по ведрам. Подобный метод пригодится, если раствор используется небольшими порциями.

Расчет пропорций для качественного основания

Определяя состав бетона для фундамента, пропорции можно взять из нижеприведенной таблицы. При этом бетон подбирается для фундамента в ведрах. Показатели будут отличаться в зависимости от используемых марок.

Вариант заливки для фундамента

Важно! Основную крепость фундаменту придает заполнение в виде щебня или гравия. Нельзя использовать различные виды речной или морской гальки, так как она обладает отполированной поверхностью, что затрудняет хорошее сцепление с раствором.

Калькуляторы расчета весового и объемного количества ингредиентов бетона для заливки фундамента

Бетон М200 (класс прочности В15)

Бетон М300 (класс прочности В22.5)

Этапы приготовления раствора

После того, как определился расход материалов на 1 м3 бетона, можно приступать к основным работам. При индивидуальном строительстве бетонную смесь производят из компонентов, которые отмеряются ведрами.

Приготовление раствора ручным методом

Отмеряя нужное количество, стоит позаботиться о сухости лопаты и ведра для сухой смеси. Чтобы получить более точные пропорции, песок или щебень в ведре нужно немного придавить и сделать плотнее по краю емкости. Отмеренные компоненты рекомендуется перемешивать в объемной таре. При этом в смеси делаются небольшие углубления, куда засыпается также отмеренный цемент. Поможет определить количество всех компонентов, а также вес бетона в 1м3 – таблица. Все составляющие тщательно перемешиваются до получения однородной по цвету массы. Затем в образованной смеси необходимо сделать отверстие в виде конуса и залить туда воду. С краев смесь ссыпается к середине. При этом вода постепенно впитывается. После растворения первой порции жидкости, вливается дополнительное количество воды. Это делается до тех пор, пока раствор не станет требуемой консистенции.

Приготовление в бетономешалке

Замес раствора в бетономешалке состоит из следующих этапов:

• Заливается посчитанное количество воды. Около 10 % оставляется на добавление позже.
• Добавляется цемент.
• Сыпется песок. Производится замешивание в течение нескольких минут.
• Добавляются добавки: армирующие смеси или пластификаторы.
• Засыпается наполнитель из щебня или гравия.

Особенности монтажа фундамента

При необходимости добавления воды, замешивается небольшое количество цемента и воды отдельно, а затем добавляются в основную смесь. Замес в бетономешалке длится не дольше чем 20 минут, чтобы смесь не схватилась внутри оборудования.

Варианты приготовления смеси

Полезная информация! Специалисты не рекомендуют делать слишком жидкий раствор. При этом в материале могут образоваться пустоты, что сильно повлияет на показатель прочности.

Полезные рекомендации

Некоторые советы от специалистов позволят повысить эффективность работы с материалом:

• При некачественной заливке внутри состава появятся пустоты, которые поможет убрать только специальное оборудование.
• Для небольших сооружений подойдет продукция марки 100.
• При создании ленточного фундамента рекомендуется воспользоваться составом марки 200.
• Нельзя возводить ленточное основание в периоды похолодания. Если жидкость замерзнет внутри бетона, то увеличится объем и конструкции разрушится.
• При заливке фундамента летом, в течение нескольких дней после монтажа, его следует сбрызгивать водой. В результате конструкция не потрескается и схватится равномерно по всей поверхности.

Особенности возведения ленточного фундамента

Для равномерного просыхания бетонной конструкции, ее следует накрыть пленкой. Это предотвратит быстрое просыхание внешнего слоя, и состав будет затвердевать более равномерно. Время высыхания зависит от толщины бетонного слоя.

Правильные пропорции позволяют создать качественную смесь

Используя таблицу пропорций применения бетона, можно создать качественный и однородный раствор. Это станет гарантией долговечности и прочности бетонных конструкций. Значение имеет соблюдение технических норм при изготовлении строительной смеси.

Видео: изготовление бетонной смеси

Загрузка…

Таблица пропорций для бетонных растворов на 1 кубометр

Стабильно высокий спрос на бетон объясняется множественными эксплуатационными достоинствами и универсальностью применения строительного материала. Его несложно приготовить своими руками в домашних условиях. Но чтобы раствор был прочным, долговечным и соответствовал остальным требованиям качества, нужно строго соблюдать технологию и подбирать правильные пропорции.

Оглавление:

1. Виды бетонных смесей
2. Соотношение компонентов
3. Объемные пропорции

Краткий обзор основных марок

1. М200.

Раствор характеризуется умеренной прочностью и низкой ценой. Активно используется в частном строительстве и ремонтных работах. Чаще всего М200 замешивают для кладки стен, бетонирования площадок, устройства отмостков, садовых дорожек, ступеней лестниц. Также применяют при заливке легких фундаментов под одноэтажные постройки бытового назначения: гаражи, сараи, бани. На изготовление 1 м3 обычно затрачивают не менее 200 кг сухого портландцемента.

2. М300.

Популярность этого вида объясняется хорошей прочностью, надежностью и невысокой ценой. Подбирается для таких же целей, что и М200. Идеально подходит для заливки ленточных фундаментов, сооружения монолитных ЖБ перекрытий, дорог, спортивных площадок. Для приготовления кубометра понадобится примерно 350 кг цемента.

3. М400.

Тяжелый состав повышенной прочности, характеризуется большой скоростью схватывания. В качестве наполнителя применяют только высококачественный гранитный щебень. Используется для возведения конструкций, рассчитанных на повышенные нагрузки: мосты, дамбы, банковские хранилища, защитные бункеры.

4. М500.

Дорогостоящая марка специального назначения: для сооружения массивных железобетонных балок, колонн, мощных перекрытий, гидротехнических объектов, строительства метро.

Особенности подбора компонентов

1. Цемент.

Связующее вещество для всех твердых элементов бетона. Состоит из извести и обожженной глины тонкого помола. Классифицируется по прочности на сжатие на М200-М600. Каждый вид требует соответствующих показателей цемента. Для приготовления М200 берется цемент М300. Если в наличии более высокая марка, то приходится изменять пропорции материалов. В результате получается бетон нужной крепости, куб которого обходится дороже.

2. Твердый заполнитель.

Придает прочность и определяет марку. Занимает примерно половину всего объема. В качестве заполнителя выступают такие минеральные вещества:

• Известняк – используется в производстве М100-М300. Ограниченность применения объясняется низкой морозоустойчивостью.
• Гравий – выбирают при изготовлении крепких М300-М450, предназначенных для заливки нагружаемых фундаментов.
• Гранит – дорогостоящий качественный заполнитель для самых высоких марок.

Нужно учитывать прочность минерального заполнителя, которая должна быть вдвое выше, чем у бетона.

3. Песок.

Сухой сыпучий материал, служащий для устранения пустот между крупными частями заполнителя. Благодаря этому снижается расход цемента, и раствор становится плотнее. Главное требование к песку – минимальное содержание глины. Для замешивания лучше всего подходит сыпун серого или белого цвета фракцией от 2,5 мм. Соотношение песка и щебня находится в пределах 40-60 %. Чем выше марка, тем меньше песка необходимо для замешивания 1 м3.

4. Вода.

Служит для увлажнения и превращения сухой смеси компонентов в бетон. Главное требование – чистота и отсутствие солей. Для работы вполне подходит обычная вода из крана.

Бетон	Пропорции стройматериалов в весовых частях
Цемент	Песок	Щебень	Вода
М200	М400	1	2,8	4,8	0,5-0,55
	М500	1	3,5	5,6
М300	М400	1	1,9	3,7
	М500	1	2,4	4,3
М400	М400	1	1,2	2,7
	М500	1	1,6	3,2
М500	М500	1	1,4	2,9

Пропорции раствора, приведенные в таблице, являются ориентировочными. На практике обычно нет необходимости измерять ингредиенты с аптекарской точностью. Определяя соотношение частей, следует учитывать разные нюансы: марку цемента, фракцию минерального заполнителя, влажность песка. Чтобы получить бетон в нужных пропорциях, достаточно внести небольшие коррективы в стандартные показатели.

Как определить вес компонентов в ведрах?

При замешивании раствора в условиях частной застройки не очень удобно пользоваться таблицей с весовыми пропорциями. Намного проще делать это при помощи стандартного оцинкованного ведра. Так как все сухие ингредиенты имеют сходную насыпную плотность (от 1100 до 1400 кг/м3), то разница в весовом и объемном соотношении выглядит незначительной.

Рассмотрим пример расчета пропорций для замешивания 1 м3 М300. 25 ведер цемента М400 весят около 350 кг. Согласно таблице выясняем количество остальных компонентов:

• песок 25×1,9=47,5 ведер или 670 кг;
• щебень 25×13,7=92,5 ведра или 1300 кг;
• вода – приблизительно 13 ведер.

Объемные пропорции 1 м3 бетона:

Марка	Соотношение в литрах
	Цемент М400	песок	щебень
М200	1	2,5	4,2
М300	1	1,7	3,2
М400	1	1,1	2,4
	М500
М200	1	3,2	4,9
М300	1	2,2	3,7
М400	1	1,4	2,8

Общие рекомендации

Цемент имеет ограниченный срок реализации – 1 год, и это только при соблюдении идеальных условий хранения. Поэтому при покупке лучше выбирать материал, изготовленный не более 3-4 месяцев назад. Для большей уверенности можно одеть перчатки и пошевелить несколько мешков. Если вполне отчетливо нащупываются крупные частицы (особенно по краям упаковки), то такой продукт брать не стоит. В торговой сети в основном продается М400 и М500. В зависимости от купленной марки меняется объем компонентов.

От правильного соотношения воды и сухих компонентов зависит вязкость. Очень густой раствор нужно усиленно трамбовать, чтобы избежать образования пустот при заливке. Слишком жидкий хорошо распределяется по опалубке и легко выравнивается, однако избыточная влага ослабляет прочность бетона и тем самым снижает его марку. Пропорция для воды очень простая – половина от общей массы. При замешивании следует учитывать влажность песка и заливать жидкость небольшими частями.

На 1 м3 требуется кубометр песка. Ошибочно полагать, что от увеличения количества цемента нарастает объем готового состава. Вяжущее вещество имеет тонкий помол и незаметно распределяется между песчинками. Поэтому если при заливке фундамента на куб песка добавить не 200, а 400 кг цементной смеси, то на выходе получится все тот же 1 м3 бетона. Иногда для частного строительства нужен небольшой объем раствора без привязки к марке. Это может быть фундамент под забор, заливка дорожек. В таком случае удобно пользоваться простой пропорцией 1:0,5:2:4 (цемент, вода, песок, щебень).

Пропорции бетона на 1м3 таблица в ведрах

Теоретическое соотношение компонентов, входящих в состав 1 куба бетона, отличается от реального, так как на стройплощадке никто не будет взвешивать добавки и заполнитель с точностью до грамма, а, скорее всего, взвешивать не будут совсем – добавят требуемое количество ведрами. Кроме того, нужные пропорции зависят от состояния компонентов – срока и места хранения, степени очистки, даже от воды. Конкретный состав и расход цемента на 1 куб бетона рассчитывается по ситуации на стройке – какой будет использован песок и портландцемент, какая стоит погода, и т.д.

Пропорции бетонной смеси для одного метра кубического бетона

Но придерживаться расчетных данных нужно в любом случае, чтобы соблюдать правильный состав бетона м200 на 1 м3 или для другой марки. Ниже приведена таблица, в которой видно, сколько цемента на 1 м3 бетона необходимо расходовать:

Материал	Бетон, марка	Коэффициент подвижности	Расход компонентов в составе бетона
Цемент, кг	Щебень, кг	Песок, кг	Вода, кг
Портландцемент марки M 300	M 100	1-2	200	120,0	800	150
3-5	0210	121,8	756	165
6-8	0,220	121,0	748	285
9-12	225	119,8	740	0,185
M 150	1-2	255	121,1	726	155
3-5	270	121,5	701	165
6-8	290	121,5	675	245
9-12	305	122,0	656	185
Портландцемент марки M 400	M 100	1-2	215	122,5	750	155
3-5	230	121,5	747	165
6-8	245	120,0	724	175
9-12	260	120,9	676	185
M 150	1-2	255	118,8	750	155
3-5	265	121,5	704	165
6-8	280	120,2	685	175
9-12	300	120,0	660	186
M 300	1-2	335	122,0	636	155
3-5	360	120,2	630	165
6-8	380	121,5	588	175
9-12	400	120,0	560	185

Любой портландцемент имеет такую характеристику, как класс прочности по сжатию, который обозначается символом «B». Чем выше марка и класс портландцемента, тем лучше качество бетона. Так удельный вес бетона м200 зависит от марки – она должна быть ≥ M 300. Это дает возможность получить бетон с заданными параметрами.Марки бетона по прочности

Бетон PЗ	Портландцемент	Песок	Щебень Ø 5-20 мм	Вода, л
Класс и марка	Расход, кг/м3
B7,5; M100	230	850	120	140
B12,5; M150	270	835	118	140
B15; M200	305	825	117	140
B20; M250	368	775	116	140
B25; MЗ00	425	735	108	140
BЗ0; M400	483	695	110	140

Кроме того, свойства и качество бетона зависят от твердых заполнителей – щебня или гравия, коэффициент прочности которых должна быть в ≥ 2 раза марки портландцемента. Это условие необходимо соблюдать из-за того, бетон набирает 70% начальной прочности через четыре недели, но с этим значение прочности не стабилизируется, а продолжает усиливаться, только медленнее. Поэтому прочность заполнителей должна быть выше, чтобы с течением времени процесс набора прочности не останавливался. Также на набор прочности влияет и объем заполнителя в смеси – это до 50% на 1 м3 бетона м200.

Свойства бетона

Ниже приведена таблица, в которой отражены основные характеристики разных марок бетона:

Свойства	Единица измерения	Тротуарная плитка	Бетонный раствор	Прессованное изделие из бетона
Марка	кг/см2	M 300	M 400	M 400
Прочность по сжатию	МПа	M 300	M 300	M 450
Морозостойкость, циклы	Единичный цикл	200	M 200	M 300
Влагопроницаемость	%	≤ 6	≤ 6	≤ 0,5
Коэффициент истираемости	г/см2	0,8	0,7	0,4
Прочность по растяжению	МПа	5,0	5,5	7,0

Минеральные наполнители в бетоне

Традиционные твердые заполнители минерального происхождения, которые добавляют в бетон м200 и/или выше:

1. Известняк с прочностью по сжатию не больше 600-800 кГс/см2 годен для приготовления бетонного раствора с маркой не больше м300;
2. Гравий с прочностью по сжатию не больше 1000 кГс/см2 – с ним готовится бетонный раствор марок M 200-M 450 любого объёма;
3. Крошка гранита с прочностью по сжатию не больше 1400 кГс/см2 – для высших марок цементобетона.

Заполнители для бетона

Очищенный или речной песок с диаметром зерен ≥ 2,5 мм, пропорции такие же, как и у заполнителя. Пропорции песка и –щебня могут изменяться в диапазоне 45-60 %, и, чем выше марка бетона в растворе, тем меньше понадобится песка на 1м3 раствора.

Бетон, марка	Компоненты в килограммах (частях)
Цемент, марка M 400	Щебень	Песок	Вода, в литрах
M 75	170 (1)	1053 (6)	945 (5,4)	210 (1,2)
M 100	210 (1)	1080 (5)	870 (4)	210 (1)
M 150	235 (1)	1080 (4,6)	855 (3,6)	210 (0,9)
M 200	236 (1)	1080 (3,8)	795 (2,8)	210 (0,7)
M 250	332 (1)	1080 (3,3)	750 (2,3)	215 (0,65)
M 300	382 (1)	1080 (2,8)	705 (1,9)	220 (0,6)

Вода добавляется маленькими объемами, смесь должна быть сухой, но все компоненты должны быть тщательно перемешаны. Так как портландцемент набирает воду в течение 1-2 часов, рекомендуется контролировать вязкость раствора и объем воды.

Класс прочности	Марка по прочности	Класс прочности	Марка по прочности
B 3,5	M 50	B 35	M 450
B 5	M 75	B 40	M 550
B 7,5	M 100	B 45	M 600
B 10	M 150	B 50	M 700
B 12,5	M 150	B 55	M 750
B 15	M 200	B 60	M 800
B 20	M 250	B 65	M 900
B 22,5	M 300	B 70	M 900
B 25	M 350	B 75	M 1000
B 27,5	M 350	B 80	M 1000
B30	M 400

Марки портландцемента

Марки цемента

1. Марка цемента M 200 чаще других применяется в индивидуальном строительстве и ремонте частных домов, так как стоимость бетона м200 за куб – самая низкая, а цемента на куб бетона м200 понадобится меньше. Кроме того, на цену влияет и вес 1 кубического метра цемента, а в марке M 200 этот показатель ниже. Также стоимость бетона м200 складывается и из логистических расходов, которые буду меньше за счет улучшенной сыпучести материала при погрузке и разгрузке, а также за куб с доставкой. Для Правильного приготовления раствора необходимо знать, сколько весит куб бетона, и соблюдать пропорции компонентов (смотрите таблицу выше). Как узнать, сколько нужно цемента на куб бетона M 200? К параметру 200 необходимо добавить коэффициент 30, то есть, Примерный вес куба бетона м200 будет около 230 кг;
2. Цемент трёхсотой марки обладает оптимальным соотношением качества и стоимости. Он подходит для сооружения фундаментов разных конструкций, монолитных армированных перекрытий, дорожных полотен и тротуарных дорожек. Для приготовления одного кубического метра такого бетона нужен портландцемент массой примерно 350 кг;
3. Более высокая марка бетона 400 получается из цемента M 400 – из нее готовят высокопрочный тяжелый бетон с увеличенной скоростью схватывания. Вместе с маркой M 400 в раствор добавляют гранитный щебень, пропорции компонентов были указаны выше. M 400 используется в строительстве стратегических объектов, гидротехнических сооружений, капитальных построек, рассчитанных на увеличенные механические нагрузки и давление веса;
4. Марка M 500 предназначена для приготовления бетона специального назначения, поэтому его стоимость намного выше цен на остальные марки. Раствор на базе марки цемента M 500 применяют для строительства метро, в производстве массивных балок из железобетона, колонн и перекрытий, работающих под повышенными нагрузками, и гидротехнических объектов.

Как приготовить раствор

Приготовление бетона любой марки на стройплощадке всегда сопровождается некоторым нарушением соотношений компонентов по массе, так как самая популярная единица измерения сыпучих и жидких компонентов – ведро.

Как правильно и точно узнать пропорции компонентов, чтобы вычислить, сколько цемента содержит один куб бетона марки M 200 из цемента марки M 300:

1. 25 ведер портландцемента весят 350 кг;
2. Масса песка рассчитывается, как: 25 х 1,9 = 47,5 ведер или 670 кг;
3. Вес щебня: 25 х 3,7 = 92,5 ведра или 1300 кг;
4. 13 ведер с водой.

Таким образом, если известны пропорции и соотношение компонентов по массе и объему, необходимо всего лишь добавить требуемый объем песка, щебня, портландцемента и воды в ведрах, или любыми другими средствами.

(Пока оценок нет) Загрузка…

Пропорции бетона на 1м3 таблица, в вёдрах и частях

Приготовить бетонный раствор не так просто, как кажется – это не только перемешивание компонентов, но и тщательный предварительный подбор веществ, которые должны входить в рабочую смесь. От качества бетона зависит прочность и долговечность конструкции, ее внешний вид и удобство пользования объектом. Как в нужном соотношении подобрать пропорции бетона, какие можно в разных ситуациях использовать марки компонентов, какой должна быть последовательность строительных операций и как сделать бетон своими руками – читайте ниже.Как приготовить бетонный раствор

Компоненты бетона

Чтобы получить качественный состав бетона для фундамента пропорции должны быть соблюдены с максимальной точностью – малейшее отклонение от рецепта может сделать бетон хрупким или жестким, рассыпчатым, мягким или пластичным. А самостоятельное приготовление бетона требует еще более тщательного контроля за составом рабочей смеси, так как обычно сыпучие материалы и воду добавляют в смесь подручными емкостями – в вёдрах, не слишком заботясь о том, сколько песка или цемента уместилось в него. О том, как как сделать бетон своими руками для конкретных целей и задач, будет рассказано ниже, а начальные знания должны включать информацию о составляющих бетонного раствора:

1. Портландцемент расчетной марки;
2. Очищенный или речной песок;
3. Присадки и/или пластификаторы;
4. Твердый заполнитель – щебень, галька, гравий, строительный бут;
5. Чистая техническая вода.

Главный компонент любой бетонной смеси – цемент в том или ином виде. Это может быть не только строительный портландцемент, но и гипс, алебастр, известь – вещества, которые относятся к классу цементов, но обладают модифицированными характеристиками, позволяющими расширять функциональные возможности раствора. Все эти цементные добавки связывают между собой остальные составные части смеси. Выбирая марку и класс цемента, сначала рассчитывают уровень несущей способности и степень нагрузки, прикладываемой к бетонной поверхности, с учетом внешних негативных факторов. Сделать это можно вручную, или задействовать специальную программу – онлайн калькулятор.Состав и пропорции бетона

Ниже представлена таблица, отображающая пропорциональность компонентов в бетоне для объема в 1 м3:

Марка	Массовая доля в килограммах
Цемент M 400	Гравий или щебень	Чистый песок без примесей	Вода, литры
M 75	170,0	1053,0	945,0	210,0
M 100	210,0	1080,0	870,0	210,0
M 150	235,0	1080,0	855,0	210,0
M 200	286,0	1080,0	795,0	210,0
M 250	332,0	1080,0	750,0	215,0
M 300	382,0	1080,0	705,0	220,0

На живом примере можно самому рассчитать, что изготовление бетона на 1 м3 потребует использования цемента марки M 400. Для более точных результатов (при больших объемах компонентов) используют онлайн калькулятор:

1. Класса B 7,5 – 180 кг;
2. Класса B 10 – 200 кг;
3. Класса B 15 – 260 кг.

Из-за высоких технических и эксплуатационных характеристик и в индивидуальном, и в промышленном строительстве чаще всего используют портландцемент марки M 500. Если готовится бетон для фундамента своими руками из этой марки, то количество цемента, приведенное в списке выше, необходимо умножить на 0,88 так можно получить более точные пропорции бетона из цемента м500.

Еще одна простая формула, позволяющая узнать пропорции бетона для фундамента в ведрах или в килограммах, следующая: длина (L), ширина (B) и глубина фундамента (H) перемножаются, чтобы получить объем бетона вручную приготовленного, соблюдая пропорции в ведрах или в килограммах.Расчет пропорций при приготовлении бетонного раствора

Нагрузка на 1 см. куб. обозначается цифрами после буквы M. Так, чтобы приготовить бетон в домашних условиях для фундамента, рекомендуется брать марку M 500 – такой цемент выдержит нагрузку в 500 кг на 1 см. куб. Также замесить качественный бетон можно из марки M 400, а, чтобы приготовить раствор бетона для внутреннего использования, берут марку M 300 и меньше.

Рекомендации по выбору цемента:

1. Портландцемент любой марки перед добавлением в раствор должен быть сухим, сыпучим, и не иметь комков;
2. На мешке должна быть указана марка цемента;
3. Очень важно число, написанное после символа «Д» – оно соответствует процентным соотношениям примесей в цементе. Например, марка M 300-Д 40 означает, что в портландцементе присутствует ≤ 40% примесей. Число 300 в маркировке означает, что расчетное сопротивление бетона по сжатию (кгс/см2) на время начального схватывания равняется 300 кг/см2. Отсюда можно сделать вывод, что чем выше этот показатель, тем больше прочность бетона;
4. В индивидуальном строительстве перед тем, как сделать бетон своими руками, параметр после символа «Д» можно выбирать в диапазоне 0-20. Чтобы замесить бетонный раствор для цементно-песчаной подушки под основание, а также при проведении подготовительных работ в сухом грунте пользуются раствором бетона класса B 7,5 марки M 100, с жесткой консистенцией рабочей смеси. В качестве твердого заполнителя берут щебень фракции 5–20 мм и очищенный речной песок. Бетон с такими же параметрами (B 7,5; M 100), но с более пластичными свойствами, используется для сооружения лестниц, ступеней, ограждений и садовых дорожек. Также можно работать с жестким бетоном, но во влажном грунте – для этого используют бетон класса B 10 – В12,5 марки M 150.

Расход компонентов при приготовлении бетона

Как приготовить бетон

Ленточный фундамент, так часто применяющийся в индивидуальном строительстве, требует заливки жесткого бетона класса B 15 марки M 200, или B 20, M 250. Такой же ручной раствор можно применять при сооружении самодельных выгребных ям или септиков – пропорция компонентов сохраняется такой же, как и было указано выше. А вои при возведении мощного фундамента для загородного дома готовится бетон M 300 и класса B 22,5, при этом щебень добавляют фракции 20–40 мм, песок – только чистый, без примесей глины.

Бетоны марок M 350 класса B 25 и M 500 класса B 40 используют при строительстве высоток, сверхпрочных сооружений, складов и ВПП аэродромов. В индивидуальном строительстве необходимости в таком прочном бетоне нет, к тому же технологии работы с такими бетонами намного сложнее, чем с обычными. Существует специальная программа – онлайн калькулятор, которая поможет подобрать нужную марку и класс бетона для конкретного объекта.

Где применяется бетон разных марок:

1. M 100 и M 150 – при сооружении подушки под фундамент;
2. M 200 – при заливке фундамента, стяжки пола, сооружении подпорных конструкций, заливке отмостки или тротуарных дорожек;
3. M 250 и M 300 − промежуточные марки между M 200 и M 350, применяются в соответствии с рекомендациями по использованию марок M 200 и M 350;
4. M 350 – возведение монолитных оснований сооружений, строительство несущих конструкций и прочных дорожных полотен;
5. M 400 и M 450 – для возведения объектов стратегического назначения, гидросооружений;
6. M 500 и M 550 – для возведения объектов со специальными требованиями к долговечности, прочности и высоким нагрузкам (гидросооружения, подземные объекты, и т.д.).

Области применения различных видов бетонов

Для заполнения свободного пространства между бетоном и щебнем используется песок. Этот прием делает бетон намного более прочным. Песок нужен крупной фракции, выбирают из пяти существующих групп в диапазоне от 3,5 мм до 1,2 мм – от крупнозернистого до мелкозернистого. При этом щебень также должен выбираться разных фракций.

На присутствие грязи песок проверяется следующим образом: 200 граммов песка насыпают в бутылку, заливают водой и взбалтывают, затем выливают воду. Примеси в воде растворятся и уйдут с водой, и если начальный объем потеряет ≥ 5%, то песок считается плохого качества. Во время замешивания нужно иметь ввиду, что сухой песок – это не более 1% влаги, влажный песок может содержать до 10% воды.

Нюансы выбора песка:

1. Чистый песок – залог прочного бетона;
2. Для хорошего раствора нужен песок, размер песчинок которого будет 2-5 мм. Разница в размере фракций допускается в пределах 2 мм;
3. Самый лучший песок для бетона – речной, так как он уже промыт водой.

Примеси в компонентах бетонной смеси

Примеси и добавки

Раствор раствору рознь, так как условия эксплуатации бетона всегда разные, и, чтобы замешать бетон для некоторых специфических объектов, требуется в смесь добавлять такие компоненты, как:

1. Пластификаторы для увеличения текучести или вязкости раствора;
2. Армирующие добавки для увеличения прочности на разрыв;
3. Известь делает бетон более мягким;
4. Различные добавки и присадки для изменения критических параметров – времени схватывания, расширения температурного диапазона, и т.д.

Для добавления различных примесей также можно использовать калькулятор онлайн, который более точно рассчитает все пропорции и все нюансы их ввода в смесь.

Как выбрать щебень или гравий:

Камень должен быть небольших размеров – 12-40 мм. Отсев или крошка гранита используется для стяжки и других работ с маленьким объемом раствора. Востребованный размер частей твердого заполнителя – 5–20 мм, 5–10 мм, 10–20 мм и 20–40 мм. Размер камня должен быть не больше 1/3 от ширины объекта в наиболее узкой его части, и не больше половины расстояния между армирующим стержнями. Рекомендуется добавлять в раствор и мелкую, и крупную фракции, чтобы бетон приобрел более высокую плотность.

1. Щебень должен быть чистым и шероховатым;
2. Разница в размерах добавляемых фракций должна быть максимальной в рекомендуемом диапазоне размеров камня;
3. Если гравий или щебень складировался на открытой площадке и прямо на грунте, то нижний слой в раствор добавлять нельзя.

Соотношение составляющих бетона

Правильное составление пропорций

Пропорции (соотношение в % или частях) компонентов определяют прочность бетона. Степень прочности зависит от поставленных задач: будет ли это фундамент, небольшой объект, дорожка, лестница, и т. д.

Состав и пропорции бетона из цемента M 400, песка и щебня, таблица:

Марка бетона	Массовый состав, (песок, цемент, щебень), кг	Объемный состав на 10 л цемента, (песок, щебень), литров	Количество бетона из 10 л цемента, литров
100	1 : 4,6 : 7,0	41 : 61	78
150	1 : 3,5 : 5,7	32 : 50	64
200	1 : 2,8 : 4,8	25 : 42	54
250	1 : 2,1 : 3,9	19 : 34	43
300	1 : 1,9 : 3,7	17 : 32	41
400	1 : 1,2 : 2,7	11 : 24	31
450	1 : 1,1 : 2,5	10 : 22	29

Бетон из цемента M 500, песка и щебня, таблица:

Марка бетона	Массовый состав, (песок, цемент, щебень), кг	Объемный состав на 10 л цемента, (песок, щебень), литров	Количество бетона из 10 л цемента, литров
100	1 : 5,8 : 8,1	53	71	90
150	1 : 4,5 : 6,6	40	58	73
200	1 : 3,5 : 5,6	32	49	62
250	1 : 2,6 : 4,5	24	39	50
300	1 : 2,4 : 4,3	22	37	47
400	1 : 1,6 : 3,2	14	28	36
450	1 : 1,4 : 2,9	12	25	32

Мерить сыпучие материалы ведрами удобнее, чем килограммами, при это не нужны дополнительные инструменты и место: все можно делать на стройплощадке. Но на оптовых базах и песок, и щебень с гравием отпускаются в килограммах. Так как преобразовать килограммы в ведра? Сначала узнаем доли ингредиентов:

Стандартная пропорция для раствора бетона – 1:3:5, а это значит, что долей будет всего девять: 1+3+5. В 1 м3 – 1 000 000 см3, и это число нужно разделить на 9, получим 111111 см3. В одном кубическом сантиметре содержится 3,33 грамма цемента, и значит, в кубе будет 333 кг. Использовать калькулятор для таких расчетов будет удобнее и быстрее при больших объемах.

Пропорции составляются в виде возрастающей зависимости: 1 часть бетона, 3 части песка, 6 частей щебня, гравия или другого твердого заполнителя. Вода добавляется в объеме 50-100% от общего объема раствора. Конечный результат – раствор не должен стекать с лопаты, он должен быть густым и падать кусками.Расчет количества бетона

Расчет количества бетона

Пример расчета на конкретном объеме:

Для 10 м3 бетонной смеси понадобятся такие компоненты:

1. одна часть портландцемента марки M 500;
2. Две части воды;
3. Четыре части заполнителя щебня.

На 10 м3 раствора израсходуется семь частей компонентов. Каждая часть равняется 1,42 м3 – узнать это можно, разделив 10 на 7. Для вычисления объем каждого вещества требуется количество частей умножить на 1,42 м3.

Состав бетона на 1 м3:

Марка бетона	Материалы кг, (доля, часть)
Цемент M 400	Щебень	Песок	Вода
М 75	170 (1)	1053 (6,0)	945 (5,4)	210 (1,2)
М 100	210 (1)	1080 (5,0)	870 (4,0)	210 (1,0)
М 150	235 (1)	1080 (4,6)	855 (3,6)	210 (0,9)
М 200	286 (1)	1080 (3,8)	795 (2,8)	210 (0,7)
М 250	332 (1)	1080 (3,3)	750 (2,3)	215 (0,65)
М300	382 (1)	1080 (2,8)	705 (1,9)	220 (0,6)

Приготовить хороший бетон несложно, и даже своими руками это можно сделать быстро, при этому получив очень качественный бетон. Для это нужно только одно: точно рассчитать все необходимые пропорции, и добавлять только свежие компоненты.



Пропорции бетона, его марка, таблица пропорций

Прежде, чем начать разговор о пропорциях составных частей бетонного раствора, следует определиться, какой по качеству конечный продукт вам необходим.

Мы все привыкли слышать заезженную фразу «на одну часть цемента три части песка…». Верно ли данное утверждение или стоит все-таки обратиться к профессиональным меркам? Если желаете получить оптимальный продукт при сохранении хорошего качества, то непременно.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕТОННЫХ РАСТВОРАХ

Как известно, бетон получают на основе вяжущего вещества – цемента, который при взаимодействии с водой превращается практически в камень. Но цемент с водой – это своего рода клей, в него следует добавить наполнитель для получения прочных и устойчивых связей. Таким наполнителем являются песок и щебень.

ПЕСОК для будущего раствора должен быть обязательно чистым (речной или карьерный), с примесью глины не более 3%.

Фракция песка для бетона 1,5-5 мм.

ЩЕБЕНЬ для бетона выбирают исходя из требуемых прочностных характеристик. Так, важным показателем прочности является морозостойкость бетона. Обеспечить ее сможет только гранитный щебень. К тому же сама структура гранита имеет шершавую ребристую поверхность, что обеспечивает максимально устойчивые связи в готовом бетоне. Это идеальный наполнитель  для бетонирования в условиях открытого воздуха (фундамент, дороги, опоры итд).

А вот известняковый щебень, кроме того, что обладает низкой морозостойкостью, еще имеет достаточно много гладких граней и потому является более приемлем для проведения внутренних работ (стяжка пола).

Фракция щебня для бетона 5-10, 20-40, 40-70 мм. Количество частиц пластинчатой и игловатой формы не должно превышать 15%.

ЦЕМЕНТ маркируют следующими показателями:

• ПЦ – это обозначение портландцемента – наилучшего из сухих цементных смесей. Портландцемент бывает только двух марок ПЦ 400 и ПЦ 500.

В цементе так же могут присутствовать добавки, но это уж очень глубокие сведения, на которые  в частном строительстве редко обращают внимание. Тем не менее, заметим, что для заливки в холодную пору года с добавлением морозостойких добавок ПЦ с содержанием шлака и пуццолановый не годятся, здесь лучше применять ПЦ с содержанием трехкальциевого силиката.

Еще несколько важных показателей маркировки. Перед аббревиатурой ПЦ обычно ставят римскую цифру I или II. 

Первая обозначает, что добавок в нем не более 0,6%, вторая — не более 35%. 

Есть производители, которые маркируют свою продукцию так Д0. Это означает, что добавок в цементе нет. 

Цемент без добавок (категории Д0 или I) отлично ведет себя в изделиях, подвергающихся периодическому замораживанию-размораживанию. То есть рекомендован для наружных объектов, в т.ч. фундамента.

Цемент категории II более востребован для внутренних работ. И здесь нет смысла брать более дорогой и «чистый», поскольку в этой среде он отработает на «все сто».

Маркировка после ПЦ может быть сделана литерами Р и Н. Она обозначает скорость набора прочности. Р — ранний набор, Н — нормативный.

Так что не пугайтесь, увидев эти буквы — это не добавки, а еще одна характеристика.

Главное, что важно знать – это свежесть сухой смеси. Дело в том, что современные производители, учитывая скорость потребления продукта, расфасовывают цементный порошок еще горячим и совершенно честно пишут на упаковке, что гарантированный срок качества товара порядка 60 дней.

Потому нет смысла закупать цемент впрок. Делают это незадолго до потребления и в тех магазинах, где идет быстрый оборот товара. Как правило, это частные точки, которые не рискуют закупать большие партии.

Определить пригодность цемента можно, если зажать порошок в кулак.

• Если после раскрытия ладони он рассыпается – перед вами совершенно свежий продукт.
• Комки, которые легко разминаются пальцами говорят о том, что цемент пока еще пригоден к употреблению. Правда, расход его увеличится процентов на 20-25.
• Скомкованый в упаковке цемент в раствор непригоден.
• Лучший способ сохранить цемент — плотно закрыть мешок (если уже вскрыт, обернуть полиэтиленом и поставить в помещение (необязательно отапливаемое). 

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДОБАВКИ используют по желанию.

Обычный бетон заливают при устойчивой суточной температуре не ниже +5⁰С.  Срок его застывания 28 дней.

АРМИРУЮЩЕЕ ВОЛОКНО применяют вместо щебня. Это совершенно рационально при выполнении заливки тонких слоев (до 6 см). Расход армоволокна составляет порядка 0,6 кг, 1 м³ бетона.

ПЛАСТИФИКАТОР – продукт, улучшающий качество бетона, в частности его влагостойкость, а так же делающий раствор более пластичным.

УСКОРИТЕЛЬ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ – тот же пластификатор, но особого состава, который может придать конечному продукту прочность уже через сутки и даже через 5 минут.

В зимний период в бетонный раствор обязательно добавляют специальную МОРОЗОСТОЙКУЮ добавку (это может быть жидкость или порошок).  В противном случае вода в растворе кристаллизуется и произойдет его расслоение. Ни о каком качестве бетона тогда не может идти речи.

Сухие добавки вносят на этапе засыпки цемента и песка, жидкие – вместе с водой. Пропорции индивидуальны и указаны на упаковке.

ПРОПОРЦИИ БЕТОНА Вот теперь, когда, вы имеете элементарное представление о составляющих, можно приступать к  рассмотрению их пропорционального состава в растворе. И здесь нужно понимать что такое марка бетона, ибо она является основным показателем прочности конечного продукта.

Марка указывает на прочность куска бетона на сжатие. За основу берется куб материала 28 дневной выдержки со сторонами 20х20х20 см. Обозначают заглавной буквой М и следующим за ней числовым значением. В частном строительстве марки выше М 400 не применяют. Тем не менее, приводим перечень всех существующих:

М 100 применяют для подготовительных работ, перед началом заливки монолитных плит и фундамента, в автодорожном строительстве, в качестве бетонной подушки, фиксации бордюров.

М 150 используют при подготовительных работах перед заливкой монолитных фундаментов, в качестве фундаментов под легкие постройки, для заливки полов, стяжки, для бетонных дорожек.

М 200 для фундаментов, полов, стяжек, бетонных дорожек, плитных и свайных фундаментов, лестничных маршей.

М 250 для монолитных фундаментов.

М 300 для монолитных фундаментов, заборов, стен, лестничных маршей, плит перекрытий.

М 350 — перекрытия, колонны, монолитные стены, чаши бассейнов, балки, ригели, ЖБИ, аэродромные плиты.

М 400 — мосты, колонны, ригеля, банковские хранилища и другие спецконструкции. 

М 500 — мосты, ЖБИ спецназначения, метро, дамбы, банковские хранилища.

Буква F на маркировке показывает класс морозоустойчивости (количество циклов заморозки-разморозки).

Буква W предваряет показатель водонепроницаемости. он особенно важен для возведения гидросооружений и фундаментов в условиях высокого стояния грунтовых вод.

(Информация взята с сайта titanbeton.ru)

Из какого цемента получают бетон той или иной марки указано в таблице ниже.

Дробные цифры в таблице — это количество воды для раствора. Они указывают какая часть воды приходится на 1 часть сухого цемента.

Пропорции бетона из ПЦ 400



Пропорции бетона из ПЦ 500
Для быстрого (приблизительного) расчета материалов на 1 кубометр бетона вы можете воспользоваться следующей таблицей (данные приведены в кг.):
ЧТО И СКОЛЬКО ВЕСИТ

Строители, как правило не имеют под рукой весов ввиду их больших габаритов. Потому привыкли все сыпучие материалы измерять ведрами. Строительными. Двеннадцатилитровыми. 

Если ваши ведра на десять литров, то надо данные из второй колонки (вес куба) поделить на 100.

БЕТОН ДЛЯ ФУНДАМЕНТА, ПЕРЕКРЫТИЙ

Для строительства малоэтажных зданий из кирпича применяют бетон марки М 200-250. 

Для ленточного фундамента под дом из газоблока марка бетона не должна быть ниже М 250.

Для многоэтажного строительства из кирпича и монолитного бетона в качестве основания применяют конструкции из бетона марки М 300-400.

Марка бетона для заливки перекрытия напрямую зависит от предполагаемой нагрузки, площади и условий эксплуатации. Точный расчет может сделать только специалист. 

Нижний порог: раствор марки М 250 и выше при толщине от 100 мм и обязательном армировании.

БЕТОН ДЛЯ СТЯЖКИ ПОЛА

Оптимальная марка бетона для данного вида работ М 150-200. Минимальная толщина стяжки с армированием составляет 50 мм. Оптимальная – 60-80 мм.

Проверка прочности старого основания

Качество  стяжки во многом зависит от показателя прочности основания. По строительным нормам прочность основания не должна быть менее прочности стяжки боле чем в 1,5 раза. Так, если прочность стяжки М-200, то аналогичный показатель основания должен быть не менее 200/1,5=134.

Проверить это в считанные секунды можно при помощи мелкой монеты: процарапайте ею в основании две коротких линии, пересекающиеся под углом 30⁰С.

Если в результате получились борозды, а на пересечении образовались сколы, то основание требует замены.

Четкие царапины говорят о достаточной прочности основания.

Как проверить влажность (готовность) бетонного основания

Потребуется скотч и целлофановая пленка размером 1х1 м.

• участок бетона очищают от пыли и грязи,
• подготовленную площадку накрывают пленкой, 
• края пленки приклеивают к основанию скотчем со всех четырех сторон.

Через трое суток делают проверку:

• если пленка не покрыта изнутри испариной, а бетон под ней не отличается по цвету от остальной поверхности, то основание готово к финишной отделке.

БЕТОН ДЛЯ ДОРОЖЕК, ОТМОСТКИ  И ТВЕРДЫХ ПЛОЩАДОК.

Монолитные покрытия для эксплуатации в условиях открытого пространства выполняют из бетона марки не ниже М 200. Выполняют их кусками размером не более 1,5 х 3 м. Основание – песчано-щебневая подушка и толщина заливки 50-100 мм.

БЕТОН ДЛЯ ЗАЛИВКИ В ФОРМУ ДЛЯ МОЩЕНИЯ.

Более мелкие детали, например, плитка для дорожек, выполняют толщиной 40 мм (детали менее 25 см) или 60 мм (для небольших деталей более 25 см). При этом марку бетона желательно повысить до М 300-400. Впрочем, изделие из бетона М 250, выполненное и высушенное с соблюдением технологии прослужит так же достаточно долго.

КАК СДЕЛАТЬ РАСТВОР

Последовательность смешения ингредиентов для бетонного раствора влияет на качество конечного продукта. 

Сначала смешивают цемент, песок, сухие добавки, перемешивают, потом добавляют 2/3 части воды  с растворенными в ней жидкими добавками, перемешивают. После этого добавляют щебень и снова перемешивают. Оставшуюся воду доливают небольшими порциями пока не получится раствор нужной консистенции. 

ВАЖНО: учитывая нестабильную плотность насыпного цемента, а так же влажность песка нельзя с точностью указать норму воды в пропорции. По этой причине ее количество регулируют непосредственно при заготовке раствора.


Консистенция раствора должна быть сходна с густой сметаной: при захвате лопатой держится на ней, расплываясь, но при этом не стекает. Такой раствор сделает бетон прочным по всей высоте заливки. 

Недостатки жидкого раствора: цемент оседает внизу, сверху образуется непрочный слой из песка и воды с малым содержанием клеящего вещества.

Слишком густой раствор плохо заполняет полости и бетон получится с воздушными прослойками, снижающими прочность.

Что еще почитать на сайте:

На данный момент времени нет более доступной технологии, чем строительство дома из газоблока. Она настолько проста, что идея построить дом (хотя бы дачный) превращается в осязаемую  реальность… Нет, это, конечно же, не конструктор из кубиков: начертил контуры стен и выложил, однако…

Рассматривая зачаровывающие своей красотой коллекции керамической плитки, невольно примеряешь понравившееся к своему интерьеру.  И то хочется и это… Правда, не все подойдет сугубо по физическим характеристикам. Чтобы не попасть впросак, стоит немного изучить теорию. Ну совсем…

Дом своими руками, часть 1, планирование

Я строю дом… Небольшой, с оптимальной планировкой, максимально удобный и энергоэффективный. Такую задачу я поставила себе еще на этапе проектирования и если вы считаете, что для осуществления задуманного необходим огромный опыт  и «серьезные» материальные ресурсы…

Тему мини-водоема для купания я решила затронуть, потому что для меня она актуальна – стою перед выбором: планировать сооружение плавательной дорожки или мини-бассейна размером с купальню. Просто бассейн во дворе (и это лично мое мнение) я считаю нерассудительной роскошью…

Фото красивых ворот

Как ни крути, а точка въезда во двор на этапе проектирования для многих превращается в «головную боль»…  Проще, если вы решили скопировать вариант у  знакомых и вас интересует только функциональная часть вопроса. Совсем другое дело, когда дизайн привязывают к собственному видению …

Бетон для стяжки: состав, марка, пропорции, расчет

Черновое или финишное напольное покрытие – бетонная стяжка, является самым популярным видом пола для хозяйственных построек, гаражей, помещений с повышенной влажностью, а также единственно возможным черновым покрытием пола жилых помещений в случае разрушения деревянного пола грибком.

СодержаниеСвернуть

Учитывая, что бетон для стяжки можно приготовить и уложить своими силами, бетонную стяжку можно назвать одним из самых «бюджетных» варианта получить прочный и долговечный пол.

Состав бетона для стяжки

Строительный раствор для обустройства бетонного пола состоит из трех компонентов: портландцемента, речного (крупнозернистого) песка и воды. Некоторые источники, для улучшения удобоукладываемости раствора рекомендуют применять пластификаторы, однако если при приготовлении материала были соблюдены необходимые пропорции, раствор отлично ложится на основание без дорогостоящих добавок.

Магазины строительных материалов предлагают готовый бетон для стяжки в виде фасованных сухих смесей. Преимущества сухих смесей заключается в точном дозировке компонентов и удобстве использования. Однако есть один существенный недостаток.

Цена готовых сухих смесей примерно в 2 раза выше, чем сухая смесь, которую застройщик приготовил сам (купил цемент, песок и смешал их в требуемом соотношении). Поэтому если стоит задача залить конструкцию по минимальной цене, есть смысл сделать строительный материал, самостоятельно соблюдая следующие пропорции бетона для стяжки обустраиваемой внутри помещений:

• 1 часть цемента марки ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400), 3,5 части чистого речного песка, 0,6 части воды.
• 1 часть цемента марки ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500), 4 части речного печка, 0,7 части воды.

При самостоятельном приготовлении материала, работа по отмериванию количества компонентов и сухое перемешивание производится застройщиком, поэтому конечный продукт стоит значительно дешевле, чем фасованный материал. Приведенные выше пропорции соответствуют марке раствора – М150.

Пропорции бетона для стяжки на улице и его состав отличаются от пропорций и состава материала для внутренних работ.  Стяжка, эксплуатируемая в условиях открытого воздуха, испытывает значительные перепады температур, а также вредное воздействие осадков и ветра.

Яркий пример конструкции этого вида – отмостка по периметру здания. Поэтому для обустройства подобных сооружений необходимо использовать марку бетона для стяжки М150 и обязательно зажелезнить поверхностный слой. Пропорции стяжки под бетон, эксплуатируемой в условиях открытого воздуха:

• 1 часть цемента марки ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400), 4 части чистого речного песка, 5,5 части гранитного щебня, 0,9 части воды.
• 1 часть цемента марки ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500), 4,1 части речного печка, 5,5 части гранитного щебня, 0,7 части воды.

Для стяжек, которые не испытывают высокий уровень механических нагрузок (езда грузовиками) допускается замена гранитного щебня строительным мусором: битым кирпичом, печным шлаком, боем керамики и т.п.

Почему следует использовать марку бетона для стяжки М150? Здесь вступают в действие требования нормативного документа СНиП 2.03.13-88 Строительные Нормы и Правила. Полы. Пункт 5.3 данного документа рекомендует использовать для обустройства бетонных стяжек строительный материал прочностью на сжатие не ниже 15 МПа (150 кгс/см2), что соответствует марке бетона М150.

Как рассчитать бетон на стяжку

Алгоритм расчета количества бетона, который необходимо закупить или приготовить самостоятельно простой и состоит из нескольких математических примеров. Исходными данными для расчета являются:

• Длина помещения в метрах.
• Ширина помещения в метрах.
• Толщина стяжки в метрах.
• Коэффициент усадки.

Допустим, что наше помещение имеет следующие габариты 4х3 метра, толщина стяжки составляет 0,04 метра, а коэффициент усадки 1,022. Перемножаем цифры и получаем «частое» количество бетона в метрах кубических: 4х3х0,04х1,022=0,49 кубических метра бетона понадобится изготовить или закупить для заливки стяжки пола в помещении размерами 4х3 метра.

У многих читателей этой статьи может возникнуть вопрос по цифровому значению коэффициента усадки 1,03. Общеизвестно, что стандартный цементный раствор и бетон при схватывании и наборе прочности уменьшается в объеме (усаживается).  Исключение составляют специальные расширяющиеся бетоны.

Величина усадки характеризуется коэффициентом усадки и зависит от ряда факторов: крупность заполнителя, количество посторонних примесей и пр. Чтобы получить истинную величину усадки необходимо произвести ряд испытаний и расчетов. Чтобы не «забивать» голову простому застройщику рекомендуется использовать среднее значение между минимальным коэффициентом 1,015 и максимальным 1,03 – 1,015+1,03/2= 1,022

Сколько цемента на куб бетона для стяжки

В связи с тем, что пропорции компонентов раствора «привязаны» к количеству цемента, перед тем как закупать материалы для самостоятельного приготовления бетона, необходимо сначала определить количество цемента, а потом рассчитать количество песка и воды.  Количество цемента на 1 м3 раствора для стяжки регламентировано действующими строительными нормами и правилами:

• 420 кг при приготовлении раствора М150 на основе портландцемента ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400).
• 370 кг при приготовлении раствора М150 на основе портландцемента ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500).

Соответственно количество песка: 420х3,5=1470 кг или 370х4=1480 кг. Количество воды: 420х0,6=252 литров или 370х0,7=260 литров.

Пропорции бетона для стяжки в ведрах

На строительных площадках частных и дачных домов, как правило, нет весов с большими пределами измерения. Поэтому считать и отмерять компоненты растворов и бетонов принято в универсальных «измерительных единицах» – ведро. Учитывая что для того чтобы сделать качественную сделать стяжку из бетона, следует как можно точнее отмерить цемент и песок, стоит рассказать как это сделать «ведрами» популярных объемов: 10, 12 и 15 литров.

В качестве примера рассмотрим пропорцию компостов для приготовления 1 м3 раствора на основе портландцемента ЦЕМ I 32,5Н ПЦ: 420 кг цемента и 1470 кг песка. Чтобы рассчитать число ведер, следует привести объемы ведер, и «килограммы» материалов к «объемам» в метрах кубических.

Сначала приведем к м3 объемы ведер. Принимая, что 1 литр=1 дм3,а 1 м3=1000 дм3 получаем:

• 10 литров=0,01 м3.
• 12 литров=0,012 м3.
• 15 литров=0,015м3.

Приводим к м3 количество цемента:

• Общепринято, в 1м3,в среднем, помещается 1 300 кг цемента. Определяем процентное соотношение 420 кг в 1 м3: 420х100/1300=32,3% (0,323).
• Определяем количество цемента в м3: 1х0,323=0,323 м3.

Рассчитываем «ведра» цемента:

• Ведро 10 литров, шт.: 0,323/0,01=32,3.
• Ведро 12 литров, шт.:0,323/0,012=26,9.
• Ведро 15 литров, шт.:0,323/0,015=21,5.

Приводим к м3 количество песка:

• В 1м3, в среднем, помещается 1 750 кг речного песка. Как и в предыдущем случае, определяем процентное соотношение в 1 м3: 1470х100/1 750=84% (0,84).
• Определяем количество песка в м3: 1х0,84=0,84 м3.

Рассчитываем «ведра» песка:

• Ведро 10 литров, шт.: 0,84/0,01=84.
• Ведро 12 литров, шт.: 0,84/0,012=70.
• Ведро 15 литров, шт.: 0,84/0,015=56.

Заключение

Практический опыт обустройства бетонных стяжек разного типа, свидетельствует, что для заливки внутренних конструкций, имеющих небольшую площадь, самый оптимальный вариант – это приобретение готовых сухих смесей. Если же требуется построить наружную стяжку или стяжку, имеющую большую площадь и толщину, есть экономическая целесообразность приобрести отдельно цемент и песок и готовить бетон самостоятельно.

Бетонные решения | Институт истории науки

Когда австралийский предприниматель Джон Харрисон изобрел новый вид цемента в конце 1990-х, он ожидал, что производители быстро его примут. Не только бетон, сделанный из нового материала, был прочным и долговечным; он также легко поглощает двуокись углерода из атмосферы. Напротив, производство традиционного портландцемента, который мир использует в течение последних 150 лет, выделяет огромное количество CO ₂ и является одним из основных факторов изменения климата.

Трудолюбивый и разговорчивый с густой седой бородой, Харрисон уже преуспел во многих делах. Он руководил крупной бухгалтерской практикой, инвестировал в фармацевтическое производство, управлял паромом и владел фермой, где его разочарование по поводу гниющих деревянных столбов для забора привело его к разработке и продаже столбов из сборного железобетона. Он глубоко погрузился в науку о материалах, в конечном итоге разработав рецепт «эко-цемента» на основе магния, а не соединений кальция в портландцементе.

Харрисон снова почувствовал запах успеха. Он получил глобальный патент, выиграл первый приз на выставке изобретателей, выступил на национальном телевидении и ожидал скорого массового производства своего цемента. «Я думал, что люди захотят получить лицензию на эту технологию и заняться ею», — говорит он.

Но сделки, на которые надеялся Харрисон, так и не состоялись. Производители отвергли его продукт, утверждая, что он был более дорогостоящим и менее выгодным, чем он утверждал. Другой стартап придумал подозрительно похожий магниевый цемент, что вызвало ушибы и дорогостоящую судебную тяжбу.Он чуть не обанкротился. Его жена умерла, и он впал в депрессию. Его переживания перешли от «эйфории и энтузиазма по поводу того, как мир обращается со мной», до ощущения полного отчаяния по поводу того, почему все меня пинают и пытаются у меня украсть. К сожалению, мир — тяжелое место ».

Это урок, который многие ученые и предприниматели усвоили за последние два десятилетия. Цементная промышленность является ведущим источником парниковых газов, на которую, по оценкам, приходится 5% глобальных выбросов CO ₂ , или около 1.4 миллиарда метрических тонн в год. По мере того, как усиливается тревога по поводу надвигающихся экологических и социальных последствий глобального потепления, предпринимаются согласованные усилия по изменению методов производства. Производители повысили энергоэффективность своих заводов и добавили в свои цементные смеси различные материалы, чтобы снизить содержание CO ₂ на произведенную тонну. Тем не менее, общие выбросы продолжали расти, поскольку резко вырос спрос в Китае и Индии. По целому ряду причин попытки Харрисона коренным образом изменить химический состав цемента, чтобы он не выделял так много CO ₂ , не увенчались успехом.

Пробуждение сознания

Сложность сокращения выбросов частично связана с потреблением тяжелого топлива, которое является неотъемлемой частью производства цемента. Основной процесс начинается с обжига известняка при температуре 700 ° F или выше в течение нескольких часов или даже дней. Смешивание полученного известкового порошка с водой вызывает химическую реакцию, в результате которой образуется новый известняк.

Когда около 12000 лет назад люди начали делать известковые растворы и штукатурки, они разработали печи в форме бутылок, чтобы сосредоточить тепло, и должны были использовать по крайней мере дюжину деревянных шнуров — около 1000 кубических футов твердого топлива — чтобы разжечь одну небольшую печь. .«По мере роста численности населения большие участки леса будут выровнены, чтобы обеспечить древесину для обжига извести», — пишет Роберт Курланд в книге « Concrete Planet ».

Два тысячелетия назад древние римляне широко использовали «гидравлический» бетон, строя Пантеон и другие архитектурные чудеса. Материал по праву славится своей замечательной прочностью, но он тоже требует больших объемов топлива. Искусственная гавань Кесарии в древней Иудее, крупнейший бетонный проект до 20-го века, потребовала более 60 миллионов фунтов извести, которая была произведена путем сжигания от 100 000 до 200 000 деревьев.Курляндия утверждает, что великая политическая сила Рима — в частности, его власть над тремя хорошо засаженными деревьями государствами на берегу Дуная — дала строителям доступ к достаточному количеству древесины для строительства гавани.

Спустя столетия потребность в энергии для производства извести, возможно, способствовала краху высокоразвитого общества. Древние майя производили массу известкового раствора, чтобы покрыть свои пирамиды лепниной и потрясающей барельефной скульптурой, сжигая около 15 деревьев на каждый кубический ярд извести, который они сделали.Согласно одной теории, вырубка лесов привела к эрозии почвы, упадку сельского хозяйства и, наконец, к распаду цивилизации примерно с 800 г. н.э.

Хотя производство древних строительных растворов было достаточно обширным, чтобы уничтожить обширные леса, это было каплей в море по сравнению с современной цементной стрелой, начавшейся в начале 19 века. Британские инженеры заново открыли гидравлический цемент, который они сделали путем обжига известняка вместе с глиной. Производители цемента впоследствии поняли, что если они обжигают смесь при температуре 1450 ° F до тех пор, пока она не превратится в твердые комки, называемые клинкером, и измельчают их в порошок, который они назвали портландцементом, они могут производить сверхпрочный бетон.

Из-за нехватки древесины для топлива европейская цементная промышленность перешла на уголь и кокс — форму вареного угля. Бутылочные печи, которые работали медленно и расходовали тепло, сначала уступили место шахтным, а в конечном итоге и вращающимся, которые могут работать в течение года или дольше, прежде чем будут отключены на техническое обслуживание. В двадцатом веке технологический прогресс в производстве цемента был обусловлен в первую очередь спросом на увеличение объемов производства. Стоимость печного топлива вызывала меньшее беспокойство, а воздействие на окружающую среду выбросов CO ₂ вообще не регистрировалось.Ситуация начала меняться в 1970-х годах, когда нефтяное эмбарго со стороны арабских государств вызвало резкий скачок цен на энергоносители. Острая необходимость в более эффективном использовании топлива помогла ввести важные инновации, такие как прекальцинаторы, которые используют избыточное тепло печи для предварительной обработки цементной смеси перед окончательным обжигом.

Новый акцент на эффективности совпал с растущими опасениями по поводу потепления земли, но не привел к снижению выбросов парниковых газов. Более половины CO ₂ , производимого цементным заводом, поступает не от сжигания угля, а от процесса обжига, в котором известняк (карбонат кальция, CaCO ₃ ) нагревается для удаления CO ₂ с образованием извести ( оксид кальция, CaO).Когда страны и международные организации настаивали на сокращении выбросов, производители в ответ уменьшили количество извести в своих цементных смесях и добавили больше других материалов. Древние римляне добавляли вулканический пепел, называемый пуццолан, в свой цемент, чтобы сделать гидравлический бетон; цементные компании теперь используют промышленные отходы со свойствами, подобными пуццолану. К ним относятся доменный шлак, стекловидная порода, оставшаяся от производства стали, и летучая зола от угольных электростанций.

Производителям удалось сократить свои выбросы на 20% за последние годы, с тонны CO ₂ на тонну цемента до примерно 0.8 тонн CO ₂ . Тем не менее, похоже, что отрасль приближается к пределам возможностей, которых она может достичь с помощью топливной экономичности и летучей золы. Между тем, общие выбросы CO ₂ от цемента продолжали расти по мере увеличения производства. Если мир хочет замедлить или остановить глобальное потепление, продолжая использовать бетон, необходимы более радикальные изменения. Цемент должен быть частью решения проблемы изменения климата, а не основной причиной.

Использование CO

₂ для сборки

Что, если бы вместо того, чтобы отправлять в атмосферу больше CO ₂ , цемент мог бы его накапливать? Когда обычный бетон затвердевает и затвердевает, превращаясь обратно в известняк, он фактически поглощает CO ₂ из воздуха.Но бетон может абсорбировать только часть газа, выделяющегося при первоначальном производстве цемента — и даже на это уходят десятилетия.

Одним из главных аргументов Джона Харрисона в отношении своего магниевого цемента является то, что бетон абсорбирует весь этот CO ₂ всего за несколько месяцев. Но как насчет того, чтобы сделать цемент, который выделяет мало или совсем не выделяет CO ₂ во время производства? Или бетон, который немедленно связывает CO ₂ ? Или тот, который накапливает больше, чем выделяет при производстве, что делает его углеродно-отрицательным?

Это сложные технические проблемы, но ряд исследователей предложили хотя бы частичные решения.Одним из выдающихся новаторов является Брент Констанц, калифорнийский ученый и эксперт по биоминерализации, который сделал себе имя на изобретении жизненно важных медицинских цементов для лечения переломов костей. Несколько лет назад он разработал процесс производства строительного цемента с использованием морской воды и отходов CO ₂ , выбрасываемых электростанциями. По словам Констанца, производство кубического ярда его материала поглощает 250 фунтов CO ₂ , тогда как производство того же количества портландцемента высвобождает 600 фунтов газа.

Что, если бы вместо того, чтобы отправлять в атмосферу больше CO ₂ , цемент мог бы его накапливать?

Высокий и коренастый, с круглыми щеками и сияющей улыбкой, Констанц начал свою карьеру вдали от цементного двора.Будучи аспирантом, он нырял с аквалангом и спускался на подводные лодки для изучения коралловых рифов Французской Полинезии, а для своей докторской диссертации он выращивал коралловые скелеты в пробирке. «Биоминерализация — это, наверное, самый эзотерический предмет на планете, и большинство людей на самом деле не обращают на него особого внимания», — сказал он во время выступления в Стэнфордском университете в 2011 году. Но он решил: «Я действительно хотел сделать что-то действительно важное». Он узнал об огромных расходах и смертности от переломов бедра и позвоночника, понял, что цемент из кораллов может работать намного лучше, чем металлические штифты, традиционно используемые для скрепления сломанных костей, и основал Norian, первую из нескольких компаний, которые он возглавил.

Позже, когда его старший сын лечился от рака, Констанц подружился с несколькими хирургами в больнице и узнал о проблеме кальцинированных артерий, которые часто приводят к ампутации. Вместе они разработали процедуры по удалению известкового налета и основали еще одну компанию. Перед смертью сына Констанц взял его с собой нырять на коралловый риф, и Констанцу пришло в голову, что будущие дети никогда не смогут увидеть рифы, потому что потепление воды и закисление, вызванное изменением климата, убивают их.Констанц мог бы уйти на пенсию, но у него было «мучительное желание что-то сделать для окружающей среды», — вспоминал он. За свою карьеру он уже создал тысячи различных цементов; Как только он узнал об огромном углеродном следе строительного цемента, было несложно сформулировать еще один, который можно было бы произвести, объединив морскую воду и отходы CO ₂ , а затем продать эту идею своим друзьям-венчурным капиталистам.

«Для создания конструкций имеет смысл использовать CO ₂ », — сказал он в мае 2010 года, сидя рядом с бывшим премьер-министром Великобритании Тони Блэром на конференции в Саусалито, Калифорния.«Мы одновременно устраняем проблему цемента и проблему CO ₂ , образующегося при сжигании ископаемого топлива для выработки электроэнергии».

В отличие от многих зеленых технологий, его изобретение казалось, что оно действительно может прыгнуть из лаборатории на улицу. Его компания Calera привлекла 180 миллионов долларов венчурных инвестиций и получила широкое признание. New York Times обозреватель Томас Фридман похвалил компанию в своей колонке, а CNBC назвал Констанца одним из 15 лучших новаторов десятилетия.

Тем не менее, в том же году колеса уже сходили с проекта. Констанц говорит, что его инвесторы делали ставку на создание национальной схемы ценообразования на выбросы углерода, согласно которой энергетические компании будут платить Calera за вывоз своих отходов CO ₂ . Но Конференция ООН по изменению климата в Копенгагене провалилась в прошлом году без национальных обязательств по сокращению выбросов парниковых газов, и ценообразование на углерод теперь казалось далекой перспективой. Критики также подвергли сомнению добросовестность Calera в отношении окружающей среды, отметив, что ей приходилось использовать электричество для производства необходимого щелочного ингредиента.Констанц ушел с поста генерального директора, Calera продала цементный завод, а компания переориентировала свою технологию извлечения углерода на производство более прибыльных промышленных химикатов.

Оказывается, продвигать новый цемент на рынок действительно очень сложно даже для опытного, хорошо финансируемого предпринимателя. В интервью Констанц отметил, что проверка срока годности новой смеси и прочности полученного бетона занимает годы, а высокая стоимость юридической ответственности за треснувший фундамент или обрушившийся мост препятствует принятию риска строителями.Производство цемента — прибыльный бизнес, и производители не торопятся кардинально менять свои производственные процессы, не говоря уже о надвигающейся угрозе изменения климата. Разложив цемент, Констанц также утверждает, что гораздо более крупный проект по улавливанию и хранению промышленных выбросов CO ₂ , в том числе от самих цементных заводов, окажет гораздо большее влияние, чем изменение способа производства материала.

Производство цемента — прибыльный бизнес, и производители не торопятся кардинально менять свои производственные процессы, не говоря уже о надвигающейся угрозе изменения климата.

«Увести промышленность от портландцемента, я думаю, возможно, но, вероятно, этого никогда не произойдет по целому ряду причин», — сказал Констанц. «Мы буквально на десятилетия дойдем до широкого внедрения каких-либо новых рецептур цемента. Знаешь, я больше всех люблю новый цемент. Этим я занимался большую часть своей профессиональной карьеры. Но с точки зрения практики, среди сражений, которые нам предстоит вести, замена портландцемента… Я бы сказал, что это долгий путь для короткого спуска ».

Скалистое будущее

Несмотря на проблемы, несколько компаний все еще пытаются рентабельно производить цемент, в котором хранится большое количество CO ₂ , обычно путем нагнетания газа во влажный бетон.Компания CarbonCure Technologies of Nova Scotia собирает отходы CO ₂ с нефтеперерабатывающих заводов и других предприятий и добавляет их во влажную цементную смесь, которая компенсирует до 5% углеродного следа бетона. Вместо того, чтобы производить цементный порошок, система производит кирпичи или товарный бетон, пасту, изготовленную на центральном заводе и доставляемую на место работы на грузовике.

Solidia Technologies of New Jersey использует цемент, обжигаемый при относительно низких температурах, а затем отверждаемый газом CO ₂ .Компания заявляет, что ее производственный процесс выбрасывает на 30% меньше CO ₂ , чем портландцемент, а получаемый в результате кирпич и сборный железобетон накапливает большое количество CO ₂ . Однако сам по себе цемент все еще не является углеродно-нейтральным.

Возможно, самой далеко идущей альтернативой цементной компании с реальными перспективами успеха является bioMASON. Он производит только кирпич, но без значительного углеродного следа или каких-либо печей. Соучредитель компании Джинджер Дозиер связывает свой интерес к производству кирпича с детства, когда она росла в Алабаме.Она любила пачкать руки, строила ли песочные замки или лепила пироги из глины, и была очарована морскими ракушками.

В аспирантуре по архитектуре ее профессор дал ей книгу о концепции биомимикрии, или копирования природы. Она заинтересовалась естественными структурами кальция и, как и Констанц, имитировала процесс образования морских ракушек и кораллов для создания цемента без загрязнения окружающей среды. (Месторождения известняка на самом деле состоят из бесчисленных скелетов древних морских существ.В 2006 году Дозиер начала преподавать химию и материаловедение, а также экспериментировать с Sporosarcina pasteurii , бактериями, которые при добавлении воды, кальция и мочевины образуют форму карбоната кальция, называемую кальцитом.

Преподавая архитектуру в Объединенных Арабских Эмиратах, она превратила свою вторую спальню в лабораторию и принялась за работу. Она объединила Sporosarcina с песком пустыни и питательными веществами и уговорила бактерии сделать цемент, который склеит материал в пригодный для использования кирпич.Некоторые из ее ранних кирпичей сохранили форму, но затем растворились под водой: «не годятся для участков с большим количеством дождя», — криво отметила она в своем выступлении на TEDx в 2013 году. Одна партия просто не застыла, оставаясь влажной после трех лет хранения на полке. Но после более чем сотни попыток она однажды собрала воедино материалы, оставшиеся от нескольких неудавшихся тестов, а через неделю обнаружила, что наконец-то ей удалось создать твердый и стабильный продукт. Она выиграла награды и гранты за инновации, привлекла инвесторов и открыла теплицу в Северной Каролине, где кирпичи выращивают в формах в течение четырех дней.«Зачем использовать огонь, чтобы закалить их, если их можно выращивать?» она спросила.

В мире производится более 1,2 триллиона глиняных кирпичей в год, в основном в Азии, сжигая их в печах, которые выделяют 800 миллионов тонн CO. ₂ , по данным bioMASON. Но Sporosarcina не выделяет ничего, кроме того, он вытягивает CO2 из мочевины для образования кальцита. Отходом является аммиак, который можно использовать для производства удобрений.

Констанц назвал кирпичи bioMASON «отличной идеей», но выразил сомнение в том, что они существенно повлияют на глобальные выбросы CO ₂ .Он утверждает, что новые рецептуры цемента и производственные процессы — это тупиковые пути, и не только потому, что их трудно продать. Ведь цемент составляет всего около 10% от объема готового бетона. По его словам, гораздо более перспективным является песок и гравий, составляющий до 80% смеси.

Когда Калера отказался от цементного бизнеса, Констанц основал компанию Blue Planet, которая, как и его предыдущее предприятие, использует морскую воду и отходы CO. ₂ — но для производства известняковой породы, а не цемента.Поместите этот камень в свою смесь, и вы заблокируете 1 200 фунтов CO ₂ на ярд бетона, что намного больше, чем Calera цемент может сделать сам по себе. Вы даже можете продолжать использовать портландцемент: просто соберите выбросы цементного завода, превратите их в гравий и закройте их в бетонных фундаментах, тротуарах и шоссе.

«Нам нужны решения сейчас, которые мы можем выйти и действительно изменить ситуацию в следующие 5-10 лет. Нам не нужно ждать 10–20 лет », — сказал Констанц. Использование песка и гравия Blue Planet «изменит мир.”

Джон Харрисон пришел к аналогичному выводу. В 68 лет у него появилась новая девушка, и он возродил стремление спасти планету; он планирует продать часть собственности, чтобы собрать средства на собственный проект по добыче камня. По его словам, несмотря на отказ цементной промышленности изменить свои методы, по-прежнему существует «удивительный потенциал» использования ее выбросов для производства заполнителя. Захватить CO ₂ относительно просто; он уже набросал процесс — конечно, с участием магния — он называет SynCarb.

По его словам, самое сложное — сделать его достаточно прибыльным, чтобы экономика стимулировала его широкое распространение, превращая капитализм в двигатель восстановления окружающей среды. Одна из возможностей — найти способ превратить химические отходы процесса производства агрегатов в прибыльные продукты. Ему просто нужно немного денег, чтобы начать работу и заставить все работать. На этот раз его не волнуют даже патенты; он отдаст свое изобретение миру.

«Я действительно не думаю, что у нас осталось много времени на ту атмосферу, которая есть у нас», — написал Харрисон по электронной почте.«Пора всем великим мыслителям мира, в сочетании с государственным финансированием, решить проблему аналогично тому, как была создана атомная бомба. Проблема в том, кто имеет право выбирать мыслителей! Я надеюсь стать одним из них ».

Бетонный раствор | MIT News

Цементные материалы, включая цементный раствор, раствор и бетон, являются наиболее широко производимыми материалами в мире. Их углеродный след также велик: на процессы, связанные с производством цемента, приходится почти 6 процентов глобальных выбросов углерода.

Спрос на эти материалы вряд ли в ближайшее время снизится. В Соединенных Штатах большинство бетонных мостов, зданий и улиц с тротуаром, возведенных в 1960-х и 1970-х годах, были спроектированы в эпоху меньшего воздействия на окружающую среду для инфраструктуры и рассчитаны на срок не более 50 лет.

Теперь исследователи Массачусетского технологического института открыли начало нового подхода к производству бетона, который основан на иерархическом расположении простых строительных блоков из природных материалов.Полученные результаты могут привести к новым способам сделать бетон более прочным и использовать более экологически безопасные местные материалы в качестве добавок, чтобы компенсировать выбросы парниковых газов в бетоне.

В новом исследовании Орал Буюкозтюрк, профессор гражданской и экологической инженерии, и его коллеги проанализировали ключевое свойство бетона на уровне отдельных атомов, которое способствует его общей прочности и долговечности. Группа разработала компьютерную модель для моделирования поведения отдельных атомов, которые образуют молекулярные строительные блоки внутри твердеющего материала.

Это моделирование показало, что граница раздела в молекулярной структуре проявляет сопротивление «трению» при деформации скольжения. Затем команда разработала силовое поле когезионного трения или модель, которая включает эти межатомные взаимодействия в более крупномасштабных частицах, каждая из которых содержит тысячи атомов. Исследователи говорят, что точное описание сил внутри этих сборок имеет решающее значение для понимания того, как развивается прочность в бетонных материалах.

В настоящее время команда изучает способы улучшения сил сцепления и трения групп атомов или коллоидов в цементе путем добавления определенных добавок, таких как вулканический пепел, шлак нефтепереработки и другие материалы.Компьютерная модель команды может помочь дизайнерам выбрать местные добавки на основе молекулярных взаимодействий полученных смесей. По его словам, благодаря тщательному проектированию на микроскопическом уровне дизайнеры и инженеры могут в конечном итоге построить более прочные и экологически устойчивые конструкции.

«Условия в мире меняются, — говорит Буюкозтюрк. «Возросшие экологические требования, в том числе из-за землетрясений и наводнений, а также нагрузки на инфраструктуру. Нам необходимо найти материалы, которые будут устойчивыми, с гораздо более длительным сроком службы и большей долговечностью.Это большой вызов ».

Бююкозтюрк и его коллеги, аспирант Стивен Палкович и Сидней Йип, почетный профессор факультета ядерной инженерии Массачусетского технологического института, опубликовали свои результаты в журнале Journal of the Mechanics and Physics of Solids.

Прочность от трения

Видение Buyukozturk обновленного местного бетона частично навеяно римским строительством. Во время расцвета империи римляне возводили храмы, бани и амфитеатры в Помпеях, Остии, Испании и на Ближнем Востоке, включая города в Турции, Ливии и Марокко.В каждом отдаленном месте археологи обнаружили, что римляне строили свои здания из местных материалов — метод, который помогал сохранять эти сооружения более 2000 лет.

«Вероятно, они сделали это благодаря интуиции», — говорит Буюкозтюрк. «Мы стремимся реализовать такую ​​философию использования материалов, доступных на местном уровне, путем понимания основополагающих научных принципов, лежащих в основе этих материалов».

В своей новой статье ученые описывают компьютерную модель, которая является частью вычислительной структуры, которую они разработали для анализа того, как атомная структура бетона влияет на инженерные свойства.Эти модели имитируют скольжение и движение кластеров частиц на молекулярном уровне в бетоне.

Исследователи использовали свою атомистическую модель для моделирования смесей, содержащих портландцемент, самый распространенный тип цемента, используемый в мире. В частности, они моделировали механический отклик гелеобразного вещества, называемого гидратом силиката кальция (C-S-H), основной фазы, которая образуется при взаимодействии воды с портландцементом. Группа смоделировала движения тысяч атомов в молекулярном строительном блоке CSH, отметив влияние сил сцепления, которые заставляют частицы слипаться, и наличие сопротивления сдвигу, когда кластеры атомов скользят мимо друг друга по заполненной водой границе раздела. .

Затем они смоделировали, как эти свойства молекулярного масштаба управляют более крупными частицами, содержащими тысячи атомов или коллоидов, на том, что они называют «мезомасштабом». Они обнаружили, что степень сопротивления фрикционным свойствам движению и разделению коллоидов на мезомасштабе была самым сильным фактором при определении прочности бетона на сантиметровом масштабе.

Дизайнеры часто используют свойства цемента в сантиметровом масштабе, чтобы предсказать прочность окончательной, гораздо более крупной конструкции.Таким образом, исследователи реализовали результаты своего моделирования превращения атомов в коллоиды в компьютерные модели затвердевшей микроструктуры, чтобы можно было сравнить их с реальными лабораторными экспериментами сантиметрового размера. Buyukozturk обнаружил, что прогнозы команды лучше совпадают с результатами экспериментов, чем прогнозы, сделанные с помощью моделирования, в котором не учитываются фрикционные взаимодействия.

«Материаловедение о прочности цемента все еще находится в зачаточном состоянии в отношении описания на молекулярном уровне и способности выполнять количественные прогнозы», — говорит Йип.«Проблема силы трения, рассматриваемая в нашей работе, относится к механическому поведению цемента, которое меняется со временем. Эта чувствительность к скорости является одним из аспектов научных проблем на мезомасштабе, который является границей исследований, где концепции и модели на микромасштабе, разработанные в нескольких дисциплинах физических наук, связаны с макромасштабными свойствами для технологических приложений ».

Buyukozturk добавляет: «Мы уверены, что наша новая концепция открывает новую эру в науке о бетоне.”

Добавки в смеси

В настоящее время группа работает над включением различных добавок в свою модель, чтобы исследовать влияние таких материалов на межатомное поведение цемента и результирующую прочность конечного продукта. затвердевший бетон. В ходе предварительных исследований они обнаружили, что существует химическая зависимость величины трения или степени сопротивления коллоидов скольжению друг относительно друга. В будущих исследованиях будет изучено, как добавки влияют на химический состав этих коллоидных фаз.Эта информация может использоваться как часть базы данных для проектирования и оптимизации новых бетонных материалов с улучшенными характеристиками прочности и деформации.

«Мы относительно мало знаем о том, что происходит при использовании добавок в бетоне», — говорит Палкович. «Мы не ожидаем, что вулканический пепел из Саудовской Аравии будет давать такие же характеристики, как вулканический пепел с Гавайев. Итак, нам нужно это более глубокое понимание материала, которое начинается на атомистическом уровне и учитывает химию материала.Это может дать нам больший контроль и понимание того, как мы можем использовать добавки для создания лучшего материала ».

Это исследование было частично поддержано Кувейтским фондом развития науки в рамках подписанного MIT-Кувейтом проекта по устойчивости застроенной среды Кувейта.

Бетонные решения для экологически чистых материалов | Особенность

Бетон — самый используемый материал на Земле. Как поясняет эксперт по материалам Крис Чизман из Имперского колледжа Лондона: если бы вы могли поместить все в мире, сделанное из бетона, в одну сваю, а все, что сделано из других материалов, в кучу рядом с ней, «бетонная свая затмила бы другую сваю». .

Это недооцененный чудо-материал. Его ключевой ингредиент, цемент, сделанный из камней, песка и воды, выполняет некоторые химические операции, превращая серую жидкую суспензию в твердую породу, какую бы форму мы ни выбрали. От цветочных горшков до Колизея Древнего Рима — он создал современный мир.

В вашем классе

Используйте эту статью и сопутствующие ресурсы для улучшения обучения свойствам и использованию материалов. Бетон представляет собой знакомый пример композитного материала, но он имеет большой углеродный след.Эта статья знакомит студентов с работой, которую проводят ученые всего мира, чтобы сделать ее производство и использование более устойчивым.

Несомненно, без этого строительная отрасль была бы потеряна. Но на производство бетона приходится почти 7% всех выбросов углерода. Цемент — паста, которая связывает бетон вместе и является его ключевым химическим компонентом, — отвечает за большую часть (80%) выбросов, хотя составляет только около 10% смеси.Обычный портландцемент изготавливается из известняка, глины и других материалов, которые образуют силикаты кальция при нагревании до высоких температур (около 1500 ºC). Так бетон «схватывается». Но нагревательный известняк, который в основном представляет собой карбонат кальция (CaCO ₃ ), также производит много углекислого газа (CO ₂ ).

Другие компоненты бетона — более крупные камни и частицы песка (агрегаты) — производят гораздо меньше углерода, поэтому, когда цемент смешивается с бетоном, его выбросы углерода на кг фактически довольно низкие — 0.1 кг углерода на кг цемента. «В каком-то смысле это довольно экологично», — говорит Вероника Феррандис-Мас, которая работает над инновационными строительными материалами в Университете Бата. «Но вы можете улучшить, если улучшите то, что вы делаете с цементом». И нам действительно нужно, просто потому, что мы делаем из него так много.

Загрузить

Рабочие листы для возрастной группы 14–16 лет

Дифференцированные рабочие листы, содержащие синоптические вопросы, связанные с темой бетона.Используйте эти рабочие листы, чтобы оценить, насколько учащиеся запомнили предыдущее обучение, и определить темы для целевого пересмотра. Вы можете скачать версию с высоким спросом MS Word или pdf и версию с низким спросом MS word или pdf.

СКАЧАТЬ ВСЕ

Дифференцированные рабочие листы, содержащие синоптические вопросы, связанные с темой бетона. Используйте эти рабочие листы, чтобы оценить, насколько учащиеся запомнили предыдущее обучение, и определить темы для целевого пересмотра. Загрузите версию рабочего листа с ответами на высокий и низкий спрос с веб-сайта Education in Chemistry : rsc.li / 2NUInB0

Так как же сделать цемент, а значит, и бетон, более экологичным? Мы можем добавить в смесь другие материалы, которые производят меньше CO ₂ — даже если для ускорения важной реакции схватывания все же необходимо использовать портландцемент. Одним из примеров является побочный продукт производства стали, называемый измельченным гранулированным доменным шлаком (GGBS), который может быть добавлен в различных количествах до примерно 50%. «Это то, что уже используют цементные заводы», — говорит Вероника, отмечая, что при использовании GGBS не только выделяется меньше CO ₂ , но и цементы, содержащие его, прочнее и имеют меньший риск растрескивания, поскольку они схватываются при более низких температурах.Использование GGBS также дает полезное применение отходам.

То же самое можно сказать и о летучей золе, побочном продукте угольной промышленности. Хотя, как отмечает Крис, «мы отказываемся от угольных электростанций, поэтому возникнет проблема с источником летучей золы». Однако есть и другие материалы, которые можно добавить. Эти типы материалов, которые вступают в реакцию с соединениями кальция в цементе, часто называют пуццоланами. Они не могут образовывать цемент сами по себе, но они будут делать цементоподобные материалы, если смешать их с портландцементом.

Развивающимся странам сейчас нужно много бетона, и у них не всегда есть возможности, которые есть у нас для его производства.

Ведущим пуццоланом будущего может быть обожженная глина. Глина встречается по всему миру и в огромных количествах выкапывается во время строительных проектов, таких как железные дороги. Он «кальцинируется» путем нагревания до более низкой температуры (700–850 ºC), чем портландцемент, что означает меньшее потребление энергии. В Швейцарском федеральном технологическом институте кальцинированная глина стала горячей темой для исследований — исследователи разработали LC ³ (известняковый кальцинированный глинистый цемент) и опробовали производство в развивающихся странах, включая Кубу и Индию.

«В настоящее время это обширное направление исследований», — говорит Вероника. «Потому что развивающимся странам сейчас нужно много бетона, и у них не всегда есть возможности, которые есть у нас для его производства». По мнению швейцарских исследователей, можно изготавливать бетон из кальцинированной глины, используя то же оборудование, что и в традиционном процессе. . Однако, если он не будет производиться в больших масштабах, он будет намного дороже.

У Криса также есть другие идеи по повышению устойчивости цемента, такие как включение высушенной измельченной древесины — он говорит, что это может улавливать углерод, улавливаемый деревьями, эффективно делая бетон углеродно-отрицательным.Хотя он признает, что не уделяет этому много внимания, кроме умственных способностей. «Я знаю, что это безумие», — говорит он. «Я не проводил исследований по этому поводу, но это определенно то, чем мне интересно заниматься». Он также думал о том, как включить в строительные материалы раковины, такие как раковины мидий или раковин улиток — для их компонента CaCO ₃ , прочность и изысканная структура.

В США идея, которая может показаться сумасшедшей — конкретная замена, которую можно «вырастить» на месте, — уже реальность.Компания bioMASON из Северной Каролины объединяет агрегаты отходов или песок с бактериями и водой, содержащей ионы кальция, для получения содержащих CaCO ₃ каменных блоков, которые затвердевают без нагрева до высоких температур, производя при этом нулевые выбросы CO ₂ . «Конечный продукт, постбиологическая реакция, больше всего похож на натуральный камень, — говорит директор по продажам и маркетингу компании bioMASON Джастин Джарман. Он говорит, что материал прочнее бетонных блоков.

Производство этого камня основано на кристаллизации CaCO ₃ в кораллах, что предполагает, что мир природы может стать богатым источником вдохновения для новых строительных материалов.Однако, как указывают Вероника и Крис, наиболее успешными материалами в ближайшем будущем, вероятно, будут те, которые можно будет производить с использованием существующих процессов. В конце концов, мы строили бетон таким же образом со времен римлян.

Статья Хейли Беннетт, научного писателя из Бристоля. Ресурс Кэтрин Смит, преподавателя Академии Хинкли и Центра шестого класса им. Джона Кливленда в Лестершире,

.

Дополнительные рекомендуемые ресурсы

• Предоставить студентам возможность изучить химию известняка и его значение в производстве гипса и цемента в этой практической деятельности.
• В этом практическом задании из серии «Вдохновляющая химия» студенты исследуют, как изменение добавок в бетон может изменить его свойства. Сопроводительная письменная деятельность представляет собой всестороннее введение в композитные материалы.
• Это интересный анекдот, в котором описывается роль сахара в ликвидации последствий наводнения на станции Виктория.
• Учителя, желающие еще больше улучшить свое преподавание темы материалов, могут попробовать этот курс повышения квалификации.

• Предоставьте студентам возможность изучить химию известняка и его значение в производстве гипса и цемента с термическим разложением карбоаната кальция: rsc.li/3gkOPxx
• В этом практическом задании из серии «Вдохновляющая химия» студенты исследуют, как изменение добавок в бетон может изменить его свойства. Сопровождающая письменная деятельность представляет собой всестороннее введение в композитные материалы: rsc.li / 38r5hJD
• В качестве интересного анекдота этот саундбайт описывает роль сахара в ликвидации последствий наводнения на станции Виктория: rsc.li/2VEoDWE
• Учителя, желающие улучшить свое преподавание темы материалов, могут попробовать курс CPD по химии материалов Королевского химического общества: https://rsc.li/2VJrVIf

Конструирование бетонной смеси стало еще проще

Бетонная смесь представляет собой комбинацию пяти основных элементов в различных пропорциях: цемент, вода, крупные заполнители, мелкие заполнители (т.е. песок) и воздух. Дополнительные элементы, такие как пуццолановые материалы и химические добавки, также могут быть включены в смесь для придания ей определенных желаемых свойств. В то время как дизайн бетонной смеси — это процесс выбора ингредиентов для бетонной смеси и определения их пропорций. При разработке смеси вы всегда должны учитывать желаемую прочность, долговечность и удобоукладываемость бетона для рассматриваемого проекта.

Излишне говорить, что все производители готовых смесей стремятся найти идеальные пропорции этих ингредиентов, чтобы оптимизировать свои бетонные смеси и придать бетону прочность, долговечность, удобоукладываемость и другие желаемые свойства.Важно оптимизировать бетон, чтобы обеспечить наименьшую стоимость при сохранении максимальной прочности смеси. Это далеко не просто, так как каждое добавление или вычитание из бетонной смеси влечет за собой корректировку компонентов, что делает процесс очень сложным и неэффективным. Решением является приложение Giatec Concrete Hub.

Конструкция бетонной смеси

Расчет бетонной смеси часто ошибочно называют «конструкцией цементной смеси». Однако цемент — это просто один из ингредиентов бетона.Это связующее вещество, которое позволяет бетону затвердевать и прилипать к другим материалам. Следовательно, он не может и не должен использоваться взаимозаменяемо с конструкцией бетонной смеси.

Расчет бетонных смесей

Бесплатное приложение Concrete Hub от

Giatec теперь содержит новый инструмент для смешивания, который позволяет быстро и легко проектировать бетонную смесь. Нет необходимости иметь под рукой стандарт ACI — приложение предоставляет все рекомендации и выполняет все расчеты за вас.

Как создать бетонную смесь

В целом бетонные смеси должны соответствовать рекомендациям (Комитет ACI, 2009).Бетонную смесь можно спроектировать по таблицам и расчетам, приведенным в стандарте.

Все бетонные смеси обладают уникальными свойствами, процесс проектирования может быть трудоемким и сложным. Однако приложение Concrete Hub решает эти проблемы, связанные с созданием уникальной бетонной смеси.

Инструмент для проектирования бетонных смесей Concrete Hub

Приложение Concrete Hub теперь предоставляет простой, быстрый и бесплатный способ выполнить предварительное проектирование смешивания. В приложении также есть надстройка, позволяющая создавать пропорции для дизайна смеси, используя метод абсолютного объема или веса.

Приложение выполняет все вычисления в единицах СИ или британских единицах в соответствии со стандартом ACI 211.1-91 и предоставляет рекомендации стандарта на каждом этапе с помощью значка «Справка». После завершения проектирования бетонной смеси приложение создает сводный файл, которым можно легко поделиться.

Узнайте о датчиках зрелости бетона

Простое проектирование бетонной смеси

Легко контролируйте прочность бетона с помощью SmartRock! Узнайте больше здесь!

Шаг 1: Падение потока

Первый шаг приложения требует от вас определения максимальной и минимальной осадки для свойств свежей смеси.

• Если размеры потока неизвестны, вы можете использовать значок «Справка», чтобы определить тип элемента, который выводит соответствующие требования к осадке.
• Осадка бетона отражает текучесть / удобоукладываемость бетонной смеси. Например, более высокая просадка позволяет лучше размещать в перегруженных армированных элементах.

* Справочное руководство основано на Таблице 6.3.1 (Таблица A1.5.3.1) стандарта ACI.

Источник: Стандартная практика выбора пропорций для обычного, тяжелого и массивного бетона (ACI 211.1-91)

Шаг 2: Размер агрегата

Вам также необходимо определить размер заполнителя, необходимый для расчета смеси.

• Как правило, максимальный размер крупного заполнителя определяется ограничениями поперечного сечения конструкции и конструкции арматуры.
• Увеличение размера заполнителя обычно более экономично, поскольку снижает количество цемента на единицу объема; однако это может повлиять на удобоукладываемость смеси. Напротив, уменьшение максимального размера крупного заполнителя позволяет вашей бетонной смеси достичь более высокой прочности при эквивалентном водоцементном соотношении.

* Значок справки, доступный на этой странице, предлагает различные размеры агрегатов в зависимости от ограничений таблиц 6.3.3 (A1.5.3.3)

Источник: Стандартная практика выбора пропорций для нормального, тяжелого и массивного бетона (ACI 211.1-91)

Шаг 3: Смешивание содержания воды и воздуха

Теперь вы получите первую оценку количества воды, необходимого для получения подходящей удобоукладываемости для вашей смеси, на основе оседания потока и размера заполнителя.

• Приложение Concrete Hub также предлагает количество захваченного воздуха, необходимое для бетона без воздухововлекающих или воздухововлекающих добавок.
• Захваченный воздух является важным параметром, когда бетонная конструкция подвергается воздействию замерзающих или противообледенительных солей. В таких условиях повышенное содержание воздуха увеличит прочность бетона, поскольку оно позволяет воде расширяться в захваченном воздухе при замерзании. Это снижает внутреннее давление, вызванное образованием льда.
• Меню «Справка» на этом шаге автоматически вычисляет вес воды и необходимое количество захваченного воздуха на основе рекомендованных значений в таблицах 6 комитета ACI.3.3 / A1.5.3.3.

Бетон с воздухововлекающими добавками, Фото предоставлено Portland Cement Association (PCA)

Шаг 4: Прочность бетона и соотношение вода / цемент

Соотношение вода / цемент является наиболее важным параметром при проектировании бетонной смеси; от него зависит прочность, долговечность и удобоукладываемость бетонной смеси. Здесь вам нужно будет ввести требуемую прочность на сжатие и соответствующее водоцементное соотношение.

• Например, уменьшение водоцементного отношения увеличит прочность бетона и обеспечит лучшую долговечность.Однако уменьшение водоцементного отношения также может значительно снизить удобоукладываемость бетона. В этих случаях одним из возможных решений является добавление в смесь восстановителя воды (см. Шаг 7).
• Используя опцию Help, вы можете выбрать желаемую прочность на сжатие и получить соответствующее водоцементное соотношение, рассчитанное на основе Таблицы 6.3.4 (a) A1.5.3.4 (a)). Кроме того, вы получите рекомендации по максимально допустимому водоцементному соотношению в зависимости от экспозиции конструкции (Таблица 6.3.4 (b) / A1.5.3.4 (b)).
• Используя введенные данные, приложение рассчитает необходимое количество цемента. Обратите внимание, что количество цемента можно уменьшить, добавив в смесь пуццолановые материалы.

Источник: Стандартная практика выбора пропорций для нормального, тяжелого и массивного бетона (ACI 211.1-91) Источник: Стандартная практика выбора пропорций для обычного, тяжелого и массивного бетона (ACI 211.1-91)

Шаг 4.1: Пуццолановые материалы

Летучая зола. Фото: IndiaMart

• Этот шаг также дает вам возможность включить в смесь пуццолановые материалы, такие как летучая зола, пары кремнезема или шлак.
• Использование пуццоланового материала для замены части цемента более экологично и экономично. Как правило, он замедляет механизм отверждения и придает бетону улучшенные свойства.
• Вы можете выбрать предпочтительный метод расчета. На основе удельного веса пуццоланового материала будет рассчитано новое скорректированное соотношение вода / вяжущий материал, количество пуццоланового материала и скорректированный вес цемента.

Шаг 5: грубый заполнитель

Теперь вам необходимо определить удельный вес крупного заполнителя, модуль тонкости и объем крупного заполнителя на объем бетона.

• После этого приложение выведет необходимое количество грубого заполнителя.
• Параметр «Справка» позволяет выбрать размер грубого заполнителя и модуль тонкости мелкого заполнителя; Затем он выводит объем грубого заполнителя, полученного сушкой в ​​печи.
• Расчет основан на значениях из таблицы 6.3.6 / A1.5.3.6. Эта таблица основана на удобоукладываемости бетона.

Источник: Стандартная практика выбора пропорций для нормального, тяжелого и массивного бетона (ACI 211.1-91)

Шаг 6: Мелкий заполнитель

Количество мелкого заполнителя рассчитывается по-разному в зависимости от выбранного вами метода расчета (на вес или на объем).

• Объемный метод рассчитывает количество мелкого заполнителя на основе 1 ярда3 (1 м3) бетона, тогда как весовой метод выполняет расчет на основе оценки веса бетона.
• В зависимости от типа бетона (без воздухововлекающих материалов или с воздухововлекающими добавками) первая оценка веса бетона может быть рассчитана с использованием таблицы 6 ACI.3.7.1 / A1.5.3.7.1, который представлен в разделе справки на шаге 6.

Теперь вы получили; расчетное количество мелкого заполнителя, необходимого для предлагаемой бетонной смеси, необходимое для окончательных расчетов.

Источник: Стандартная практика выбора пропорций для нормального, тяжелого и массивного бетона (ACI 211.1-91)

Шаг 7: Поправка на влажность в заполнителях

На последнем этапе расчетов регулируется количество воды в смеси в зависимости от введенного содержания влаги и степени поглощения влаги крупными и мелкими заполнителями.

• Важно учитывать количество воды, которое заполнители дают смеси и извлекают из смеси, потому что это вызывает колебания в соотношении вода / цемент.
• Приложение Concrete Hub вычисляет новое количество воды, крупного и мелкого заполнителей на основе входных значений.
• Количество воды можно дополнительно уменьшить с помощью химических добавок, таких как водоредуктор.

Шаг 7.1: Химические добавки

Этот шаг дает вам возможность добавить в состав смеси водоредуктор, воздухововлекающие добавки или другие химические добавки.

• Добавление водоредуктора позволяет поддерживать постоянное водоцементное соотношение для меньшего цементного отношения с ухудшением прочности и повышением удобоукладываемости.
• Добавки с воздухововлекающими добавками могут быть очень полезны при попытке увеличить долговечность и удобоукладываемость бетонной смеси.

Шаг 8: Краткое описание проекта

Наконец, последняя часть процесса — это получение итогового отчета о ваших результатах.

• Вам будет предложено ввести требуемый объем вашей бетонной партии.
• После этого приложение отобразит подробную информацию о вашей бетонной смеси и количество каждого материала, необходимого для указанного объема бетона.
• Затем вы можете отправить сводный отчет о расчете смеси своей команде по электронной почте.

Приложение «Концентратор для бетона» предоставляет бесплатный, быстрый и простой процесс создания конструкции бетонной смеси. Простое и эффективное приложение выполняет все расчеты, а затем готовит сводный отчет по вашей смеси

.

Готовы начать? Загрузите приложение Concrete Hub на:

Источники:
https: // www.Concrete.org/
* Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован в мае 2018 года и был обновлен для обеспечения точности и полноты.

Зеленый цемент: Бетонные решения | Природа

Производство цемента — главный источник парниковых газов. Но сокращение выбросов означает освоение одного из самых сложных материалов из известных.

Предоставлено: AFP / Getty Images

Если ожидаемый в этом году мировой объем производства цемента каким-то образом вылился на остров Манхэттен, то 3.Масса в 4 миллиарда тонн превратится в монолит высотой около 14 метров. Если бы монолит был создан в следующем году, он, вероятно, был бы еще больше, учитывая строительный бум, который сейчас идет в развивающихся странах, таких как Китай и Индия. Цемент — важнейшее сырье для цивилизации, объединяющее артефакты, начиная от 2000-летнего Пантеона в Риме и заканчивая современными небоскребами и шоссе.

К несчастью для климата Земли, однако, наиболее широко используемая форма этого материала сегодня — «портландцемент» — производится путем обжига известняка и глины в гигантских печах в процессе, который выбрасывает в небо почти тонну углекислого газа на каждую тонну конечный продукт.На производство портландцемента приходится примерно 5% всех антропогенных выбросов парниковых газов.

Что еще хуже, для исследователей, ищущих способы сокращения выбросов, цемент — это не просто обычный массовый товар; это также одно из самых сложных веществ, известных в материаловедении. От его структуры и состава до реакций, которые происходят, когда он смешивается с водой и заливается в форму для застывания, «у нас все еще остаются без ответа некоторые из самых основных вопросов о цементе», — говорит Хэмлин Дженнингс, директор Concrete Sustainability Hub ( CSHub) в Массачусетском технологическом институте в Кембридже.

«Детали того, что происходит, когда вода соприкасается с цементным порошком, являются предметом оживленных дискуссий, — добавляет Кеннет Снайдер, эксперт по цементу из Национального института стандартов и технологий США в Гейтерсбурге, штат Мэриленд. «По этому поводу ведутся почти религиозные войны».

Тем не менее, перспектива введения налогов на выбросы углерода и торговли квотами на выбросы побудила отраслевые группы по всему миру принять инициативы по экологически безопасному производству цемента. Их подходы варьируются от поддержки фундаментальных исследований до реформирования международных строительных норм и правил и, в случае успеха, могут в конечном итоге сократить вдвое выброс углекислого газа в цементной промышленности.

CSHub — один из крупнейших научно-исследовательских центров отрасли. CSHub, основанный в 2009 году на средства отраслевых спонсоров на общую сумму 10 миллионов долларов США за пять лет, в настоящее время объединяет около десятка ведущих исследователей, стремящихся понять цемент — от его функций в различных структурах до его квантово-механических свойств. По словам Дженнингса, это борьба по причинам, которые становятся очевидными, если учесть, что происходит на молекулярном уровне при производстве цемента.

Предоставлено: JASIEK KRZYSZTOFIAK / NATURE

Процесс производства цемента (см. «Повышение температуры») начинается со смеси известняка и алюмосиликатной глины, по его словам, «каждая со своим химическим составом и примесями», которые реагируют множеством способов. поскольку они вместе обжариваются в печи при температуре около 1500 ° C.Появляются сероватые куски размером с мрамор, известные как «клинкер». Клинкер содержит оксиды кремния, железа и алюминия (получаемые в основном из глины) и оксид кальция, который образуется, когда тепло вытесняет углекислый газ из карбоната кальция известняка. Этот углекислый газ является одним из основных источников выбросов в результате процесса; другое топливо, используемое для обогрева печи. После охлаждения клинкер смешивают с гипсом (количество которого определяет скорость схватывания цемента), измельчают в порошок, имеющий консистенцию муки, и распределяют по «установкам периодического действия».

Там цементный порошок смешивается с водой для образования пасты, консистенция которой зависит от ее предполагаемого использования — например, для сваи моста или тротуара. Чаще всего пасту смешивают с песком, гравием или более крупными камнями для образования бетона. Затем бетонный раствор доставляется на строительную площадку и заливается в форму, где он затвердевает в процессе, который начинается быстро, но может занять месяцы.

«Одно из чудес и предмет интенсивных исследований, — говорит Дженнингс, — состоит в том, что смесь остается текучей в течение первых нескольких часов, после чего начинается яростный набор одновременных химических реакций, производящих продукты, которые приводят к процесс закалки.«Наиболее важными для конечного материала являются реакции гидратации, которые превращают воду и измельченный клинкер в искусственный камень: матрицу гидрата силиката кальция (CaO – SiO ₂ –H ₂ O или C – S – H). «Все строительство на этой планете основано на переходе от жидкости к камню», — говорит Роланд Пелленк, физик-химик из CSHub.

Но C – S – H — до безумия неточная формула, говорит Пелленк. Его компоненты не имеют заданных пропорций, а продукты реакции в данном образце затвердевающего бетона зависят от исходных ингредиентов, количества используемой воды и соотношения кальция к кремнию, а также добавок, загрязняющих веществ, температуры и влажности.И, конечно же, бетон непрозрачен, что усложняет анализ C – S – H по мере его образования.

Несмотря на эти проблемы, говорит Пелленк, он и его коллеги из CSHub добиваются прогресса в решении проблемы выбросов углерода. Одно из многообещающих направлений атаки — это поиск способов снизить температуру обжарки и тем самым сжечь меньше топлива. Основными мишенями являются алит и белит, два основных минерала клинкера, которые приводят к образованию C – S – H. Алит (Ca ₃ SiO ₅ ) является более реактивным из двух — он начинает отверждаться в течение нескольких часов после добавления воды, придавая бетону его первоначальную прочность.Но для образования алита требуется полная температура 1500 ° C, тогда как белит (Ca ₂ SiO ₄ ) образуется при температуре около 1200 ° C. Белит в конечном итоге прочнее, но для его затвердевания требуются дни и даже месяцы — слишком долго, чтобы использовать его самостоятельно в строительных проектах. Пелленк и его коллеги исследуют, могут ли некоторые кристаллические структуры белита быть такими же реактивными, как алит, но все же образовываться при более низких температурах печи, что позволяет экономить топливо.

Поскольку ответ на этот вопрос зависит от деталей атомного масштаба, таких как распределение электронов в кристалле, исследователи провели квантово-механические расчеты того, как на структуру C – S – H влияют алюминий, магний и другие вещества. примеси (К.Ван Влит и др. . MRS Bull. 37 , 395–402; 2012). Как говорит Пелленк, «чтобы заниматься квантовой инженерией клинкера, вам нужно знать, где находятся электроны». Исследователи CSHub обнаружили, что кристаллы алита всегда содержат одну плоскость, которая легче растворяется в воде, чем другие, тогда как в кристаллах белита все грани похожи — и кристалл менее реагирует с водой (Э. Дургун, и др., , Chem. Материалы 24 , 1262–1267; 2012).Вот почему белит лечится медленнее, чем алит. Но Пелленк говорит, что результаты также показывают, что определенные примеси, такие как магний, могут помочь сделать белит более растворимым в воде. Это может позволить ему достаточно быстро затвердеть, чтобы его можно было использовать в качестве основного ингредиента цемента для строительства.

Однако переход к низкотемпературному белиту может вызвать новые проблемы. Франц-Йозеф Ульм, инженер-механик из CSHub, и его команда обнаружили, что для измельчения белита в порошок требуется в четыре-девять раз больше энергии, чем для измельчения алита, что может уменьшить преимущества выбросов от использования клинкера, богатого белитом.

Другие компании, такие как Ceratech, цементная компания в Александрии, Вирджиния, ищут решения, альтернативные обычному клинкеру. Компания черпала вдохновение в цементе, который 2000 лет назад использовали инженеры Древнего Рима. Ключевым ингредиентом был пуццолан, тип вулканического пепла, который вступает в реакцию с водой с образованием цемента — таким образом, он действует как природный клинкер. Ceratech использует промышленную версию пуццолана: летучую золу, мелкие частицы, отфильтрованные из дымовых газов электростанций, работающих на угле.Заводы США ежегодно производят около 70 миллионов тонн летучей золы, большая часть которой хранится или утилизируется на свалках. Ceratech превращает золу в цементный порошок, комбинируя его с несколькими запатентованными жидкими добавками. Поскольку для этого процесса не требуется тепла, компания заявляет, что ее зольный цемент углеродно-нейтральный.

Хотя на заводах периодического действия в течение многих лет производились смеси, содержащие до 15% летучей золы, рецептуры Ceratech на 95% состоят из летучей золы и 5% жидких ингредиентов, — говорит Марк Василко, исполнительный вице-президент компании.Кроме того, по его словам, бетон, изготовленный из зольного цемента, прочнее обычного, поэтому дизайнеры могут использовать его меньше. Компания заявляет, что в типичном трехэтажном здании площадью 4600 квадратных метров использование зольного цемента сократит общий объем бетона на 183 кубических метра и общую массу стальных арматурных стержней примерно на 34 тонны; это также позволит увести 374 тонны летучей золы со свалок и сократить выбросы углекислого газа на 320 тонн.

В настоящее время, говорит Василко, Ceratech немного играет в цементной промышленности, и ее подход к сокращению выбросов углекислого газа сводится к простому звену в партии многомиллиардных тонн.Значительное сокращение выбросов углерода произойдет только тогда, когда цементы следующего поколения будут приняты тысячами независимых производителей, инженеров, архитекторов, градостроителей и инспекторов строительной отрасли. А это означает снижение предполагаемого риска выбора более экологичных цементов по сравнению с проверенными временем традиционными аналогами. Похоже, что проблема заключается в следующем: «Если эта дорога не сработает, мой босс забьет меня», — говорит Снайдер.

Это отношение может измениться, если больше стран примут налоги или схемы торговли квотами, которые сделают стоимость выбросов углерода намного выше, чем сейчас.Но более реальный и краткосрочный способ преодолеть сопротивление — это построить демонстрационные конструкции, такие как мосты, дороги и здания, чтобы доказать реальную жизнеспособность новых цементных и бетонных материалов. Василко говорит, что он надеется, что несколько десятков проектов, над которыми компания работает каждый год, таких как конструкции доков в порту Саванна, штат Джорджия, и бассейны для обработки химикатов для Gulf Sulphur Services в Галвестоне, штат Техас, послужат этой цели.

Есть достаточно причин, чтобы начать работу.За восемь минут или около того, чтобы прочитать эту статью, производители цемента выбросили в атмосферу еще 30 000 тонн углекислого газа.

Информация об авторе

Принадлежности

1. Иван Амато — писатель-фрилансер из Силвер-Спринг, штат Мэриленд.

   Иван Амато

Об этой статье

Цитируйте эту статью

Амато, I. Зеленый цемент: Бетонные растворы. Nature 494, 300–301 (2013).https://doi.org/10.1038/494300a

Скачать цитату

Дополнительная литература

• Биовдохновение как концепция экологически безопасных конструкций, представленная на бетонном основании

  • Рафаэль Хорн
  • , Стефан Альбрехт
  • , Вальтер Хаас
  • , Макс Лангер
  • , Даниэль Шмир
  • , Вернер Собек
  • , Ольга Спек
  • и Филип Лайстнер
    Журнал бионической инженерии (2019)

    • Прогнозирование напряжения разрушения богатого водородом цементного раствора на водной основе с использованием модели распределения Вейбулла

      • Бьюнг Ван Джо
      • , Сумит Чакраборти
      • , Мухаммед Али Сикандар
      • и Юн Сунг Ли

      Журнал гражданского строительства KSCE (2018)

    • Исследование эффективности водной газированной извести в производстве альтернативного цементирующего материала

      • Бьюнг-Ван Джо
      • , Сумит Чакраборти
      • , Джи Сун Чой
      • и Джун Хо Джо

      Международный журнал бетонных конструкций и материалов (2016)

    • Цементный композит, армированный сизалевым волокном, с заменой портландцемента комбинацией метакаолина и наноглины.

      • Цзяньцян Вэй
      • и Кристиан Мейер

      Журнал материаловедения (2014)

    • Наноразмерная сеть водородных связей повышает долговечность более экологичных цементов.

      • Йохан Якобсен
      • , Мишель Сантос Родригес
      • , Марк Т.Ф. Теллинг
      • , Антонио Людовико Беральдо
      • , Серхио Франсиско Сантос
      • , Лоуренс П. Олдридж
      • и Элоиза Н. Бордалло

      Научные отчеты (2013)

    Самовосстанавливающиеся бетонные растворы

    Самовосстанавливающиеся бетонные растворы

    Доктор.Гуррам Гопал и Мария Перес-Кока Лопес 2019-03-14 08:53:42

    FMJ EXTRA

    Видео

    ---

    «Умные» материалы были в центре внимания из-за растущего интереса к созданию более экологичных объектов. Этот класс материалов может представлять большой интерес для таких городов, как Чикаго, в экстремальных погодных условиях.Асфальт и бетон в городской инфраструктуре страдают от замораживания-оттаивания и требуют частого и дорогостоящего ремонта. По данным Министерства транспорта Чикаго, город Чикаго ежегодно тратит около 200 миллионов долларов на ремонт дорог и тротуаров, поврежденных зимой.

    «Умные» материалы могут помочь построить долговечную инфраструктуру с потенциально большой экономией для городов и стран. Самовосстанавливающийся биобетон (или самовосстанавливающийся бетон), впервые разработанный Хенком Йонкерсом и Эриком Шлангеном из Делфтского технологического университета в Нидерландах, включает в свой состав тип бактерий, которые заполняют трещины новым бетоном, закрывая их и, таким образом, ремонт поврежденной поверхности.

    ОБЫЧНЫЙ БЕТОН

    Бетон сегодня является наиболее широко используемым строительным материалом. Римляне начали использовать бетон для своих непреходящих архитектурных чудес около 200 г. до н. Э. Цемент производится из различных ингредиентов, включая известняк и глину. Ингредиенты тонко измельчаются, смешиваются и нагреваются во вращающейся печи при высокой температуре (до 3000 градусов по Фаренгейту). Сырье химически изменяется, чтобы произвести продукт размером с гранулы, называемый клинкером.Затем клинкер с небольшим количеством гипса измельчается до очень мелкого порошка, называемого портландцементом или цементом. При смешивании цемента и воды происходит процесс кристаллизации. Затем добавляются заполнители (песок и гравий), и реакция затвердевания связывает смесь в бетон.

    Добавки — это химические вещества, добавляемые к смеси для достижения особых целей. Например, для увеличения удобоукладываемости при том же содержании воды, или для изменения времени схватывания, или для компенсации усадки бетона при его затвердевании.Они также могут увеличивать прочность, улучшать устойчивость к повреждению при замораживании-оттаивании, уменьшать проницаемость и препятствовать коррозии стальной арматуры. Например, замедлители схватывания могут временно препятствовать гидратации, замедляя реакцию и позволяя бетону работать в процессе укладки. Чтобы помочь инфраструктуре противостоять замораживанию-оттаиванию, обычно используются «воздухововлекающие» добавки для стабилизации пузырьков воздуха, образующихся во время перемешивания. Это дает воде возможность расширяться и сжиматься, повышает устойчивость бетона к повреждению при замерзании-оттаивании и предотвращает преждевременное растрескивание.

    ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

    Ежегодно во всем мире производится более 10 миллиардов тонн бетона, для чего требуются огромные объемы природных ресурсов. Согласно отчету Геологической службы США, только в США в 2017 году было произведено 84 миллиона тонн цемента. При производстве одной тонны портландцемента в атмосферу выбрасывается примерно одна тонна, а на мировое производство цемента ежегодно приходится семь процентов мировых выбросов двуокиси углерода.Ожидается, что использование бетона резко возрастет из-за строительного бума в развивающихся странах, таких как Китай, который с 2011 по 2013 год потребил больше цемента, чем количество, используемое в Соединенных Штатах за весь 20 ^-й -й век (Washington Post, 2015).

    Производство цемента также является энергоемким, требуя около четырех гигаджоулей на тонну, несмотря на повышение энергоэффективности. Бетонная промышленность также использует около одного миллиарда кубометров воды каждый год во всем мире, огромное количество, которое может стать особой нагрузкой в ​​местах, где воды мало.Наконец, снос и утилизация бетонных конструкций имеет негативное влияние, так как переработка строительного мусора затруднена и в значительной степени способствует образованию твердых отходов, захороненных на свалках.

    ТРЕЩИНЫ БЕТОНА

    Хотя бетон может выдерживать значительные сжимающие нагрузки, его способность выдерживать нагрузки на растяжение и изгиб ограничена. Приложение растягивающих нагрузок, расширение и сжатие, повреждение при замерзании-оттаивании или ухудшение стальной арматуры могут вызвать растрескивание бетона.Трещины могут появиться из-за усадки, возникающей, когда вода, не используемая для гидратации, постепенно испаряется из затвердевшей смеси. Бетон также может изменяться в объеме из-за теплового воздействия, и это расширение и сжатие может привести к трещинам.

    Циклы замерзания и оттаивания оставляют трещины на бетонных дорогах, а когда соль распространяется для предотвращения образования льда, она проникает в бетон и повреждает стальную арматуру. Некоторые города с холодным климатом начинают использовать песок вместо соли, чтобы избежать этой проблемы.Трещины могут привести к таким проблемам, как утечка воды, повреждение от мороза и коррозия арматуры. Ремонт бетона помимо того, что он дорогостоящий, доставляет жильцам значительные неудобства. Пробки на дорогах, связанные со строительством, влияют на повседневную жизнь людей. Существуют ли более долговечные альтернативы традиционному бетону, которые могут использовать руководители строительства и объектов?

    БИОБЕТОН САМОЗАРАБАТЫВАЮЩИЙ

    Традиционный бетон всегда производился из инертных материалов.Однако «самовосстанавливающийся биобетон» меняет эту парадигму. Вдохновленный биологией, этот бетон сделан из «живых материалов» и может лечить себя, как деревья или человеческая кожа. Он может самостоятельно отремонтировать себя после образования трещины без вмешательства человека или с ограниченным вмешательством, что может значительно снизить затраты на техническое обслуживание и ремонт. Этот продукт представляет собой экологичное решение, которое увеличивает срок службы зданий, мостов и дорог.

    Концепция самовосстанавливающегося бетона была впервые разработана Кэролайн Драй, профессором архитектуры в Университете Иллинойса, Урбана-Шампейн, в начале 1990-х годов.Теперь похоже, что первые коммерческие продукты не за горами. Микробиолог Хендрик М. Йонкерс разработал «самовосстанавливающийся бетон, содержащий бактерии», который принес ему награду European Inventor Award 2015. Впоследствии было разработано больше целебных продуктов на основе бактерий и грибков, в том числе ремонтный раствор для заделки трещин в бетоне и жидкий раствор. на основе ремонтной системы, которую можно распылять для заделки трещин, которые уже возникли в традиционных бетонных конструкциях.

    КАК ДЕЙСТВУЕТ САМОИСЦЕЛЕНИЕ?

    Самовосстанавливающийся бетон вводит в бетонную смесь заживляющий агент в виде другого типа заполнителя.Лечебное средство состоит из трех компонентов: активного организма (бактерий или грибов), который действует как катализатор, минерала, который действует как «пища» для организма, и капсул, которые являются контейнерами. Капсулы должны выдержать перемешивание и заливку бетона и должны оставаться неповрежденными до тех пор, пока не потребуются действия организмов для закрытия трещин. Споры бактерий, продуцирующих известняк, таких как Bacillus pseudofirmus , устойчивые к щелочам, хорошо приспособлены для использования в бетоне. Они производят эндоспоры с низкой метаболической активностью, способны противостоять высоким механическим и химическим воздействиям и могут оставаться в состоянии покоя до 200 лет внутри бетона.

    Когда трещины в бетоне, вода и воздух достигают капсул, условия окружающей среды благоприятны для прорастания спор и их превращения в активные бактериальные клетки. Затем бактерии питаются лактатом кальция и образуют известняк, закрывая трещины. Это исцеление происходит всего за три недели. Лактат кальция является «пищей» для бактерий и не влияет на свойства материала при смешивании с бетоном. Для изготовления капсул используется биоразлагаемый пластик, так как он должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать фазу смешивания и при этом хорошо сцепляться с окружающей гидратированной цементной пастой.Он также может сломаться, когда образуются трещины, чтобы высвободить бактерии и питательные вещества. Кроме того, капсулы должны быть инертными по отношению к химическим веществам и добавкам в бетоне, а также к содержащимся в них заживляющим материалам. Это было достигнуто за счет иммобилизации бактериальных спор и лактата кальция в расширенных биоразлагаемых пластиковых частицах. Они представляют собой структурный элемент бетона и защитную матрицу для самовосстановления.

    Современный самовосстанавливающийся биобетон доказал свою способность закрывать трещины любой длины при условии, что их ширина равна 0.Согласно данным Европейского патентного ведомства, не более 3 дюймов. В настоящее время ведутся исследования по увеличению ширины, что открывает больше возможностей для применения.

    Помимо трещин, в бетоне есть еще один важный поверхностный дефект, называемый «разрушение накипи», которое приводит к «растрескиванию». Это появляется во время циклов замораживания / оттаивания в присутствии антиобледенительных солей. Результаты испытаний показали, что на самовосстанавливающемся бетоне на 50% меньше накипи по сравнению с необработанными образцами. Как и бетон, самовосстанавливающийся биобетон негорючий и невзрывоопасный.Делая бетон более долговечным, уменьшается потребность в цементе.

    ЗАДАЧИ БИОБЕТОНА

    Трудно изменить мышление подрядчиков, которые годами работали с обычным бетоном. Возможно, будет сложно убедить компании инвестировать в самовосстанавливающийся биобетон, поскольку они могут ожидать больших затрат на материалы, установку и обслуживание. Однако самовосстанавливающиеся материалы могут быть добавлены в качестве еще одного заполнителя в бетонную смесь. Компании могут действовать, как если бы это был традиционный бетон.

    Самовосстанавливающийся биобетон в настоящее время имеет себестоимость производства почти в два раза выше, чем у обычного бетона. Это вызвано питательным веществом лактата кальция для бактерий (Европейское патентное ведомство). В настоящее время ведутся активные исследования по разработке альтернативных питательных веществ, которые снизили бы стоимость до уровня, близкого к уровню обычного бетона, от 100 до 120 долларов США за кубический метр. Однако часто бетон составляет лишь небольшой процент от общей стоимости строительных проектов. Более высокая начальная стоимость самовосстанавливающихся материалов может быть возмещена за три-четыре года.

    ЧИКАГО

    Большинство дорог в Чикаго состоят из композитного покрытия, которое состоит из различных слоев материалов, связанных вместе: верхнего слоя асфальта, основы из портландцемента, основы из крупнозернистого заполнителя и естественного грунта (Kaiser, 2016). Основная проблема с этими улицами — это трещины в поверхностном слое зимой из-за повреждений, нанесенных морозом-оттаиванием. Из-за экстремальных погодных условий в Чикаго сезон мощения начинается весной, как только температура позволяет проводить строительные работы.

    В 2014 финансовом году город выделил 276 272 834 долл. США на ремонт улиц. На ремонт и реконструкцию пришлось 90 процентов этих средств, остальное — заделка выбоин. Анализ, проведенный Chicago Sun-Times, показал, что выбоины — реальная проблема, поскольку количество жалоб выросло на 14% за первые два месяца 2018 года по сравнению с тем же периодом прошлого года. В 2013 году город выплатил примерно 181 217 долларов США по 754 искам о возмещении ущерба, или около 240 долларов США по иску. Однако предполагаемый ущерб автомобилям из-за выбоин в среднем составляет более 300 долларов США на автомобиль в год.

    МОЖЕТ ЛИ БИОБЕТОН ПОМОЧЬ?

    Самовосстанавливающийся биобетон идеально подходит для жилых улиц, обеспечивая более длительный срок службы и избегая проблем с выбоинами. Модели, использующие данные Национальной ассоциации готового смешанного бетона (NRMCA) и CDOT, наряду с разумными предположениями, предполагают, что первоначальные инвестиции в размере почти 2,5 миллиарда долларов необходимы для покрытия 4000 миль жилых улиц Чикаго самовосстанавливающимся биобетоном. Это можно разделить на многолетнюю программу.

    Поскольку городу требуется меньше ремонтно-эксплуатационных работ, строительные работы будут сокращены, а это сэкономит время и сэкономит нервы горожанам. Сокращение на 50 процентов задержек, связанных со строительством, может сэкономить гражданам более 600 миллионов долларов США в расчетной временной стоимости денег. Кроме того, самовосстанавливающийся биобетон сократит транспортировку асфальта, необходимого для ремонта, и сэкономит около 1,20 миллиарда галлонов дизельного топлива по всей стране и сократит выбросы примерно на 13,8 миллиона тонн в год.

    УСТОЙЧИВОЕ БУДУЩЕЕ

    Умные самовосстанавливающиеся строительные материалы открывают множество путей к устойчивому строительству и обслуживанию объектов. В ближайшем будущем планируется массовое производство этих материалов, и большее количество приложений может снизить затраты и профинансировать дальнейшие исследования. Пришло время владельцам и менеджерам государственных и частных объектов отойти от традиционных методов и инвестировать в материалы, которые более безопасны для окружающей среды и имеют более низкие эксплуатационные расходы.Затем эти дальновидные профессионалы отрасли могут со всей серьезностью сказать дорогам и другим объектам «исцелить себя».

    ---

    Д-р Гуррам Гопал — отраслевой профессор промышленных технологий и менеджмента в Технологическом институте Иллинойса, который проявляет большой интерес к вопросам устойчивости и корпоративной социальной ответственности. Он опубликовал более 50 работ и статей и много выступал на научных конференциях. В 2011–2012 годах он получил стипендию Фулбрайта за преподавание и проведение исследований в Технологическом институте Голуэя Мейо в Ирландии, а с 2013 по 2018 год был кандидатом на должность специалиста Фулбрайта.На протяжении своей карьеры в промышленности и в академических кругах он активно участвовал в проектах LEED и работал со студентами над созданием инновационных программ по устойчивому развитию с использованием оборудования, сертифицированного LEED .

    Мария Перес-Кока Лопес имеет степень магистра промышленной инженерии Политехнического университета Мадрида и степень магистра промышленных технологий и операций Технологического института Иллинойса. Ее любовь к архитектуре и живой интерес к новым материалам побудили ее исследовать, как города могут эволюционировать в более устойчивое будущее .

    Опубликовано Международной ассоциацией управления объектами. Вид Все статьи.

    Эту страницу можно найти по адресу http://fmj.ifma.org/article/Self-Healing+Concrete+Solutions/3324394/572553/article.html.

    Бетон со сверхвысокими характеристиками | FHWA

    UHPC: надежное решение для дорожной инфраструктуры

    ---

    Достижения в области бетонных материалов привели к разработке нового класса цементных композитов, называемых бетоном со сверхвысокими характеристиками (UHPC).По приведенным выше ссылкам вы попадете на страницы с подробным описанием проектов UHPC, мостов с компонентами UHPC, статей, посвященных исследованиям UHPC, а также основных контактных лиц в Центре исследований дорог Тернер-Фэрбанк (TFHRC) по UHPC.

    Механические свойства и долговечность UHPC делают его идеальным кандидатом для использования при разработке новых решений для решения насущных проблем, связанных с ухудшением состояния, ремонтом и заменой дорожной инфраструктуры. С 2000 года, когда UHPC стал коммерчески доступным в Соединенных Штатах, серия исследовательских проектов продемонстрировала возможности этого материала.Несколько государственных департаментов транспорта развернули компоненты UHPC в своей инфраструктуре, и многие другие активно рассматривают возможность использования UHPC.

    UHPC — это цементирующий композитный материал, состоящий из оптимизированной градации гранулированных компонентов, отношения воды к вяжущим материалам менее 0,25 и высокого процента прерывистого внутреннего армирования волокнами. Механические свойства UHPC включают прочность на сжатие более 21,7 кг на квадратный дюйм (ksi) (150 мегапаскалей (МПа)) и устойчивую прочность на растяжение после растрескивания более 0.72 тысячи фунтов на квадратный дюйм (5 МПа). Бетон со сверхвысокими характеристиками имеет прерывистую структуру пор, которая снижает проникновение жидкости, значительно увеличивая срок службы по сравнению с обычными и высококачественными бетоном.

    UHPC рассматривается для использования в широком спектре приложений дорожной инфраструктуры. Высокая прочность на сжатие и растяжение позволяет модернизировать и оптимизировать конструктивные элементы. Одновременно повышенные характеристики долговечности способствуют продлению срока службы и позволяют использовать их в качестве тонких покрытий, облицовок или оболочек.В Соединенных Штатах UHPC использовался в мостах с одинарными пролетами с предварительно напряженными балками, сборных железобетонных панелях настила и соединениях между сборными элементами мостов в полевых условиях. На рисунке 1 показан первый автомобильный мост UHPC, построенный в США.

    
    Рис. 1. Это сооружение в округе Вапелло, штат Айова, было первым мостом UHPC, построенным в США. Мост включает три предварительно напряженных двутавровых балки UHPC, пересекающих ручей в сельской местности штата Айова.

    Бетоны со сверхвысокими эксплуатационными характеристиками продемонстрировали исключительные характеристики при использовании в качестве материала для заливки или затирки затворных конструкций в условиях эксплуатации, требующих соединения на месте нескольких сборных элементов.В последнее время использование UHPC получило значительный импульс, и его заявки рассматривают государства по всей стране. На рис. 2, любезно предоставленном Департаментом транспорта штата Нью-Йорк (DOT), показано, как UHPC заливается в полевых условиях в соединениях на уровне палубы между двумя предварительно напряженными балками.

    
    Рис. 2. Продольные соединения залиты между балками-балками-тройниками на мосту Route 31 в Лионе, штат Нью-Йорк. Полевой UHPC может упростить детали подключения и упростить конструктивность.На этой фотографии показан процесс заливки жидкого бетона со сверхвысокими характеристиками (UHPC) из тачки в пустое пространство между верхними фланцами двух балок из предварительно напряженного бетона с балкой-тройником. Видно, как арматурный стержень выходит из балок в пустоту. UHPC самоуплотняется. Источник: Департамент транспорта штата Нью-Йорк.

    UHPC также исследуется для использования во множестве других приложений. Эти области применения включают сборные железобетонные сваи, сейсмическую модернизацию некачественных мостовых конструкций, перекрытия с тонкими связями на изношенных мостовых настилах, а также приложения для обеспечения безопасности и смягчения последствий взрывов.В общем, UHPC оказался особенно актуальным в приложениях, где отсутствуют традиционные решения. Например, традиционные решения по соединению препятствовали использованию сборных элементов; литой в полевых условиях UHPC позволяет модернизировать и упрощать систему, одновременно повышая долговечность.

    Мосты с компонентами UHPC открыты для движения в США и Канаде. Список можно найти здесь .

    Дополнительную вводную информацию о UHPC можно найти в Ultra-High Performance Concrete: A State of the-Art Report for the Bridge Community (FHWA-HRT-13-060) .Отчет объединяет более 30 лет всемирных исследований, более 600 ссылок на английском языке и 12 лет исследований и разработок Федерального управления шоссейных дорог (FHWA) в первый в своем роде справочный документ для UHPC. Ожидается, что этот отчет будет стимулировать дальнейшие инновации в этой области, поскольку новаторам теперь будет легче опираться на работы своих предшественников. Он также окажет поддержку техническим экспертам в Соединенных Штатах, когда они начнут способствовать развертыванию технологии UHPC.