Бетон: его состав и принцип работы (Часть 2).

А что такое бетон и как он работает?

Я считаю, что даже у тех, кто постоянно имеет дело с бетоном, многие не могут сказать: «Бетон — это бетон, он сначала жидкий, а затем затвердевает как камень.» Большинство из них, возможно, даже не знают, что на самом деле означает обозначение «М-400» на упаковке цемента и из чего точно состоит бетон.

Пожалуй самый богатый на мифы материал.

Из чего состоит бетон ?

Бетон состоит:

• Из двух основных компонентов, цемента и заполнителя.

• Воды необходимой для реакции. (образование цементного камня)

• Присадок необходимых для предания определённых характеристик (необязательно).

Заполнитель – в основной своей массе это песок и щебень в определённой пропорции, но это может быть и отдельно песок, и даже отдельно щебень.

Присадки – их очень много, они как и легирование стали парой придают бетону очень интересные свойства. Но в 98% случаев основная задача присадки — это экономия цемента. (Применяются в основном на БСУ и ЖБК), частники о них просто не знают.

Что такое бетон и роль цемента.

Сам по себе цемент (вернее цемент+вода=цементный камень) достаточно непрочный материал. Легко можно провести эксперимент взять чистый цемент добавить воды и скатать небольшой шарик диаметром до сантиметра (больше не получится он треснет) дать ему застыть и набрать прочность. Вы спокойно разломаете его пальцами.

В бетоне всю нагрузку несёт заполнитель, а цемент просто не даёт смещаться частичкам заполнителя друг относительно друга. Если бы частицы заполнителя были пригнаны друг к другу как на этой головоломке цемент вообще не был бы нужен.

Если говорить проще.

Бетон — это смесь песка и щебня склеенная между собой цементом.

От чего зависит прочность бетона.

Заодно разоблачу очень популярный миф, что прочность бетона прямо зависит от марки цемента и является его потолком. То есть из цемента М-400 сделать бетон прочнее М-400 (B30) нельзя.

Как я уже говорил, основная задача цемента это не дать смещаться частицам заполнителя друг относительно друга. Сам по себе цемент не прочный и много не выдержит. И поэтому чем плотнее уложен заполнитель, чем лучше он соприкасается между собой тем выше прочность бетона.

Достигается это прежде всего правильным подбором заполнителя, его размерами, и правильным смешением.  Если в обычном бетоне до B30 используется одна фракция (размер) щебня и одна фракция  (размер) песка, да в общем не особо и важно какой.

То в более прочных бетонах, используется разный по фракции (размеру) песок ещё и определённой формы. А так же различный по фракции (размеру) и форме щебень. Поэтому получить из цемента М-400 бетон М-800(B60) реально.

Отсюда следует ещё один вывод, чем более грубая и угловатая форма у заполнителя тем выше прочность бетона. Галька и речной песок плохой выбор.

Что на самом деле значит надпись м-400 на мешке цемента.

Как писал выше, чистый цемент очень непрочный и его прочность не говорит не о чём. Поэтому в маркировке используется значение прочности пескоцементной смеси в пропорции 3:1 и 0,4 воды. Объём воды это очень важно, но об этом ниже.

Прочность бетона и вода, а так же зачем нужны пластификаторы.

Для начала один график, отображающий зависимость прочности бетона от соотношения воды и цемента по массе.

На нём хорошо видно, как сильно падает прочность от избытка воды. То есть если смесь песка с цементом в пропорции 3:1 и 0,4 воды имеет прочность М-400, то тоже самое с 1 частью воды имеет прочность М-100, падение в четыре раза!

Физика процесса очень проста, у лишней воды которая избыточна для реакции с цементом есть ровно два пути.

1. Потихоньку испариться оставляя вместо себя пустоты, что снижает прочность.

2. Остаться на месте, и в случае замерзания разрушить вокруг себя цементный камень. Что тоже снижает прочность.

Это кстати самая частая проблема при изготовлении самодельного бетона. Ведь обычный полужидкий бетон это как раз 1:1 и есть.

1:0,4 это полусухой бетон выглядит приблизительно так, но только с щебнем.

Конечно никакой речи о заливке его в опалубку или траншею и речи быть не может.

Способов решения тут ровно три.

1. Плюнуть на всё и заливать получившийся М75 (B5) или того хуже бетон.

2. Сыпать много больше цемента. (перерасход до двух раз)

Видео. Часть 2 | Треснул бетон при заливке | Ответы на вопросы

3. Использовать присадки -пластификаторы. (самый известный С-3)

Просто факт.

Тротуарная плитка изготавливаемая методом вибропресования имеет водоцементное соотношение 1:0,25 это идеальное соотношение где вода вступает в 100% реакцию с цементом и получается самая высокая прочность и морозостойкость.

Присадки-пластификаторы – Как я писал выше основная задача таких присадок экономить цемент. То есть делать жетон «жидким» при водоцементном соотношении 1:0,4.

Принцип их действия очень хорошо может проиллюстрировать обычное мытьё рук. Помойте руки с мылом и без него. И почувствуйте разницу насколько по разному скользят руки. Пластификаторы делают тоже самое, только не с руками а заполнителем.

Набор прочности.

Прочность бетона «1» это марочная прочность бетона, на самом деле набор прочности продолжается и далее но очень медленно и через пару лет бетон становится в 1,2-1,5 раза прочнее марки.

О чём говорит этот график ?

Он разоблачает такой забавный миф о том что бетону надо дать набрать прочность в течении 28 дней, для дальнейшей работы.

Дать конечно надо, для фундамента достаточно 1 дня летом, для перекрытий 1 недели. (0,7 прочности).

Поскольку уже через день М200 бетон набирает 0,3 прочности и становится М-75. Что уже по прочности почти кирпич. И значительно прочнее любых блоков.

Как сделать бетон марки 300?

Прочность бетона зависит от его марки и состава. Бетон марки 300 предполагает, что прочность в ньютонметрах на квадратный миллиметр (N/mm²) составляет 300, что эквивалентно 30 МПа (мегапаскалям). Вот как можно приготовить бетон марки 300:

Состав бетона обычно включает в себя:

1. Цемент: Основной связующий материал. Для бетона марки 300 рекомендуется использовать портландцемент, например, марки ПЦ 400.

2. Песок: Песок обычно служит заполнителем. Он должен быть хорошо промыт и без излишней пыли.

3. Щебень: Щебень также служит заполнителем и обеспечивает прочность бетона. Размер фракции щебня выбирается в зависимости от конкретного решения.

4. Вода: Вода необходима для гидратации цемента и образования бетонной смеси.

Пропорции компонентов (цемент, песок, щебень, вода) в бетонной смеси могут варьироваться в зависимости от требований и рецептуры бетона, а также местных стандартов.

Для ориентировки, типичные пропорции для бетона марки 300 могут быть следующими:

• Цемент: 1 часть
• Песок: 2 части
• Щебень: 3 части
• Вода: Примерно 0.4-0.6 части воды на цемент (отношение воды к цементу, называемое в/ц соотношением, может варьироваться)

Однако точные пропорции, а также подходы к смешиванию, могут зависеть от конкретных условий и рекомендаций производителей цемента и бетонных смесей. Рекомендуется следовать указаниям и рекомендациям профессионалов или специализированных материалов и рецептур.

Видео. КАК замешать Бетон М500 СВОИМИ руками! ВЫСОКОМАРОЧНЫЙ бетон в обычной БЕТОНОМЕШАЛКЕ!