Краткое содержание статьи
Бетон
Бетон состоит из воды, портландцемента, песка и каменного заполнителя — гравия или щебня. Примерно 12% бетонной смеси составляет портландцемент, песок — 28%, гравий или щебень — 44% . Остальной объем занимает вода, количество которой изменяется в зависимости от условий изготовления и требований к бетону. В идеальном случае содержание воды составляет около 15% объема смеси. В некоторых видах бетона в него при смешивании добавляют воздух, на который приходится 6% объема.
При смешивании воды с портландцементом происходит химическая реакция называемой гидратацией, в результате которой, образуются новые соединения веществ. Эти вещества при затвердевании связываются друг с другом, с зернами песка и каменного заполнителя, которые их окружают. Если в состав бетона при замешивании ввели воздух, то в затвердевшем бетоне образуются миллиарды микроскопических воздушных пузырьков. У такого бетона появляются теплоизоляционные свойства.
Инструменты и навыки, необходимые для выполнения бетонирования и каменной кладки, настолько различаются друг от друга, что эти работы считаются отдельными видами строительной отрасли. Однако материалы, применяемые для работы часто очень похожи. Например, кладочный раствор и бетон делаются из одних материалов: цемента, песка и воды; блоки для каменной кладки изготавливаются из бетона. Каменная стена состоит из тех же материалов, что и бетон: камень и раствор.
Способность без ущерба для себя переносить большие сжимающие напряжения это сильная сторона каменной кладки и бетонных конструкций, слабая — плохая работа на изгиб и растяжение.
Бетон продается в кубометрах. Для расчета количества бетона необходимого для заливки опалубки измеряется длина ширина и глубина пустых областей опалубки и вычисляется объем.
Водоцементное отношение в бетонной смеси
Бетон изготавливается на бетонном заводе и доставляется автотранспортом — миксерами. Количество воды добавляемой в смесь на заводе определяется в классах подвижности (S1–S5). Чем выше класс, тем меньше воды добавляется в бетон и тем жестче смесь. Например, бетон осадкой конуса менее 5 см настолько жесток, что нуждается в ручном перемещении по лоткам миксера, а в опалубке потребуется его уплотнение вибраторами для сдавливания полостей и высвобождения воздуха. И наоборот, бетон с большой осадкой конуса течет по лоткам и легко заполняет объем опалубки. Рабочие предпочитают работать с мягким бетоном с большим количеством воды. Некоторые добавляют воду в уже приготовленный на заводе бетон.
Важно знать, что количество воды, необходимое для гидратации бетона удивительно мало. Поставщики бетона контролируют объем воды добавленной в смесь на заводе. Количественное отношение воды к количеству цемента — водоцементное отношение (в/ц) напрямую влияет на прочность и долговечность готового продукта. В опалубку должен укладывается тот бетон, который привезли. Изменение в/ц — дополнительное подмешивание воды, приводит к браку. Каждая капля воды не участвующая в гидратации выйдет из бетона путем испарения. Именно эта испаряющаяся вода вызывает проблемы. Каждые 5 л воды, добавленные в один кубометр бетона выше количества необходимого для гидратации, уменьшают сопротивляемость бетона сжатию на 15-20 кг/см² и увеличивает потенциал усадки примерно на 10%. Трещины, отслаивание и ухудшение состояния бетона от замораживания-оттаивания напрямую связаны с количеством лишней воды.
Для определения пластичности бетона инженеры разработали испытание на оседание бетонного конуса. Для испытания используется усеченный конус из металла, у которого высота 300 мм, нижний диаметр 200 мм и верхний диаметр 100 мм. Если осадка конуса бетона составит 5 см, то смесь жёсткая, более 5 см — подвижная. На основе свойства подвижности бетона материал делится на классы S1-S5 (П1–П5).
| Класс | Осадка конуса, мм |
| S1(П1) | 10–40 |
| S2(П2) | 50–90 |
| S3(П3) | 100–150 |
| S4(П4) | 160–210 |
| S5(П5) | более 220 |
Смеси до категорий S3 применяют для объемных монолитных заливок, а смеси с повышенной подвижностью — показателем S4 и выше, используют для заливки узких опалубок и колонн, сооружений с частой конструкцией арматуры, где затруднительно применять вибротрамбовки.
Добавки к бетону
Поставщики бетона предлагают химические примеси улучшающие удобоукладываемость или изменяющие свойства бетона в период заливки. Одни добавки вовлекают в семь воздух, другие уменьшают время схватывания, третьи добавляют свойства склеивания. Для замедления скорости схватывания бетона в жаркую погоду используются замедляющие добавки. Ускоряющие примеси используются в холодную погоду. В этот период времени бетон утепляют, поэтому желательно ускорить время схватывания. При заливке бетона при отрицательных температурах применяют добавки, препятствующие замерзанию бетона. Однако самодеятельному строителю лучше избегать бетонирования в зимний период.
Пластифицирующие примеси делают жесткий бетон текучим без добавления воды. Это облегчает укладку бетона без ослабления материала. Применение пластифицирующих добавок делает возможным использовать жесткий и прочный бетон там, где он раньше использоваться не мог. Например, для замоноличивания колодцев в каменной кладке фундаментных стен.
Отверждение бетона
Во время гидратации цемент и вода расходуются для образования нового продукта — бетона. Бетон в течение нескольких часов набирает такую прочность, при которой он выдерживает человеческий вес. Однако полный процесс гидратации продолжается нескольких месяцев и даже лет. Наиболее важный период отверждения — первая неделя после заливки бетона. В этот критический период гидратация протекает быстро и бетон набирает половину несущей способности. Важно чтобы вода из бетона не ушла в виде пара и не превратилась в лед.
В этот период времени удерживают воду в отвердевающем бетоне. Этот процесс не следует путать с первоначальным добавлением воды при смешивании бетонной массы. Гидратация не требует много воды ее количество должно соответствовать расчетному водоцементному отношению. Другими словами прочный бетон получается с минимальным (расчетным) количеством воды, а при отверждении бетона стоит задача сохранения этой воды в бетоне.
Два способа ухаживания за бетоном. Как только бетон покрылся верхней твердой коркой, его накрывают:
- полиэтиленовой пленкой. Важно не допускать щелей для испарения воды и плотно накрыть бетон пленкой. Для этого пленку по периметру пригружают, например, песком. При больших вертикальных поверхностях, таких как фундаментные стены, влажность сохраняют оставлением опалубки на месте. Накрывая пленкой только верхнюю открытую часть.
- влажной мешковиной и периодически смачивают ее, чтобы она оставалось влажной.
Бетон набирает 50% прочности в течение 7–8 суток, через 28 суток он наберет 90% прочности. Дальнейшую прочность бетон будет набирать годами. Ухаживают за ним минимум 3 суток, а лучше неделю.
Опалубка
Один кубометр товарного бетона весит примерно 2,2 тонны. Выгружаемый из автомашины в кашеобразном состоянии он принимает форму горки и растекается под собственным весом. Величина осадки этой горки зависит от количества содержащейся в бетоне воды, но растекается даже жесткий бетон. При оседании и растекании бетон силой своего веса давит на доски опалубки. Это давление сдвигает или выгибает опалубку и даже разрушает её. При строительстве опалубки необходимо учитывать вес бетона и давящие в стороны силы. Опалубка не должна разрушаться, наоборот, она должна полностью сохранить форму и остаться неподвижной в том месте, где ее соорудили.
Давление на опалубку возрастает с возрастанием высоты бетонной заливки. Например, при заливке плоских форм — бетонной стяжки, плит перекрытия или подушек фундамента, давление на стенки опалубки сравнительно невелико. У этих конструкций большая площадь и маленькая высота. Для конструкций высотой до 15 см опалубку делают из досок 50×100 (50×150) мм закрепленных к кольям, вбитым в грунт с шагом 0,8–1,2 м.
С увеличением высоты опалубки до 30 см давление на боковые стенки возрастает, поэтому колышки требуют дополнительного закрепления, чтобы бетон не сдвинул стенки опалубки. В середине расстояния между колышками, по верху стенки опалубки, соединяются деревянными обрезками. С еще большим увеличением высоты опалубки стенки требуют закрепления от распора по всей своей высоте. По низу их крепят стальными хомутами, а по высоте деревянными упорами. Сами стенки чаще делают из толстой от 20 мм фанеры, чем из досок. Через щели между досками вытекает цементное молоко и меняется водоцементное отношение, поэтому на высоких опалубках предпочтение отдают фанере. Если опалубка будет изготавливаться из досок ее нужно изнутри оббить пленкой или пергамином.
При изготовлении опалубки забивайте гвозди изнутри опалубки, так ее легче будет снять с бетона. Для изготовления сложных бетонных форм лучше обратиться в строительную организацию, имеющую инвентарные опалубочные щиты и опыт работы с ними. Помните, что хлипкую или плохо закрепленную опалубку бетон раздавит, а если после этого его ещё не успеть убрать, то убирать бетон придется отбойными молотками.
Выравнивание и фиксация опалубки
Разметка опалубки фундаментных стен делается намелованным шнуром по фундаментной подушке. От натянутых струн по отвесу отмечаются точки границ фундаментной стены. Натягивается намелованный шнур и отбиваются линии стены, на которые устанавливаются щиты опалубки. Щиты выравниваются по отвесу и по струнам, натянутым между обносками. Закрепляются щиты упорами, установленными между ними и кольями, вбитыми в землю.
