Всё дело в пропорциях: из чего делают цемент, чтобы фундамент простоял долго

Процесс изготовления

Рассмотрим поэтапно цемент как делают:

1. Перемешивание всех компонентов для создания клинкера. В его состав вводится 75 % известняка и 25 % глины.
2. Обжиг при воздействии высокой температуры, процедура помогает сформировать клинкер. Глина с известью соединяются при нагреве до температуры 1450 °С и выше.
3. Разрушение материала для создания пылеобразной фракции. Измельчение выполняется шаровыми мельницами – это барабаны с горизонтальным размещением, внутри их располагаются металлические шары, которые разрушают твёрдые, крупные частицы клинкера. По мере снижения фракции увеличиваются технические характеристики и марка состава.

Как подготовить простую смесь для поделки из бетона

Еще раз вспоминаем, что бетон — это цементная смесь с крупным наполнителем. На загородном участке такой бетон чаще всего используется для изготовления больших плит для садовых дорожек.

Бетон или цементная смесь для небольших поделок включает мелкий и средний песок (до 2,5 мм) и различный цемент.

В первую очередь, их соотношение зависит от марки цемента. Чем выше марка (М500, М600), тем меньше частицы цемента. Активность возрастает, так как увеличивается их площадь. Но, при этом растет и стоимость цемента. Следовательно, надо искать золотую середину.

В то же время цемента высокой марки для смеси нужно меньше. В результате соотношение цемент — песок может быть разным: 1:3, 1:2, 1:1, 2:1. Причем, чем больше цемента, тем выше пластичность раствора.

Как уже ранее упоминалось, многие мастера для поделок используют бетон, в состав которого включают клей ПВА, гипс и жидкие гвозди.

К чему это может привести и какие могут быть последствия? Об этом можно прочитать в статье «Декоративный бетон, химия и состав«.

Сторонники этих добавок приводят примеры многолетнего использования таких поделок из бетона. Но умалчивают при этом о количествах пройденных переходов температуры окружающей среды через 0°С.  А, например, клей ПВА выдерживает, со слов его разработчиков, не более 4-5 циклов замораживания-размораживания.

В теплых районах страны таких проблем, наверное, не бывает.

Цементный клей, КМЦ, гипс и глина

Некоторые добавляют к цементно-песчаной смеси готовый цементный клей. В результате, это улучшает ее параметры. Такой бетон для поделок будет более пластичным, липким и удобным для лепки.

В первую очередь, это возможно благодаря добавкам ЭЦ, РПП и других ингредиентов из цементного клея.

Существует еще вариант: добавка гипса, глины и клея КМЦ. На эту тему на kamsaddeco.com написана статья «Состав бетона для декора сада«.

Процент включения этих добавок небольшой

Но автор просит соблюдать осторожность в дозировках. Таким образом, значительно ограничивается возможность применения этого состава

В конце концов каждый при желании может это проверить самостоятельно.

Меньше, но используется для крупных изделий состав бетона с добавкой большого количества глины (до 15%). Соотношение цемента и песка — 1:2. В качестве пластификатора — жидкое мыло (около 2%).

Такой бетон для поделок получается более рыхлым. Прочность уменьшается. Но использование арматурной металлической сетки компенсирует этот недостаток.

В то же время пористая поверхность лучше впитывает краску. Таким образом цветное покрытие дольше служит и лучше защищает бетон от влаги.

Пропорции цемента и песка для заливки фундамента

Для приготовления бетона, как правило, используются две марки портландцемента: ЦЕМ I 32,5Н ПЦ и ЦЕМ I 42,5Н ПЦ. Характеристики указанных марок вяжущего соответствуют старым маркам портландцемента М400 и М500.

При этом раствор для фундамента можно приготовить на основе цемента других типов (пуццолановый, шлакопортландцемент и др.), однако на данный момент времени в широкой розничной продаже можно приобрести вяжущее ЦЕМ I 32,5Н ПЦ и ЦЕМ I 42,5Н ПЦ.

Его и будем использовать для практических расчетов. Для удобства пользователей, учитывая требования действующего нормативного документа ГОСТ 26633-2012 Бетоны тяжелые и мелкозернистые, приводим две таблицы:

Можно ли изготовить цемент самостоятельно

Без такого составляющего как цемент невозможно будет приготовить бетон. Данный материал – неорганическое соединение, поэтому перед началом работы нужно разобраться из чего делают цемент в домашних условиях и какие виды пород бывают. Чтобы понять, как сделать цемент самостоятельно, необходимо рассмотреть этапы его производства.

Четыре основных этапа изготовления:

1. Для начала нужно изготовить шлам, смешав известняк и глину в пропорции 3:1 (это самое распространённое соотношение, но можно использовать и другое, в зависимости от добавляемых горных пород).
2. Затем сырье обжигают печи при температуре 1450 градусов. При такой температуре смесь спекается и превращается в камень, а он, соответственно, переламывается.
3. После этого необходимо измельчить полученный клинкер так, чтобы он превратился в порошок.
4. В конце произведенный порошок нужно смешать с добавками (например, с гипсом) в требуемых пропорциях.

Виды смесей:

• Цементная;
• Бетонная.

Эти два раствора отличаются только разным составом, они оба вяжущие, а из-за этого материал получается прочным.

Бетон – это многокомпонентный материал, для его приготовления понадобятся следующие элементы: вода, песок, большой заполнитель (например, гравий, и обязательно с фракциями разного размера).

А для изготовления цемента своими руками понадобится только два компонента – небольшой заполнитель (песок) и вода.

Помимо состава, эти растворы еще и отличаются способом применения:

• Бетон используют при строительстве больших сооружений (например, длинные стены, дорожное полотно, стяжки, но иногда и плитки для тротуара).
• Цементную смесь используют, когда строят небольшие здания, заполняют трещины, дырки или для выравнивания поверхности.

Как замесить бетон

Как уже говорилось, данные манипуляции можно выполнить и вручную. Для этого потребуется подготовить емкость. Например, подойдет старая ванна, корыто или любое другое изделие. Также нужна штыковая лопата и грабарка.

Приготовление смеси будет выглядеть следующим образом:

• Насыпаем в подготовленную емкость необходимое количество цемента и песка.
• Интенсивно смешиваем все составляющие при помощи лопаты до однородного состояния. На это потребуется время и силы.
• Заливаем чистую воду и снова все перемешиваем.
• Добавляем щебень и повторно все смешиваем.

Кто-то, наоборот, сначала смешивает песок и щебень. После этого в сухой смеси делают борозды, которые наполняются цементом. Все компоненты тщательно перемешиваются. После этого составу придается форма конуса и медленно вливается вода. После очередного перемешивания бетон готов.

Важно! Если вы все же готовите раствор вручную, то его нужно использовать как можно быстрее. Даже если все компоненты очень хорошо перемешаны раствор начнет расслаиваться намного быстрее

Если в таком виде залить его в качестве основания для дома, то оно не будет обладать всеми необходимыми характеристиками.

Для механического смешивания потребуется бетономешалка. Ее можно купить, взять в аренду или даже смастерить самостоятельно. В этом случае приготовление раствора значительно упрощается:

• Засыпаем в миксер нужное количество цемента.
• Смачиваем его водой и перемешиваем. Так повторяется несколько раз, пока не получится масса, напоминающая эмульсию.
• Добавляем песок и снова ждем, пока все не перемешается до однородного состояния.
• На завершающем шаге засыпаем гравий и прочие наполнители и присадки.

Как видите, даже техника смешивания компонентов может быть разной. Поэтому нельзя сказать точно, что есть один единственный вариант пропорций бетонной смеси. Все зависит от конкретных условий и даже от типа фундаментального основания.

Компоненты раствора

Цемент – это порошкообразное вяжущее вещество, способное твердеть в воде и на открытом воздухе. В совокупности с крупным и мелким заполнителем обеспечивает прочность и надежность возводимой конструкции.

Получают цемент в результате измельчения смеси клинкера, гипса и специальных добавок в заданных пропорциях. В свою очередь, клинкер – это продукт от обжига известняка с глиной и другими составляющими, от которых зависят свойства и наименование цемента. Зависимо от исходного сырья различают следующие виды гидравлического вяжущего:

• портландцемент:
• шлакопортландцемент;
• пуццолановый;
• известковый;
• тампонажный;
• сульфатостойкий и другие.

При формировании цементно-песчаной смеси (ЦПС) с целью получения бетона заданной прочности нужно учитывать марку портландцемента по прочности. В следующей таблице приведены прочностные показатели материала по старой и новой системе:

Класс	Марка	Прочность
МПа	кг/см 3
В 22,5	М300	22,5	300
В 32,5	М400	32,5	400
В 42,5	М500	42,5	500
В 52,5	М600	52,5	600

Кроме того, при выборе материала для приготовления бетона с нужными характеристиками учитываются и другие свойства цемента:

• Тонкость помола напрямую влияет на прочностные показатели бетонной смеси, особенно в начале затвердевания.
• Плотность отражается на величине водоцементного отношения, а значит на расход воды. Чтобы его снизить, при этом получить хорошую удобоукладываемость смеси, используют пластифицирующие добавки.
• Морозостойкость особенно важна при строительстве зимой или в районах с круглогодичными низкими температурами наружного воздуха.
• Трещиностойкость. На этот показатель влияет такое понятие, как равномерность расширения объема при твердении.

В зависимости от того, из каких компонентов изготовлен цемент, вышеперечисленные качества варьируются в довольно широких пределах.

Бетонная смесь, в которую, кроме цемента, входит песок, а также щебень или гравий, формируется в зависимости от предназначения состава. Какие пропорции цемента, песка и щебня должны содержаться в нем определяют в соответствии рекомендациями ГОСТ 27006 — 86 (1989) «Бетоны. Правила подбора составов» и ГОСТ 7473 — 94 «Смеси бетонные. Технические условия».

Для бетонной смеси используется песок с размером зерна 1,2-3,5 мм

При выборе этого компонента обращают внимание на чистоту материала. Чтобы приготовленная цементно-песчаная смесь была высокого качества, присутствие в песке ила и глиняных частиц не должно превышать 5 %

Проверить соответствие песка для использования можно с помощью воды. Для этого в емкость нужно насыпать небольшое количество исследуемого компонента, добавить воды и взболтать состав. Если жидкость мутная и содержит взвешенные частицы глины, то песок не пригоден для приготовления бетона.

В состав бетонной смеси, используемой при заливке фундамента, входит щебень или гравий средней фракции. Использование зерен крупного размера приведет к потере прочности основания для строительства здания.

Изготовление бетона высокого качества возможно при использовании теплой и чистой воды, без второстепенных примесей (масел, красок).

При приготовлении цементно-песчаной смеси нужно учитывать, что не бывает абсолютно чистых компонентов. На практике бывает сложно точно провести расчет пропорции песка, цемента для фундамента, особенно при заливке основы для индивидуального строительства.

Дополнительно нужно учесть тот фактор, что со временем цемент для фундамента теряет часть своих свойств. За полгода хранения материал понижает на треть связующие качества. Соответственно, понижается марка, характеризующая предел прочности на сжатие.

Обязательные компоненты

Схема компонентов, входящих в цементный раствор.

Для того чтобы прочность бетонного раствора, при помощи которого выполняется фундамент здания, была достаточно высокой, нужно максимально ответственно подойти к выбору тех материалов, которые образуют непосредственно цементный раствор. И прежде всего, надо запомнить, что они должны быть разнозернистыми

Это важно для того, чтобы заполнение всех пустот на всех слоях подготавливаемого фундамента происходило равномерно. В качестве мелкого заполнителя целесообразно использовать песок, при этом диаметр каждой песчинки не должен превышать 4 мм

Перед тем как сделать замес, песок нужно тщательно очистить, отделив нежелательные примеси, среди которых чаще всего встречается глина, корни растений и ил.

Крупным заполнителем прекрасно может быть гравий или гранитный щебень, размеры которых могут варьироваться от 50 до 70 и даже до 150 мм. Самый крупные камни используют в момент закладывания фундамента для массивных конструкций и зданий. Воду рекомендуют тоже использовать чистую, которая не имеет запаха и не содержит ни масел, ни других агрессивных частиц или веществ, способных понизить схватывание и увеличить период полного затвердения вяжущей добавки, то есть цемента.

Замес в бетономешалке

Замес в бетономешалке

Бетономешалку устанавливают не далее, чем в 40 метрах от рабочей площадки, желательно рядом с песком и щебнем. Это позволит быстрее выполнять работу и облегчит процесс доставки раствора. Теперь можно приступать к замесу:

• в бетономешалку льют чуть меньше воды, чем нужно;
• засыпают необходимое количество цемента;
• добавляют песок и перемешивают около 3 минут;
• всыпают, если нужно, пластификаторы и другие добавки;

• последним всыпают щебень и перемешивают 10 минут.

Если полученный бетон слишком густой, в оставшуюся воду добавляют немного цемента, хорошо перемешивают и вливают в бетономешалку. Мешать раствор больше 10 минут не рекомендуется, иначе цемент начнет схватываться. Готовый бетон выливают сразу на площадку или в тачку, если бетономешалка находится на расстоянии. Желательно вылить весь раствор сразу, но если так не получается, часть массы оставляют во включенной бетономешалке. Использовать ее следует как можно скорее.

Основные характеристики

На какие свойства цемента стоит обратить внимание в первую очередь:

прочность цемента, как и бетона, – важнейший показатель, который является определяющим при выборе сырья для строительства. Этот параметр тестируется исходя из максимальной нагрузки, которую может выдержать цементная балка;

Обычно о прочности можно узнать по маркировке блока. Обычно используются такие обозначения: М400 или М500. Выпускаются вяжущие вариации цемента от М300 до М800.

Проверка цементного блока на прочность

активность при пропаривании – ещё одна немаловажная характеристика, показывающая, насколько активно гудронирует вяжущий состав. От этого показателя напрямую зависит прочность вяжущего компонента и время теповлажностной обработки. Существует 3 группы по пропариванию. Первая – самая лучшая и эффективная;

Пропаривание образцов

Это две самые важные характеристики вяжущего вещества, применяемого в любой сфере строительства. Поэтому с каждой новой партии, даже если есть на руках паспорт качества, проводятся тестирования таких свойств. На основании полученных данных выполняется корректировка состава.

сроки схватывания – время, когда начинает схватываться цементный состав. Обычно оно составляет от 45 минут до 10 часов. Чем выше температура, тем быстрее наступает схватывание;

Прибор Вика для определения сроков схватывания

• насыпная плотность – в рыхлом состоянии она равна примерно 900−1100 кг/см3, в уплотнённом – 1400−1700 кг/см3, истинное это значение − 3000−3100 кг/см3;
• водопотребность – необходимое количество воды для гидратации цемента и создания пластичности теста. Как правило, берётся примерно 17% воды от массы цемента, необходимой для гидратации. Но бывает, что такой показатель увеличивают из-за того, что водопотребность самого цемента выше.

Насколько качественно вяжущее свойство получилось, тестируют ещё в заводских лабораториях и на основании подобных испытаний выдают паспорт качества, из которого мы и узнаем все характеристики. Но его получаем только через месяц, так как паспорт выдаётся на основании испытаний образцов в 28-суточном возрасте. Поэтому каждую новую партию независимо тестируют в лаборатории, чтобы узнать, насколько он качественный. Последнее же зависит от состава самого вяжущего материала.

Как правильно сделать цементный раствор

Существует несколько способов приготовить качественную цементную смесь. Но, независимо от выбранного способа, для ее приготовления понадобятся инструменты:

Таблица состава цементного раствора в зависимости от марки.

• емкость для смешивания компонентов;
• совковая лопата;
• кельма;
• ведра.

Самый распространенный классический способ приготовления смеси — сначала всухую смешиваются цемент и песок до получения однородного состава, а затем эту смесь разбавляют до нужной консистенции водой. Воду следует добавлять не всю сразу, а 80-85% от требуемого количества, и уже в процессе готовки смеси понемногу добавлять ее в состав, добиваясь нужной густоты.

Особенно это правило должно соблюдаться, если готовится не чистая цементно-песчаная смесь, а цементно-известковая. В этом случае сначала нужно приготовить жидкоразведенную известь, разбавив известковое тесто водой до состояния негустой сметаны. Затем приготовление раствора происходит так же, как и в первом варианте, но вместо недостающей воды на заключительном этапе в него добавляют известковое молоко.

Второй способ придуман народными умельцами для приготовления раствора вручную. Фактически он является почти зеркальным отражением первого: сначала в емкость заливается вода (приблизительно 4/5 нужного количества), затем в нее добавляется жидкое мыло или другое моющее средство. После этого воду в течение 4-5 минут нужно интенсивно взбалтывать, чтобы моющее полностью в ней растворилось и образовало максимальное количество пены.

Наполнители для цементного раствора.

Затем в емкость засыпается половина нужного объема песка и весь объем цемента. После этого все компоненты перемешиваются между собой. Особой тщательности в перемешивании на этом этапе еще не требуется, главное, чтобы в результате смесь получилась более-менее однородной по составу. Затем в смесь добавляется недостающий песок, и здесь уже небрежность в перемешивании недопустима — вымешивать нужно до тех пор, пока смесь не станет однородной. Наличие в ней участков чистого, без цемента, песка недопустимо.

Основное преимущество этого способа в том, что в жидком состоянии песок и цемент смешиваются намного быстрее и качественнее, чем в сухом. Но, чтобы правильно сделать раствор цемента, в конце приготовления нужно понемногу подливать недостающую воду, доведя раствор до нужной густоты.

Качественный бетон для поделок с профессиональными добавками

Судя по отзывам и письмам читателей существует большой интерес к использованию в поделках из бетона профессиональных ингредиентов.

К перечисленным ранее можно добавить разные фибры. Чаще всего используются полипропиленовые.

В результате прочность изделия значительно повышается. Уменьшается стекание с вертикальной поверхности. Выступающие из готового изделия волоски легко снимаются феном или газовой горелкой.

Если бетон для поделок кроме лепки необходимо использовать для качественной отливки, то без современного пластификатора не обойтись.

Гиперпластификаторы четвертого поколения позволяют изготовить тонкостенные прочные изделия. Например, плитки под кирпич из мелкозернистого бетона. Также в этом помог и белый цемент.

Такой же похожий состав используется при изготовлении пустотелого ангела.

Он отлит методом вращения в ранее изготовленной силиконовой форме. Процесс аналогичен отливке из гипса.

Малоизвестная добавка — белая сажа. По своей активности она похожа на микрокремнезем и метакаолин. А по другим характеристикам на ЭЦ.

Наиболее примечательно еще одно ее свойство. Она помогает удерживать в массе пигмент. Он не вымывается. Это позволяет увеличивать дозу пигмента. В результате получается более яркая окраска.

В дополнение к положительным свойствам: белая сажа защищает раствор от расслоения.

Вода

Без нее говорить о качественной консистенции нельзя. Именно от ее количества зависит, какой раствор вы получите. Кроме того, она не позволяет смеси быстро превращаться в твердую массу. Что касается качества воды, то она должна быть без явных частиц (мусор, ветки, камушки и т. д.). Ее чистота должна быть хорошая, а соотношение тяжелых металлов и солей минимальное.

Если говорить о количестве, то жидкость добавляют до тех пор, пока не получат желаемую консистенцию. Ее не должно быть мало, так как работать будет сложно. А если воды слишком много, то смесь будет жидкая и текучая. Высыхая и испаряясь, вода будет образовывать в бетоне поры, что уменьшает прочность.

Обратите внимание! Для увеличения прочности бетона, в него можно добавлять песок, щебень или гравий. Так, вы сможете не только сделать раствор прочнее, но и сэкономите на смеси

Основные характеристики

Использование цемента связано с его свойствами. Действующий стандарт регламентирует следующие характеристики:

• прочностные свойства. Они изменяются для цементных составов различных марок. Прочность определяется лабораторным методом путем сжатия эталонного образца застывшей смеси. Контроль прочности согласно требованиям нормативного документа производится в три стадии: через двое суток, а также через одну и четыре недели после заливки. Величина параметра измеряется в мегапаскалях. Цифровое значение прочности соответствует марке цементного состава;
• продолжительность схватывания. Параметр характеризует временной промежуток, в течение которого изменяются пластические характеристики цементной смеси. Правильно приготовленный раствор начинает застывать через пару часов после заливки в жаркое время года. В осенний период процесс гидратации может занимать 8–10 часов. Резко возрастает продолжительность схватывания при нулевой температуре и может составлять 15–20 часов. Введение добавок позволяет регулировать скорость схватывания;
• устойчивость к воздействию отрицательных температур. Эта характеристика называется морозостойкостью. Она характеризует способность затвердевшего цементного массива воспринимать глубокое замораживание с дальнейшим оттаиванием на протяжении многих циклов. При этом должна сохраняться целостность массива и прочностные характеристики. Причиной разрушения является увеличение объема воды, насыщающей поры. Введение добавок повышает порог морозостойкости;
• плотность. Параметр характеризует массу порошкообразного вещества в одном кубическом метре материала. Свежеприготовленный цементный состав имеет наименьший удельный вес. При длительном складском хранении материал слеживается, а при перевозке – уплотняется. При этом плотность возрастает. Характеристика зависит от крупности измельченного клинкера. Среднее значение – 1,3 т/м3.

После застывания цемента образуется прочное соединение, не уступающее по своей плотности камнюСреди прочих характеристик можно отметить:

• гигроскопичность. Степень поглощения воды отличается для различных марок;
• крупность помола. Определяется путем просеивания через сито;
• коррозионная стойкость. Повышается путем введения специальных добавок;
• срок годности. Он зависит от условий хранения и допустимого уровня влажности.

Крепость бетона

Крепость на сжатие — это основная характеристика каждой бетонной смеси. В связи с этим параметром отличаются марки бетона. Необходимую крепость смесь может набрать в течение 25-30 дней, независимо от своей марки. Данная особенность вынуждает рабочих выжидать определенное время. В течении первой недели бетон набирает крепость более активно, чем в последующие дни – именно в этот период бетон набирает около 60% крепости, указанной в марке.

Полная крепость образуется по истечению 28 дней созревания смеси. Некоторые рабочие, для экономии времени, решают загрузить конструкцию раньше времени. И как правило, это ведет к ухудшению качества всей постройки. Именно поэтому для надежности всей конструкции необходимо выждать полное время. Разбирать опалубку имеет смысл только через 7-8 суток.

Почему фундаменту нужно время

Фундаменту нужно определённое время для того, чтобы цемент успел гидратироваться. При затворении бетонной смеси частицы вяжущего окружаются водой и запускается химическая реакция, с течением которой начинают образовываться иглообразные кристаллы. Часов через шесть их число становится достаточным, чтобы начали формироваться пространственные связи. Визуально этот процесс выглядит, как загустевание смеси (коагуляция).

Схватывается она неравномерно, что обусловлено избирательной гидратацией минералов клинкера и развитием вокруг цементных частиц оболочек. Примерно через 9-10 часов у цементной смеси уже появляется скелет, образованный за счёт алюминатов кальция, и начинается активный набор прочности, при котором начинает формироваться силикатная структура.

Силикаты реагируют на присутствие воды образованием мелких кристаллов, объединяющихся сначала в пористую структуру, которая и определяет заданную прочность цементного камня. Через сутки уже эта структура начинает вытеснять алюминатную, и делает это в среднем 28 дней, в течение которых при температуре +20 градусов бетон набирает 100% прочности.

Как улучшить качество готового раствора

Чтобы получить качественный продукт, вы можете не только подобрать хорошие материалы и правильно их соединить. Существует несколько способов улучшить свойства бетона:

1. Чтобы сделать состав пластичнее и прочнее, используйте разного рода пластификаторы. Один из самых популярных – С-3.
2. Благодаря гидрофобизаторам, вовнутрь раствора притягивается много воздуха, наполняющего смесь пузырьками. Благодаря этому процесс схватывания замедляется.
3. В минусовую температуру лучше добавлять в раствор не воду, а соляной раствор. Кроме того, в специализированных магазинах вы найдете массу добавок для бетона, усиливающие его свойства.

Обратите внимание! Немаловажно и то, как вы укладываете бетон. Для получения надежного и долговечного фундамента, его нужно заливать за один раз, а после заливки выполнить выгонку воздуха и уплотнение. Для этого существуют специальные приборы

Для этого существуют специальные приборы.