09.02.2023

Изготовление бетона: Изготовление бетона своими руками — изготавливаем бетон

Изготовление бетона своими руками — изготавливаем бетон

Несмотря на все преимущества применения готовой бетонной смеси, часто для различных целей необходимо изготовление бетона, например, когда раствор требуется непосредственно в данное время на строительной площадке. В основном бетон в небольших количествах необходим при заливке железобетонных конструкций, ступеней лестниц, производстве стяжек, садовых дорожек на приусадебных участках и загородных территориях.

Изготовление бетона своими руками требуется в следующих случаях:

  • При необходимости незначительного объема бетонной смеси, когда доставка товарного бетона миксером не возможна или не рациональна. Ведь минимальный объем покупки заводского бетонного раствора составляет 4 куба.
  • Многие бетонные работы проводятся с интервалами, тогда востребовано производство раствора на месте. Например, при заливке сложных железобетонных конструкций, свайно-ригельных фундаментах и т.п.
  • При затрудненной доставке к объекту и невозможности подъехать к участку автобетоносмесителей.
    Или когда дорожное полотно не годится для проезда по ней специализированной техники.
  • При значительном удалении от бетонного завода, когда из-за высокой стоимости доставки может значительно увеличиться окончательная стоимость куба бетона.
Как сделать бетон

Классический состав бетонной смеси состоит из цемента определенной марки, подходящей для конкретного вида работ, речного песка, воды и при необходимости щебня. Следует помнить, что даже очередность смешивания ингредиентов для бетонной смеси играет значение. Для избежания возникновения комков и неравномерности раствора не рекомендуется заливать воду непосредственно в цемент. Первоначально цемент тщательно смешивают с песком, потом в состав добавляют воду и только на последнем этапе засыпают щебень.

В зависимости от необходимого количества бетона применяются ручной или механизированный метод замешивания. Среди механизированных методов самый распространенный – это изготовление бетона в бетономешалке. Этот вид оборудования отличается объемом готового раствора, стоимостью и качеством.

Конечно, для разового производства раствора нет смысла приобретать бетоносмеситель, поэтому можно взять его в аренду или применить ручной способ. Для замешивания бетонной смеси необходимо подготовить емкость в виде корыта, старой ванны, или сделать емкость необходимых размеров самостоятельно из обычного листа жести.

Выбор компонентов

Щебенка для бетона

Значение имеет приобретение качественных материалов для изготовления бетонной смеси. Песок желательно использовать речной и мытый. В нем нет глиняных включений, что немаловажно, особенно при зимнем бетонировании. Почти не растворяемые в воде глиняные комки в зимний период могут даже отрывать куски бетона, а у отлитой конструкции поверхность покроется пустотами.

Необходимо правильно выбирать цемент, стараясь приобретать его только у прямых дилеров или известных брендовых марок у надежных поставщиков. Щебень также приобретается мытым.

Грязный щебень является потенциальным врагом бетона хорошего качества. Сам щебень играет роль наполнителя, компенсатора усадки. Если бетонную смесь сделать только из цемента, это может привести к возникновению трещин.

Выбор щебня для бетонного раствора обычно производится на основании требований к заливаемой конструкции, необходимой прочности. Щебень также необходимо подбирать с учетом исходного материала. Произведенный из гравия или гранита он обладает повышенной прочностью и морозостойкостью. Известняковый или доломитовый, как правило, применяют при изготовлении низкой марки бетона, используемой для бетонирования конструкций без высоких требований к прочности и морозостойкости.

Вода для бетонного раствора берется чистая, без сульфатов, солей и прочих примесей, которые зачастую присутствуют в грунтовой или колодезной воде. В зимнее время воду необходимо подогреть до 50-60 градусов.

Пропорции и состав бетонного раствора

Пропорциональное соотношение бетонной смеси Для изготовления бетона берется следующий состав: цемент, речной мытый песок, чистая вода и заранее подобранный щебень. Для производства различных элементов с учетом внутренних и внешних работ подбираются разные пропорции и состав бетонного раствора. Кроме этого, для изготовления конструкций в зимний период в раствор могут добавляться специальные присадки и добавки, увеличивающие срок работы бетона и улучшающие его свойства.

Что касается конкретных пропорций, то, например, для фундаментных работ используется состав в следующем соотношении: на 10 кг цемента берется 30 кг сухого песка, 40 литров чистой воды и 45-50 кг гравия или щебня. При необходимости воду можно долить.

Важно! Следует заранее анализировать влажность песка. Пропорции даются с расчетом использования сухого материала. Поэтому, если песок мокрый, его необходимо высушить, либо добавить в раствор меньше воды. И еще, действует такое правило – чем чище песок, тем выше и качественнее схватываемость его в растворе.

Технология изготовления бетона — О цементе инфо

Изготовление бетона

Правильно приготовленный бетон необходим при любых строительных работах – укладке фундамента, заливке пола, монтаже перегородок и т. д. Работа является одной из самых трудоемких, а от ее качества зависит долговечность и надежность всей конструкции. Существует несколько способов приготовления бетонных смесей, а каждый конкретный состав используется для определенных условий строительства. Бетоны делятся по: плотности, виду вяжущего вещества, назначению.

Бетон является самым главным материалом при строительстве, именно поэтому очень важно, чтобы он был правильно изготовлен.

Традиционно бетон готовится из следующих компонентов: цемент, вода, гравий или щебень, строительный песок. Из инструментов понадобятся: ведра, лопаты, бетономешалка, сетка для просеивания песка, кружка или лейка для воды. На приготовление одного кубометра бетона необходимо: 200 литров воды, около 350 кг цемента, 0,6 м3 щебня и 0,6 м3 песка. Если требуется приготовить 100 литров, количество компонентов будет таким: цемент – 3 ведра (30 кг), щебень – 8 ведер (100 кг), песок – 5 ведер (70 кг). При приготовлении в качестве вяжущего вещества чаще всего используют цемент марки 400. При использовании более низкой марки цемента, его количество увеличивается. Например, при использовании марки М300 количество цемента необходимо увеличить на 30%.

Для приготовления бетонного раствора вода должна быть очень чистой.

Чтобы правильно изготовить бетонную смесь, вода должна быть максимально чистой, без масла, примесей или других посторонних элементов. При изготовлении в жаркую погоду, для предотвращения схватывания раньше времени, можно использовать холодную воду.

Необходимое количество воды определить заранее сложно, поскольку здесь имеет значение влажность щебня и песка, а также влагопотребность цемента. Требуемый литраж воды определяют уже в самом процессе смешивания. Песок для бетонной смеси лучше использовать крупный, чистый, без дополнительных включений ила, глины, органических частиц. Для исключения инородных частиц желательно песок просеять заранее. От того, насколько чист песок, будет зависеть прочность. Попадание грязного песка влечет увеличение расхода цемента (примерно 10-20% от стандартной нормы). Заполнитель (щебень) желательно использовать мелкий (фракция 5-20 мм). Хорошие результаты дает применение дробленного или мелкого речного гравия, щебня из естественных пород. Можно использовать искусственный щебень, шлак, битый кирпич или известняк, керамзит, но бетонная конструкция с использованием таких заполнителей будет менее долговечной, снижается морозоустойчивость бетонной смеси, что нежелательно для материалов, находящихся при низких температурах или во влажной почве.

Способы замешивания

Вначале нужно определиться с необходимыми объемами. Приготавливают бетон несколькими способами. Если требуется большой объем бетонной смеси, нужно использовать бетономешалку, а средние и малые объемы можно замешивать вручную.

Технология приготовления бетона следующая: вначале смешивают сухие составляющие: цемент, щебень, песок, тщательно перемешиваются до получения однородной консистенции, затем небольшими порциями добавляется вода.

Если для проведения работ нужно много раствора, то для его изготовления можно использовать стационарную бетономешалку.

Масса бетонного раствора должна быть похожа на густую сметану, не должна быть чересчур текучей. Замесить ее необходимо при положительной температуре. Готовность и правильность приготовления бетона можно проверить так: сжимают в ладони немного бетона, и он должен принять некоторую форму с выделением небольшого количества жидкости. В период отвердения бетона, который занимает около 10 дней, важно предотвратить промерзание бетона, так как от появления льда его неокрепшая структура может разрушиться. Лишний цемент может привести во время усадки к растрескиванию бетона. Приготовленную бетонную смесь желательно использовать в течение нескольких часов после замеса. Ручной способ приготовления бетона. Берется два ведра: одно для цемента (оно должно быть чистым и сухим), другое – для песка и заполнителя (щебня). Работать рекомендуется двумя лопатами. Компоненты необходимо отмерять максимально точно, выравнивая их уровень по кромке ведра. Заполняя емкости цементом или песком, уплотняйте рыхлые материалы, постукивая по боку ведра лопатой.

Изготовление бетона требует больших усилий, так как ингредиенты бетонной смеси нужно очень тщательно перемешать.

Щебень и песок смешивают на ровной и жесткой поверхности, после в образовавшейся горке делают углубление, добавляют в него цемент и смесь перемешивают до получения равномерного цвета. Далее в куче сухих материалов еще раз делают углубление и добавляют в него воды из лейки или кружки. В углубление с водой смесь с краев подсыпают до тех пор, пока она не впитается, потом перемешивают компоненты рубящими движениями лопаты. Потом добавляют воду и снова поднимают бетон снизу кучи до образования однородной массы. Можно проверить готовность бетона: тыльной стороной лопаты сделать ряд ребер, передвигая инструмент в свою сторону.

Бетон должен иметь ровную и гладкую поверхность, а его гребни не опадать и оставаться такой же формы.

Машинный способ приготовления

При этом способе используют бетономешалку, которую устанавливают на ровной поверхности. Перед включением нужно убедиться, что барабан находится в вертикальном положении. В барабан при помощи ведра загружают половину щебня и наливают воду. Небольшими частями по очереди добавляют цемент, песок и крупный заполнитель. Смесь необходимо перемешивать несколько минут. Далее, для проверки готовности, наклонив барабан, необходимо отлить небольшое количество бетонной смеси в тачку. Если смесь еще не готова, ее обратно загружают в барабан и продолжают перемешивание.

Уплотнение

Уплотнение бетонной смеси обычно проводиться с помощью вибрирования.

Грамотная технология бетона подразумевает наличие процесса уплотнения. Признаком хорошего бетона является плотная структура. Без уплотнения бетон не может достичь свойств жесткого бетона. Чтобы получить качественный бетон, важно выбрать способ уплотнения. Эффективный и самый популярный способ уплотнения монолитного бетона – вибрирование. Оно уменьшает сцепление между зернами бетонной смеси, и она приобретает свойства вязкой тяжелой жидкости. В завершение вибрирования прочность структуры возобновляется.

Под воздействием вибрирования бетонная смесь разжижается, приобретая повышенную текучесть и подвижность. В таком виде она лучше заполняет опалубку и распределяется в ней, включая пространство между арматурными стержнями. При применении вибрации получают более прочные рабочие швы и лучшие поверхности бетона, хорошее сцепление нового слоя бетона с ранее уложенным, арматурой. Не следует использовать вибраторы для перемещения бетонной смеси на большие расстояния в горизонтальном направлении. Необходимо разгружать бетонную смесь как можно ближе от места ее укладки, разравнивать слоями и потом производить вибрацию. Чтобы обеспечить гладкую поверхность и уменьшить образование пор на поверхностях, прилегающих к опалубке, перед вибрированием производят штыкование или трамбование бетонной смеси.

Виды вибраторов

Вибраторы для уплотнения бетонной смеси:
а – вибратор с гибким валом; б – вибробулава; в – пакетный вибратор; г – поверхностный вибратор; д – схема перестановки вибраторов.

В строительстве используют 3 типа вибраторов: наружные, поверхностные и внутренние (глубинные). Погружаясь в бетонную смесь, рабочая часть внутренних вибраторов передает ей колебания через корпус. Поверхностные вибраторы передают колебания через рабочую площадку и устанавливаются на уплотняемую бетонную смесь. Наружные вибраторы передают колебания через рабочую площадку, они закрепляются на опалубке тисками или другими устройствами. Применение того или иного типа вибраторов зависит от формы и размеров бетонируемой конструкции, ее армированности и необходимой интенсивности бетонирования. Внутренние вибраторы с гибким валом применяют в густоармированных конструкциях.

Внутренние вибраторы типа булавы используют для уплотнения, предназначенной для массивных конструкций. Поверхностные вибраторы используют при бетонировании полов и тонких плит, ими уплотняют только верхние слои бетона. Наружные вибраторы используют для уплотнения бетонной смеси в густоармированных тонкостенных конструкциях: балок, колонн.

Схема глубинного вибратора с гибким валом: 1 — площадка; 2 – электродвигатель; 3 — кулачковая муфта; 4 — гибкий вал; 5 — вибронаконечник; 6 — корпус; 7 — дорожка; 8 — бегунок; 9 – муфта; 10 – шпиндель.

Вибрационный способ эффективно использовать при умеренно пластичных бетонных смесях (подвижность 6-8 см).Если смеси с большей подвижностью, при вибрации возникает расслоение. При использовании поверхностных вибраторов уплотнение производится в течение 20-60 с, глубинных – 20-40 с, наружных – 50-90 с. Время вибрирования жестких бетонных смесей должно быть не меньше показателя жесткости данной смеси. Зрительно продолжительность вибрирования можно определить по таким признакам: приобретение однородного вида бетонной смеси, прекращение ее оседания, горизонтальность поверхности, появление цементного молока на поверхности смеси.

Технология вибрирования

Глубинные вибраторы должны находиться друг от друга на расстоянии в 50 см.

Наиболее эффективными являются внутренние вибраторы. Ими вибрируют бетон, предназначенный для балок, фундаментов, стен, колонн. При укладке нового слоя вибратор переставляется с одной позиции на другую. При работе с внутренними вибраторами максимальная толщина уплотняемого слоя принимается не более 1,25 их длины. Необходимо, чтобы вибратор углубился на 5-10 см в ранее уложенный слой для проработки стыка между слоями и для лучшей связи слоев. Вибратор нужно погружать и ниже лицевой поверхности только что уложенного бетона. Внутренние вибраторы оснащены вибрирующими элементами, погружаемыми в бетонную смесь. Они должны погружаться в вертикальном положении на расстоянии в 50 см один от другого.

Нельзя слишком долго работать вибратором на одном месте.

Зоны вибрирования от каждого погружения должны немного перекрывать друг друга. Излишне долго вибрировать в одной точке нельзя, так как это может привести к расслоению бетонной смеси. Если применяется слишком пластичная бетонная смесь, нужно избегать длительного вибрирования. Но необходимо стремиться, чтобы не оставалось непровибрированных участков. Погружение частиц крупного заполнителя в раствор, и выделение раствора вдоль опалубки свидетельствует о возможном окончании вибрирования. Задержка начала вибрирования безопасна до того момента, пока смесь при вибрации может разжижаться, и вибратор не оставляет в ней углублений. Если арматура жестко закреплена и не может перемещаться, вибратор касаться ее не должен.

Глубинный вибратор не должен соприкасаться с опалубкой, в другом случае он повредит ее.

Внутренние вибраторы не должны соприкасаться с опалубкой, поскольку будут повреждать ее поверхность, что отразится на качестве поверхности бетона. С помощью внутренних вибраторов производится уплотнение монолитного бетона. При укладке бетона каждый слой уплотняют вибрированием. В процессе этого рабочий наконечник включенного ручного вибратора помещают в бетонную смесь под углом 30-35°, чтобы конец его рабочей части проходил сквозь границу раздела старого и нового слоев бетона на 5-10 см. Вибрирование вызывает уплотнение бетонной смеси, вытеснение воздуха и осаждение зерен уплотнителя. За счет этого в составе бетонной смеси исчезает граница раздела между слоями. В процессе уплотнения рабочий наконечник вибратора быстро помещают на необходимую глубину и аккуратно вынимают. Во время этого должна закрыться поверхность бетона. Зоны воздействия вибратора должны перекрываться на 10 см как минимум.

Вибрирование другими способами

Наружные вибраторы используются для бетонирования густоармированных стен толщиной до 30 см и колонн со сторонами до 60 см. Наружные вибраторы укрепляются на наружной стороне опалубки, и через нее передаются колебания бетонной смеси. При бетонировании плоскостных конструкций – полов, плит перекрытий, дорог и т. п. применяют поверхностные вибраторы. Необходимо правильно вибрировать данными приспособлениями. Они устанавливаются на уплотняемую поверхность и передают колебания через рабочую площадку. Поверхностный вибратор может прикрепляться к опалубке или перемещаться по поверхности бетонной смеси.

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.

Как делают бетон

В своей простейшей форме бетон представляет собой смесь пасты и заполнителей, или горных пород. Паста, состоящая из портландцемента и воды, покрывает поверхность мелких (мелких) и крупных (крупных) заполнителей. В результате химической реакции, называемой гидратацией, паста затвердевает и набирает прочность, образуя каменную массу, известную как бетон.

В этом процессе кроется ключ к замечательным свойствам бетона: он пластичен и пластичен при свежем смешивании, прочен и долговечен при затвердевании.Эти качества объясняют, почему из одного материала, бетона, можно строить небоскребы, мосты, тротуары и супермагистрали, дома и плотины.

Дозирование

Ключ к получению прочного и долговечного бетона заключается в тщательном дозировании и смешивании ингредиентов. Смесь, в которой недостаточно пасты, чтобы заполнить все пустоты между заполнителями, будет трудно разместить, и она приведет к образованию шероховатых поверхностей и пористого бетона. Смесь с избытком цементного теста легко укладывается и дает гладкую поверхность; тем не менее, получаемый бетон не является рентабельным и может более легко треснуть.

Химический состав портландцемента оживает в присутствии воды. Цемент и вода образуют пасту, которая покрывает каждую частицу камня и песка — агрегаты. В результате химической реакции, называемой гидратацией, цементное тесто затвердевает и приобретает прочность.

Качество пасты определяет характер бетона. Прочность пасты, в свою очередь, зависит от соотношения воды и цемента. Водоцементное соотношение — это вес воды для затворения, деленный на вес цемента.Высококачественный бетон получают за счет максимального снижения водоцементного отношения без ущерба для удобоукладываемости свежего бетона, что позволяет его правильно укладывать, укреплять и выдерживать.

Правильно подобранная смесь обладает желаемой удобоукладываемостью для свежего бетона и необходимой прочностью и прочностью для затвердевшего бетона. Обычно смесь содержит от 10 до 15 процентов цемента, от 60 до 75 процентов заполнителя и от 15 до 20 процентов воды. Вовлеченный воздух во многих бетонных смесях может составлять от 5 до 8 процентов.

Прочие ингредиенты

В качестве воды для замешивания бетона можно использовать практически любую питьевую природную воду без ярко выраженного вкуса или запаха. Избыточные примеси в воде для смешивания могут не только повлиять на время схватывания и прочность бетона, но также могут вызвать выцветание, окрашивание, коррозию арматуры, нестабильность объема и снижение долговечности. Спецификации бетонной смеси обычно устанавливают ограничения на хлориды, сульфаты, щелочи и твердые частицы в воде для смешивания, если не могут быть проведены испытания для определения влияния примесей на конечный бетон.

Хотя большая часть питьевой воды подходит для смешивания бетона, заполнители выбираются тщательно. Заполнители составляют от 60 до 75 процентов от общего объема бетона. Тип и размер используемого заполнителя зависит от толщины и назначения конечного бетонного продукта.

Относительно тонкие строительные секции требуют небольшого крупного заполнителя, хотя заполнители диаметром до шести дюймов использовались в больших плотинах. Для эффективного использования пасты желательна непрерывная градация размеров частиц.Кроме того, заполнители должны быть чистыми и не содержать каких-либо веществ, которые могут повлиять на качество бетона.

Начало гидратации

Вскоре после объединения заполнителей, воды и цемента смесь начинает затвердевать. Все портландцементы представляют собой гидравлические цементы, которые затвердевают в результате химической реакции с водой, вызывающей гидратацию. Во время этой реакции на поверхности каждой частицы цемента образуется узел. Узел растет и расширяется, пока не соединится с узлами других частиц цемента или не прилипнет к соседним агрегатам.

После того, как бетон тщательно перемешан и станет пригодным для обработки, его следует укладывать в формы, пока смесь не станет слишком густой.

Во время укладки бетон уплотняется, чтобы уплотнить его внутри форм и устранить возможные дефекты, такие как соты и воздушные карманы.

Для плит бетон оставляют стоять до тех пор, пока пленка поверхностной влаги не исчезнет, ​​затем используется деревянная или металлическая ручная терка для сглаживания бетона. Плавление дает относительно ровную, но слегка шероховатую текстуру, которая имеет хорошее сопротивление скольжению и часто используется в качестве окончательной отделки фасадных плит.Если требуется гладкая, твердая, плотная поверхность, после затирки следует затирка сталью.

Отверждение начинается после того, как открытые поверхности бетона достаточно затвердеют, чтобы противостоять образованию повреждений. Отверждение обеспечивает постоянную гидратацию цемента, так что бетон продолжает набирать прочность. Бетонные поверхности обрабатывают путем опрыскивания водяным туманом или использования влагоудерживающих тканей, таких как мешковина или хлопчатобумажные коврики. Другие методы отверждения предотвращают испарение воды за счет герметизации поверхности пластиком или специальными спреями, называемыми отвердителями.

Для защиты бетона при очень холодной или жаркой погоде используются специальные методы отверждения. Чем дольше бетон будет оставаться влажным, тем прочнее и долговечнее он станет. Скорость затвердевания зависит от состава и крупности цемента, пропорций смеси, влажности и температурных условий. С возрастом бетон продолжает укрепляться. Большая часть гидратации и увеличения прочности происходит в течение первого месяца жизненного цикла бетона, но гидратация продолжается медленнее в течение многих лет.


Узнайте, как цемент и бетон формируют мир вокруг нас>

Узнайте больше о преимуществах устойчивости цемента и бетона>

Из чего сделан бетон? Определение и ингредиенты

Вопреки распространенному мнению, бетон и цемент — это не одно и то же; цемент на самом деле просто компонент бетона. Бетон состоит из трех основных компонентов: воды, заполнителя (камня, песка или гравия) и портландцемента. Цемент, обычно в виде порошка, действует как связующее при смешивании с водой и заполнителями.Эта комбинация или бетонная смесь будет вылита и затвердевает в прочный материал, с которым все мы знакомы.

Найдите ближайших бетонных подрядчиков.

Ниже приводится группа статей, которые будут полезны при попытках узнать больше о бетоне и цементе. Другие элементы, которые могут вас заинтересовать, включают конкретные основы, такие как дизайн смеси, и информацию о цементе.

Популярные темы о бетоне:

Что такое бетон?
Время: 00:52
Из чего сделан бетон? Портландцемент, заполнитель, песок и др.

Найти поставщиков готовой бетонной смеси

Содержание артикула:

Компоненты базовой бетонной смеси

Желаемые свойства бетона

Добавки для бетона

Армирование бетона: волокна против сварной проволочной сетки

Корректировка смесей для устранения проблем

Укладка бетона

Декоративный бетон

Прочие бетонные ресурсы

Компоненты базовой бетонной смеси

Бетонная смесь состоит из трех основных ингредиентов:

Портландцемент — Цемент и вода образуют пасту, которая покрывает заполнитель и песок в смеси. Паста затвердевает и связывает заполнители и песок.

Вода — Вода необходима для химической реакции с цементом (гидратации), а также для обеспечения удобоукладываемости бетона. Количество воды в смеси в фунтах по сравнению с количеством цемента называется соотношением вода / цемент. Чем ниже соотношение воды и цемента, тем прочнее бетон. (более высокая прочность, меньшая проницаемость)

Заполнители — Песок — мелкий заполнитель. Гравий или щебень являются крупными заполнителями в большинстве смесей.

Желаемые свойства бетона

1. Бетонная смесь трудоспособна . Его можно правильно разместить и закрепить самостоятельно или своими работниками.

2. Соответствуют желаемым качествам затвердевшего бетона: например, устойчивость к замерзанию и оттаиванию, а также противообледенительные химикаты, водонепроницаемость (низкая проницаемость), износостойкость и прочность. Знайте, чего вы пытаетесь достичь с помощью бетона.

3. Экономика . Поскольку качество в основном зависит от соотношения воды и цемента, необходимо минимизировать потребность в воде, чтобы снизить потребность в цементе (и, таким образом, снизить стоимость).

Примите следующие меры, чтобы снизить потребность в воде и цементе:

  • используйте максимально жесткую смесь
  • используйте агрегат самого большого размера, практичный для работы.
  • Используйте оптимальное соотношение мелкого и крупного заполнителя.

Обсудите с поставщиком готовой смеси, как достичь поставленных целей в отношении бетона.

Добавки для бетона: наиболее распространенные типы и их назначение

Добавки — это добавки к смеси, используемые для достижения определенных целей.

Вот основные добавки и их цель.

Ускоряющая добавка — ускорители добавляются в бетон, чтобы сократить время схватывания бетона и ускорить раннюю прочность. Величина сокращения времени схватывания зависит от количества использованного ускорителя (обратитесь к поставщику готовой смеси и опишите свое применение). Хлорид кальция — недорогой ускоритель, но спецификации часто требуют использования ускорителя, не содержащего хлоридов, для предотвращения коррозии арматурной стали.

Замедляющие добавки — Часто используются в жарких погодных условиях для замедления времени схватывания. Они также используются для отсрочки выполнения более сложных заданий или для специальных чистовых операций, таких как обнажение заполнителя. Многие замедлители схватывания также действуют как водоэмульсионные.

Зола-унос — является побочным продуктом сжигания угля. Летучая зола может заменить 15-30% цемента в смеси. Цемент и летучая зола вместе в одной смеси составляют цементного материала .

  • Летучая зола улучшает удобоукладываемость
  • Летучая зола легче отделывается
  • Летучая зола снижает тепло, выделяемое бетоном
  • Стоимость золы уноса равна количеству заменяемого ею цемента

Воздухововлекающие добавки — необходимо использовать всякий раз, когда бетон подвергается замерзанию и оттаиванию, а также воздействию солей для борьбы с обледенением. Воздухововлекающие агенты захватывают микроскопические пузырьки воздуха в бетоне: когда затвердевший бетон замерзает, замерзшая вода внутри бетона расширяется в эти пузырьки воздуха, а не повреждает бетон.

  • Воздухововлечение улучшает удобоукладываемость бетона
  • Воздухововлечение повышает долговечность
  • Воздухововлечение дает более работоспособную смесь

Водоредуцирующие добавки — уменьшают количество воды, необходимое в бетонной смеси. Соотношение воды и цемента будет ниже, а прочность — больше. Большинство редукторов воды с низким диапазоном снижают количество воды, необходимой в смеси, на 5-10%. Высококачественные редукторы воды уменьшают потребность в воде для смешивания на 12–30%, но они очень дороги и редко используются в жилых помещениях.

Армирование бетона: волокна против сварной проволочной сетки

Волокна могут быть добавлены в бетонную смесь вместо сварной проволочной сетки.

Проблема со сварной проволочной сеткой заключается в том, что она часто оказывается на земле из-за наступления на нее во время укладки бетона. (особенно, если не используются опорные блоки). Другая проблема заключается в том, что сетка не предотвращает и не сводит к минимуму растрескивание — она ​​просто удерживает трещины, которые уже возникли, вместе.

Если вы посмотрите на участок бетона, залитый волокнами, вы увидите миллионы волокон, распределенных во всех направлениях по всей бетонной смеси.Поскольку микротрещины начинают появляться из-за усадки по мере испарения воды из бетона (пластическая усадка), трещины пересекаются с волокнами, которые блокируют их рост и обеспечивают более высокую прочность на разрыв в это критическое время.

Щелкните здесь, чтобы узнать, как волокна являются важной частью «как строить высококачественные плиты на уклоне».

РЕГУЛИРОВКА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ ИСПРАВЛЕНИЯ ПРОБЛЕМ УСТАНОВКИ

Когда бетон прилипает к шпателю , когда он поднимается с бетона, или бетон прилипает к подножкам отделочника, наиболее вероятными причинами являются слишком много песка в смеси или более высокий, чем необходимо, вовлечение воздуха.

Чрезмерный слив воды замедлит отделочные операции и может вызвать серьезные проблемы с поверхностью бетона. Возможные способы лечения — добавление большего количества песка в смесь, добавление большего количества увлеченного воздуха, использование меньшего количества воды для замешивания или добавление цемента или летучей золы.

Убедитесь, что поставщик готовой смеси знает, будете ли вы перекачивать бетон. Для перекачивания смесей требуется достаточное количество мелких частиц , и существуют ограничения на размер заполнителя, чтобы смесь могла быть перекачиваемой.Летучая зола и воздухововлечение улучшают удобоукладываемость и прокачиваемость.

Время схватывания смеси можно замедлить с помощью замедлителей схватывания.

Смесь можно охладить в жаркую погоду, заменив часть воды для смешивания льдом, разбрызгивая воду на кучу заполнителя на заводе по производству готовой смеси или впрыскивая жидкий азот в замес.

Время схватывания смеси можно увеличить до с помощью ускорителей.

Смесь может быть нагрета на заводе по производству готовой смеси путем нагревания воды для смеси и заполнителей.

Укладка бетона

Укладка бетона

Обычный бетон весит примерно 150 фунтов на кубический фут, и его следует укладывать как можно ближе к окончательному положению. Чрезмерное обращение может вызвать расслоение рулонных и мелких заполнителей. Смачивание бетона, чтобы его можно было сгребать или толкать в место, далеко от места разгрузки, недопустимо.

Бетон заливается прямо из желоба автобетоносмесителя, катится на место с помощью тележки или закачивается на место с помощью бетононасоса (см. Бетононасос).

Бетон обычно указывается с оседанием 4-5 дюймов. Промышленные, коммерческие и некоторые жилые проекты требуют наличия инспектора по заливке бетона, который следит за оседанием бетона и проводит измерения осадки с требуемыми интервалами.

См. Также раздел «Как построить высококачественные плиты из уклона

».

Бетон для укладки

Целью укладки свежего бетона является укладка бетона как можно ближе к конечному уровню, чтобы облегчить выравнивание / стяжку бетона.

Для укладки бетона рекомендуются лопаты с короткой рукояткой и квадратным концом. Также можно использовать сопутствующий инструмент (инструмент, который выглядит как мотыга с длинным лезвием с прямым лезвием). Не используйте лопату с закругленными краями для укладки бетона, так как она не распределяет бетон равномерно.

Любой используемый распределитель должен быть достаточно жестким, чтобы проталкивать и тянуть влажный бетон без изгиба: нормальный бетон весит приблизительно 150 фунтов на кубический фут.

Бетонирование в холодную погоду

Бетонирование в жаркую погоду

Твердый бетон

Бетон декоративный

Введение в декоративный бетон

Словарь терминов по декоративному бетону

Глоссарий по бетонным столешницам

Дизайн декоративной бетонной смеси

Дополнительная информация:

Конкретная история: интерактивная хронология

Подрядчики по бетону: Найдите поставщика или дистрибьютора бетонных изделий

Прочие бетонные ресурсы

Что такое бетон? -Университет Иллинойса Урбана-Шампейн
Управление бетонной промышленностью-Университет штата Мидл-Теннесси
Бесплатные загрузки ACI-Американский институт бетона (ACI)
Основы цемента и бетона-Портлендская ассоциация цемента (PCA)

Изготовление бетона | Ресурс | RSC Education

Лист учащегося

В этом практическом я буду:

  • Узнайте, как использование смеси минералов и горных пород разного размера со связующим увеличивает сложность разделения и увеличивает стабильность и прочность композитного вещества, такого как строительный раствор и бетон.
  • Тестирование, чтобы увидеть, как изменение пропорций цемента, воды и различных заполнителей влияет на свойства моего бетона.
  • Использование моих научных знаний и понимания для объяснения моих результатов.
  • Теоретическое обоснование того, что происходит химически при застывании бетона.

Введение:

Вы подающий надежды молодой художник-наука, который поступил в ученики у инженера-строителя Витрувия (c80–70 до н.э. — c15 до н.э.). Витрувий исследует, как изменение соотношения цемента, воды и различных заполнителей влияет на свойства бетона, и просит вас провести некоторые исследования.Более того, он планирует включить ваши результаты в свои «десять книг по архитектуре»!

Витрувий уже обнаружил некоторые интересные результаты, и, как и все хорошие художники-ученые, вы решаете продолжить исследование…

Оснащение:

Доступ к:

  • 3 разделительных сита с отверстиями разного размера
  • Бетонная смесь в стакане 250 см 3
  • Мешочек с растворной смесью
  • Мешочек с цементом Раздражающее вещество
  • Пылезащита для рта
  • Линейка прозрачная
  • Стакан (250 см 3 )
  • Вода
  • Секундомер
  • Весы верхней чаши
  • Проектор
  • Поднос или ванна для сита
  • Стакан с водой (для грязной ложки)

Метод:

Это упражнение приведет вас к рабочему определению бетона.

Вы не только отделите ингредиенты, которые используются для изготовления бетона, но и получите важный урок о времени и энергии, необходимых для отделения самых больших камней от мельчайших частиц, содержащих цемент.

Надевайте пылезащитный чехол для рта.

  1. Поместите сита на диапроектор рядом с прозрачной линейкой, чтобы вы могли оценить размер отверстий в каждом сите.
  2. Соберите стакан 250 см 3 , заполненный сухой бетонной смесью.
  3. Установите сита на другой стакан 250 см 3 так, чтобы тот, у которого были отверстия наибольшего размера, находился вверху, следующий наименьший — под ним, а наименьший — под ним.
  4. Запустите секундомер и короткими резкими движениями сит определите приблизительное время, необходимое для отделения частиц каждого размера.
  5. Процент частиц каждого размера можно определить, взвесив каждую и сравнив ее с общим весом образца в стакане объемом 250 см 3 .
  6. Определите каждую группу частиц на сите.
  • Самые мелкие частицы содержат цемент, который составляет связующий материал, удерживающий вместе более крупные частицы, когда все материалы четырех размеров смешиваются вместе с водой.
  • Следующая группа частиц в последующих ситах — это камни различного размера, которые составляют заполнители бетонной смеси.

Альтернативный подход к использованию сит для определения компонентов бетона заключается в том, чтобы вылить часть бетонной смеси на лист миллиметровой бумаги и, используя квадраты на бумаге, описать диапазон размеров частиц, которые входят в изготовление бетона.

  1. Смешайте каждую из четырех частиц разного размера с небольшим количеством воды, чтобы увидеть, какая из частиц действительно затвердела.
  2. Если вы используете сита, можно определить источник каждой частицы.
  • Маленькие породы, которые составляют самые большие частицы и следующие более крупные частицы, называются заполнителями и могут быть добыты из гравийного карьера.
  • Третий набор состоит из мельчайших песчинок и крупных частиц цемента.
  • Четвертый содержит большую часть цемента, измельченного до очень мелкого порошка из клинкера.

Идем дальше:

Оснащение:

  • Защита глаз
  • Картонная форма
  • Перчатка пластиковая
  • Чайник для йогурта и чайная ложка
  • Газета
  • Вода, песок, цемент (раздражающий), мелкий гравий

Метод:

Необходимо надевать защитные очки и пластиковую перчатку.

Накройте скамейку газетой, а затем соберите все свои предметы. Цемент — это щелочь, которая может вызвать ожоги кожи. Будьте осторожны при смешивании, чтобы не образовалась пыль.

  1. Наденьте перчатки. Отнесите горшок с йогуртом на переднюю скамейку, чтобы собрать ингредиенты. Используя чайные ложки в каждом контейнере, налейте 3 чайные ложки цемента без горки, 3 чайные ложки песка без горки и 3 чайные ложки мелкого гравия без горки в емкость для йогурта. Вернитесь к своей скамейке. Альтернативный вариант — все перемешивать в пластиковом пакете с застежкой-молнией.(С цементом, предварительно взвешенным учителем). Таким образом, вероятность попадания на кожу или в глаза гораздо меньше.
  2. Тщательно перемешайте чайной ложкой цемент, песок и гравий. Добавьте немного воды и тщательно перемешайте смесь. Помните, что вы всегда можете добавить немного воды, но вы не можете ее вынуть!

Когда смесь будет подходящей, ваша чайная ложка должна легко входить в смесь, оставляя отверстие, когда она вынимается.

  1. Выложите смесь в форму (10 см x 1 см x 1 см).Отметьте форму, запишите состав смеси, чтобы вы знали, что она ваша, и на ней было указано, что это за смесь.
  2. Если у вас есть время, сделайте хотя бы еще один брус из бетона. Вы должны использовать в общей сложности 9 чайных ложек без горки, но вы должны варьировать пропорции смесей, например 4 из цемента, 3 из песка, 2 из гравия и так далее. Тщательно промаркируйте полоски и запишите, что именно вы вложили в каждую.
  3. Не смывать бетон в раковину .Поместите емкости для йогурта (и любую смесь отходов) в предусмотренный контейнер. Положите чайную ложку в предоставленную емкость с холодной водой. Выверните перчатку наизнанку и положите ее в мусорное ведро с использованными банками для йогурта.
  4. Приведите в порядок свою скамейку, а затем вымойте руки. Снимите защиту для глаз, когда вам будет предложено.

Теперь посмотрим, как дозирование меняет свойства смеси.

Начните с добавления в цементные и бетонные смеси в 3-5 раз больше воды, чем требуется.

Теперь испытайте две смеси: воду, смешанную с бетонной смесью (цемент, мелкий и крупный заполнитель), воду и воду, смешанную с раствором (цемент и мелкий заполнитель).

Это покажет, сколько размеров частиц необходимо в бетонной смеси. Теперь попробуйте следующие смеси и прокомментируйте, как свойства меняются с каждой смесью.

  1. Поместите одну часть бетонной смеси на пять частей воды в банку. Встряхните смесь и дайте настояться час или ночь.
  1. Удалите крупный заполнитель из сухой бетонной смеси (или используйте раствор), вылейте одну часть более мелкой смеси в емкость и добавьте пять частей воды.
  1. Встряхните содержимое и дайте ему отстояться в течение часа или на ночь.
  1. Измерьте каждый слой, чтобы вычислить процент заполнителя каждого размера в обоих смесях.
  1. Сравните две смеси, чтобы понять, что разные размеры частиц играют роль в качестве бетона, и увидеть разницу между бетоном и раствором.

Два агрегата разного размера могут использоваться, чтобы показать, что общий объем пространства между агрегатами не изменяется при изменении размера агрегата.

  1. Отмерьте количество воды, необходимое для наполнения двух стаканов объемом 1000 мл, каждый из которых содержит заполнитель разного размера.
  1. Объем пространства между частицами уменьшается только при смешивании агрегатов разного размера. Это можно показать довольно резко, если использовать пластиковые бусины двух разных размеров.
  1. Оцените свой опыт работы с заполнителями из строительного раствора. Заполнители имеют такой размер, чтобы обеспечить наиболее эффективный поверхностный контакт между цементным тестом и заполнителями различных размеров.

Количество используемой цементной пасты должно быть как минимум равным промежуткам между частицами заполнителя и немного больше, чтобы бетонная смесь относительно легко перемещалась при заливке бетона и придании поверхности гладкости. Это известно как «работоспособность».

  1. Используя стаканчики из полистирола, отвесить 500 граммов растворной смеси (песчано-цементной смеси), добавить 75 граммов воды.
  1. Перемешивать до исчезновения комков раствора.
  1. Взвесьте еще раз, чтобы определить общий вес и добавленное количество воды в качестве проверки.
  1. Отложите чашу с бетонной смесью в сторону, а также другую чашку из полистирола с водой, наполненную примерно до того же уровня, что и чаша с бетоном. Взвесьте чашку с водой.
  1. Установите чашку с водой рядом с чашкой с бетоном. Эта чашка с водой используется, чтобы указать, сколько воды испаряется с поверхности бетона до полного затвердевания.
  1. Подождите около 24 часов и снова взвесьте каждую чашку.

Бетон потеряет лишь часть воды из-за испарения с открытой поверхности.

Вы можете сравнить потерю воды из бетона с потерей воды из стакана с простой водой, которая также потеряла немного воды из-за испарения. Оба эти количества воды малы по сравнению с исходным количеством воды, добавленной в бетон, которая не испаряется, чтобы сделать затвердевший бетон.Сравнивая количество исходных ингредиентов с весом готового бетона, становится ясно, что бетон не высыхает.

Бетонная смесь может потерять немного больше воды, чем стакан с водой. Если вы посмотрите внимательно, то увидите, что поверхность бетона неровная. Эта более грубая поверхность позволяет воде испаряться быстрее, чем вода в одной только чашке. Опять же, это количество воды ничтожно мало по сравнению с водой, добавленной в бетонную смесь, которая вступила в химическую реакцию для образования затвердевшего материала.

Обсудите, какие усилия могут предпринять рабочие в строительной отрасли, чтобы устранить испарение с поверхности только что залитого бетона.

Теория:

Греки открыли мощь вулканической породы, известной как Пуццоланы , в которую входила земля Санторина. Это использовалось в Восточном Средиземноморье с 500–400 до н. Э. Римляне в конечном итоге полностью раскрыли потенциал пасты извести-пуццолана , когда они использовали пуццолану в качестве связующего в римском бетоне для зданий и подводного строительства.Римский бетон также использовался для строительства дорог. Слово «бетон» происходит от латинского слова « concretus » (что означает компактный или сжатый).

Римский бетон , известный как opus caementicium , использовался в строительстве во время поздней Римской республики и на протяжении всей истории Римской империи. Это был гидравлический -схватывавшийся цемент (водоотверждаемый) с многими качествами материала, аналогичными современному портландцементу .

Римский бетон часто использовался для облицовки кирпичом. Бетон различается по составу и , и это позволило использовать различные материалы, что привело к Бетонной революции, в которой были построены структурно сложные формы, такие как купол Пантеона .

Минерал Пуццолана , также известный как пуццолановый пепел (лат. pulvis puteolanus ), представляет собой кремнийсодержащий и глиноземистый материал.При смешивании с водой при комнатной температуре и гидроксидом кальция он реагирует с образованием нерастворимых гидрата силиката кальция и гидрата алюмината кальция соединений. Эти соединения представляют собой материалы, обладающие способностью к цементированию и связывающие агрегаты вместе.

Пуццолана образована из одного из первичных месторождений вулканического пепла , используемых римлянами в Поццуоли недалеко от Неаполя. Мы все еще используем название пуццолана, но оно применяется к любому вулканическому материалу (пемза или вулканический пепел), состоящему из тонкого вулканического стекла .

Римский инженер-строитель Витрувий (ок. 80–70 до н. Э. — ок. 15 до н. Э.) Говорит о четырех типах пуццоланы: черном, белом, сером и красном, все из которых можно найти в вулканических районах Италии, таких как как Неаполь. Витрувий, написавший около 25 г. до н.э. в своих Десяти книгах по архитектуре , выделил типы заполнителей, подходящих для приготовления известковых растворов. Для строительных растворов он рекомендовал pozzolana , коричневато-желто-серого цвета около Неаполя и красновато-коричневого цвета в Риме.

Vitruvius определяет соотношение 1 часть извести к 3 частям пуццолана для цемента, используемого в зданиях, и соотношение извести к пуццолану 1: 2 для подводных работ, по существу такое же соотношение, которое используется сегодня для бетона, используемого в море.

Рецепт римского бетона был утерян между 500 и 1300 годами. Затем, между 1300-ми и серединой 1700-х годов, использование цемента постепенно вернулось. Канал Canal du Midi был построен из бетона в 1670 году, а в Финляндии есть бетонные конструкции, датируемые 16 веком.

Портландцемент — это общий термин почти для всех современных цементов. Своим названием и происхождением он обязан Аспдину (британскому каменщику), который в 1820-х годах искал аналог римского цемента (полученного из вулканического пепла и других природных минералов).

Имя Аспдина для его изобретения служило двум целям. Это отличало материал от римского цемента. Бетон, сделанный из его нового цемента, напоминал камень, добытый на острове Портленд, что облегчало маркетинг.

Современный портландцемент — продукт высокотемпературного преобразования тонкоизмельченных материалов, часто основных смесей известняка (карбонат кальция CaCO 3 ), глины и сланца. Продукт нагрева представляет собой смесь, содержащую четыре ключевых ингредиента для цемента: оксид кальция (CaO), диоксид кремния (диоксид кремния SiO 2 ), оксид алюминия (оксид алюминия Al 2 O 3 ) и железо (Fe ).

Поскольку производители полагаются на материалы из окружающей среды, цементные заводы часто располагаются рядом с карьерами с горными породами, содержащими некоторые или все эти минералы.

При обработке в длинной горизонтальной печи, известной как вращающаяся печь, смеси этого сырья претерпевают химические изменения с образованием стеклоподобного материала, называемого клинкером. Клинкеры, смешанные с гипсом (сульфат кальция CaSO4), измельчаются до мелкого порошка, в результате чего получается цементный порошок.

Добавление воды в этот цемент, смешанный с песком, гравием или щебнем (известный как мелкий и крупный заполнитель), активирует химический состав цемента. Вода гидратирует кальциевые соединения цемента с образованием новых соединений, которые связывают заполнители в бетон.

Исходные гидраты дикальцийсиликата, которые образуются медленнее, способствуют прочности бетона на более поздних стадиях. Следующие ниже словесные уравнения описывают производство бетона.

Силикат трикальция + вода

Гидрат силиката кальция + гидроксид кальция + тепло

Силикат дикальция + вода

Гидрат силиката кальция + гидроксид кальция + тепло

Из химических реакций, важных для обеспечения прочности бетона, указанные выше реакции являются наиболее важными.

Два силиката кальция, составляющие около 75 процентов веса портландцемента, реагируют с водой с образованием двух новых соединений: гидроксида кальция и гидрата силиката кальция. Последний на сегодняшний день является наиболее важным цементирующим компонентом в бетоне. Технические свойства бетона — схватывание и твердение, прочность и стабильность размеров — в первую очередь зависят от геля гидрата силиката кальция. Это сердце из бетона.

Когда бетон схватывается, его общий объем остается почти неизменным, но затвердевший бетон содержит поры, заполненные водой и воздухом, которые не имеют прочности.Прочность заключается в твердой части пасты, в основном в гидрат силиката кальция и кристаллической фазе.

Чем менее пористо цементное тесто, тем прочнее бетон. Поэтому при смешивании бетона используйте не больше воды, чем необходимо, чтобы сделать бетон пластичным и пригодным для обработки. Даже в этом случае используемой воды намного больше, чем требуется для полной гидратации цемента. Водоцементное соотношение (по весу) полностью гидратированного цемента составляет примерно 0,22–0,25, без учета испаряемой воды.

Лист учителя и техника

На этой практике студенты будут:

  • Узнайте, как использование смеси минералов и горных пород разного размера со связующим увеличивает сложность разделения и увеличивает стабильность и прочность композитного вещества, такого как строительный раствор и бетон.
  • Использовать тесты, чтобы увидеть, как изменение пропорций цемента, воды и различных заполнителей влияет на свойства бетона.
  • Использование своих научных знаний и понимания для объяснения своих результатов.
  • Теоретическое обоснование того, что происходит химически при застывании бетона.

Введение для учителей:

Школьники, работающие над проектом цемента и бетона, могут посмотреть на ингредиенты бетона, изменить пропорции воды и бетона, добавить добавки в смесь, проверить изменения температуры, определить pH и узнать о продукте. Обратите внимание, что это потребует от учителя развития адекватного фона, поэтому следующие примечания должны помочь в этом процессе.

Это расследование начинается с исследовательской задачи, в которой учащиеся составляют живой список (тот, который увеличивается с течением времени). Эту деятельность лучше всего начинать с вопросов, приведенных в следующих абзацах a — c:

  • Где вы видели, как используется бетон?
  • Откуда вы знаете, что это бетон?
  1. Бетон, цемент и раствор окружают нас. Когда мы идем в школу, садимся на автобус, заходим в здание или пересекаем мост, там есть бетон, цемент и раствор.Это захватывающие материалы, которые влияют на нашу жизнь. Цемент и бетон можно рассматривать как синонимы современной жизни, но по своей природе бетон, цемент и строительный раствор различны.
  2. Цемент, ультратонкий серый порошок, связывает песок и горные породы в массу или матрицу бетона. Цемент — ключевой ингредиент бетона.
  3. Приготовление бетона по принципу похоже на выпечку торта: выбранные ингредиенты смешиваются, нагреваются и оставляются для застывания. Точно так же, как лепешки различаются в зависимости от типа ингредиентов и метода их добавления, так и текстура, прочность, упругость и цвет бетона могут различаться.

Попросите учащихся составить собственный список использования бетона, которым они поделятся с другой парой, а затем с двумя парами и, наконец, с классом.

Список использования может быть довольно длинным. Чтобы представить некоторые решения при составлении списка, учащиеся должны обсудить и подчеркнуть важность бетона в нашей жизни и использовать это обсуждение в качестве приоритетного фактора.

Отобразите список класса в классе, чтобы учащиеся могли добавлять к нему список во время исследования.

Студенты должны понимать разницу между цементом и бетоном. Они должны иметь практические знания о науке, лежащей в основе состава и поведения материала, и понимать, как химический состав влияет на материал. Чтобы помочь в этом, справочные заметки должны помочь учителям подготовить почву для науки о бетоне и цементе.

После завершения исследований будет проведено обсуждение повсеместного распространения цемента, бетона и их свойств как материала.

Справочная информация: (слова, выделенные жирным шрифтом, являются важными)

Сколько лет бетону?

Греки открыли мощь вулканической породы, известной как Пуццоланы , в которую входила земля Санторина. Это использовалось в Восточном Средиземноморье с 500–400 до н. Э. Римляне в конечном итоге полностью раскрыли потенциал пасты извести-пуццолана , когда они использовали пуццолану в качестве связующего в римском бетоне для зданий и подводного строительства. Римский бетон также использовался для строительства дорог.Слово «бетон» происходит от латинского слова « concretus » (что означает компактный или сжатый).

Римский бетон , известный как opus caementicium , использовался в строительстве во время поздней Римской республики и на протяжении всей истории Римской империи. Это был цемент с гидравлическим схватыванием (водоотверждающийся), имеющий многие свойства материала, аналогичный современному портландцементу .

Римский бетон часто использовался для облицовки кирпичом.Бетон различается по составу и , и это позволило использовать различные материалы, что привело к Бетонной революции, в которой были построены структурно сложные формы, такие как купол Пантеона .

Минерал Пуццолана , также известный как пуццолановый пепел (лат. pulvis puteolanus ), представляет собой кремнийсодержащий и глиноземистый материал. При смешивании с водой при комнатной температуре и гидроксидом кальция он реагирует с образованием нерастворимых соединений гидрата силиката кальция и гидрата алюмината кальция .Эти соединения представляют собой материалы, обладающие способностью к цементированию и связывающие агрегаты вместе.

Пуццолана образована из одного из первичных месторождений вулканического пепла , используемых римлянами в Поццуоли недалеко от Неаполя. Мы все еще используем название пуццолана, но оно применяется к любому вулканическому материалу (пемза или вулканический пепел), состоящему из тонкого вулканического стекла .

Римский инженер-строитель Витрувий (ок. 80–70 до н. Э. — ок. 15 до н. Э.) Говорит о четырех типах пуццоланы: черном, белом, сером и красном, все из которых можно найти в вулканических районах Италии, таких как как Неаполь.Витрувий, написавший около 25 г. до н.э. в своих Десяти книгах по архитектуре , выделил типы заполнителей, подходящих для приготовления известковых растворов. Для строительных растворов он рекомендовал pozzolana , коричневато-желто-серого цвета около Неаполя и красновато-коричневого цвета в Риме.

Vitruvius определяет соотношение 1 часть извести к 3 частям пуццолана для цемента, используемого в зданиях, и соотношение извести к пуццолану 1: 2 для подводных работ, по существу такое же соотношение, которое используется сегодня для бетона, используемого в море.

Рецепт римского бетона был утерян между 500 и 1300 годами. Затем, между 1300-ми и серединой 1700-х годов, использование цемента постепенно вернулось. Канал Canal du Midi был построен из бетона в 1670 году, а в Финляндии есть бетонные конструкции, датируемые 16 веком.

Что такое бетон?

Бетон представляет собой смесь трех ингредиентов:

  • цемент (вяжущее )
  • заполнитель (наполнитель или насыпь бетона — обычно песок и гравий)
  • вода (катализатор для цемента).
Почему цемент используется в бетоне?

Качество и количество цемента будут влиять на прочность связи между частицами заполнителя.

Что такое совокупность?

Форма заполнителя влияет на общую прочность бетона. Чтобы бетон был эффективным, требуется угловых тел . Угловой означает частицу с острыми заостренными краями, которые сцепляются вместе, тогда как округлые частицы только стыкуются друг с другом.

Почему добавлена ​​вода?

Количество воды, добавленное в смесь, очень важно:

  • если добавлено слишком много воды, эффект сцепления цемента теряется;
  • , если добавлено слишком мало воды, склеивание не будет завершено.

Два других основных фактора влияют на качество бетона.

Это плотность и время отверждения .

Как плотность бетона влияет на конечный материал?

Чем плотнее бетон, тем больше частиц сцеплено между собой и тем он будет прочнее.Плотную бетонную смесь тщательно взбалтывают в формах, и по мере оседания смеси (точно так же, как зерна риса оседают в пакете) добавляется больше бетона.

Коммерчески плотный бетон помимо прочности обладает и другими свойствами. К ним относятся хорошая устойчивость к звуку и проникновению воды и с низкой усадкой при высыхании.

Что такое время отверждения и сколько времени это занимает?

В промышленных масштабах отверждению способствует нагревание, пар и давление.

Бетон высшего качества обрабатывается паром при 160 ° C при 6-кратном атмосферном давлении в течение 24 часов.

Бетон набирает максимальную прочность в течение 20 лет.

Диапазон учебных программ:

Задача учителя — правильно согласовать деятельность с академическим и зрелым уровнем учеников. Большинство учеников в возрасте от 10 до 17 лет могут выполнять эти задания. Это также дает студентам возможность исследовать исторические идеи и химию бетона.

Цель состоит в том, чтобы получить некоторое представление о том, как материалы используются для создания артефактов.Связан с:

  • Настройка простых практических запросов, сравнительных и объективных тестов;
  • Отчетность по результатам запросов и наблюдений, включая устные и письменные объяснения, демонстрацию или представление результатов и выводов;
  • Использование прямых научных доказательств для ответа на вопросы или подтверждения своих выводов;
  • Построить более систематическое понимание химического состава цемента, строительного раствора и бетона, исследуя способы их получения с полезными свойствами;
  • Задавайте вопросы и разрабатывайте линию исследования, основанную на наблюдениях за реальным миром, наряду с предшествующими знаниями и опытом;
  • Использовать соответствующие методы, оборудование и материалы во время лабораторных работ, обращая внимание на здоровье и безопасность;
  • Проводить и записывать наблюдения с использованием ряда методов для различных исследований; и оценить надежность методов и предложить возможные улучшения;
  • Представить наблюдения, используя соответствующие методы;
  • Интерпретировать наблюдения и выявить закономерности, используя эти наблюдения, чтобы делать выводы;
  • Представлять аргументированные объяснения, в том числе поясняющие данные в отношении прогнозов и гипотез;
  • Узнайте о концепциях гидратации и о том, как химический состав гидратации может влиять на свойства веществ.

Здоровье и безопасность:

Работать с цементом безопаснее, используя водонепроницаемые защитные перчатки и защитные очки. Щелочность влажного цемента и бетона может вызвать раздражение кожи или даже химические ожоги при длительном воздействии.

Старайтесь держать цементную пыль подальше от учеников, так как она может вызывать раздражение. Хорошо проветриваемое рабочее место — хорошая мера предосторожности. Студенты должны тщательно вымыться, когда они закончат работу с цементом и бетоном.

Технические ноты:

Бетон потеряет лишь часть воды из-за испарения с открытой поверхности.Это можно оценить, поставив стакан с водой рядом с формой для бетона. Уровень воды в чашке отмечен в начале.

Вы можете сравнить потерю воды из бетона с потерей воды из стакана с простой водой, которая также потеряла немного воды из-за испарения. Оба эти количества воды малы по сравнению с исходным количеством воды, добавленной в бетон, которая не испаряется, чтобы сделать затвердевший бетон.

Сравнивая общую массу исходных ингредиентов с массой готового бетона и сравнивая испарение воды, становится ясно, что бетон не высыхает.

Ученикам следует обратить внимание на то, что бетонная смесь может потерять немного больше воды, чем чашка с водой.

Причина в том, что если вы внимательно посмотрите на поверхность бетона через увеличительную линзу, они увидят, что она не гладкая.

Эта более грубая поверхность позволяет воде испаряться быстрее, чем вода в одной только чашке. Опять же, это количество воды ничтожно мало по сравнению с водой, добавленной в бетонную смесь и вступившей в химическую реакцию для образования затвердевшего материала.

Идем дальше:

  • 3 Стаканчики из полистирола;
  • Вода;
  • Весы верхней чаши
  • 2 чайные ложки
  • Небольшой мешочек с растворной смесью;
  • Небольшой мешок с бетонной смесью.

Дальнейшая работа может быть предпринята в отношении введения добавок в смесь, проверки изменений температуры в смеси и эффекта изготовления бетона при различных температурах, обнаружения любых изменений pH и изучения использования различных форм бетона.Другой интересный эксперимент — посмотреть, какую роль вода играет в процессе затвердевания или отверждения.

Распространенное выражение на строительной площадке: «Не ходи по бетону, пока он не высохнет!» Один из самых простых способов показать, что отверждение бетона происходит не из-за высыхания, а из-за того, что вода фактически становится частью химического состава бетона, — это использовать принцип сохранения массы.

Учащиеся могут увидеть процесс дозирования в действии, добавив в цементные и бетонные смеси в 3-5 раз больше воды, чем требуется.Это продемонстрирует, сколько размеров частиц необходимо в бетонной смеси. Студенты испытают две смеси: воду, смешанную с бетонной смесью (цемент, мелкий и крупный заполнитель), воду и воду, смешанную с раствором (цемент и мелкий заполнитель).

История бетона — InterNACHI®

Ник Громико, CMI® и Кентон Шепард

Период времени, в течение которого был впервые изобретен бетон, зависит от того, как интерпретировать термин «бетон». Древние материалы представляли собой неочищенный цемент, полученный путем дробления и обжига гипса или известняка.Известь также относится к измельченному обожженному известняку. Когда к этим цементам добавляли песок и воду, они превращались в строительный раствор, который представлял собой гипсовидный материал, используемый для склеивания камней друг с другом. За тысячи лет эти материалы были усовершенствованы, объединены с другими материалами и, в конечном итоге, превратились в современный бетон.

Сегодняшний бетон изготавливается с использованием портландцемента, крупных и мелких заполнителей камня и песка, а также воды. Добавки — это химические вещества, добавляемые в бетонную смесь для контроля ее схватывания, и используются в основном при укладке бетона в экстремальных условиях окружающей среды, таких как высокие или низкие температуры, ветреные погодные условия и т. Д.

Прекурсор бетона был изобретен примерно в 1300 году до нашей эры, когда строители Ближнего Востока обнаружили, что, когда они покрывали внешние поверхности своих крепостей из толченой глины и стены домов тонким влажным слоем обожженного известняка, он вступал в химическую реакцию с газами в воздухе. для образования твердой защитной поверхности. Это не был бетон, но это было началом развития цемента.

Ранние цементирующие композитные материалы, как правило, включали измельченный в строительный раствор, обожженный известняк, песок и воду, которые использовались для строительства из камня, в отличие от заливки материала в форму, которая, по сути, используется в современном бетоне. бетонные формы.

Цемент, как один из ключевых компонентов современного бетона, существует уже давно. Около 12 миллионов лет назад на территории современного Израиля естественные отложения образовались в результате реакций между известняком и горючими сланцами, образовавшимися в результате самовозгорания. Однако цемент — это не бетон. Бетон — это композитный строительный материал, и ингредиенты, из которых цемент является лишь одним из них, менялись с течением времени и меняются даже сейчас. Рабочие характеристики могут изменяться в зависимости от различных сил, которым бетон должен будет противостоять.Эти силы могут быть постепенными или интенсивными, они могут исходить сверху (гравитация), снизу (пучение почвы), по бокам (боковые нагрузки) или могут принимать форму эрозии, истирания или химического воздействия. Компоненты бетона и их пропорции называются дизайнерской смесью.

Раннее использование бетона

Первые бетонные конструкции были построены набатейскими торговцами или бедуинами, которые оккупировали и контролировали ряд оазисов и создали небольшую империю в регионах южной Сирии и северной Иордании примерно в 6500 году до нашей эры. .Позже они обнаружили преимущества гидравлической извести, то есть цемента, который затвердевает под водой, и к 700 г. до н.э. они строили печи для производства раствора для строительства домов из щебня, бетонных полов и подземных водонепроницаемых цистерн. Цистерны держались в секрете и были одной из причин, по которой набатеи смогли процветать в пустыне.

При изготовлении бетона Набатеи понимали необходимость сохранять смесь как можно более сухой или с минимальной оседанием, поскольку избыток воды создает пустоты и слабые места в бетоне.Их строительные практики включали утрамбовку свежеуложенного бетона специальными инструментами. В процессе утрамбовки образуется больше геля, который представляет собой связующий материал, образующийся в результате химических реакций, происходящих во время гидратации, которые связывают частицы и агрегатируются вместе.


Древнее здание Набатеи

Как и у римлян, 500 лет спустя, у Набатеев был доступный на местном уровне материал, который можно было использовать для создания водонепроницаемого цемента.На их территории были крупные поверхностные месторождения мелкодисперсного кварцевого песка. Просачивание грунтовых вод через кремнезем может превратить его в пуццолановый материал, представляющий собой песчаный вулканический пепел. Чтобы сделать цемент, набатеи обнаружили отложения, зачерпнули этот материал и соединили его с известью, а затем нагрели в тех же печах, которые они использовали для изготовления своей керамики, поскольку целевые температуры лежали в том же диапазоне.

Примерно к 5600 году до нашей эры вдоль реки Дунай в районе бывшей Югославии дома были построены с использованием бетона для полов.

Египет

Примерно за 3000 лет до нашей эры древние египтяне использовали грязь, смешанную с соломой, для изготовления кирпичей. Грязь с соломой больше похожа на саман, чем на бетон. Тем не менее, они также использовали гипс и известковые растворы при строительстве пирамид, хотя большинство из нас считает раствор и бетон двумя разными материалами. Для постройки Великой пирамиды в Гизе потребовалось около 500 000 тонн строительного раствора, который использовался в качестве подстилки для облицовочных камней, образующих видимую поверхность законченной пирамиды.Это позволило каменщикам вырезать и устанавливать облицовочные камни с открытыми швами не более 1/50 дюйма.


Облицовочный камень пирамиды


Китай

Примерно в то же время северные китайцы использовали форму цемента при строительстве лодок и при строительстве Великой китайской стены. Спектрометрические испытания подтвердили, что ключевым ингредиентом строительного раствора, использованного в Великой китайской стене и других древних китайских сооружениях, был клейкий клейкий рис. Некоторые из этих построек выдержали испытание временем и противостояли даже современным попыткам сноса.


Рим

К 600 г. до н.э. греки открыли природный пуццолан, который при смешивании с известью приобрел гидравлические свойства, но греки были далеко не так успешны в строительстве из бетона, как римляне. К 200 г. до н.э. римляне очень успешно строили из бетона, но это не было похоже на бетон, который мы используем сегодня. Это был не пластиковый текучий материал, налитый в формы, а больше похожий на зацементированный щебень. Римляне строили большинство своих построек, складывая камни разных размеров и вручную заполняя промежутки между камнями раствором.Над землей стены как внутри, так и снаружи были облицованы глиняными кирпичами, которые также служили формой для бетона. Кирпич имел небольшую структурную ценность или не имел ее вообще, и их использовали в основном в косметических целях. До этого времени и в большинстве мест того времени (включая 95% Рима) обычно используемые растворы представляли собой простой известняковый цемент, который медленно затвердевает от реакции с переносимым по воздуху углекислым газом. Истинной химической гидратации не произошло. Эти минометы были слабыми.

Для более грандиозных и искусных структур римлян, а также для их наземной инфраструктуры, требующей большей прочности, они делали цемент из вулканического песка с естественной реакцией под названием harena fossicia .Для морских сооружений и сооружений, подверженных воздействию пресной воды, таких как мосты, доки, ливневые стоки и акведуки, они использовали вулканический песок под названием пуццуолана. Эти два материала, вероятно, представляют собой первое крупномасштабное использование действительно цементирующего вяжущего. Pozzuolana и harena fossicia химически реагируют с известью и водой, гидратируются и затвердевают в каменную массу, которую можно использовать под водой. Римляне также использовали эти материалы для строительства больших сооружений, таких как римские бани, Пантеон и Колизей, и эти сооружения сохранились до сих пор.В качестве добавок они использовали животный жир, молоко и кровь — материалы, которые отражают очень элементарные методы. С другой стороны, помимо использования природных пуццоланов, римляне научились производить два типа искусственных пуццоланов — кальцинированную каолинитовую глину и кальцинированные вулканические камни, которые, наряду с впечатляющими строительными достижениями римлян, являются свидетельством высокого уровня технической сложности для того времени.

Пантеон


Построенный римским императором Адрианом и завершенный в 125 году нашей эры, Пантеон имеет самый большой из когда-либо построенных неармированных бетонных куполов.Купол 142 фута в диаметре и имеет 27-футовое отверстие, называемое окулусом, на вершине, которая находится на высоте 142 фута над полом. Он был построен на месте, вероятно, начав над внешними стенами и создав все более тонкие слои по мере продвижения к центру.


Пантеон имеет внешние фундаментные стены шириной 26 футов и глубиной 15 футов, сделанные из пуццоланового цемента (извести, химически активного вулканического песка и воды), утрамбованного поверх слоя плотного каменного заполнителя.То, что купол все еще существует, — это случайность. Оседание и движение в течение почти 2000 лет, наряду со случайными землетрясениями, создали трещины, которые обычно ослабляли бы структуру настолько, что к настоящему времени она должна была бы разрушиться. Наружные стены, поддерживающие купол, содержат семь равномерно расположенных ниш с камерами между ними, которые выходят наружу. Эти ниши и камеры, изначально спроектированные только для минимизации веса конструкции, тоньше основных частей стен и действуют как контрольные соединения, контролирующие расположение трещин.Напряжения, вызванные движением, снимаются за счет трещин в нишах и камерах. Это означает, что купол по существу поддерживается 16 толстыми, конструктивно прочными бетонными столбами, образованными частями внешних стен между нишами и камерами. Другим методом снижения веса было использование очень тяжелых заполнителей с низкой структурой и использование более легких и менее плотных заполнителей, таких как пемза, высоко в стенах и в куполе. Стенки также сужаются по толщине, чтобы уменьшить вес наверху.

Римские гильдии

Еще одним секретом успеха римлян было использование ими торговых гильдий. У каждой профессии была гильдия, члены которой отвечали за передачу своих знаний о материалах, методах и инструментах ученикам и римским легионам. Помимо боевых действий, легионы обучались самодостаточности, поэтому они также обучались методам строительства и технике.

Технологические вехи

В средние века технология производства бетона поползла назад.После падения Римской империи в 476 году нашей эры методы изготовления пуццоланового цемента были утеряны, пока в 1414 году не было обнаружено рукописей, описывающих эти методы, и возродился интерес к строительству из бетона.

Только в 1793 году технология сделала большой шаг вперед, когда Джон Смитон открыл более современный метод производства гидравлической извести для цемента. Он использовал известняк, содержащий глину, которую обжигали до тех пор, пока она не превратилась в клинкер, который затем измельчал в порошок.Он использовал этот материал при исторической перестройке маяка Эддистоун в Корнуолле, Англия.

Версия Смитона (третья) маяка Эддистоун, завершенная в 1759 году.

Спустя 126 лет он разрушился из-за эрозии скалы, на которой он стоял.

Наконец, в 1824 году англичанин по имени Джозеф Аспдин изобрел портландцемент путем обжига мелко измельченного мела и глины в печи до удаления углекислого газа.Он был назван «портлендским» цементом, потому что он напоминал высококачественный строительный камень, найденный в Портленде, Англия. Широко распространено мнение, что Аспдин был первым, кто нагрел глинозем и кремнезем до точки стеклования, что привело к плавлению. В процессе стеклования материалы становятся стеклоподобными. Аспдин усовершенствовал свой метод, тщательно распределив известняк и глину, измельчив их, а затем обожгив полученную смесь в клинкер, который затем измельчили в готовый цемент.

Состав современного портландцемента

До открытия портландцемента и в течение нескольких лет после этого использовались большие количества природного цемента, который производился путем сжигания смеси извести и глины природного происхождения.Поскольку ингредиенты натурального цемента смешаны по своей природе, его свойства сильно различаются. Современный портландцемент производится по строгим стандартам. Некоторые из многих соединений, содержащихся в нем, важны для процесса гидратации и химических характеристик цемента. Его получают путем нагревания смеси известняка и глины в печи до температур от 1300 ° F до 1500 ° F. До 30% смеси становится расплавленным, но остальная часть остается в твердом состоянии, подвергаясь химическим реакциям, которые могут быть медленными.В конечном итоге смесь образует клинкер, который затем измельчают в порошок. Небольшая часть гипса добавляется, чтобы замедлить скорость гидратации и сохранить бетон более пригодным для обработки. Между 1835 и 1850 годами впервые были проведены систематические испытания для определения прочности цемента на сжатие и растяжение, а также первые точные химические анализы. Только в 1860 году были впервые произведены портлендские цементы современного состава.

Обжиговые печи

В первые дни производства портландцемента печи были вертикальными и стационарными.В 1885 году английский инженер разработал более эффективную печь, которая была горизонтальной, слегка наклонной и могла вращаться. Вращающаяся печь обеспечивала лучший контроль температуры и лучше справлялась с перемешиванием материалов. К 1890 году на рынке доминировали вращающиеся печи. В 1909 году Томас Эдисон получил патент на первую длинную печь. Эта печь, установленная на заводе Edison Portland Cement Works в Нью-Виллидж, штат Нью-Джерси, имела длину 150 футов. Это было примерно на 70 футов длиннее, чем используемые в то время печи. Промышленные печи сегодня могут достигать 500 футов в длину.


Вращающаяся печь

Вехи строительства

Хотя были исключения, в течение 19 -х годов века бетон использовался в основном для промышленных зданий. Он считался социально неприемлемым в качестве строительного материала по эстетическим соображениям. Первое широкое использование портландцемента в жилищном строительстве было в Англии и Франции между 1850 и 1880 годами французом Франсуа Куанье, который добавил стальные стержни, чтобы предотвратить распространение наружных стен, а затем использовал их в качестве элементов изгиба.Первым домом, построенным из железобетона, был коттедж для прислуги, построенный в Англии Уильямом Б. Уилкинсоном в 1854 году. В 1875 году американский инженер-механик Уильям Уорд завершил строительство первого дома из железобетона в США. Он до сих пор стоит в Порт-Честере, штат Нью-Йорк. Уорд усердно вел записи о строительстве, поэтому об этом доме известно очень много. Он был построен из бетона из-за страха его жены перед огнем, и, чтобы быть более социально приемлемым, он был спроектирован так, чтобы напоминать каменную кладку.Это было началом того, что сегодня является отраслью с оборотом в 35 миллиардов долларов, в которой только в США работает более 2 миллионов человек.


Дом, построенный Уильямом Уордом, обычно называют Замком Уорда.

В 1891 году Джордж Варфоломей залил первую бетонную улицу в США, и она существует до сих пор. Бетон, используемый для этой улицы, испытан на давление около 8000 фунтов на квадратный дюйм, что примерно вдвое превышает прочность современного бетона, используемого в жилищном строительстве.


Корт-стрит в Беллефонтене, штат Огайо, которая является старейшей бетонной улицей в США.S.

К 1897 году Sears Roebuck продавала бочки импортного портландцемента емкостью 50 галлонов по цене 3,40 доллара за штуку. Хотя в 1898 году производители цемента использовали более 90 различных рецептур, к 1900 году базовые испытания — если не методы производства — стали стандартизованными.

В конце 19, и века, использование железобетона более или менее одновременно осваивалось немцем Г.А. Уэйсс, француз Франсуа Хеннебик и американец Эрнест Л.Выкуп. Рэнсом начал строительство из железобетона в 1877 году и запатентовал систему, в которой использовались скрученные квадратные стержни для улучшения связи между сталью и бетоном. Большинство построенных им построек были промышленными.

Hennebique начала строить дома из стали во Франции в конце 1870-х годов. Он получил патенты во Франции и Бельгии на свою систему и добился большого успеха, в конечном итоге построив империю, продавая франшизы в крупных городах. Он продвигал свой метод, читая лекции на конференциях и разрабатывая стандарты своей компании.Как и Рэнсом, большинство построек, построенных Хеннебиком, были промышленными. В 1879 году Уэйсс купил права на систему, запатентованную французом по имени Монье, который начал использовать сталь для армирования бетонных цветочных горшков и контейнеров для растений. Wayss продвигал систему Wayss-Monier.

В 1902 году Август Перре спроектировал и построил многоквартирный дом в Париже, используя железобетон для колонн, балок и перекрытий. В здании не было несущих стен, но у него был элегантный фасад, который помог сделать бетон более социально приемлемым.Здание вызвало всеобщее восхищение, и бетон стал более широко использоваться как архитектурный материал, а также как строительный материал. Его дизайн повлиял на проектирование железобетонных зданий в последующие годы.


25 Rue Franklin в Париже, Франция

В 1904 году в Цинциннати, штат Огайо, было построено первое бетонное высотное здание. Его высота составляет 16 этажей или 210 футов.


The Ingalls Building в Цинциннати, Огайо

В 1911 году в Риме был построен мост Рисорджименто.Его ширина составляет 328 футов.


Римский мост Рисорджименто

В 1913 году первая партия товарной смеси была доставлена ​​в Балтимор, штат Мэриленд. Четыре года спустя Национальное бюро стандартов (ныне Национальное бюро стандартов и технологий) и Американское общество испытаний и материалов (ныне ASTM International) разработали стандартную формулу портландцемента.

В 1915 году Matte Trucco построил пятиэтажный автозавод Fiat-Lingotti в Турине из железобетона.На крыше здания находился автомобильный испытательный полигон.


Автозавод Fiat-Lingotti в Турине, Италия

Эжен Фрейссине был французским инженером и пионером в использовании железобетонных конструкций. В 1921 году он построил два гигантских ангара для дирижаблей с параболической аркой в ​​аэропорту Орли в Париже. В 1928 году он получил патент на предварительно напряженный бетон.


Ангар для дирижаблей с параболической аркой в ​​аэропорту Орли в Париже, Франция


Строительство ангара для дирижаблей

Воздухововлечение

В 1930 году количество воздухововлекающих агентов значительно увеличилось. устойчивость бетона к замерзанию и улучшенная его удобоукладываемость.Воздухововлечение стало важным шагом в улучшении долговечности современного бетона. Воздухововлечение — это использование агентов, которые при добавлении в бетон во время перемешивания создают множество очень маленьких пузырьков воздуха, расположенных близко друг к другу, и большинство из них остаются в затвердевшем бетоне. Бетон затвердевает в результате химического процесса, называемого гидратацией. Для гидратации бетон должен иметь водоцементное соотношение 25 частей воды на 100 частей цемента. Вода, превышающая это соотношение, является избыточной водой и помогает сделать бетон более пригодным для укладки и отделочных работ.По мере высыхания и затвердевания бетона излишки воды испаряются, оставляя поверхность бетона пористой. В эти поры может попадать вода из окружающей среды, такая как дождь или талый снег. Морозная погода может превратить эту воду в лед. Когда это происходит, вода расширяется, создавая небольшие трещины в бетоне, которые будут увеличиваться по мере повторения процесса, что в конечном итоге приведет к отслаиванию поверхности и ее разрушению, называемому отслаиванием. Когда бетон увлекается воздухом, эти крошечные пузырьки могут слегка сжиматься, поглощая часть напряжения, создаваемого расширением, когда вода превращается в лед.Вовлеченный воздух также улучшает удобоукладываемость, поскольку пузырьки действуют как смазка между заполнителем и частицами в бетоне. Захваченный воздух состоит из более крупных пузырьков, застрявших в бетоне, и не считается полезным.

Тонкая оболочка

Опыт в строительстве из железобетона в конечном итоге позволил разработать новый способ строительства из бетона; Метод тонкой оболочки включает в себя строительные конструкции, такие как крыши, с относительно тонкой оболочкой из бетона.Купола, арки и сложные кривые обычно строятся с помощью этого метода, поскольку они имеют естественные формы. В 1930 году испанский инженер Эдуардо Торроха спроектировал для рынка Альхесирас невысокий купол толщиной 3½ дюйма и шириной 150 футов. Стальные тросы использовались для образования натяжного кольца. Примерно в то же время итальянец Пьер Луиджи Нерви начал строительство ангаров для ВВС Италии, как показано на фото ниже.


Монтируемые на месте ангары для ВВС Италии

Ангары были отлиты на месте, но для большей части работ Nervi использовался сборный бетон.

Вероятно, наиболее опытным человеком, когда дело дошло до строительства с использованием методов бетонной оболочки, был Феликс Кандела, испанский математик-инженер-архитектор, который практиковал в основном в Мехико. Крыша лаборатории космических лучей в университете Мехико была построена толщиной 5/8 дюйма. Его фирменной формой был гиперболический параболоид. Хотя здание, показанное на фотографии ниже, не было спроектировано Канделой, это хороший пример гиперболической параболоидной крыши.


Гиперболическая параболоидная крыша церкви в Боулдере, штат Колорадо


Та же строящаяся церковь

Некоторые из самых ярких крыш в мире были построены с использованием тонкослойной технологии, как показано ниже.


Сиднейский оперный театр в Сиднее, Австралия

Плотина Гувера

В 1935 году плотина Гувера была завершена после заливки примерно 3250000 ярдов бетона, с дополнительными 1110000 ярдами, использованными на электростанции и другие сооружения, связанные с плотиной. Имейте в виду, что это произошло менее чем через 20 лет после того, как была установлена ​​стандартная рецептура цемента.


Колонны блоков, заполняемые бетоном на плотине Гувера в феврале 1934 г.

Инженеры Бюро мелиорации подсчитали, что если бетон был помещен в одну монолитную заливку, строительство дамбы потребовалось бы 125 лет. остыть, и напряжения от выделяемого тепла и сжатия, которое происходит при застывании бетона, могут привести к растрескиванию и разрушению конструкции.Решение заключалось в том, чтобы залить плотину серией блоков, образующих колонны, при этом некоторые блоки были размером до 50 квадратных футов и высотой 5 футов. Каждая секция высотой 5 футов имеет ряд установленных труб диаметром 1 дюйм, по которым перекачивается речная вода, а затем механически охлажденная вода для отвода тепла. Как только бетон перестал сжиматься, трубы были заполнены раствором. Образцы бетонного ядра, испытанные в 1995 году, показали, что бетон продолжает набирать прочность и имеет прочность на сжатие выше среднего.


Верхняя часть плотины Гувера показана в момент ее первого заполнения

Плотина Гранд-Кули

Плотина Гранд-Кули в Вашингтоне, построенная в 1942 году, является крупнейшей бетонной конструкцией из когда-либо существовавших. построен. Он содержит 12 миллионов ярдов бетона. Раскопки потребовали удаления более 22 миллионов кубических ярдов земли и камня. Чтобы уменьшить количество грузовых перевозок, была построена конвейерная лента длиной 2 мили. В местах фундамента цементный раствор закачивали в отверстия, пробуренные глубиной от 660 до 880 футов (в граните), чтобы заполнить любые трещины, которые могли ослабить землю под плотиной.Чтобы избежать обрушения котлована под весом покрывающих пород, в землю были вставлены 3-дюймовые трубы, по которым закачивалась охлажденная жидкость из холодильной установки. Это заморозило землю, сделав ее достаточно стабилизированной, чтобы строительство могло продолжаться.


Плотина Гранд-Кули

Бетон для плотины Гранд-Кули укладывался теми же методами, что и плотина Гувера. После помещения в колонны холодная речная вода перекачивалась по трубам, встроенным в затвердевающий бетон, снижая температуру в формах с 105 ° F (41 ° C) до 45 ° F (7 ° C).Это привело к сокращению дамбы примерно на 8 дюймов в длину, и образовавшиеся щели были заполнены раствором.


Строящаяся плотина Гранд-Кули

Высотное строительство

За годы, прошедшие после постройки Ингаллз-билдинг в 1904 году, большинство высотных зданий были построены из стали. Строительство в 1962 году 60-этажных башен-близнецов Бертрана Голдберга в Чикаго вызвало новый интерес к использованию железобетона для строительства высотных зданий.

Самое высокое сооружение в мире (по состоянию на 2011 год) было построено из железобетона. Бурдж-Халифа в Дубае в Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) имеет высоту 2717 футов.

Вот несколько фактов:

  • Это многофункциональная структура с гостиницей, офисными и торговыми помещениями, ресторанами, ночными клубами, бассейнами и 900 резиденциями.
  • В строительстве использовано 431 600 кубических метров бетона и 61 000 тонн арматуры.
  • Вес пустого здания составляет около 500 000 тонн, примерно столько же, сколько миномет, использованный при строительстве Великой пирамиды в Гизе.
  • Бурдж-Халифа может одновременно вместить 35 000 человек.
  • Чтобы преодолеть 160 этажей, некоторые из 57 лифтов перемещаются со скоростью 40 миль в час.
  • Жаркий влажный климат Дубая в сочетании с кондиционированием воздуха, необходимым для поддержания наружной температуры, превышающей 120 ° F, производит столько конденсата, что он собирается в сборном баке в подвале и используется для орошения ландшафтов.


Бурдж-Халифа в Дубае

Великая пирамида в Гизе была самым высоким сооружением в мире, созданным руками человека, около 4000 лет назад.Строительство здания на 568 футов выше Бурдж-Халифа планируется завершить в 2016 году в Кувейте.

************************

Эта статья является первой в серии, которая поможет инспекторам InterNACHI понять характеристики и визуально осмотреть бетон.

Бетон, многовековой материал, получает новый рецепт

В любой день компания Central Concrete в Сан-Хосе, Калифорния, делает то, что бетонные компании делали веками: комбинирует песок, гравий, воду и цемент для создания жидкий навоз, который используется в строительстве.

Но Central — одна из немногих компаний, стоящих в авангарде движения за более экологичный бетон — все чаще экспериментирует с некоторыми совершенно новыми смесями.

В одной части завода углекислый газ от химической газовой компании вводится в бетон, задерживая этот парниковый газ и удерживая его вне атмосферы, где он будет способствовать глобальному потеплению. В другом месте инженеры возятся с рецептом бетона, пробуя заменители цемента, который составляет около 15 процентов смеси и действует как клей, скрепляющий все вместе.Цемент, однако, также ответственен за большую часть выбросов углерода из бетона — выбросы настолько высоки, что некоторые отказались от бетона в пользу альтернативных строительных материалов, таких как массивная древесина и бамбук.

Оказывается, бетон серьезно загрязняет окружающую среду.

Самый широко используемый строительный материал на планете, он дал нам скульптурные здания, прочные мосты и плотины, гаражи и множество других сооружений, которые нас окружают. Но на бетон также приходится около 8 процентов глобальных выбросов углерода.Если бы бетон был страной, он бы занимал третье место по выбросам после Китая и США.

Только в Соединенных Штатах в прошлом году было произведено 370 миллионов кубических ярдов бетона, из которых почти 40 процентов ушло на коммерческую недвижимость, по данным торговой группы Национальной ассоциации товарного бетона.

В последние десятилетия архитекторы, девелоперы и политики, стремящиеся снизить углеродный след зданий, сосредоточили свое внимание на сокращении энергопотребления за счет повышения эффективности освещения, отопления и других систем.Чтобы еще больше снизить выбросы, они обращают внимание не только на эксплуатационные вопросы, но и на углерод, выделяемый при производстве и транспортировке материалов, из которых состоят конструкции, или так называемый воплощенный углерод. Все внимание приковано к бетону, потому что в зданиях используется очень много его, от фундамента до самых верхних этажей.

«Люди все больше понимают, откуда исходит глобальное потепление», — сказала Аманда Камински, руководитель консалтинговой фирмы Building Product Ecosystems в Нью-Йорке.«Бетон отвечает за непропорционально большой кусок».

Central, часть компании U.S. Concrete, производителя из Техаса, добивается прогресса в решении этой проблемы: бетон с низким уровнем выбросов составляет 70 процентов материала, который компания производит ежегодно, по сравнению с 20 процентами в начале 2000-х годов. Стремление завода к обезуглероживанию «действительно ускорилось за последние три года», — сказал Херб Бертон, вице-президент и генеральный менеджер западного региона США.

Guiding Central — это У.Национальная исследовательская лаборатория С.Бетон на заводе в Сан-Хосе. Лаборатория, возглавляемая инженером Аланой Гуццеттой, тщательно изучает технологии и продукты, разработанные другими компаниями, решая, стоит ли их испытывать и, в конечном итоге, использовать их в своей деятельности.

Однако возиться с рецептом бетона не ново. Римляне использовали формулу с участием извести и вулканической породы. В начале 19 века английский каменщик изобрел портландцемент, который до сих пор является наиболее широко используемым типом, производство которого включает в себя соединение известняка и глины и нагревание до высоких температур.Сегодня для каждого строительного объекта используется собственная бетонная смесь, разработанная инженерами-строителями с учетом того, как и где она будет использоваться.

До того, как изменение климата стало насущной проблемой, производители бетона стремились сократить количество цемента в своих смесях по той простой причине, что он был дорогостоящим, отчасти из-за энергоемкого нагрева при его производстве.

Десятилетия назад они начали заменять часть цемента более дешевой летучей золой, побочным продуктом угольных заводов, и шлаком, побочным продуктом производства стали.Использование таких материалов имело дополнительное преимущество в виде отвода их от свалок, а также было обнаружено, что они улучшают характеристики бетона. Только в последние годы бетон с летучей золой и шлаком стал продвигаться как более экологичный продукт.

Но теперь есть загвоздка: сейчас, когда угольные электростанции выводятся из эксплуатации, летучей золы не так много, как раньше. Падение производства стали в некоторых частях страны сделало дефицит шлака. Нехватка привела к росту цен на эти материалы, что усугубило необходимость экспериментов с альтернативными бетонными смесями.

Эксперименты также были вызваны спросом со стороны архитекторов и разработчиков, которые хотят, чтобы их здания были экологичными, компаний, стремящихся достичь амбициозных целей по выбросам углерода, и правительств, проводящих политику по снижению выбросов углерода. Это движение проявляется на самых разных фронтах.

Переработанное бывшее в употреблении стекло, которое в противном случае могло бы быть отправлено на свалки, измельчается в порошок, известный как пуццолан из матового стекла, который можно использовать вместо цемента в бетоне.

По данным торговой группы Portland Cement Association, цементная промышленность продвигает портланд-известняковый цемент, который снижает выбросы углерода на 10 процентов.

Несколько новых способов сделать бетон более экологичным с использованием отработанного углекислого газа.

Компания CarbonCure Technologies, базирующаяся в Галифаксе, Новая Шотландия, изобрела процесс, который включает введение жидкого диоксида углерода в бетон во время смешивания. Это не только предотвращает попадание парниковых газов в воздух, но также укрепляет бетон и снижает количество необходимого цемента.

На данный момент бетон CarbonCure имеет чистое снижение выбросов углерода только от 5 до 7 процентов, но эта технология уже внедрена на 225 заводах в Соединенных Штатах.Недавно Central использовала технологию CarbonCure для бетона, поставляемого LinkedIn для штаб-квартиры площадью 245 000 квадратных футов, которую сетевая компания строит в Маунтин-Вью, Калифорния.

Blue Planet, базирующаяся в Лос-Гатосе, Калифорния, использует собранный углекислый газ. из выхлопной трубы электростанции для производства синтетического известняка, который заменяет песок и гравий в бетоне. Хотя Blue Planet все еще тестирует свою технологию, Central уже использовала свой заполнитель для заливки бетона в международном аэропорту Сан-Франциско.

Другие компании, в том числе Solidia Technologies в Пискатауэй, штат Нью-Джерси, и BioMason в Дареме, штат Северная Каролина, разработали процессы, которые используются для изготовления литых бетонных изделий, таких как брусчатка и плитка.

Central следит за всеми действиями.

Это правильный подход, — сказал Джереми Грегори, исполнительный директор Concrete Sustainability Hub, отраслевой группы Массачусетского технологического института. «Я не вижу ни одной технологии, которая изменит правила игры», — добавил он.»Это будет комбинация вещей».

Зеленый бетон может быть дороже, сказал Джей Моро, исполнительный директор американского подразделения агрегатов и строительных материалов швейцарской компании LafargeHolcim. В прошлом месяце LafargeHolcim изготовила бетонную смесь, которая снижает выбросы углерода на 30 процентов, как стандартную часть своих предложений. Но поскольку компания создает смеси, снижающие углерод на 50 процентов, бетон может стоить на 5 процентов дороже, сказал г-н Моро.

Central заявила, что сохранила цену на свой бетон с низким уровнем выбросов на одном уровне с обычным бетоном, надеясь привлечь клиентов, которые хотят уменьшить углеродный след своих зданий.

«Мы рассматриваем это как рыночный фактор и способ выиграть больше проектов», — сказал г-н Бертон.

Производство сборного железобетона и окружающая среда

Сборный железобетон, как строительный материал, имеет преимущество перед другими материалами во многих аспектах устойчивого развития, но сборный железобетон может быть экологически безопасным и в других отношениях.

Автор: Джоан Ширикян-Хесселтон

Производство сборного железобетона имеет существенное экологическое преимущество по сравнению со строительством аналогичных изделий на стройплощадке.Хотя это может быть чем-то, что мы считаем само собой разумеющимся, это преимущество всегда было важным компонентом любого сборного железобетона, и в сегодняшнем экологически сознательном мире оно становится более важным компонентом сборных железобетонных изделий с добавленной стоимостью.

Сборные элементы имеют много естественных преимуществ перед заливкой бетона на стройплощадке. Условия окружающей среды на объекте сборного железобетона гораздо более стабильны, и с ними можно справиться гораздо лучше, чем на строительной площадке, что приводит к лучшему качеству.Это предотвращает отходы от продуктов, которые выбракованы из-за несоответствия. Это также позволяет лучше контролировать и контролировать сырье, чем при заливке на строительной площадке. Заливка на месте также приводит к неожиданным задержкам, которые приводят к потере бетона из-за неправильной последовательности подачи готовой смеси. С этими проблемами легче справиться на заводе по производству сборного железобетона, в результате чего продукт будет производиться более экологически чистым способом.

Поскольку производственное предприятие представляет собой относительно стабильную среду, оно также лучше оборудовано для работы с другими элементами, которые могут быть потенциальными нарушителями окружающей среды.Какие бы системы ни устанавливались, важно помнить, что существует множество федеральных и местных нормативных актов, касающихся контроля стока технологической воды, выбросов в атмосферу и даже шума.

Как часто мы думаем о формах и станинах, используемых на предприятиях по производству сборного железобетона? Это, конечно, не одноразовые предметы. Стальные формы обеспечивают устойчивое производство, поскольку во всех типах форм используются компоненты, которые можно менять местами, что позволяет изготавливать изделия разного размера. Даже когда специальные формы изготавливаются из фанеры, они обычно используются для многократной заливки.На строительной площадке часто можно найти формы, которые выбрасывают после однократного использования.

В сочетании с перечисленными выше основными экологическими преимуществами, присущими предприятиям по производству сборного железобетона, можно предпринять ряд экологически безопасных инициатив с относительно небольшими изменениями в работе завода по производству сборного железобетона и производственных процессах. В случае их реализации они окажут положительное влияние на окружающую среду и безопасность.

Менее токсичные материалы

Form oil традиционно использовалось в качестве разделительной смазки на основе минерального масла.Минеральное масло может повлиять на здоровье рабочих; загрязняют почву, воду и воздух; легко воспламеняется; не считается биоразлагаемым; и, в зависимости от количества и состояния, может потребоваться утилизация как опасные отходы. Доступны масла новой формы, которые содержат смесь биоразлагаемых масел (морской эфир, медицинское белое масло и растительное масло) и являются нетоксичными. Многие производители сборных железобетонных изделий начинают экспериментировать с этими нетоксичными маслами.

Соляная кислота традиционно использовалась на предприятиях по производству сборного железобетона для удаления бетона и ржавчины с форм.Однако в настоящее время существуют биоразлагаемые нетоксичные материалы, которые могут заменить соляную кислоту и устранить опасность для окружающей среды и безопасности.

Многие краски и герметики, используемые для изготовления готовой продукции, содержат летучие органические соединения (ЛОС), которые выделяются в виде газов и содержат различные химические вещества. Некоторые химические вещества оказывают краткосрочное и даже долгосрочное вредное воздействие на здоровье. Многие менее токсичные краски и герметики могут заменить эти продукты. Опять же, это не только безопаснее для сотрудников, но и является экологически чистой альтернативой более токсичным продуктам.Это также делает уборку и утилизацию контейнеров более легкими и экономичными, сохраняя при этом безопасность
сотрудников, окружающей среды и общества.

Добавки

Добавки используются в бетонных смесях в очень малых количествах и поэтому оказывают незначительное воздействие на окружающую среду. Их использование важно, поскольку они обеспечивают дополнительные преимущества для бетона и окружающей среды. Добавки могут уменьшить необходимое количество воды, не увеличивая выбросы; повысить долговечность за счет повышения морозостойкости бетона; и помогают контролировать схватывание бетона.

Управление отходами

Армирование сборного железобетона аналогично арматуре, устанавливаемой на строительной площадке. Однако, когда сборщик железобетонных изделий подготавливает сталь и сетку на объекте сборного железобетона, контроль лучше, чем когда подрядчик делает это на стройплощадке. Опять же, сборный железобетон использует меньше сырья и природных ресурсов.

Технологическая вода также может быть утилизирована, очищена и повторно использована. Количество воды, которое можно использовать для каждой партии, будет зависеть от системы рекуперации и типа очистки.Однако при надлежащем мониторинге и обслуживании процесс можно усовершенствовать. Области мойки оборудования могут обеспечить улавливание, фильтрацию и повторное использование воды, но важно обеспечить правильное обращение с технологической водой.

Выбросы в атмосферу

Выбросы в атмосферу всегда необходимо контролировать. Никогда не должно быть видимых облаков пыли на объекте или вокруг него. Мешковые камеры и фильтры необходимо поддерживать в надлежащем состоянии. Дороги на объекте также необходимо поддерживать в таком состоянии, чтобы не было пыли.В целях безопасности и уменьшения запыленности необходимо обеспечить правильную скорость. Всегда полезно иметь мощеные дороги, так как это помогает удерживать пыль, хотя это не всегда возможно. Когда какой-либо тип подавляющего вещества используется во дворе или на проезжей части, важно, чтобы он был экологически чистым.

Паспорта безопасности материалов (MSDS)

должны всегда проверяться при выборе материала, и они должны быть рассмотрены сотрудниками и добавлены в файл MSDS.

Многие пилы, используемые на предприятиях по производству сборного железобетона, оснащены вакуумными приспособлениями для снижения выбросов твердых частиц.Другие методы работы, такие как создание рабочих мест, которые позволяют доставлять продукт в определенное место, где обеспечена надлежащая вентиляция, могут использоваться для устранения выбросов и воздействия. В такой ситуации, как и в случае с системами рукавных фильтров, необходимо надлежащее обслуживание фильтра.

Шум

Шум необходимо контролировать. Это одновременно угроза безопасности и экологическая проблема. С появлением самоуплотняющегося бетона (SCC) необходимость в использовании вибраторов снизилась.Это значительно снизило уровень шума на многих объектах и ​​в целом улучшило окружающую среду внутри объекта.

В зависимости от объекта и населенного пункта может потребоваться учесть шум во дворе. Некоторые объекты имеют ограниченное время работы или построены звуковые барьеры, чтобы помочь заблокировать часть шума, чтобы позволить работать рано утром и поздно вечером, не мешая окружающим.

Прочие

Независимо от того, управляет ли предприятие собственным автопарком или использует наемные перевозки, важно обеспечить надлежащее техническое обслуживание всех транспортных средств, чтобы продукция не перевозилась на грузовиках, выбрасывающих несоответствующие выхлопные газы.

Домашнее хозяйство — еще один важный компонент, влияющий на все аспекты работы предприятия по производству сборного железобетона. Плохая уборка отрицательно скажется на безопасности, охране окружающей среды и качестве продукции. Если ведется домашнее хозяйство, сотрудники будут гордиться своей работой и помещением. Было показано, что гордость и уважение, которые порождает хорошее ведение домашнего хозяйства, повлияют на все другие аспекты работы на предприятии.

Завод — не единственное место, где заботятся об окружающей среде. Офисная деятельность также должна уважать окружающую среду.Переработка — важная часть любого бизнеса. По всему предприятию должны быть соответствующие контейнеры, позволяющие разделять материалы для вторичной переработки. Поначалу может быть сложно изменить поведение людей, но с определенным временем, поддержкой и, возможно, некоторыми новаторскими вводными программами, это может быть достигнуто.

Вторичная переработка распространяется не только на бумагу в офисе и металл в магазине. Электронное оборудование можно утилизировать различными способами (см. Сопутствующие статьи об устойчивом развитии в этом выпуске).Устаревшие компьютеры и сотовые телефоны можно передать в приюты или школы. Сломанное оборудование необходимо утилизировать надлежащим образом, чтобы оно не попало на свалку, где оно может загрязнить природные ресурсы. Аккумуляторы, картриджи с тонером и чернилами, а также чистящие химикаты имеют механизмы безопасной утилизации. Многие товары имеют программы возврата, спонсируемые производителем. Эти программы не только экономят деньги, но и гарантируют, что неправильная утилизация опасных материалов не окажет негативного воздействия на окружающую среду.

Еще один способ помочь сохранить окружающую среду — поощрять безбумажное общение, когда это уместно. Люди часто распечатывают электронные письма и другие материалы, даже если печатная копия им не нужна. Обсуждения с сотрудниками могут генерировать планы и идеи о том, как стать более экологически чистыми в этой области. И это сэкономит деньги.

Важно, чтобы сотрудники знали и соблюдали все соответствующие федеральные, государственные и провинциальные правила и нормы. Как и в случае с большинством регулирующих органов, могут потребоваться различные разрешения в зависимости от того, чем занимается завод, какие материалы используются и даже где ведется бизнес.Безопасность и охрана окружающей среды дополняют друг друга; однако каждый из них требует очень строгого учета, конкретной документации и отчетности, независимой друг от друга.

Важно рассматривать все эти темы ежедневно. Осуществляя деятельность таким образом, чтобы сохранить окружающую среду и обеспечить безопасность завода, производство и бизнес будут сохранены для будущих поколений.

Джоан Ширикян-Хесселтон — независимый консультант по охране труда.Она имеет более чем 30-летний опыт работы в области безопасности и гигиены труда как в государственном, так и в частном секторах, в том числе десятилетний опыт работы в промышленности сборного / предварительно напряженного бетона. В прошлом она была председателем комитета по безопасности, охране здоровья и окружающей среды NPCA, а также работала в OSHA США в качестве специального государственного служащего.

экспертов предлагают приоритеты исследований для повышения экологичности бетона

Плотина Hungry Horse Dam на реке Флэтхед в Монтане помогла проложить путь использованию летучей золы в бетоне.Завершенная в 1953 году плотина была построена с использованием 120 000 метрических тонн летучей золы. Это одна из крупнейших бетонно-арочных плотин в стране.

Кредит: Бюро мелиорации

Задача сделать бетон более экологичным — уменьшить его значительный углеродный след без ущерба для рабочих характеристик — такая же, как и в случае с самым распространенным производимым материалом в мире — твердым!

Но, согласно новому отчету * Национального института стандартов и технологий (NIST), потенциальные технические характеристики, энергоэффективность и экологические преимущества делают эту проблему достойной решения.

Многие факторы определяют общее воздействие бетона на энергию и окружающую среду. Однако уменьшение количества портландцемента, который вступает в реакцию с водой, связывая весь песок, камень и другие составляющие бетона по мере его затвердевания, дает большие возможности. В зависимости от конкретного состава используемого бетона, портландцемент составляет примерно четверть общей массы и является продуктом очень энергоемкого процесса.

Почти килограмм двуокиси углерода, основного парникового газа, производится на каждый килограмм возводимого бетона.Согласно отчету, на производство портландцемента приходится более 5 процентов промышленных выбросов углекислого газа в США. Кроме того, цементная промышленность США ежегодно потребляет 400 гигаджоулей энергии. Это эквивалентно энергии, необходимой для питания более 3 миллионов домов ежегодно.

По результатам семинара экспертов, привлеченных из промышленности, академических кругов, правительства штата и федерального правительства, отчет определяет препятствия для принятия и использования бетона, в котором большие фракции (30 процентов или более) портландцемента были заменены мухой. зола от электростанций и других промышленных побочных продуктов.Выявлены препятствия для науки об измерениях, а также приоритетные темы для исследований.

Прежде чем может произойти широкое признание зеленого бетона, говорится в отчете, «необходимо преодолеть чрезмерно ограничивающие предписывающие спецификации, и необходимо продемонстрировать, что характеристики зеленого бетона эквивалентны (для бетона с использованием портландцемента) или достаточны для предполагаемое применение, которое может потребовать более высоких характеристик, чем у портландцементного бетона ».

Консенсусные высокоприоритетные темы исследования, определенные экспертами, включают:

  • Разработка инструментов и показателей для количественной оценки преимуществ и недостатков использования различных материалов в бетоне.
  • Разработка и проверка компьютерных моделей, которые могут прогнозировать характеристики сырых бетонных смесей как во время строительства, так и в долгосрочной перспективе.
  • Улучшение методов испытаний для определения характеристик таких материалов, как летучая зола, стекло, минералы и другие заменители портландцемента, чтобы определить, будут ли они работать должным образом.
  • Разработка более полного понимания химических взаимодействий, вызываемых водой, которые происходят при добавлении в бетон промышленных побочных материалов и других компонентов.

В отчете также подчеркивается важность обучения заинтересованных сторон для повышения осведомленности отрасли и понимания характеристик и возможностей альтернативных бетонных смесей.

Решение задач, выявленных на семинаре экспертов, потребует новой «измерительной науки», говорится в отчете, «для количественной оценки и обеспечения краткосрочных и долгосрочных характеристик зеленого бетона».

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *