Цемент (портландцемент) - порошкообразное вещество серого цвета, обладающее гидравлическими вяжущими свойствами. Этот порошок получается путём тонкого помола клинкера с добавлением гипса.

При взаимодействии с водой, цемент образует подвижное тесто, которое постепенно теряет свою подвижность на воздухе или в воде. Таким образом, цемент и вода – активные компоненты бетона.

Качество бетона во многом зависит от качества цемента. Длительное хранение цемента приводит к снижению его прочности. Цемент должен быть защищён от влаги и углекислого газа. За три месяца хранения цемента снижается прочность от его марки на 10-20%.

В производстве бетонной смеси используется водопроводная питьевая вода или другая вода, у которой показатель рН не меньше 4. Нельзя использовать жёсткую воду с содержанием сульфатов > 2700 мг/л. Для поливки бетона применяется вода такого же качества, как и вода, используемая для приготовления бетонной смеси.

 

Заполнители в бетоне занимают до 80% объёма. Заполнители в бетон являются инертными материалами и не вступают в химическое взаимодействие с цементом, однако они значительно влияют на структуру бетона и его свойства, изменяя сроки затвердевания, пористость, поведение при воздействии на материал нагрузки и окружающей среды.

Зёрна заполнителей скрепляются в единый монолит в результате реакции между водой и цементом. Присутствие в бетонной смеси заполнителей значительно уменьшает деформацию бетона в процессе твердения, обеспечивает получение крупных бетонных конструкций. В процессе производства бетонных смесей в качестве заполнителей, как правило, используют щебень или гравий и песок.

Наличие в бетонной смеси заполнителей резко сокращает расход цемента, который является наиболее дефицитным и дорогим компонентом. Заполнитель уменьшает усадку в несколько раз, по сравнению с усадкой чистого цементного камня.

В производстве лёгкого бетона применяют искусственные и пористые естественные заполнители, которые, благодаря своей малой плотности, уменьшают плотность бетона, улучшают теплотехнические свойства материала. Особенно высока роль заполнителей в специальных бетонах, например, в жаростойких и предназначенных для защиты от радиации.

Стоимость заполнителя, как правило, составляет 30-50% от общей стоимости бетонных конструкций. Применение доступных и более дешёвых местных заполнителей позволяет значительно снизить стоимость строительства, сокращает сроки строительства и уменьшает объём транспортных перевозок.

 

Одна из важнейших задач технологии производства бетона – правильно выбрать заполнитель. В производстве бетона применяют мелкий и крупный заполнитель. К мелким заполнителям относится искусственный или естественный песок. В качестве крупных заполнителей (более 5 мм) применяется гравий, щебень.

 

Гравием является рыхлый материал, образованный в результате выветривания (естественного разрушения) горных пород. Он состоит из окатанных зёрен 3-70 мм. В гравии могут быть зёрна большой прочности (гранитные) и малой прочности (пористый известняк).

При наличии в нём большого содержания песка, такой материал называют гравелистым песком или песчано-гравийной смесью. Для производства бетона желательно использование малоокатанной (щебневидной) формы зёрен гравия.

 

Щебень – материал, который получается в результате дробления более крупных камней из горных пород. Щебень, как правило, остроугольной формы. Для производства бетона представляет наибольший интерес щебень, по форме близкий к кубу или тетраэдру. Плоская форма щебня легко ломается, что может отразиться на прочности бетонной конструкции.

Щебень производят из гранитного камня, диабаза и других изверженных пород. Также его получают из плотных осадочных пород (известняк, доломит) или изменённых пород – кварцит. В строительстве наибольшее применение находит известняковый и гранитный щебень.

 

На свойства бетона существенное влияние оказывает зерновой состав заполнителя, его чистота и прочность. Присутствие в заполнителе пылевидных или глинистых примесей значительно снижает прочность бетона, так как примесь создаёт плёнку на поверхности зёрен заполнителя, что приводит к снижению сцепления их с цементным камнем. Наличие примесей в заполнителе снижает прочность бетона на 30-40%.

 

Что касается мелкого заполнителя, то для бетона наиболее предпочтителен крупный песок, в котором содержится достаточное количество средних зёрен и мелких. Такая комбинация позволяет уменьшить объём пустот бетонной смеси.

Чистота песка также имеет важное значение для качества товарного бетона. Нежелательно содержание в песке пыли, глины и других мельчайших частиц. Глина – наиболее вредная примесь, так как она препятствует сцеплению песка с цементным камнем. Как правило, песок очищают от глинистых примесей путём промывки.

Так же, для регулирования свойств товарного бетона, вводят в его состав различные химические добавки, активные минеральные вещества, которые способствуют ускорению или замедлению схватывания бетонной смеси, повышают прочность материала, делают бетонную смесь более пластичной, удобоукладываемой, повышают морозостойкость и так далее.

Бетонная смесь должна соответствовать заданным параметрам изделия и обеспечивать все требуемые показатели качества бетона после его затвердевания в заданных условиях.

В изготовлении качественного бетона важное значение имеет правильное соотношение качественных сырьевых компонентов смеси и точное соблюдение технологии его производства.