Гравий можно не покупать, а добыть самостоятельно, просеяв и промыв рыхлые осадочные породы. Со щебнем это сделать сложнее. Щебень из природного камня получают путем дробления кусков горных пород или искусственных камней. Он имеет остроугольную форму и шероховатую поверхность, благодаря чему сцепление с вяжущим веществом более прочное, чем у гравия. Щебень содержит меньше органических примесей и пылевидных частиц, в связи с чем является хорошим заполнителем для бетонов. Качество крупного заполнителя определяется такими параметрами, как крупность и форма зерен, содержанием вредных примесей и, кроме этого, прочностью и морозостойкостью. Для приготовления бетонов применяют крупный заполнитель: щебень из природных каменных материалов, гравий, щебень из гравия, щебень из доменного шлака. Прочность заполнителей влияет на класс прочности бетона. По морозостойкости щебень и гравий делят на марки – 15, 25, 100, 150, 200, 300. Имеющиеся органические примеси снижают качество крупного заполнителя, в связи с чем их содержание устанавливают, как и для песка, калориметрическим методом.
Пористые неорганические заполнители для легких бетонов – это природные или искусственные материалы с насыпной плотностью до 1000 кг/м3. Фракции пористых заполнителей равны: 5–10 мм, 10–20 мм, 20–40 мм. Марки пористых заполнителей различают по прочности – 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350.
Отдельную тему составляет керамзитовый гравий , получаемый искусственным путем: с помощью обжига гранул из пучинистых глин. Гранулы получаются диаметром до 5 см (иногда чуть больше). Преимущество этого материала в том, что при относительно высокой прочности он легче остальных заполнителей с такими же размерами частиц. Но керамзитовый гравий относится к пористым заполнителям, поэтому применять его можно только в железобетонных фундаментах под легкими постройками.
Как и в других областях жизнедеятельности человека, вода играет очень важную роль в изготовлении строительных материалов. Ее применяют в качестве затворителя для изготовления бетонной смеси и строительных растворов.
К воде предъявляют несколько существенных требований. Во-первых, она не должна содержать вредных примесей, которые могут привести к снижению прочности цемента. Во-вторых, подходит только вода из питьевого водопровода или естественных источников (кроме болота). Нельзя применять в качестве затворителя сточную воду без предварительной очистки. В-третьих, в воде для строительных растворов нормирован водородный показатель pH: он может быть равен 4 и более. Самостоятельно этот показатель можно определить с помощью специального прибора или химических индикаторов – лакмуса и т. п. Наконец вода не должна содержать слишком много солей (допустимое значение – 5000 мг/л) и сульфатов (до 2700 мг/л), поскольку они отрицательно сказываются на прочности строительной смеси. Все эти требования применимы не только к водезатворителю, но и к воде, которой поливают бетон в процессе твердения.
...
Вода для затворения растворов должна быть без примесей, пресной – водопроводной или речной. Морскую соленую воду применять нельзя, так как она содержит щелочи и соли, которые могут отрицательно сказаться на качестве строительных растворов.
Чтобы определить на глаз, много ли в воде примесей, нужно прокипятить ее до полного испарения и посмотреть на оставшийся осадок: чем он больше, тем больше в воде примесей и тем ниже ее качества.
Этот материал также называют грунтоцементом. Он состоит из цементной смеси, местного грунта и воды. Причем естественный грунт, применяемый при возведении такого фундамента, должен обладать определенными свойствами, только тогда можно сэкономить на материалах без резкого снижения несущей способности фундамента.
Цементогрунт применяют для возведения ленточных фундаментов, реже – столбчатых.
Грунт в составе смеси может представлять собой лесс, супесь, суглинок, в нем должно содержаться много кальция. Это влияет на прочность цементогрунта. Когда грунт только вынут из земли, его нужно высушить, измельчить и просеять (отверстия в сите должны быть размерами 3–5 мм).
Для получения более прочного материала грунт следует в процессе просеивания разделить на фракции, после чего смешать их в определенных пропорциях: от 25 до 35 % – частицы крупностью 0,25–2 мм, от 20 до 30 % – крупностью 0,05–0,25 мм, от 20 до 40 % – крупностью 0,005–0,05 мм и от 5 до 10 % – крупностью менее 0,005 мм.
Для приготовления смеси на 1 м3 сухого грунта берут 120–180 кг цемента средней или высокой марки. После смешивания материал затворяют водой до получения нужной подвижности смеси (содержание воды – до 17 % от массы грунта), укладывают в опалубку и уплотняют. Необходимая подвижность может быть определена тактильным методом: если сжать кусок смеси в руке, цементогрунт не должен рассыпаться или оставлять на ладони следов. Прочность цементогрунта может достигать 200 кг/см2. Этот материал обладает высокой водо– и морозостойкостью. С течением времени он набирает прочность.
Цементогрунт – один из самых экономичных материалов для фундамента.
Вяжущие вещества необходимы для изготовления бетонной смеси и некоторых других материалов, твердеющих без обжига. Вяжущие вещества твердеют в результате физико-химических процессов после смешивания их с затворителем (чаще это вода) или нагревания. Сразу после смешивания вяжущего вещества с затворителем оно переходит в тестообразное состояние, а через некоторое время – в камневидное. Вяжущие вещества делят на неорганические (минеральные) и органические.
Минеральные вяжущие вещества для затворения смешивают с водой или очень редко – с водным раствором солей. Минеральные (неорганические) вяжущие вещества – это тонкоизмельченные порошкообразные материалы, при смешивании с водой образующие пластичную массу, которая обладает способностью твердеть и превращаться в камневидное тело. К этому типу вяжущих относят цемент, известь, строительный гипс, жидкое стекло и некоторые другие вещества. Минеральные вяжущие включают в себя несколько подтипов: воздушные, гидравлические и автоклавного твердения.
Воздушные вяжущие после затворения водой твердеют на воздухе и способны сохранять прочность только в воздушной среде. Если на изделие с применением воздушного вяжущего будет постоянно воздействовать вода, оно постепенно разрушится. По этой причине воздушные вяжущие вещества применяют только в надземных конструкциях. К данному типу относят воздушную известь, кислотоупорный цемент, растворимое стекло, гипс и магнезиальные вяжущие.
Гидравлические вяжущие после затворения водой твердеют на воздухе, а затем могут наращивать прочность как на воздухе, так и в воде. Благодаря данному свойству гидравлические вяжущие широко применяют в подземных и подводных конструкциях. К этому типу относят портландцементы, шлаковый цемент, известково-шлаковые вяжущие, глиноземистый, расширяющийся и, пуццолановый цементы, романцемент, цемент с микронаполнителем и гидравлическую известь. Гидравлические свойства вяжущих веществ можно усилить, если смешать их с природными и искусственными материалами, которые называются добавками. Они снижают расход вяжущих веществ при изготовлении строительных конструкций и деталей, улучшают удобоукладываемость растворной и бетонной смесей, повышают морозостойкость.
Вяжущие автоклавного твердения после затворения водой интенсивно застывают при воздействии насыщенным водяным паром при определенном давлении в течение нескольких часов. При других условиях эти вяжущие не застывают или твердеют незначительно. К этому типу вяжущих относят известково-кремнеземистые, известково-нефелиновые, известково-шлаковые, известково-зольные вещества и песчанистый портландцемент.
Органические вяжущие вещества для твердения необходимо нагреть, расплавить или растворить в органической жидкости, а затем смешивать с другими компонентами изготавливаемого материала. К органическим вяжущим относят битумы, дегти, полимеры и клей животного происхождения.
Прочность – основной показатель качества вяжущих веществ. Так как прочность вяжущих веществ изменяется со временем, то качество оценивают по прочности, которая набирается за определенное время твердения в условиях, установленных стандартом (маркой вяжущего). Скорость твердения есть время, в течение которого вяжущее вещество набирает заданную прочность. Гипсовые вяжущие вещества обладают наибольшей скоростью твердения; воздушная известь – наименьшей.
Схватывание представляет собой процесс потери тестом такого свойства, как пластичность. Оно определяется началом схватывания, т. е. временем от затворения вяжущего материала водой до начала потери этим же материалом пластичности, и концом схватывания, т. е. временем от затворения до полной потери пластичности. Например, гипсовые вяжущие вещества обладают более короткими сроками схватывания – от 2 до 30 мин; портландцемент – более длительными, 10 ч. Процесс твердения сопровождается выделением теплоты, усадкой, набуханием.
