Римский Пантеон, построенный в 126 году нашей эры, является старейшим в мире сооружением из неармированного бетона.
Несмотря на то, что бетон используется повсеместно в современном строительстве, он ни в коем случае не является современным изобретением. Римляне использовали его для строительства таких сооружений, как Пантеон, а в Израиле в 1960-х годах был обнаружен 12-миллионный участок природного бетона. Современные бетонные смеси из портландцемента были созданы британским каменщиком Джозефом Аспдином, который в 19 веке приготовил первую смесь из серого цемента на своей кухне. Хотя для соединения ингредиентов в правильных пропорциях потребовался аспдин, все компоненты портландцемента встречаются в природе. В сочетании с двумя другими ключевыми ингредиентами портландцемент создает бетон - строительный материал, который используется каждый день практически во всех частях мира. Чтобы воспользоваться преимуществами этого универсального материала, нужно понять химию, благодаря которой он затвердевает, а также некоторые рекомендации по его использованию.
Три основных ингредиента
Сохраняйте бетон влажным во время его отверждения, чтобы предотвратить растрескивание и добиться максимальной твердости.
Хотя существуют вариации, тремя основными ингредиентами любой бетонной смеси являются портландцемент, вода и заполнитель. При смешивании с водой портландцемент образует связующее вещество, которое скрепляет заполнитель, состоящий из песка, гравия или их смеси, в твердую массу с прочностью на сжатие, сравнимой с прочностью стали.
Портландцемент (гидравлический) сам по себе производится из природных минералов, включая известняк, песчаник, сланец, железо, глину и летучую золу. Производители заливают это сырье в цилиндрические бетонные печи и нагревают их до температуры до 3000 градусов по Фаренгейту. Эта обработка вытесняет воду и углекислый газ и образует новые соединения, которые в совокупности называются клинкером. Клинкер измельчается в мелкий порошок, к которому добавляется гипс, чтобы контролировать скорость его затвердевания при повторном соединении с водой. Этот порошок известен как портландцемент.
Мешки с бетонной смесью бывают разных форм для разных целей. В стандартной бетонной смеси заполнитель представляет собой смесь песка и мелкого гравия. Так называемая «песочная смесь» представляет собой смесь с более мелким песком и без более крупного гравия. Это хорошо для ремонтных и ремесленных проектов, требующих бетона. Еще более мелкие заполнители используются в растворных смесях, которые используются для соединения кирпичей и блоков.
В бетон также можно добавлять различные добавки для изменения его свойств. Например, анкерные бетонные смеси включают эпоксидные смолы для повышения их удерживающей способности. Бетон, армированный волокном, включает нити стекловолокна для уменьшения растрескивания при ремонте внутренних двориков и лепнины. Дополнительные добавки могут как ускорить, так и замедлить время затвердевания бетона.
Советы по замешиванию бетона
Используйте около 3 литров воды на 80-фунтовый мешок бетонной смеси.
Всем известно, что бетон твердеет при добавлении воды. Происходящая химическая реакция известна как гидратация, и, поскольку цемент содержит пять различных веществ, вступающих в эту реакцию, процесс немного усложняется. Силикаты кальция, которые составляют 75 процентов смеси, являются наиболее ответственными за твердость. Они выделяют гидроксид натрия и выделяют тепло при гидратации, поэтому при смешивании бетона всегда следует надевать перчатки. pH влажного бетона может повышаться до 12 и более, что делает смесь чрезвычайно агрессивной. При работе с бетоном часто возникают ожоги кожи.
Вам нужно точное количество воды для полного увлажнения. Если вы используете меньше рекомендуемого количества - около 3 литров на 80-фунтовый мешок премикса - бетон не будет достаточно прочным, но использование слишком большого количества воды также ослабляет смесь. Бетон не должен высыхать, чтобы затвердеть, поэтому бетонную конструкцию можно заливать под водой. Однако, как только все реакции гидратации завершены, лишняя вода в бетонной смеси уходит в поры, что ослабляет общую структуру. Большая часть этой воды в конечном итоге испаряется, но для того, чтобы вся лишняя вода испарилась, могут потребоваться годы. При смешивании бетона воды должно быть ровно столько, чтобы он был текучим и пригодным для обработки, но недостаточно, чтобы смесь стала жидкой.
Небольшое количество бетона можно смешать в тачке или пластиковом корыте для кладки, используя 60- или 80-фунтовые мешки с сухим предварительно смешанным бетоном, садовый шланг и мотыгу для смешивания бетона. Для больших объемов вы можете арендовать электрический миксер для смешивания мешков с бетонной смесью или заказать готовый бетон у поставщика, который доставит его в большом автобетоносмесителе и зальет на месте.
Формирование бетона
Формовка - самая трудоемкая часть укладки бетона.
Свежий бетон - это, по сути, очень вязкая жидкость, и, как и любая жидкость, она превратится в лужу, если ее не сдержать. Формирование плит и других форм из бетона требует его локализации. Процесс локализации называется формованием, и строители обычно делают это с помощью пиломатериалов и фанеры. Поскольку формы непостоянны, вы строите их не для внешнего вида, но они должны быть достаточно прочными, чтобы выдержать вес бетона, и в них не должно быть щелей, через которые может просачиваться мокрый бетон.
При формировании видимой поверхности, такой как стена, важно использовать гладкую фанеру, потому что рисунок шероховатой фанеры навсегда отпечатается на затвердевшем бетоне. Качественные строители часто прилагают дополнительные усилия, нанося ленту на фанеру, чтобы гарантировать гладкую поверхность после снятия формы. Лента также обеспечивает быстрое освобождение.
Бетонные формы лучше строить шурупами, чем гвоздями. Любые удары по свежему бетону, когда вы выдергиваете гвозди, чтобы освободить формы, могут привести к его растрескиванию. Для этого вам не нужны качественные винты; многие строители используют недорогие шурупы для гипсокартона для изготовления опалубки.
Армирование бетонных конструкций
Каждый конкретный проект любого размера требует сети стальной арматуры.
Несмотря на то, что бетон обладает высокой прочностью на сжатие, его прочность на растяжение и близко не соответствует прочности стали, а такие конструкции, как плиты и стены, могут треснуть под весом. Чтобы предотвратить это, строители включают сеть стальной арматуры в каждую крупную конструкцию. Они обычно строят конструкцию из арматурных стержней (арматуры) в стены и фундаменты или укладывают грунтовое покрытие из армирующей сетки, называемой ресеткой или жесткой тканью, при заливке плит.
Создание стальной арматуры может быть такой же сложной работой, как и изготовление опалубки. Арматура и повторная сетка бывают разных диаметров, и вы выбираете диаметр в зависимости от прочности на растяжение, необходимой для вашего проекта. Вряд ли когда-либо будет ошибкой переусердствовать. Вы можете сгибать арматурные стержни для создания изогнутых форм, используя арендованный гибочный станок, или вы можете согнуть детали у любого дилера, который продает материалы для бетона.
Отделка и окраска бетона
Тщательная отделка позволяет получить гладкую, как стекло, поверхность нового бетона.
В зависимости от желаемого внешнего вида отделка бетона может выполняться в один или несколько этапов. Как правило, процесс отделки начинается с выравнивания поверхности поверочной линейкой или кельмой, пока бетон еще влажный. Для некоторых применений, таких как служебная площадка, может быть достаточно стяжки. Однако, если вы заливаете пол патио или подвала, вам, вероятно, потребуется снова сгладить поверхность, когда бетон затвердеет, а когда он затвердеет, вы можете захотеть отполировать его с помощью полировальной машины. Процесс сглаживания поверхности называется плаванием, и это навык, требующий значительного опыта и мастерства. Цель затирки состоит в том, чтобы поднять более мелкие частицы заполнителя и цементный порошок на поверхность, чтобы создать гладкую поверхность, но чрезмерная затирка может ослабить бетон и создать поверхность, которая впоследствии будет отслаиваться.
В бетон можно добавить краситель перед его заливкой или купить уже окрашенный бетон. После того, как бетон затвердеет, вы можете окрасить его кислотным красителем или окрасить красителем. Кислотные красители вступают в реакцию с химическими веществами в бетоне, создавая ряд землистых цветов. Используйте краситель, если вам нравятся более яркие оттенки.
Уход за бетоном
Если вы используете бетон для изготовления таких элементов интерьера, как столешница или пол в ванной, вам необходимо герметизировать его, чтобы предотвратить попадание грязи в поры. Большинство герметиков для бетона состоят из полиуретана или акрила, взвешенных в растворителе, обычно в воде. Перед нанесением бетон должен быть сухим, а это означает, что необходимо подождать несколько недель, прежде чем герметизировать только что залитую поверхность. Распылите, нанесите кистью или валиком герметик и подождите, пока он высохнет, прежде чем использовать поверхность. Рекомендуется повторно запечатывать каждые несколько лет или около того. Перед каждой повторной герметизацией тщательно очистите бетон водой с мылом или, при необходимости, мойкой высокого давления.