Состав архитектурного бетона: разбор 5 главных элементов
Древнем Египте и Риме: тогда его делали из песка, гравия, воды и извести. Спустя столетия, современные добавки и новые технологии усилили свойства и возможности архбетона. Из нашей статьи ты узнаешь, из каких элементов делают смесь для архитектурного бетона в 2024 году и что в них особенного.
1. Цемент
Для создания современного архитектурного бетона используют портландцемент. Свое название он получил из-за сходства с камнем Portland, который добывают в городе Портленд (Великобритания). Портландцемент состоит из:
• клинкера – материала, который получают путем обжига смеси известняка и глины,
• гипса и специальных добавок.
Клинкер измельчают до состояния порошка, после замешивают в него специальные добавки (о них расскажем ниже).
2. Песок
Второй незаменимый элемент в составе архбетона – это песок. Он придает бетону объем и текстуру. В смесь добавляют кварцевый или речной песок.
· Кварцевый песок имеет высокую прочность и стойкость к истиранию и воздействию химических веществ, что делает его идеальным материалом для производства бетонов, используемых в строительных конструкциях: фундаменте, стенах и полах.
· Речной песок имеет более однородную структуру, чем другие виды песка. В нем нет органических или минеральных примесей, которые могут снизить качество бетона. Также он имеет гладкую поверхность, что улучшает адгезию. Так называют свойство материала прилипать к поверхности другого. В случае с речным песком и бетонной смесью, адгезия означает способность цемента прилипать к песчинкам и образовывать прочное соединение. Такое качество может уменьшить количество воздушных пустот в бетоне, а значит, увеличить его прочность и долговечность.
2. Песок
Второй незаменимый элемент в составе архбетона – это песок. Он придает бетону объем и текстуру. В смесь добавляют кварцевый или речной песок.
· Кварцевый песок имеет высокую прочность и стойкость к истиранию и воздействию химических веществ, что делает его идеальным материалом для производства бетонов, используемых в строительных конструкциях: фундаменте, стенах и полах.
· Речной песок имеет более однородную структуру, чем другие виды песка. В нем нет органических или минеральных примесей, которые могут снизить качество бетона. Также он имеет гладкую поверхность, что улучшает адгезию. Так называют свойство материала прилипать к поверхности другого. В случае с речным песком и бетонной смесью, адгезия означает способность цемента прилипать к песчинкам и образовывать прочное соединение. Такое качество может уменьшить количество воздушных пустот в бетоне, а значит, увеличить его прочность и долговечность.
3. Камень (щебень)
Щебень добавляют в смесь, чтобы придать архитектурному бетону дополнительные прочность и устойчивость. Также он обеспечивает равномерное распределение нагрузки на бетон, что позволяет создавать долговечные конструкции. Кроме того, щебень улучшает водостойкость архбетона и его устойчивость к холоду.
Под разные задачи используют крупный, мелкий, гравийный щебень и дробленый камень.
· Крупный и гравийный щебень подходит для создания толстых бетонных слоев. Поэтому их добавляют в смесь при строительстве массивных конструкций (мостов, дамб, плотин и крупных инженерных сооружений). Также оба вида щебня используют для отлива бетонных
плит для дорог и взлетно-посадочных полос. Они также обеспечивают лучшее сцепление между частицами бетона и уменьшают количество воздушных пузырей в смеси.
· Мелкий щебень добавляют в бетонную смесь, если нужен более тонкий слой. Подходят для создания стен, потолков, полов. Еще мелкий щебень используют в смесях для декоративных целей: он обеспечивает более гладкую и ровную поверхность.
· Дробленный камень также используют для создания более гладких и ровных поверхностей. При этом он не только улучшает устойчивость бетона к температурным изменениям, но и уменьшает его усадку. Бетонных смеси с дробленным камнем подходят для строительства фундаментов, стен и других конструктивных элементов зданий и
сооружений.
4. Вода
Вода необходима для смешивания компонентов бетона и его затвердевания. Количество воды в смеси зависит от:
· типа цемента,
· размера и формы заполнителей,
· требования к прочности и долговечности бетона.
Обычно пропорции воды и цемента составляют от 0,4 до 0,6. То есть в 100% цемента может быть от 40 до 60% воды. Но в зависимости от требований пропорции могут меняться.
4. Вода
Вода необходима для смешивания компонентов бетона и его затвердевания. Количество воды в смеси зависит от:
· типа цемента,
· размера и формы заполнителей,
· требования к прочности и долговечности бетона.
Обычно пропорции воды и цемента составляют от 0,4 до 0,6. То есть в 100% цемента может быть от 40 до 60% воды. Но в зависимости от требований пропорции могут меняться.
5. Добавки
Современные добавки улучшают пластичность, водонепроницаемость, морозоустойчивость бетона.
Добавки для водостойкости:
· Пластификаторы на основе полиметиленнафталинсульфоната (PMPS) или поликарбамида (PC). Они уменьшают количество воды в бетонной смеси, что снижает водопоглощение бетона.
· Гидроизоляционные добавки, такие как натриевый алюминат (NA), натриевый триалюминат (NTA) или натриевое жидкое стекло (SL). Они образуют гидроизоляционный слой на поверхности бетона, предотвращая проникновение воды внутрь.
· Воздухововлекающие добавки, так как ксантановая камедь или смола поливинилового спирта (PVA). Они создают в бетоне воздушны е пузырьки, которые снижают его водопроницаемость.
· Антифризы, которые предотвращают замерзание воды в бетоне. В их основе могут быть такие соли, как хлорид кальция или хлорид натрия, или полимерные соединения, как полиметиленнафталинсульфонат (PMPS).
· Пластификаторы, которые улучшают пластичность бетона и облегчают его укладку. Они также могут увеличить долговечность бетона, улучшая его сопротивление к механическим воздействиям и истиранию.
· Воздухововлекающие добавки входят и в этот список. Они создают в бетоне микропузырьки воздуха, которые выполняют роль крошечных резервуаров. В них накапливается вода, поэтому при замерзании бетон не разрушается. Еще есть антикоррозийные добавки. Они содержат в себе специальные вещества, предотвращающие образование коррозии на арматуре.
Еще есть антикоррозийные добавки. Они содержат в себе специальные вещества, предотвращающие образование коррозии на арматуре.
Также в смесь обязательно вмешивают ускорители и замедлители твердения. Они регулируют время начала и окончания твердения бетона, что позволяет оптимизировать процесс строительства.
Перечисленные 5 элементов смеси для архитектурного бетона сочетаются в заранее выверенных пропорциях. Специалисты тщательно разрабатывают состав с учетом требований к конечному продукту:
· Его декоративных свойств,
· Прочности,
· Условий эксплуатации бетона и арматуры.
Помимо основных компонентов, в архитектурный бетон добавляют примеси, окраски, волокна и другие материалы в зависимости от конкретных дизайнерских требований.
Новые разработки по улучшению состава бетона
· Изучать модифицирующие добавки и волокна для бетонных смесей, которые могут сделать материал еще более долговечным и прочным,
· Тестировать новые технологии смешивания и отверждения,
· Улучшать физические свойства материала. Научные разработки также направлены на снижение усадки бетона, устранение трещин и улучшение устойчивости к различным воздействиям.
Современные специалисты, в том числе учитывают экоповестку: ищут возможности создавать экологически чистые и устойчивые варианты архитектурного бетона. Например, в 2022 году исследователи из Японии заявили о разработке «съедобного» цемента из пищевых отходов. Так
использование пищевого мусора поможет сократить потребление природных ресурсов и уменьшить загрязнение окружающей среды.
Подобные работы подтверждают, что состав и свойства архитектурного бетона продолжают развиваться, чтобы соответствовать новым требованиям и вызовам.