Фактически, только из бетона можно целиком построить и отделать дом: фундамент, стены, перекрытия, стропила и даже черепица, а также искусственный камень и панели для отделки стен изготавливаются из разных его видов. Строительных материалов на основе давно известного традиционного бетона сегодня множество. Чтобы ориентироваться во всем их разнообразии, придется проштудировать не одну книгу и следить за постоянно пополняемым ассортиментом.
Бетон — искусственный каменный материал, который получают в результате затвердевания смеси вяжущего вещества, заполнителей и воды (впрочем, и она необязательна, например, в полимербетоне). Бетон известен более 6000 лет — считается, что впервые его стали использовать в Междуречье, а в Древнем Риме уже был широко распространен.
Свойства бетонов варьируются в зависимости от компонентов, входящих в их состав. Обычно в качестве вяжущего вещества используют портладцемент Мастер от Lafarge (такой, привычный нам бетон производится с 1844 года). Одни виды бетона применяются для строительства мостов и небоскребов, другие — для легких ограждающих конструкций и теплоизоляции, третьи — для изготовления облицовочной плитки и декоративных панелей…
Основные компоненты, добавки и структурирующие элементы бетона, как любого композита, обуславливают его качества. В результате получаются материалы с практически любыми, часто противоположными свойствами. Например, последние разработки — это гибкий бетон и бетон, который может «залечивать» небольшие повреждения.
Разнообразие сортов
Бетоны классифицируют по виду вяжущего вещества (обычно это цемент), назначению (обычные и специальные, применяемые в сложных условиях), объемной массе (от особо тяжелых до особо легких — это зависит от заполнителя).
Основные показатели, по которым устанавливается класс (марка) бетона, — это прочность на сжатие и растяжение, морозостойкость и водопроницаемость. Кроме того, важны заполнители и армирующие компоненты — галька из разных пород камня, керамзит, синтетические волокна, деревянная стружка и даже газ, как в случае ячеистых бетонов. В итоге получается большое разнообразие: монолитный железобетон, предварительно напряженный бетон, керамзитобетон, фиб-робетон, бетон, армированный синтетическими волокнами, пенобетон, декоративный бетон, щепоцементные плиты, искусственный камень… Назначение материалов тоже различно — от строительства поражающих воображение шедевров инженерной мысли до декоративной облицовки скромного каркасного дома. Нередко при строительстве одного здания используются разные типы бетона.
Свойства бетона, в том числе его прочность, определяются прежде всего свойствами вяжущего вещества. Обычно применяется цемент — при намокании и последующем высыхании он становится очень твердым. Цементы по прочности подразделяются на марки, что и означает буква «М» в их наименовании: М300, М400, М500, М600. Чем больше цифра, тем прочнее и дороже цемент: цемент М600 благодаря своей прочности называется «военным» и стоит дороже М500. Понятно, что чем выше марка цемента, тем прочнее и бетон, изготовленный из него.
Длительное хранение цемента даже в сухом месте снижает его прочность: за шесть месяцев на четверть, за год — на 40%, а за два года — вдвое. На прочность бетона также влияет вода — чем меньше ее добавляют в цемент при размешивании, тем прочнее будет затвердевший бетон.
Заполнители подразделяются на мелкие и крупные: в качестве мелкого обычно используется песок, крупинки которого диаметром 0,2–3,0 мм, а крупный заполнитель — это щебень или гравий размером 0,5–5 см. Заполнители нужны для повышения прочности бетона, поскольку цемент относительно мягок. Цемент играет роль клея для заполнителей. Известно, что избыток клея обычно понижает прочность соединения, поэтому чем оптимальнее соотношение «клея» и заполнителей, чем лучше заполнены поры, тем прочнее бетон после застывания. Именно по этой причине и используются два заполнителя — мелкий и крупный: мелкий заполняет пустоты между крупным, слой вяжущего вещества становится тоньше, а материал — прочнее.
Вода, которой затворяют бетонную смесь, не должна быть ни соленой, ни дистиллированной, допускается pH не менее 4. Нельзя использовать болотную, сточную или промышленную воду, поскольку вещества, содержащиеся в ней, влияют на прочность бетона. Происхождение песка тоже имеет значение: если в нем есть продукты разрушения растительных остатков — гуминовые кислоты, то они будут снижать качество бетона.
Примечание
Специальные добавки используются с различными целями — для повышения текучести с помощью пластификаторов (чтобы можно было использовать насос); для ускорения или замедления схватывания; для образования пор; для повышения водопроницаемости или морозоустойчивости, а также как декоративные.
При строительстве небольшого сооружения вроде погреба, колодца, водоема или мостика придется определиться с тем, какую технологию выбрать — заливать бетонную смесь в изготовленную на месте опалубку, использовать блоки или установить готовые конструкции.
Несмотря на огромное разнообразие бетонов, в индивидуальном строительстве применяют монолитный железобетон (залитый на месте или в виде готовых конструкций), пено- или газобетон (в виде блоков разного размера) и декоративные бетоны (которые представлены в большом ассортименте — от монолитных площадок до плиток, черепицы и панелей).
Твердая основа
Монолитный железобетон позволяет строить здания практически любой формы, но при частном строительстве использование железобетона обычно ограничивается фундаментами и перекрытиями. Железобетон — один из многочисленных видов армированного бетона. В данном случае в роли арматуры выступают железные прутки, скрепленные в единый «скелет». Поскольку коэффициент расширения стали равен коэффициенту расширения бетона, то конструкция получается прочной и однородной. Железный «скелет» обеспечивает равномерное распределение нагрузок, а бетон защищает металл от коррозии. Упрощенно возведение конструкций из монолитного бетона можно описать так: непосредственно на стройплощадке монтируются специальные формы — опалубки, повторяющие контуры будущего конструктивного элемента. От качества опалубки зависит, насколько стены будут гладкими, а перекрытия — ровными. В них устанавливается каркас из арматуры и заливается бетонный раствор. После набора бетоном необходимой прочности получается готовый конструктивный элемент здания. Опалубочные элементы либо (при применении сборно-разборная опалубка демонтируется, а несъемная — становится частью стены.
Примечание
Для создания фундаментов и прочих капитальных конструкций, несущих большую нагрузку, бетон предпочтительнее готовить на цементе марки 300–400, используя в качестве заполнителя чистый крупный песок или гранитный щебень. Мелкий песок с частицами глины, а также щебень из известняка или битый кирпич значительно снижают прочность бетона даже при использовании цемента высоких марок.
Оптимальный состав бетона: одна часть цемента, три части песка, три-четыре части щебня. Воду добавляют с таким расчетом, чтобы пластичность бетона позволяла уложить его в опалубку с легким утрамбовыванием. Бетон, если не добавлены пластификаторы, не должен быть «жидким» — ведь чем меньше воды, тем бетон жестче, а значит, прочнее.
Плиты перекрытий изготавливают как из обычного тяжелого бетона, так и из легкого (керамзитобетона, шлакобетона и др.), марки 200 и выше. Чаще всего плиты для экономии бетона и снижения веса конструкции изготавливают с круглыми продольными пустотами. При индивидуальном строительстве обычно используют готовые плиты.
Легкие заполнители
Ячеистые бетоны стали весьма популярным строительным материалом для коттеджей. Существует два вида ячеистого бетона — пенобетон и газобетон. Это легкие бетоны с равномерно распределенными по объему порами 0,5–2 мм диаметром. Они отличаются низкой теплопроводностью, легко обрабатываются и долговечны. Главный недостаток — не очень высокая прочность.
Пенобетон получается в результате затвердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пеноагента. Его вспенивают механическим способом — пена обеспечивает необходимое содержание воздуха в бетоне. Пенобетонную массу заливают в формы, а потом распиливают на блоки. Для изготовления пенобетона не требуется сложных технических устройств, поэтому он дешевле и может изготавливаться прямо на месте проведения работ и служить утеплителем или заполнителем полостей.
Примечание
Газобетон состоит из песка, цемента, воды и порообразователя, в качестве которого обычно служит известь или алюминиевая пудра. Эти компоненты смешиваются и поступают в автоклав, где вспениваются и затвердевают. Газобетонные изделия изготавливаются в заводских условиях. Эта технология позволяет более жестко контролировать производственный процесс.
Пористая структура ячеистых бетонов определяет их свойства. Поскольку воздух, находящийся в порах, является хорошим теплоизолятором, 40-сантиметровая стена из таких бетонных блоков по теплосберегающим характеристикам не уступает кирпичной толщиной 1,7 м и почти не нуждается в утеплении. Блоки из ячеистого бетона намного легче кирпича, поэтому они большого размера, что ускоряет процесс возведения стен и уменьшает нагрузку на фундамент. Кроме того, этот материал выдерживает нагрузку до 100 кг/см2, что соответствует прочности керамического кирпича М100. Этого достаточно для строительства трехэтажного дома. Стены из пенобетона обеспечивают отличную шумоизоляцию.
Ячеистые бетоны морозостойки, но боятся влаги. Поэтому необходимо защитить наружную поверхность стены, для чего применяется паропроницаемая штукатурка с последующим покрытием «дышащей» фасадной краской, а также облицовка кирпичом или сайдингом. Необходимо предусмотреть вентилируемый зазор между стеной и облицовкой, иначе конденсат, скапливающийся в порах и на поверхности, замерзая, будет разрушать пенобетон.
Красоты ради
Бетоны находят широкое применение в отделке зданий и украшении участка. Они с успехом заменяют керамическую черепицу (цементно-песчаную черепицу), природный камень, дерево или выглядят так, как задумал дизайнер. Постоянно создаются новые материалы. Так, недавно появились цветные декоративные панели из фибробетона для облицовки зданий.
Примечание
Наиболее распространены отделочные материалы, обычно называемые искусственный камень и декоративный бетон. Разница между ними невелика: искусственный камень выпускается в виде отдельных элементов (плиток, «камней», блоков и т. д.), а декоративный бетон — это монолит, заливаемый на месте.
В обоих случаях бетон содержит специальные добавки, улучшающие структуру (полимерные волокна в качестве арматуры или пенопласт для уменьшения веса), а поверхность его грунтуется и окрашивается. Такого эффекта невозможно добиться с помощью обычной краски. Благодаря применению специальных красителей и пропитывающих составов получается поверхность, которую на вид не отличить от натуральной (брусчатки, кирпича, плитняка, деревянного настила и различных их комбинаций). При изготовлении декоративных бетонов для придания им эффектности как заполнитель добавляют молотый мрамор, гранит или стекло. Благородство поверхности зависит также от метода окраски. У наиболее качественных материалов рисунок столь же уникален, как и у природного камня, — прожилки и пятна выглядят как естественные. Поэтому декоративный бетон прекрасно имитирует натуральный камень, но при этом цена его намного ниже.
Толщина декоративного бетона определяется назначением покрытия: на стену достаточно нанести двухсантиметровый слой, для пешеходных зон требуется не менее 5 см, а для автомобильных проездов — 10 см и более. До 80% прочности материала достигается в течение 10–14 дней. Декоративный бетон отличается низким водопоглощением — не более 0,5%, высокой морозостойкостью — 250 циклов, и устойчивостью к истиранию. Он не дает усадки, а значит, им можно обновить стены давно построенного здания. Материал устойчив к воздействию кислот и щелочей, масел и растворителей. Поверхность его не скользит благодаря добавке в состав красителя гранитной крошки и кварцевого песка. Последняя стадия обработки — нанесение финишных герметиков, которые, полимеризуясь, защищают покрытие от появления высолов.
