Бетон из ПГС; где и как можно использовать

Бетон из ПГС – где и как можно использовать?

Песчано-гравийная смесь стоит в одном ряду с основными наполнителями другого вида (щебнем, гравием, строительным мусором, шлаком), предназначенными для производства тяжелого бетона.

Принципиальная разница состоит в том, что для изготовления гостовского бетона используется гостовские наполнители и гостовский песок, а для изготовления тяжелого бетона примерно соответствующего ГОСТ, применяют смесь крупного и мелкого заполнителя в виде песчано-гравийной смеси «ПГС».

При этом бетон из ПГС имеет свои индивидуальные преимущества – это доступный и относительно недорогой материал, выполняющий свои функции при всех прочих равных условиях.

Что такое ПГС?

Аббревиатура ПГС расшифровывается как песчано-гравийная смесь, добываемая в карьерах, со дна морей и рек. Основные свойства ПГС регламентированы требованиями ГОСТ 23735-2014 («СМЕСИ ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНЫЕ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ»). Строительные компании используют ПГС для: строительства дорог, обустройства подушек фундаментов, засыпки траншей, отсыпки оснований под различные площадки, рекультивации земель, благоустройства прилегающих территорий и других вспомогательных работ.

В качестве наполнителя бетона ПГС используется исключительно в частном домостроении, и только в тех в случаях когда конструкции и сооружения не испытывают высоких механических нагрузок. ПГС не годится для бетона, изготавливаемого в соответствии с требованиями ГОСТ, и не используется заводами по производству товарных бетонов тех или иных марок.

Причина этого кроется в составе и происхождении рассматриваемого материала. ПГС – это обломки горных пород разной фракции, разной твердости, перемешанные с песком, состоящим из частиц различной величины. Также в состав добываемой ПГС входят примеси глины, пыли, ила и грунта. При этом каждая конкретная партия материала, добытая в конкретном карьере, имеет индивидуальный процентный состав, размеры и твердость частиц, которые сложно идентифицировать по процентному содержанию, размерам и твердости.

В то же время после обогащения, песчано-гравийный материал представляет собой неплохой относительно недорогой комплексный наполнитель для тяжелого бетона, из которого можно возводить фундаменты и стены ненагруженных малоэтажных зданий, обустраивать отмостки, садовые дорожки, площадки и другие подобные сооружения.

В соответствии с ГОСТ 23735-2014, в зависимости от процентного содержания основного наполнителя (гравия) различают 5 групп обогащенной ПГС:

• Первая группа: от 15 до 25% гравия.
• Вторая группа: от 25 до 35% гравия.
• Третья группа: от 35 до 50% гравия.
• Четвертная группа от 50 до 65% гравия.
• Пятая группа от 65 до 75% гравия.

Практика показывает, что самый оптимальный состав бетона из пгс получается при использовании материала 5-й группы. Так, при приготовлении бетона из ПГС 5-й группы можно изготовить строительный материал соответствующий самым востребованным «гостовским» маркам тяжелого бетона – М150 и М200. При этом бетонный материал марок выше М200,даже из обогащенной ПГС приготовить невозможно.

Бетон из ПГС для фундамента

Фундамент здания является самой нагруженной конструкцией, которую можно залить бетоном на основе обогащенной ПГС. В связи с этим рассмотрим тонкости приготовления бетона из пгс для фундамента малоэтажного здания.

Как уже было сказано, нет официальных данных, регламентирующих сколько нужно пгс на 1 куб бетона для заливки фундамента. Поэтому частным застройщикам, выбравшим в качестве наполнителя данный продукт, следует руководствоваться эмпирическими пропорциями бетона из ПГС:

• 1 часть цемента ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (старое обозначение М400) или ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (старое обозначение М500).
• 8 частей обогащенной ПГС пятой группы.
• Затворитель (вода) 0,5-1 части от цемента.

Количество воды может отличаться в меньшую сторону в зависимости от влажности ПГС. Смешивая компоненты в указанных пропорциях, в конечном итоге получается готовый бетон соответствующий гостовской марке тяжелого бетона М150.

Бетон из ПГС: пропорции в ведрах

Мера измерения – «Ведро» самый популярный способ отмеривания количества компонентов при замешивании бетона своими руками из ПГС или компонентов других видов. При этом если вес «ведра» цемента и затворителя можно систематизировать и привести к единому знаменателю, то вес «ведра» ПГС лучше всего определять индивидуально, взвесив конкретную смесь непосредственно на строительной площадке.

Тем не менее, учитывая актуальность данной публикации, рассмотрим вопрос: как сделать бетон из ПГС, используя стандартное ведро объемом 10 литров и среднюю удельную насыпную плотность песчано-гравийной смеси.

• Определяем количество цемента. Общепринятая для расчетов удельная плотность портландцемента ЦЕМ I 32,5Н ПЦ составляет 1 300 в 1 м3 объема. Соответственно количество цемента в 1-м десятилитровом ведре: 1 300х0,01=13 кг.
• Определяем количество ПГС. Согласно вышеуказанных пропорций нам потребуется: 8х13=104 кг ПГС. Удельная плотность обогащенной ПГС составляет 1 650 кг в 1 м3. Соответственно в 1 десятилитровом ведре помещается: 1650х0,01=16,5 кг ПГС. Определяем количество ведер: 104/16,5=6,3 ведра.
• Количество воды – 0,5 ведра.

Таким образом, на одно ведро цемента понадобится добавить 6,3 ведра обогащенной ПГС и 0,5 ведра воды.

Сколько ПГС надо на 1 куб бетона

Для определения сколько ПГС в 1 м3 бетона используем количество ведер и количество килограммов рассчитанных выше – на 1 десятилитровое ведро цемента, идет 6,3 ведер ПГС и 0,5 ведра воды. Приступаем к пошаговому расчету:

• Определяем «порцию» компонентов бетона в литрах на 1 ведро (10 л) цемента: 10 (цемент)+ 63 (ПГС)+5 (вода)=78литров.
• Определяем сколько «порций» помещается в 1 м3 (1000 л): 1000/78=12,82.
• Определяем количество ПГС на 1 м3 бетона в литрах: 63х12+(63х0,82)=807,66л.
• Учитывая, что в 1 м3 помещается 1 650кг рассматриваемого материала, переводим литры в кг: 1650х0,80766=1332,63 кг.

В результате расчетов получили следующие результаты: количество ПГС на куб бетона в ведрах 80,7 ведра, количество ПГС на куб бетона в килограммах 1332 кг.

Заключение

Подводя итог, необходимо дать ответ на распространенный вопрос задаваемый застройщиками: Какую смесь использовать для бетона ПГС или ОПГС? Обогащенную ПГС можно применять в состоянии поставки. На использовании обычной смеси следует остановиться подробнее.

Большинство ресурсов описывают необогащенную ПГС как материал с низким содержанием гравия и обломков, а также акцентируют внимание на том, что в составе смеси есть валуны и куски породы, имеющие большой размер (более 80 мм).

В то же время эти ресурсы дают противоречивый совет – допускают использование обычной ПГС для производства бетона своими силами, но при этом оговариваются, что размер фракции крупного заполнителя должен быть не более 80 мм.

Получается, что застройщик перед использованием материала должен ее перебрать (обогатить). Таким образом, ответ следующий: использовать необогащенный продукт можно, но понадобится изменить его качественный состав до качественного состава обогащенного продукта вручную.

Сколько углекислого газа «съедает» цемент

Цемент поглощает почти половину того СО₂, который образуется при его производстве.

При производстве цемента известняк и глину нагревают вместе до температуры свыше 1000°С, при этом известняк – соль кальция и угольной кислоты – декарбонизуется, то есть расщепляется на углекислый газ СО₂ и оксид кальция, или известь. Оксид кальция вступает в дальнейшие химические реакции, в результате которых появляются минералы, составляющие вещество цемента. А вот углекислый газ улетает в атмосферу.

Как мы знаем, СО₂ относится к парниковым газам, поэтому можно представить, что могут сказать экологи по поводу цементных заводов, особенно, если учесть, что для разогрева печей, в которых обжигают смесь глины и известняка, нужно сжечь немало топлива, а при его сжигании получается опять же немало углекислого газа. Причём известно, что собственно при декарбонизации известняка получается примерно половина «цементного» СО₂.

Но при всём при том известно, что сам цемент способен впитывать углекислый газ обратно. Когда СО₂ проникает в известковый раствор, в частицы бетона, в прочие цементосодержащие строительные материалы, он претерпевает ряд химических превращений и в атмосферу уже не уходит. Много ли его таким образом оседает в цементной ловушке?

Фэнмин Си (Fengming Xi) и его коллеги из Китайской академии наук полагают, что много – 43% от всего СО₂, который образуется при цементном производстве. Исследователи сначала собрали данные о том, как используют цемент в разных странах: их интересовали толщина бетонных блоков, особенности строения бетона, как долго бетонные конструкции находятся на открытом воздухе во время стройки, что происходит с бетонными строениями после их разрушения, и т. д.

С другой стороны, с помощью лабораторных экспериментов удалось выяснить, с какой интенсивностью цемент поглощает углекислый газ, будучи в разном состоянии – например, сколько СО₂ цемент поглощает на открытом воздухе, или засыпанный землёй, или в закрытом помещении. Экспериментальные данные и строительно-промышленные данные совместили в компьютерной модели, которая сообщила, что в период с 1930 по 2013 гг. «мировой» цемент поглотил 4,5 гигатонны углекислого газа – то есть 43% всего СО₂, образовавшегося при его производстве. Если сравнивать с лесным поглощением СО₂, то эти 4,5 гигатонны составляют более 20% того, сколько углекислого газа «съели» леса Земли на последние несколько десятилетий. Полностью результаты исследований опубликованы в Nature Geoscience.

По словам Роб Джексона (Rob Jackson), председателя международного проекта Global Carbon Project, цель которого – следить за углеродом в земной биосфере, обычно в экологических моделях, посвящённых углероду, много внимания уделяется выбросам СО₂ в атмосферу, но в то же время мало говорится о том, сколько углекислого газа фиксируется на поверхности земли.

И «цементная» работа наглядно показывает, что земные ловушки СО₂ всё-таки надо учитывать – они могут играть довольно большую роль в динамике углекислого газа и углерода. Возможно, в будущем появятся новые марки цемента, которые станут поглощать ещё больше СО₂, но пока что, если мы хотим сделать производство цемента более экологичным, стоит задуматься над тем, что можно сделать с топливом для печей – ведь на него, как мы помним, приходится половина углекислого газа, вырабатываемого при обжиге цементного сырья.

Армированный бетон

Армированный бетон — это класс материалов, в основе которых находится цемент с добавками. Неорганическое вяжущее вещество с добавлением металла в виде отдельных элементов или сетки, стекловолокна, стали, дисперсных или других волокон, геосинтетики.

Все об армированном бетоне

Что такое армированный бетон

У материала высокая прочность к сменяющимся условиям климата. Он отличается от обычного большей устойчивостью на сжатие и допустимое растяжение. Для этого в состав вводятся стержни, которые будут повышать сопротивляемость. Обязательно производится натяжение арматуры любым способом — химическим, элетротермическим или механическим.

Для чего армируют бетон

Раствор без стальной конструкции после застывания перестает быть пластичным, поэтому начинает трескаться при любом серьезном воздействии на него.

Если бетонной смесью залит фундамент, то при воздействии силы морозного пучения со стороны земли площадка начнет деформироваться. То же происходит при неравномерной нагрузке на плиту. Любая деформация, которая создает у объекта с одной стороны зону растяжения, а с другой — зону сжатия, повышает риск появления трещин. Именно это является основной причиной армирования. Сталь создает каркас, который будет распределять нагрузку и противостоять растягиванию.

Где и зачем применяется

Армированный бетон необходим для создания построек с должным уровнем эластичности и усиления, крупных конструкций, фундамента, стен, потолочных перекрытий, усиления шахтных стволов и горных выработок, объектов строительства.

У каждого строения есть определенные участки, которые стоит армировать, чтобы значительно продлить срок жизни постройки.

Элементы конструкции, которые нуждаются в армировании

• Фундамент.
• Основание стропильной системы.
• Первый ряд кладки.
• Перекрытия.
• Части здания, которые подвержены дополнительной нагрузке.

Плюсы и минусы

Усиленный арматурой бетон приносит пользу, но и обладает недостатками.

Преимущества

• Увеличиваются допустимые механические нагрузки.
• Не образуются трещины.
• Даже самая технически сложная конструкция будет прочной.
• Срок жизни свыше 50 лет.
• Переносит температурные перемены.

Недостатки

• В заложенный застывший фундамент постройки встроить армирование слишком сложно.
• Вес армированной конструкции будет значительно выше, это следует учитывать во время проектирования.

Виды армирования

В зависимости от используемого материала

Есть две разновидности армирования в зависимости от используемого материала:

• С помощью различных непрерывных нитей металла — металлическая сетка или ткань. Стандартный армированный материал может обеспечить двухмерное укрепление бетона.
• С помощью маленьких отрезков волокон — фибры. Фибробетон гарантирует трехмерное укрепление и повышенную прочность в случае растяжения и изгиба.

По типу конструкции

• Монолитная — сваренная, с ячейками через каждые 20 см. В основном используется для изготовления железобетонных блоков на заводах. Заключается в том, что прутья монтируются в 1-5 слоев. Они соединяются по вертикали и горизонтали. В результате получаются нерегулируемые ячейки с шагом до 20 см.
• Сеточная — связанная арматура. Простой способ армирования, используется часто. Сетка бывает из полимеров, композитов и стали. В последнем случае можно приобрести готовый вариант размерами 0,5х2 или 1,5х2 метра. Каждая ячейка — примерно 15-20 см.
• Дисперсная — с добавлением мелких деталей в раствор. В не затвердевший раствор добавляются мелкодисперсные компоненты, их называют фибры. Их изготавливают из определенной марки стали, стекловолокна, базальта или полипропилена. Сейчас наиболее распространено стекловолокно.

Какую из них лучше выбрать — зависит от расчетов и необходимой прочности готового объекта.

Процесс изготовления

Производственные

На производстве практикуют метод экструзии — это формирование плиты без опалубки. Это делает возможным производить перекрытия до 18 метров в длину. Сначала их создают на формовочных стендах, а потом делят дисковой пилой на необходимые части.

В многоэтажном строительстве

В многоэтажном строительстве используют метод сборно-монолитного каркаса. Для этого вяжется технологическая арматура или фиксируется несущая конструкция на месте будущего объекта. Форма выстраивается, затем заливается монолитным бетоном. Когда все застынет, деталь обретет твердость и сцепляющую силу двух материалов. Стоимость строительства становится ниже, а прочность — выше. При возникновении нагрузок бетонная смесь и сталь работают вместе, поэтому переносимость становится в разы выше.

В домашних условиях

Для изготовления в домашних условиях используется два разных способа.

• Металлические полосы натягивают и крепят на анкеры, поверх них укладывают цемент. Когда масса затвердеет, с арматуры снимают напряжение, и она сжимается вместе с цементом. В результате получается материал, который хорошо переносит растяжение и сжатие, выдерживает высокие нагрузки и может служить основой в строительстве.
• Заранее готовят каналы под арматурные прутья. Залитая масса твердеет, затем металл вводят в эти полости и натягивают, в качестве опоры выступает затвердевший раствор. Когда удастся добиться натяжения, каналы заливают бетоном. Во втором случае добавляют армированную фибру прямо в состав смеси. Это может быть стальная стружка, синтетические волокна или геосинтетические материалы. При ее использовании допускается закладывать раствор меньшей толщины, несущие способности получившегося объекта не пострадают.

Все методы армирования повышают способность плиты выдерживать нагрузки, оставаться монолитной и крепкой при изменениях температуры, при растяжении и сжатии.

«Живой» бетон и кирпичи из канализации: эко-технологии в строительстве

Исследователи из Университета Колорадо создали новый стройматериал, используя процесс биоминерализации, в данном случае речь идет о бактериях, которые соединяют песчинки между собой и преобразуют энергию света в энергию химических связей. В числе преимуществ нового материала — превращение углекислого газа в органические вещества в процессе фотосинтеза. Это положительное отличие от бетона, при производстве которого углекислый газ, напротив, выбрасывается в атмосферу.

По сведениям The New York Times, для создания материала использовали цианобактерии — их поместили в смесь теплой воды, песка и питательных веществ. Бактерии начали производить карбонат кальция, постепенно скрепляя песчинки. Для укрепления материала и ускорения его производства в эту смесь исследователи добавили желатин, который купили в местном супермаркете. Пока материал не выдерживает тех нагрузок, на которые рассчитан обычный бетон.

Постепенно бактерии в этом строительном материале начинают умирать. Однако даже через несколько недель от такого бруска можно отрезать кусок, поместить в раствор, и бактерии начнут создавать материал снова. Можно использовать не только песок, но и, например, старый переработанный цемент, который иначе пошел бы в отходы. Теперь основная задача исследователей — сделать материал по-настоящему прочным.

Проект финансировался Управлением перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA). Американским военным понадобился строительный материал, который можно использовать в отдаленных районах. По словам Уилла Шрубара, исследователя, участвующего в проекте, подобную технологию можно было бы использовать и при строительстве на других планетах, поскольку доставлять туда строительный материал нереально.

Есть и другие варианты. Так, сотрудник Мельбурнского королевского технологического университета Аббас Мохаджерани отстаивает идею создания кирпичей из переработанных фекалий. «Кирпичи из твердых биологических отходов выглядят и пахнут так же, как обожженные кирпичи, они имеют схожие физические и механические характеристики», — говорит он.

По словам Мохаджерани, если такие кирпичи будут изготавливаться на месте, а не привозиться, удастся сократить выброс углекислого газа, сэкономить землю и энергию. По статистике, за один только день в Нью-Йорке образуется 1200 тонн нечистот. Причем в мире этот объем растет вместе с ростом населения.

Согласно данным, которые приводит Аббас Мохаджерани, в мире в год производится 1,5 трлн кирпичей, для чего требуется 3,13 млрд кубометров глины. По его подсчетам, если 15% производимых кирпичей будут на 15% состоять из твердых биологических отходов, то ущерб окружающей среде от хранения этих отходов будет полностью устранен, не говоря уже о сокращении выбросов CO₂.

Подписывайтесь и читайте нас в Яндекс.Дзене — технологии, инновации, эко-номика, образование и шеринг в одном канале.