Цементный раствор используется в частном и капитальном строительстве для возведения зданий, гидротехнических сооружений, устройстве дорог и аэродромов. Чтобы получить смесь с заданными характеристиками прочности, влагостойкости и морозостойкости, вяжущее вещество нужно развести в правильной пропорции.
Цемент – виды и характеристики
Цемент – это вяжущее вещество водного твердения. Он набирает прочность на воздухе и в воде. Минеральное вяжущее изготавливают из природного сырья: известняка и глины. Материалы спекают при высокой температуре, затем измельчают до пылевидного состояния. Для изменения свойств цемента в него вводят минеральные добавки: гипс, доменный шлак, пуццоланы, микрокремнезем, золу-уноса. Количество дополнительных компонентов определяет ГОСТ 30515-2013. В зависимости от типа цемента добавки составляют от 6 до 60%.
Характеристики минерального вяжущего (скорость схватывания, водонепроницаемость, плотность, морозостойкость) зависят от вида клинкера и добавок. ГОСТ 31108-2020 делит цементы на 5 групп:
- ЦЕМ I – портландцемент (добавка до 6%);
- ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками до 20%;
- ЦЕМ III – шлакопортландцемент;
- ЦЕМ IV – пуццолановый цемент;
- ЦЕМ V – композитный цемент.
Прочность материала на сжатие определяет его класс. Характеристика обозначает фактическую способность цементного камня выдерживать нагрузку в возрасте 28 дней. Она измеряется в МПа. Выделяют 4 класса:
- 22,5 МПа;
- 32,5 МПа;
- 42,5 МПа;
- 52,5 МПа.
Параллельно с официальным обозначением прочности цемента его классом, осталось определение марки вяжущего. Она показывает расчетную величину переносимой нагрузки в кг/см2, обозначается буквой «М». При выборе и расчете цемента для растворов учитывают именно марку. Показатели связаны между собой:
- М 300 (22,5);
- М 400 (32.5);
- М 500 (42,5);
- М 600 (52,5).
Для выполнения частных ремонтных и строительных работ используют ЦЕМ I, ЦЕМ II и ЦЕМ III. Рекомендуемые марки М400 и М500.
Рабочие характеристики цемента проявляются после соединения с водой. Образуется пластичное тесто, которое через определенное время твердеет. Этот процесс называется схватывание. Его сроки зависят от состава и тонкости помола вяжущего, количества добавок (особенно гипса, тормозящего время схватывания), температуры. Средние установленные рамки схватывания от 45 минут до 10 часов.
Следует учитывать, что при твердении происходит усадочная деформация цементного камня.
Разновидности растворов на основе цемента
При изготовлении цементных растворов кроме вяжущего вещества и воды в них добавляют заполнители. Это природные или искусственные материалы мелкой фракции. Заполнителями обычно служат: песок, щебень и гравий. Они имеют несколько функций:
- уменьшают усадочные процессы;
- улучшают удобоукладываемость;
- увеличивают водоудерживающие свойства;
- снижают расход дорогостоящего цемента.
Размер заполнителей, их количество и состав зависят от назначения раствора. В штукатурных и кладочных смесях используют песок, а в бетонах – песок и щебень. На заполнители приходится до 80% объема строительной смеси. Цементное тесто обволакивает их зерна и обеспечивает надежное скрепление после высыхания. Размер песка в растворах не должен превышать показатели:
- кладочные – 2,5 мм;
- штукатурные – 2 мм;
- штукатурные финишные – 1,25 мм.
Заполнители не должны содержать примеси глины и пылевидных частиц, это значительно ухудшает прочность смеси. Распространенные марки строительных растворов: М25, М50, М75, М100, М150, М200.
Кладочный раствор
Цементно-песчаная смесь для кладки кирпича или блоков и заполнения швов может быть заводской или приготовленной самостоятельно. Ее компоненты:
- портландцемент;
- кварцевый песок;
- вода;
- пластификаторы или другие присадки для улучшения свойств.
По ГОСТ 28013-98 минимальный расход цемента на кладочный раствор объемом 1 м3 составляет:
| Условия эксплуатации помещения | Расход, кг |
| Сухие и нормальные | 100 |
| Влажные | 125 |
| Мокрые | 175 |
Основные марки растворов по прочности:
- М50 – состав для кирпичной кладки домов в 1-2 этажа, заполнения швов.
- М75 – подходит для всех видов строительных работ (возведения нагруженных стен, перекрытий, фундаментов).
- М100 – используется для заливки стяжки, основания под мягкую кровлю.
- М150 – характеризуется высокой прочностью, применяется в многоэтажном строительстве.
Точные пропорции компонентов зависят от марки цементно-песчаной смеси и марки вяжущего вещества.
| Марка раствора | Класс цемента | Пропорции смеси (цемент : песок) |
| 50 | ЦЕМ I 22,5 | 1:5,8 |
| ЦЕМ I 32,5 | 1:7,4 | |
| 75 | ЦЕМ I 32,5 | 1:5,4 |
| ЦЕМ I 42,5 | 1:6,7 | |
| 100 | ЦЕМ I 32,5 | 1:4,3 |
| ЦЕМ I 42,5 | 1:5,3 | |
| 150 | ЦЕМ I 32,5 | 1:3,25 |
| ЦЕМ I 42,5 | 1:3,9 |
Для ручного приготовления раствора берут ведро, корыто или другую емкость. Песок и цемент засыпают в емкость и смешивают до однородного состояния. Можно использовать дрель с насадкой-миксером. Постепенно вливают воду из расчета 0,8 л на 1 кг цемента. Раствор постоянно перемешивают. Желательно, заранее растворить в воде пластификатор. Добавка упростит работу со смесью и улучшит ее характеристики.
Штукатурный раствор
Цементная штукатурка используется для создания черновой отделки внутри помещений, теплоизоляционного и выравнивающего покрытия фасадов. Материал отличается прочностью, влагостойкостью, не боится температурных колебаний. Цементно-песчаный раствор является надежным основанием для любой финишной облицовки. Количество слоев зависит от требований к качеству отделки. Универсальный вариант: черновой слой (обрызг), покрытие грунтом, накрывочный слой.
Для увеличения пластичности и теплоизоляционных свойств в цементно-песчаную штукатурку добавляют известь.
| Вид штукатурных работ | Пропорции компонентов | |
| Цемент : песок | Цемент : песок : известь | |
| Обрызг | 1:2,5-1:4 | 1:3:0,3 |
| Грунтовка | 1:2-1:3 | 1:2,5:0,7 |
| Накрывка | 1:1-1:1,5 | 1:1,5:1 |
Перед приготовлением раствора известь нужно погасить в воде (на 1 кг 3 л). Через 2 часа известковую суспензию хорошо перемешивают. Этот состав называют «известковое молоко».
Штукатурные растворы для фасадов нуждаются в добавках для повышения стойкости к морозу и влаге.
Чтобы предотвратить усадку и растрескивание штукатурки используется сетка. Но работа с ней требует дополнительных трудозатрат. Альтернативой станет добавление в смесь полипропиленового фиброволокна. Оно имеет армирующие свойства, компенсирующие деформационные процессы.
При ручном приготовлении раствора смешивают сухие компоненты, при необходимости добавляют фиброволокно. В воде растворяют добавки (специальные или жидкое мыло), вводят ее частями. Если штукатурка будет с известью, то добавляют «известковое молоко». Раствор должен быть перемешан до однородного, пластичного состояния.
Характеристики цементной штукатурки
| Характеристика | Показатель |
| Плотность | 1500-1800 кг/м3 |
| Прочность на сжатие | 2,5-12 МПа |
| Прочность сцепления с основанием | 0,4 МПа |
| Толщина 1 слоя без сетки, с сеткой | 40 мм, 70 мм |
| Морозостойкость | 30-100 циклов |
Подвижность цементного раствора сохраняется в пределах 2-3 часов. За это время нужно успеть набросать и разровнять штукатурку.
Цементно-песчаная стяжка
Цементная стяжка благодаря прочности и долговечности используется для выравнивания пола в квартирах, домах, на складах. Ее толщина в зависимости от назначения составляет 30-80 мм. Для приготовления раствора требуется:
- просеянный песок с зерном 2-2, 5 мм;
- портландцемент ЦЕМ I 32,5 или ЦЕМ I 42,5;
- пластифицирующая добавка;
- полимерное волокно или армирующая сетка;
- вода.
Для устройства прочного основания требуется раствор марки 150 или 200.
Пропорции компонентов стяжки (цемента:песка) составляют:
| Марка раствора | Марка цемента | |
| ЦЕМ I 32,5 | ЦЕМ I 42,5 | |
| 150 | 1:2,5 | 1:3 |
| 200 | 1:3 | 1:4 |
Рекомендуемое количество воды для М150 – 0,55, М200 – 0,48 (в пропорциях). Первыми смешиваются сухие компоненты (в бетономешалке или ручным способом). Затем добавляется вода, смесь хорошо перемешивается.
Добавление в стяжку фиброволокна (полипропиленового или стекловолоконного) уменьшает усадку, обеспечивает гладкую поверхность. Расход материала 0,9-1 кг на 1 м2.
Бетоны: классы и особенности
Бетон – это композитный материал, состоящий из цементного вяжущего, крупного и мелкого заполнителя, воды. Цемент является основным элементом, от активности которого зависят характеристики прочности будущего монолита. При взаимодействии вяжущего вещества с водой протекают химические реакции. Их продукты связывают остальные компоненты бетона.
На прочность также влияет качество заполнителей. Щебень укрепляет бетонную смесь, снижает показатель текучести и усадку. Песок заполняет пустоты между крупным зерном и повышает удобоукладываемость раствора. Вода не менее значимый ингредиент. Ее качество влияет на химические реакции, присутствие в ней растворенных солей, сульфатов и других загрязнений не допускается.
Важно правильно подобрать количество воды затворения. Избыток жидкости приводит к образованию крупных пор, ослабляющих бетон.
Наиболее распространенным видом строительных смесей являются тяжелые бетоны. ГОСТ 26633-2015 обозначает требования к их компонентам и классы прочности. Способность материала выдерживать нагрузку на сжатие стала основой выбора области его использования. Бетон низких классов В3,5-В7,5 – используется для подготовительных работ. Классы В12,5-В15 – подходят для стяжки, заливки пола, отмостки, лестниц, ленточных фундаментов. Бетоны В20-В30 – предназначены для нагруженных участков зданий, многоэтажного строительства.
Состав раствора подбирается по оптимальному соотношению его компонентов, обеспечивающему прочность, плотность, удобоукладываемость смеси.
| Класс прочности | Пропорции компонентов (цемент : песок : щебень) | |
| ЦЕМ I 32,5 | ЦЕМ I 42,5 | |
| В7,5 | 1:4,6:7 | 1:5,8:8,1 |
| В12 | 1:3,5:5,7 | 1:4,5:6,6 |
| В15 | 1:2,8:4,8 | 1:3,5:5,6 |
| В20 | 1:2,1:3,9 | 1:2,6:4,5 |
| В22,5 | 1:1,9:3,7 | 1:2,4:4,3 |
Водоцементное соотношение зависит от характеристик заполнителей и проектной марки бетона. Оно может колебаться от 0,4 до 1.
Бетонная смесь на заводах изготавливается по точной дозировке, перемешивается в бетоносмесителях до однородности, которой сложно достичь в бытовых условиях. Но в некоторых случаях самостоятельное приготовление бетона становится необходимостью.
В барабан бетономешалки заливают подготовленную воду (2/3 объема). Затем засыпают крупный заполнитель. После его смачивания частями загружают цемент и песок. При необходимости в конце доливают остаток воды. Время приготовления бетона 2-2,5 минуты.
При продолжительном вращении в барабане смесь начнет расслаиваться.
Заключение
Чтобы приготовить качественный раствор, нужно разводить цемент с дополнительными компонентами в правильной пропорции. Важно выбирать вяжущее вещество высокой марки, недавно изготовленное, не имеющее признаков образования комков.
