Как приготовить цементный раствор

Строительные смеси на основе цемента находят широчайшее применение для выполнения различных технологических операций. Ими скрепляют кирпич и блоки при стеновой кладке, производят отделку конструкций, заливают стяжки пола — полный список займет не одну страницу печатного текста.

Для приведения их в рабочее состояние в них добавляют воду, из-за чего и возник термин «раствор». Его главной фишкой является соотношение весовых частей ингредиентов смеси. От этого напрямую зависит, например, насколько прочным будет стена дома или слой штукатурки. 

Сегодня мы расскажем вам о том, как самому приготовить цементный раствор для различных видов работ. Эта информация пригодится вам даже в том случае, если вы предпочитаете покупать готовые смеси — по меньшей мере, вы будете делать это осознанно.

Цемент и его основные свойства

То, что принято называть цементом, является продуктом обжига известняков, смешанных с глиной — клинкера, который на последней стадии производства размалывается в пылевидную субстанцию. Он на 60-70 % состоит из трехкальциевого силиката (Cа₃SiO₅), называемого алитом. Его основным свойством является способность переходить в кристаллическое состояние в присутствии воды и с ее поглощением. Этот процесс называется реакцией гидратации, идущей с небольшим выделением тепла — оно и позволяет производить кладку стен даже при умеренных отрицательных температурах воздуха.

Реакция гидратации является необратимой. Кристаллы, полученные в ее ходе, становятся не только прочными, но и химически инертными. Обычно она заканчивается на 21-28 день — этот предел называется сроком набора прочности. После этого кладка стен, штукатурный слой или стяжка пола может эксплуатироваться без ограничений. 

Цемент производится по разным технологиям и рецептурам. От этого зависит его марка. Для его обозначения используется буквенная литера (в нашей стране это М) и цифра. Чем выше значение, тем большую нагрузку на сжатие выдерживает 1 см³ кристаллического кальцита, полученного в результате поглощения воды клинкером. Например, М50 — это рабочее давление 50 кг на см². А М400, соответственно, 400 кг на см².

Виды и свойства цементных растворов

В чистом виде цемент не используется по двум причинам:

1. Это слишком дорого.

2. В процессе гидратации он уменьшается в объеме в два-три раза, как минимум. Из-за чего скрепляемые им конструкции могут разрушиться или деформироваться.

Для компенсации этих негативных факторов цемент смешивается с балластным веществом, называемым наполнителем. При этом он сам считается связующим или вяжущим, потому что в контакте с водой алит активируется и происходит его поверхностная диффузия с окружающими его веществами. 

То, что принято называть раствором есть смесь из трех (как минимум) ингредиентов: цемент + балласт + вода. Последнее является активатором. В сухом виде смесь может храниться годами, но срок этот уменьшается из-за свойства гигроскопичности — способности поглощать воду из воздуха.

В качестве наполнителя для кладочных работ в цемент добавляют песок с размером фракций 1,5-1,7 мм. Его добывают в карьерах. Более мелкий речной для таких целей непригоден, поскольку он не обеспечивает нужной механической сцепляемости компонентов смеси.

Еще одним предназначением наполнителя является приближение физических свойств вяжущего к тем, что обладают скрепляемые им вещества. Например, песок имеет те же показатели теплового расширения, что и кирпич. Что делает конструкцию монолитной после окончания реакции гидратации.

Свойства раствора зависят от соотношения частей. В основном, от количества наполнителя и связующего. По этому признаку они бывают трех видов:

1. Жирные. 

2. Нормальные.

3. Тощие.

Жирные растворы, в которых соотношение вяжущего и наполнителя 1:1 или 1:3, применяются лишь для обмазочных работ и то по арматурной сетке. Потому что в процессе отверждения они сильно усаживаются и трескаются. С кельмы или лопаты они сходят плохо, оставаясь на ней в большом количестве.

Нормальное соотношение — это пропорции от 1:4 до 1:6. Такие растворы применяют для кладки стен и других конструктивных элементов. А также настенной и напольной плитки. При сходе с кельмы они оставляют на ней заметные, но небольшие по толщине следы.

Тощие растворы — от 1:8 и большим количеством наполнителя. Их применяют для оштукатуривания и формирования покрытий, не несущих больших нагрузок. На металле они практически не оставляют следов.

Цементные растворы так же маркируются. Это зависит от соотношения весовых частей. Чем больше балласта, тем ниже марка. Например, на одну весовую часть цемента М300 добавляем три весовых части песка — получаем раствор М75. 

При выборе марки раствора надо учитывать предстоящие условия эксплуатации и тип конструкции. Для кладки стен коттеджа из силикатного кирпича в большей степени подходит сорт М75. Для обожженного клинкера — М100. Марки с цифрами свыше ста применяются в индустриальном домостроении, и при возведении многоэтажных зданий.

Замешивание растворов и роль воды в нем

Все ингредиенты цементно-песчаной смеси должны быть равномерно распределены по объему, в противном случае есть риск получить массу, состоящую из нескольких марок раствора. Например, вы можете начать класть стену тощим раствором, а закончить жирным. Конечно же, это не способствует высокой прочности конструкции. Поэтому тщательность замешивания — не менее важный фактор, чем подбор соотношения весовых частей.

При небольших объемах — до 10 литров, это можно делать вручную. Лучший результат дают электрифицированные миксеры — это может быть как специализированный инструмент, так и насадки на дрель, шуруповёрт. При объемах свыше ста литров лучше всего использовать так называемые бетономешалки — емкости, вращаемые электромотором.

При выборе потребного количества раствора надо исходить из вашей возможности освоить его за время жизни, которое обычно равно 2-3 часа. Однако стоит учитывать, что это к этому моменту он превращается в камень. Срок же, в течение которого цемент еще можно разложить, разровнять и положить на него кирпич с уверенностью, что они схватятся, гораздо меньше — не более получаса.

Вода играет ключевую роль в формировании цементного камня. Она является активатором реакции гидратации, в ходе которой растут кристаллы кальцита. Если ее будет мало, то не вся масса раствора будет включена в процесс, масса не наберет прочности, останется рыхлой. 

Кроме того, малая степень смачивания приведет к тому, что цемент не прилипнет к кирпичу или степень его адгезии будет недостаточной. Для компенсации такого явления практикуется смачивание красного керамического кирпича перед началом кладки, что обеспечивает его лучшее сцепление с раствором. При кладке печей вообще рекомендуется вымачивание кирпича с его полным погружением до прекращения выделения пузырьков воздуха.

Чрезмерное количество воды так же опасно. Во-первых, вы не получите нужной консистенции раствора — он должен не стекать с кельмы, а лишь соскальзывать с нее при приложении небольшого усилия, практически не изменяя формы. Во-вторых, при работе в межсезонье и высокой вероятности заморозков, вода, не вступившая в реакцию и оставшаяся в кладке, замерзнет и разорвет ее.

Фактор, влияющий на применимость цементного раствора

Есть еще одно свойство цементного раствора, которое надо учитывать. Это его пластичность, также называемая «укладываемость». Если приготовленная смесь «черствая», то ее очень неудобно раскладывать, она практически не прилипает к кирпичу.

Пластичность определяется опытным путем. Для этого в раствор опускают металлический конус весом 0,3 кг. После чего измеряют глубину погружения. Для красного полнотелого кирпича оптимальным является значение 15 см, причем летом пластичность лучше делать чуточку большей.

Этот параметр можно регулировать двумя способами:

1. Добавлением воды сверх нормы.

2. Вводом в наполнитель пластификаторов.

Они оба требуют большого практического опыта. В качестве пластификатора можно использовать гашеную известь. Некоторые каменщики используют даже стиральный порошок. Однако лучшим вариантом является применение готовых пластификаторов заводского производства.

Если при кладке кирпича пластичность желательна, но не так уж и важна, то при штукатурных работах она крайне необходима. В некоторых случаях в раствор вводят синтетические смолы (акрил) и добавляют армирующие волокна для  получения декоративного эффекта.

Готовые строительные смеси — решение всех проблем

Самостоятельно приготовление цементных растворов требует большого практического опыта и профессиональных навыков. Поэтому индивидуальным застройщикам лучше пользоваться готовыми смесями с известными и заданными свойствами. Залогом успеха является скрупулезное следование инструкции по применению от производителя.