Что такое водоцементное отношение для бетона

Что такое водоцементное отношение для бетона

Без воды бетон невозможно приготовить. К жидкости в растворе предъявляются особые требования — минимальная кислотность, нежелательны соли, всевозможные органические примеси. Для получения качественного бетона весьма важным параметром является его водоцементное отношение. Таким термином именуют пропорции воды с цементом, определяющие характеристики конкретного раствора.

Почему это важно

Если в замес налить больше жидкости, нежели требуется, качество бетона резко ухудшается. После его укладки происходит расслоение монолита, прочность слоя многократно снижается. Но без воды гидратация цемента не получается, поэтому никуда от нее не денешься.

Лишняя же влага, не вступившая в реакцию гидратации, не связана, она образует в монолите поры, которые снижают прочность бетона. Поры по мере приближения к поверхности монолита расширяются, бетон начинает крошиться.

Когда влага не покидает бетонную толщу до зимы, она непременно замерзнет, после чего начнет изнутри разрывать монолит, еще более снижая его прочность. В момент замеса лишняя вода усиливает подвижность раствора, а это не всегда оправдано. Только правильное соотношение воды с цементом гарантирует соответствие бетона необходимым параметрам.

Водоцементное отношение

Когда водоцементное отношение, используемое для бетона низкое — монолит быстро становится прочным, его сложно обрабатывать. А вот окончательную твердость он будет набирать медленнее. Хотя у него повысится морозостойкость. При высоком значении воды происходит медленное отвердение, зато бетоном станет проще наполнять форму, дополнительная прочность наступит ранее 28 суток.

По теории цементу для реакции достаточно четверти собственного объема воды. Но это только когда цемент свежий, без пыли, имеет оптимальную влажность. На самом деле практически никто не промывает ингредиенты, добавляемые к цементу в смесь. Поэтому часть воды необходима, чтобы их смочить и впитаться.

Ошибки при размешивании водой бетонной смеси

Нередкая ошибка домашних умельцев, самостоятельно замешивающих бетон — избыточное использование воды. По-человечески это понятно, поскольку материал после этого становится подвижным, его проще уложить и разровнять. Однако следует находить золотую середину.

Также серьезной ошибкой становятся неправильные действия по уходу за монолитом. Бетон, если его полить водой, а затем укрыть сверху полиэтиленом, получит в разы лучшие показатели прочности.

На все происходящие в толще монолита процессы влияет химия. Поэтому профессиональные строители всегда для замеса берут заполнители, обладающие нормальной влажностью, непременно соблюдают рекомендованную рецептуру приготовления состава, подбирая оптимальные для конкретной ситуации соотношения цемента с водой.

Оптимальное в/ц соотношение для разных марок бетона

Поскольку без воды совершенно невозможной становится химическая реакция, вызывающая затвердение цемента, водоцементное отношение чрезвычайно важно для процесса формирования бетона. Чтобы мероприятие произошло, достаточно всего четвертой части воды, если брать ее от массы цемента. Однако на практике такую смесь почти невозможно вымесить, из-за чего воды добавляют больше, чтобы повысить пластичность материала. Однако неумеренное добавление жидкости опасно, поскольку ее излишек способствует тому, что смесь самотеком будет заполнять форму, просачиваться сквозь опалубку, слишком длительное время испаряться из раствора. В итоге монолит получит поры, развивающиеся затем в трещины.

От излишка жидкости бетон гарантированно не станет прочнее. Для обеспечения облегчения укладки цементного раствора внутрь формы и ее гарантированного заполнения, на практике принято использовать соотношение 0,6 воды к цементу. Следует отметить, что указанное водоцементное отношение злободневно для бетона, имеющего марку М75. Чтобы его правильно приготовить, на куб раствора требуется 150 л чистой воды.

Рисунок 2. Допустимое водоцементное соотношение

Разберемся подробнее, что же делает вода в цементной смеси, какой ее принцип действия. Жидкость необходима для осуществления правильного прохождения реакции схватывания цемента и его последующего отвердевании. На это расходуется примерно треть общего объема. Остальная часть придает раствору текучесть, позволяя с ним удобно работать. Поэтому больше воды используется лишь для улучшения комфорта обращения со смесью. Именно этот объем можно уменьшать посредством введения пластификаторов, замешивания жесткого бетона, а затем его трамбовки специальными вибраторами.

Добавки для бетона

Чтобы улучшить комфортность укладки раствора замес насыщают водой, хотя это мероприятие и вызывает ухудшение морозостойкости монолита и падение прочности бетона. Для того, чтобы сохранить требуемое водоцементное соотношение, не нарушая пластичность перемешиваемой массы, вместо дополнительного объема жидкости в состав добавляют пластификаторы вместе с иными комплексными добавками, позволяющими получить хорошую пластичность смеси даже при низком содержании влаги.

Такой состав сохранит высокую степень марочной прочности, останется морозостойким, оставаясь подвижным, хорошо заполняя весь объем формы без образования в пространстве пустот. Благодаря этому отпадает даже необходимость дополнительной вибрации. Используя добавки, получают прекрасные параметры водоцементного соотношения, не расходуя лишний цемент и не теряя прочность монолита.

Заключение

Правильное соотношение воды с цементом — главное требование для получения хорошего монолита. Но не следует увлекаться — некоторый излишек жидкости обязательно нужен для подвижности раствора.

Водоцементное отношение бетонной смеси (В/Ц) — что это такое?

Вода – неизменный компонент любого бетона. К ней определяются определенные требования – низкая кислотность, отсутствие солей и органических добавок, таких как грунт, жиры, нефтепродукты и т.д. Но для качественного бетона важным моментом является и водоцементное соотношение – количество жидкости и цемента, которые нужно добавить для получения конкретного объема раствора.

  1. Почему это важно?
  2. Расчет количества воды
  3. Распространенные ошибки
  4. Вывод

Почему это важно?

Под водоцементным соотношением понимают отношение массы воды к массе цемента, необходимого для приготовления рабочей смеси. Если в бетон добавить жидкости больше, чем нужно, его качество резко ухудшается, показатели бетона М400 могут соответствовать марке М200. После укладки монолит расслаивается, при этом его прочность снижается в несколько раз. Тем не менее, без воды невозможна гидратация цемента, поэтому она должна присутствовать. По водоцементному соотношению бетонной смеси требования изложены в ГОСТ по каждому конкретному виду цемента. Снижение прочности бетона в зависимости от марки и В/Ц соотношения представлено в графике.

Читайте также:
Установка накладного замка на деревянную дверь

Этот же процесс можно увидеть по таблице:

Нелинейность характеристик связана с тем, что химический процесс отвердевания бетона достаточно сложен. Например, влага, которая не участвует в гидратации, остается несвязанной, в результате чего в монолите остаются капилляры и поры, снижающие его плотность и прочность. При этом поры к поверхности бетона расширяются, поэтому он начинает крошиться за счет снижения водопроницаемости. Если влага остается в толще бетона до морозов, она неизбежно замерзнет и начнет разрывать конструкции изнутри, уменьшая прочностные характеристики. При этом лишняя вода влияет на подвижность раствора, которая тоже должна быть оптимальной. Зависимость высоты конуса от водоцементной смеси и пропорций других компонентов можно увидеть в следующей таблице:

Это означает, что правильно подобранное водоцементное соотношение – гарантия того, что бетон будет отвечать заявленным характеристикам.

Расчет количества воды

Согласно общепринятому правилу, для полной гидратации портландцемента ему потребуется всего 25% воды от его массы. Но на практике применить такую смесь невозможно, поскольку она окажется излишне жесткой, поэтому для получения достаточной пластичности потребуется больше воды. Чтобы получить пластичный, удобный для укладки раствор, необходимо показатель водоцементного отношения для бетона должен быть в рамках от 0,4 до 0,75. При меньшем значении его подвижность будет слишком мала и при укладке могут оставаться полости, если значение будет превышать максимальное, цемент расслоится, его прочность резко снизится, особенно это касается бетонов высоких марок.

От коэффициента В/Ц соотношения зависят свойства бетона. Если конструкции эксплуатируются в сложных условиях без дополнительной гидроизоляции, водоцементное соотношение не должно превышать 0,4, такой бетон используется, например, для производства тротуарной плитки. Для заливки фундаментов требуется большая подвижность смеси, поэтому допускается верхняя граница 0,75. Если бетонный монолит или конструкция требуют повышенных показателей морозостойкости, В/Ц не должно превышать 0,5.

Для изготовления бетонной смеси используется портландцемент высокой активности марок М400 или М500. Показатель соотношения воды к цементу, в зависимости от его вида, марки или класса бетона, можно определить по таблице:

Класс бетона (марка) ПЦ 400 ПЦ 500
В 7,5 (М100) 1,3
В 12,5 (М150) 0,85
В 15 (М200) 0,69 0,79
В 20 (М 250) 0,57 0,64
В 22,5 (М300) 0,53 0,61
В 25 (М300-М350) 0,5 0,58
В 27,5 (М350) 0,48 0,55

Очевидно, что чем выше марка бетона, тем больший расход цемента требуется при меньшем количестве жидкости, нужная подвижность в этом случае достигается за счет применения пластификаторов – присадок, повышающих подвижность бетона без добавления воды. К примеру, для изготовления бетона М300 на 100 кг цемента потребуется 100·0,53=53 л воды для ПЦ 400 или 100·0,61=61 л для ПЦ 500.

Распространенные ошибки

При самостоятельном изготовлении бетонной смеси нередко допускаются ошибки, существенно снижающие ее качество. Самая распространенная из них – превышенное водоцементное отношение. Это связано с тем, что очень важно правильно уложить, а затем уплотнить бетонную смесь, что легче сделать при большей подвижности, которая достигается добавлением лишней воды. Но при этом существенно снижается качество материала – первый признак, выступление жидкости на поверхности после укладки.

Добиться того же эффекта без превышения количества воды можно при помощи пластификаторов.

Еще одной распространенной ошибкой является неправильный уход за бетоном. Процесс гидратации цемента должен проходить при постоянной температуре и максимальной влажности. Поэтому его требуется регулярно смачивать или укрывать полиэтиленом. В этом случае плотность и прочность получившегося бетона будет в несколько раз превышать аналогичный показатель монолита, высушенного без соблюдения этих условий за счет появления микрополостей и капилляров.

При этом нужно осознавать, что изменение свойств бетона не находится в линейной зависимости от внешних факторов и состава. При сниженном показателе водоцементного соотношения смесь быстро схватится в течение первых трех дней, но такой бетон будет иметь меньшую прочность, чем тот, который был приготовлен с повышенным соотношением воды и цемента, при условии, что соблюдались все технологические условия. Поэтому при изготовлении бетонных смесей подбирать варианты с оптимальным значением водоцементного отношения.

При высоких водоцементных отношениях пространство между двумя цементными зернами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации цемента. Остается избыточная вода, которая испаряется и оставляет пустоты (поры, капилляры).

Вывод

Правильное водоцементное соотношение – одно из главных условий получения качественного бетона. При этом известное правило, что для гидратации цемента требуется только 25% воды от его массы, не применимо на практике. Это связано с тем, что некоторый излишек воды должен обязательно оставаться для обеспечения подвижности раствора. Малое количество воды негативно сказывается на прочности конструкций и монолитов после полного схватывания, делает невозможным качественное уплотнение смеси. Поэтому при производстве бетонов различных марок необходимо придерживаться технологических требований.

Лишняя влага в строительном растворе тоже приводит к снижению его качества. Если жидкость не связана должным образом, то компоненты раствора расслаиваются в нем относительно собственной плотности. В результате вместо монолита получается «слоеный пирог», не соответствующий никаким техническим требованиям. Главным признаком излишка воды — ее выделение на поверхности уложенного монолита. Поэтому, в тех случаях, когда требуется дополнительная удобоукладываемость раствора, например, заполнении опалубки с густым армированием, лучше использовать пластификаторы. Они придадут раствору дополнительную подвижность без добавления излишней воды. Обязательно нужно учитывать тот факт, что при укладке бетонной смеси при температурах ниже нуля, В/Ц должно быть как можно ниже, чтобы большая часть воды участвовала в гидратации вяжущего с выделением тепла.

Читайте также:
Что представляет собой мебельный щит, сфера его применения

В частном строительстве для получения нужного водоцементного соотношения целесообразно сделать пробный замес. Для этого к одной части цемента добавляют 3 части песка, слегка увлажняют получившийся материал и добавляют 5 частей щебня. После этого вода добавляется мелкими порциями из мерной посуды (чтобы знать ее объем) для получения нужной подвижности раствора. После этого ком бетонного раствора укладывают на ровную поверхность – если он держит форму, водоцементное отношение оптимальное, если расплывается – воды много, когда ком разваливается и расслаивается, в него нужно дополнительно добавить воду.

Что такое водоцементное отношение для бетона

Водоцементное отношение – это отношение объема воды к массе цемента в бетонном замесе. От величины данного параметра напрямую будет зависеть непроницаемость бетона. В строительстве водоцементное отношение высчитывается по формуле в/ц = масса воды/масса цемента, обычно равно 0.25, что в пропорциях получается как 1:4.

Некоторые добавляют воду в соотношении 0.35-0.6 для облегчения работы с раствором, что сказывается на прочности кладки или монолита. Поэтому если есть необходимость сделать раствор более текучим, но сохранить прочность, можно использовать специальные пластификаторы.

Соотношение песка, воды и цемента влияет на стойкость бетона к усилию на сжатие. Чем больше воды в смеси, тем менее прочным будет бетон, более проницаемым и менее плотным, что соответствующим образом сказывается на прочности и долговечности всего здания или конструкции. Лишняя вода, которая не вступила в реакцию, в процессе застывания бетона будет испаряться и может стать причиной появления трещин, пустот, иных дефектов.

Бетон затвердевает при прохождении химической реакции воды с цементом и песком – реакции гидратации, сопровождаемой выделением тепла (теплота гидратации). Для получения качественного раствора для каждого кг цемента берут 250 миллилитров воды.

Предварительный расчет

Для расчета потребности материалов берут распространенное соотношение 1:3:5 – первая цифра указывает на вес цемента, вторая обозначает песок и третья гравий. Воду добавляют в соотношении 0.25 к весу цемента. Погрешность может составлять около 10%.

Перед тем, как готовить бетон, необходимо посчитать, сколько всего понадобится смеси для выполнения работ. Так, если заливается ленточный фундамент, то значение (по проекту) периметра здания умножают на высоту основания (все расчеты в метрах). В других случаях используют подходящие методы вычисления объема. Полученное число умножается на 250 килограммов, ведь именно столько цемента нужно для замеса куба бетонной смеси хорошей жесткости.

Остальные ингредиенты вычисляют по пропорции, умножая на 3 для песка и на 5 для гравия. Кубический метр бетона в таком случае будет весить около 2.5 тонн.

Требования к материалам

Итоговое качество и характеристики полученной смеси напрямую зависят от качества материалов и того, насколько правильно соблюдается водоцементное соотношение. Цемент может быть разных марок, как и бетон, но это далеко не одно и то же. Для замеса бетона марки М75, к примеру, берут цемент марок М200-М300 (превышает показатель примерно в 2.5-3 раза).

При покупке цемента обязательно нужно обращать внимание на дату производства – чем больше срок хранения, тем хуже качество цемента. После полутора лет хранения цемента в идеальных условиях для выполнения серьезных работ он непригоден. Чтобы проверить качество цемента в бытовых условиях, можно насыпать его на сухую ладонь и сжать ее в кулак – цемент оптимального качества почти полностью «вытечет» сквозь пальцы.


Портландцемент М400 В качестве вяжущего средства для приготовления бетона М600.

Песок лучше выбирать мелкозернистый – до 1.25 миллиметров, что позволит понизить объем воздушных промежутков. В песке не должно быть пыли, других включений органики. Фракция щебня/гравия не должна превышать треть ширины опалубки. Для приготовления жесткого бетона недопустимо использовать щебенку известковых пород.

Если планируется выполнять армирование, фракция частиц должна быть равна максимум четверти наименьшего размера конструкции и трем четвертям просвета между стержнями арматуры. Несоблюдение этих правил приведет к появлению пустот в бетонном монолите, что значительно понизит прочность и долговечность конструкции.

Определение количества воды

Водоцементное отношение для бетона очень важно. Без воды не пройдет реакция затвердения цемента и не удастся получить желаемый результат. Для прохождения реакции достаточно воды в объеме, равном четверти веса цемента. Но мешать такую смесь достаточно сложно, поэтому обычно воду берут в большим объемах, повышая его текучесть (пластичность).

С добавлением воды в смесь нужно быть очень осторожным, так как лишняя вода способствует заполнению смесью формы самотеком, просачивается через опалубку, долго испаряется, способствует появлению пор в бетоне, распространению трещин. Бетон точно не будет прочным, если в раствор влито много воды.

Для того, чтобы цементный раствор поддавался укладке и плотно заполнял форму, гарантируя максимальную прочность, обычно берут показатель 0.6. Нужно отметить, что такое водоцементное отношение актуально для бетона марки М75: для приготовления кубического метра раствора берут около 150 л (кг) воды.

Чтобы понять, сколько воды нужно, желательно понять принцип ее действия в растворе. Вода нужна для двух функций: прохождения химической реакции схватывания и отвердевания цемента (около 30% от общего веса воды, что используется) и придания текучести бетону (чтобы с ним можно было работать). Таким образом, большая часть воды нужна для повышения комфорта работы со смесью – ее-то и можно уменьшать: добавлять пластификаторы, работать с жестким бетоном, трамбуя его специальными вибраторами или вручную.

Читайте также:
Усиленный клей для плитки: как выбрать, составы Bergauf Keramik и «Реал», Paleta и Shpatler, варианты

Почему это важно

Если в замес налить больше жидкости, нежели требуется, качество бетона резко ухудшается. После его укладки происходит расслоение монолита, прочность слоя многократно снижается. Но без воды гидратация цемента не получается, поэтому никуда от нее не денешься.

Лишняя же влага, не вступившая в реакцию гидратации, не связана, она образует в монолите поры, которые снижают прочность бетона. Поры по мере приближения к поверхности монолита расширяются, бетон начинает крошиться.

Когда влага не покидает бетонную толщу до зимы, она непременно замерзнет, после чего начнет изнутри разрывать монолит, еще более снижая его прочность. В момент замеса лишняя вода усиливает подвижность раствора, а это не всегда оправдано. Только правильное соотношение воды с цементом гарантирует соответствие бетона необходимым параметрам.

Жесткий бетонный раствор

Жесткие смеси готовят прямо на объекте, так как они быстро твердеют и требуют обязательной трамбовки. В индивидуальном строительстве чаще всего используют цемент марки М75, который демонстрирует достаточную прочность и сравнительно невысокую стоимость. Ведь по мере увеличения марки цемента растет и его цена.

Жесткий бетон содержит небольшой объем воды в составе. В процессе укладки требует мощного механического уплотнения, прессования или трамбовки. Для приготовления жесткой смеси берут сравнительно немного цемента. Использование такого бетона актуально для создания сборных железобетонных конструкций в условиях заводов, оборудованных мощными машинами для уплотнения. В индивидуальном строительстве такие бетоны редко применяют.

Нужную прочность получают посредством соблюдения пропорций ингредиентов в бетоне. Чтобы понять, подойдет ли выбранная пропорция для приготовления прочного бетона и выполнения работ, желательно сделать пробный замес.

Ошибки при добавлении воды в бетонную смесь

Очень частая ошибка при самостоятельном приготовлении бетонной смеси – превышение В/Ц. Это понятно, ведь уложить и уплотнить бетон очень важно, а для этого его надо приготовить как можно более подвижным. Но надо искать золотую середину. Как вариант – можно применять пластификаторы.

Еще одна серьезная ошибка – неправильный уход за бетоном. Нужно помнить, что бетон, проходящий гидратацию во влажных условиях, то есть смоченный или политый водой и укрытый полиэтиленовой пленкой от испарения, будет иметь показатели прочности и морозостойкости в несколько раз выше, чем бетон, который «высушили» в темпе. Конечно, все не так просто. С бетоном нет такого понятия, как «просто», как и нет ни одной линейной зависимости. При малом В/Ц бетон быстро наберет прочность за первые один – три дня твердения, но затем – в три месяца и через год, такой бетон будет менее прочным, чем бетон, приготовленный с большим В/Ц. Это связано с химией бетона. Лучший вариант – для замеса применять заполнители с нормальной влажностью, и соблюдать рецепт, или подбор состава, в котором В/Ц подобрано оптимально. Оптимальное В/Ц по маркам бетона в зависимости от марки применяемого портландцемента:

Пробный замес

Чтобы в домашних условиях приготовить бетон нужной консистенции и характеристик, выполняют пробный замес. Сначала все работы выполняются с использованием мастерка или лопаты совкового типа, потом же, после определения нужной пропорции, используют бетономешалку.

В емкость или на стальной лист, подготовленную площадку насыпают лопату цемента, 3 полных лопаты песка, увлажняют смесь, тщательно перемешивают лопатой. Далее всыпают крупную фракцию в объеме 5 лопат, добавляют по чуть-чуть воду и мешают, пока не получится вязкая консистенция. Воду лучше лить из емкости, чтобы определить нужный объем.

Потом бетонную смесь берут в руки, делают шар, кладут на любую площадку. На руках явных следов цемента быть не должно, а ком затвердеет и сохранит форму – значит, замес правильный. Такой бетон соответствует марке М75. Если же ком плывет – в нем много воды. Расслоение говорит о недостаточном объеме воды.

Если есть время ожидать затвердения раствора, можно провести другую проверку: залить бетон, выждать нужный период, потом ударить по монолиту зубилом в попытках расколоть. Если зубило вошло в толщу максимум на 5 мм, водоцементное отношение правильное, это бетон М75. И кусочки от монолита откалываться не должны.

В процессе замеса нельзя забывать про важный момент – в готовую смесь добавить можно будет только воду, остальные ингредиенты должны добавляться в определенной последовательности. Если становится ясно, что замес не удался, придется повторить все сначала – возможно, увеличив долю цемента.

Советы по работе с бетоном М75

В процессе замеса и укладки жесткие цементные смеси требуют знания правил работы с ними. Бетон марки М75 довольно часто применяется в частном строительстве, так как демонстрирует хорошие показатели усилия на сжатие (до 75 килограммов силы на квадратный сантиметр площади). Этого достаточно для гарантии надежности и долговечности конструкции. Нагрузки на изгиб/растяжение компенсируются армированием.

О чем нужно помнить:

  • Для снижения нагрузки берут небольшую бетономешалку и ручной вибратор с наконечником соответствующего диаметра.
  • Между слоями, залитыми в разное время, схватывание будет плохим. Поэтому необходимо армирование либо заливка (засыпка) за один раз.
  • При ручной трамбовке больше 30 сантиметров слоя заливать нежелательно.
  • После заливки и трамбовки смесь укутывают гидроизоляцией – накрывают полиэтиленовой пленкой, к примеру, чтобы избежать преждевременного схватывания бетона. Зимой конструкцию нужно утеплить.
  • Опалубка должна быть очень прочной, чтобы выдержать заливку и вибрацию, трамбовку.
  • После демонтажа опалубки вид фундамента будет не очень эстетичным – это нормально, все несовершенства будут сглажены отделочными работами.

Водоцементное отношение – очень важный параметр для замеса правильной бетонной смеси с нужными характеристиками. Поэтому всегда до начала приготовления раствора нужно все тщательно просчитывать, чтобы получить желаемый результат.

Читайте также:
Хвойная подложка под ламинат, полистирольная и другие – что класть под пол из ламината?

Водоцементное отношение

Лишняя вода в бетоне вредна, она резко усложняет технологию бетонных работ из-за расслоения бетонной смеси, и крайне негативно скажется на прочности созревшего бетона. Оптимальным является такое соотношение вода/цемент, чтобы бетонная смесь была подвижной и связанной, то есть не расслаивалась. Потери прочности созревшего бетона в результате замеса с лишней водой, уж не говоря о том, что в бетон добавили водички после замеса – эти потери прочности составляют не доли прочности – а разы. Бетон марки 400 вполне реально превратить в бетон марки 200, просто добавив лишнюю водичку.
Объяснений этому негативу много, поскольку химия бетона очень сложная, можно привести один — для примера. Вода, которая не нужна для реакции гидратации цемента, частично останется в бетоне несвязанная, поспособствовав образованию пор и капилляров, а в морозы будет замерзать, увеличиваться в объеме и разрывать бетон – то есть резко снизит и прочность, и морозостойкость. Часть воды все же испарится, особенно ближе к поверхности конструкции, при этом получаются поры покрупнее, капилляры ближе к поверхности, итог тот же – резкое снижение прочности и морозостойкости созревшего бетона.

Слишком большое В/Ц видно даже на глаз – из бетонной смеси при вибрации отделяется водичка.

В/Ц, или водоцементное отношение — это масса воды/масса цемента.

Цементу нужно для реакции гидратации всего четверть массы воды от массы собственно цемента, остальная вода остается несвязанной. По теории – достаточно В/Ц = 0,2. На практике, конечно, все не так, ведь такая смесь будет слишком жесткой. Практический диапазон В/Ц 0,4 – 0,75.

Для элементов и конструкций, работающий в условиях особой тяжести, и при невозможности устройства гидроизоляции – например, в случае тротуарной плитки, принимают нижнюю границу В/Ц = 0,4. Для бетонной смеси, применяемой для заливки фундаментов – максимально В/Ц = 0,75. Хорошие показатели морозостойкости имеет бетон с В/Ц не более 0,5.

Состав бетонной смеси и водоцементное отношение

Строительный справочник | материалы — конструкции — технологии

Прочность и долговечность монолитных бетонных конструкций фундаментов напрямую зависят не только от качества применяемых материалов, способа уплотнения бетонной смеси и условий выдерживания бетона, но, главным образом, и от рационального подбора состава бетонной смеси, ее подвижности (жесткости) и дозировки материалов на замес бетономешалки.

Если объём строительства находится недалеко от бетонного завода (бетонного узла), то лучше заказать доставку бетона нужной марки с определенной подвижностью и крупностью щебня. Транспортирование бетонной смеси необходимо осуществлять автобетоносмесителями, которые не допускают потерю цементного молока, исключают попадание атмосферных осадков и прямое воздействие солнечных лучей, расслоение и нарушение однородности смеси.

В большинстве случаев при «самострое» с помощью наёмных рабочих или небольших строительных организаций, не имеющих опытного специалиста или договора со строительной лабораторией, подбор состава бетона и дозировка материалов производятся «на глазок» лопатами. Подвижность бетонной смеси не контролируется, а для облегчения укладки в смесь добавляют излишнее количество воды, что приводит к нарушению водоцементного (В/Ц) отношения и потере прочности бетона.

Схема определения подвижности (величины осадки конуса) бетонной смеси

Конечно, в условиях строительной площадки невозможно выполнить весь комплекс работ по определению качественных характеристик применяемых материалов: песка (удельный вес, объемная масса, пустотность, влажность, зерновой состав и модуль крупности, содержание глинистых частиц и органических примесей и др.); щебня (объемная масса, прочность, влажность, объём пустот, загрязненность, содержание пластинчатых и игловатых зерен и др.); цемента (удельный вес и удельная поверхность, сроки начала и окончания схватывания, активность и др.); бетонной смеси (подвижность, прочность, объемная масса, водоотделение, водонепроницаемость и др.). Однако и в построечных условиях можно с достаточной точностью оценить некоторые свойства материалов и с помощью справочных данных выполнить подбор составов бетонных смесей различных марок.

Почему это важно

Если в замес налить больше жидкости, нежели требуется, качество бетона резко ухудшается. После его укладки происходит расслоение монолита, прочность слоя многократно снижается. Но без воды гидратация цемента не получается, поэтому никуда от нее не денешься.

Лишняя же влага, не вступившая в реакцию гидратации, не связана, она образует в монолите поры, которые снижают прочность бетона. Поры по мере приближения к поверхности монолита расширяются, бетон начинает крошиться.

Когда влага не покидает бетонную толщу до зимы, она непременно замерзнет, после чего начнет изнутри разрывать монолит, еще более снижая его прочность. В момент замеса лишняя вода усиливает подвижность раствора, а это не всегда оправдано. Только правильное соотношение воды с цементом гарантирует соответствие бетона необходимым параметрам.

Требования к материалам

Грамотно выбранные по качеству и фракциям составляющие для получения прочного жесткого бетона 75 марки – половина успеха. На какие характеристики цемента и наполнителей следует обращать внимание?

Цемент, между качеством которого и прочностью затвердевшего бетона наблюдается прямая зависимость, из соображений экономии на его стоимости берется М200 или М300. Применение более высококачественных цементов обойдется значительно дороже, эту разницу невозможно покрыть за счет некоторого снижения процентного отношения цемента к наполнителям. Прочностные показатели указанных марок цемента при соблюдении водоцементного отношения для бетона позволяют получить на собственной строительной площадке качественный бетон не ниже 75 марки.

Таблица марок бетона и их основных характеристик.

Следует учесть, что марка бетона и марка цемента, который входит в состав смеси, – не одно и то же. Соотношение выглядит примерно таким: для получения бетона, например, 75 марки, потребуется цемент М200 или М300, то есть марка взятого цемента должна быть выше в 2,5-3 раза. Покупая цемент, следует обратить внимание на дату его выпуска, так как с увеличением срока хранения снижается качество, а через 1,5 года хранения даже в идеальных условиях цемент можно будет использовать разве что для обустройства садовых дорожек. На бытовом уровне можно проверить относительное качество цемента. Для этого на раскрытую сухую ладонь насыпается цемент, рука сжимается в кулак. Качественный материал практически без остатка “вытекает” сквозь пальцы.

Читайте также:
Трубы ПВХ для бассейна: выбор и особенности монтажа

Имеются требования и к песку. Предпочтительнее применять мелкозернистый (размер отдельно взятой песчинки до 1,25 мм). Он позволяет получить смесь, при использовании которой воздушные промежутки, снижающие жесткость бетона, сведутся к минимуму. Песок должен быть без пыли и инородных включений органического происхождения.

Размер гравия или щебня не должен превышать 1/3 ширины опалубки.

Ни в коем случае для жесткого бетона нельзя использовать щебень из известковых пород.

Если производится армирование, размер частиц не может превышать 1/4 наименьшего размера отливаемой конструкции и 3/4 от просвета между прутьями арматуры. Несоблюдение указанных пропорций может привести к образованию в готовом бетонном изделии пустот, что неминуемо снизит показатели прочности.

Распространенные ошибки

При самостоятельном изготовлении бетонной смеси нередко допускаются ошибки, существенно снижающие ее качество. Самая распространенная из них – превышенное водоцементное отношение. Это связано с тем, что очень важно правильно уложить, а затем уплотнить бетонную смесь, что легче сделать при большей подвижности, которая достигается добавлением лишней воды. Но при этом существенно снижается качество материала – первый признак, выступление жидкости на поверхности после укладки.

Добиться того же эффекта без превышения количества воды можно при помощи пластификаторов.

Еще одной распространенной ошибкой является неправильный уход за бетоном. Процесс гидратации цемента должен проходить при постоянной температуре и максимальной влажности. Поэтому его требуется регулярно смачивать или укрывать полиэтиленом. В этом случае плотность и прочность получившегося бетона будет в несколько раз превышать аналогичный показатель монолита, высушенного без соблюдения этих условий за счет появления микрополостей и капилляров.

При этом нужно осознавать, что изменение свойств бетона не находится в линейной зависимости от внешних факторов и состава. При сниженном показателе водоцементного соотношения смесь быстро схватится в течение первых трех дней, но такой бетон будет иметь меньшую прочность, чем тот, который был приготовлен с повышенным соотношением воды и цемента, при условии, что соблюдались все технологические условия. Поэтому при изготовлении бетонных смесей подбирать варианты с оптимальным значением водоцементного отношения.

При высоких водоцементных отношениях пространство между двумя цементными зернами так велико, что оно не может быть заполнено при полной гидратации цемента. Остается избыточная вода, которая испаряется и оставляет пустоты (поры, капилляры).

Водонепроницаемость

Коэффициент водонепроницаемости маркируется обозначением W и свидетельствует о способности бетона не пропускать через себя воду под давлением. Изделия из бетона с высоким коэффициентом W могут использоваться в строительстве объектов, эксплуатируемых в агрессивной среде – мостов, тоннелей, пристаней и т.д. При использовании бетона в качестве основы для железобетонных конструкций, толщина которых превышает 20см, он оказывается непроницаемым для воды. По степени водопроницаемости бетоны классифицируются на 12 различных марок от В2 до В30. Таким образом, бетоны способны выдерживать различное давление, нормируемое от 0.2 до 3 МПа, что является важным аспектом для строительства сооружений из ЖБИ, а также фундаментов под водой.

Пробный замес

Схема приготовления бетона: 1 – Смешивание сухой смеси с водой, 2 – Замес на фанере, 3 – Бетономешалка, 4 – Шланг для добавления воды, 5 – Цемент, 6 – Песок.

Предполагается, что все работы производятся вручную при помощи совковой лопаты или мастерка (в этом случае порция получается минимальной, зато при неудачной попытке ее не жалко выбросить). Когда более точно будет определено соотношение, разумнее воспользоваться бетономешалкой, применение которой существенно влияет на качество и скорость замеса при сокращении физических нагрузок.

Пропорции и соотношения

При расчете пропорций производитель учитывает долю песка к цементу и водоцементное соотношение. Первый показатель влияет на прочность материала, второй – на расслаиваемость и скорость затвердевания. Для бетонов на основе портландцемента М400 разработаны следующие пропорции:

Табл. 1 «Пропорции марочного бетона на основе ПЦ М400».
Доля клинкерного компонента в цементе М500 выше, поэтому к нему добавляют большее количество песка и гравия.

Пробы готовых смесей тестируют в лабораторных условиях. Состав качественного рабочего раствора должен совпадать с номинальным.Табл. 2 «Пропорции марочного бетона на основе ПЦ М500».

Требования к цементам

Главный компонент для приготовления бетона — цемент. Существует много видов этого материала с различной вязкостью. Чаще для строительства применяют портландцемент.

Материалы делятся на марки и определяют класс конечного изделия. Цифры в маркировке цемента обозначают нагрузку в мегапаскалях, которую выдерживает сырье.

Для производства бетона от М300 требуется цемент с показателем марки выше в 2-2,5 раза. В быту популярен портландцемент М400: он достаточно прочный для домашних нужд. В промышленности используют марку М500. Она позволяет создавать сырье повышенной прочности.

При выборе цемента обращают внимание на его состав в зависимости от назначения будущего бетона. Скажем, если предполагается добавление противоморозных веществ, требуется сырье с содержанием трехкальциевого силиката от 50%. Бетоны с комплексными добавками изготавливают на основе материала с количеством силиката 8%.

Большую роль играет свежесть цемента. Такое сырье рассыпчатое, не содержит комков. Если материал впитал влагу, он не годится для производства.

Вывод

Правильное водоцементное соотношение – одно из главных условий получения качественного бетона. При этом известное правило, что для гидратации цемента требуется только 25% воды от его массы, не применимо на практике. Это связано с тем, что некоторый излишек воды должен обязательно оставаться для обеспечения подвижности раствора. Малое количество воды негативно сказывается на прочности конструкций и монолитов после полного схватывания, делает невозможным качественное уплотнение смеси. Поэтому при производстве бетонов различных марок необходимо придерживаться технологических требований.

Читайте также:
Цветы для кашпо: ампельные растения в оформлении придомовых участков

Лишняя влага в строительном растворе тоже приводит к снижению его качества. Если жидкость не связана должным образом, то компоненты раствора расслаиваются в нем относительно собственной плотности. В результате вместо монолита получается «слоеный пирог», не соответствующий никаким техническим требованиям. Главным признаком излишка воды — ее выделение на поверхности уложенного монолита. Поэтому, в тех случаях, когда требуется дополнительная удобоукладываемость раствора, например, заполнении опалубки с густым армированием, лучше использовать пластификаторы. Они придадут раствору дополнительную подвижность без добавления излишней воды. Обязательно нужно учитывать тот факт, что при укладке бетонной смеси при температурах ниже нуля, В/Ц должно быть как можно ниже, чтобы большая часть воды участвовала в гидратации вяжущего с выделением тепла.

В частном строительстве для получения нужного водоцементного соотношения целесообразно сделать пробный замес. Для этого к одной части цемента добавляют 3 части песка, слегка увлажняют получившийся материал и добавляют 5 частей щебня. После этого вода добавляется мелкими порциями из мерной посуды (чтобы знать ее объем) для получения нужной подвижности раствора. После этого ком бетонного раствора укладывают на ровную поверхность – если он держит форму, водоцементное отношение оптимальное, если расплывается – воды много, когда ком разваливается и расслаивается, в него нужно дополнительно добавить воду.

Принцип расчета состава гидробетона и требования к материалам

Проектирование рецептуры осуществляется по методике, которой просчитывают состав тяжелых бетонов. Для грамотного расчета выполняют следующие действия:

  1. Выбор сырьевых компонентов.
  2. Определение водоцементного отношения (В/Ц).
  3. Определение нормированного расхода вяжущего.
  4. Подбор оптимального коэффициента раздвижения крупного заполнителя вяжущим (α).
  5. Для повышения плотности структуры бетонной смеси возможно добавление тонкодисперсных наполнителей.
  6. Подбор и расчет химических добавок для регулирования некоторых свойств, в зависимости от условий применения.

Вяжущее

Во время выбора вяжущего компонента стоит помнить, что портландцемент (ПЦ) первого типа не способен обеспечить требуемую влагостойкость готового изделия. Данный факт обуславливается большим содержанием в цементном клинкере гидроксида кальция. Это химическое соединение быстро растворяется в воде, что приводит к снижению прочности и плотности бетона. Поэтому рекомендуется выбирать другие виды ПЦ:

— с добавлением золы-унос.

Если итоговое сооружение будет эксплуатироваться в морской среде, то желательно использовать сульфатостойкие виды цементов. Химический состав клинкера должен выглядеть следующим образом:

— содержание алита в пределах 3-5%;

— алит + алюмоферрит = до 20%;

— а также повышенное содержания белита.

Заполнители

В качестве микрозаполнителя рекомендуется применять золу-унос ТЭС. Наличие минеральных добавок приводит к снижению расхода вяжущего, обеспечивает требуемые показатели подвижности смеси и плотности самого бетона.

Заполнители должны соответствовать всем требованиям ГОСТа. Стандартными исходными компонентами считаются кварцевые пески, щебень и гравий горных или осадочных пород. Основное требование к пескам – гранулометрический зерновой состав, а для крупного заполнителя – фракционность. В нормативной документации можно найти соответствие марки щебня к желаемому классу бетона, например, для В15 достаточно использовать марку щебня 600, а для В30 – 1200. Таким же образом должны соответствовать и показания по дроблению. Кроме этого, стандарты выдвигают следующие требования к крупному заполнителю:

  • средняя плотность не ниже 2,5 г/см 3 ;
  • водопоглощение – до 0,5% для метаморфических пород и 1% для осадочных;
  • содержание слабых зерен не должно превышать 5% от общей массы;
  • морозостойкость F100 при до -20 °С и F200 при t ниже -10 °С.

Кварцевый песок должен соответствовать всем требованиям ГОСТа. Для гидросооружений необходимо применять модуль крупности песков Мк = 1,5-3,5. Содержание ПИГ:

  • не более 2% для эпизодических конструкций;
  • до 3% – для надводных;
  • полное отсутствие – для подводных сооружений.

Определение водоцементного соотношения

Для качественного конечного результата необходимо правильно подбирать В/Ц, которая определяется по формуле Боломея-Скрамтаева. В агрессивной среде рекомендуется применять В/Ц, согласно таблице 1.

Таблица 1 – Зависимость показателя водонепроницаемости от плотности и В/Ц

Среда и характеристика плотности при воздействии редких агрессивных влияний для бетонов Марка по водонепроницаемости Допустимое значение В/Ц
Нормальной плотности W2

Химически активные добавки

Гидротехнические бетоны относятся к специальным видам, поэтому невозможно обойтись без добавления химических компонентов. Основная задача добавок – повысить водонепроницаемость и морозостойкость. Для этого применяют воздухововлекающие или пластифицирующие добавки.

Не стоит забывать о таком показателе, как удобоукладываемость смеси, особенно для монолитных гидроконструкций. Значение зависит от массивности будущего сооружения, армирования и способу уплотнения.

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность — наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий.

Теплопроводность тяжелого бетона в воздушно-сухом состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают с внутренним слоем утеплителя.

Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м.С°).
Линейный коэффициент температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности разрезают температурно-усадочными швами.

Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по разному деформироваться при изменении температуры.

Большие колебания температуры (более 80°С) смогут вызвать внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные трещины распространяются по поверхности заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения.

Восемнадцать вопросов дачника о бетоне

Что такое бетон?

Бетон — искусственный камень, образующийся в результате химических реакций, происходящих в смеси цемента, наполнителей и воды.

Сколько дней длится процесс отвердевания (схватывания) бетона?

Наиболее интенсивно химические реакции в бетонной смеси происходят в течение первых семи суток. Окончательное схватывание — процесс очень длительный, считается, что требуемую прочность бетон набирает за 28 суток. После окончания этого периода скорость набора прочности резко замедляется.

Что такое марка бетона?

Марка бетона — цифра, соответствующая пределу прочности на сжатие бетонного куба 28-суточной выдержки со стороной 20 см, выраженная в кг/см2.

Как приблизительно определить марку бетона?

С помощью молотка и зубила. Если под ударом молотка весом 300-400 г зубило вбивается в бетон не более чем на 5 мм, прочность бетона соответствует марке 75-100, больше чем на 5 мм — прочность бетона менее 75. Если зубило «не идет» и откалывает от бетона мелкие кусочки, прочность такого бетона — не менее 150-200 кг/см2.

Какую марку цемента выбрать для бетона?

Цифры в маркировке цемента (например, М300, ПЦ500) характеризуют прочность изделий из него. Марку цемента выбирают, исходя из необходимой прочности (марки) бетона. Общее правило: для бетонов марки до 300 выбирают цементы, значение марки которых в 2,5-3 раза выше; для бетонов более высоких марок соотношение снижается до 1-1,5. Практически используемые соотношения марок бетона и цемента приведены в таблице 1.

Таблица 1. Соответствие марок требуемого бетона и используемого цемента
Марка бетона 100 150 200-300 400 500
Марка цемента 300 300-400 400-500 400-600 500-600
Как правильно хранить цемент?

Срок хранения цемента ограничен, ввиду его способности впитывать влагу из воздуха. Поэтому для увеличения срока хранения цемент надо хранить в сухом помещении без сквозняков в заводской упаковочной таре, дополнительно укутанной несколькими слоями воздухонепроницаемой (полиэтиленовой) пленки. Цементы разных марок не следует держать вместе. При соблюдении этих условий цемент без значительной потери свойств можно хранить до полутора-двух лет.

Как определить, не ухудшились ли свойства цемента после длительного хранения?

Сжатый в кулак цемент хорошего качества должен «вытекать» сквозь пальцы. Оставшийся в кулаке рыхлый комок свидетельствует о потере части активности цемента. В дачном строительстве его еще можно использовать, но расход целесообразно увеличить примерно в полтора раза.

Какие наполнители используются в бетонах?

Разные, от древесных опилок до керамзита. Классические наполнители — песок, гравий, щебень.

Какой песок можно использовать для замеса бетона?

Чистый — без мусора, пыли, остатков растений, глины и суглинков. Содержание всех глинистых и илистых частиц в песке для обычного бетона не должно превышать 5%. Тонкий песок с диаметром песчинок менее 1,2 мм малопригоден.

Как определить пригодность песка для бетонной смеси в домашних условиях?

Наберите в бутылку или другую емкость 200 мл песка. Залейте его водой и хорошо взболтайте. После отстаивания в течение 1,5-2 минут слейте воду. Повторите процедуру несколько раз до тех пор, пока сливаемая вода не будет чистой. Если после этого в емкости осталось более 185-190 мл песка, такой наполнитель годится для замешивания бетона.

Какие максимальные размеры частиц наполнителей можно использовать в бетоне?

В любом случае размер частиц наполнителя (щебень, гравий) не должен превышать 120 мм (150 мм для бутобетона). Общее правило по определению пригодности наполнителя по наибольшему размеру частиц — он не должен превышать 1/3 минимального размера конструкции и 3/4 от расстояния между прутьями арматуры.

Что такое бутобетон?

После замеса раствора в процессе заливки в опалубку часто укладывают крупные камни, обломки кирпича или строительных блоков с целью экономии материала. Такой бетон называют бутобетоном.

Какую воду можно применять для замеса бетона?

Воду, пригодную (в сыром виде или после кипячения) для питья.

Что такое водоцементное отношение?

Водоцементное отношение В/Ц — это пропорция веса цемента и воды, используемая для приготовления бетонной смеси. Наряду с маркой цемента В/Ц определяет марку бетона, его прочность. Практические значения водоцементного отношения для бетонной смеси на основе гравия приведены в таблице 2. При использовании щебня значения В/Ц из таблицы следует увеличить на 0,05.

Таблица 2. Значения В/Ц для различных марок цементов и бетонных смесей на гравии
Марка бетона 100 150 200 250 300 400
Марка цемента
300 0,75 0,65 0,55 0,50 0,40
400 0,85 0,75 0,63 0,56 0,50 0,40
500 0,85 0,71 0,64 0,60 0,46
600 0,95 0,75 0,68 0,63 0,50
Сколько воды требует приготовление бетонной смеси?

От количества воды в смеси зависит ее пластичность и прочность бетона после застывания. При определении необходимого количества воды следует ориентироваться на жесткие бетоны с минимальной пластичностью, так как при неудобстве в работе добавить воду в смесь всегда легче, чем добавлять цемент и наполнители. Внешний признак жесткого бетона — бугорок смеси на лопате сохраняет форму и не расползается. Использование наполнителей с мелкой фракцией требует большего расхода воды.

Как определить количество ингредиентов для замеса бетона?

В дачном строительстве часто используемый вариант бетонных смесей — 1/3/5, что означает, что на каждый килограмм цемента требуется ввести в смесь 3 кг песка и 5 кг гравия или щебня.

Исходные данные для расчета бетонной смеси — вид наполнителя, марка имеющегося цемента, требуемая прочность бетона. При расчете пригодятся данные, приведенные в таблицах 1-3. Предположим, требуется бетон марки М200, вналичии есть цемент М400 и крупный гравий с размером зерна 40 мм.

Водоцементное отношение В/Ц для цемента М400 — 0,63 (табл. 2). В таблице 3 находим, что для бетона с гравийным наполнителем 40 мм потребуется 155 л воды на кубометр смеси. По значению В/Ц определяем вес цемента 155/0,63=246 кг.

Исходя из принятого соотношения ингредиентов (1/3/5) вычисляем, что для приготовления одного кубометра бетонной смеси кроме цемента потребуется 738 кг песка и 1230 кг крупного гравия.

Как осуществляется приготовление бетонной смеси?

Для начала цемент тщательно перемешивают с песком, после этого смесь слегка (!) смачивают водой,снова перемешивают и вводят гравий или щебень, постепенно и понемногу добавляя требуемое количество воды. Воду лить следует крайне осторожно; момент, когда ее становится много, наступает неожиданно, поэтому добавлять воду можно только маленькими порциями. Количество воды, приведенное в таблице 3 — не конечные идеальные значения. На практике воды может понадобиться больше или меньше в зависимости от влажности ингредиентов.

В древности бетонные смеси готовили, перемешивая ингредиенты вручную. Это очень кропотливый и трудоемкий процесс. Дачнику ручное смешивание можно рекомендовать только в случае малых объемов работы и их редкой периодичности во времени. В любом случае, использование бетономешалки предпочтительнеее, так как происходит сокращение трудозатрат и улучшается качество смешивания составляющих, от которого напрямую зависит прочность бетона и его долговечность.

Как правильно заливать опалубку?

Основная трудность при заливке опалубки — уплотнение бетонной смеси. Наличие пустот снижает прочность. Чтобы заполнить все пустоты, применяют электрические вибраторы. При их отсутствии бетон в опалубку заливают слоями 10-15 см, тщательно уплотняя каждый слой штыкованием металлическим штырем или деревянной палкой, а также несильным, но частым постукиванием по опалубке деревянной колотушкой.

Сосна обыкновенная

Сосна обыкновенная (лат. Pinus sylvestris) – одно из популярнейших деревьев на территории России. Вечнозеленое, однодомное растение, произрастающее во многих азиатских и европейских регионах. Деревья этого вида вызывают повышенный интерес не только со стороны ботаников, но и у ландшафтных дизайнеров. Сосны становятся украшением парков, дворов и скверов.

Описание вида с ботанической точки зрения

Сосна обыкновенная – это вид хвойных деревьев, имеющий специфический освежающий аромат. Растение относится к роду Pinus, известна под другими названиями, связанными с географическим положением, в котором произрастает. Сосна обыкновенная имеет следующее строение: корневая система, ствол, хвоя в виде тонких хвоинок и ветки.

Ботаническое описание закрепилось официально вместе с научным названием в 1753 году.

Сосне присущи такие характеристики:

  1. Она представляет собой хвойное вечнозеленое дерево, средняя высота которого колеблется от 10 до 30 метров.
  2. Диаметр кроны до 10 метров, она высоко поднята, в форме конуса, с возрастом расширяющаяся, с горизонтальными ветками.
  3. Стройный и прямой ствол, достигающий до 1,5 метров в диаметре. С бороздчатой, пластинчатой и толстой корой у основания коричневого цвета. Ближе к верху ствол светлеет.
  4. Изначально побеги зеленоватого цвета, со временем становясь блестящими и охристыми. Может присутствовать легкий восковой налет. Молодые ветки на второй год имеют свойство менять цвет на серо-коричневый.
  5. Ветка расположены мутовчато, по такому расположению можно легко сосчитать возраст молодых сосен.
  6. Тонкая, плотная и жесткая хвоя сизо-зеленого цвета, немного изогнутая. Длина иголок зависит от места произрастания, может быть до 15 см. Растет пучками и держится по 2-3 года, в некоторых случаях и до пяти лет. В осеннее время цвет не меняется.
  7. Мужские цветы желтого или красноватого цвета, выглядят как яйцевидные колоски, расположенные в кучках у основания новых побегов. Женские – небольшие зеленые или красные шишки, которые распускаются на кончиках молодых побегов в количестве 1-3 шт. Опыление происходит посредством ветра. Сосны начинают цвести в конце весны-начале лета.
  8. Продолговатые яйцевидные плоды, матовые буро-коричневые, свисают вниз на небольших загнутых ножках. Чаще всего одиночные или в кучках по 2-3 штуки.
  9. Семена сосны также яйцевидной продолговатой формы, черные или серые, длина до 4 см. Имеется прозрачное крыло, в 3-4 раза больше размера семян. Зреют через два года после опыления в начале осени, при весеннем потеплении высыпаются, благодаря крыльям разлетаются по ветру.
  10. Плодоносить начинает в возрасте 10-15 лет. Если насаждения чересчур густые, то и с 30-40 лет. 100-летнее дерево в годы повышенной урожайности может принести до 1000 шишек.
  11. Однодомное растение, при этом преобладают однополые соцветия.
  12. Включена в Красные книги многих регионов Российской Федерации.

Сосна 5-летнего возраста может быть высотой до 3 метров.

Сколько лет живут сосны? Сосна обыкновенная может жить от 100 до 600 лет, ее жизненный цикл состоит их следующих циклов развития:

  • Семена попадают в почву, напитываются водой и пробиваются.
  • Зачаток корней направляется вглубь почвы.
  • Семядоли начинают приподниматься над поверхностью.
  • Весь запас питательных веществ из семени активно используется для дальнейшего роста.
  • Формируется вертикальный новый побег, на котором есть небольшая хвоя, расположенная по спирали.
  • По достижении двух лет на побеге появляются небольшие прозрачные чешуйки, в пазухах которых есть мелкие хвоинки.
  • В конце цикла сосна становится взрослым деревом, схема повторяется вновь.

Ареал произрастания

Сосна обыкновенная массово произрастает на территории России. Ее можно увидеть в большинстве стран материка, на островах. В большом количестве произрастает на территории Великобритании, на испанских берегах, в восточноевропейских регионах. На территории Монголии есть особый подвид, официально признанный ботаниками.

В местах, где растет сосна, свежий и бодрящий воздух. Она образует частые насаждения вместе с лиственными деревьями вроде дубов и берез. Не очень требовательна к видам почвы, может произрастать на неугодных для других деревьев площадях – болота и пески. Ареал обитания в РФ – в основном дальневосточные территории. Светолюбивые деревья, служащие основным способом быстрого и эффективного восстановления лесов после пожаров.

Особенности корневой системы

Корневая система сосны обыкновенной преимущественно стержневая. На территории болот она может быть поверхностного типа, для обеспечения растения кислородом. Подобная картина встречается в условиях вечной мерзлоты, однако на подобных участках сосну практически не найти.

В песках и обычной рассыпчатой почве формируются стержневые корни. В свежей песчаной почве сосны пытаются ухватить корнями любые капли влаги, поэтому от основного стержня развиваются длинные отростки. При обычном стержневом типе корневой системы сосны обыкновенной отростки прорастают на глубину до 30 метров, поэтому дерево сложно свалить ветрами и ураганами.

Срок жизни дерева

Возраст сосны в естественных условиях редко переваливает за 80 лет. Это происходит из-за постоянной вырубки лесов и множества вредителей и болезней, которые поражают ее на протяжении всего развития. К 70 дерево достигает до 25 метров в высоту.

В действительности срок жизни сосен составляет гораздо больше! В заповедных зонах есть экземпляры, которые живут до 300 лет!

Общего потенциала деревьев хватит до 600 лет жизни. Кедровые разновидности сосен живут до 1000 лет, а некоторые виды – до 5000. Такие долгожители находятся только в местах, недоступных для людей – на горных склонах и в густых чащах.

Посадка и уход

Успешное приживание молодых сосен невозможно без правильного выбора саженцев.

Растения должны продаваться только с закрытой корневой системой.

Такие деревья просто пересаживать, не опасаясь за то, что дерево не укоренится. В таких случаях обеспечивается лучший симбиоз с микоризой, которая обеспечивает дальнейшее питание растений, что очень важно при адаптации видов к типу почвы и внешним условиям.

Деревья с открытыми корнями быстро умирают из-за невозможности сохранить микроорганизмы в грунте, в пакетах или мешках грибок сразу же погибает. Контейнерные саженцы достаются из емкостей только в момент непосредственной посадки. Дерево старше 5-ти лет пересадить не получится.

Посадка производится в несколько этапов:

  1. Выкапывая посадочную яму, нужно обратить внимание на размер корней – он приблизительно равен габаритам контейнера. Прибавляется несколько сантиметров в ширину и глубину, после чего выкапывается яма.
  2. На дно ямы выкладывается 3-сантиметровый слой битого кирпича, шифера или гальки, сверху насыпают плодородную почву. В состав почвы обязательно должны входить: торф, перегной, немного речного песка и дерна. Дополнительно можно добавить примерно 1 чайную ложку нитроаммофоски, тщательно размешав все составляющие.
  3. Получившийся слой должен быть не более 2 см.
  4. Контейнер разрезается, из него аккуратно вынимается саженец. Перемещать растение в яму нужно очень аккуратно, не задевая ком земли с микроорганизмами.
  5. Корневая шейка не должна быть глубоко – после закапывания она должны быть на одном уровне с краем углубления.
  6. Все засыпается подготовленной смесью и утрамбовывается.
  7. Сразу после пересадки необходимо полить дерево десятью литрами воды.
  8. Далее место мульчируется, во избежание пересыхания почвы.
  9. В жару можно дополнительно поливать растение.

Семена сосны обыкновенной нужно предварительно подготавливать к высадке. Их помещают в раствор с высоким содержанием марганцовокислого калия, после чего проращивают в смоченной ткани в течение 2-3 недель. Особенности высадки семян:

  • Пересаживать нужно в отдельные емкости с хорошим дренажом и сосновой почвенной смесью.
  • Семена аккуратно заглубляют, стараясь не повредить корень.
  • Земля увлажняется из пульверизатора.
  • Контейнеры размещают на хорошо освещенном месте, периодически поливая по мере высыхания почвы.

Сосне требуется проведение мероприятий по уходу и формообразованию кроны. Это важно для молодых деревьев. Весной подрезают поломанные от снега и засохшие ветви, это нужно сделать до того, как в ветви лиственных деревьев начнет поступать сок. Для конусовидных сортов необходима обрезка центрального проводника, так они не будут расти вверх. Так ухаживать за деревом нужно каждую весну.

Болезни и вредители

Садоводы не всегда следуют всем правилам по уходу за соснами, поэтому периодически появляются различные вредители и заболевания. Это происходит по таким причинам:

  • слишком мало или слишком много влаги в почве;
  • слабая дезинфекция почвы перед пересадкой саженца;
  • отсутствие ежегодной весенней обрезки;
  • плохие удобрения;
  • неудачное место для посадки;
  • повреждение корневой системы при пересадке;
  • наличие зараженных растений;
  • слабая кислотность почв.

Одно из самых опасных заболеваний сосен – это корневая губка. Чтобы избежать ее появления, нужно сажают от дерева березы.

Признаки наличия заболеваний бывают разные:

  • изменения цвета ветвей;
  • опадание ветвей или хвои;
  • налет или пузыри на хвое и ветвях;
  • отверстия в стволе;
  • раковые язвы;
  • отмирание корневой системы.

Любой симптом требует немедленного лечения. Самая частая их причина – грибковые заболевания, которые могут привести к полному отмиранию растения.

Размножение

Один из способов размножения – семенем сосны. Видовые сорта получают только семенным способом, а вот декоративные растения получают посредством прививки. Стоит помнить:

  1. Свежие семена взойдут в первый год с вероятностью 95%, ежегодно она падает, окончательно пропадая через 7 лет. Собирать семена лучше в середине-конце осени.
  2. Для пробуждения семян нужны холодные температуры.
  3. Сеянцы хорошо переносят пересадку в почву.

Значение и использование в народном хозяйстве

Лучшим сырьем для смоло-скипидарного производства в настоящее время считается сосновый осмол, получаемый из пней, сучьев, корней и наплывов. Сосновые леса остаются основным сырьем для производства скипидара и канифоли. Древесина сосен необходима для получения винного спирта, кормовых дрожжей. Из нее производится множество материалов, используемых в строительстве. Из шишек получают красную краску.

Применение в ландшафтах

Сосны нашли свое применение в дизайне ландшафтов как элемент для укрепления почвы во время эрозий, поэтому их сажают на склонах. Дерево отлично озеленяет равнинные территории, его высаживают на территориях медицинских и реабилитационных учреждений. В городах сосну практически не встретить, ее не высаживают из-за нарушения фотосинтезирующих процессов, зато на элитных загородных поместьях сосны активно выращивают.

Лечебные свойства

Корневая система сосны обыкновенной используется в качестве сырья для лечебных настоек. Из сосновой живицы делают масло (скипидар) и пластыри. Заготовка сосновых почек начинается в зимнее и весеннее время, их срезают секаторами и высушивают на чердаках. Почки являются дезинфицирующим, противокашлевым и диуретическим средством, а также добавляются в ванны. Сосновая хвоя собирается лапками во время вырубок, из нее создают сосновое масло, применяемое при болезнях легких, почек и для лечения спазмов.

Сосна обыкновенная – это самое распространенное на материке дерево. Оно применяется во многих отраслях человеческой деятельности: при производстве лекарств, для строительства, в ландшафтном дизайне. Не очень требовательна к условиям внешней среды и хорошо освежает воздух.

Сосна обыкновенная: особенности и цикл развития

1. Сосна предпочитает песчаные почвы, но способна расти на скалах, около болот, в долинах рек. Можно говорить о ее неприхотливости к почвам.

2. Очень светолюбива, хорошо уживается с торфяными мхами.

3. На плотных почвах сосна имеет развитый главный корень, а вот на песчаных почвах или вблизи болот отращивает множественные боковые корни.

4. Игловидные листья сосны — хвоинки. Они отличаются толстой кожицей и малым количеством устьиц, расположенных в углублениях. Живут хвоинки два-три года.

5. В хвоинке всего два проводящих пучка.

Цикл развития голосеменных (сосна обыкновенная)

Голосеменные являются растениями разноспоровыми, у них мужские и женские споры развиваются на разных шишках. Сосна — однодомное растение, следовательно, на одном дереве вырастают как женские шишки, так и мужские.

Строение женской шишки сосны

1. Женская шишка содержит внутри ось — видоизмененный стебель, на котором сидят кроющие чешуи. В их пазухах формируются семенные чешуи, имеющие по два семязачатка.

2. Весной образуются красноватые женские шишки, которые через год после опыления станут зелеными, а далее, после созревания, бурыми.

3. Женские шишки расположены поодиночке (или в группе по две-три), на верхушках молодых побегов, но позже они оказываются внизу на основании побегов, так как побеги с мужскими шишками растут, возвышаясь над ними.

Строение мужской шишки сосны

1. Мужские шишки растут группами, они более мелкие, чем женские, имеют цвет желтовато-зеленый. Расположены они сначала у основания побега, затем отрастают вверх.

2. Мужская шишка также имеет ось и сидящие на ней микроспорофиллы — чешуйки.

3. На каждой чешуйке располагаются по два пыльцевых мешка, содержащие микроспоры-пылинки — мужские гаметофиты.

4. Пылинка сосны очень легкая, имеет два воздушных мешка.

Опыление у сосны обыкновенной

1. Пылинка из мужской шишки благодаря движению воздуха попадает на женскую шишку, в которой находятся семязачатки.

2. У семязачатка формируется пыльцевход, куда «прорывается» спермий.

3. Чешуи женской шишки смыкаются, шишка покрывается смолой. Оплодотворение произойдет только через год после опыления!

Образование спермиев у сосны обыкновенной

1. Пылинка еще в пыльцевом мешке делится митозом, образуя вегетативную и генеративную клетки.

2. Вегетативная клетка создает пыльцевую трубку. Именно у голосеменных растений впервые в эволюции появилась пыльцевая трубка, которая обеспечила независимость их размножения от воды (спермий пассивно стекает к яйцеклетке по трубке).

3. Генеративная клетка делится на два спермия, один гибнет, второй по трубке проникает к семязачатку.

Образование женского гаметофита сосны обыкновенной

1. В основании семенной чешуи женской шишки имеются по два мегаспорангия — нуцеллуса. Нуцеллус, как и у цветковых, покрыт интегументом (он позже даст семенную кожуру семени) и вместе с ним образует семязачаток.

2. В каждом мегаспорангии из одной спорогенной клетки мейозом образуются четыре мегаспоры, три погибают, а одна делится митозом много раз и образует гаплоидный эндосперм — женский гаметофит голосеменных.

3. Одна из клеток эндосперма станет яйцеклеткой, с которой соединится спермий.

Оплодотворение у сосны обыкновенной

1. Один спермий сливается с яйцеклеткой внутри семязачатка. Спермию не требовалась вода, он проник сюда по пыльцевой трубке.

2. Образуется зигота, из которой формируется зародыш семени.

3. Эндосперм для питания зародыша уже был сформирован из мегаспоры.

4. Образованные семена (с пленчатым крылышком) лежат открыто на семенных чешуях.

Ель. Местообитание и строение

1. Ель более теневынослива и может расти под пологом сосны, лиственных деревьев. Песчаные почвы ель не любит, предпочитая влажные и прохладные места. Если сосновые леса прозрачные, светлые и «звонкие», то еловые — темные, мрачноватые.

2. Сосновые и березовые леса могут сменяться еловыми лесами, так как ель вытесняет эти деревья на богатых глинистых почвах.

3. У ели преобладают поверхностные боковые корни, главный корень развит слабо.

4. Хвоинки ели на побегах расположены по одной, остаются на ветках по пять–семь лет.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда – репетитор ЕГЭ (биология)

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: