Грунтобетон был одним из первых известных человеку строительных материалов. Он используется не одно тысячелетие. По некоторым данным, около 70% зданий на земле сделаны из подобных грунтобетонных смесей.
Уже само название материала говорит о его составе. Основные компоненты смеси – грунт (чаще суглинок или супесь), вяжущее (цемент, известь, жидкое стекло) и добавки (соли металлов, шлак, зола). Иногда растворы делают с наполнителями.
В этой статье вы узнаете, что представляет собой современный грунтобетон, какие у него есть плюсы и минусы.
Что такое грунтобетон
Грунтобетон (иногда его также называют цементогрунтом) на 70-95% состоит из грунта. Чаще всего это глина, суглинок, супесь, песок, гораздо реже дресва или гравий. Лучше всего для изготовления материала подходят слабощелочные или нейтральные грунты, богатые кальцием. В них не должно быть примесей гумуса и другой разложившейся органики.
Оптимальный зерновой состав грунта:
- Частицы от 0,25 мм до 2 мм – 25-35%
- Частицы от 0,05 мм до 0,25 мм – 20-30%
- Частицы от 0,05 мм до 0,005 мм – 20-40%
Остальную часть материала составляет вяжущее вещество. Это могут быть цемент, известь, гипс или соединения щелочных металлов.
Каждое вяжущее по-своему реагирует с грунтом:
- Цемент вступает в реакцию с кремнием и водой, образуя полиминеральные твердые связки – продукты гидратации солей алюминия, кальция, силикатов
- Известь реагирует с углекислым газом, вследствие чего образуется карбонат кальция. Он в свою очередь гидратируется, вступает в реакцию с оксидом кремния с образованием твердых нерастворимых гидросиликатов кальция
- Гипс гидратируется с образованием твердого кристаллического вещества, которое связывает частицы грунта
- Соединения щелочных металлов (едкий натр, силикатные и не силикатные соли слабых кислот) вносят в грунт вместе с цементом. Когда эти соединения растворяются в воде, создается щелочная среда. В результате глинистые вещества связываются в прочные и нерастворимые цеолиты. В отличие от других вяжущих, щелочные металлы способны связывать мелкие глинистые и пылевидные частицы. Грунтобетон на их основе получается более прочным и морозостойким
Нередко при изготовлении грунтобетона используются разные комбинации вяжущих – известняка и цемента, гипса и цемента, известняка и гипса. Для повышения прочности и снижения стоимости смеси в нее добавляют шлак, золу уноса, нефтяной шлам, содержащие известь отходы производства. Иногда в качестве добавок используют кремнезем, лигносульфат.
Грунтобетон можно делать с наполнителями. Чаще всего за основу берут глину средней жирности или суглинок, содержащий 70-75% песка и 25-30% глины.
В качестве наполнителя используют:
- Солому
- Костру
- Керамзит
- Пеностекло
- Вермикулит
- Вулканический туф или пемзу
- Пробку
- Битый кирпич
Глина, смешанная с соломой, называется саманом. Это один из самых древних строительных материалов – его использовали еще в Древнем Египте. Сейчас его, конечно, уже почти не используют. Хотя иногда можно встретить саманные блоки и дома из них в некоторых странах Азии.
Грунтобетон с наполнителем относится к легким. У него более низкая прочность и плотность. Материал применяется для теплоизоляции, возведения стен.
Характеристики грунтобетона в нашей стране практически не регулируются документами. Лишь в СП 291.1325800.2017 прописаны нормативы для армированного грунтоцемента, применяемого в основаниях дорог, зданий, инженерных конструкций.
Свойства грунтобетона во многом зависят от количества и качества вяжущего. По прочности и морозостойкости первое место занимает материал на основе силикатных вяжущих (жидкого стекла). Ему незначительно уступает грунтоцемент. Самые худшие показатели у известкового и гипсового грунтобетона, но стоимость их производства наименьшая.
Средние показатели прочности и морозостойкости для разных грунтобетонов вы найдете в таблице.
Средние показатели прочности и морозостойкости для разных грунтобетонов
При увеличении количества цемента или другого вяжущего с 5% до 30% прочность увеличивается на 70-90%. Если материал находится во влажной среде первые 3 месяца, она возрастает еще в 1,5-2,5 раза. Увеличить плотность и морозостойкость можно тщательным уплотнением с помощью пресса.
Изготавливают грунтобетон разными способами. Часто грунт прямо в месте залегания измельчают и смешивают с вяжущим веществом. Потом эту массу увлажняют и трамбуют. Таким образом получают основания под различными сооружениями и домами. Также из грунтобетона делают растворы, готовые блоки и плиты, необожженный кирпич. Чтобы увеличить прочность, изделия обрабатывают горячим паром с температурой 100-300°C.
Достоинства и недостатки грунтобетона
На современном рынке появилось множество новых видов строительных материалов, но грунтобетон не теряет на их фоне своей актуальности. Связано это с целым рядом его положительных качеств.
Основные достоинства грунтобетона:
- Низкая стоимость
- Доступность всех компонентов
- Возможность использовать грунт, который находится непосредственно на строительной площадке, что позволяет экономить на транспортировке
- Возможность изготовить смесь самостоятельно
- Возможность изготовить бетон из грунта, не снимая его с места – таким образом гораздо эффективнее делать основания под фундаментом или дорожным полотном
- Возможность утилизировать загрязненные техногенные грунты (например, нефтью) и промышленные отходы
Но есть у грунтобетона и свои минусы. Именно из-за них материал сейчас используется не так часто, как пару столетий назад.
К недостаткам этой разновидности бетона относятся:
- Недостаточная прочность для возведения зданий с высотой более двух этажей
- Низкая прочность на растяжение и сжатие
- Склонность к усадке и деформациям
- Невозможность точно регулировать состав грунта, а значит и характеристики бетона
- Отсутствие нормативной документации для большинства изделий из грунтобетона
Подводя итог, скажем еще раз, что грунтобетон – это древний строительный материал, который до сих пор используется в частной и промышленной сфере – пусть и ограниченно. Материал может вновь стать популярным на волне моды на экологически чистые стройматериалы и экожилье. На него также все чаще обращают внимание и дорожные строители.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.
