Как сделать материал прочным

Обновлено: 05.07.2024

По желанию строители могут изготовить бетонный раствор своими руками, при этом необязательно иметь профессиональные навыки. Но приготовление сверхпрочного бетона все-таки требует определенных знаний в строительстве, поскольку такого качества раствор обычно используют для возведения ответственных элементов здания: фундамента, стен, крыши, стяжки пола. Актуально собственноручное замешивание бетона в случае, когда требуется небольшое количество рабочей смеси, например, при необходимости залить ступеньки для лестницы либо вывести дорожку во дворе.

Маркирование

В зависимости от прочностных характеристик определяется марка бетонного раствора.

Материал более высоких марок целесообразно использовать при производстве балок.

А вот для возведения сложных конструкций строители прибегают к высокопрочным маркам бетона, например, М350. С его помощью строят балки, на которых приходится повышенная степень нагрузки, а также здания спецназначения на промышленных предприятиях. Существуют и еще крепче бетоны — М450 и 500, которые нашли применение при возведении мостовых конструкций, гидротехнических сооружений и прочих конструкций со спецтребованиями.

Что входит в состав?

В качестве основы

Основным компонентом бетона выступает цемент. Он связывает остальные составляющие воедино и определяет технические свойства готового раствора. Так, частным строителям подойдет цемент М500 либо портландцемент, который обладает прекрасной адгезией и лучше подходит для строительства при низких температурах. Чтобы приготовить сверхпрочный бетон, цемент потребуется сухой и сыпучий. Категорически не рекомендуется брать немаркированный, отсыревший либо уцененный материал.

Песок для такого материала не должен быть слишком мелкий.

Еще одним немаловажным ингредиентом является песок. Для изготовления сверхпрочного раствора нужно подготовить фракцию >1 мм и лучше, если песчинки будут равномерными с разностью в размере не более 2 мм. Перед добавлением песка, его очищают от строительного мусора, скопления различных частей отмерших растений и прочих посторонних примесей, которые со временем пагубно сказываются на прочности бетонной смеси. Опытные строители предпочитают использовать речной песок.

Отличным заполнителем сверхпрочного бетонного раствора считается щебень или гравий. Если нужно сделать легкий бетон своими руками, то в качестве заполнителя лучше выбирать керамзит. При самостоятельном замешивании раствора рекомендуется взять заполнитель различных фракций, а чтобы повысить прочность бетона, то потребуется уделить внимание утрамбовке смеси. Завершающим компонентом раствора является вода. Для приготовления высококачественной рабочей смеси потребуется только чистая, питьевая вода.

Специальные добавки

При изготовлении сверхпрочного бетонного раствора многие строители используют вспомогательные компоненты, в числе которых:

Пластификаторы. С их помощью бетон становится более вязким и текучим, что помогает быстрее и максимально полностью заполнить все пустоты. Это существенно ускоряет строительные работы и улучшает конечный результат.
Армирующие элементы. Сделают бетонный раствор прочнее различные армирующие вещества, например, ПВХ волокно или полипропиленовый материал.
Гидроуплонители. Делают рабочую смесь стойкой к воздействию излишка влаги.
Антиморозные добавки. Чтобы минусовые температуры не отражались на качестве бетона, при изготовлении массы своими руками нужно использовать специальные примеси, повышающие качество раствора и способности противостоять морозам.

Как сделать своими руками: технология

Чтобы сделать бетон марки 200 и выше, понадобится следующий инвентарь и материалы:

песок;
цемент;
щебень;
спецдобавки;
строительный уровень;
бетономешалка;
лопата;
ведра.

Подготовив необходимые компоненты для высокопрочного бетона, приступают к замесу. Размешать компоненты своими руками будет сложно, поэтому лучше воспользоваться бетоносмесителем. В агрегат выливают воду, всыпают сначала цемент, перемешивают и добавляют остальные составляющие или же, наоборот, погружают в бетономешалку сухие ингредиенты и заливают водой. На последнем этапе высыпают пластификатор и тщательно размешивают раствор до однородной структуры. Пропорции для прочного бетона на 1 куб:

1 доля цемента М 500—300 кг;
2 ч. песка — 600—700 кг;
2 части щебенки — 1100—1200 кг;
0,7 ч. воды — 150—170 л.

Самые лёгкие и необычайно прочные материалы называют будущим строительства. Эти материалы помогут создавать более энергоэффективные и экологически чистые объекты во всех сферах жизни людей — от медицинских технологий до транспорта.

Среди множества инновационных материалов, которые не так давно казались просто фантастикой, особо передовыми и перспективными являются:

Созданный из чистого углерода этот ультратонкий графен считается одним из самых прочных материалов на Земле. Но недавно исследователи из Массачусетского технологического института смогли превратить двухмерный графен в трёхмерную структуру. Они создали новый материал с губчатой структурой. Плотность 3D-графена равна всего 5 процентам от плотности стали, но благодаря особой структуре он в 10 раз прочнее стали.

По словам создателей, 3D-графен имеет большой потенциал применения во многих областях.

Что касается его технологии создания, то её можно применить и для других материалов, от полимеров до конструкционного бетона. Это позволит не только производить структуры, которые прочнее и легче, но и имеющие повышенные изоляционные свойства. Кроме того, пористые структуры могут быть использованы в системах фильтрации воды или отходов химических заводов.

Весной прошлого года группа австрийских исследователей успешно синтезировала карбин (Carbyne) — форму углерода, которая является самой прочной из всех известных материалов и даже превосходит графен.

Карбин состоит из одномерной цепочки атомов углерода, которая химически активна, что делает её очень сложной для синтеза. Считается, что негибкий материал в два раза прочнее углеродных нанотрубок. Карбин может применяться в наномеханике, нано- и микроэлектронике.

Созданный из сети пористых углеродных трубок, аэрографит представляет собой синтетическую пену. Это один из самых лёгких конструкционных материалов, созданных когда-либо. Аэрографит разработали исследователи из Университета Киля и Технического университета Гамбурга. Аэрографит может быть изготовлен в различных формах, его плотность всего 180 г/м 3 , что в 75 раз легче, чем пенополистирол. Этот материал можно использовать в электродах литий-ионных батарей, чтобы уменьшить их вес.

Известный также как графен-аэрогель, это лёгкий материал с плотностью всего 0,16 млг/см 3 , что в 7,5 раза меньше плотности воздуха. К тому же это очень эластичный материал, и он способен поглотить до 900 раз больше масел и воды, чем весит сам. Это свойство аэрографена очень важно: он сможет поглощать разливы нефти в океанах.

Подобными свойствами обладает губка Oleo Sponge, которая уже тестируется исследователями из Аргонны.

Металлическая микрорешётка — один из самых лёгких конструкционных материалов. Это синтетическая пористая структура, изготовленная из никель-фосфорных нитей, которые в 1000 раз тоньше человеческого волоса. Плотность микрорешётки 0,9 млг/см 3 .

Потенциальные области её применения — автомобилестроение, авиационная техника и многое другое.

Морское блюдечко — это общее название, данное водным улиткам с раковинами, имеющими широкую коническую форму.

Исследователи из Портсмутского университета обнаружили, что у морских блюдечек невероятно крепкие зубы, и они могут быть сверхпрочным материалом в мире. В основе Limpet teeth — минерально-белковый композит, состоящий из плотно упакованных минеральных волокон. Благодаря этому он даже прочнее паутины. Искусственный композиционный материал, созданный по подобию limpet teeth, может применяться для конструирования прочных самолётов, автомобилей, пуленепробиваемых жилетов, компьютерной электроники и даже зубных пломб. Потенциальные приложения для использования практически бесконечны: ведь размер материала не влияет на его прочность.

Замешивая цементный раствор для тех или иных целей, любому строителю хочется сделать его максимально прочным. И эту мечту легко осуществить, не потратив много времени, усилий и финансовых средств. Конечно, кто-то сразу подумает, в чем проблема, достаточно купить специальные добавки в любом строительном магазине, и проблема решена. И этот человек будет прав. Только есть одна загвоздка, которая порой очень мешает. Речь идет о заоблачной цене таких смесей. Но есть вариант и подешевле, а результат ничуть не хуже. Кстати, этот ингредиент добавлялся в цемент еще строителями времен Советского Союза.

1. Что необходимо добавить в раствор

Приблизительно четверть века назад купить качественный цемент или готовый к применению клей было достаточно проблематично. Чтобы улучшить свойства раствора, наш народ додумался добавлять в него ПВА. Смесь использовалась при проведении любых строительных работ, в том числе при штукатурке стен и заливке полов. Клей обеспечивает раствору повышенные показатели цепкости и эластичности.

Но здесь нужно знать одну маленькую хитрость. Не все разновидности клея можно добавлять в цементный раствор. Для получения максимального эффекта рекомендуется брать ПВА-МБ. В составе этого клея присутствует поливинилацетат. Этот полимер обладает высокими показателями адгезии к всевозможным поверхностям и способен выдержать как низкие, так и высокие температуры.

2. Сколько клея понадобится

Для укладки плитки требуется взять цемент и песок из расчета 1:5 и добавить в смесь ПВА. Клей должен присутствовать в количестве двадцати процентов от всей массы. При условии, что раствор очень густой, можно влить немного воды.
Для повышения эластичности и прочности бетона в смесь добавляется около пяти-десяти процентов клея.
Если раствор готовится для заливки пола, тогда нужно взять 50 кг цемента (один мешок), два мешка по 50 кг песка и 150 кг щебня и добавить 10 кг клея. Воды потребуется меньше.
Для ремонта стен (штукатурка сыплется) нужно взять одну часть цемента, три – песка, ½ ПВА.
Для штукатурки стен можно воспользоваться раствором, приготовленным по описанному в первом пункте способу: на 10 кг смеси приблизительно восемьдесят граммов клея.

Срок годности такого раствора превысит все ваши ожидания. Проверено многолетним опытом.
Не менее интересно будет узнать, зачем мастера добавляют обычный сахар в цементный раствор.

Исследователи нашли способ сделать сплав более крепким и менее плотным, а значит, и более легким. Первое, что приходит на ум, это уменьшение веса транспортных средств, что повысит экономичность. Не радикально, впрочем — в среднем, на каждые два литра бензина будет приходиться один дополнительный километр. О разработке сообщает журнал Science.

Разработчики смогли найти идеальный баланс веса стали и ее прочности. Как правило, облегчение веса делает легкие материалы мягкими, а прочные — хрупкими. Скажем, стекло материал прочный, но хрупкий, и если вы попробуете согнуть пополам изделие из стекла или растянуть, вряд ли у вас это получится, а вот стоит только бросить его на пол, как оно разобьется.

Одним из способов сделать сталь легче является добавление алюминия. Этот металл образует сверхпрочное соединение с железом, входящим в состав сплава. Это позволяет добиться желаемого результата, — снизить вес, — но одновременно сталь становится и более хрупкой.

Для того чтобы сделать обойти эти ограничения, исследователи под руководством профессора Хансу Ким (Hansoo Kim) из Университета науки и технологий города Пхохан (Южная Корея) добавили в него никель. Идея в том, что алюминий, проникая в металл, должен образовать нанокластеры вместо длинных связок. Эти кластеры слишком малы, чтобы стать причиной хрупкости получившегося сплава, но, одновременно, сохраняются и прочность и легкость алюминия.

Ранее портал Научная Россия писал о разработках российских исследователей: титане с низкой радиактивностью и первом образце металлического бериллия.

Читайте также: