Задать вопрос
+7-932-129-43-76
+7-932-129-48-92
Задать вопрос
Быстро и надежно

Применение грунтобетона

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, как он используется. На примере конкретных работ мы покажем, где и как его можно применять. В конце статьи мы разместили плюсы и минусы этого материала.

Образец грунтобетона
Образец грунтобетона
Образец грунтобетона

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.

Кладка из саманного кирпича
Саманные блоки
Саманные блоки сушатся на воздухе
Саман в разрезе
Выкладка стены из саманного кирпича

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

Виды грунтобетона Марка по прочности Морозостойкость
Цементный с добавлением золы уноса М15-М200 F5-F100
Известковый (с золой или без нее) М10-М100 F10-F20
Силикатный без портландцемента М100-М150 F20-F100
Силикатный с портландцементом до М300-М400 F100-F200
Силикатный с портландцементом после сушки при 100-300°C до М400-М500 F150-F250

Для вашего удобства ниже мы разместили эту таблицу в виде картинки:

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.

Как используют грунтобетоны, вы узнаете в следующей главе.

Где применяется грунтобетон

Основное преимущество грунтобетона – низкая цена. Ведь от 70% до 90% его состава – это грунт, который практически ничего не стоит. Поэтому материал чаще всего используют с целью экономии средств.

Достаточно низкая прочность на сжатие и растяжение, малая устойчивость к воде и низким температурам сужает сферу применения грунтобетона. Наиболее часто из него делают основания разного типа, смешивая местный грунт с вяжущими веществами. Но и в частном малоэтажном строительстве материал бывает востребованным.

Итак, грунтобетон используют в таких сферах:

  • Строительстве
  • Дорожном строительстве
  • Благоустройстве территории
  • Инженерии
  • Изготовлении мебели

Детальнее о перечисленных способах применения грунтобетона читайте в продолжении статьи.

Применение грунтобетона в строительстве

Грунтобетон в строительстве применяется с незапамятных времен. Сейчас это не самый популярный материал – его используют разве что частники. В промышленном строительстве его применяют только для укрепления грунтов под фундаментами или создания подушки.

Перспективным грунтобетон может оказаться для нового направления в строительстве – 3D-печати готовых элементов домов. Благодаря пластическим свойствам глин и суглинков из них можно создавать детали и конструкции сложной геометрии, с большими углами отклонения от прямой линии. Пока такие техники находятся на этапе испытаний, но со временем могут прочно войти в строительную практику.

Для 3D-печати из грунтобетона используют DIW-технологию, испытанную при производстве керамических изделий. Цемент с грунтом перемешивают малыми порциями непосредственно перед экструзией (выходом из головки принтера). Это позволяет долго сохранить пластичность глины, которая быстро снижается при добавлении вяжущего компонента.

Из грунтобетона можно сделать:

  • Фундамент под небольшим частным домом (ленточный, монолитный и свайный)
  • Фундамент под гаражом
  • Фундамент под теплицей
  • Фундамент под сараем
  • Блоки для возведения стен
  • Монолитные стены
  • Отмостку
  • Крыльцо
  • Столбики забора
  • Фундамент под забором
  • Пол в гараже
  • Пол в подвале
  • Основание пола по грунту
  • Основание теплого пола
  • Стяжку пола
  • Основание под фундаментом

Фундаменты и стены домов можно делать только в том случае, если их высота не больше двух этажей.

Приведем несколько примеров:

  • Допустим, у вас на участке суглинистый грунт. Вы собираетесь строить небольшой одноэтажный дачный домик. Водоносный горизонт расположен на глубине 2,5 м и поднимается весной не больше, чем на 0,5-0,7 м. Строители предложили сделать из грунта фундамент, чтобы сэкономить на материалах. На такой вариант стоит согласиться, если стены вы будете возводить из легкого материала – дерева, газобетона, пеноблоков или пустотелых кирпичей.
  • Вы мечтаете жить в экологичном доме? Дерево в вашем регионе дефицитное, зато есть очень много глины? Из нее вполне можно изготовить грунтобетон с органическим наполнителем (соломой, кострой). Он хорошо подойдет для сооружения монолитных стен (толщина для внешних – 40 см, внутренних – 25-30 см). Материал послойно заливается в подготовленную опалубку и трамбуется. Каждые 1-1,5 м размещается арматурная сетка, а на границе с перекрытиями, оконными и дверными проемами – арматурные стержни. Оштукатуривают стены приблизительно через год, когда закончится усадка. Фундамент дома можно сделать из грунтобетона с цементом.
  • Завод решил наладить выпуск недорогих и экологически чистых строительных блоков. Для производства выбрали местный лессовидный суглинок. К нему добавляли 15% цемента и 8% извести. В качестве заполнителей использовали солому и костру льна, керамзит, древесную стружку и щепу. Уплотняли изделия под прессом. Для ускорения твердения использовали обработку паром. Блоки делали пустотелыми и полнотелыми, прямоугольной формы. Продукция пользовалась популярностью, а изделия покупали в основном люди, которые хотели построить недорогие дачные дома, сараи, гаражи.
  • Вам нужно сделать простой, недорогой, но прочный пол в гараже? Один из вариантов – сделать его из грунтобетона. Для этого можно использовать землю, которая осталась у вас после закладки фундамента гаража. В ней не должно быть примесей органики (допускается не более 6% гумусовых веществ). Землю смешивают с цементом в соотношении 5:1 и добавляют к ней 3 части воды. Чтобы проверить, достаточно ли жидкости, раствор сжимают рукой. Он должен формироваться в комок, не распадаться, но и не пачкать ладонь. После этого делают стяжку и трамбуют ее вибромашиной либо вручную. Затем пол накрывают пленкой или рубероидом на 2-3 дня. Еще 2-3 недели пол нужно увлажнять. Эксплуатировать пол можно спустя 28 дней.
  • Строительная компания возводит дом на 16 этажей. Перед закладкой фундамента оказалось, что грунт слишком слабый. Чтобы он выдержал вес здания, его нужно укрепить. Сделать это решили грунтобетоном. Его сделали из смеси песка и местного глинистого грунта. В качестве вяжущего использовали жидкое стекло с добавлением хлористого кальция. После проведенных работ и контрольных исследований основание признали достаточно прочным для заливки фундамента и строительства дома по первоначальному проекту.

В следующей части мы расскажем, как грунтобетон используют в дорожном строительстве.

Применение грунтобетона в дорожном строительстве

Грунтобетон можно использовать практически для всех частей дорожной одежды. Материал берут непосредственно из котлована. Иногда грунт даже не извлекают, а просто рыхлят и смешивают с вяжущим веществом (цементом, известью, жидким стеклом).

Для получения качественной дороги из грунтобетона проводят тщательные исследования грунта – определяют его плотность, прочность, дисперсность, влажность, пластичность и другие показатели. После этого рассчитывают количество вяжущего и его вид в зависимости от предполагаемых нагрузок. С использованием грунтобетона можно строить любые дороги (скоростные трассы и автобаны, городские улицы, сельские дороги).

Грунтобетон подойдет для таких дорожных работ:

  • Укрепления насыпей
  • Создания оснований дорог
  • Однослойных покрытий
  • Нижних и верхних слоев двухслойных покрытий
  • Обустройства обочин
  • Ремонта дорог

Давайте на конкретных примерах рассмотрим способы применения грунтобетона в дорожном строительстве:

  • Допустим, дорогу строят в местности, где выпадает много осадков. Насыпь постоянно увлажняется, поэтому возникла потребность укрепить ее откосы. Для этого решили использовать грунтобетон из местного суглинка, содержащего 30% глины и 70% песка. Грунт смешали с гравием в соотношении 1:1 и добавили к нему еще 5% цемента. Смесь увлажнили до получения пластичной массы и утрамбовали катком. В итоге даже после проливных дождей и таяния снега целостность насыпи не нарушилась.
  • Между двумя населенными пунктами строится скоростная трасса. Нужно сделать надежное основание под ней, но постараться сэкономить. Поэтому было принято решение использовать для основания грунтобетон. Для его изготовления использовали измельченную вскрышу из местного карьера, содержащую 6% глины, 94% песка средней и крупной фракции (1-5 мм). К ней добавили содержащие известь отходы сахарного завода и цемент. Соотношение всех компонентов: 82% вскрыши, 5% отходов, 8% цемента. Смесь увлажнили до пластичного состояния и уплотнили тяжелым катком. Благодаря использованию отходов удалось сэкономить. При этом основание получилось очень прочным, соответствующим всем нормативным требованиям.
  • Как делают покрытие из грунтобетона? Сначала укрепляют насыпь и основание. Затем сверху насыпают слой местного или привозного грунта заданной толщины (зависит от нагрузок, которые будут оказываться на дорожное полотно). Дальше в работу вступает специальная установка для рыхления. Она равномерно распределяет по поверхности грунта цемент, увлажняет его и перемешивает. На следующем этапе поверхность выравнивается грейдером. Уплотнение проводят сначала виброкатком, а затем пневматическим катком. Покрытие обрабатывается битумом. Поверх него можно засыпать мелкий щебень или постелить асфальт.
  • Возле шоссе нужно сделать прочную обочину, по которой смогут ходить люди и ездить велосипеды? Для ее обустройства решили использовать грунтобетон. Верхний плодородный слой почвы сняли, остальную часть разрыхлили трактором, смешали с гашеной известью и золой уноса с местной электростанции. Затем обочину уплотнили пневматическим катком, а сверху покрыли тонким слоем битума. В итоге обочина получилась достаточно прочной и не требовала даже мелкого ремонта в течение 8 лет. Затраты на обустройство при этом были минимальными.

Дальше вы узнаете, как можно использовать грунтобетон при благоустройстве территории.

Применение грунтобетона для благоустройства территории

Грунтобетон – полезный и недорогой материал. Для его изготовления часто используют материалы, оставшиеся после строительства (грунт из котлованов, остатки цемента или извести). Сделать раствор нетрудно даже без бетономешалки. Единственное условие – смесь необходимо хорошо утрамбовать.

В благоустройстве грунтобетон может быть использован для:

  • Оснований под тротуаром с любым покрытием
  • Обустройства пешеходных зон
  • Садовых дорожек
  • Велосипедных дорожек
  • Беговых дорожек
  • Оснований под спортивными и детскими площадками
  • Стоянок и парковок
  • Подъездов к домам

Давайте рассмотрим несколько примеров:

  • После завершения стройки у вас остался глинистый грунт во дворе? Его можно использовать для садовой дорожки. Но сама глина будет размокать под дождем и пачкаться. Поэтому лучше на ее основе сделать грунтобетон. Для этого материал (5 частей глины) смешивают с цементом (1 часть). Добавляют приблизительно 5% гашеной извести. Все тщательно перемешивают вручную или в бетономешалке. Затем массу засыпают на подготовленное основание дорожки (его выстилают геотекстилем или засыпают песком) и трамбуют. Дорожка готова.
  • В городе строят детскую площадку с горками, качелями, каруселями и полосой препятствий. Покрытие планируется сделать из специальной мягкой резины, которая предотвратит травмы. Производитель рекомендует под ним обустроить прочное твердое основание. Обычный бетон слишком дорогой, и его стоимость может выходить за рамки бюджета. Тогда строители решили укрепить супесчаный грунт, который находился на месте площадки. Для этого землю разрыхлили и равномерно распределили по ней известково-цементный раствор (приблизительно 10% от общего объема грунта). Затем все тщательно перемешали граблями, выровняли и утрамбовали пневматическим катком. Сверху легко смогли постелить резиновое покрытие.
  • Представьте, что вы хотите сделать парковку для своей машины возле дачного дома. Стройка была завершена давно, и подручных материалов (песка, цемента, извести и даже котлованного грунта) у вас нет. Больших денег на обустройство стоянки вам тратить тоже не хочется. Есть выход – сделать парковку из грунтобетона. Купите в строительном магазине несколько кг известково-цементной смеси. С выделенного под стоянку места удалить слой плодородной земли. Остальное перекопайте на глубину до 10 см, разрыхлите обычными граблями. Равномерно рассыпьте смесь по поверхности, еще раз перекопайте на ту же глубину и вновь разрыхлите граблями. Затем полейте массу водой из лейки и уплотните с помощью ручной трамбовки. Накройте площадку рубероидом на 1-2 дня. Затем в течение 1-2 недель увлажняйте поверхность будущей стоянки. Где-то через месяц вы сможете смело ставить на площадку свою машину и будь уверенными в том, что она не осядет.
  • Допустим, подъезд к многоквартирному дому решили выложить тротуарной плиткой. У строителей возникло сомнение, выдержит ли обычный песок, на который часто кладут плитку, вес автомобилей, не начнет ли плитка вскоре проваливаться? Поэтому вместо песка для основания и кладки решили использовать грунтобетон. Для его изготовления взяли супесь, смешали ее с цементом в соотношении 9:1 и добавили еще 0,5 части гашеной извести. Половину объема смеси сразу увлажнили, утрамбовали и положили на дно подготовленной траншеи. Другую часть засыпали в сухом виде, сверху выложили плитку. Остатками грунтобетона заполнили швы и еще раз все утрамбовали. Когда кладка была закончена, все полили водой. В итоге проезд получился прочным, даже через 5 лет плитка не просела.

В продолжении текста вы найдете информацию о том, как грунтобетон может быть использован в инженерии.

Применение грунтобетона в инженерии

Главная функция грунтобетона – укрепление оснований и стен сооружений. Очень часто для повышения прочности (прежде всего на растяжение) смесь укрепляют стальной арматурой. Качество материала и самих конструкций регулируется СП 291.1325800.2017.

Грунтобетон используется для:

  • Оснований под инженерными конструкциями
  • Укрепления грунтов и фундаментов
  • Ограждения котлованов
  • Отсечных геотехнических экранов
  • Противофильтрационных завес
  • Противооползневых конструкций на склонах гор
  • Укрепления стен подземных выработок и шахт
  • Заполнения пустых пространств при ликвидации подземных выработок

Вот несколько примеров того, как грунтобетон может использоваться в инженерных конструкциях:

  • После возведения высотного дома его фундамент начал давать усадку, возник риск появления трещин на стенах. Исследование грунта показало, что неожиданно поднялся уровень грунтовых вод и начал размывать основание. Было принято решение укрепить фундамент и отсечь его от водоносного горизонта. С помощью специального насоса в нескольких местах под основание ввели силикатный раствор. В массиве образовался грунтобетон. Основание стало более прочным, подземные воды изолировались и уже не подмывали фундамент.
  • В жилом квартале строят новый высотный дом. Под его фундамент роют большой котлован. Необходимо укрепить его стенки. Сделать это с помощью обычных свай, которые вбиваются в грунт, невозможно – это может повредить соседние здания. Поэтому для укрепления котлована использовали сваи из грунтобетона. В массив насосами ввели цементный раствор. Он перемешался с грунтом и после затвердевания превратился в прочный камнеподобный материал.
  • На крупной ферме делают резервуар для стоков. Очень важно, чтобы они не попали в грунтовые воды и соседнюю реку. Для этого необходимо соорудить противофильтрационный завес. Надежный и экономный вариант – создать завес из грунтобетона. Для этого нужно приготовить цементно-известняковый раствор и залить его в грунт вокруг резервуара. Делают это в заранее намеченных точках с помощью насосов. Образовавшиеся столбы или сваи из грунтобетона должны перекрывать друг друга, создавая сплошную стену. В таком случае жидкость из резервуара не сможет попасть в толщу грунта.
  • В горной местности часто случались оползни. Это уже частично разрушило дорогу и начало угрожать поселкам у подножья гор. Поэтому решено было сделать противооползневые сооружения. Для их создания использовали местный дресвяно-песчаный грунт. Его измельчили и смешали с известково-цементом раствором. Из получившегося грунтобетона сделали ограждения от подножья почти до самой вершины. Дополнительно смесь залили в расколы, которые были выявлены на склонах. В итоге количество оползней уменьшилось, грунт задерживался возле ограждений и уже не попадал на дорогу. Риск разрушения близлежащих деревень значительно уменьшился.

Дальше вы узнаете, как из грунтобетона можно сделать мебель.

Применение грунтобетона в мебельной промышленности

Грунтобетон не используется для промышленного производства мебели. Но из этого доступного материала можно сделать разные предметы домашнего интерьера самостоятельно. Лучше всего такую мебель установить на улице или в саду. Она хорошо подойдет для винтажного сельского интерьера.

Для изготовления мебели можно взять супесь, суглинок или глину на собственном участке. Удалите камни, куски травы, дерева. Остаток измельчите, по возможности просейте сквозь сита с диаметром 5 мм. Добавьте туда цемент или известь в количестве 10-30% от общей массы. Затем все смешайте.

После смешивания грунта и вяжущего постепенно добавляют воду в смесь. Она должна хорошо лепиться, но не загрязнять руки. Когда все готово, заполните раствором готовую форму. Первые 3-7 дней изделие нужно постоянно увлажнять. На 1-2 сутки их можно поместить в полиэтиленовые пакеты, чтобы предотвратить чрезмерное испарение воды. Ускоряют также процесс твердения путем обработки изделия горячим паром. Прочность бетон набирает в течение 4 недель.

Из грунтобетона можно изготовить такую мебель:

  • Стол или столешницу
  • Стулья
  • Скамейки
  • Тумбы
  • Подставки
  • Полки
  • Украшения для дома и сада

Приведем несколько примеров:

  • Допустим, у вас идет стройка. Вашим рабочим нужно периодически отдыхать и сидеть, чтобы перекусить. Место для отдыха нужно оборудовать быстро, но старой мебели у вас нет. Можно соорудить скамейку или стулья из грунтобетона. Для этого можно использовать цемент и суглинок из котлована. Смесь залейте в ящики или высокие картонные коробки. Спустя 3-4 дня вытащите их – у вас получатся небольшие тумбы для сиденья. Спустя неделю бетон наберет 2/3 своей прочности, и на стульях можно будет сидеть.
  • Вы хотите оформить свой дачный домик под сельскую избу? Почему бы для изготовления части мебели не использовать глинобетон? Из него можно сделать полочки, стол, скамью и даже буфет. Для усиления эффекта поверхность оставьте неровной, бугристой. Замесить раствор лучше на извести. Боковые стенки также можно покрасить известковым раствором.
  • Вы хотите сделать на своем крыльце каскад из горшков с цветами? Для этого нужна этажерка. Горшки у вас керамические, из простой обожженной глины без цветной эмали. Под ними хорошо будут смотреться полки из грунтобетона, сделанного на основе глины или суглинка и на цементно-известковом растворе.

Как видите, грунтобетон можно использовать во многих областях. Но для того, чтобы правильно применить материал, нужно знать все его плюсы и минусы. Об этом мы и расскажем в заключительной части статьи.

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.

Готовые смеси в продаже встречаются редко. Но грунтобетон легко приготовить самостоятельно даже из подручных материалов на своем участке.