Что такое водоцементное отношение для бетона и почему его нужно учитывать

Водоцемементное соотношение

Основным параметром замеса бетонной смеси является водоцементное соотношение. Это относительная величина (по массе) количества чистого цемента в замесе к воде, которой смесь затворяют.

От этого соотношения напрямую зависят прочность, водонепроницаемость и подвижность готового бетона. Конечно, на итоговые характеристики бетона влияет не только количество воды, но и её качество.

Качество воды.

Очень частой причиной падения прочности бетона, замедления и даже остановки процесса его твердения является химический состав воды, на которой замешан раствор.

Качество воды нормируется ГОСТ 23732-79 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия»

Данный стандарт выставляет следующие требования к воде замеса:

1. Вода не должна содержать примесей минеральных веществ, следов нефтепродуктов, жиров и органических остатков.
2. Содержание органических ПАВ, фенолов и сахаров не должно превышать 10 мг / дм3.
3. Уровень pH должен быть в пределах от 4 до 12,5
4. Окисляемость не должна превышать 15 мг / дм3.

Понятно, что все эти требования легко соблюдать в лабораторных условиях. Но, как быть с замесом бетона дома или на даче, где не всегда есть возможность измерить химические показатели.

В этом случае, мы настоятельно рекомендуем придерживаться простого правила – замешивайте на питьевой (или условно питьевой) воде. Это может быть вода из скважины, колодца, водопровода, либо природная, но прошедшую очистку. Грубейшей ошибкой загородной стройки является использование воды из ближайшего пруда, канавы или лужи. Даже при внешней прозрачности и чистоте, такая вода, чаще всего, перенасыщена органическими и минеральными загрязнителями, которые будут препятствовать нормальному процессу гидратации бетона и пагубно повлияют на его качество.

Пропорции воды и цемента

Итак – с выбором воды определились. Сколько же её лить в замес?

Возьмём, для примера самую распространённую в частном строительстве пропорцию «1 к 3» (по песку):

1. 1 часть цемента
2. 3 части песка
3. 5 частей заполнителя
4. 0,5 части воды

В этом случае В/Ц будет 0,5 – это средний показатель, чаще всего встречающийся в строительной практике с немодифицированным бетоном.

Набор прочности и морозостойкость

Рассмотрим, как конкретно влияет водоцементное соотношение на скорость набора прочности и морозостойкость бетона.

Прочность бетона в % на

в/ц = 0,4	в/ц = 0,5	в/ц = 0,6
Нормальные условия	400	250	150
Повышенная влажность среды	200	150	100

Чем В/Ц ниже – тем бетон быстрее набирает раннюю прочность, но тем труднее его обрабатывать и тем медленнее он будет набирать дополнительную прочность после 28 дней. Однако, морозостойкость такого бетона будет выше.

Чем В/Ц выше – тем медленнее, бетон наберет раннюю прочность, но его будет легче укладывать в форму и он быстрее наберет дополнительную прочность.

Теоретически, для нормального реагирования, цементу достаточно воды в количестве ¼ от собственной, т.е. В/Ц. Но, это в идеальных условиях – не лежалый цемент, чистый (без пыли) заполнитель оптимальной влажности. В реальных условиях, редко кто промывает гравий и песок, на котором замешивает бетон. Соответственно – часть воды уйдёт на смачивание заполнителя и впитается в него.

Дополнительная вода в смеси образует ячейки – поры, и каналы – капилляры. После застывания бетона и испарению всей лишней влаги эти поры и капилляры будут способствовать снижению касса водостойкости бетона, так как они отлично впитываю влагу. Это приведёт к повышенной намокаемости бетона и, как следствие – худшей морозостойкости. Также циклическое замерзание и оттаивание воды рано или поздно приведет к началу разрушения бетона.

Вернёмся к нашему теоретическому замесу.

Возмём, для примера, цемент М500. При пропорциях 1:3:5:0,5 примерная марка бетона будет 300 – 350.

Подвижность и удобоукладываемость такого бетона будет невысокая, что вызовет затруднения при укладке его в форму и разравнивание. Потребуется дополнительная виброобработка и уход за уложенной смесью (дополнительное проливание водой), так как излишне быстрое испарение воды из смеси приведёт к образованию усадочных трещин, остановке процессов гидратации цемента и значительно снизит прочность бетона.

Для повышения удобоукладываемости чаще всего в замес добавляют воду, но, как сказано выше – это приведет к падению марочной прочности и морозостойкости бетона.

Чтобы этого не произошло – вместо дополнительной воды лучше использовать пластификаторы и комплексные добавки для бетона, которые позволят получить достаточную (до П5) пластичность бетонной смеси даже при В/Ц 0,25 – 0,3. Такой бетон будет обладать повышенной марочной прочностью, морозостойкостью, при этом будет достаточно подвижный для полного заполнения опалубки без образования пустот. Дополнительная виброобработка также не потребуется.

Используя добавки для бетона Cemmix Вы сможете получить оптимальные характеристики водоцементного соотношения в смеси, без потери в прочности, или перерасхода цемента.

Звоните на горячую линию Cemmix – мы поможем по всем вопросам!

8 800 550 52 82 (звонок беслатный по территории РФ)

Значение водоцементного соотношения бетонной смеси: делимся опытом

Изучать графики и таблицы, выясняя точные пропорции составляющих жесткой бетонной смеси, лишь ради того, чтобы залить фундамент или соорудить бетонное перекрытие в частном доме, захочется далеко не каждому. Тем не менее, очень важно знать, какие материалы и в каких количествах используются, чтобы бетон имел максимальную прочность на сжатие, какое значение при этом имеет водоцементное соотношение бетонной смеси, какими характеристиками обладает бетон марки 75, чтобы в последующем отлитая на участке конструкция вела себя так, как ей предназначено проектом.

Схема изготовления бетона.

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.

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.

Пропорции воды и цемента

Итак – с выбором воды определились. Сколько же её лить в замес?

Возьмём, для примера самую распространённую в частном строительстве пропорцию «1 к 3» (по песку):

1. 1 часть цемента
2. 3 части песка
3. 5 частей заполнителя
4. 0,5 части воды

В этом случае В/Ц будет 0,5 – это средний показатель, чаще всего встречающийся в строительной практике с немодифицированным бетоном.

Определение количества воды

Что представляет собой готовый бетон? Это осколки прочных каменных пород, полости между которыми заполнены песком, а полости (почти микроскопические) между песчинками заполнены цементом. Таким образом, цемент держит и песок, и крупные каменные фракции. Разумеется, речь идет о цементе, смоченном водой. Для того чтобы прошла реакция затвердения цемента, необходимо воды всего 30% от его массы. Но при таком количественном отношении смесь невозможно сделать пластичной, никакое трамбование не сможет заставить приготовленную смесь, в которую, к тому же, входят еще и песок с гравием, требующие смачивания для скольжения и контакта с цементом, качественно заполнить форму. Из этих соображений воды берется значительно больше. При добавлении большего или меньшего количества воды можно получить пластичный (текучий) бетон, а можно и жесткий.

Одним из компонентов бетона является щебень, составляющий порядка 80% объема готовой бетонной смеси.

Какое влияние может оказать лишняя вода на прочность бетона? Если воды при замесе взять избыточное количество, происходит следующее. Бетон буквально самотеком заполняет форму. Часть воды просачивается сквозь щели опалубки, унося с собой некоторую часть цемента. Потом идет достаточно длительный период испарения, в результате которого в бетоне образуются поры, ведущие впоследствии к растрескиванию. О прочности бетона можно забыть.

Каким должно быть водоцементное соотношение, чтобы жесткая бетонная смесь поддавалась укладке с плотным заполнением формы и, затвердевая, имела максимальную прочность? Для бетона 75 марки это соотношение принимается близким к 0,6, то есть при изготовлении 1 м³ бетона потребуется около 150 кг (л) воды. Но не все так просто.

От водоцементного соотношения бетонной смеси зависит в первую очередь прочность затвердевшего бетона. Чтобы понять эту зависимость, придется немного углубиться в физико-химические процессы, происходящие в бетоне жестком по мере его укладки, уплотнения и затвердевания, чтобы потом со знанием дела произвести правильный замес.

Вода, добавляемая к остальным составляющим бетонной смеси, выполняет две основные функции: участвует в химических процессах, происходящих во время схватывания и затвердевания цемента (примерно 30% веса воды от веса используемого цемента), и обеспечивает бетонной смеси некоторую пластичность (или текучесть), необходимую для того, чтобы можно было распределить смесь так, чтобы в ней не осталось воздушных пузырей при укладке. Таким образом, часть воды, избыточная для цемента, выполняет чисто технологическую функцию. В жестких бетонных смесях именно эта, технологическая часть сводится к минимуму за счет физических усилий, которые необходимо приложить, то есть за счет трамбования жесткой бетонной смеси в форме (опалубке). Трамбование производится либо вручную, либо с использованием вибрационных устройств.

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.

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.

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:

Набор прочности и морозостойкость

Рассмотрим, как конкретно влияет водоцементное соотношение на скорость набора прочности и морозостойкость бетона.

Прочность бетона в % на

в/ц = 0,4	в/ц = 0,5	в/ц = 0,6
Нормальные условия	400	250	150
Повышенная влажность среды	200	150	100

Чем В/Ц ниже – тем бетон быстрее набирает раннюю прочность, но тем труднее его обрабатывать и тем медленнее он будет набирать дополнительную прочность после 28 дней. Однако, морозостойкость такого бетона будет выше.

Чем В/Ц выше – тем медленнее, бетон наберет раннюю прочность, но его будет легче укладывать в форму и он быстрее наберет дополнительную прочность.

Теоретически, для нормального реагирования, цементу достаточно воды в количестве ¼ от собственной, т.е. В/Ц. Но, это в идеальных условиях – не лежалый цемент, чистый (без пыли) заполнитель оптимальной влажности. В реальных условиях, редко кто промывает гравий и песок, на котором замешивает бетон. Соответственно – часть воды уйдёт на смачивание заполнителя и впитается в него.

Дополнительная вода в смеси образует ячейки – поры, и каналы – капилляры. После застывания бетона и испарению всей лишней влаги эти поры и капилляры будут способствовать снижению касса водостойкости бетона, так как они отлично впитываю влагу. Это приведёт к повышенной намокаемости бетона и, как следствие – худшей морозостойкости. Также циклическое замерзание и оттаивание воды рано или поздно приведет к началу разрушения бетона.

Вернёмся к нашему теоретическому замесу.

Возмём, для примера, цемент М500. При пропорциях 1:3:5:0,5 примерная марка бетона будет 300 — 350.

Подвижность и удобоукладываемость такого бетона будет невысокая, что вызовет затруднения при укладке его в форму и разравнивание. Потребуется дополнительная виброобработка и уход за уложенной смесью (дополнительное проливание водой), так как излишне быстрое испарение воды из смеси приведёт к образованию усадочных трещин, остановке процессов гидратации цемента и значительно снизит прочность бетона.

Для повышения удобоукладываемости чаще всего в замес добавляют воду, но, как сказано выше – это приведет к падению марочной прочности и морозостойкости бетона.

Чтобы этого не произошло – вместо дополнительной воды лучше использовать пластификаторы и комплексные добавки для бетона, которые позволят получить достаточную (до П5) пластичность бетонной смеси даже при В/Ц 0,25 – 0,3. Такой бетон будет обладать повышенной марочной прочностью, морозостойкостью, при этом будет достаточно подвижный для полного заполнения опалубки без образования пустот. Дополнительная виброобработка также не потребуется.

Используя добавки для бетона Cemmix Вы сможете получить оптимальные характеристики водоцементного соотношения в смеси, без потери в прочности, или перерасхода цемента.

Звоните на горячую линию Cemmix – мы поможем по всем вопросам!

8 800 550 52 82 (звонок беслатный по территории РФ)

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.

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.

На подготовленную площадку или в емкость с низкими бортами насыпается лопата цемента и 3 лопаты песка. Добавляется немного воды для увлажнения смеси, которая тщательно перемешивается при помощи лопаты. После этого добавляется крупная фракция (5 лопат). В процессе перемешивания вода добавляется постепенно, до получения вязкой однородной смеси. Для пробного замеса, как и для последующих, воду желательно лить из ведра, а не из шланга, для того чтобы видеть, на каком ее количестве следует остановиться.

Проконтролировать качество получившейся бетонной смеси в первом приближении можно так. Руками набирается небольшое количество бетонной смеси, из нее формируется ком шарообразной формы и кладется на любую поверхность. В процессе лепки на руках не должно оставаться следов цемента. Если этот ком затвердевает, сохраняя форму, замес удался. Показатели готового бетона, изготовленного с сохранением полученного водоцементного отношения для бетона, позволяют утверждать о его соответствии 75 марке. Можно приступать к замесу больших объемов с сохранением полученных пропорций. Если ком “оплывает”, значит, существует переизбыток воды, если налицо признаки расслоения, воды недостаточно.

Можно также произвести проверку готового затвердевшего бетона на соответствие его характеристик марке 75, когда время позволяет дождаться полного затвердевания. Несколькими ударами молотка по зубилу можно попытаться расколоть бетон. Если зубило входит в бетон не более чем на 5 мм, бетон соответствует 75 марке. Если никак не удается отколоть кусочек бетона, качество его превосходно!

Нужно помнить основное правило замеса. Добавить в готовую смесь удастся только воду, остальные составляющие, особенно это касается цемента, насыпаются только в указанной выше последовательности. Если в результате пробного замеса не достигнуты необходимые показатели качества бетона, придется замес повторить, немного изменив пропорции. Скорее всего, придется увеличить долю цемента.

Что такое водоцементное отношение для бетона и почему его нужно учитывать

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.

Определение водоцементного отношения В/Ц

Первое, с чего начинается подбор состава бетона – определение водоцементного отношения В/Ц. Это самый главный показатель, который характеризует прочность бетона. Физический смысл этой величины заключается в следующем: она показывает концентрацию цемента в водоцементной системе. Чем у нас больше цемента, тем больше концентрация, тем цементный камень при затвердевании будет прочнее.

Где А и А1 – коэффициенты, учитывающие качество заполнителей. Для заполнителей среднего качества принимается А = 0,6; А1 = 0,4.

Водоцементное отношение В/Ц

Определение количества пластификатора

Допустим, нам необходимо для получения водоредуцирующего эффекта 10% взять пластификатора 1% от массы цемента.

Ц ∙ 0,01 = 310 ∙ 0,01 = 3,1 кг;

Так как пластификатор тяжелее воды, с плотностью 1,1 т/м3, а дозировать его мы будем в литрах, то количество пластификатора в литрах:

Пл = 3,1 / 1,1 = 2,8 литров

Можно посчитать, сколько бы нам пришлось взять цемента без пластификатора.

Ц = В / 0,57 = 195 / 0,57 = 342 кг

Получается, при применении пластификатора мы экономим более 30 кг цемента. С учетом того, что 10% пластификатор стоит недорого, то это существенная экономия бюджета. А если взять пластификаторы последнего поколения, которые дают 30% водоредуцирующий эффект, то можно получить еще большую экономию цемента.

Ошибки при размешивании водой бетонной смеси

Рисунок 1. Влияние водоцементного соотношения
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.

Определение количества щебня

Щебня должно быть 1000-1300 кг/м3.

При средней плотности щебня 1,4-1,45 т/м3, мы получаем, что по объему щебень будет занимать 70-95%.

Почему не 100%? Если мы возьмем 100%, то у нас зерна щебня будут соприкасаться между собой, будут иметь точки контакта, и цемент с песком не смогут полностью окружить эти зерна и обеспечить сцепление этих элементов каркаса между собой. Поэтому принимается определенная раздвижка зерен. В учебной литературе определяется коэффициент раздвижки зерен, который зерна щебня раздвигает, между ними образуются определенные промежутки и в них без проблем может расположиться песок и цемент и обеспечить надежное сцепление зерен между собой.

В какую сторону смещаться, ближе к 1000 или к 1300? Если берем щебня больше, то становится меньше водопотребность смеси, но она получается более жесткой, так как большое количество щебня в бетоне приводит к комкованию бетона. Такой бетон очень тяжело брать лопатами, тяжело заглаживать и уплотнять.

Если брать щебня меньше, то смесь становится более податливой, но больше воды уходит на затворение данной бетонной смеси.

Есть определенные канонические особенности: все зависит от региона. Где-то щебень стоит дороже песка, где-то наоборот, песок стоит дороже щебня.

Мы можем уменьшить до минимума количество щебня, если он слишком дорогой, а разницу снивелировать количеством песка.

Для нашего примера возьмем по максимуму, 1300 кг щебня.

Щ = 1300 кг

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.

Рабочий состав бетона

То, что мы сейчас подобрали, это прежде всего лабораторный состав, либо номинальный. Что это значит? Здесь песок и щебень в абсолютно сухом состоянии. То есть, у них влажность нулевая W = 0%. Но на самом деле они хранятся под открытым небом, и они имеют какую-то влажность, и ее надо учитывать.

Щебень имеет влажность 3 – 5%. У песка, как дисперсного компонента влажность немного больше и составляет 5 – 7%.

Для того, чтобы перейти на рабочий состав, нам нужно эти значения умножить на (1 + W). То есть, количество песка нам нужно умножить на 1,05, а количество щебня на 1,03.

Получается новый состав, с учетом влажности песка и щебня:

Цемент = 310 кг

Песок = 615 ∙ 1,05 = 645 кг

Щебень = 1300 ∙ 1,03 = 1340 кг

Пластификатор = 2,8 л

Как посчитать количество воды: разница между влажным и лабораторным песком – 30 кг или 30 литров. Разница между влажным и лабораторным щебнем 40 кг или 40 литров. Эта разница и есть вода в этих составляющих бетонной смеси. Значит, чтобы найти необходимое количество воды для стройплощадки, нужно из лабораторного количества вычесть воду в щебне и в песке:

В = 175 литров – 30 литров – 40 литров = 105 литров

Марка цемента

При подборе компонентов бетонной смеси желательно, чтобы марка цемента была на 100 – 200 единиц выше, чем марка бетона. Если нам нужен бетон Мб = 200, то мы берем Мц = 300; если нужен Мб = 300, то Мц = 400 или 500.

Не очень хорошо, если у нас большой разрыв между маркой бетона и маркой цемента. Это значит, что цемент намного больше по своей активности, чем бетон.

Это можно увидеть из следующей таблицы:

П2

П2

В данном примере вода дана с учетом 20% водоредуцирующего эффекта.

В этой таблице стоит обратить внимание на цемент. В учебных пособиях регламентируется в том числе и минимальное значение расхода цемента на куб бетона. Оно примерно составляет 200 кг, где-то может и чуть больше. Исходя из каких условий вводится такое ограничение на минимум цемента?

Цемент не только выступает в роли вяжущего, которое обеспечивает сцепление компонентов между собой. Он также выступает в качестве мелкодисперсного заполнителя. И если заполнителя будет слишком мало, например, 180 кг, то мы не сможем получить абсолютно плотную структуру. Утрированно это можно проиллюстрировать так: возьмите ведро щебня и замешайте бетон без добавления песка – лопату цемента на ведро щебня. И вы получите такой пористый «козинак», который потом легко крошится.

То же самое происходит, только на уровне цемент – песок. Поэтому крайне нежелательно, чтобы количество цемента было меньше 200 кг/м3. А это как раз происходит, когда мы берем сильно прочный, активный цемент (марки 500) и низкой марки бетон (марки 200). Все-таки предпочтительней выбрать первый вариант, когда цемент и бетон по своей марке находятся близко друг к другу.

Если все-таки в наличии есть бетон и цемент с большим расхождением марки, то выходом из данной ситуации будет добавление в состав бетонной смеси какой-нибудь мелкодисперсный компонент, который по своей удельной поверхности соответствовал цементу. Это может быть и молотый кварцевый песок, и известняковая мука, и тонкомолотая активная минеральная добавка, например, зола уноса.

Добавим в наш состав 50 кг золы уноса. Но из того расчета, что средняя плотность бетонной смеси составляет фиксированные 2400 кг/м3, то нам нужно эти 50 кг отнять из количества песка:

Песок = 865 – 50 = 815 кг

Мы получили сбалансированный состав, где мелкодисперсного компонента у нас не 180 кг, а 230 кг.

Но если мы посмотрим внимательно, то 230 кг во второй колонке это не что иное, как 250 в первой, ведь цемент М 500 в большинстве своем – это чистый молотый клинкер 95% с 5% гипса. Если мы к цементу М500 добавляем только молотую минеральную добавку, то получаем тот же самый портландцемент М300. Поэтому, по сути, второй вариант превратился в первый. Если нет разницы, то зачем вводить лишний компонент, когда можно просто взять цемент М300 и на нем получать низкомарочный М200 бетон.

Но любой состав в конце всегда нужно проверять. Потому что ни одна методика не гарантирует 100% попадания в начальные свойства.

Если, например, подвижность у нас изначально была П2, а лабораторные испытания показали, что подвижность по факту П1, то надо увеличивать количество воды. Увеличиваем воду, значит увеличиваем цемент. Не меняя значения В / Ц, пересчитываем щебень и песок.

Если у нас прочность бетона получилась ниже, то нужно уменьшать В / Ц. Следовательно, нужно или уменьшать воду, или увеличивать цемент.

То есть, нужно обязательно проверять состав и потом делать корректировку.

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.

Водоцементное соотношение бетонной смеси ГОСТ

Что такое водоцементное отношение для бетона и почему его нужно учитывать

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.

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.

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.

Маркировка смеси

Требования ГОСТ регламентируют использование буквенно-цифровой маркировки бетона. Выглядит этот так: Бетон М400 В30/П4/F300/W10

1. Буква «М» означает марку бетонной смеси.
2. Буква «К» – класс раствора.
3. «П» – показатель подвижности.
4. «F» – стойкость к морозу.
5. «W» – водонепроницаемость бетонного раствора.

Процесс изготовление раствора, в соответствии с установленными законодательством нормами – это трудоемкие, сложные процедуры, требующие наличия навыков и многолетнего опыта работы. Не стоит доверять производство бетона кустарным фирмам. Такой продукт может влиять на прочность конструкции, приводя к растрескиванию или полному разрушению сооружения.

Помимо этого, в процессе создания бетонных смесей используется профессиональная, высокотехнологичная аппаратура, позволяющая изготавливать безупречное качество материала. Доверяйте лишь проверенным производителям и поставщикам бетона.

ГОСТ на тяжелый бетон – используемая терминология

Стандарт использует специальную терминологию и дифференцированно подходит к различным бетонным составам. Он разделяет их на следующие виды:

• тяжелые. Характеризуются структурой повышенной плотности и удельным весом в интервале 2–2,5 т/м3. Изготавливаются на основе цемента и крупнофракционного или мелкодисперсного наполнителя с повышенной плотностью;
• мелкозернистые. Средняя плотность мелкозернистого монолита, а также структура материала соответствуют тяжелым составам. Главное отличие – применение мелкозернистого наполнителя, который смешивается с портландцементом при замесе.

Каждая разновидность бетонного раствора изготавливается согласно определенной рецептуре и после твердения образует искусственный камень.

Прочность бетона нарастает в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой, которые нормально проходят в теплых и влажных условиях

Что такое водоцементное соотношение

На картинке, размещённой в начале этой статьи, указан такой показатель как В/Ц. Что это такое? Это водоцементное соотношение — важнейший показатель в бетонопроизводстве. То есть, производное от деления массы воды на массу цемента. Оптимальным значением будет 0.4. Если этот показатель будет ниже, то недостаток воды приведёт к тому, что не все частицы цемента вступят в реакцию гидратации и часть его будет потрачена впустую, что приведёт к потере прочности. Если В/Ц будет превышать 0.4, то излишки воды также приведут к снижению прочности итоговой конструкции.

Важно соотносить показатель В/Ц с показателем удобоукладываемости смеси. Это когда бетонная смесь полностью заполняет опалубочную конструкцию без образования пустот.

Жёсткая смесь будет затруднять бетонирование, но добавлять воду для улучшения этих свойств вовсе не обязательно.

Для этого существуют пластифицирующие и даже суперпластифицирующие добавки. В таких случаях остаётся на нужном уровне В/Ц и не страдает удобоукладываемость. В зависимости от производимых работ по бетонированию определяется и удобоукладываемость поставляемого бетона, которая устанавливается производителю. Надо отметить, что для растворной смеси применяется такой показатель как подвижность.

Водоцементное соотношение

Для нормального протекания процессов гидратации цемента и придания раствору необходимой подвижности требуется соблюдать оптимальное водоцементное соотношение (водопотребность). Водопотребностью цемента называют минимальное количество воды, которое обеспечивает получение цементного теста нормальной густоты. Нормальной густотой называют консистенцию, при которой пестик Тетмайера опускается в продукт на глубину, установленную нормативами.

Минимальной водопотребностью обладает портландцемент – 24-28 %. Снизить этот показатель, сохранив требуемую пластичность смеси или раствора, можно введением специальных добавок – пластификаторов. Водопотребность пуццолановых цементов при наличии в них добавок осадочного происхождения составляет 35-40 %.

Состав бетона М100

Как и другие марки тяжелого бетона, М100 состоит из: гранитного или гравийного щебня (наполнитель), карьерного или речного песка, портландцемента ЦЕМ I 32,5Н ПЦ (М400)или ЦЕМ I 42,5Н ПЦ (М500).и чистой пресной воды. В связи с ограниченной сферой применения, присадки в эту марку бетона не добавляются.

Для малонагруженных конструкций (отмостка, садовая дорожка, подготовительные работы) возводимых на частных подворьях, в качестве наполнителя допускается использовать шлак, образовавшийся при сжигании каменного угля, бой кирпича и прочие строительные отходы.

Прочие физико-механические свойства

Усадка:

• определяет сокращение линейных размеров бетона при его созревании на открытом воздухе;
• степень усадки варьируется от 0.30 до 1.00 мм/м;
• максимальное сокращение наблюдается в начале твердения, — в первые 24 часа достигается 70% от общего показателя;
• если рабочий раствор содержит некорректные пропорции воды и цемента усадка увеличивается.

Огнестойкость:

• определяет способность материала сохранять прочность на фоне кратковременного воздействия высоких температур;
• железобетон прогревается на незначительную глубину, что обусловлено его низкой теплопроводностью;
• при длительном воздействии огня в основе развиваются необратимые химические изменения, и она теряет прочность;
• для обустройства печей и топок используется жароупорный железобетон со специальными наполнителями и глиноземным цементом.

В случае самостоятельного приготовления растворов приобретается товарный бетон. Средний уровень затрат сложился следующим образом. За м³ материала марки М100 придется отдать порядка 2100 руб., М300 – 2890 руб., М400 – 3800 руб.

О соответствии марки бетона и его класса согласно ГОСТ рассказано в видео:

Коррозиестойкость

Под процессом коррозии бетона подразумевается разрушение цемента, которое сопровождается снижением таких показателей как водонепроницаемость. При этом уменьшается коэффициент сцепления с арматурой, что приводит к уменьшению прочности. Для предотвращения разрушений вследствие коррозии находят применение разнообразные добавки в цементы, образующие кислотостойкие, пуццолановые и глиноземистые смеси. Помимо этого нередко используется технология обработки поверхности бетона специальными растворами в виде кремнефтористого натрия, жидкого стекла, проводятся работы по облицовке плиткой на керамической основе.

Определение подвижности бетонной смеси

От конструктивных особенностей изделий зависит в значительной мере выбор метода их формования, а это, в свою очередь, предъявляет соответствующие требования к консистенции бетонной смеси в отношении ее подвижности и удобоукладываемости.

Бетонные смеси бывают подвижными и жесткими. Подвижные смеси при укладке легко заполняют форму и уплотняются в ней под действием собственной силы тяжести. Жесткие смеси для указанных выше операций требуют приложения подчас значительных внешних сил. Независимо от того, к какой из этих групп относится бетонная смесь, каждая из них в производственных условиях характеризуется определенной степенью подвижности. Подвижность бетонной смеси определяется по величине осадки стандартного конуса, отформованного из данной смеси (см. рисунок).

Для определения осадки конуса потребуются средняя проба бетонной смеси, деревянная или металлическая площадка, форма конуса, стержень для стыкования смеси, стальная линейка длиной не менее 70 см, стальная линейка с делениями длиной 20—50 см, кельма.

Ход работы. На деревянную, обшитую листовой сталью площадку толщиной

25 мм, размером 70×70 см устанавливают металлическую форму в виде усеченного прямого конуса высотой 30 см, диаметром нижнего основания 20 см и верхнего 10 см. Внутреннюю поверхность формы и площадку, на которой она установлена, увлажняют водой. Затем, прижав форму к площадке (наступив на педали), в нее в три приема равными частями помещают бетонную смесь. Каждую порцию бетонной смеси в форме уплотняют 25-кратным штыкованием стальным гладким стержнем диаметром 16 мм, длиной 650 мм. Стержень при каждом штыковании должен проникать через всю толщу бетонной смеси.

После уплотнения излишек бетонной смеси срезают вровень с верхними краями формы, заглаживая кельмой поверхность смеси. Затем форму медленно поднимают строго вертикально и ставят рядом с конусом, отформованным из смеси. На форму конуса по его диаметру кладут на ребро стальную линейку длиной 70 см так, чтобы свободный конец линейки проходил через центр конуса, изготовленного из бетонной смеси. Расстояние между поверхностью бетонной смеси и ребром линейки измеряют другой линейкой с делениями с точностью до 0,5 см. Результат промера характеризует величину осадки конуса. Как правило, определение для одной и той же смеси повторяют дважды. Результат двух параллельных измерений не должен отличаться больше чем на 2 см.

Выбор подвижности бетонной смеси зависит от вида конструкции. Например, для бетонных набивных свай O.K.

4—5 см, для густоармированных плит перекрытий и монолитных фундаментных столбов O.K. = 6—8 см и т.д. В каждом случае учитываются конструктивные особенности элементов, густота армирования, воспринимающие элементом нагрузки, марка бетона и используемые фракции (размеры крупного заполнителя — щебня, гравия).

Обозначения бетонных смесей

Характеристика подвижности обозначается буквой «П» с цифровым продолжением, указывающим на ее степень. Более высокая марка означает лучшую текучесть смеси. Например, малоподвижный бетон п3 или п4 имеют более высокую текучесть.

Бетон П1 имеет наименьшую текучесть, поэтому в промышленном и индивидуальном строительстве используется нечасто. Марки П2 и П3 имеют стандартные характеристики и используются практически повсеместно. Бетонная смесь П4 используется при плотном армировании конструкций и не требует дополнительного виброуплотнения. Марка П5 готовится для использования в герметичных формах из-за самой высокой текучести. Физико-механические характеристики

Определение подвижности

Для исследования и определения подвижности используют разные способы – и простые, и сложные, отличающиеся точностью конечных результатов. Метод осадки конуса считается самым быстрым и заключается в усадке смеси под собственным весом за определенный промежуток времени в конкретных условиях. При осадке конуса применяют конусообразную форму с размерами, варьирующимися в зависимости от фракции заполнителя.

С расширенной стороны конуса за три приема закладывается бетонный раствор, каждый слой уплотняется вручную протыканием (штыкованием) железным прутом Ø 3-5 мм. После уплотнения конус переворачивают для того, чтобы раствор выпал (вытек) на поддон. Через некоторое время, необходимое для усадки смеси, проверяют значение текучести методом расчета уменьшения высоты бетонной пирамиды по отношения к верхнему торцу конуса. Такое исследование проводится несколько раз, полученные данные отображаются как среднее арифметическое всех попыток. Лабораторное определение текучести

Если между результатами нет разницы, это означает, что смесь имеет максимально возможную жесткость. Если разница составляет ≤ 150 мм, то смесь считается малоподвижной. При разнице в высоте конусов ≥ 150 мм раствор определяется как максимально подвижный.

Следующий распространенный способ – исследования при помощи вискозиметра, которые проводятся на смесях с заполнителем средней зернистости (фракции 4-5 мм). Конус заполняется раствором и устанавливается на виброплиту. В смесь вставляется держатель с линейными делениями, на него крепится металлический диск с отверстиями. Одновременно с виброплитой включается хронометр и засекается отрезок времени, в течение которого бетонный раствор от вибрирования основания опустится по штативу до фиксируемой отметки. Время нужно умножить на коэффициент 0,45 – это и будет значением подвижности.

Еще один способ – исследования в специальных формах. Для таких испытаний берется стальной куб, открытый с одной стороны, в который загружают раствор бетона и устанавливают на вибрационное основание. Также засекается время заполнения раствором всех углов куба, а результат умножается на коэффициент 0,7. Итог – подвижность бетонного состава. Исследования текучести на вискозиметре

Так как подобных исследований проводится масса, их результаты приведены в определенную систему и отражены в соответствующих таблицах и сводных документах. Например, следуя данным таблицы ниже, усадка ≤ 50 мм означает, что бетон марки П-1 жесткий. При усадке конуса в пределах 50-150 мм бетон относят к малоподвижным составам, которые рекомендуется использовать для строительства фундаментов промышленных и частных строений. Более высокие марки подвижности (до П-5) обладают усадкой конуса ≥ 150 мм и используются в герметичных опалубках специализированных объектов.

Состав и подвижность раствора

Показатели подвижности обеспечивает такое вещество, как песок, а также портландцемент, вода и заполнители – щебень, известь, гравий и т.д. Но подвижность определяют пропорции добавленных компонентов и их качество, а их нарушение может привести к снижению усадки, уменьшению или увеличению деформационных характеристик и несущей способности. Таблица подвижности

Водоцементное соотношение считается главной характеристикой в определении текучести бетона, и ее нарушение в ту или иную сторону может снизить прочность конструкции в несколько раз. Оптимальным по ГОСТ считается отношение воды к цементу 0,4.

Чрезмерное добавление воды только визуально повышает текучесть раствора, который через определенный промежуток времени начинает расслаиваться, что означает нарушение структуры смеси и снижение прочности конструкции. Пропорции составляющих определяют способность бетона к удержанию жидкости, а подвижность раствора регулируется именно добавленным объемом воды. В малоподвижных растворах, которые имеют более низкую стоимость, воды добавляют меньше, поэтому их необходимо дополнительно трамбовать.

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.

Описание сосны обыкновенной

Сосна обыкновенная считается одним из самых распространенных деревьев зоны умеренного климата Евразии. Кроме того, это растение любят озеленители. Оно растет быстро, отличается прекрасными декоративными качествами, хорошо очищает воздух и выдерживает контрастные перепады температуры и влаги.

Ботаническое описание сосны обыкновенной

Описание систематического положения этого вида следующее:

• класс хвойных;
• семейство сосновых;
• род сосны.

Эта сосна на латыни пишется как Pinus sylvestris, что в переводе означает лесная. Такое название присвоено виду из-за способности образовывать леса, состоящие только из Pinus sylvestris. Причем встречаются такие лесные сообщества, в которых кроме сосны обыкновенной нет больше никаких растений.

Сомкнутый полог взрослых деревьев не позволяет пробиваться вниз солнечным лучам, что подавляет возможность прорастания семян любых видов растений. А отсутствие мхов и лишайников свидетельствует о сухости воздуха, характерной для таких лесов.

Этот вид сосен отличается большой пластичностью по отношению к условиям среды. Pinus sylvestris произрастает в Крыму, на Кавказе, на юге Европы, в Средней Азии, то есть там, где климат близок к субтропическому.

Кроме того, Pinus sylvestris формирует сосновые леса в Скандинавии и в Сибири, где зимы отличаются суровостью и большой продолжительностью.

Этот вид можно встретить в горах на высоте до 2000 м. В экстремальных условиях севера и Сибири эти деревья растут на высоте не более 1000 м, но могут укореняться на скалах и осыпях.

На болотах, в т.ч. и с многолетней мерзлотой, сосна обыкновенная может реализоваться только в состоянии небольшого деревца. Однако возраст у такого экземпляра может быть не меньше, чем у большого дерева, выросшего на черноземе.

Ареал обыкновенной сосны представлен в двух вариантах. Большая часть сосновых лесов сосредоточена в Восточной Европе, в Скандинавии, на севере Европейской части России, в Сибири.

В Западной Европе и на Дальнем Востоке (в т.ч. и в Китае) ареал разорван. Здесь этот вид образует небольшие сосновые или смешанные леса, окруженные лугами, болотами или лесами, состоящими из лиственных видов. Такой островной характер ареала сформировался преимущественно из-за антропогенного фактора.

Древесина этого дерева всегда высоко ценилась, поэтому сосновые леса были вырублены. Оставшиеся участки сильно страдали от пожаров, что привело к замене сосны дубами, березами, осинами и другими видами, выдерживающими пирогенное воздействие лучше, чем хвойные виды.

Ботанические характеристики Pinus sylvestris следующие:

1. Функцию листьев выполняют хвоинки, т.е. узкие листовые пластинки, покрытые плотным сизовато-зеленым налетом. У молодых экземпляров они длинные – до 5-6 см. У взрослых и стареющих деревьев размеры хвои уменьшаются до 3-4 см. Каждая хвоинка живет от 3 до 6 лет. Отличительной особенностью этого вида является наличие пучка из 2 хвоинок.
2. Шишки, как и у всех хвойных деревьев, делятся на мужские и женские. Мужские окрашены в светлые желтоватые или розоватые оттенки. Их размер колеблется от 1 до 1,5 см. Женские экземпляры в 3-4 раза больше. Они окрашены в серовато-зеленые оттенки.
3. Семена имеют небольшое перепончатое крыло, что позволяет им распространяться не только с помощью животных. Величина (до 0,5 см) и питательность семян небольшая. Этот факт определяет стратегию того, как размножается сосна. Существуют 2 стратегии распространения – с помощью животных (преимущественно птиц, а также белок, бурундуков, мышей) и ветра. Спелые женские шишки раскрываются так, что семена сосны с крылышками могут подхватываться ветром и разноситься по снежному насту, льду или по лесной подстилке.
4. Ствол прямой с чешуйчатой корой. Внизу ствола кора коричневая, а вверху – красноватая. В хороших условиях деревья прямые и высокие. Когда-то эти стволы использовали для строительства парусных кораблей. Под воздействием сильных ветров ствол может деформироваться, принимая причудливые формы. Искривление также наблюдается у тех деревьев, которые реализуют свой филогенез на болоте и мерзлоте. Изгиб может сформироваться и при повреждении верхушки листовертками. Чешуйки на верхней части ствола и на больших ветках выглядят как хлопья, а в нижней – как пластины.
5. Крона на ранней стадии индивидуального развития конусовидная. Во взрослом состоянии форма кроны меняется. Если дерево растет на открытом пространстве, то формируется широкая крона. Однако ветки располагаются так, что образуются этажи с концентрацией листовых пластинок. Расстояние между этажами такое, что верхние ветки не затеняют нижние. В лесу при боковом затенении крона принимает форму полусферы, которая как у пальмы находится на самом верху.

Отсутствие сезонного листопада заставляет этот вид приспосабливаться с экономии воды зимой. Тонкие листовые пластинки покрыты дополнительным слоем налета. Это позволяет им снижать испарение воды в любое время года. Однако перед наступлением морозов хвоинки покрываются воском, что еще больше снижает испарение воды. Благодаря этому в листьях, несмотря на морозы, всегда происходят реакции фотосинтеза. Защитный слой в виде белой смолы покрывает и почки.

Высоты, которые достигают сосны

Высота сосны зависит от условий произрастания. Если дерево росло на хорошей почве и в климатической зоне с умеренным увлажнением и длительным летом, то оно может достигнуть высоты в 30-40 м. При такой высоте диаметр ствола на уровне в 1,5 м колеблется от 50 до 120 см. Для того чтобы дерево достигло таких показателей, оно не только должно расти в благоприятных условиях. В раннем возрасте оно не должно подвергаться воздействию пожаров и других повреждающих факторов.

Среди сосен есть рекордсмены. Зафиксированы экземпляры, достигшие роста 45 м, диаметра 150 см, возраста 300 лет.

При повреждении в раннем возрасте дерево не сможет развить высокий ствол и хорошую крону. Так появляются экземпляры, которые на хорошей почве вырастают небольшими, искривленными, с деформированной кроной.

Сосна, растущая в неблагоприятных условиях (болото, скалы, длинная морозная зима), никогда не вырастет большой. Средний размер таких экземпляров колеблется от 1 до 10 м. Их диаметр колеблется от 15 до 30 см. Однако они могут жить долго. Зафиксированы случаи обнаружения столетних сосенок.

Как размножается

Существуют 2 ответа на вопрос, как размножается сосна. В природе размножение осуществляется преимущественно семенами. Взрослые деревья, вошедшие в репродуктивный возраст, отличаются большой продуктивностью. С 1 Га соснового леса за год может быть получено более 100 000 000 семян.

Поскольку выпадают они в зимний период, при таянии снега легкие семена разносятся водой. Это способствует их увлажнению и быстрому прорастанию. Кроме того, зимнее созревание и распространение семян связано с тем, что в это время года нет травы и больших листьев, в результате чего семена с крылышками пролетают беспрепятственно на большие расстояния.

Однако существует еще и другой ответ на вопрос как размножается сосна. Дело в том, что при надломе молодой ветки могут появиться корешки. Только для этого черенок должен сразу попасть во влажную почву.

Для того чтобы из такого черенка проросло новое дерево, необходимо сочетание ряда условий. Ветка должна надломиться в период максимальной активности материнского растения, попасть надломом во влажную почву и находиться в такой среде не менее месяца. Если какое-нибудь из этих условий не будет выполнено, прорастание не произойдет.

Вероятность появления нового деревца сосны с помощью черенка крайне мала, корневой поросли у этого вида не существует, поэтому основным способом размножения являются семена.

Жизненный цикл

Биологи под этим термином подразумевают развитие особи от зачатия до размножения. Жизненный цикл Pinus sylvestris не отличается большой сложностью. Он реализуется следующим образом.

1. Прорастание семени. Сначала прорастает зачаток корня, а потом вверх поднимается побег. Корень и побег должны начать функционировать сразу после того, как закончиться запас питательных веществ. Если проросток не будет поврежден, то дерево начнет развиваться самостоятельно.
2. Переход от проростка к дереву с видовыми признаками Pinus sylvestris происходит в двухлетнем возрасте. Половозрелого состояния растение достигает в 30-40 лет.
3. Мужские и женские шишки формируются на одном дереве, но на разных ветках. В мужских шишках образуется пыльца, которая распространяется ветром. Для облегчения этого процесса каждый экземпляр пыльцы имеет 2 воздушных пузырька. Попадая в семязачатки женских шишек, пыльца сохраняется до следующего лета. Происходит это в плотно закрытых зеленых шишках.
4. На следующее лето пыльца прорастает и сливается с яйцеклеткой. Образуется зигота, из которой формируется семя. Зародыш сосны погружается в гаметофит с накопленными питательными веществами. Так формируется первичный гаплоидный эндосперм.
5. Чрез 1,5 года после появления молодых шишек происходит выбрасывание семян. Шишки раскрываются в теплые солнечные дни.

Так завершается цикл развития сосны обыкновенной, который, в зависимости от условий, длится несколько десятков лет.

Естественная влажность

Это показатель содержания воды в древесине сразу после спиливания или на корню. Чем больше воды в стволах, тем больше энергии нужно потратить для того, чтобы высушить пиломатериалы.

Все хвойные виды отличаются высоким уровнем естественной влажности. Больше всего воды содержится в пихте и ели. Меньше всего – в лиственнице и сосне.

Естественная влажность сосны составляет в среднем 88%. Большая часть воды сосредоточена в заболони. Лиственница обладает уровнем влажности в 82%. Все остальные хвойные виды содержат более 90% воды. Из лиственных видов таким уровнем обладает только осина.

Уровень влажности объясняет, почему из всех видов хвойных деревьев в наибольшей степени ценится сосна и лиственница. Эти виды содержат мало воды, их стволы прямые и высокие. А древесина сосны по причине своих декоративных свойств еще и ценится как сырье для производства мебели.

Цикл развития сосны

Онтогенез этого вида длится от прорастания до естественной гибели от старости. Длительность этого процесса зависит от условий произрастания. Дело в том, что деревья растут всю жизнь. Однако результативность этого процесса зависит от физиологических возможностей, заложенных в геноме вида, и от условий среды.

Старение деревьев проявляется в усыхании вершины, что ведет к снижению биопродуктивности от уменьшения интенсивности фотосинтеза. Поскольку корни и ствол активно дышат, то есть разрушают сформированную в процессе фотосинтеза биомассу, дерево начинает разрушаться из-за преобладания процессов дыхания над фотосинтезом.

У сосны зафиксирован максимальный возраст в 350 лет. Однако большинство деревьев живут меньше – около 150 лет.

Для того, чтобы понять, как растет сосна, необходимо описать скорость прироста биомассы. Ее относят к быстрорастущим деревьям.

В первый год жизни сосна формирует росток в 5 см. После 3 лет жизни годовой прирост деревца составляет 20 см. Самый быстрый рост наблюдается после 5 лет жизни, что связано с формированием корневой системы. В этот период за год деревце может дать прирост до 1 м.

После достижения репродуктивной стадии развития рост в высоту замедляется. В этот период формируется крона. Для того, чтобы обеспечить продуктами фотосинтеза ствол, корни и шишки, необходимо сформировать максимально большую в данных условиях крону.

На этом этапе активный рост и развитие завершаются. Дерево медленно приращивает биомассу. Все физиологические процессы в этом случае направлены на то, чтобы поддержать физиологическую активность всей биомассы.

Удельный вес дерева

Удельный вес сосны, как и любого дерева, зависит от уровня влажности данного экземпляра. Однако существует усредненные, т.е. стандартные показатели. Для сосны они составляют 500 – 505 кг/м3 при плотности древесины около 0,5 г/см3.

Корневая система

Корневую систему сосны обыкновенной относят к категории стержневой. Это значит, что дерево может глубоко проникать в грунт, обеспечивая наземной части устойчивость и постоянное поступление воды с минеральными веществами.

Однако этот вид может хорошо приспосабливаться к условиям произрастания. В хорошо дренированной почве развивается основной стержень, а боковые ответвления развиты слабо.

Если грунтовые воды расположены глубоко, то дерево компенсирует недостаток влаги за счет разрастания боковых корней. В условиях постоянного переувлажнения стержневой корень развит плохо, однако и боковые корни не разрастаются, что снижает темпы роста дерева. Если дерево расположено на болоте или на почве с мерзлотой, то корень становится мочковатым, а деревце – карликовым.

Посадка и уход в саду

Ценность этого растения для формирования зеленых насаждений основана на таких составляющих, как неприхотливость, быстрый рост на ранних стадиях развития, способность очищать воздух. Несколько деревьев, растущих рядом, способны наполнить среду особым ароматом. Особенно этот аромат хорошо проявляется в жаркую погоду, когда максимально проявляется способность этого вида наполнять среду фитонцидами и смолистыми выделениями из ствола.

Декоративные свойства вида позволяют создать насаждения из могучих деревьев с ажурной кроной. Для того чтобы понять, какого цвета сосна, необходимо представить ее в разном возрасте и состоянии. Молодое деревце – зеленое с синим отливом, а его ствол коричневый. Взрослые большие и раскидистые деревья всегда кажутся светло-коричневыми с красноватым отливом. Особенно красный оттенок хорошо проявляется при ярком солнечном освещении или в лучах закатного солнца.

В саду сосна может выполнять функцию хвойного дерева, украшающего вход в дом, закрывающего детскую площадку, обрамляющего периметр участка. Для садов это дерево используется в качестве вида, лучше всего подходящего доя создания уютной обстановки.

Вырастить этого дерево можно с учетом того, как размножается сосна обыкновенная. Для людей, желающих иметь на своем участке зеленую красавицу с красноватым стволом, есть возможность:

• осуществить проращивание семян в открытом или закрытом грунте;
• размножить дерево черенкованием;
• купить готовый саженец.

Выращивание из семян позволяет обеспечить дереву комфортные условия произрастания на раннем этапе развития. Лучше всего закопать семена в землю на глубину в 1 см ранней весной. Поскольку семена могут съесть грызуны, посев нужно осуществлять с запасом. Если хотите чтобы выросло 1 дерево, закопайте не менее 5 семян. Потом придется лишние ростки убирать.

Чтобы снизить потери, можно проращивать семена в помещении. Делать это нужно так, чтобы при пересадке исключить полностью повреждение корней. Только так деревце можно избежать стресса и замедления роста в раннем возрасте.

Черенкование сосны позволяет ускорить процесс роста деревца, но этот процесс требует соблюдения ряда условий. Срезается черенок у молодого дерева. Обрезке подлежит ветка, выросшая в этом году. Черенок нужно обрезать с пяткой, т.е. с частью ствола.

Срезанные веточки держат в дезинфицирующем растворе около 3 часов. Потом их на 12 часов погружают в раствор со стимулятором роста.

После этого черенки сажают на глубину в 5 см в смесь торфа, песка и дерновой земли (пропорции равные). Веточки сосны могут пустить корни только при условии, что им будет обеспечено постоянное тепло и умеренная влажность. Поскольку черенки должны продолжать фотосинтез, им необходимо обеспечить и доступ света.

Необходимость в этих хлопотах отпадает, если посадить готовый саженец сосны, достигший возраста 4-5 лет. В этом случае ему нужно обеспечить только хорошую землю, полив и подкормку.

Обрезка сосны обыкновенной производится только в раннем возрасте. С ее помощью можно сформировать нужную форму кроны или стимулировать рост. В последнем случае обрезать нужно самые концы побегов. Делают это в конце апреля или в мае, т.е. в период начала активной вегетации.

Однако увлекаться обрезанием не стоит. Сосна может адаптироваться к травмирующему воздействию, но при частых травмах она замедлит рост или погибнет. Это дерево может расти хорошо и долго при минимальном уходе, а может даже без него. Необходимо только снизить воздействие неблагоприятных факторов.

Схема жизненного цикла сосны обыкновенной

Добавить в избранное

Сосна обыкновенная является одним из самых известных представителей Голосеменных растений. Существует большое количество различных видов этого дерева, которые встречаются преимущественно на территории России, Европы и Северной Америки, а жизненный цикл сосны состоит из нескольких фаз. Подробная ботаническая характеристика дерева и описание всех этапов его развития представлено далее в статье.

• Биологическое описание сосны
• Этапы жизненного цикла
  • Семена
  • Проросток
  • Шишки
    • Женские
    • Мужские
  • Опыление и оплодотворение
  • Созревание женской шишки

Биологическое описание сосны

Сосна принадлежит к царству Растения, отделу Хвойные и семейству Сосновые. Она обладает характерным ароматом и является вечнозелёным деревом, которое особенно активно растёт в высоту на протяжении одного века.

Ботаническое описание сосны:

1. Дерево достигает высоты 35–40 м, но некоторые экземпляры могут вырасти и до 50 м.
2. Сосновые корни отличаются пластичностью. В сухой почве они могут уходить в грунт на глубину до 8 м, а в условиях повышенной влажности располагаются параллельно поверхности земли в радиусе 10 м от ствола дерева.
3. Диаметр прямого ствола сосны составляет 0,6–1,2 м. Верхняя его часть разветвлённая.
4. Поверхность нижней части ствола покрыта коричневой корой с мелкими трещинами. На верхней части дерева кора более тонкая и окрашена в светло-коричневый цвет.
5. Ветки сосны образуют толстую крону, имеющую форму конуса.
6. Боковые побеги дерева густо усеяны заострёнными зелёными иголками, которые являются заменой листьев. Они плотные и имеют длину до 7 см и располагаются попарно.
7. Плод сосны — шишка, созревающая на второй год после появления. Она имеет форму конуса, диаметр которого составляет около 2–4 см.

Этапы жизненного цикла

Каждая сосна проходит полный жизненный цикл, который начинается с семян и заканчивается взрослым деревом. В процессе такого развития из семян сначала образуется проросток, который через 2-3 года становится молодым деревом, растущим в высоту на протяжении многих лет.

Чтобы обеспечить дальнейшее размножение, ежегодно на сосне образуются шишки с пыльцой и семенными зачатками. В результате опыления происходит оплодотворение, которое завершается образованием новой порции семенного материала и весь цикл сосны повторяется сначала. Каждый этап этого процесса подробно описан далее в статье.

Семена

Семена сосны находятся внутри женских шишек и созревают на протяжении 20 месяцев после опыления. С их помощью происходит размножение дерева.

Основные характеристики семян сосны:

• имеют округло-удлинённую форму;
• достигают диаметра 4-5 мм;
• снаружи покрыты плотной чёрной оболочкой;
• имеют «крыло» — перепончатый вырост длиной до 2 см.

Проросток

Попадая в почву, созревшие семена прорастают с наступлением весеннего тепла, давая жизнь новому дереву. Сначала из семени образуется проросток.

Этапы его развития перечислены ниже:

1. Попавшее в землю семя сосны активно впитывает воду и набухает.
2. Внешняя кожура разрывается, а находящийся на нижней части семени зачаток корня направляется в сторону грунта.
3. Зачаточный побег начинает удлиняться. В результате этого, находящиеся на его верхушке, семядоли приподнимаются над поверхностью почвы.
4. Оставшийся в семени запас питательных веществ полностью расходуется на рост и развитие молодого проростка.
5. Формируется вертикальный молодой побег с молодыми игловидными листами, расположенными по спирали.
6. После достижения двухлетнего возраста на побегах сеянца можно заметить мелкие бесцветные чешуйки. В их пазухах формируются укороченные побеги, на которых растёт по две хвоинки. Такое строение характерно и для взрослых экземпляров сосны.

Шишки

Весной на взрослом дереве образуются шишки: женские и мужские. Они отличаются друг от друга внешним видом и содержат особые органы, производящие споры, — спорангии. Здесь протекает формирование женских и мужских спор, принимающих в дальнейшем участие в процессе оплодотворения. Описание каждого вида сосновых шишек представлено ниже.

1 – ветвь с шишкой и собранием микростробилов; 2 – молодая шишка; 3 – зрелая шишка; 4 – семена; 5 – ветвь с молодыми побегами.

Женские

Второе название женских сосновых шишек — макростробилы. Они растут группами по 2-3 шт. в верхней части веток или по одиночке и содержат женские споры, которые остаются внутри после оплодотворения, образовывая семена.

Подробное описание женских шишек сосны представлено ниже:

1. Форма макростробилы конусовидная, а её длина составляет около 3–7 см.
2. Каждая шишка имеет ось, вокруг которой находятся чешуйки двух видов — покровные и семенные. Они называются мегаспорофиллами и расположены по спирали.
3. На наружной поверхности широких семенных чешуек (возле основания) расположена пара семенных зачатков. Сверху они прикрыты более мелкими покровными чешуями.
4. Каждый семенной зачаток состоит из нуцеллуса (мегаспорогенной ткани) и покровной ткани (интегумента).
5. На верхнем краю семенного зачатка находится микропиле — небольшое отверстие, предназначенное для прохождения мужской пыльцы.
6. В течение первого года женские шишки окрашены в красный цвет, а на второй год становятся зелёными. К моменту созревания и выброса семян шишки становятся бурыми и опадают с дерева.

Мужские

Мужские шишки расположены преимущественно возле основания молодых побегов сосны и называются стробилами. Внутри них содержится пыльца, которая используется для оплодотворения.

Описание мужских шишек представлено ниже:

1. мужской стробил (микростробил — побег со спорангиями) в форме колоска окрашен в жёлтый цвет, его размеры составляют 8–12 мм.
2. Мужская шишка представляет собой ось, вокруг которой по спирали располагаются микроспорофиллы (спороносные листья).
3. На нижней части поверхности каждого микроспорофилла находится пара особых камер с пыльцой — микроспорангии.
4. Внутри пыльцевых камер содержатся микроспоры. В результате процесса митоза (непрямого деления) они образуют пыльцу.
5. Каждое отдельное пыльцевое зерно состоит из четырёх клеток — вегетативной, генеративной и двух проталлиальных. Последние нужны исключительно для развития вегетативной и генеративной клеток, поэтому исчезают после того, как отдадут свой ресурс.
6. Клетка пыльцы содержит две оболочки. Внутренняя — более тонкая и называется интиной, а плотный внешний покров выполняет защитную функцию и называется экзиной.
7. На каждом пыльцевом зерне присутствуют воздушные мешки. Они облегчают перенос пыльцы ветром и представляют собой вздутия, образованные в местах, где экзина клетки отделена от интины.

Опыление и оплодотворение

Процесс опыления протекает в мае. При этом в микроспорангиях мужских шишек созревает пыльца, а чешуи женских шишек широко открываются, готовясь принять её.

Процесс опыления состоит из таких этапов:

1. Когда пыльца в мужских шишках созрела, микроспорангии лопаются и пыльцевые зёрна высыпаются наружу.
2. Ветер легко разносит пыльцевые зёрна, в результате чего часть из них попадает между чешуёй женских шишек.
3. Из микропиле женской шишки выделяется особая клейкая жидкость. Попавшие между чешуями пыльцевые зёрна прилипают к ней и затягиваются в нуцеллус в результате подсыхания жидкости.
4. Микропиле смыкается, а все чешуи женской шишки плотно прилегают друг к другу. Для обеспечения высокой герметичности поверхность макростробилы при этом заливается смолой.

1 – женская шишка; 2 – семенная чешуя с двумя семязачатками; 3 – микропиле; 4 – мегаспоры; 5 – нуцеллус семязачатка; 6 – интегумент, один листочек; 7 – нуцеллус, образующий перисперм; 8 – архегоний; 9 – первичный эндосперм; 10 – мужская шишка; 11 – микроспорофилл с двумя микроспорангиями; 12 – антеридиальная клетка; 13 – сифоногенная клетка, клетка трубки; 14 – ядро спермагенной клетки; 15 – ядро клетки-ножки; 16 – клетка трубки; 17 – зародыш семени; 18 – первичный эндосперм; 19 – семенная кожура; 20 – шишка, возраст которой один год; 21 – шишка, возраст которой – два года.

После попадания пыльцевого зерна на нуцеллус начинается процесс прорастания вегетативной клетки с образованием пыльцевой трубки. При этом генеративная клетка пыльцы перемещается внутрь вегетативной и медленно врастает в нуцеллус на протяжении одного календарного года.

Описание всех подготовительных стадий, а также схема процесса оплодотворения представлены ниже:

1. Через 30 дней после опыления происходит деление археспориальной клетки нуцеллуса.
2. Образуются 4 мегаспоры, из которых выживает только одна, расположенная на самом большом расстоянии от микропиле.
3. Оставшаяся мегаспора начинает расти через 6 месяцев после опыления. При этом количество её ядер в результате митотического деления увеличивается до 2 000 штук.
4. Через 13 месяцев после опыления внутри мегаспоры образуются клеточные стенки. Происходит цитокинез — каждое из образованных ядер локализуется в отдельной клетке.
5. В результате цитокинеза формируется особая гаплоидная ткань — эндосперм. Ещё через 2 месяца из его клеток, расположенных возле микропиле, формируется 2-3 архегония, которые содержат внутри по одной женской яйцеклетке.
6. Эндосперм и архегонии образуют заросток (женский гаметофит). К моменту его образования пыльцевая трубка достигает нуцеллуса и проникает в один из архегониев с яйцеклеткой.
7. Внутри пыльцевой трубки происходит деление генеративной клетки на стерильную и сперматогенную (клетку тела).
8. Клетка тела делится на пару спермиев, которые в совокупности с пыльцевой трубкой образуют мужской гаметофит.
9. В результате проникновения пыльцевой трубки внутрь архегония происходит разрушение клеточной стенки. При этом происходит оплодотворение — один из спермиев соединяется с яйцеклеткой и образует зиготу, а второй погибает.

Созревание женской шишки

После оплодотворения начинается процесс созревания женской шишки. Этот процесс заканчивается формированием семени и длится полгода с момента оплодотворения.

Созревание шишки состоит из таких этапов:

1. В процессе деления оплодотворённой зиготы формируется зародыш, имеющий зачаточные органы — корень и побег. На верхушке последнего расположены мелкие семядоли, являющиеся зачатками будущих листьев.
2. В качестве питательной оболочки, необходимой для развития зародыша, используется эндосперм.
3. Происходит формирование внешней оболочки семени из покровной ткани семенного зачатка.
4. В конце зимы шишки раскрываются и семена свободно высеваются наружу, разносясь на большие расстояния вместе с ветром. Созревшие шишки осыпаются на землю.

Жизнь каждой сосны начинается из мелкого семени, проросшего в почве. После этого дерево растёт на протяжении многих лет, образуя ежегодно новые порции шишек. Сложный процесс оплодотворения и созревания семян длится на протяжении 20 месяцев с момента опыления, обеспечивая дальнейшее распространение сосны по окружающей территории.