Состав бетона, марки и самостоятельное приготовление смеси

Пропорции приготовления бетонной смеси в домашних условиях

Каменный материал получается в результате смешивания и затвердевания уплотненной массы, включающей вяжущий компонент, наполнитель и воду. Пропорции бетона играют роль для создания долговечности и вероятности не разрушаться при сжатии. Специальные добавки вводятся в состав смеси, чтобы улучшить свойства материала при использовании в различных конструкциях.

1. Состав бетона и специальные добавки
2. Требования к составу бетона
3. Состав и пропорции бетона для ведра и для бетономешалки
4. Цемент М400
5. Цемент М500
6. Основные правила и рекомендации замеса бетона
7. Особенности бетонных смесей
8. Область применения бетона

Состав бетона и специальные добавки

При производстве смешивается песок, щебень, цемент и вода, концентрация ингредиентов определяется маркой связующего цемента, крупностью заполнителя, качеством песка. В бетонную массу входит некоторое количество гидрофобизаторов, пластификаторов. В процессе бетонирования вода и цемент остаются главными связывающими компонентами смеси.

По назначению бывают обычные смеси для штатского и индустриального строительства, специальные растворы для прокладки дорог, возведения гидротехнических сооружений, устройства теплоизоляции. Есть составы специального предназначения, сопротивляющиеся высоким температурам, химической агрессии, защищающие от радиации.

Бетоны подразделяются в соответствии с ГОСТ 74.73 – 2010, ГОСТ 25.192 – 2012 в зависимости от различных показателей:

• тип вяжущего — шлаковые, суперцементные, щелочные, алебастровые, силикатные составы;
• структура — пористого вида, плотные смеси, заполнители специальной консистенции;
• условия набора прочности — твердеющие в природной среде, при тепловой и влажностной обработке, различном давлении.

Важным остается пропорция цемента и песка для бетона. Присадки придают смесям специфические характеристики и свойства.

Виды регулирующих добавок по ГОСТ 24.211 — 2008:

• пластификаторы для уменьшения объема воды, стабилизаторы, предотвращающие расслоение;
• регуляторы подвижности для транспортировки на большие расстояния;
• добавки для увеличения морозостойкости, сопротивления коррозии, водонепроницаемости;
• замедлители для отсрочки начала схватывания;
• ускорители для быстрого твердения.

Вводятся компоненты для повышения плотности, стойкости к ударам, истиранию искусственного камня. Фотокаталитические компоненты позволяют твердому материалу самоочищаться от загрязнений и пыли. Формула бетона предполагает введение минеральных ингредиентов для повышения вязкости и пуццолановой активности.

Требования к составу бетона

Смесь производится на заводах или готовится на строительной площадке. При этом должны соблюдаться пропорции состава бетона, чтобы изготовить материал с требуемыми качествами. Основными характеристиками являются плотность бетона и количество вяжущего компонента.

По плотности искусственные камни делят на виды:

• особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/м³;
• тяжелые — 2200 – 2500 кг/м³;
• облегченные — 1800 – 2200 кг/м³;
• легкие — 500 – 1800 кг/м³;
• особо легкие — меньше 500 кг/м³.

Марка назначается соответственно каждой области применения. Учитываются условия приготовления и перевозки на расстояние, обстоятельства твердения. Подбирается размер крупного наполнителя, который увязывается с емкостью бетономешалки, ее типом, габаритами изделия и уровня армирования.

Жирный бетон характеризуется высоким содержанием вяжущего компонента

Вяжущий ингредиент оказывает влияние на качество смеси:

• тощие бетоны отличаются низкой концентрацией цемента и повышенным включением щебня;
• жирные — высокие пропорции вяжущего и малый объем крупного наполнителя;
• товарные — соразмерность компонентов принимается по стандартным рекомендациям.

Наполнитель составляет в смеси до 85% от объема, он формирует твердый остов, снижает усадку и предупреждает появление трещин. Нужно иметь все требуемые части для замешивания бетона в домашней бетономешалке и соблюдать точность дозировки.

Состав и пропорции бетона для ведра и для бетономешалки

Соразмерность цемента и воды (В/Ц) называется водоцементным модулем, который учитывается при производстве бетонной массы. Чем меньше пропорция В/Ц, тем смесь получается прочнее. Теоретически соотношение должно быть в пределах 0,2, но такое тесто имеет плохую пластичность и неудобно в работе. На практике делается замес с показателем 0,3 – 0,5.

Добавление большого объема воды является ошибкой в пропорции бетона для фундамента или другого строительства. Подвижность бетонной массы повышается, но снижается прочность на сжатие и плотность. Поры в смеси появляются в итоге испарения лишней влаги, которая не прореагировала с цементом в процессе твердения. Вода не полностью вступает в реакцию, если недостаточно вяжущего цемента.

Марки бетонного камня определяются с учетом предела прочности на сжатие, который определяется испытанием стандартных кубиков застывшего материала размером 200 х 200 мм. Приняты марки М600, М500, М400, М300, М150, М100 и меньше. Бетон показывает разную надежность в зависимости от каменного наполнителя (щебень, шлак, гравийная, керамзитовая крошка) и от характеристик цемента.

Цемент М400

При использовании вяжущего этой марки для изготовления бетона М200 берется пропорция 1:3:5:0,5, где по порядку указывается порции цемента, песка, наполнителя и жидкости.

Если взять бытовую бетономешалку с объемом смеси на выходе 110 л, приготовление бетона потребует количество компонентов:

• цемент — 18,5 кг;
• песок — 52 кг;
• щебень — 115,7 кг;
• вода — 5,8 литра.

Лучше использовать природный песок среднего и крупного размера. Ограничивается использование глинистого песка. Небольшое количество глинистых частиц уменьшает прочность бетона. Песок обогащается в процессе промывки, смешивания с привозным материалом высокого качества.

Пропорции цемента М400, песка и щебня для получения разных марок бетона в ведре (в килограммах):

• М100 — 1,0:4,6:7,0;
• М150 — 1,0:3,6:5,6;
• М200 — 1,0:2,7:4,9;
• М250 — 1,0:2,3:3,8;
• М300 — 1,0:2,0:3,5;
• М400 — 1,0:1,3:2,5.

Вода обычно берется в половинном количестве от объема цемента. Марка бетона зависит от того, что будет построено, например, фундамент под забор, отмостка, стяжка или столб.

Замешивать раствор нужно перед применением, в объеме, который можно использовать за 2 часа.

Цемент М500

Использование вяжущего этой марки при аналогичной пропорции 1:3:5:0,5, где по порядку указывается порции цемента, песка, наполнителя и воды, дает марку бетона М350.

Для приготовления смеси в бетономешалке с выходом готовой массы 240 литров берется компонентов:

• цемент — 40,5 кг;
• песок — 113,8 кг;
• щебень — 235 кг;
• вода — 12,65 литра.

Вместо песка можно применять остатки металлургии, горной выработки, химической отрасли. В домашних условиях трудно сделать даже бетон М400, а марку М500 лучше заказать на заводе. Производители продают сухие наборы для затворения водой на площадке, но такие комплекты нужно брать у проверенного поставщика.

Пропорции состава бетона для фундамента цемента М500, песка и наполнителя для приготовления различных марок бетона в ведре (в килограммах):

• М100 — 1,0:5,8:8,1;
• М150 — 1,0:4,5:6,7;
• М200 — 1,0:3,5:5,5;
• М250 — 1,0:2,6:4,4;
• М300 — 1,0:2,4:4,4;
• М400 — 1,0:1,7:3,3.

Соотношение является правильным для бетонов, которые укладываются на плотную поверхность. Пористое основание высасывает влагу из смеси, поэтому застывшая масса получается прочнее в 1,5 раза.

Основные правила и рекомендации замеса бетона

Бетон подвергается вибрации для удаления пустот

Смесь в процессе изготовления и укладки тщательно уплотняется, и соблюдаются пропорции. Воздух выгоняется из промежутков, а цементное молочко перераспределяется для плотного сцепления с твердым заполнителем. Ручные электровибраторы применяются при заливке монолитных участков, а вибрационные столы используются при изготовлении железобетонных и бетонных блоков (плит, ригелей, балок).

Гидроизоляция выполняется в 2 этапа:

• в состав добавляются укрепляющие добавки;
• готовые конструкции покрываются водонепроницаемым слоем проникающего действия.

В массу вводятся компоненты, которые противостоят коррозии. Выбирается такая форма конструкции и местоположение, чтобы готовое изделие меньше подвергалось усилиям скола, изгибам и другим видам разрушения, а воспринимало только нагрузку на сжатие.

Зимой бетон прогревается на строительной площадке после укладки в опалубку. При морозе взаимодействие воды и цемента ослабляется, масса не набирает прочность. После разморозки такие изделия могут распасться на отдельные компоненты. Для прогревания в массу вставляются электроды, по которым проходит электрический ток.

Особенности бетонных смесей

Класс бетона устанавливается по прочности на сжатие. Кубик испытывается сжатием и в 95 случаев разрушается от единой нагрузки, которая и принимается за предел. Класс обозначается литерой В и цифрами, которые говорят о величине граничного давления в МПА (мегапаскалях), например, В25.

При проектировании назначается возраст смеси, который соответствует его прочности на растяжение и сжатие по центральной оси в определенное время застывания. Марка бетона с литерой М и числами от 50 до 1000 означает предел прочности в кгс/м³.

Удобоукладываемость смеси означает время оседания конуса выбранного образца бетона и является важным показателем при бетонировании с помощью бетонного насоса:

• сверхжесткие — больше 50 сек.;
• жесткие — 5 – 50 сек.;
• подвижные — меньше 4 сек.

Другими показателями являются прочность на изгиб, морозостойкость, водонепроницаемость. Морозостойкость показывается литерой F и числами 50 – 1000, которые обозначают число серий заморозки и оттаивания до разрушения. Водонепроницаемость показывается литерой W и числами 2 – 20, говорящими о величине напора, который выдерживает цилиндрический образец.

Область применения бетона

Область применения бетона в зависимости от марки и класса

Искусственный камень используется в разных направлениях строительства в зависимости от того, какие пропорции компонентов, цемента и добавок были заложены при производстве продукта.

Области применения марок по прочности:

• изготовления опорных фундаментных подушек — М100, М150;
• заливка монолитных стяжек, оснований, дорожек, подпорных стенок, отмосток — М200;
• устройство монолитных ленточных фундаментов, плитных оснований, несущих элементов, покрытий дорожного полотна — М350;
• возведение конструкций гидротехнических строений, шахт — М400 и М450;
• строительство сооружений со специальными требованиями по качеству, например, плотины, дамбы, станции метрополитена — М500, М550.

В частном строительстве применяются разные типы бетона. Для укладки полов берутся теплые виды с применением шлака, керамзита вместо щебня. Используются отходы деревообработки в качестве наполнителя, используются стружки, опилки. Такие смеси имеют меньшую массу и препятствуют переохлаждению помещения. Составы армируются сеткой при устройстве подъездов к дому, спусков в гараж, чтобы уменьшить влияние сдвига.

В капитальном строительстве бетон используется для сооружения высотных и малоэтажных домов, арок, мостов, куполов, балок и труб. Металлический каркас в штучных плитах, балках, прогонах расширяет возможности применения железобетонных изделий.

Делаем самомесный бетон. Часть первая

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

Без т.н. «мокрых» процессов не обходится ни одно строительство, хороший бетон – необходимый общестроительный материал. Возвести мелкозаглубленный ленточный фундамент, построить цокольный этаж, изготовить монолитную мебель — ему везде найдётся применение.

Чем распространённее сфера применения материала, тем больше вопросов появляется у начинающих застройщиков о том, как его использовать. Одной из таких «горячих» тем является самостоятельный процесс изготовлении бетона-самомеса на строительной площадке.

Эксперты нашего портала накопили обширный опыт строительства, которым они охотно делятся с новичками, только начинающими возводить свой дом. В этой статье мы ответим на основные вопросы.

• Можно ли уберечься от обмана производителей и проверить качество материала.
• Выгодно ли делать его самостоятельно.
• В каких конструкциях следует использовать самомес.
• Какие марки чаще всего используются в малоэтажном строительстве.

Зачем застройщикам нужен бетон-самомес

Для масштабных строительных работ заливки фундамента и т.п., чаще всего используется раствор промышленного изготовления, который привозят на стройплощадку миксерами. Однако, бывают ситуации, когда в этом нет экономической целесообразности (нужно взять малые объёмы), или невозможен проезд миксеров из-за разбитых подъездных путей, по которым тяжелогружёная машина просто не проедет.

Плотность бетона может достигать 2700 кг/м³. Исходя из этого, миксер на 5 кубов, который везёт раствор на стройплощадку, будет весить около 25 тонн. Миксер на 10 кубов – 40 тонн. Не каждый подъездной путь способен выдержать такую нагрузку.

Дело осложняется, если дороги очень размыло из-за дождей, а чтобы вытащить застрявший миксер, нужен бульдозер. И тут уж некогда раздумывать, где взять бетон – придется сделать его самому! Для этого на стройплощадку заранее завозятся сухой цемент, песок и щебень, т.к. в этом случае вес каждого отдельного грузовика меньше.

Ещё одним доводом в пользу самомеса становится возможный обман со стороны поставщиков. Вы заказали материал одной марки, а вам привозят другую, менее прочную. Для этого нечистые на руку поставщики уменьшают количество цемента в растворе. А определить «на глазок», бетон какой марки вам привезли в миксере, практически невозможно. Довольно крупная разница в цене идёт в карман поставщика.

Помимо потери средств, бетонирование ответственных конструкций (фундамента, перекрытий и т.д.) бетоном пониженной прочности может привести к уменьшению их срока службы. Либо железобетонная конструкция под нагрузкой (определённой расчётом при проектировании дома) треснет и разрушится.

Нужно учитывать, что проверить качество залитого вам материала можно будет только в лабораторных условиях — спустя 28 дней после заливки. Для этого в лаборатории давят под прессом до разрушения специально изготовленные (в день заливки основной конструкции) бетонные кубики (обычно 3 шт.) размером 10х10х10 см. На основании полученных данных определяется марка бетона – по прочности на сжатие. Т.е. определяется величина предельной нагрузки (кгс/см²), которую выдержал образец. Это значение обозначается буквой М (средний показатель прочности). Если прочность на сжатие выражается классом бетона (гарантированная прочность), то она обозначается буквой В. Цифра, которая стоит за этой буквой, определяет нагрузку (давление на сжатие в МПа), выдерживаемую материалом в 95 случаев из 100.

Для наглядности в данной таблице приведены соотношения между классом и маркой бетона.

Также существуют и «дедовские» способы, при помощи которых можно проверить прочность и марку – без использования специального оборудования, вручную. Самый легкий способ: после того, как бетон набрал прочность (за 28 дней при температуре 20°C), по нему с небольшим усилием чиркают остриём гвоздя, который должен оставить отчетливый на вид след или царапину (в зависимости от марки).

Более информативен другой вариант проверки: метод «отвёртки»:

Берём гвоздь «сотку» и через 7 дней после заливки, приставив острие гвоздя к поверхности бетона, наносим по шляпке сильный удар молотком. Смотрим на результат и, на основании следующих данных, делаем выводы:

• Гвоздь вошёл на 50% от своей длины – брак изделия.
• Гвоздь вошёл на два-четыре см – бетон ещё не затвердел. Ждём и продолжаем за ним ухаживать.
• Гвоздь вошёл на 1-2 см – бетон на «троечку», но затвердеет.
• Гвоздь вошёл на 5 мм – хороший бетон.

Также некоторые застройщики пускаются на такую хитрость, как заказ бетона заведомо повышенной марки. Вам для заливки конструкции нужна марка М250. Вы намеренно заказываете М300 или выше, надеясь, что поставщик (даже «сэкономив») привезёт нужный вам хороший бетон. В итоге (после проверки) выясняется, что вы все равно приобрели М150-200. А фундамент уже залит! Не демонтировать же его теперь!

Я несколько раз слышал от водителей миксеров, что какую бы марку частник ни заказывал, ему всё равно привезут в лучшем случае М200.

Выходом может стать и самомесный правильный бетон, изготавливаемый вручную, прямо на стройплощадке.

Как сделать бетон самому: базовые принципы

Кажется, что сделать бетон своими руками — дело нехитрое. Нужно приобрести бетономешалку, посмотреть в Интернете пропорции смеси и заняться изготовлением «самомеса». Однако существует множество «подводных камней», о которых надо знать заранее, до начала “домашнего производства” смеси. Тем более, что использование некачественного бетона, не отвечающего заявленной прочности, может привести к снижению его прочностных характеристик и фатальным последствиям — вплоть до разрушения конструкции.

Поэтому, прежде чем переходить к практике, надо разобраться с теорией. Для начала выясним, что такое бетон.

• песок
• щебень
• цемент

Бетон — это искусственный камень, наполнители которого связаны цементным связующим.

Цемент — это главная составляющая. При соприкосновении с водой в цементе начинаются химические реакции (этот процесс называется гидратацией). Продукты, которые появляются во время этого процесса, становятся «клеем» — элементом, связывающим все компоненты бетонной смеси воедино.

Марка бетона (его прочность) напрямую зависит от соотношения количества воды и цемента, а также от качества и количества цемента в составе.

Т.к. основной показатель, характеризующий бетон — это его прочность, то перед началом работ по его самостоятельному изготовлению нужно понять, какая марка бетона вам нужна. Это зависит от того, что вы собирается бетонировать, т.е. — в каких типах конструкций будет использоваться «самомес». Только ответив на этот вопрос, можно переходить к расчёту пропорций состава и подбору ингредиентов.

В малоэтажном строительстве самыми популярными являются такие марки бетона, как: М150, 200, 250, 300.

Идём дальше. Зная, что нам предстоит бетонировать «самомесом», можно прикинуть необходимую нам марку бетона (его прочность).

Для примерного ориентира можно воспользоваться данными из следующей таблицы.

Теперь переходим к краткому списку конструкций, которые чаще всего бетонируются самомесом:

• Свайный фундамент, полы по грунту и стяжки.

• Перемычки над оконными проёмами и колонны.

• Армопояс. Несмотря на объём бетонирования в 2-3 м³, обычно экономически выгоднее (определяется на основании расчёта) залить армопояс самостоятельно, вручную, чем гонять полуразгруженный миксер и заказывать бетононасос.

Из этого материала можно узнать, как сделать опалубку и правильно залить армопояс в доме, построенном из газобетона.

• Цокольные этажи, стены, с использованием технологии переставной опалубки (т.е. заливают конструкцию по частям).

В нашей статье рассказывается, как своими руками сделать опалубку для фундамента чтобы её не распёрло при заливке.

Делая самомесный бетон, не нужно стремиться изготовить бетон максимальной прочности. Марка должна соответствовать той конструкции, где он будет использоваться. Это определяется на основании расчёта. Главная задача застройщика — добиться этой правильной запроектированной прочности.

Такие марки бетона, как М400 и М500 и выше, из-за повышенной прочности раствора (чрезмерной для частного строительства), сложности транспортировки и укладки (из-за ускоренного схватывания смеси), а также высокой цены редко используются в малоэтажном строительстве.

Как уже говорилось выше, приготовить бетон люди чаще всего решаются в случае невозможности заезда тяжёлой техники с готовым материалом на участок или как страховка от недобросовестных поставщиков. К этому перечню можно добавить экономический аспект. Рассмотри это момент подробнее.

Вряд ли можно сказать, что, сделав правильный бетон самостоятельно, вы однозначно выгадаете в цене по сравнению с заводским. Компоненты, из которых производится заводской бетон, предприятие покупает по оптовым, заведомо более выгодным ценам, чем если взять все необходимые ингредиенты на строительном рынке. Решающим фактором, определяющим рентабельность изготовления «самомеса», является стоимость доставки и объём предстоящего бетонирования.

Сделать замес и залить армопояс или надоконные перемычки — это одно. И совсем другое, если предстоит строительство плитного, ленточного фундамента и перекрытий. Объёмы совершенно другие (десятки кубометров). Помимо этого — заливку больших конструкций лучше осуществить быстро, за один раз, что далее позволит избежать появления т.н. «холодных швов». В гражданском строительстве монолитно-бетонные многоэтажки не заливают за один раз, но, в каких местах можно делать, а в каких местах – нельзя делать «холодные швы», просчитывается на этапе проектирования.

Кроме прочности бетона, важнейшей его характеристикой является показатель морозостойкости (обозначается буквой F) и водонепроницаемости (W). Морозостойкость показывает количество циклов попеременного замораживания и размораживания, которые выдержит материал до начала разрушения и снижения прочности.

Водонепроницаемость — свойство бетона не пропускать воду под давлением. Чем выше показатель, тем больший напор воды выдержит бетон до того, как пропустит её через себя.

Между этими показателями и прочностью бетона имеется прямая зависимость. Повышая марку бетона, можно повысить его морозостойкость и водонепроницаемость.

Главное, на что рекомендуют обратить внимание при изготовлении «самомеса» — это прочность, которая должна соответствовать расчётной. Это достигается за счёт приготовления цементного раствора по точно и заранее рассчитанному соотношению массы воды к массе цемента в растворе. Или, как его ещё называют, водоцементному соотношению (В/Ц). Т.к. марка бетона напрямую зависит от В/Ц, а нарушение соотношения приводит к существенному (подчас катастрофическому) снижению прочности бетона, становится понятной вся важность расчёта оптимальных пропорций «самомеса».

А об этом мы расскажем во второй части материала. Не пропустите!

Нетерпеливые читатели нашего сайта могут уже сейчас узнать всё об изготовлении бетона своими руками в теме, созданной Антоном Павловым, и прочесть его историю самостоятельного строительства двухэтажного дома из газобетона.

На FORUMHOUSE можно познакомиться с пошаговой инструкцией по заливке фундамента при отрицательных температурах и прочесть раздел, посвящённый зимнему бетонированию, уходу за бетоном и распалубке.

Также посмотрите мастер-класс о самостоятельном возведении межкомнатных перегородок из газосиликатных блоков.

Состав бетона, марки и самостоятельное приготовление смеси

Бетон — один из самых важных строительных материалов в современном мире. Ни одна современная стройка не обходится без бетонной смеси. Такую популярность вещество получило благодаря тому, что из него можно получить конструкцию любой формы. В состав бетона входят элементы, которые можно найти в любом строительном магазине.

Самостоятельное приготовление бетона

Смесь можно приобрести в готовом виде в специализированном магазине или приготовить самостоятельно. Чтобы изготовить смесь своими руками, важно соблюдать пропорции и знать требования, предъявляемые к основным элементам бетонной массы.

Состав бетонной смеси достаточно простой и содержит в себе:

• цемент;
• песок;
• наполнитель (щебень и гравий);
• воду.

Требования к материалам

Основной элемент — цемент, он делится на множество различных видов. В бытовых условиях большую популярность приобрёл портландцемент, прочности которого достаточно для бытовых целей. При выборе цемента особое внимание следует уделять сроку годности, так как при его истечении вещество вместо рассыпчатой формы становится комковатым и не подходит для приготовления бетона.

Следующей не менее важной частью смеси является песок, который также подразделяется на несколько видов. Основной критерий, на который стоит ориентироваться при выборе песка, — это наличие пыли и глинистых частиц, так как при их большой массовой доле ухудшится характеристика бетонной смеси. Лучше использовать речной или морской песок.

При подборе наполнителя следует исходить из того, какой объем пространства необходимо заполнить.

В основном используется щебень и гравий не более 1/3 от минимальной толщины будущей конструкции. Для более качественного заполнения необходимо использовать наполнители различного размера.

Последний, но не менее важный компонент, — это вода, которая соединяет все остальные материалы в единое целое. Необходимо контролировать количество используемой воды: при недостатке полученная смесь будет расслаиваться, а при избытке — не затвердеет.

Пропорции для приготовления

Важно соблюдать соотношение в бетоне основных материалов, для этого смешивают все элементы в требуемых частях или пропорциях. Таблица пропорций марок бетона содержит информацию о том, сколько должно быть цемента, песка и щебня. При приготовлении следует исходить из массы используемых веществ.

Марка бетона	Цемент	Песок	Щебень (гравий)
100	1	46/10	7
150	1	35/10	57/10
200	1	28/10	48/10
250	1	21/10	39/10
300	1	19/10	37/10
400	1	12/10	27/10
450	1	11/10	25/10

Все пропорции представлены в виде дроби. Чем выше марка бетона, тем меньшее количество песка и щебня необходимо для приготовления.

Несколько иной расчёт применяют при самостоятельном создании бетона. Пропорции в частях выглядят следующим образом: 1 часть цемента, 3 части песка и 6 наполнителя, вода должна составлять лишь 1 часть или менее.

Таблица пропорций при приготовлении бетона самостоятельно поможет сделать смесь качественной и надёжной. При использовании разных видов щебня данные могут отличаться.

Марки бетона

В зависимости от поставленных при строительстве целей должен использоваться бетон с разными пропорциями основных элементов. Бетонные смеси можно разделить на несколько основных видов в зависимости от прочности и иных характеристик, а именно:

• М100;
• М150;
• М200;
• М300;
• М350;
• М400.

При выборе марки также следует обращать внимание на морозостойкость бетонной смеси, особенно в районах Крайнего Севера.

Морозостойкие составы отмечаются буквой F, а идущая за ней цифра показывает максимальную температуру в градусах, которую может выдержать бетон без потери своих качеств.

Бетонные смеси низкой прочности

Материал марки М100 в основном используется для монтажа бордюрного камня и не отличается высокой прочностью. Такой раствор используется для штукатурки стен, при подготовке фундамента и заливке дорожного полотна. Выделяется чуть более прочный М150. Но М100 и М150 имеют сходные характеристики и используются для достижения одних и тех же целей.

Из раствора марки М200 изготавливаются стяжки и бетонные полы. Он также используется для заливки фундамента для домов из лёгких материалов, но использовать этот раствор можно, только если грунтовые воды в месте строительства залегают достаточно глубоко. Для заливки фундамента лучше всего подходит М300, обладающий более высоким показателем прочности.

Прочные марки

Для изготовления железобетонных изделий и монолитных стен используется смесь марки М350. Самым прочным на сегодняшний день является М400. Из него создаются полотна для мостов, банковские сейфы, плотины гидроэлектростанций.

Помимо морозостойкости важно обращать внимание на влагостойкость, то есть то максимальное давление воды, которое бетонная смесь способна выдержать. Большое значение имеет и пластичность, которую можно увеличить, добавляя в смесь воду.

Но если жидкости будет много, бетон утратит такое свойство, как прочность. Поэтому для улучшения подвижности раствора в наше время используются специальные добавки — пластификаторы. Маркируется этот материал по текучести буквой П. Существует несколько видов бетона, которые разделяются на группы в зависимости от глубины погружения:

• ПК1 — глубина погружения составляет от 1 до 4 мм;
• ПК2 — от 4 до 7 мм;
• ПК3 — от 8 до 11 мм;
• ПК4 — от 12 до 14 мм.

Чтобы сделать качественную смесь, нужно смешать сухие компоненты — цемент, песок и щебень — до однородной массы, после чего небольшими порциями добавлять воду. Если приготовление смеси происходит в жару, то лучше использовать холодную воду.

При правильной подготовке бетонной смеси конструкция будет прочной и долговечной.

Как приготовить бетон своими руками: пропорции песка и цемента

Вопросом, как приготовить бетон своими руками, часто задаются люди, которые занимаются самостоятельным строительством дома. Конечно, можно воспользоваться готовой смесью, которую доставляют прямо на стройплощадку, но, если необходимо ограниченное количество бетонного раствора, его вполне можно сделать в домашних условиях. Главное – изучить особенности приготовления, выяснить правильные пропорции и требования к растворам.

Основные компоненты бетона

Прежде чем приступать к работе, следует изучить основные составляющие бетонного состава. Стандартная формула бетона предусматривает использование цемента, воды, песка и наполнителей разной фракции.

Цемент

Цемент служит основным веществом, оказывающим связующее действие на все элементы. Именно от его качества во многом зависит прочность готовой конструкции и скорость застывания смеси. Стройматериал классифицируется по маркам, которые подбираются согласно необходимому типу бетона. Частные застройщики обычно применяют цемент М400 или М500, которые позволяет создавать такие надежные сооружения, как загородные дома, гаражи, бани, хозпостройки.

Песок

Рассматривая, как сделать бетон своими руками, отметим, что песок является не мене важным материалом, который оказывает прямое влияние на свойства раствора. При его покупке надо учитывать следующие моменты:

• в нем не должно быть глины – допустимое количество глинистых частиц составляет 3%;
• оптимальная фракция песка – от 1,5 до 4 мм;
• объемы мелкой фракции до 0,6 мм не могут быть в количестве более 3%.

Во многих случаях для приготовления бетонных составов применяют карьерный песок, содержащий значительное число посторонних включений. Перед замешиванием раствора такой стройматериал обязательно просеивают и промывают.

Щебень

Щебень – основной наполнитель раствора, который улучшает прочностные параметры застывшей массы. Он может иметь разную фракцию. Для небольших конструкций из бетона можно использовать щебенку размером от 5 до 20 мм, для крупных сооружений – в диапазоне 20–40 мм. Рассказывая, как приготовить бетон в домашних условиях, нужно упомянуть, что при покупке щебня стоит обращать внимание на его происхождение, поскольку это влияет на класс прочности получаемого состава. Так, доломитовая щебенка применяется для легких бетонов В15, а гранитный щебень оптимально подходит для высокопрочных конструкций с классом В30. Вместо щебня могут использоваться гравий, шлак, керамзит.

К воде, как и к другим составляющим смеси, предъявляются определенные требования. В ней не должно быть органических соединений, механических частиц, щелочи и кислоты. Нельзя применять заболоченную жидкость или с содержанием нефтепродуктов. Лучше всего использовать воду из водопровода.

Разбираясь, как замешать бетон вручную, пропорции жидкости подбираются согласно требуемой пластичности и фракции щебня.

Степень пластичности	Фракция щебня, мм
	10	20	30	40
Максимальная	225	210	195	180
Средняя	215	200	185	170
Минимальная	205	190	175	160
Без пластичности	195	180	165	150

Пропорции компонентов

Для определения оптимальных пропорций целесообразно применять табличные подсчеты, которые учитывают цементную марку и требуемый класс бетонной смеси. Так, если для изготовления применяется цемент М400, соотношение компонентов может быть следующим:

• для бетона М400 – 1 часть цемента, 1,2 песка и 2,7 заполнителя;
• для М200 – 1:2,9:4,7;
• для М100 – 1:4,5:6,9.

Если речь идет про приготовление бетона самостоятельно, в большинстве случаев применяют соотношение 1:3:5. Жидкость в раствор добавляется согласно желаемой консистенции. При незначительных отклонениях от указанных параметров это не принципиально влиять на качество получаемой смеси.

Способы замешивания

Чтобы замешать раствор своими руками, можно применять два способа – ручной или при помощи бетономешалки. Выбор того или иного варианта зависит от требуемых объемов состава.

Вручную

Для начала рассмотрим, как замесить бетонную смесь вручную. Такой способ отличается простотой и не требует использования специальной техники. Чтобы провести работы, нужно подготовить только подходящую емкость, ведро и лопату. Ручное замешивание подходит для приготовления малых объемов раствора, например при сооружении ограждения или возведении отмостки.

Весь процесс смешивания выполняется таким образом:

• В корыто или ненужную ванну насыпают песок, сверху добавляют цементный порошок.
• Хорошо перемешивают ингредиенты до однородности.
• Отмеряют нужное количество воды и вливают в корыто малыми дозами. Параллельно помешивают и распределяют по поверхности емкости.
• После получения однородной смеси без комков всыпают щебенку. Производят замес до того времени, пока вся щебенка не будет покрыта раствором.
• Выясняя, как сделать бетон своими руками, укажем, что, если надо добиться большей пластичности, доливают воду.

Бетономешалкой

Использование бетономешалки – это более простой вариант, не требующий ручного труда. Приготовление состава выполняется так:

1. В барабан оборудования заливают часть воды и засыпают весь подготовленный цемент. Перемешивают до образования серой эмульсии. После этого бетономешалка должна постоянно работать.
2. На втором этапе добавляют щебень с песком и мешают несколько минут. При рассмотрении, как замесить раствор, учитывайте, что после этого в барабан нужно залить остатки жидкости и окончательно вымешать состав.
3. В завершение смесь выгружают из бетономешалки и используют по назначению. При приготовлении важно осуществлять постоянный контроль над объемом состава и стараться не перегружать барабан.

Если разобраться, как сделать бетон, можно без труда выполнять все работы собственными усилиями. Это позволит получить качественную смесь, не расходуя средства на покупку и транспортировку готовых составов.

Виктор Филонцев

Образование:
НИУ МСГУ, Кафедра Технологии вяжущих веществ и бетонов, 2003.

Опыт работы:
12 лет в сфере производства бетона.

Текущая деятельность:
независимые консультации в сфере строительства.

Методы очистки бытовых и промышленных сточных вод

В результате производства и жизнедеятельности человека образуются сточные воды, которые необходимо грамотно утилизировать или очищать. На сегодняшний день разработано множество эффективных и экологичных систем очистки стоков, каждая из которых имеет свои достоинства и особенности. Если игнорировать данный вопрос, то это приведет к экологическим проблемам и негативно отразится на окружающей среде, здоровье будущих поколений.

Содержание:

• Особенности очистки сточных вод
• Какие методы используются для фильтрации стоков?
• Как влияют неочищенные стоки на окружающую среду?
• Септики и станции глубокой очистки сточных вод

Особенности очистки сточных вод

Сточные воды- это жидкость с примесями, которая была получена в бытовых, сельскохозяйственных и производственных условиях. Они имеют измененные химико-физические свойства и не подлежат дальнейшему использованию. Стоки подлежат дальнейшему очищению перед тем, как они будут возвращены во внешнюю среду. Загрязненные воды удаляются через канализационную систему и после очищения не представляют опасности.

Все жидкости, которые выливаются в раковину с моющими средствами, поверхносто-активными веществами и бытовой химией, а также вода, применяемая для полива сельскохозяйственных угодий, используется в технологических производственных процессах, в бытовых нуждах, – это все относится к стокам, нуждающихся в специальной обработке и очистке.

В канализацию вместе со сточными водами часто попадают не только отходы производства, примеси, но и крупные предметы. Они могут не только нанести вред окружающей среде, но и привести к поломке очистительного оборудования. В сооружениях по очистке стоков часто попадает бытовой мусор, твердые и опасные вещества- кости, частицы стекла, продукты нефтепереработки, лакокрасочные материалы и сложноокисляемая химия, тряпки. На сегодняшний день высокая доля загрязнения сточных вод распространяется на фармацевтическую продукцию и предметы гигиены.

Какие методы используются для фильтрации стоков?

К наиболее эффективным и популярным способам очистки промышленных и бытовых сточных вод относятся:

• химический;
• механический;
• биохимический;
• физико-химический.

Очистка бытовых и промышленных жидких отходов включает в себя разные методы, которые применимы при разной степени загрязненности. Для этого устанавливаются очистительные системы и фильтрующие элементы. Неочищенные стоки быстро проникают в почву, питьевую воду, скважины, поэтому следует позаботиться об установке эффективной системы фильтрации. С их помощью загрязненная вода обрабатывается соответствующим образом. Это позволяет отделить от стоков вредные для природы примеси, отходы производства.

Механические локальные очистные сооружения

Механический метод подразумевает несколько этапов очищения стоков- отстаивание, центрифугование, микрофильтрация. Для этого применяются дисковые элементы фильтрации, как ручного, так и автоматического действия, а также сетчатые фильтры и гидроциклоны, которые очищают воду от крупных включений. С помощью механической очистки из стоков удаляются взвешенные частицы и загрязнения.

Чаще всего на предприятиях применяются локальные очистные сооружения, в том числе отделители грязи, нефтеловушки и уловители жира. Выбор системы зависит от специфики деятельности компании. Например, в жироуловителях задерживается масляная фракция, которая поднимается на поверхность и удаляется с помощью специального приспособления. Если оборудовать отстойник, то это позволит очищать воду от тяжеловесных частиц. Под силой тяжести они оседают на дне и потом удаляются из резервуара.

Химическая очистка

Не меньшей эффективностью отличаются и фильтры-умягчители, которые применяются при химическом способе очистки. Они помогают осадить, восстановить и нейтрализовать стоки. Из отработанной жидкости с помощью специальных реагентов выводятся примеси и взвешенные частицы. В процессе окислительной реакции или восстановления грязь выпадает на дно системы в виде осадка или улетучивается газом.

Особенности физико-химической очистки стоков

В процессе очищения сточных вод используются установки, которые удаляют загрязнения в несколько этапов. Вода проходит через сорбционный фильтр и выводится из установки. В слоях сорбционного фильтра остаются все загрязнения. Флораторы, в которых используются реагенты, выделяют из загрязненной воды взвеси. Они выносятся на поверхность сооружения с помощью щеточного механизма. После этого отходы можно утилизировать, а очищенную воду возвратить экосистему. Токсичность жидкости будет полностью нейтрализована.

Биологическая очистка

Очищение стоков с помощью биохимических методов производится вследствие окисления загрязнений микроорганизмами. Они выполняют минерализацию веществ на протяжении всего периода жизнедеятельности. С помощью биологического устройства и других универсальных очистных сооружений обеспечивается поддержание полноценной жизнедеятельности микроорганизмов, которые эффективно выполняют свою задачу по очищению органических сточных вод.

Биологические установки активно используются как в бытовых, так и производственных целях. Они эффективны в том случае, если загрязняющие вещества поддаются биохимической обработке. Степень очистки стоков напрямую зависит от структуры примесей, наличия токсических веществ, уровня питания биомассы, активности реакции среды.

Как влияют неочищенные стоки на окружающую среду?

Экологическая безопасность всегда стоит на первом месте. Особенно, если дело касается очистки стоков промышленных предприятий, которые в процессе деятельности, выбрасывают в окружающую среду загрязненную воду, токсичные элементы, опасные отходы. Новые технологии позволяют нейтрализовать опасность сбрасываемых в экосистему стоков. При этом используются методы биологической очистки, так как они отличаются максимальной безопасностью. Если не использовать специальные установки и системы фильтрации, то это нанесет огромный вред всему живому вокруг.

Нередки случаи, когда предприятия сбрасывают отходы в водоемы без предварительной обработки. Это делает использование озер и рек полностью непригодным для забора воды в сельскохозяйственных целях. Биологическая очистка стоков является важной процедурой, так как после обработки вода становится не только чистой, но и соответствует всем санитарным нормам. Качество воды характеризуется наличием в ней высокого уровня кислорода.

Если на поверхности водоема образуется масляная пленка, то полностью нарушается газообмен между водой и атмосферой. В обедненных кислородом озерах начинают происходить процессы гниения. В первую очередь страдает растительность. Органические примеси, попадающие в водоемы, приводят к быстрому размножению патогенных микроорганизмов. Если токсичные и опасные вещества проникают в почву, то она становится непригодной для использования.

Септики и станции глубокой очистки сточных вод: преимущества и особенности использования

В частных домах, на промышленных объектах необходимо установить локальные очистные сооружения, если нет возможности подсоединиться централизованной канализационной сети. На сегодняшний день существует широкий модельный ряд установок для водоочистки, как промышленных, так и бытовых стоков. Если вам нужна помощь в выборе септика, аэротенка или станции глубокой биологической очистки канализационных отходов, то стоит обратиться в специализированную компанию «Флотенк».

Наша компания специализируется на производстве систем очистки сточных вод и предоставляет полный перечень сопутствующих, дополнительных услуг по их монтажу и обслуживанию. Мы предлагаем:

• профессиональную консультационную помощь в подборе очистных сооружений;
• удобный каталог с полным модельным рядом станций водоочистки;
• выгодные условия сотрудничества, как для частных покупателей, так и организаций;
• разработку индивидуальных систем очистки стоков в соответствии с требованиями заказчика;
• доступные, незавышенные цены на продукцию.

Чтобы получить консультацию или оформить заказ в короткие сроки, достаточно позвонить в нашу компанию по указанным номерам или заполнить специальную онлайн-форму. Мы поможем вам обустроить эффективную, надежную и долговечную систему очистки стоков на самых выгодных условиях. Мы гарантируем высокое качество реализуемых очистных сооружений.

Как очистить сточные воды: выбор способа получения чистой жидкости

Многие люди, пользуясь очищенной водой, даже не подозревают, какими методами это достигнуто. Тем не менее, сейчас существует ряд способов очистки, таких как: механический, биологический, биохимический. химический, физико-химический, которые, в свою очередь, подразделяются на виды. В ряде случаев эти методы применяются комплексно. Какой из них наиболее эффективен – об этом будет речь ниже.

Очищение воды от присутствующих в ней различного рода примесей, тяжелых металлов и их соединений — кропотливый технологический процесс. Сейчас есть множество методов получения чистой жидкости, различаются способы очистки сточных вод по степени загрязнения и концентрации примеси в воде.

Схема способов очистки.

Зачем чистить стоки?

Главной целью очищения является разрушение загрязнений различной природы и их удаление. Это сложный производственный процесс, готовая продукция которого представляет собой очищенную воду. Её параметры доведены до установленных нормативов. Причем требования, предъявляемые к воде для различных целей, существенно отличаются и неуклонно усиливаются.

Методы очистки

Выбор способа очистки зависит от типа загрязнений. Чаще всего максимальная фильтрация достигается комбинированием различных методов.

Из всего разнообразия существующих методов можно выделить основные виды:

1. Механический — очистка сточных вод осуществляется от нерастворимых примесей.
2. Химический. На этом этапе происходит обезвреживание кислот и щелочей.
3. Биохимический. Вместе с химическими реагентами используются микроорганизмы, которые в качестве пищи употребляют загрязнения.
4. Биологический. Водоочистка происходит без применения химикатов.
5. Физико-химическая очистка сточных вод включает в себя несколько видов, каждый из которых будет рассмотрен ниже.

Механический

Комплексная очистка сточных вод.

Используют для предварительного очищения стоков от нерастворимых загрязнений и применяют в комплексе с другими видами. Сама очистка осуществляется в несколько этапов.

Очищение

В процессе отстаивания частицы, с удельным весом большим, чем у воды, оседают на дно, а с меньшим — поднимаются на поверхность. К легким можно отнести масла, нефть, жиры, смолы. Подобные примеси присутствуют в производственных стоках. Впоследствии происходит их удаление из очистных сооружений и отправка на обработку.

Важно! Чтобы отделить природные твердые взвеси пользуются особым вариантом отстойников — песколовками, которые выполняются трубчатыми, статическими или динамическими.

Процеживание и фильтрация

Для отделения крупных загрязнений в виде бумаги, тряпок и пр. служат решетки. Для улавливания мелких частиц при механическом способе очищения воды используют тканевые, пористые или мелкозернистые фильтры. С этой же целью применяют микропроцеживатели, состоящие из барабана, снабженного сеткой. Смыв отделенных веществ в бункер-уловитель происходит под воздействием воды, которая подается через форсунки.

Биохимический

Система очистки сточных вод, которая в процессе работы вместе с химикатами использует специальные микроорганизмы, бывает двух видов:

Первые осуществляют водоочистку в естественных условиях. Это могут быть водоемы, поля орошения где необходима доочистка почвы. Для них характерна низкая эффективность, большая зависимость от условий климата и необходимо наличие больших площадей.

Вторые функционируют в обстановке искусственной среды, где для микроорганизмов создаются благоприятные условия. Это заметно повышает качество очистки. Такие станции можно поделить на три вида: аэротенки, био- и аэрофильтры.

1. Аэротенки. Продуктивная биомасса представляет собой активный ил. При помощи специальных механизмов он смешивается с доставленными стоками в единую массу.
2. Биофильтр — это устройство, где предусмотрена фильтрующая засыпка. Для неё используют такие материалы, как шлак, керамзитовый гравий.
3. Аэрофильтр сооружен по такому же принципу, но в фильтрующий слой принудительно подается воздух.

Биологический

Биологические методы очистки сточных вод применяют тогда, когда имеются загрязнения органической природы. Больший эффект наблюдается при использовании аэробных бактерий. Но для обеспечения их жизнедеятельности требуется кислород. Поэтому при работе в искусственных условиях необходима закачка воздуха, что приводит к увеличению затрат.

Применение анаэробных микроорганизмов снижает расходы, однако уступает по эффективности. Для увеличения качества фильтрации производят доочистку ранее переработанных стоков. Наиболее часто с этой целью используются контактные осветлители, представляющие собой многослойный фильтр. Реже — микрофильтры.

Очистка сточных вод этим методом избавляет их от токсичных примесей, но одновременно происходит насыщение фосфором, азотом. Сброс такой воды нарушит экологическую систему водоема. Удаление азота осуществляется другими способами.

Физико-химический

Физико-химический способ очистки.

Такой метод очистки позволяет выделять из стоков мелкодисперсные и растворенные смеси неорганических соединений и разрушать трудноокисляемые органические вещества. Существует несколько видов такой очистки, выбор которого зависит от объема воды и количества содержащихся в ней примесей.

Коагуляция

Этот вид предполагает внесение химических реактивов: солей аммония, железа и т.п. Вредные примеси оседают в виде хлопьев, после чего их изъятие не представляет трудностей. При коагуляции мелкие частицы слипаются в крупные соединения, что значительно повышает эффективность процесса осаждения. Подобный метод очистки выделяет из стоков основную часть нежелательных включений. Он находит применение при возведении промышленных очистных систем.

Флокуляция

Для ускорения процесса, при котором происходит образование осадка, дополнительно применяют флокуляцию. Молекулярные соединения флокулянта при контакте с вредными примесями объединяются в одну систему, что позволяет снизить количество коагулянта. Хлопья, выпавшие в осадок, удаляются механическим способом.

Флокулянты бывают различного происхождения: природного (диоксид кремния) и синтетического (полиакриламид). На скорость процесса флокуляции оказывают влияние порядок добавки реактивов, температура и уровень загрязнения воды, с какой частотой и силой происходит смешивание. Время нахождения стоков в смесителе — 2 мин, а контактирование с реагентами — до одного часа. После чего осуществляют осветление воды в отстойниках. Сократить затраты коагулянтов и флокулянтов позволяет двойная обработка сточных вод, когда первоначальное отстаивание проводят без применения реагентов.

Адсорбция

Важно! Существует ряд веществ, которые способны поглощать вредные примеси. На этом основывается метод адсорбции. В качестве реагентов используют активированный уголь, монтмориллонит, торф, алюмосиликаты.

Очистка сточных вод этим способом дает высокую результативность, позволяет удалять различные виды загрязнений. Адсорбция бывает двух типов: регенеративная и деструктивная.

Первый вариант обусловлен удалением вредных примесей из реагента и лишь после этого происходит их утилизация. Во втором — они уничтожаются одновременно с адсорбентом.

Экстракционный

Вредные примеси помещают в смесь, состоящую из двух жидкостей, которые не растворяются одна в другой. Применяют тогда, когда необходимо удалить из стоков органические вещества.

Метод основан на добавлении определенного объема экстрагента. При этом вредные вещества оставляют воду и концентрируются в созданном слое. Когда их содержание достигает максимального значения, экстракт удаляется.

Метод ионного обмена

Благодаря обмену, происходящему между контактирующими фазами, можно выводить радиоактивные элементы: свинец, мышьяк, ртутные соединения и т.д. При высоком содержании токсичных веществ этот метод особенно эффективен.

Химический

Все химические методы очистки сточных вод основаны на добавлении реагентов, которые преобразуют растворенные вещества в состояние взвеси. После этого они удаляются без каких-либо трудностей.

В качестве реактивов применяют:

• окислители (озон, хлор);
• щелочи (сода, известь);
• кислоты.

Нейтрализация

Очистка сточных вод подобным способом нейтрализует патогенные бактерии, выводит уровень рН на требуемый норматив (6,5-8,5). Для этого применяют следующие методы:

• смешивают щелочи и кислоты в форме жидкостей;
• вводят химические реагенты;
• фильтруют стоки, содержащие кислоты;
• нейтрализуют газы с помощью щелочей и кислоты — раствором аммиака.

Окисление

Когда не удалось удалить примеси механическим способом и отстаиванием, используют окисление. Реагентами в этом случае выступают озон, бихромат калия, хлор, пиролюзит и др. Озон применяется редко из-за высокой стоимости процесса и при большой концентрации он взрывоопасен.

Важно! Суть метода: восстанавливается физическое состояние всех вредных загрязнений, а затем удаляют их методом флотации, отстаиванием или фильтрацией.

Когда необходимо произвести очищение от мышьяка, ртути, хрома используют этот метод.

Флотация

Метод флотации — очистка под воздействием воздуха под высоким давлением

Это способ, при котором всплытие мусора на поверхность достигается добавлением в сточные воды вихревых потоков воздуха. Эффективность метода будет зависеть от гидрофобности частиц. Устойчивость воздушных пузырей к разрушению повышают добавкой реагентов.

Эффективность очистки сточных вод различными методами для наглядности можно представить в виде таблицы.

Переработанные осадки, которые являются результатом очистки бытовых сточных вод и некоторых промышленных отраслей могут быть использованы сельским хозяйством в качестве удобрений.

Очистка сточных вод различными способами, современные фильтрационные системы

Неотъемлемой частью бытовых и производственных процессов является фильтрация сточных вод. При фильтрации загрязненную жидкость пропускают через пористые материалы для отделения ила, песка, окалины и других дисперсных частиц от жидкой среды. Конструкцию фильтрующей системы, тип устройства для процеживания выбирают в зависимости от объема сточных вод, нуждающихся в очистке, их физико-химических качеств, степени загрязнения и требуемой степени очистки.

Виды фильтрования

По степени загрязнения сточных вод процесс фильтрации можно разделить на 3 вида:

1. Осветление. Производится очистка жидкости с содержанием твердой фазы не более 0,1% от общего объема.
2. Сгущение. Сточные воды содержат 0,1-1% твердой фазы, которая в процессе фильтрации отделяется от жидкой среды в виде сгущенной суспензии.
3. Фильтрование с образованием осадочного слоя. Содержание твердой фазы в сточных водах составляет более 1% общего объема. В процессе очистки прослойка осадка из твердых частиц остается на перегородке фильтра.

Типы фильтровальных устройств

Очистка сточных вод связана с постоянным прогоном через фильтры большого количества загрязненной жидкости, поэтому при создании фильтрационной системы используют устройства, для функционирования которых не требуется большого давления. Наиболее подходящими для этой цели являются устройства:

• С сетчатыми элементами;
• С пористыми перегородками;
• С зернистым слоем;
• Полимерные.

Фильтры с сетчатыми элементами

К этому типу устройств относятся микрофильтры и барабанные сетчатые установки. Их используют, чтобы организовать фильтрацию загрязненных стоков от грубодисперсных примесей, содержащих не более 300 мг взвеси на 1 л.

Барабанные сетки

Сетчатый барабанный фильтр представляет собой конструкцию из вращающегося барабана, обтянутого фильтрующей сеткой. В зависимости от размера твердых частиц, содержащихся в воде, барабан можно обтягивать сетками с разным размером ячеек от 0,3 до 0,8 мм. Барабан вращается при помощи электрического привода со скоростью до 0,5 м/с, при этом сточная вода поступает внутрь барабана и процеживается от дисперсных частиц через ячейки сетки. Оставшиеся на фильтрующей сетке примеси регулярно смываются проточной водой, затем удаляются из системы. Барабанный сетчатый фильтр снижает загрязненность сточных вод на 25-40%, он обычно устанавливается перед зернистым фильтром.

Микрофильтры

Микрофильтр имеет аналогичную конструкцию и отличается от барабанных сеток только размером ячеек, которые в устройствах этого типа составляют 40-70 мкм. Эффективность очистки загрязненных стоков при помощи микрофильтров составляет 40-60%, иногда их используют вместо первичных отстойников.

Очистка сточных вод при помощи фильтров с сетчатыми элементами возможна лишь в случаях, когда в сточных водах, поступающих в устройства, отсутствуют вязкие примеси (смола, масло, битум). Оседание вязких веществ на фильтрующей сетке значительно затрудняет ее очистку и промывку, замедляет процесс фильтрации.

Фильтры с пористыми перегородками

Чаще всего пористые перегородки для фильтровальных устройств изготавливаются из шерстяных, хлопчатобумажных и керамических материалов. Реже встречаются стеклянные, металлические, углеродные элементы. Методы очистки сточных вод при помощи установок с пористыми перегородками включают в себя:

• Фильтрование суспензии с отделением осадка;
• Фильтрование с закупориванием пор.

С образованием осадка

Способ фильтрации с образованием осадка используют при очистке суспензии с содержанием твердых частиц более 1%. Обычно этот метод применяется в намывных фильтрах. В результате пропускания грязных стоков через пористую перегородку, влажный осадок отделяется от очищенного фильтрата и остается на поверхности фильтрующего элемента.

С закупориванием пор

При способе фильтрации с закупориванием пор твердые дисперсные частицы проникают внутрь перегородки и остаются там, осадок не образуется. Такой вид оборудования выбирают для использования метода осветления, при очистке жидкости с содержанием взвеси менее 0,7%.

Фильтры с зернистыми перегородками

Система фильтрации сточных вод, включающая фильтры с зернистой перегородкой (загрузкой), используется при глубокой механической очистке малозагрязненных стоков от мелкодисперсной взвеси. Кроме того, зернистые элементы применяются для доочистки жидкости после первичной фильтрации.

Устройство с зернистой загрузкой представляет собой резервуар, построенный из бетона или кирпича, на дне которого расположен дренаж для водоотвода. Сверху дренажа прокладывают слой из поддерживающего материала, еще выше — фильтрующий слой из зернистой основы. В качестве фильтровального элемента используют песок, гравий, керамзит, опилки, различного рода шлаки, керамическую крошку и прочие материалы, устойчивые к химическому воздействию и не загрязняющие очищенный фильтрат.

Загрязненная жидкость подается сверху на фильтрующие элементы и проходят сквозь них до дренажного устройства. Твердые частицы и вязкие примеси остаются на зернистой основе, которая регулярно подвергается промывке и очищению.

Фильтры с зернистыми перегородками можно классифицировать в зависимости от нескольких параметров:

• Рабочее давление;
• Скорость фильтрации;
• Направление потока;
• Размер элементов фильтрующего слоя;
• Число фильтрующих слоев.

Рабочее давление

По параметру рабочего давления зернистые установки делятся на открытые и закрытые. В открытые устройства сточные воды поступают самотеком, высота фильтрующего слоя в них составляет 1-2 м. Также их называют безнапорными.

Закрытые зернистые фильтры еще называют напорными, так как вода в них подается насосами сверху под напором. Толщина фильтрующего слоя в таких устройствах составляет 0,5-1 м.

Для очистки сточных вод чаще используют напорные установки из-за их более высокой эффективности.

Скорость очистки

По скорости очистного процесса устройства с зернистыми перегородками делятся на медленные, скоростные и сверхскоростные. Скорость процесса фильтрации в каждом типе оборудования зависит от степени загрязнения жидкости.

В медленные фильтры стоки всегда подаются самотеком и проходят через фильтрующий слой под действием силы тяжести. Такие устройства относятся к открытому типу и используются при осветлении жидкости, содержащей малое количество твердых частиц. Скорость прохождения жидкости через перегородку в медленных зернистых сооружениях составляет 0,1-0,3 м/ч. Фильтрующим слоем обычно служит кварцевый песок.

Скоростные фильтры процеживают загрязненную жидкость быстрее, 7-16 м/ч, они бывают как открытые, так и закрытые. Более высокая скорость фильтрации обеспечивается использованием в качестве фильтрующего слоя более крупные элементы среднего размера.

В сверхскоростных агрегатах скорость фильтрации достигает 25-100 м/ч, они представляют собой закрытые устройства, в которые сточные воды подаются под напором.

Направление потока

Зернистые фильтры могут быть с восходящим и нисходящим потоком, двухпоточные, а также с горизонтальным движением жидкой среды. Как правило, система фильтрации сточных вод предусматривает прохождение грязных стоков через напорные аппараты сверху вниз.

Размер частиц материала

Зернистая загрузка фильтровального устройства может содержать мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые материалы. Мелкозернистыми считаются сыпучие материалы с размером частиц до 0,4 мм, среднезернистыми — 0,4-0,8 мм, крупнозернистыми — более 0,8 мм.

Размер зернистых частиц влияет на скорость прохождения жидкости, на степень образования осадка в фильтрующей перегородке. Чем меньше частицы сыпучего материала, тем медленнее просачивается через очистной слой загрязненная жидкость, но качество фильтрата получается высоким.

Количество слоев

Фильтры с зернистой загрузкой бывают однослойные, двухслойные и многослойные. В однослойных установках обычно используется один и тот же материал, в двухслойных и многослойных — перегородки могут быть сделаны из разных материалов либо из одного материала с разным размером элементов.

Эффективность многослойных очистных сооружений гораздо выше, чем у однослойных. Но есть и недостатки — значительный расход воды для промывки и регенерации прослоек и большая материалоемкость.

Полимерные фильтры

Появление полимерных материалов стимулировало развитие и изменение технологий фильтрации загрязненных жидкостей. Полимерные материалы используются в 2 видах устройств:

• С плавающей загрузкой;
• С эластичной загрузкой.

Плавающая загрузка

Установки с плавающей загрузкой становятся все более востребованы для глубокой очистки промышленных стоков, а также для доочистки городской сточной воды после биологической очистки. Полимерный материал для плавающей загрузки должен обладать хорошей прочностью, устойчивостью к действию химических реагентов, достаточной пористостью. Лучше всего для агрегатов с плавающей загрузкой подходят полистирол и пенополистирол.

Для устройства фильтрующего слоя полистирол вспенивается при помощи термообработки горячей водой или паром. Загрязненная вода пропускается сверху вниз через слой вспененного полимера, фильтрат выводится из агрегата по дренажным трубам. В таких аппаратах температура воды не должна быть больше 50 градусов, чтобы избежать расплавления гранул полистирола.

Эластичная загрузка

Агрегаты с эластичной загрузкой используют для фильтрования стоков, содержащих примеси нефти. Материалом для фильтрующего слоя в таких установках служит эластичный пенополиуретан, обладающий выраженным свойством поглощать нефтепродукты. После прохождения загрязненный жидкости через слой эластичного полимера чистый фильтрат отводится дренажными трубами, а поглотивший нефтяные примеси полиуретан извлекается и проходит этап регенерации на отжимном оборудовании.

Правильно спроектированная и построенная система фильтрации сточных вод будет работать долгие годы. Условия бесперебойной работы оборудования несложные — достаточно регулярно делать чистку фильтрующих слоев и, при необходимости, заменять испорченный материал фильтрующего элемента новым. Кроме этого, нужно периодически проводить профилактический осмотр частей системы с целью выявления неполадок или износа и вовремя их обновлять.