Бетоны и их свойства и противопоказания

Бетон — строительный материал, получаемый из смеси воды, цемента, песка и наполнителя. По прочности он не уступает граниту или мрамору. Существует много разновидностей материала: характеристики и свойства бетона находятся в зависимости от пропорций составляющих.

Основные компоненты, входящие в состав

Пропорции ингредиентов определяют ГОСТ и СНиП. Согласно стандартам, материал содержит 4 основных составляющих:

щебень (4 части);
вода (0,5 части);
песок (2 части);
цемент (1 часть).

Современные производители также добавляют специальные вещества — пластификаторы, усиливающие прочность и пластичность сырья. Указанные пропорции универсальны.

Однако на практике соотношение компонентов зависит от марки бетона и цемента, свойств песка и щебня, добавляемых пластификаторов, условий замеса и других факторов. В промышленности при производстве стройматериала учитывается несколько десятков показателей.

Свойства

Процент основных ингредиентов, взятых при смешивании, определяет характеристики бетона. Они влияют на класс и марку материала.

Прочность

Это основное свойство сырья. Для определения прочности изготавливают эталонный куб с ребром 200 мм и подвергают его тестированию 2 способами:

Разрушение. Контроль прочности проходит в лабораторных условиях. Кубик размещают под пресс и подают на него нагрузку в десятки тонн. Полученный коэффициент определяет марку материала.
Неразрушающее воздействие. На бетон оказывают влияние отскок, ультразвук, ударный импульс. Затем специалисты рассчитывают показатели исходя из полученных результатов.

На прочность также влияют характеристики цемента и каменного заполнителя.

Плотность

Это свойство измеряется в процентах и всегда меньше 100%. В зависимости от показателей материал делится на 3 вида:

Легкий (500-2000 кг/м3). Если плотность до 500 кг/м3, бетон называют особо легким. Материал создают на основе мелкого или крупного пористого заполнителя. Легкое сырье используют при строительстве оград и несущих конструкций.
Тяжелый. Плотность материала — 2000-2500 кг/м3. Для его получения добавляют крупный песок или твердые горные породы, применяют для создания несущих плит.
Особо тяжелый. К этому виду относится железобетон. Его плотность выше 2500 кг/м3. Разновидность бетона изготавливают с применением стали, чугуна, барита и т. д. Тяжелый вид используют при строительстве объектов особого назначения, например, атомных электростанций.

Тяжелый бетон

Чем больше плотность, тем выше прочность.

Структура

Пористость не менее важный показатель, чем плотность. По структуре выделяют 4 вида материала:

Слитные (или плотные). В межзерновом пространстве вяжущий заполнитель. Слитные бетоны морозостойкие и влагоустойчивые, используются при производстве несущих плит.
Крупнопористые. У этого вида пустоты между зернами остаются незанятыми.
Поризованные. В межзерновом пространстве добавки, образующие газ или пену.
Ячеистые. В этом виде материала специально создают поры. Для этого используют комбинацию порообразующих добавок, тонкодисперстного компонента и вяжущих соединений. Ячеистые бетоны применяют для строительства теплоизоляционных конструкций и ограждений.

Ячеистый бетон

Пористость не означает потерю прочности материала. Для поддержания этого свойства добавляют специальные вещества.

Вес

Масса материала зависит от характеристик наполнителя. По удельному весу сырье делится на 4 вида, под его влиянием колеблется масса кубометра:

0,5 т. Таков вес особо легких материалов. Они применяются для теплоизоляции: ячейки занимают 85%;
0,5-1,8 т. Это масса легких бетонов с пористыми заполнителями или без них;
1,8-2,5 т. Таков вес тяжелых материалов с крупными заполнителями (гравий, щебень). Этот вид имеет широкое назначение;
2,5-3 т. Массу определяют тяжелые заполнители (металл, барит и др.).

Масса кубометра зависит от прочности и плотности сырья.

Водостойкость

Это свойство определяет, насколько бетон способен противостоять влаге и не разрушаться. Чтобы определить водонепроницаемость, делают 2 образца материала. Один раздавливают с помощью пресса всухую и определяют прочность.

Второй опускают в воду и дают напитаться влагой. Затем помещают образец под пресс. При коэффициенте размягчения более 0,8 материал используют для строительства пирсов, плотин. Бетон делится на марки по водостойкости, при этом маркировка обозначает уровень давления жидкости во время испытаний.

Морозостойкость

Характеристики и свойства бетона включают способность материала выдерживать оттаивание и замораживание жидкости. В поры попадает вода, которая под влиянием внешних условий замерзает, а затем тает.

Морозостойкость определяется тем, насколько бетон может выдержать многократно подобные воздействия. При этом его качество не снижается, материал не разрушается.

Теплопроводность

Это свойство передавать тепло, возникающее на поверхности материала под влиянием внешних условий. Теплопроводность бетона выше, чем у строительного кирпича, но ниже, чем у стали.

Пропорции разных марок

Марку бетона определяют по прочности материала. Она обозначается буквой М и цифрами от 50 до 1000. Популярностью пользуются марки в диапазоне от М100 до М500. Бетон М350-М500 обладает особой прочностью: он применяется для изготовления гидротехнических конструкций, строительства мостов.

Если марка — показатель средний, то класс гарантирует, что бетон выдерживает заявленное давление. Этот термин применяется в профессиональной среде. Класс обозначается буквой В и цифрами.

Марки бетона имеют состав, определяемый ГОСТом. Все компоненты в материалах взяты в определенном соотношении. Рассмотрим состав популярных марок и их назначение в таблице при условии, что используется цемент М500.

Марка бетона	Соотношение цемента: песка: щебня в кг	Применение
100	1:5,8:8,1	Заливка фундаментов, монолитов, дорожное строительство
150	1:4,5:6,6	Заливка бетонной подушки, полов, стяжек, бетонирование дорожек
200	1:3,5:5,6	Стяжка полов, бетонированные дорожки, отмостки
250	1:2,6:4,5	Монолитные перекрытия, фундаменты в заболоченных местностях, балки, крепкие плиты перекрытия
300	1:2,4:4,3	Лестничные площадки, тротуар, дороги, колодцы
400	1:1,6:3,2	Мосты, банковские хранилища, технические сооружения, колонны, балки

При промышленном производстве бетона подбирают марку цемента, соответствующую классу бетона. Учитывают и другие характеристики, влияющие на пропорции материалов.

Требования к цементам

Главный компонент для приготовления бетона — цемент. Существует много видов этого материала с различной вязкостью. Чаще для строительства применяют портландцемент.

Материалы делятся на марки и определяют класс конечного изделия. Цифры в маркировке цемента обозначают нагрузку в мегапаскалях, которую выдерживает сырье.

Для производства бетона от М300 требуется цемент с показателем марки выше в 2-2,5 раза. В быту популярен портландцемент М400: он достаточно прочный для домашних нужд. В промышленности используют марку М500. Она позволяет создавать сырье повышенной прочности.

При выборе цемента обращают внимание на его состав в зависимости от назначения будущего бетона. Скажем, если предполагается добавление противоморозных веществ, требуется сырье с содержанием трехкальциевого силиката от 50%. Бетоны с комплексными добавками изготавливают на основе материала с количеством силиката 8%.

Большую роль играет свежесть цемента. Такое сырье рассыпчатое, не содержит комков. Если материал впитал влагу, он не годится для производства.

Области применения

Свойства и составы бетонных смесей определяют разновидности сырья по назначению. Они распределяются на группы в зависимости от характера работ. Классификация позволяет выделить нужный вид для строительства.

Для наружных работ

Материалы, предназначенные для постройки уличных объектов, делятся на виды:

Железобетон. В этом сырье материал сочетается с арматурой. Материал сохраняет свойства при температуре от -40 до +60. Используется для заготовки перекрытий. Сродни ему армобетон, изготовляемый из раствора цемента с песком с помощью армирующих элементов.
Металлобетон (метон). Новейшее изобретение, представляющее собой композит из металлической матрицы и заполнителей (стекла, керамики, шлаков). Имеет повышенный запас прочности, что позволяет отливать заготовки без трещин. Используется для объектов с повышенным радиационным фоном.
Гидротехнический. Водонепроницаемый бетон, из которого возводят здания в местах, где почва подвержена подтоплениям. Для повышения водостойкости используют заполнитель, который предварительно гранулируют.
Силикатный. Делают сырье с применением кремния и извести, иногда кварца. В качестве заполнителя используют песок. При производстве подвергается воздействию пара при температуре более 170 градусов в автоклаве.
Керамзитобетон. В качестве заполнителя применяют керамзит, что снижает массу материала и его стоимость.
Перлитобетон. Заполнителем служит перлит. Это легкое сырье, из которого делают ограды.
Туфобетон. Сырье с вулканическим туфом, используется для стен и бетонных перекрытий.
Напрягающий. Готовится на основе напрягающего цемента. Последний придает сырью повышенную морозостойкость, прочность. При затвердевании материал расширяется. К группе напрягающих относится безусадочный бетон, который полностью гидроизолирован благодаря входящим в него примесям. Напрягающие виды используют в бытовом и промышленном масштабе.

Перечисленные разновидности обладают высокой прочностью, поскольку предназначены для наружного применения.

Для внутренних работ

Сырье для внутренних работ менее прочное. Но оно доступно, недорого и удобно в работе.

Выделяют несколько видов бетона для внутреннего применения:

Пластбетон. Материал с полимером и заполнителем из песка, используемый для заливки полов.
Пемзобетон. Сырье, в состав которого входит пемза. Применяют для теплоизоляции.
Гипсобетон. Вместо цемента для его изготовления используют строительный гипс. Заполнителями служат камень, солома и дерево. Это водорастворимый материал, применяемый только для внутренних работ.
Ячеистый. Этот вид используют для теплоизоляции.ґ
Бетонолит. Вещество, напоминающее шпаклевку. Применяется для заделывания трещин, швов в стенах зданий.

Характеристики каждой бетонной смеси зависят от ее предназначения. Отдельно стоит выделить жаропрочный бетон, применяемый в доменных печах и способный вынести высокие температуры.

Приготовление

Описание разновидностей бетона предполагает, что изготовление материала в промышленных масштабах требует тщательной подборки марки цемента, учета свойств и характеристик применяемых компонентов.

Бетонные блоки и жидкое сырье, получаемые на заводах, обходятся дешевле, чем производство смеси вручную в бытовых условиях. Это объясняется присутствием в промышленности добавок, снижающих себестоимость получаемого сырья.

Схема заводского производства бетона предполагает тщательную предварительную проверку ингредиентов. Они должны быть чистыми, без примесей. Особенно много хлопот доставляет щебень, поступающий с примесями горных пород.

Засыпку, вес и пропорции компонентов работники контролируют с помощью современного оборудования. Воду для приготовления водоцементной смеси берут максимально чистую. Любая химия, попавшая в жидкость, повлияет на свойства конечного продукта. Технология предполагает несколько ступеней очистки воды.

Мешают вещества с помощью БСУ (бетоносмесительной установки). Для заливки фундамента сырье транспортируют в жидком виде к месту строительных работ.

Как правильно замесить

Чтобы смешивать компоненты, отлично подходит бетономешалка. Оборудование позволяет получить качественное однородное сырье. Если нет специального устройства, воспользуйтесь дрелью с венчиком для замеса.

Такой способ более трудоемкий, но гарантирует получение качественного материала. Для этого понадобится ведро или другая глубокая емкость. Месить бетон лопатой не рекомендуют. Продукт получится неоднородным и может быстро застыть.

Определение пропорций веществ проводите с помощью таблиц с марками бетона и соотношением ингредиентов в составе. Предварительно узнайте объем бетономешалки или емкости и высчитайте вес компонентов. В обычной бетономешалке помещается 200 л.

Готовить сырье можно 2 способами. Разница между ними заключается в порядке добавления составляющих:

налейте в бетономешалку немного воды. Добавьте цемент, перемешайте. Затем подсыпьте песок и щебень;
все сухие ингредиенты перемешайте и долейте воду.

Во время приготовления следуйте правилам:

песок засыпайте сразу после цемента, дайте материалам пару минут, чтобы смешаться;
добавьте воды, перемешивая цемент;
в раствор из песка и цемента высыпьте щебень;
добавки, пластификаторы кладите на последнем этапе;
регулируйте вязкость и плотность сырья добавлением воды.

Готовую смесь используйте, чтобы забетонировать дорожки, залить фундамент для небольшой постройки, сделать лестницу, подъезд для машины.

Возникновение бетона еще в древние времена во многом определило технический прогресс. Сегодня ученые разрабатывают новые виды материала с улучшенными свойствами. В то же время сырье легко изготовить в домашних условиях и использовать в бытовых целях.

Источник

Несмотря на большое количество новых строительных материалов, популярность бетонных конструкций не уменьшается. Бетон имеет повышенную прочность и надежность, поэтому он остается востребованным при строительстве как жилых комплексов, так и хозяйственных построек.

Бетон используется в разных отрослях строительства.

Бетон — что из себя представляет и для чего нужен?

Бетон — это искусственно созданный строительный монолит, или, как его чаще называют, искусственный строительный камень. Изготавливают его из вяжущего вещества, воды, наполнителей и различных добавок, с помощью которых можно изменять свойства бетонной массы, повышая морозостойкость, снижая истираемость, делая ее водонепроницаемой, жаростойкой и т.п.

В классический состав бетона входят:

цемент;
песок;
гравий или щебень;
вода.

В зависимости от производственной необходимости состав бетонной смеси может меняться. Так, широко используемый в строительстве и ремонтах цементный раствор (смесь цемента, песка и воды) является одной из разновидностей бетона, т.н. пескобетоном. Смеси с использованием полуводного гипса или ангидрида называются гипсобетонами.

Существует и силикатный бетон, изготавливающийся на основе извести. Шлакобетон изготавливают из измельченных шлаков с добавлением в состав цемента, извести, гипса или других активаторов затвердения.

С развитием строительной индустрии в состав бетонных смесей начали добавлять новые материалы, чтобы придать искусственному камню нужные характеристики. Например, после введения в его состав стальных опилок появился сталебетон, обладающий повышенной прочностью. Использование в качестве наполнителей пемзы и туфа привело к появлению пемзо- и туфобетона — материалов, отличающихся от классического строительного материала более легким весом и лучшими теплоизоляционными свойствами.

Добавив в состав железную арматуру, можно получить железобетон, а добавив деревянную арматуру — деревобетон. Одна из последних разновидностей — полимербетон, в состав которого добавлены синтетические смолы (карбамидные, эпоксидные и т.д.).

Применение бетона

Область применения бетона обширна — от строительства атомных электростанций до внутренних отделочных работ. Используют бетон в строительстве жилья, качественного и долговечного дорожного полотна, молов, волнорезов и причалов. Характеристики используемого для различных целей материала существенно разнятся.

Например, в строительстве атомных электростанций используют особо тяжелый бетон. 1 м³ этого вещества весит 2,5 т. При строительстве фундаментов многоэтажных домов, а также при изготовлении прочных железобетонных плит используют тяжелый бетон, 1 м³ которого весит от 1,8 до 2,5 т.

Бетон прочный и надежный материал для строительства

Легкий бетон, вес которого находится в диапазоне от 0,5 до 1,8 т/м³, используется для изготовления стеновых панелей, блоков и перекрытий. Существует и особо легкий бетон, который предназначен преимущественно для наружной теплоизоляции зданий и сооружений. Его вес не превышает 0,5 т/м³.

Состав бетона — основные компоненты

Чтобы быть уверенным в качестве бетонной смеси, ее изготовление лучше всего заказать на специальном заводе. Но при строительстве частных домов и небольших хозяйственных построек их хозяева нередко изготавливают бетон самостоятельно. Преимущественно в таких случаях изготавливается классический вариант бетона, состоящий из песка и щебня в качестве наполнителей, цемента и воды.

Чтобы изготовленный своими руками бетон получился прочным и долговечным, надо знать и соблюдать основные требования, предъявляемые к его компонентам.

Входящий в состав бетона песок должен быть средней или крупной фракции — песчинки от 1,2 до 3,5 мм в диаметре. Мелкие фракции песка для изготовления бетона не подходят, их трудно связать в единый монолит. Поэтому бетонные конструкции с использования песка мелких фракций быстро раскрошатся.

Помимо фракции для прочности бетона важное значение имеет и чистота песка. В теории песок должен быть чистым, без примесей, но в реальности это пока неосуществимо. Поэтому допускается наличие в его составе небольшого количества глины или ила, но общее количество таких примесей не должно превышать 5%.

Другой материал, используемый для приготовления бетона, — щебень или гравий. К ним тоже есть свои требования: размеры используемых для наполнения бетона материалов должны быть в диапазоне от 1 до 8 см. Наполнителями могут быть не только эти материалы, но и керамзит, а для обустройства бетонного фундамента часто используют битый кирпич.

Чем мельче фракция наполнителя, тем прочнее будет искусственный камень. При его самостоятельном изготовлении лучше использовать наполнитель размером не более 2-3 см, максимально очищенный от глины и других примесей.

Используемая для приготовления бетона вода тоже должна быть максимально чистой. Чем больше в ней будет растворенных солей и посторонних примесей, тем хуже будет качество искусственного камня.

В роли вяжущего при производстве классического бетона используют различные виды цемента:

портландцемент;
шлакопортландцемент;
пуццолановый цемент.

Портландцемент является основным видом при изготовлении строительных конструкций и заливке фундамента. Шлакопортландцемент обладает пониженной морозостойкостью, а пуццолановый цемент — высокой влагостойкостью. Последний используют для приготовления бетонных конструкций, предназначенных для подземных и подводных сооружений.

Пропорции бетона

Правильно подобранные пропорции компонентов бетонной смеси важны для получения качественного искусственного монолита. Зависят они от марки изготовляемого бетона и используемого для его приготовления цемента.

Например, при использовании для приготовления бетона цемента марки М-400 пропорции для различных марок бетона будут такими:

М100 — 1 кг цемента, 7 кг щебня, 4,6 кг песка;
М200 — 1 кг цемента, 4,8 кг щебня, 2,8 кг песка;
М300 — 1 кг цемента, 3,7 кг щебня, 1,9 кг песка;
М450 — 1 кг цемента, 2,5 кг щебня, 1,1 кг песка.

С повышением марки бетона расход наполнителей — песка и бетона — уменьшается, а количество расхода цемента остается одинаковым. Эта тенденция сохраняется и при использовании других марок цемента, хотя пропорции компонентов бетонной смеси будут другими. Чем выше марка цемента, тем большую массу наполнителей он может связать.

Добавки для бетона

Чтобы улучшить качество бетона без существенного увеличения себестоимости его производства, производители используют различные добавки и примеси. Все эти добавки принято разделять на несколько больших групп:

пластификаторы;
модификаторы;
ускорители набора прочности;
добавки для подвижности;
самоуплотняющиеся добавки;
морозостойкие добавки;
комплексные добавки.

Пластификаторы используются для улучшения подвижности изготавливаемой смеси. Улучшенная подвижность позволяет вяжущему веществу плотно и надежно охватывать каждый кусочек наполнителя.

При застывании искусственного камня они делают его прочнее, одновременно уменьшая расход вяжущего вещества. Также применение пластификаторов позволяет увеличить плотность и улучшить водонепроницаемость смеси.

Модификаторы улучшают производственные характеристики, позволяя получать высокопрочную бетонную смесь при использовании цемента низших марок. Ускорители набора прочности позволяют существенно ускорить эту важную техническую характеристику искусственного камня, сократив время набора до 3-4 дней.

Морозостойкая добавка для бетона

Добавки для сохранения подвижности смеси увеличивают время схватывания и используются при необходимости перевозки бетонной смеси на дальние расстояния в летнее время. Самоуплотняющиеся добавки используются при изготовлении тонкостенных и армированных блоков или других конструкций, где использование для уплотнения бетонной массы традиционных виброинструментов затруднено или невозможно. Морозостойкие добавки позволяют существенно повысить морозостойкость бетона.

Разновидности пигментов и их свойства

Пигменты используют для изменения цвета бетонных конструкций. В промышленном производстве для этих целей используются:

технический углерод;
двуокись титана;
окись хрома;
умбра.

Все пигменты действуют на бетонную смесь одинаково: они поглощают часть световых волн, волны с другой длиной отражают. Такие пигментные добавки обладают повышенной стойкостью к ультрафиолету, не выгорают на солнце, не смываются дождем и обладают стойкостью к воздействию агрессивной химической среды.

Классификация бетона

В строительстве виды бетона классифицируются по нескольким параметрам. Чаще всего искусственный камень классифицируют:

по прочности;
по плотности;
по типу вяжущего;
по морозостойкости;
по водонепроницаемости;
по истираемости;
по скорости набора прочности.

Такое большое количество разновидностей бетонной смеси может создавать некоторые трудности с правильным выбором материала.

По прочности

Прочность бетона, как и его марка, зависит от количества входящего в его состав цемента или другого вяжущего вещества. Чем больше его объем, тем выше будет показатель прочности. Показатель выражается в кг/см². Определить его можно по марке искусственного камня — чем она выше, тем выше будет показатель прочности.

Плотность

Плотность — показатель, отвечающий за устойчивость искусственного камня к сжатию, его водостойкость, морозостойкость и другие технические характеристики. По этому показателю материал делится на:

особо тяжелый;
тяжелый;
легкий;
особо легкий.

Особо тяжелые бетонные конструкции производят, добавляя в состав смеси стальную стружку или железную руду. Для приготовления тяжелых бетонных смесей в качестве наполнителей используют природные минералы: гранит, известняк, диабаз и т.п.

Наполнителями для легких смесей служат пористые материалы: туф, керамзит, пемза и им подобные. К этому классу относятся газобетон и пенобетон — набирающие популярность строительные материалы.

Классификация по типу вяжущего

По типу вяжущего бетонные смеси подразделяются на 2 большие группы — смеси на неорганических вяжущих материалах и смеси на органических вяжущих материалах.

К первой группе относятся:

цементные;
силикатные;
гипсовые;
шлаковые;
синтетические смолы;
специальные кислостойкие смеси.

Во вторую группу входят такие материалы, как асфальтобетон и пластбетон.

Морозостойкость

Показатель морозостойкости определяет количество циклов замерзания и оттаивания бетонной смеси без потери материалом своих качественных характеристик. Обозначают морозостойкость буквой F. Существуют бетонные смеси с показателем морозостойкости от F15 до F1000, где цифры являются показателем количества циклов замерзания и оттаивания.

Марки с показателем от F15 до F50 считаются марками с низкой морозостойкостью. Показатели от F51 до F300 считаются марками со средней морозоустойчивостью. Смеси с показателем F301 и выше считаются марками с высокой морозостойкостью.

Водонепроницаемость

Водонепроницаемость обозначается буквой W и цифрами, показывающими максимально возможное давление воды, которое выдерживает бетонная конструкция. По этому показателю все бетонные материалы делятся на:

низкие (маркировка менее W4);
средние (маркировка от W4 до W12);
высокие (маркировка выше W12).

Истираемость

Истираемость — показатель, определяющий изменение в объеме и массе материала под воздействием истирающих усилий. Истираемость бетонных конструкций обозначается буквой G и имеет 3 разновидности:

низкая (G1);
средняя (G2);
высокая (G3).

Истираемость прямо зависит от прочности материала: чем выше прочность, тем ниже истираемость.

Скорость набора прочности

Скорость набора прочности (твердение) — важный показатель бетонных конструкций, от которого зависит время их введения в эксплуатацию или время проведения отделочных работ. Происходит набор прочности скачкообразно: в первые 5-7 дней после заливки или изготовления показатель твердения достигает 70%, к концу 28 дня он приближается к 100% (при условии соблюдения влажности и температурного режима). После этого срока набор прочности бетонными конструкциями продолжается и может длиться несколько лет.

Существуют 2 вида бетонных смесей: быстротвердеющие и медленнотвердеющие. Для определения скорости набора прочности % прочности 2-дневной бетонной конструкции делят на % прочности этой же конструкции по истечении 28 дней. При показателе больше 0,4 конструкция относится к быстротвердеющим. Показатель меньше 0,4 свидетельствует о медленном твердении.

Условия твердения

На скорость набора бетонными конструкциями прочности большое влияние оказывают условия, в которых происходит твердение материала. Оптимальными условиями для его твердения считаются температурный коридор в +18…+22ºС и относительная влажность окружающей среды не менее 90%.

Чем ниже температура окружающей среды, тем медленнее будет происходить твердение бетонных конструкций. При 0ºС процесс твердения полностью прекращается. Высокая температура приводит к обезвоживанию бетона, что тоже становится причиной замедления или полного прекращения твердения бетонной конструкции и недобору ее прочности.

От прочности и надежности бетонных конструкций напрямую зависят сроки эксплуатации построенного здания или сооружения. Поэтому еще до начала строительства нужно определиться, какая марка и какие технические характеристики материала лучше всего подходят для решения поставленных задач.

Источник