Прочностные свойства бетона и бетонной смеси

Прочность бетона: от чего она зависит

Более 6000 лет бетон используется человеком для возведения монолитных конструкций и строительства дорог.

Основное качество бетона, которое широко используется в строительстве — его прочность. Бетон по прочности сравним с камнем, но он значительно удобнее в работе: ему можно придать любую форму. Именно сочетание прочности и удобства обработки сделало его настолько популярным.

Но, если прочность камня очевидна изначально, прочность бетона зависит от многих факторов.

Технологические факторы, которые влияют на прочность бетона

Бетон начинается с цемента — порошкового вещества водного твердения, которое смешивают с водой и заполнителями. Затем полученную смесь укладывают в опалубку, после чего начинается длительный процесс отвердевания. Каждый из этих этапов влияет на прочность материала.

Активность цемента

От активности цемента зависит, насколько прочным получится бетон.

Справка

Активностью цемента называют предел прочности на сжатие цементных образцов в возрасте 28 суток. Этот параметр лежит в основе классификации цементов на марки.

Активность цемента связана со следующими факторами:

  1. Тонкость помола и гранулометрия, которые влияют на плотность цементного камня. Высокое содержание тонких фракций обеспечивает быстрое нарастание прочности, а повышенное содержание частиц средних фракций способствует высокой прочности на 28-й день. Обычно портландцемент имеет тонкость помола, обеспечивающую удельную поверхность 300—350 м2/кг; при увеличении тонкости помола это показатель возрастает до 400—450 м2/кг, что приводит к более быстрому набору прочности. Крупно смолотый цемент не вовлекается в реакции гидратации полностью; даже через несколько лет в бетоне, изготовленном из цемента крупного помола, находят зерна непрореагировавшего цемента, что, безусловно, сказывается на прочности бетона отрицательно.
  2. Химический состав клинкера (например, если в составе клинкера есть негашеная известь, цемент дольше сохраняет активность).
  3. Примеси. Например, окись магния в глиноземистом цементе в количестве до 2% ускоряет набор прочности, а в более высоких концентрациях снижает активность цемента.
  4. Свежесть цемента. К примеру, через 3 месяца хранения в условиях высокой влажности воздуха прочность снижается на 62% для суточных образцов и на 23% для образцов в возрасте 28 дней. Это происходит из-за того, что под влиянием атмосферной влаги и углекислого газа на поверхности частиц цемента появляется слой новообразований, снижающих его активность. Быстротвердеющие виды цемента уже через месяц хранения становятся обычными.

Таким образом, основа прочного бетона — свежий качественный, правильно смолотый цемент.

Водоцементное соотношение

Одним из важнейших параметров бетонной смеси является соотношение в ней воды и цемента.

В зависимости от количества воды и полученной консистенции, смеси подразделяются на жесткие и подвижные. Подвижные смеси делятся на 5 типов:

  1. П1 — малоподвижные;
  2. П2—П3 — универсальные;
  3. П4 — подвижные смеси, не требующие уплотнения;
  4. П5 — литьевые.

Подвижность смеси измеряется конусом Абрамса; в зависимости от осадки бетонного конуса по сравнению с первоначальным размером назначается класс по подвижности.

Конус Абрамса

Чем меньше в смеси воды, тем, теоретически, более высокую прочность можно ожидать от бетона.

Реакции гидратации полностью обеспечиваются при в/ц = 0,3. Но при таком количестве воды получается очень жесткая смесь, которая требует серьезной обработки. В противном случае она не уплотнится, в бетоне останутся полости и крупные поры, которые снизят его прочность.

Подвижность бетонных смесей

Добавление воды в бетонную смесь увеличивает ее подвижность; бетонная смесь становится более пластичной, самоуплотняющейся и укладывается без пустот, но излишняя вода отрицательно влияет на прочность, что можно видеть в таблице.

Влияние в/ц на прочность бетона

Оптимальное решение этого противоречия — добавление пластификатора в бетонную смесь:

  1. Пластификатор увеличивает подвижность смеси на 1—2 пункта без добавления лишней воды и, соответственно, без снижения прочности.
  2. Добавление пластификатора повышает прочность бетона, поэтому, используя заданную марку цемента, для получения бетона расчетной прочности можно снизить количество цемента, как минимум, на 10% (до 20%), что, учитывая цены на цемент, обеспечит существенную экономию.
  3. Смеси с добавлением пластификаторов, благодаря своей подвижности, легко укладываются и уплотняются, в некоторых случаях не требуя обработки вибрацией (литые смеси).
  4. Пластификатор препятствует расслаиванию и увеличивает срок жизни бетонной смеси, что важно в том случае, если ее необходимо транспортировать к месту строительства.
  5. Если в конструкции используется арматура, добавление пластификатора улучшает адгезию бетона к арматуре.

Суперпластификаторы сочетают пластифицирующее воздействие с другими свойствами: водоредуцирующим, противоморозным и другими.

Заполнители

В состав бетонной смеси, помимо цемента и воды, входят заполнители:

  1. крупные (щебень, гравий);
  2. мелкие (песок).

Зерно крупного заполнителя может иметь различные размеры (от 20 мм и менее – до 100 мм). В зависимости от используемого заполнителя бетоны делятся на:

  1. тяжелые (на плотном крупном и мелком заполнителе);
  2. мелкозернистые (на плотном мелком заполнителе).

Их состав регулируется ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия».

Методы замеса

Повышение прочности обеспечивают такие методы обработки цемента, как:

  1. мокрая активация цемента;
  2. виброактивация цемента.

Суть мокрой активации цемента в том, что в бетономешалку загружают все компоненты смеси, кроме песка, а воду заливают частично. Во время работы бетономешалки частицы крупного заполнителя растирают цемент в течение 5 минут, затем загружаются остальные компоненты. В результате этой процедуры цемент, особенно лежалый, активируется.

Виброактивация заключается в перемешивании и одновременной вибрации цемента с песком, в результате чего степень гидратации цемента повышается, а его активность увеличивается на 30–40%.

Важно!

Добавление в бетонную смесь пластификатора позволяет повысить активность даже лежалого цемента.

Армирование

Бетонные сооружения, укрепленные арматурой, показывают более высокую прочность, чем не армированные изделия. Заменой или дополнением к арматуре выступает объемное армирование с помощью различных видов фибры. Бетон с добавлением фибры более прочный и устойчивый к образованию трещин, также он дает меньше усадки.

Читайте также:
Наличники на двери деревянные и пластиковые: правильный выбор

Обработка при укладке

Прочность бетона напрямую зависит от его плотности, то есть, отсутствия полостей и крупных пор.

Чтобы обеспечить высокую плотность, используется обработка свежеуложенного бетона вибрацией. Это дорогостоящее мероприятие, которое требует больших затрат труда и электроэнергии. Смеси, содержащие пластификатор, отличаются удобоукладываемостью и могут обойтись без обработки, что сэкономит немало средств и времени.

Уход за бетоном и оптимальные условия твердения

Как уже упоминалось, цемент — это вяжущее водного твердения, а это значит, что для образования кристаллической структуры плотного бетонного камня необходимо, чтобы высокая влажность поддерживалась, как минимум, до достижения критической прочности бетона.

Справка!

Критической называют прочность бетона, по достижении которой неблагоприятные условия окружающей среды уже не оказывают на него существенного отрицательного влияния. Она указывается в проектной документации, обычно это 30–50%, иногда до 70% от расчетной прочности бетона. Как правило, критическая прочность бетона достигается на 7-е сутки.

Пока бетонная смесь сохраняет влажность, реакции гидратации продолжаются с образованием прочного материала.

Прочность бетона нарастает неравномерно: в первые сутки процессы идут наиболее быстро, затем их скорость постепенно снижается, что можно видеть на графике.

График твердения бетона

Расчетной прочности бетон достигает по истечении 28 суток. Медленный набор прочности продолжается многие месяцы после этого.

Чтобы бетон набрал расчетную прочность, необходимо обеспечить оптимальные условия твердения:

  1. влажность воздуха, близкая к 100%;
  2. температура воздуха 18–20 °С.

Важно!

При влажности воздуха 40% твердение бетона практически прекращается.

Если окружающий воздух слишком сухой, применяется уход за бетоном: его поливают водой и укрывают пленкой для сохранения влажности.

Температура также является важным фактором, который влияет на прочность.

При снижении температуры окружающего воздуха процессы твердения бетона замедляются, а при температуре ниже 0°С — практически прекращаются, что видно из таблицы.

Твердение бетона при разных температурах

Поэтому основным мероприятием ухода за бетоном при зимнем бетонировании является сохранение тепла и обогрев уложенного бетона.

Для достаточно массивных, толстостенных конструкций бывает достаточно «метода термоса»: смесь замешивают из подогретых материалов (кроме цемента; его греть нельзя), прогревают теплым воздухом опалубку, а свежеуложенный бетон укрывают теплоизолирующими материалами. Поскольку реакции гидратации являются экзогенными, то есть протекают с выделением тепла, этого может быть достаточно, чтобы бетон успешно набрал критическую прочность. Технологи следят за температурным градиентом, не допуская слишком большой разницы температур у поверхности бетона и на глубине.

Если конструкция недостаточно габаритная или имеет тонкие стенки, такой метод не подходит; в этом случае применяют обогревающие мероприятия: устройство тепловых шатров, прогревание электродами, тепловыми матами и другие.

Как влияет замораживание на набор прочности бетона?

Если конструкция была залита и замерзла, не набрав критической прочности, а весной оттаяла, набор прочности продолжится, но в итоге прочность бетона будет ниже.

Важно!

Независимо от применения сохраняющих тепло или прогревающих мероприятий при бетонировании в зимнее время целесообразно использовать противоморозные добавки, которые снижают температуру замерзания воды в смеси и ускоряют процессы гидратации цемента, позволяя бетону набирать прочность даже в условиях очень низких температур.

Обратная ситуация складывается при высоких температурах. В этом случае бетон схватывается слишком быстро, но может пересыхать, а это негативно влияет на прочность готового изделия. Поэтому в жару бетон поливают водой и укрывают.

Взаимосвязь прочности бетона и его морозостойкости и водонепроницаемости

Как уже было сказано, прочность бетона напрямую зависит от его плотности. Высокая плотность, в свою очередь, влияет на другие характеристики материала.

Бетон — материал пористый. Несмотря на свою плотность и твердость, он имеет большое количество пор и капилляров, которые могут впитывать воду. Поэтому при эксплуатации в условиях высокой влажности в порах бетонных конструкций могут развиваться бактерии, грибы, плесень. Продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов приводят к разрушению бетона.

Если конструкция эксплуатируется в условиях низких температур, влага в порах бетона при замерзании расширяется и приводит к появлению трещин. С каждым циклом «замораживание—оттаивание» размер и количество микротрещин увеличиваются, разрушая бетон.

Вот почему бетон высокой плотности показывает более высокую устойчивость к воде и низким температурам: в нем меньше пор и они имеют маленький размер.

В целях дополнительной защиты от влаги применяются специальные добавки для объемной гидрофобизации, а также мастики и пропитки для бетона.

Классификация бетонов по прочности

Классы присваиваются бетонам по результатам испытаний, в ходе которых отливку в форме куба подвергают сжатию до разрушения.

Справка

В СССР бетоны классифицировались на марки, сейчас они подразделяются на классы.

Марка бетона обозначалась литерой «М» и числовым обозначением, которое соответствовало среднему выдерживаемому давлению, измеряемому в кг/см2.

Класс бетона обозначается литерой «В» и числовым обозначением, которое показывает предельную прочность бетона на сжатие в МПа (то есть, максимальное сжатие, которое образец выдерживает без разрушения).

Поэтому класс бетона точнее показывает его прочность, чем марка. Определить соответствие марки бетона классу можно по специальной таблице, но необходимо учитывать, что это соответствие не полное.

Читайте также:
Прикроватный коврик для спальни — 70 фото идей в интерьере

Соответствие классов и марок бетона

Для чего нужно знать прочность бетона

Планируя строительство, необходимо правильно выбрать бетон нужного класса прочности.

Разные конструкции предъявляют различные требования.

Например, деревянный дом не дает такую большую нагрузку на фундамент, как кирпичный, тем более, многоэтажный дом. Баня или гараж — менее ответственные постройки, чем жилой дом.

В то же время, избыточная прочность бетона тоже нежелательна, поскольку бетон высокого класса дороже.

Поэтому для каждого типа конструкций выбирается бетон подходящего класса:

  1. легкие бетоны класса В7,5 применяются для подготовительных работ;
  2. бетоны класса В12,5 — для бетонирования дорожек, стяжек, заливки фундаментов нетяжелых сооружений;
  3. В15 — при строительстве зданий до двух этажей;
  4. В20 — для ленточных фундаментов, лестниц и ненагруженных перекрытий;
  5. В22,5 — для фундаментов, дорожек, площадок, монолитных стен;
  6. В25 — для монолитных стен, бассейнов, фундаментов;
  7. В30 — для гидротехнических конструкций и мостов;
  8. В35 — для дамб, гидротехнических сооружений;
  9. В40 — для мостов, метро, плотин и других видов конструкций со специальными требованиями.

Методы определения прочности бетона

Для присвоения бетону класса прочности испытывают кубические образцы с размером ребра 150 мм. В ходе испытания образцы разрушаются.

Существуют и другие методы определения прочности бетона путем механического воздействия:

  1. Метод отрыва и скалывания. В ходе испытания из бетона выдергивается заранее заделанный стержень.
  2. Метод вдавливания. Используется специальный штамп или шариковый молоток (например, молоток системы Физделя, молоток Кашкарова).
  3. Метод упругого отскока.

Последний относится к неразрушающим методам, что очень удобно, если нужно узнать прочность готовой конструкции: метод простой, точный и оперативный в применении. Для его проведения используется молоток Шмидта (склерометр), который используется также для определения прочности других материалов (например, кирпича). Поэтому молотки выпускаются с разными вариантами энергии удара.

Молоток Шмидта и его устройство

Для испытания необходим участок конструкции площадью не менее 100 см2. Небольшие изделия должны быть закреплены. Молоток устанавливается перпендикулярно к зоне измерения. Его удар не должен приходиться на арматуру или крупные раковины.

На каждом участке производят не менее 10 замеров.

При ударе молоток замеряет значение отскока; по окончании испытаний высчитывается средняя величина с поправкой на угол, под которым молоток соприкасался с поверхностью, после чего с помощью кривых перевода высчитывается прочность материала на сжатие.

Разновидности бетона

Помимо классификации по прочности, бетоны подразделяются на группы и по другим признакам:

  1. по подвижности;
  2. по морозостойкости;
  3. по водостойкости;
  4. по плотности (легкие, особо легкие, тяжелые, особо тяжелые);
  5. по назначению;
  6. по виду вяжущего (полимерцементные, гипсовые, шлакощелочные, силикатные, цементные, специальные).

Популярные виды бетона

В современном строительстве некоторые виды бетона пользуются особым спросом:

  1. пенобетон;
  2. газобетон;
  3. фибробетон (с добавлением фибры);
  4. деревобетон (разновидность опилкобетона);
  5. полистиролбетон;
  6. кевларобетон (еще его называют ультрабетон);

Кевларобетон имеет глянцевую поверхность, окрашивается в широкую гамму оттенков и может имитировать натуральные материалы, например, камень

Интересно!

Существует такая разновидность современного бетона, как кевларобетон, который имеет глянцевую поверхность, окрашивается в широкую гамму оттенков и может имитировать натуральные материалы, например, камень. Этот необычный материал очень популярен среди дизайнеров.

Современный бетон немыслим без высокотехнологичных химических добавок, которые помогают значительно экономить расходные материалы и затраты труда и электроэнергии и при этом получать качественный материал с нужными характеристиками.

Прочностные характеристики бетона

Бетон – это искусственный строительный материал, получаемый в результате смешивания и затвердевания специально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, заполнителей различного размера и воды. Зачастую может содержать в своём составе специальные добавки.

Вяжущим элементом могут выступать:

  • цемент;
  • полимерцемент;
  • жидкое стекло.

Свойства бетона

Изначально это материал, обладающий грубой и неоднородной структурой. Однако производители по желанию заказчиков могут в процессе его изготовления задать необходимые свойства:

  • прочностные;
  • деформационные;
  • физические.

Свойства по прочности подразумевают нормативные или необходимые расчетные характеристики при:

  • сжатии;
  • растяжении;
  • сцеплении с арматурой.

Свойства по деформативности подразумевают происходящие изменения в процессе различного внешнего воздействия:

  • сжимаемость или растяжимость под нагрузкой;
  • ползучесть;
  • усадка;
  • набухание;
  • температурные деформации.

Основные физические свойства бетона включают параметры по:

  • водонепроницаемости;
  • устойчивости к воздействию различных температур, коррозии, кислот и иных агрессивных сред;
  • огнестойкости;
  • теплопроводности;
  • звукопроводности и прочие.

Классифицирующие характеристики

На физико-механические характеристики бетона оказывают непосредственное влияние:

  • способ изготовления;
  • вид вяжущего элемента;
  • вид крупного заполнителя;
  • вид мелкого заполнителя;
  • вода.

Данные характеристики определяются структурой материала, которые создают определенные условия для его затвердевания.

С учетом требований по основным физическим свойствам бетон классифицируется по следующим направлениям:

I. Структура

  • плотный бетон – все свободное пространство между веществами заполнителя занимает затвердевшее вяжущее вещество;
  • крупнопористый – свободное пространство между веществами заполнителя не полностью занято затвердевшим вяжущим веществом (обычно в нем мало песка или совсем нет его);
  • поризованный – в свободном пространстве между веществами заполнителя находится затвердевшее вяжущее вещество со специальными добавками, в результате чего образуются специфические поры;
  • ячеистый – в свободном пространстве между веществами заполнителя создаются искусственные замкнутые поры.

Прочность бетона напрямую зависит от повышения плотности его структуры. Подобрать требуемую заказчику плотность производитель может при помощи:

  • выбора оптимального зернового состава;
  • механического дополнительного уплотнения бетонной смеси во время изготовления;
  • использования большего количества цемента;
  • изменения в бетоне соотношения вода/цемент.

Более высокая марка цемента требует меньшего его количества для достижения необходимой прочности бетона.

II. Плотность

Измеряется соотношением массы материала на единицу объема. По степени средней плотности подразделяется на следующие категории:

  • особо тяжелые – более 2500 кг/куб.м;
  • тяжелые – 2200-2500 кг/куб.м;
  • облегченные – 1800-2200 кг/куб.м;
  • легкие – 500-1800 кг/куб.м.
Читайте также:
Рассчитать электроэнергию

III. Вид вяжущего элемента в бетоне

В качестве вяжущего элемента современные производители используют различные вещества, в соответствии с которыми он подразделяется на следующие виды:

  • цементный;
  • полимерцементный;
  • силикатный на извести;
  • гипсовый;
  • смешанный;
  • специальный с использованием разнообразных добавок.

IV. Вид заполнителя

В качестве заполнителя при изготовлении применяются:

  • плотный естественный материал (гравий или щебень горных пород, кварцевый песок);
  • пористый естественный материал (перлит, пемза, ракушечник);
  • искусственный материал (керамзит, шлак);
  • специальный материал, обеспечивающий стойкость бетона к различным термическим и химическим воздействиям.

Щебень является более дешевым материалом, способным быстрее обеспечивать заданную прочность.

Бетон подразделяется также на виды, исходя из применяемого в нем пористого заполнителя:

  • керамзитобетон;
  • шлакобетон;
  • перлитобетон;
  • пемзобетон и прочие.

V. Зерновой состав

Подразделяется на следующие виды:

  • крупнозернистый, в котором применяются крупные и мелкие заполнители;
  • мелкозернистый, в котором применяются только мелкие заполнители.

VI. Условия твердения

Подразделяется на следующие категории:

  • естественного твердения;
  • подвергнутый обработке в условиях атмосферного давления теплом и влагой;
  • подвергнутый автоклавной обработке в условиях повышенного давления.

Бетон для железобетонных конструкций

В железобетонных конструкциях (ЖБК), применяемых в современном строительстве, бетоны подразделяются на следующие виды:

  • Тяжелый. Данный вид бетона с плотной структурой изготовлен с применением цемента в качестве вяжущего элемента и крупнозернистых плотных заполнителей. Он затвердевает при любых условиях и имеет среднюю плотность 2200-2500 кг/куб.м;
  • Мелкозернистый. Данный вид тяжелого бетона с плотной структурой изготовлен с применением цемента в качестве вяжущего элемента и мелких заполнителей. Он затвердевает при любых условиях и имеет среднюю плотность более 1800 кг/куб.м;
  • Легкий. Данный вид крупнозернистого бетона с плотной поризованной структурой изготовлен с применением цемента в качестве вяжущего элемента и пористых заполнителей. Он затвердевает при любых условиях. При совпадении его основных физических свойств с тяжелым бетоном он применяется вместе с ним.
  • Ячеистый. Данный вид бетона затвердевает при применении специальной обработки.
  • Специальный напрягающий бетон.

По какой причине при создании железобетонных конструкций используют легкие и облегченные виды бетонов? Среди основных преимуществ их применения современные строители называют следующие возможности:

  • уменьшение на 25-40% массы ЖБК;
  • снижение стоимости ЖБК;
  • улучшение звукоизолирующих характеристик ЖБК;
  • повышение теплозащитных характеристик ЖБК;
  • повышение сейсмологической устойчивости ЖБК;
  • повышение огнестойкости ЖБК.

Легкие, ячеистые и поризованные виды бетона со средней плотностью менее 1400 кг/куб.м используют при создании железобетонных ограждений. Плотные мелкозернистые могут применяться вместе с тяжелыми видами, в качестве заполнения стыков и швов ЖБК. Особо тяжелые используют при строительстве специальных объектов, включая военные бункеры и атомные станции. Средняя плотность применяемого на таких объектах бетона составляет более 2500 кг/куб.м.

Основные физические свойства бетона

Водонепроницаемость материала характеризует возможности по защите от проникновения воды. Вода фильтруется в тяжелом бетоне и бетоне с пористыми заполнителями, поскольку у них соотношение вода/цемент > 0.2, и вся свободная вода при испарении создает поры в материале. Коэффициент фильтрации повышается при увеличении градиента напора. По этой причине при возведении напорных сооружений используют плотный бетон, в которых небольшой коэффициент фильтрации. Повысить плотность можно за счет использования специальных добавок. В ЖБК из-за дефектов структуры водонепроницаемость может значительно увеличиться.

Устойчивость к воздействию холодных температур (морозостойкость) заключается в возможности бетона в увлажненном состоянии не подвергаться разрушительному воздействию при его поочередном замораживании и оттаивании. Морозостойкий бетон способен выдержать от 50 таких меняющихся циклов. Основными факторами, оказывающими влияние на показатель морозостойкости, являются:

  • соотношение вода/цемент;
  • структура.

Устойчивость к воздействию высоких температур более 200°С (жаростойкость) заключается в способности бетона сохранять свою прочность в таких условиях. Под воздействием высоких температур происходит:

  • обезвоживание цементного камня;
  • деформация цементного камня;
  • деформация заполнителей.

Таким способом термическое воздействие приведет к разрушению тяжелого бетона и использующего пористые заполнители. Именно по этой причине обычный бетон запрещается использовать в южных регионах с температурой более 50°С.

Повысить жаростойкость материала позволяет использование специальных заполнителей:

  • базальт;
  • хромит;
  • шамот;
  • доменные шлаки.

Использование в качестве вяжущего элемента следующих веществ может также повысить жаростойкость:

  • глиноземистый цемент;
  • портландцемент с добавками;
  • жидкое стекло.

При охлаждении бетона его сцепление с металлическими элементами сохраняется, обеспечивая жаропрочность ЖБК.

На объектах, где планируется установка печей или тепловых агрегатов, рекомендуют использовать жаростойкий бетон.

Устойчивость к воздействию коррозии подразумевает способность бетона в процессе соприкосновения с внешней средой не вступать в химические реакции. Обычно для большинства бетонных конструкций не присущи экстремальные условия эксплуатации, поэтому коррозионные процессы не происходят. Появление жидкой или газообразной агрессивной среды может существенно снизить коррозионную стойкость материала.

Устойчивость к воздействию сверхвысоких температур более 1000°С (огнестойкость) означает способность бетона сохранять свои свойства в таких условиях. В ЖБК наиболее уязвимыми для пожара являются именно стальные элементы, поэтому для повышения их огнестойкости увеличивают на 3-4 см защитный слой бетона.

Характеристики бетона: механические и прочностные свойства

Бетон – самый популярный и распространенный строительный материал в мире. Ни одно строительство – будь то заливка фундамента для частного дома или возведение монолитных железобетонных конструкций – не обходится без бетона. Не говоря уже о производственном секторе (тротуарная плитка, бордюрный камень, столбы, сваи, плиты перекрытия и прочие бетонные изделия), где бетон играет основную роль.

Читайте также:
Послойное утепление подвала изнутри ошибки

Характеристики бетона позволяют использовать его в самых разных строительных сферах. По прочности он практически не уступает природному камню, а по некоторым характеристикам и вовсе превосходит его. Существует много разновидностей бетона, которые определяются маркой и классом. Но в рамках сегодняшней статьи эти показатели бетона рассматривать не будем, а всецело сосредоточимся на его основных и второстепенных характеристиках. Также затронем тему возможного повышения характеристик с помощью современных добавок.

Коротко о составе, марке цемента и классе бетона

Набор «ингредиентов» бетона всегда одинаковый, разница лишь в пропорциях. Из чего состоит современная бетонная смесь:

  • щебень (гравийный, гранитный или известняковый);
  • цемент (обычно, это портландцемент марки от М100 до М500);
  • песок (речной или карьерный);
  • вода (желательно водопроводная);
  • различные добавки, повышающие физические и химические свойства бетона.

Что касается марки цемента и класса бетона, то это взаимозависимые понятия. Например, марка бетона М100 соответствует классу В7,5 (прочность – 98 кгс/м2), а привычный М400 по прочностным характеристикам отвечает классу В30 (прочность – 393 кгс/м2) и т.д. Тут главное запомнить: чем выше марка бетона, тем выше его класс и, соответственно, характеристики прочности.

Однако стоит также учитывать, что физические свойства бетона зависят не только от марки цемента, но и от других важных факторов, среди которых:

  • пропорций материалов в составе;
  • качества используемого щебня, песка, цемента и воды;
  • технологии приготовления бетона;
  • количества, качества и вида добавок, используемых для повышения основных характеристик.

Как уже упоминалось, если добавлять различные добавки в бетон, характеристики его будут выше, чем «чистой» бетонной смеси. О добавках расскажем ниже.

Основные и второстепенные характеристики бетона

Характеристики бетона условно делят на основные и второстепенные, но многие считают, что все показатели в равной степени важны и необходимы. Характеристики бетона:

  1. Прочность (особенно на растяжение при изгибе).
  2. Плотность.
  3. Усадка.
  4. Структура (пористость).
  5. Вес.
  6. Водостойкость.
  7. Морозостойкость и другие характеристики (звукоизоляционные свойства, теплопроводимость, устойчивость к агрессивным веществам, пожароустойчивость и т.д.)

Рассмотрим каждую характеристику бетона отдельно.

Характеристики прочности

Прочность считается основной характеристикой бетона (измеряется в кгс/м2). И речь, прежде всего, о прочности на растяжение при изгибе. Прочность зависит от многих факторов, но значительную роль играет качество используемых материалов и пропорции. Рассчитывается прочность двумя методами:

  1. Разрушающий метод контроля, когда берут высохший кубик бетона, ставят под пресс и сжимают до момента разрушения. Сила, потраченная на разрушение бетонного образца, и есть показатель прочности.
  2. Неразрушающий метод. Используется постфактум, то есть при измерении прочностных характеристик уже готовой бетонной конструкции. Прочность измеряют либо молотком Физделя, либо молотком Кашкарова, либо пистолетом ЦНИИСК. Реже применяется методика скалывания ребра бетонной конструкции.

Если рассматривать бетон и его свойства, то первым делом обращают внимание именно на прочность, которая выражается в кгс/м2.

Плотность бетона

Плотность бетона – соотношение массы смеси («кг» или «т») к ее объему (м3). При маркировке характеристика плотности обозначается буквой «D» и указывается в кг/м3. Плотность зависит от:

  • заполнителя;
  • марки цемента;
  • пропорций;
  • размера песчинок и типа гравийного заполнителя;
  • количества и качества воды;
  • условий набора прочности (условия высыхания);
  • используемых добавок.

По этому параметру бетон делится на:

  1. Особо легкий – меньше 500 кг/м3;
  2. Легкий, когда показатель плотности варьируются от 500 до 2000 кг/м3;
  3. Тяжелый бетон имеет плотность от 2000 до 2500 кг/м3;
  4. Особо тяжелый – плотность от 2500 кг/м3 и выше.

К особо легким бетонам относят: вермикулитобетон, газобетон, газосиликат, пенобетон, пеносиликат, газозолобетон. К легким: аглопоритобетон, шлакопемзобетон, перлитобетон, керамзитобетон и т.д. Тяжелый бетон – это всегда смесь на щебне или гравии, а особо тяжелый – железобетон, при создании которого используют армирующую сетку из арматуры различного диаметра.

Усадка бетона

Усадка бетона считается одним из важных параметров, поскольку от него зависит количество и глубина трещин, которые появятся в процессе высыхания конструкции (период высыхания – не менее 28 дней). Чем больше усадка бетона, тем выше вероятность образования трещин, что повлияет на срок эксплуатации готовой конструкции.

Этот параметр относится к группе «механические свойства бетона» и регулируется пропорциями, качеством используемых заполнителей и связующих и различными добавками.

Структура (пористость)

Пористость бетона наряду с прочностью считается одной из основных характеристик. С точки зрения структуры выделяют 4 типа бетона:

  1. Слитный (плотный), когда все межзерновое пространство занято вяжущим материалом (цемент). Этот тип бетона отличается повышенной морозо- и водостойкостью.
  2. Крупнопористый бетон, когда пустоты наполнены воздухом.
  3. Поризованный бетон, когда пустоты в межзерновом пространстве заполнены легкими заполнителями (газом или пеной).
  4. Ячеистый бетон, когда пустоты создаются намеренно с помощью специальных порообразующих добавок.

К параметру пористости в частном строительстве относятся негативно, считая, что излишнее количество пустот ослабляет будущую конструкцию. И это правда, однако пористость нельзя воспринимать негативно, поскольку этот параметр регулируется в зависимости от назначения и условий эксплуатации будущей постройки, конструкции или бетонного изделия.

Вес бетона

Вес бетонной смеси полностью зависит от наполнителя. Измеряется в соотношении массы смеси на 1 м3. По весу бетон делят на:

  • особо легкий (0,5 т/м3);
  • легкий (0,5-1,8 т/м3);
  • тяжелый (1,8-2,5 т/м3);
  • особо тяжелый (2,5-3 т/м3).

В свою очередь вес бетонной смеси зависит от таких параметров, как прочность и плотность. Также значение имеет вид крупного наполнителя (гравийный, известняковый или гранитный щебень). Это основные свойства бетона.

Читайте также:
Простая технология выравнивания фундамента бетонным раствором. Как выровнять своими руками

Водостойскость, морозостойкость и прочие характеристики бетона

Водостойкость или водонепроницаемость также считается одним из важных параметров, особенно при строительстве гидротехнических сооружений (бетонирование водных каналов, строительство плотин, пирсов, маяков, тоннелей и т.д.) Определяют уровень водостойкости с помощью теста, схожего с методом определения прочности. Вырезают два кубика бетона, один из них ставят под пресс, а второй помещают в воду, давая ему напитаться влагой, после чего тоже подвергают испытанию под прессом.

Морозостойкость – способность бетона длительное время выдерживать минусовые температуры или их перепады без деформирования и разрушения. На этот параметр частично влияет пористость. Есть и другие параметры, например:

  • теплопроводность – свойство передавать тепло;
  • звукоизоляционные свойства;
  • устойчивость к кислотам и щелочам;
  • пожароустойчивость и т.д.

Стоит ли использовать бетон, технические характеристики которого не отвечают значениям и стандартам, прописанным в проектной документации? Конечно же, нет, поэтому для усиления основных и второстепенных характеристик используют специальные добавки.

Добавки для бетонной смеси MicroArm, PoliArm и X-Mesh

Добавки бывают разными: от пластификаторов, повышающих пластичность, обтекаемость и скорость высыхания, до различных армирующих составов. Однако сегодня есть и универсальные добавки, которые одновременно повышают все характеристики бетона. Речь, конечно же, о фиброволокне или фибре.

Фибра также бывает разной (стальная, базальтовая, стекловолоконная), но наиболее распространенный, эффективный и дешевый вид фиброволокна – полипропиленовые микроволокна. Рассмотрим три варианта полипропиленовой фибры, которые чаще всего используются как в частном, так и в промышленном строительстве.

Фибра MicroArm – экструдированные микроволокна из первичного полипропилена длиной от 2 до 18 мм, которые создают целостную матричную сетку внутри бетонной смеси, значительно повышая основные и второстепенные характеристики бетона. Что дает MicroArm:

  • повышает прочностные свойства бетона на 27% (до 296,5 кгс/м2);
  • существенно снижает вероятность появления трещин при усадке (до 70%);
  • также повышается морозостойкость до 35 МПа;
  • на 35% повышается прочность на растяжение при изгибе (до 42,8 кгс/м2);
  • существенно повышается водонепроницаемость с 2 W до 6 W;
  • кроме того MicroArm предотвращает истираемость бетона и расслоение бетонной смеси.

Использовать полипропиленовое микроволокно MicroArm можно в любых строительных проектах: заливка полов (в том числе промышленных), производство бетонных изделий, строительство монолитных конструкций, внутренняя и внешняя отделка и т.д. Сфера использования не ограничена.

Фибра PoliArm – синтетическое структурное макроволокно длиной от 25 до 55 мм, которое используется преимущественно в крупном промышленном и гражданском строительстве (промышленные полы, аэродромные и дорожные покрытия, бетонные элементы жилых и промышленных зданий, туннели, дороги и прочие монолитные конструкции). Особенности:

  • повышение показателя прочности на растяжение при изгибе до 40 МПа;
  • снижение водопоглащения мелкозернистого бетона до 4% вместо 7%;
  • существенное повышение ударной прочности;
  • снижается водоотделение и истираемость (до 0,55 г/см2);
  • бетонная смесь меньше расслаивается и равномерно высыхает даже при несоблюдении технологии;
  • кроме прочего, снижается удельный вес бетонной конструкции, что особо актуально для монолитных межэтажных перекрытий.

Также стоит заметить, что PoliArm в равной степени повышает свойства бетона и железобетона, поскольку эта добавка может использоваться совместно с классическими армирующими материалами (арматурная сетка).

Фибра X-Mesh – скрученные синтетические высокопрочные макроволокна из сополимера полипропилена длиной от 23 до 54 мм. Этот вид фиброволокна обрабатывается специальными растворами, повышающими адгезию с бетонной смесью. Особенности:

  • снижается расслаивание, усадка и вероятность появления трещин;
  • увеличивается прочность на растяжении при изгибе, а также ударопрочность;
  • огнестойкость;
  • снижение веса бетонной конструкции;
  • устойчивость к перепадам температур и агрессивным веществам.

Фибра X-Mesh создает плотную матричную сетку внутри бетонной смеси, что делает конструкцию монолитной, а значит, более прочной. Может использоваться совместно с другими армирующими материалами.

Характеристик бетона нужно учитывать всегда, при любом виде строительства. И по возможности увеличивать их, добавляя в смесь фиброволокна согласно инструкции. Фибра улучшит основные и второстепенные характеристики бетона и повлияет на срок эксплуатации бетонной конструкции.

Свойства бетонной смеси

Основные свойства бетонной смеси

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону.

Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто.
Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и сохранять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении.
При действии возрастающего усилия бетонная смесь вначале претерпевает упругие деформации, когда же преодолена структурная прочность, она течет подобно вязкой жидкости. Поэтому бетонную смесь называют упруго-пластично-вязким телом, обладающим свойствами твердого тела и истинной жидкости.
Свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией.

Технические свойства бетонной смеси

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность.

Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:
подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой структурной прочности смеси;
жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;
связность, характеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

Читайте также:
Процесс устройства свайного фундамента и монолитного ростверка

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.
Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Классификация бетонных смесей

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойств бетона. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх. Уменьшение количества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей являются главными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.

Удобоукладываемость бетонной смеси

Количество воды затворения является основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси. Вода затворения (В, кг/м3) распределяется между цементным тестом (Вц) и заполнителем (Взап): В= Вц + Взап. Количество воды в цементном тесте определяют его реологические свойства: предельное напряжение сдвига и вязкость, а следовательно, и технические свойства бетонной смеси – подвижность и жесткость.

Водопотребность заполнителя Взап является его важной технологической характеристикой; она возрастает с увеличением суммарной поверхности зерен заполнителя и поэтому велика у мелких песков.
Для обеспечения требуемой прочности бетона величина водоцементного отношения должна сохраняться постоянной, поэтому возрастание водопотребности вызывает перерасход цемента. При мелких песках он достигает 15-25%, поэтому мелкие пески следует применять после обогащения крупным природным или дробленым песком и с пластифицирующими добавками, снижающими водопотребность

Деформативные свойства бетона

Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

Область условно упругой работы бетона – от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.
Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости. При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой:

Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.
Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя – щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.
Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.
Ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений может играть отрицательную роль. Например, ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Усадка и набухание бетона

При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих.

Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в. наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона определяют путём попеременного замораживания в холодильной камере при температуре от 15 до 20°С и оттаивания в воде при температуре 15-20°С бетонных образцов кубов с размерами ребра 10, 15 или 20 см (в зависимости от наибольшей крупности заполнителя). Образцы испытывают после 28 сут выдерживания в камере нормального твердения или через 7 сут после тепловой обработки. Контрольные образцы, предназначенные для испытания на сжатие в эквивалентном возрасте, хранят в камере нормального твердения. Морозостойкость бетона зависит от качества примененных материалов и капиллярной, пористости бетона. Объем капиллярных пор оказывает решающее влияние на водопроницаемость и морозостойкость бетона. Морозостойкость бетона значительно возрастает, когда капиллярная пористость менее 7%.

Водонепроницаемость бетона

С уменьшением объема капиллярных макропор снижается водонепроницаемость и одновременно повышается морозостойкость бетона. Для уменьшения водонепроницаемости в бетон при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизующие добавки. Нефтепродукты (бензин, керосин и др.) имеют меньшее, чем у воды, поверхностное натяжение, поэтому они легче проникают через обычный бетон. Для снижения фильтрации нефтепродуктов в бетонную смесь можно вводить специальные добавки (хлорное железо и др.). Проницаемость бетона по отношению к воде и нефтепродуктам резко уменьшается, если вместо обычного портландцемента применяют расширяющийся.

Читайте также:
Паяльники для пайки микросхем

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность – наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий.

Теплопроводность тяжелого бетона в воздушно-сухом состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают с внутренним слоем утеплителя.

Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м.С°).
Линейный коэффициент температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности разрезают температурно-усадочными швами.

Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по разному деформироваться при изменении температуры.

Большие колебания температуры (более 80°С) смогут вызвать внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные трещины распространяются по поверхности заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения.

Бетон: характеристики и свойства

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:

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

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

состав бетона

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:

  1. Разрушение. Контроль прочности проходит в лабораторных условиях. Кубик размещают под пресс и подают на него нагрузку в десятки тонн. Полученный коэффициент определяет марку материала.
  2. 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:

  1. 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.
  2. Тяжелый. Плотность материала — 2000-2500 кг/м3. Для его получения добавляют крупный песок или твердые горные породы, применяют для создания несущих плит.
  3. 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.

Чем больше плотность, тем выше прочность.

Структура

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

  1. Слитные (или плотные). В межзерновом пространстве вяжущий заполнитель. Слитные бетоны морозостойкие и влагоустойчивые, используются при производстве несущих плит.
  2. Крупнопористые. У этого вида пустоты между зернами остаются незанятыми.
  3. Поризованные. В межзерновом пространстве добавки, образующие газ или пену.
  4. 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.

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

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.

Читайте также:
Радиатор-обогреватель. Особенности масляных приборов. Устройство, принцип действия и разновидности

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

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.

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.

Заливка бетона

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Гидротехнический. Водонепроницаемый бетон, из которого возводят здания в местах, где почва подвержена подтоплениям. Для повышения водостойкости используют заполнитель, который предварительно гранулируют.
  4. 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.
  5. Керамзитобетон. В качестве заполнителя применяют керамзит, что снижает массу материала и его стоимость.
  6. Перлитобетон. Заполнителем служит перлит. Это легкое сырье, из которого делают ограды.
  7. Туфобетон. Сырье с вулканическим туфом, используется для стен и бетонных перекрытий.
  8. 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.

бетон для наружных работ

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:

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

Свойства бетона

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.

как замесить бетон

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.

Читайте также:
Ремонт деревенского дома: обновляем крышу своими руками

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.

Марки бетона: как выбрать наиболее подходящую для конкретного случая

Бетон при строительстве применяется повсеместно. Однако нужно учитывать, что его различные виды существенно отличаются между собой по качеству и прочности. Чтобы выбрать тот материал, который подходит наилучшим образом для конкретной ситуации, разберёмся в том, что такое марки бетона и его классы, и чем между собой отличаются его разновидности.

Марка и класс

Традиционно для того, чтобы различать между собой бетон различного типа, использовалась его марка. Теперь наравне с ней используется указание класса.

При применении в определённых условиях к бетону предъявляются требования по прочности. Каждому её уровню соответствует конкретная марка. При этом не допускается, отклонения по этому параметру больше, чем на 5%.

При изготовлении избежать погрешностей невозможно даже тогда, когда процедура подготовки смеси выполняется точно в соответствии с рецептом. Прочность зависит не только от используемых пропорций, но и от вида применяемого заполнителя.

То, насколько крепок подготовленный раствор, измеряется следующим образом. К одному квадратному сантиметру материала направлении, перпендикулярном поверхности, прилагается усилие. Его измеряют в килограмм-силах. Чем больше бетон выдержит без разрушения, тем выше его прочность.

Класс бетона, это прочность, которая гарантирована. Когда используется определённая марка, то характеристики этого материала могут существенно различаться. Однако при выполнении строительных работ нужно знать тот предел прочности, который будет гарантирован.

Класс бетона обозначается с помощью буквы «В» и написанного рядом числа. Это показатель прочности, измеренный в МПа (он равняется 10,2 кгс/см). Марка обозначается буквой «М», за которой указывается целое число. Соответствие между классами и марками можно увидеть в следующей таблице.

Между этими характеристиками имеются такие различия:

  1. У них разный шаг измерений. Указание класса происходит с большей детализацией по сравнению с маркой.
  2. В некоторых случаях одной графе в таблице марок бетона могут соответствовать два класса бетона, которые более точно указывают характеристики материала.

Если бы эти две характеристики были точными, то цифры должны были бы различаться в 10,2 раза. Однако, как это видно из таблицы, такая пропорциональность не соблюдается.

Различные характеристики бетона

Выбирая нужный вид этого материала, нужно помнить, что у него имеются различные характеристики. Наиболее известной является марка бетона. Этот материал изготавливается по определённой рецептуре из определённых марок цемента.

Хотя вполне возможно подготовить нужную строительную смесь самостоятельно, тем не менее далеко не всегда её можно сделать строго в соответствии с технологией. Наиболее качественными являются бетонные смеси, сделанные в производственных условиях.

Обозначение марки состоит из соответствующей буквы и целого числа. Существуют разновидности от М50 до М1000. Однако для практических целей наиболее часто применяется только часть из них: от М100 до М400.

Более точной характеристикой прочности является указание класса цемента. Обозначение состоит из буквы и предельно допустимого давления на этот вид бетона, выраженного в МПа. Существуют классы от В3,5 до В60. Считается, что нагрузку, указанную в цифровой части обозначения, затвердевший материал выдержит не меньше, чем в 95% случаев. Обычно применяется материал с характеристиками от В7,5 до В35.

Марка и класс бетона считаются наиболее важными, однако используются и дополнительные характеристики.

Для обозначения морозостойкости используется «F». Этот показатель говорит о том, сколько циклов заморозки и разморозки может выдержать материал, не теряя при этом своей прочности. Применяется материал с характеристикой морозостойкости. Находящейся в пределах F25-F1000. Этот параметр имеет особенно важное значение при строительстве опор мостов во влажных почвах. При слабой морозостойкости это сооружение скоро предстанет перед угрозой разрушения.

Читайте также:
Паяльники для пайки микросхем

Существуют специальные добавки, которые применяют при изготовлении. Они увеличивают способность материала выдерживать сильные холода и большое количество циклов заморозки. Однако при чрезмерном использовании существенно уменьшают прочностные характеристики бетона. Для умеренной климатической зоны чаще всего используют материал с морозостойкостью F100-F200.

Ещё одна важная характеристика – это водонепроницаемость. При этом рассматривается разрушительное воздействие воды, проникшей внутрь бетонных трещин под давлением и превратившейся в лёд. Это качество обозначается литерой «W». Выпускаемый бетон может иметь такую характеристику в пределах W2-W20.

Для того, чтобы усилить сопротивляемость, могут использоваться специальные гидрофобные добавки. При наличии высокой водостойкости появляется возможность сэкономить на обеспечении гидроизоляции для строительных конструкций, находящихся ниже уровня воды.

Водопроницаемость бетона должна быть низкой при возведении подводных сооружений Источник beton-house.com

К числу важных характеристик относится плотность, чем она выше, тем более крепким является цемент. Обычно снижение происходит из-за следующих причин:

  1. Пористость материала (зависит от того, насколько качественным было изготовление бетона).
  2. К ухудшению качества приводит недостаточно тщательное перемешивание состава.
  3. Если какая-то часть воды не вступила в реакцию с другими компонентами, то она постепенно испаряется. Это приводит к образованию пустот.

Каждый состав имеет особенности при укладке в труднодоступные места. Для этой цели иногда применяют бадьи с кранами, сделанные специальным образом. Помощь в таких случаях может оказать использование механизмов, создающих вибрацию.

Видео описание

Смотрите в этом видео какие бывают последствия ошибок при выборе бетона для фундамента:

Как улучшить качество затвердения

Как известно, полное затвердение бетонной смеси происходит примерно через четыре недели после укладки. Условия, в которых оно происходит, оказывают существенное влияние на прочность бетона на сжатие.

Если этот процесс происходит при жаркой погоде, то необходимо периодически увлажнять поверхность. Дополнительно можно укрывать поверхность от воздействия прямых солнечных лучей. Для этого можно применить покрытие слоем битума или воспользоваться полиэтиленовой плёнкой.

Иногда в состав смеси делают добавки для улучшения характеристик. В результате можно сократить время работы, удешевить строительство или придать бетону особые свойства.

В частности, могут применяться вещества, которые замедляют процесс отвердения. В результате этого бетонное покрытие становится более прочным.

Особенности различных марок

Каждая из используемых марок подходит для определённого круга задач. Далее будут рассмотрены те, которые применяются наиболее часто.

М50-М100

Самым слабым и ненадёжным считается бетон, марка которого М50. Однако у него имеется своя сфера применения.

Непрочный бетон нельзя использовать для конструкций, находящихся под напряжением Источник forums.drom.ru

Он хорошо подходит для заполнения пустот в тех местах, которые не находятся под напряжением. М50, М75 и М100 используются тогда, когда необходимо залить черновой слой строительной смеси. Он применяется для создания подстилающей подушки таких строительных конструкций, как фундаментов, дорожных оснований или стяжек.

Для большинства строительных работ такой бетон неприменим из-за слабой прочности.

Хотя эта разновидность более плотная по сравнению с предыдущими, тем не менее её также относят к лёгким и непрочным. Такой материал не имеет смысла применять в тех строительных конструкциях, которые находятся под напряжением.

Этот бетон может применяться для фундамента небольших одноэтажных зданий. Он подойдёт для создания стяжек, дорожек или садовых террас.

М200-М250

Эти виды бетона являются достаточно крепким для того, чтобы его использовать при создании подпорных стен или лестниц. При устойчивых почвах могут быть применены для возведения фундамента ленточного типа. Хорошо подходят для бордюров, площадок и дорожек.

С помощью этого материала возможно делать стяжки, но только в тех помещениях. Где механическая нагрузка является небольшой.

Эта марка является одной из наиболее популярных. Она часто применяется для изготовления монолитных фундаментов. Бетон М300 можно считать оптимальным с точки зрения соотношения цены и качества. Его можно применять для создания лестниц в доме или за его пределами, а также для создания площадок.

Одним из важных достоинств этой разновидности является высокая влагостойкость. Это способствует активному применению М300 в условиях высокой влажности.

Эта марка с классом, равным В27,5 является подходящим составом высокой прочности для конструкций, относящихся к перекрывающему или монолитному типу. Этот бетон хорошо себя показал при создании фундамента для многоэтажных зданий. Такая смесь характеризуется высокой прочностью и является пригодной для несущих колонн. Аэродромных плит и других ответственных конструкций.

Эта марка соответствует классу В30. Её использование гарантирует высокую прочность конструкции. Однако использование этого материала является относительно дорогим. Несмотря на своё высокое качество такой цемент не пользуется популярностью из-за дороговизны. Он нашёл широкое применение при строительстве объектов, отличающихся крупными размерами (например, торговых центров). Его также используют для возведения мостов или строительства сооружений, находящихся под водой.

М500-М100

Эти марки являются высоко качественными и очень дорогими. Их использование обосновано для возведения стратегических сооружений, строительства дамб или мостов. Такой бетон также используется для создания надёжных банковских хранилищ.

Видео описание

В этом видео вы увидите, в чем отличие марки бетона от его класса:

Заключение

При использовании бетона важно выбрать такую разновидность, которая наилучшим образом сочетает необходимые качества и относительную доступность по цене. В этом поможет знание основных характеристик этого материала и умение определить такие, которые подойдут в конкретной ситуации наилучшим образом.

Ссылка на основную публикацию