Свойства бетона
Ранее я уже писал статью об основных свойствах бетона, но там я перечислил лишь самые основные, и уделил особое внимание, лишь некоторым из них.
В данной статье я постараюсь вкратце рассказать обо всех свойствах бетона, так как если рассказывать о них в развёрнутом виде, то на каждое свойство, можно будет написать отдельную статью.
Свойства бетона могут быть как общими так и классифицироваться по типам, поэтому рассмотрим сначала список этих свойств:
- реологические свойства;
- технические свойства:
подвижность,
жесткость,
связность,
удобоукладываемость;
- деформативные свойства;
усадка;
- теплофизические свойства:
теплопроводность,
теплоемкость,
температурное расширение.
Теперь давайте рассмотрим каждое из этих свойств по порядку.
Реологические свойства.
Одно из самых важных и главных реологических свойств бетонной смеси, является тиксотропия. Тиксотропия — это способность бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и быстро загустевать при их отсутствии. Поэтому при транспортировке бетонную смесь часто перемешивают в кузове бетономешалки.
Бетонная смесь обладает свойствами жидкости и твёрдого тела и поэтому её называют упруго-пластично-вязким телом. При механическом воздействии с возрастающем усилием, бетонная смесь преодолевает упругие деформации, после того, как прочность преодолена, смесь начинает течь как вязкая жидкость.
Технические свойства.
При изготовлении бетонной смеси и непосредственном бетонировании, самым важным свойством будет являться удобоукладываемость, которая в свою очередь характеризуется тремя показателями: подвижность, жесткость и связность.
Подвижность.
Подвижность бетона
Подвижность бетонной смеси измеряют усадкой конуса, который изготавливается из тестируемой смеси, а сама усадка измеряется в сантиметрах. Если усадка равна нулю, то бетонную смесь характеризуют жёсткостью.
Жесткость.
Для определения жёсткости бетона, используют специальный прибор, в который так же устанавливается конус из тестируемой бетонной смеси и путём вибрирования, бетонную смесь выравнивают и уплотняют, на всё это уходит некоторое время, которое измеряется и в секундах и используется для определения жёсткости.
Связность.
Данное свойство позволяет бетонной смеси не расслаиваться при укладке и сохранять свою однородность при перевозке и уплотнении. При укладке бетонной смеси, часть воды вытесняется наружу, что способствует расслоению и чтобы уменьшить данное вытеснение применяют пластифицирующие добавки и тщательно подбирают зерновой состав заполнителей.
Удобоукладываемость.
Удобоукладываемость бетона на прямую зависит от количества воды внутри смеси и не вытесненной наружу при укладке. Эта внутренняя вода, называется «вода затворения». Для того чтобы этой воды было достаточно, и она не вытеснялась наружу, тщательно подбирают цемент и зёрна заполнителя. При этом, соотношение воды и цемента должно сохраняться постоянным, т. к. при увеличении потребности воды, увеличивается и расход цемента.
Свойства бетона
Бетоном называют особую строительную смесь серого цвета из цемента и воды с заполнителями (песок, щебень и другие). При проведении строительных работ различной сложности нужно опираться на все свойства строительного материала, так как его пригодность и работоспособность связаны с ними напрямую.
Типы бетонных смесей
Бетон, как важный строительный элемент имеет свой ГОСТ, и в нем отражены все существующие классификации. По основному веществу: на основе цемента – цементный; на основе гипса – гипсовый, на основе песка – силикатный, на основе полимеров – полимеробетон, смесь из асфальта без воды – асфальтобетон.
По плотности: особо легкий, легкий (керамзитобетон, пенобетон, газобетон), облегченный, тяжелый, особо тяжелый (лимонитовый, баритовый). По виду применения бетонные смеси классифицируются в зависимости от того, для чего они используются. По типу используемых заполнителей строительная смесь приобретает разнообразные структуры.
Маркировка
На карточке любого бетона должна быть обязательная информация: ГОСТ, прочность, степень готовности, укладываемость, прочность, водонепроницаемость, морозостойкость. Свойства, влияющие на эксплуатацию.
Прочность.
Для бетона используется показатель не просто прочности, а на сжатие. Чтобы определить значение берут бетонный кубик, на который оказывается давление, а специальное оборудование замеряет, на сколько сильным окажется материал. По этому параметру бетон разделяется на классы и марки. Каждый класс имеет маркировку В, а марка М. С увеличением прочности порядковое число после буквы увеличивается. Классы нумеруются от 3,5 до 60, а марки от 50 до 800. Пример обозначения: В20 М250 – прочность 262 кг в сек на см квадратный.
Удобоукладываемость.
Показатель определяют по подвижности. Проводят специальный эксперимент. Смесь наливают в конус и замеряют с кокой скоростью он стекает.По другому этот показатель называют степенью осаждения. Обозначение: П – подвижный, Ж – жесткий, СЖ – сверхжесткий. Единица измерения – секунды. По этому параметру определяют возможность использования раствора в специальном оборудовании. Чаще всего употребляют П 4 и 5.
Морозостойкость.
Чтобы ее определить, готовое изделие подвергают циклам заморозки и разморозки. Учитывают тот раз, на который свойства меняются или происходит разрушение. Буквенное обозначение F.
Водонепроницаемость.
На опыте берут цилиндр, заполненный бетоном, сверху наливают столб воды, и оценивают через какое время, жидкость просачивается вниз. Определяет буква W.
Истираемость.
Специальное оборудование при помощи шлифовки образца небольшим металлическим шариком, определяет, насколько изделие выдержит такое воздействие. При этом надо учитывать, чтоб отвердевание смеси полностью завершилось. Буква параметра – G. Это один из наиважнейших параметров, так как по нему моно судить о сроке эксплуатации и выходе из строя.
Теплопроводность
Теплопроводность меньше при малой плотности раствора. Она определяет, насколько готовый образец будет терять тепло. От этого параметра будет зависеть насколько такие изделия можно применять на деле. Например, при постройке стен здания, если теплопроводность будет большая, то дом, будет терять большое количество тепла, соответственно для стен потребуется дополнительное утепления, а это несет на себе удорожание всего строительства. Да и применение материалов поверх раствора будет влиять, на сдвижение точки росы, которую надо учитывать, для грамотной вентиляции. Все это необходимо будет учитывать в проекте, и его стоимость тоже будет увеличиваться.
Свойства деформации
Это величина, которая появляется уже в процессе эксплуатации готового сооружения.
Усадка.
Усадка бывает двух видов, в зависимости от плоскости ее возникновения: вертикальная и горизонтальная. Начинается она сразу после наложения смеси на свое место.
Расширение и упругость
По технологии, после укладки смеси на нее сверху устанавливается определенная нагрузка, как только все готово, нагрузка убирается и расширение начинается, а упругость способствует его снижению.
Ползучесть.
Изменение бетона под постоянной нагрузкой. Благодаря этому показателю нагрузка равномерно распределяется по всей смеси, а значит прочность и все остальные эксплуатационные свойства улучшаются.
Укладка бетона зимой.
Вопрос о том, как быть со строительством в зимнее время, когда бетонный раствор застывает уже при 0 градусов, всегда является актуальным. Конечно, никто не прекращает работы на этот сезон. Прогрев можно производить электрическим током, для этого электрод или провод помещают в смесь, и за счет его нагрева смесь прогревается, нет гидратации и раствор прекрасно застывает. Термоматы или отапливаемая опалубка. За счет тепла в стенках, в которые заливается бетон, температура в траншее выше 0, и раствор может схватиться не хуже летнего времени. Прогрев инфракрасными установками. Для этого используют инфракрасные тепловые пушки, которые создают тепло путем создания инфракрасного излучения. Бетон – универсальный материал, с его помощью можно создавать имитацию различных строительных объектов: камня, кирпича и так далее. Бетонная смесь используется на различных этапах строительства и в различных частях зданий. Кроме того из нее создают элементы декора, украшения ландшафта и так далее. Для того, чтобы конструкции служили максимально долго, к выбору и приготовлению раствора нужно проявить особое внимание, независимо от ручного или машинного способа приготовления. Если приплюсовать к этому еще все этапы использования от замеса, укладки до застывания, то на выходе получится максимально допустимый положительный результат.
Готовый загородный дом или самостоятельное строительство?
Переезд из квартиры в свой загородный дом рано или поздно встает перед каждым из нас. Особенно актуален переезд в связи с введением частичного или полного локдауна во всех городах нашей страны. Во время первой волны многие попытались арендовать частные дома и рынок очень быстро отреагировал на такой спрос поднятием цены и маленьким выбором домов. И если решение о переезде в загородный дом очевидно для вас, то можно перейти к следующему этапу и рассмотреть два варианта: покупку готового загородного дома или его строительство.
Деформативные свойства.
Бетон проявляет свои деформативные свойства только под нагрузкой. Величина деформации бетона под нагрузкой характеризуется его упругостью и зависит от пористости, чем меньше пористость, тем больше упругость.
Диапазон упругой работы бетона начинается от нагружения и заканчивается моментом, когда на поверхности камня появляются микротрещины.
Усадка.
Усадка бетона
При твердении бетона происходит его усадка и как следствие сокращение линейных размеров. Величина усадки может достигать 0,3 мм/м и при длине бетонного сооружения в 30 м общая усадка будет составлять 1 см, что создаёт не малое усадочное напряжение в бетоне. И для того чтобы снизить это напряжение, по всей длине сооружения проводят усадочные швы.
Из компонентов бетона, самую большую усадку имеет цемент, для того чтобы уменьшить количество цемента в бетонной смеси применяют специальные заполнители.
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
Подразделяется на:
- 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.
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.
Теплофизические свойства.
Теплопроводность.
Это самое важно теплофизическое свойство бетона. Теплопроводность тяжёлых бетонов, примерно в 2-3 раза больше, чем у легких, поэтому они менее подходящие для облицовки зданий и поэтому наружные плиты из такого бетона устанавливают с внутренним утеплителем.
Теплоемкость.
Теплоёмкость характеризуется способностью вещества аккумулировать тепловую энергию, и чем меньше теплоёмкость, тем холоднее будет вещество в окружающей среде.
Для сравнения, теплоёмкость бетона равна 0,88 кДж/(кг·K), а теплоёмкость древесины равна 1,7 кДж/(кг·K), поэтому древесина может аккумулировать больше тепла, и в одной и той же окружающей среде древесина будет теплее бетона.
Температурное расширение.
Данное свойство характеризуется расширением бетонной конструкции при её нагреве. Температурное расширение бетона, равно 0,00001 °С. Это значит, что при увеличении температуры бетона на 40 °С, его расширение составит 0,4 мм/м. Для избежания появления микротрещин, при укладке бетонной смеси её разрезают на температурно-усадочные швы.
