БЕТОН

Такой строительный материал как бетон является очень распространенным материалом, который можно получить, смешав определенные компоненты, такие как вяжущее вещество, вода, заполнители и добавки. Пожалуй, каждому известно, что бетон используется повсеместно в различных сферах строительства, будь то обычное частное строение или же строительство промышленных и индустриальных построек. Еще на момент проектирования будущего строения составляется смета и определяется марка и состав бетона для каждого конкретного бетонного элемента, будь то несущая стена, фундамент и пр.

Классификация бетона

Существует большой выбор бетонных смесей, которые можно классифицировать в зависимости от различных характеристик, например по прочности сжатия, по объемной массе.

• По прочности сжатия бетон можно разделить на цементный, силикатный, полимербетон и прочие виды. В данном случае классификация происходит по типу вяжущего вещества, который определяет не только прочность, но и марку бетона.
• По объемной массе бетон можно классифицировать на легкий и тяжелый. В первом случае его масса обычно составляет максимум 1800 кг на 1 куб. м., во втором случае его масса значительно превышает 1800 кг и в большинстве случаев используется исключительно в индустриальном строительстве.

БЕТОН

БЕТОН (франц. beton, от лат. bitumen — горная смола), искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания уплотненной смеси вяжущего материала, воды и инертных заполнителей. Вяжущим в бетоне чаще всего является цемент, содержание к-рого составляет 10-15% от массы бетона. Используют также гипс, шлаковые и известково-песчаные вяжущие, р-римое стекло, цементы с добавлением полимерных материалов или битумно-дегтевых вяжущих. Вводят также добавки пластификаторов, пенообразователей, ускорителей или замедлителей схватывания и т.д. Бетоны классифицируют чаще всего по плотности (см. табл.).

КЛАССИФИКАЦИЯ БЕТОНОВ (вяжущее-портландцемент)

* Кислая водосодержащая вулканич. порода; состоит из сцементированных между собой шариков.

Состав бетонной смеси подбирают в зависимости от требуемых св-в изделий. Свежеприготовленная смесь должна иметь достаточную подвижность. Ее гомогенизируют в бетономешалках, укладывают и уплотняют механизированным способом (вибрация). Прочность бетонов возрастает особенно быстро в течение первых 7-14 сут. Марка бетона выражает прочность на сжатие (в кгс/см2; 1 кгс/см2 = = 0,1 МПа) стандартных кубич. образцов с ребром 15см, к-рые подвергаются испытанию через 28 сут после твердения при 15-20°С при возведении пром. и гражданских сооружений и через 180 сут-при возведении гидротехн. сооружений. Твердение бетона ускоряется при повышенной т-ре, поэтому при изготовлении изделий из бетона и железобетона часто применяют обработку паром при обычном давлении или в автоклаве. В СССР для тяжелого бетона установлены след. марки бетона (М): 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600 и выше (через 100). При определении расхода цемента на 1 м3 бетона учитываются требования, предъявляемые к прочности, плотности бетона и пластичности бетонной смеси.

В зависимости от назначения бетон подразделяют на общестроительный (к нему относятся тяжелый и легкий бетон) и специальный — гидротехн., дорожный, химически стойкий, жаростойкий, декоративный. Дорожный бетон отличается повыш. прочностью, морозо- и износостойкостью. Химически стойкий бетон содержит разл. вяжущие и заполнители в зависимости от агрессивности среды. В кач-ве заполнителей для жаростойкого бетона используют огнеупорные материалы — шамот, динас, корунд. Декоративный бетон содержит большое кол-во заполнителя (гранитная или мраморная крошка и др.), вяжущее в нем — портландцемент с пигментами. Для создания высокопрочных бетонах применяют суперпластификаторы, к-рые изменяют реологич. св-ва цемента, регулируют физ.-хим. процессы гидратации и твердения цементного теста, модифицируют структуру затвердевшего бетона. Наиб. использование находят суперпластификаторы на основе нафталинсульфокислот, меламиновой смолы и модифицированных лигносульфонатов. Обычно их вводят в бетонную смесь в кол-ве 0,2-1% от массы цемента.

В зависимости от размера заполнителя различают крупно- и мелкозернистый бетон. Первый содержит щебень или гравий с частицами размером 10-150 мм, второй — кварцевый песок или мелкий щебень с крупностью зерен 0,15-10 мм.

=== Исп. литература для статьи «БЕТОН»: Миронове А., Мал и ни на Л. А., Ускорение твердения бетона, 2 изд., М., 1964; Шестоперов С. В., Технология бетона, М., 1977; Баженов Ю.М., Бетонополимеры, М., 1983; Баженов Ю. М., Комар А. Г., Технология бетонных и железобетонных изделий, М., 1984. П.Ф.Румянцев.

Характеристика основных составляющих бетона

Из чего состоит бетон? Как правило, основными компонентами качественного бетона являются:

• Щебень или гравий.
• Песок.
• Цемент.
• Вода.
• Различные химические добавки.

Каждый компонент смеси должен иметь определенные характеристики, о которых дальше пойдет речь.

Щебень или гравий

Данный элемент бетона, по сути, играет роль заполнителя. Используя щебень в бетонной смеси можно значительно увеличить прочность и долговечность бетонной конструкции, а также уменьшить усадку и ползучесть раствора.

Щебень может быть нескольких видов: известняковый, гравийный и гранитный.

Важно обращать внимание на форму щебня, поскольку она может значительно влиять на удобство заливки бетонной смеси. К примеру, можно отметить, что щебень, имеющий плоскую и игловатую форму, уменьшает прочность конструкции и увеличивает расход других компонентов смеси (например, цемента, который является достаточно дорогим), при этом морозоустойчивость бетона в зимнее время падает. Именно поэтому для приготовления бетона такой щебень не применяют.

• Гранитный щебень. Данный вид материала чаще всего используется для приготовления бетона, который будет использоваться для дорожных покрытий. Он имеет фракции от 5 до 70 мм, и наиболее популярными являются частицы 20-70 мм.
• Гравийный щебень. Данный вид является наиболее востребованным и доступным и применяется для приготовления бетона и железобетона. Он имеет в своем составе частицы размером 3-70 мм, и наиболее востребованными из которых являются 5-20 мм.
• Известковый щебень. Данный вид щебня является экологически чистым материалом. Он обладает повышенной ударостойкостью и морозоустойчивостью.

Какой щебень использовать для бетонной смеси напрямую зависит от сооружения, которое будет выполняться из бетона. Самым оптимальным вариантом для строительства является гравийный щебень, поскольку обладает достаточно высокой прочностью и доступностью для всех слоев населения.

Песок

Песок, как и щебень, является заполнителем в бетонной смеси. Чтобы получить качественный раствор необходимо подойти к его выбору достаточно серьезно. На рынке стройматериалов на сегодняшний день существует огромный выбор песка, например речной, карьерный, морской, кварцевый, однако не все из них могут использоваться для бетона.

К примеру, песок, который в своем составе имеет глину, значительно снижает морозоустойчивость и прочность бетона, поэтому данный вид песка категорически не рекомендуется использовать.

При серьезном строительстве для приготовления бетона рекомендуется использовать речной песок, поскольку он имеет однородные фракции и хорошее качество, в нем не содержится большого количество инородных органических или глинистых примесей, поэтому он является наиболее идеальным.

В случае если на готовую бетонную конструкцию больших нагрузок не предвидеться, а прочность нужна не слишком велика, то в таком случае можно использовать карьерный песок, который позволит сообщить составу необходимую вязкость.

Песок можно классифицировать в зависимости от фракций зерен, и наиболее пригодным для бетона является крупный, который содержит оптимальное количество средних и мелких зерен.

Кроме того, для приготовления бетонной смеси высокого качества рекомендуется использовать сухой песок с невысокой влажностью. В случае если просушить песок не представляется возможным, рекомендуется уменьшить количество воды при приготовлении бетона.

Цемент

Цемент является наиболее дорогим компонентом бетонной смеси, поскольку является вяжущим веществом. Его производят на специальных цементных заводах, которые можно отнести к тяжелой промышленности. Цемент можно классифицировать по марке и количеству химических добавок.

Самый популярной разновидностью цемента является портландцемент, который имеет в своем составе специальные добавки, улучшающие свойства материала.

Чтобы правильно подобрать необходимую марку цемента для бетона, можно воспользоваться следующими рекомендациями от специалистов:

• Цемент марки М400 и ПЦ400(Д20) наиболее часто используется при строительстве фундамента для частного сектора.
• Цемент марки М400 и ПЦ400 (Д0) не имеют в своем составе добавок, которые позволяют использовать его для фундамента с высокой устойчивостью к воде и морозам.
• Цемент марки М500 и ПЦ500 (Д20) наиболее часто используется при строительстве высокоэтажных, промышленных построек, гипермаркетов и пр.
• ПЦ500 (Д0) используется только для промышленных нужд, чаще всего для участков, где влажность превышает допустимые нормы, а климат является неустойчивым.

Химические добавки

Существует огромное количество различных химических добавок, которые добавляются в бетон для придания различных свойств. Одни могут повышать прочность конечной конструкции, другие повышают морозоустойчивость и позволяют использовать бетон в зимнее время.

Вода

Количество воды для бетона определяется в зависимости от необходимой марки бетона и может корректироваться. Для бетона лучше всего использовать не холодную, но и не горячую чистую воду, без всяких примесей.

Свойства бетона

Категория: Выбор стройматериалов

Свойства бетона

Основные свойства бетона — прочность, пористость, морозостойкость, водонепроницаемость, огнестойкость.

Прочность. Как и у всех каменных материалов, прочность бетона при сжатии значительно (в 10…20 раз) выше, чем при растяжении .и изгибе. Поэтому в строительных конструкциях бетон, как правило, подвергается сжимаюим напряжениям. Говоря о прочности бетона, подразумевают его прочность на сжатие.

Бетон на портландцементе набирает прочность постепенно. При нормальной температуре и постоянном сохранении влажности рост прочности бетона продолжается длительное время, но скорость набора прочности со временем затухает. Прочность бетона характеризуется его маркой (рис. 1).

Марка бетона определяется по пределу прочности при сжатии образцов-кубов размером 150Х 150Х 150 мм, изготовленных из рабочей бетонной смеси и твердевших 28 сут в нормальных условиях (температура (20±2) °С и относительная влажность воздуха 95 %). Методы определения прочности бетона регламентированы ГОСТ 10180—78.

Для тяжелых бетонов были установлены следующие марки: М50, М75, М100, Ml50, М200, М250, М300, М350, М400, М450, М500, М600, М700 и М800.

Прочность бетона зависит от прочности составляющих его материалов и от прочности сцепления их друг с другом. Но прочность заполнителя (песка, щебня, гравия), как правило, выше прочности самого бетона, поэтому мало влияет на последнюю. Таким образом, прочность бетона определяется главным образом прочностью затвердевшего цементного камня и прочностью его сцепления с заполнителем.

Рис. 1. Изменение прочности бетона во времени

Прочность цементного камня зависит от двух факторов: марки цемента и соотношения воды и цемента. Чем выше марка цемента, тем при прочих равных условиях прочнее будет цементный камень. Зависимость прочности цементного камня от соотношения цемента и воды в бетонной смеси объясняется следующим. Цемент при твердении химически связывает 20…25% воды от собственной массы, а чтобы обеспечить необходимую подвижность бетонной смеси, приходится брать 40…80% воды от массы цемента. Естественно, чем больше в бетоне будет свободной, химически не связанной воды, тем больше будет пор в цементном камне и соответственно ниже его прочность.

Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителями определяется в основном качеством поверхности заполнителя. Для обеспечения высокой прочности сцепления поверхность зерен заполнителя должна быть чистой и шероховатой, Например, бетон на щебне при прочих равных условиях прочнее бетона на гравии.

Усадка бетона. При твердении на воздухе происходит усадка бетона — сокращение линейных размеров до 0,3… 0,5 мм на 1 м длины. Большие усадочные деформации — одна из причин образования трещин в бетоне. Особенно значительна усадка в начальный период твердения: в первые сутки она достигает 70% от месячного значения. Причина усадки бетона — усадка твердеющего цементного теста, поэтому чем больше в бетоне цемента, тем больше его усадка и вероятность растрескивания.

Пористость. Для получения удобоукладываемой бетонной смеси приходится вводить в состав бетона в 2…4 раза больше воды, чем может ее связать твердеющий цемент. Избыток воды приводит к образованию пор в бетоне. Уменьшают пористость бетона уменьшением количества воды по отношению к цементу, а также снижением общего содержания цементного теста в бетоне.

В среднем пористость плотно уложенного и затвердевшего бетона 5…7%. При такой пористости бетон непроницаем для воды, но проницаем для легких нефтепродуктов (бензин, керосин) и газов.

Морозостойкость бетона зависит от количества и характера (открытые и закрытые) пор, а также от морозостойкости заполнителя.

Для получения достаточной морозостойкости бетон изготовляют из морозостойких заполнителей, снижают до минимума содержание в нем воды, при этом максимально плотно укладывают бетонную смесь с помощью вибраторов или других механизмов. Кроме того, целесообразно применять гидрофобные и пластифицированные цементы или поверхностно-активные гидрофобизирующие добавки.

Согласно СНиП 2.03.01-84, марки по морозостойкости для тяжелых бетонов F50, 75, 100, 150.

Огнестойкость. Под огнестойкостью бетона понимают его способность сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например при пожаре. При кратковременном нагреве благодаря малой теплопроводности бетон прогревается на небольшую глубину, причем содержащаяся в нем вода (в том числе и химически связанная) испаряется, понижая температуру бетона. При длительном действии высоких температур в бетоне могут произойти необратимые химические изменения, сопровождающиеся потерей им прочности.

Для устройства конструкций топок, печей и промышленных труб применяют специальный жароупорный бетон на глиноземистом цементе и жаростойких заполнителях.

Самым важным свойством бетона является его прочность, т.е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии. Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют эталонный кубик с ребром 200 мм. Затем на гидравлически прессе такой кубик подвергают сжатию, доводя до разрушения. По этому, зная разрушающую нагрузку и площадь поперечного сечения образца, можно определить прочность. Например, если бетонный кубик с ребром 200 мм разрушился при нагрузке 800 кН (80 тонн), то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа (200 кгс/см2).

В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Так, в Советском Союзе в строительстве применяют следующие марки бетона: 600,500, 400, 300, 250, 150, 100 и ниже. Выбор марки определяется условиями, в которых будет работать бетон.

Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем даже растет.

Другим важным свойством бетона является средняя плотность -отношение массы материала ко всему его объему (выражается в кг/м3, г/см3 или процентах). Средняя плотность бетона всегда меньше 100%.

Средняя плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше средняя плотность, бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при плохом перемешивании бетонной смеси и, наконец, при недостатке цемента.

Свойство, обратное средней плотности бетона, — пористость — есть отношение объема пор к общему объему материала, т.е. пористость “дополняет” среднюю плотность бетона до 100%. Как бы плотен ни был бетон, в нем всегда есть поры!

Водостойкость — это свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность. Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности в сухом виде называется коэффициентом размягчения материала. Для бетона он больше 0,8. Кроме того, на водостойкость бетона оказывают влияние гидратные новообразования, которые имеют очень низкую растворимость. Поэтому бетон является водостойким и может применяться для сооружений, подвергающихся действию воды — плотин, пирсов, молов.

Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через4 свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича.

Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону довольно высокую огнестойкость — способность материала выдерживать действие высоких температур. Бетон может выдержать в течение длительного времени температуру выше 1000 °С. При этом он не разрушается и не трескается.

Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью.

Средняя плотность бетона может быть разной. Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особо легкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемого при изготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителях из гранита, известняка, доломита имеет среднюю плотность 2200—2400 кг/м3, а прочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/см2). Такой бетон называют тяжелым. А вот бетон на щебне из легких каменных пород (пемза или туф) имеет меньшую среднюю плотность – обычно 1600-1800 кг/мЗ и называется легким бетоном. Если бетон изготовить на искусственных легких пористых заполнителях из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т.п., то можно получить целую гамму легких бетонов с различной средней плотностью — до 1800 кг/мЗ. Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/см2).

Применение тяжелого или легкого бетона определяется типом Конструкции и условиями ее эксплуатации.

По назначению бетоны подразделяются на бетон обычный – для изготовления колонн, балок, плит и тому подобных конструкций; бетон гидротехнический — для плотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон для подземных сооружений — для изготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий; бетоны специального назначения на специальных видах цемента — кислотоупорный, жаростойкий и т.п.

Выбор стройматериалов — Свойства бетона

gardenweb.ru

Процесс приготовления бетона

Рассмотрим процесс приготовления 100 кг бетонной смеси. Для него необходимо подготовить следующий состав:

• Цемент 30 кг.
• Песок 70 кг.
• Щебень 100 кг.

Первое что необходимо сделать, это смешать все сухие составляющие, то есть песок, цемент и щебень до однородной массы. Затем можно постепенно вливать воду, пока смесь не получиться нужной консистенции. Зачастую бетонный раствор напоминает “густой творог” и не растекается.

Также немаловажно помнить, что приготовление бетона должно происходить при плюсовой температуре окружающего воздуха, иначе это может повлиять на характеристики бетона.

В заключение нужно сказать, что для получения высококачественного бетонного раствора необходимо уделять большое внимание его составляющим, в особенности, если бетон заказывается на заводе, поскольку на сегодняшний день существует достаточно много недобросовестных производителей. Цена бетона напрямую зависит от цены всех компонентов, и если стоимость раствора занижена, это может означать только то, что в процессе его изготовления используются дешевые материалы.