Бетонные смеси в строительстве занимают главное место. По количеству задействованного строительного материала бетон занимает основную позицию, а по стоимости готового сооружения может превосходить затраты на все строительные материалы вместе взятые.
Особенно такое положение касается крупногабаритных и специализированных построек, где замена бетона нецелесообразна. При строительстве спец. сооружений применяется бетон с улучшенными характеристиками. Один из таких видов – высокопрочный бетон. Он соответствует ГОСТу 31914-2012 [2]. Прочность на сжатие этого стройматериала соответствует классу В60 или выше. Основа вяжущего – портландцементный клинкер.
Таблица 1 – Области применения высокопрочного бетона
| Область применения | Здание/сооружение |
| Гражданское строительство | Высотные дома |
| Монолитные конструкции | Плиты дорожные и перекрытия, своды |
| Сборно-монолитные конструкции | Платформы, тоннели |
| Военные объекты | Бункеры, строения на полигонах |
| Космодромы | Стартовые площадки |
Бетон высокопрочных классов предназначен для строений с высоким уровнем нагрузки, поэтому требования, предъявляемые к его качеству, очень высокие.
Состав высокопрочного бетона
Основные по объёму компоненты – цемент, вода, заполнители. Но на свойства бетона большое влияние также имеют добавки. Совместное действие всех составляющих влияет на итоговый результат, поэтому важны характеристики и пропорции каждого компонента: они будут влиять на качество бетона и возможности его применения.
Цемент
Возглавляет перечень материалов, потому что от марки цемента будет зависеть класс бетона. Для приготовления высокопрочных бетонов используются разновидности портландцементов, включая цементы с минеральными добавками, обладающими активностью при пропаривании 32 МПа и больше. Тем самым сокращается длительность тепло-влажностной обработки и уменьшается её стоимость.
Для экономии допустимо уменьшить количество цемента, но при использовании добавок, повышающих прочность. Чтобы срок службы сооружения стал больше, цемент применяют со значением нормальной густоты не более 30%. Температура цемента не должна превышать отметку 60 °С.
Вода
В воде не допустимо содержание сахаров, органических ПАВ и фенолов в количестве более 10 мг/л. Не допустимо наличие масел, нефтепродуктов, жиров, окрашивающих примесей, а также примесей, нарушающих свойства бетона (схватываемость, морозостойкость).
Допускается применение технической воды и воды из природных источников, но содержание примеси должно соответствовать требованиям норм.
Заполнители
Мелкий заполнитель
Как и для большинства бетонов, это крупные или мелкие пески природного происхождения или из отсевов дробления пород горнодобывающей промышленности. Плотность зерен может варьироваться от 2000 г/см³ до 2800 г/см³. Допустимо применение песка из шлаков цветной и чёрной металлургии, а также золошлаковые смеси. Учитывается плотность, состав (концентрация пылевидных частиц и глинистых), пустотность песка. Некачественный или грязный песок значительно снижает свойства бетона.
Крупный заполнитель
Крупный фракционный заполнитель – щебень, прочность которого должна быть выше требуемой марки бетона; щебень, добытый из горных пород с высокой прочностью (диабаз, гранит и др.).
Содержание зерен низкой прочности не должно быть более 10% по массе. Учитываются морозостойкость щебня и прочность (от 100 МПа). При наличии пластификаторов в смеси допускается прочность щебня 80 МПа. Итоговая пригодность заполнителя устанавливается только после испытаний бетона.
- Для бетона крупным заполнителем не рекомендуется брать породу с гладкой поверхностью.
- Плотность зерен должна варьироваться от 2000 до 3000 кг/м³.
- В составе щебня наличие пыли и мелких частиц глины допускается не более 2% от массы.
Марка щебня влияет на итоговую марку бетона, поэтому класс щебня должен быть выше, чем у бетона. Так, для класса бетона В45 марка щебня должна соответствовать классу 1200.
Добавки
Добавки для бетона в строительстве выполняют несколько функций. Главная – это усиление необходимых свойств бетона (устойчивость к сильно низким температурам и перепадам температур; устойчивость к сильным вибрациям; водонепроницаемость и т. д.). Для повышения экономности строительства усиливают опорные свойства бетона при уменьшении количества металлоконструкций и заполнителей. Можно облегчать общий вес строения, добавляя химические компоненты и сохраняя при этом прочность.
Так как к высокопрочным бетонам предъявляются повышенные требования, добавки-пластификаторы в составе присутствуют обязательно. Если используются портландцементы с минеральными добавками, то количество химических добавок увеличивается на 15%.
Цель применения пластифицирующих добавок:
- снизить расход воды в бетоне, сохранив его прочность;
- оптимизировать количества цемента, сохраняя удобоукладываемость и прочность бетона;
- повысить экономию строительства и улучшить тех. характеристики бетонов (стойкость к образованию трещин, усадка и др.);
- увеличить подвижность смесей, сократить длительность укладки при работе с конструкциями сложной конфигурации.
При использовании добавок надо ориентироваться на совместимость используемых добавок и их действие на свойства бетона.
Бетоны с требованием к морозостойкости F200 и выше, а также бетоны для сооружений гидротехнического назначения, следует изготавливать с применением газообразующих или воздухововлекающих добавок.
В бетоны для применения на дорожных и аэродромных покрытиях обязательное наличие воздухововлекающи добавок и пластификаторов.
Бетоны марки П4 и П5 по удобоукладываемости готовятся с обязательным содержанием пластификаторов для монолитных и сборных конструкций.
Добавки в бетон
Добавки в бетон могут быть очень полезны в некоторых случаях, но, не имея опыта и твердых знаний, лучше использовать их очень аккуратно. Из самых простых компонентов стоит упомянуть известь, добавляемую в раствор для улучшения его пластичности. Но это вещество может сыграть с вам и злую шутку – добавив извести чуть больше чем нужно, вы рискуете понизить прочность материала. Гораздо безопаснее использование фабричных пластификаторов, которые имеют точную инструкцию по дозировке. Применяя эти вещества, можно улучшить пластичность смеси, снизить потребность в воде при замешивании, а также облегчить заглаживание бетона при укладке. Особенно часто применяют пластификаторы при изготовлении монолитных фундаментов, так как они обеспечивают бетону текучесть и тот лучше заполняет пустоты в опалубке. Многим уже знакомо такое неприятное явление, как растрескивание бетона в процессе застывания. Особенно опасно это явление при изготовлении тонких стяжек, так как в этом случае возможно полное разрушение покрытия. Чтобы этого не произошло, используют армирующие добавки в бетон, такие как полипропиленовые волокна. Несмотря на свою нежную структуру, тонкие нити этого материала надежно скрепляют бетон и не дают ему разрушаться в процессе быстрой усадки.
Правила подбора состава для высокопрочного бетона
Подбор состава смеси – ответственный этап в ходе строительства, особенно с применением бетонов повышенной прочности. Подбор производится с соблюдением всех технических условий поэтапно:
- оценка качества компонентов смеси;
- определение необходимого уровня качества бетонной смеси;
- расчет количества компонентов бетона для предварительных испытаний и изготовление образцов;
- испытание контрольных образцов;
- внесение изменений в расчет состава компонентов и применение нового состава в условиях производства.
Наличие у высокопрочных бетонов уникальных свойств достигается путем усложнения некоторых производственных технологий. Так, для достижения повышенной прочности уменьшается количество воды: при норме 0,4 в высокопрочных смесях менее 0,35. Содержание цемента повышено до 600 кг/м³. Водопотребность таких смесей повышена, концентрация песка снижена и др. Все эти показатели необходимо учитывать, в зависимости от желаемой марки бетона на выходе.
Для общего случая рассчитать состав и количество материалов для образцов можно следующим образом:
- Определить количество воды, основываясь на общих данных о свойствах мелкого и крупного заполнителя.
- Определить количество пластифицирующих добавок (0,2-0,4% – для суперпластификаторов; 0,05-0,1% – для пластификаторов).
- Количество воды в смеси можно уменьшить, если применить добавки.
- Принять три значения и при установленном количестве воды затворения подсчитать соответствующие расходы цемента. Рекомендуется принимать значения 2,5…3,5. При добавлении воздухововлекающих добавок прочность бетона снижается.
- Рассчитать доли песка и щебня, ориентируясь на их показатели и желаемом результате.
После проведения всех необходимых расчетов следует приготовить опытные образцы. По готовым образцам проводят анализ полученных свойств, рассчитывают расход на 1 м³ и при необходимости вводят корректировку состава.
Класс бетона
(В) – показатель прочности бетона на сжатие с вероятностью 95%, измеряется в МПа. Определяется значениями от 0,5 до 120 МПа. Т. е. какое максимальное давление выдержит бетон в 95 случаях из 100 (В50 = 50 МПа).
Марка бетона
Помимо показателей прочности, есть марка (М) бетона – маркировка предела прочности на сжатие, измеряется в кгс/см². И если класс бетона гарантирует качество бетона по прочности на 95%, то марка определяет среднее значение прочности.
В таблице 2 приведены соответствия классов и марок для высокопрочных бетонов.
Таблица 2 – Соответствие классов и марок прочности высокопрочных бетонов
| Класс бетона по прочности | Ближайшая марка бетона по прочности |
| B60 | М800 |
| B65 | М900 |
| B70 | М900 |
| B75 | М1000 |
| B80 | М1000 |
Ручной способ замешивания бетона
Замешивание бетонного раствора выполняют ручным способом или в бетономешалке. Если требуется залить большую площадь, первый способ не подходит, так как на это уйдет слишком много времени и физических усилий. Если же раствора нужно немного, удобнее замесить его руками.
Шаг 1. Подготовка
Для приготовления раствора понадобится невысокая широкая емкость, например, большое металлическое корыто, подборная лопата, ведро и обычная мотыга.
Емкость для приготовления бетона
Приготовление бетона
Приготовление бетона
Шаг 2. Сухое смешивание
В емкость засыпают ведро цемента, затем 3 ведра просеянного песка и 5 ведер щебня. Сухие компоненты тщательно смешивают мотыгой. Пропорции могут быть и другими, в зависимости от требуемой марки раствора.
Шаг 3. Добавление воды
Если все составляющие перемешаны равномерно, можно доливать воду. Сначала выливают 7-8 литров и начинают интенсивно мешать содержимое мотыгой. Этот процесс потребует усилий, но размешивать нужно очень хорошо. Желательно поднимать нижний слой и проводить мотыгой по углам, где могут оставаться сухие комки. Если раствор очень густой и тянется за мотыгой, нужно долить немного воды. Правильно приготовленный бетон медленно сползает с лопаты, не расслаивается.
Есть и другой вариант замеса: сначала в емкость наливают воду, затем всыпают цемент. На 2 ведра воды необходимо 2 ведра цемента. Тщательно размешивают цемент с водой и добавляют 4 ведра песка. Опять хорошенько мешают до однородности. Последним всыпают щебень в количестве 8 ведер и снова перемешивают. Какой из способов лучше, однозначного мнения нет, поэтому стоит попробовать оба и определить для себя самый оптимальный.
Узнайте правильные пропорции, как сделать раствор для штукатурки стен своими руками, из нашей новой статьи.
Характеристики высокопрочного бетона
Ряд особенностей, которые отличают тяжелые бетоны от легких:
- большая удельная прочность;
- повышенная плотность;
- долговечность, высокая прочность, твердость и морозостойкость;
- повышенная стоимость производства;
- высокая теплопроводность.
Применение того или иного вида бетона регламентируется требованиями, предъявляемыми к готовым конструкциям.
Под действием погодных условий, которые будут влиять на эксплуатацию сооружений, определяют марку морозостойкого бетона. Если температура воздуха может опуститься до –40 °С, то бетон по морозостойкости должен использоваться не ниже F75. Исходя из эксплуатации готового сооружения и условий его расположения, надо точно определять вид бетона для строительства. Для удобства рабочего процесса и экономии можно использовать бетон разных марок на одном строительном объекте.
Замес в бетономешалке
Бетономешалку устанавливают не далее, чем в 40 метрах от рабочей площадки, желательно рядом с песком и щебнем. Это позволит быстрее выполнять работу и облегчит процесс доставки раствора. Теперь можно приступать к замесу:
Изготовление бетона в бетономешалке
Если полученный бетон слишком густой, в оставшуюся воду добавляют немного цемента, хорошо перемешивают и вливают в бетономешалку. Мешать раствор больше 10 минут не рекомендуется, иначе цемент начнет схватываться. Готовый бетон выливают сразу на площадку или в тачку, если бетономешалка находится на расстоянии. Желательно вылить весь раствор сразу, но если так не получается, часть массы оставляют во включенной бетономешалке. Использовать ее следует как можно скорее.
Цены на популярные модели бетоносмесителей
Видео — Как сделать бетон своими руками
Источник
Цены на высокопрочный бетон
Ориентировочные цены на бетон класса В45 и выше приведены в табл. 3.
Таблица 3 – Цены на высокопрочный бетон
| Класс (марка) бетона | Цена |
| B45 (М600) | 4400 р./м3 |
| B50 (М700) | 4500 р./м3 |
| B60 (М800) | 4680 р./м3 |
| B80 (М1000) | 5100 р./м3 |
Цены, приведенные в таблице 3, являются приблизительными, актуальны на момент изучения статьи (4-й квартал 2021 года). Для получения более точной информации следует уточнить цены у поставщика.
Виды высокопрочных бетонов
Высокопрочные бетоны, в зависимости от состава, назначения и основных характеристик, делятся на несколько видов.
Мелкозернистый бетон
Главное свойство – отсутствие крупного фракционного наполнителя. Этому виду бетона отдается предпочтение в тех местах, где нет возможности применения щебня или гравия. В связи с отсутствием больших фракций, мелкозернистый бетон получает новые свойства: повышается плотность стройматериала, а цемент используется не меньше марки М500. При необходимости берут цемент со специальными условиями: устойчивость к коррозии, устойчивость к воздействию кислот и др.
Плюсы:
- отличная водонепроницаемость;
- отсутствие наполнителя;
- сопротивляемость изгибающему моменту;
- возможность получать уникальные свойства (с применением добавок);
- устойчивость к вибрациям;
- однородность смеси (позволяет использование при работе со сложными элементами);
- отличная пластичность и проникающая способность.
Минусы:
- повышенное содержание цемента (в связи с чем незначительно увеличена его ползучесть и усадка);
- затруднённая обработка после полного застывания;
- заметная усадка после полного набора прочности.
Так как наполнитель отсутствует, повышается расход цемента, скомпенсировать расход можно с помощью пластифицирующих добавок и песков высокого качества.
Применение. Подобный бетон применяют в случае изготовления тонкостенных изделий, в частности, армоцементных. В эксплуатации 5 основных марок бетона, у каждой их которых свое назначение:
- М 100 – для ремонтных работ;
- М 200 – для конструкций, не требующих больших нагрузок;
- М 300 – для заполнения форм с частым армированием;
- М 350 и М 400 – для отливки ответственных конструкций.
Класс мелкозернистого бетона отражает его сопротивляемость сжатию, для данного вида достигает значения В80.
Дисперсно-армированный бетон
Особенность этого вида в содержании армирующих волокон (фибр). Фибры могут быть: стальные, минеральные (например, стекло), органические (например, бамбуковые). Изготавливается на основе портландцемента марки не ниже 400, без минеральных добавок. Также в состав входит песок природного происхождения или искусственный.
Применение. В основном для дорожного строительства: дорожное покрытие улиц, магистралей, тротуаров, дорог местного значения, отмосток, и т. д.
Бетоны напрягающие
Главное свойство бетона напрягающего – самонапряжение. Создается путем расширения смеси во время затвердевания. В начальный период застывания бетон расширяется и растягивает арматуру, находящуюся с ним в сцеплении. Изготавливается из цемента напрягающего, в основу которого входят высокоалюминатные шлаки (как правило, отходы металлургии), крупный и мелкий заполнители (чаще это щебень и песок).
Характеристика:
- повышенная стойкость к образованию трещин;
- водонепроницаемость;
- долговечность.
- набор прочности при t = 30 °С и выше.
Применение. Характеристики бетона делают возможным его использование в ёмкостных монолитных и сборных конструкциях разного назначения, а также для изготовления: напорных и безнапорных труб, тоннелей, покрытий аэродромов, мостов и т. д. Хорошо проявляются свойства самонапряжения для герметизации и защиты от источников радиационных излучений.
Базальтофибробетон
Получается путем внедрения отрезков базальтового волокна в бетонную смесь. Базальтовое волокно характеризуется очень высокой прочностью, отсутствием деформации и упругостью, превышающей бетон в 3 раза и выше. Плотность волокна меньше стального в 3 раза, что облегчает готовую конструкцию. Вяжущий компонент – портландцемент.
Плюсы:
- высокая прочностью и устойчивость к деформациям;
- меньший вес готовой строительной конструкции, чем с применением других наполнителей;
- лучшее сцепление поверхности волокон с цементной матрицей по сравнению со свойствами других бетонов;
- бетонная смесь гомогенизирована.
Минусы:
- экономически затратный, т. к. стоимость бетона возрастает с применением базальтовых фибр;
- применение портландцементов и гидроксида кальция в составе бетона может приводить к разрушению или ухудшению свойств волокон базальта.
Для снижения разрушающего воздействия составляющих компонентов цементной смеси используют добавки.
Песчаный бетон
Основное отличие его от большинства видов бетонов – основа только на мелком заполнителе, что способствует снижению стоимости и времени на его изготовление. А также невысокая трудоёмкость при производстве.
Характеристики песчаного бетона:
- высокая скорость затвердевания;
- укладка без виброинструмента;
- устойчивость коррозии;
- большая прочность;
- водонепроницаемость;
- меньшая усадка;
- морозоустойчивость (при использовании добавок);
- пожарная безопасность;
- не токсичен для людей.
Применение. Активно применяется при строительстве дорог любых уровней нагрузки и в аэродромном строительстве. В гражданском строительстве – при заливке полов, кирпичной кладке, бетонной стяжке; при экстренных и спасательных работах. Высокопрочный бетон класса В90 применяется в промышленном производстве и при изготовлении железобетонных изделий.
Области применения сверхпрочного бетона
Стройматериал нового поколения можно использовать абсолютно в любом месте, где применяется обычный бетон. Например, сверхпрочный бетон используется при изготовлении наливных полов. При этом плотность таких полов возрастает более чем в два раза по сравнению с обычными. Вместе с тем, полы становятся износостойкими (их невозможно поцарапать).
Еще одним ярким примером служат бордюры на открытом воздухе из суперпрочного бетона. Такие бордюры прослужат на десятки лет дольше.
Кроме того, бетон нового поколения используют как в космической индустрии (строительство космодромов), так и в подводном мире (строительство подводных сооружений).
Несмотря на все преимущества сверхпрочного материала, многие организации и предприятия не готовы полностью переходить на его использование при строительстве помещений. Это связано с тем, что суперпрочный бетон, хоть и был подробно исследован, пока не является несомненным лидером в строительной индустрии из-за твердо устоявшихся взглядов на промышленность: использование старых методических материалов, учебников, пособий и т. п.
Источник
