Основные характеристики бетона

Основные характеристики бетона

Крепкие и предельно дешевые материалы из бетона применяют обычно во время строительных процессов. Главными составляющими изделия являются цемент, дополнительные добавки и вода. К дополнительным добавкам относятся песок, пемза, щебень, керамзит и многие другие. Порой, чтобы получить продукт лучшего качества, дополнительно добавляют особые компоненты. Важное отличие подобных материалов от других строительных изделий — их неоднородная структура. Характеристики в основном зависят от типа и количества компонентов, их качества и технологии изготовления.

Классом бетона называют числовой коэффициент любого его качества, принимаемый с обещанной обеспеченностью 0,95. Это значит, что из ста случаев несоответствие возможно лишь в пяти. Согласно принятым стандартам, класс бетона обозначают как букву В, а цифрой, что стоит после нее, показывают то давление, что изделие может выдержать после своего созревания (например В15 либо В25).

Маркой бетона принято называть границу крепости на сокращение. Ее обозначают буквой М, а за ней следует цифра (предел 50-1000). Марка бетона оказывает влияние примерно на 45% обеспеченности характеристик бетона. Но в тоже время во время изготовления бетона дозволяется получить изделие разного класса. На это оказывает влияние большое количество факторов – качество компонентов, правильность дозирования, способ изготовления. Так, если изготавливать бетон с маркой М400 в бетономешалке ручного типа, то на выходе получится изделие В25. Однако, если применить бетонный узел, то тогда классификация изменится на В15, а уж на современном промышленном оборудовании и вовсе получим В35.

Ингредиенты, наполнители

Объемный показатель раствора измеряется в куб. метрах. Раствор может состоять из множества как обычных, знакомых каждому веществ, так и включать специальные химические добавки — вяжущие, водоотталкивающие, воздухововлекающие.

Щебень, гравий (крупный заполнитель)

Готовя раствор, берут крупный наполнитель одной фракции — так бетон будет иметь однородный состав. Но разные наполнители (песок и щебень) желательно брать с различными параметрами – так будет меньше пустот. Состав бетона иногда может иметь также и две фракции одного наполнителя.

Слишком мелкий щебень и его недостаточное количество может стать причиной трещин. Посторонние примеси снижают качество смеси. Самый лучший щебень для бетона — гранитный. Наиболее часто используют фракцию в 5–20 мм. Такой материал подходит для дорог и мостов. Средний размер в 40 мм используют для промышленных объектов. Крупная фракция в 40–70 мм хороша для габаритных конструкций.

Фракции щебня имеют крупность: 5–10 (мелкий), 10–20, 20–40 (средний) и 40–70 (крупный). В раствор лучше засыпать щебень и гравий максимальной крупности — это обеспечит лучшую подвижность смеси. Заполнитель должен составлять не больше 1/5 от массы смеси. Если гравий заменяется щебнем, то его объем нужно увеличить на 10%. Раствор с ними применяется для фундаментов и в дорожном строительстве. Вот примерная таблица соответствия марок щебня и бетона:

Табл. 1 – Марки щебня

Нюансы выбора

Подбор состава бетона с крупным заполнителем имеет такие особенности:

• бетон марок М250 и меньше замешивают с гравием, а М300 и выше – с гранитным щебнем;
• отличие щебня от гравия в остроугольных гранях и шероховатости, благодаря чему его сцепление с частичками раствора эффективнее, к тому же он намного чище;
• горный щебень прочностью выше в 2 раза и рекомендуется для тяжелых растворов;
• для высокой прочности берут крупные фракции, для лучшей текучести подойдет мелкофракционный.

Во время приготовления каждый камушек должен хорошо обволакиваться раствором – это сделает его жестким. Если раствора недостаточно или щебень с примесями, то бетон будет слабым, и наоборот — слишком жирный бетон может потрескаться.

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.

Морозостойкость бетона

Еще одна важная классификация бетона – это его морозостойкость. Этот показатель обозначается буквой «F» и цифрами от 50 до 300, обозначающими количество циклов заморозки и размораживания, которые может выдержать цементно-песчаная смесь. При этом допускается потеря прочности в 5%, но не более.

Исходя из этого, марка бетона по морозостойкости – это очень важный показатель, от которого зависит для каких именно целей можно использовать тот или иной материал.

Полезно! Существует ряд мероприятий, которые позволяют повысить морозоустойчивость бетона: снижение объема воды в смеси и специальные пластифицирующие добавки.

Если говорить о том, как определить класс бетона исходя из его устойчивости к низким температурам, то:

• маркам М 100-150 соответствует показатель F 50;
• М 200-250 – F 100;
• М 300-350 – F 200;
• М 400 – F

Кроме марок бетона по морозостойкости и водонепроницаемости также существует параметр бетонного раствора, определяющий состав по удобоукладываемости.

Коэффициент морозостойкости бетона (F)

Коэффициент морозостойкости бетона — это количество циклов замораживания- размораживания бетона, при которых он сохраняет свои первоначальные характеристики. Обозначается буквой F с цифрой от 25-1000.

Как это происходит на объектах? Например, грунтовые воды на капиллярном уровне проникают в фундамент, при понижении температуры замерзают там. Замерзая, вода расширяется и раздирает бетон — образуются микротрещины. В следующий раз воды еще больше увеличат «насиженное» место, что, согласитесь, снизит прочность бетона. Конечно, это теория, на практике фундаменты защищены гидроизоляцией, отмостками гидрофобизаторами.

На СТРОЙТЕХ ПСК испытания образцов бетона на морозоустойчивость проводится в критических режимах. Бетонный кубик насыщают «по полной» водой или в специальным раствором и замораживают до -18. В промежутках замеряют прочность до достижения критической точки — потери заявленной прочности. Количество таких циклов вода-лед и есть коэффициент морозостойкости бетона.

Для увеличения коэффициента морозоустойчивости заводы по производству ЖБИ применяют различные добавки в бетон, например, воздухововлекающие. Но в этом случае уменьшается его прочность. Лучшие результаты получаются от использования в затворении бетона гидрофобный или напрягающий цемент.

В частном строительстве средняя морозостойкость — F100-F200.

Состав бетона, основные компоненты

Существует множество видов бетонов, и практически все имеют схожий состав. Тем не менее, именно ингредиенты влияют на конечные характеристики.

Традиционно бетон состоит из цемента, щебня, песка и воды. Если делать смесь без щебня, она будет называться пескобетоном. Оптимальный состав имеет следующие пропорции цемента, щебня, песка и воды – 1:4:2:0,5. Это лишь общие сведения. Конечный замес зависит от множества факторов: марки материалов, характеристики щебня и песка, наличие пластификатора. Например, если выбран цемент М400, то на выходе получится смесь М250.

В смеси каждому компоненту отведена своя роль. В основе – цемент и вода. Именно они связывают все компоненты в одно целое. Если допустить ошибку на этом этапе, то бетон получит совсем иные характеристики. Дело в том, что сыпучие материалы, применяемые для изготовления, также имеют различные параметры влажности и влагопоглощения, и это обязательно нужно учитывать.

Если долгое время хранить цемент, он образует так называемый «цементный камень». Многие думают, зачем тогда добавлять воду – вот готовый твердый образец. Дело в том, что твердеет он неравномерно, а это может стать причиной образования сколов и трещин. Уменьшить эти деформации помогают заполнители в виде песка и щебня. Именно они предотвращают излишнюю усадку.

Сумма всех этих компонентов образует собой монолитную структуру. Отдельные свойства каждого материала связываются воедино. Большая часть пространства отводится щебню, между ним расположен песок. Роль воды и цемента – связать компоненты в общую массу.

Как видно, состав одновременно прост и сложен, так как требуется строго соблюдать пропорции всех ингредиентов, чтобы получить прочный и долговечный бетон.

Рисунок 4. Приготовленный раствор бетона

Из чего состоит тяжелый бетон: основные компоненты смесей на цементном вяжущем

К тяжелым относятся бетонные смеси, плотность которых равна или превышает 2000 кг/м 3 . В состав тяжелого бетона входят: вяжущее, крупный и мелкий заполнители, модифицирующие добавки, красящий пигмент, вода.

Цемент

Чаще всего в строительстве в качестве вяжущего используется портландцемент марок М400 (В 32,5) и М500 (В42,5) с содержанием минеральных добавок 0-20 %. По новому ГОСТу 31108-2016 портландцементы с миндобавками обозначаются как ЦЕМ II с указанием класса прочности. В индивидуальном строительстве чаще всего используется вяжущее ЦЕМ II 32,5 (М400). Для сооружения объектов, рассчитанных на серьезные нагрузки, востребован ЦЕМ II 42,5 (М500).

При покупке вяжущего необходимо обращать внимание на целостность упаковки и срок годности материала. Свежий цемент представляет собой порошкообразный материал без комков и уплотнений. Если в таре с вяжущим прощупываются уплотненные участки, то такой материал к употреблению не пригоден, поскольку он частично или полностью утратил вяжущие свойства.

Песок

В качестве мелкого заполнителя используется песок, соответствующий требованиям ГОСТа 8736-2014. Норматив ограничивает содержание в нем пылевидных и глинистых частиц, значительно ухудшающих характеристики пластичной бетонной смеси и готового бетона. В строительстве используется песок: карьерный сеяный или намывной, речной, промытый от илистых частиц. При приготовлении смеси необходимо учитывать влажность мелкого заполнителя. Все пропорции рассчитаны на использование сухого песка. Применение влажного сыпучего может нарушить оптимальное соотношение компонентов и привести к снижению прочности готового бетона.

Щебень

В качестве крупного заполнителя обычно применяется щебень – сыпучий материал, получаемый дроблением горных пород, гравия.

Оптимальная фракция щебня выбирается в соответствии с областью применения:

• 5-10 – это материал с самым мелким зерном. Используется при производстве тонкостенных ЖБИ, для оптимизации фракционного состава бетонной смеси с крупнофракционным заполнителем.
• 5-20 – сыпучее пользуется большим спросом при производстве ЖБИ, в малоэтажном строительстве, при сооружении мостовых конструкций.
• 20-40 – средняя фракция. Востребована при возведении фундаментов многоэтажных зданий, строительстве объектов производственного назначения, автомобильных и железных дорог.
• 40-70 – крупнозернистый материал. Используется при строительстве крупногабаритных объектов, автодорог. Таким щебнем отсыпают на участках строительства временные дороги, по которым будет передвигаться тяжелая техника.
• 70-120. Это крупнофракционное сыпучее применяется при создании габионов, строительстве сооружений, для отделки водоемов и бассейнов.

При выборе щебня учитывают не только его фракцию, но и другие параметры:

• Прочность. Эта характеристика зависит от прочности исходной породы. Наиболее прочными являются базальтовый и гранитный щебень марок 1200-1600. Недостатком гранитного щебня является высокий радиоактивный фон, присущий многим его месторождениям. Следующий по прочности – гравийный щебень марок 800-1000. Известняковый щебень М600-М800.
• Морозостойкость. Это способность выдерживать определенное количество циклов замораживания/оттаивания. Характеризуется маркой. В строительстве используется щебень не ниже марки F300.
• Радиоактивный фон. Для использования в жилом строительстве к использованию допускается только щебень I класса радиоактивности.

Для замешивания бетонной смеси используют воду из питьевого водопровода. Если питьевую воду достать в нужном количестве невозможно, то применять воду из других источников можно только после ее проверки в лаборатории. В ее составе не должны присутствовать вещества, способные негативно повлиять на характеристики пластичного раствора и отвердевшего бетона.

Добавки

При необходимости в состав бетона вводят специальные добавки различного назначения – пластифицирующие, противоморозные, гидрофобизирующие.

Пропорции бетона

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

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

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

Как замесить бетон

При заливке фундамента следует трезво оценить свои силы и возможности. Для большого фундамента целесообразно заказать готовую бетонную смесь.

Два человека за день в состоянии смешать и залить 2—3 куба бетона.

При небольшом объеме работ многие предпочитают замешивать бетон самостоятельно. Для этого используются строительные миксеры или небольшие бетономешалки.

В бетономешалки обычно сначала заливают воду, затем в работающую бетономешалку закладывают заполнители (крупные, за ними — мелкие) и лишь после этого — цемент.

При работе строительным миксером иногда предпочитают сначала смешать цемент с заполнителями, затем постепенно вливать воду.

Замесить бетонную смесь можно и лопатой. Для этого на ровной площадке выкладывают цемент и заполнители, смешивают их, переворачивая лопатой, затем постепенно доливают воду и перемешивают.

При самостоятельном изготовлении фундамента большое значение имеет качество укладки. В частном строительстве предпочтителен бетон, который укладывается «сам». Чтобы получить такой бетон, используйте пластификаторы и суперпластификаторы, которые позволяют без лишнего труда и с экономией затрат на материалы получить качественный, плотный и прочный бетон.

Маркировка (условное обозначение бетонной смеси) включает:

• сокращенное обозначение бетонной смеси;
• класс бетона по прочности;
• марку бетонной смеси по удобоукладываемости;
• и, при необходимости, других нормируемых показателей качества, например, марки по морозостойкости, марки по водонепроницаемости, средней плотности бетона и др., и обозначения настоящего стандарта.

1. бетонной смеси тяжелого бетона класса по прочности на сжатие B25, марки по удобоукладываемости П1, марок бетона по морозостойкости F200 и водонепроницаемости W4: БСТ В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-2010;
2. той же бетонной смеси, но из мелкозернистого бетона: БСМ В25 П1 F200 W4 ГОСТ 7473-2010.

Вернуться в раздел