Что такое бетон — определение, виды, каким должен быть правильный бетонный раствор? История появления бетона. Современный бетон состав

Бетон - это очень хорошо перемешанная и уплотненная масса, которую получают из специального материала (цемента) с добавлением воды в особо точных пропорциях, что впоследствии затвердевает до каменного состояния.

Изложенные виды бетонных смесей в данной статье, являются самыми распространёнными на сегодняшний момент. Ознакомившись с которыми, вы сможете узнать для себя много нового.

В нашем двадцать первом столетии разнообразие бетона просто зашкаливает. Его применяют при строительстве самых различных объектов. Например, для создания фундамента зданий, перекрытий для подвалов, защиты уже нанесённых бетонных смесей от различных внешних факторов, для конструирования лестниц, создания несущих конструкций, стен и так далее.

Внимание ! Затраты на бетонные материалы часто составляет 15-20 % от стоимости всего здания, притом что это без учета затрат бетона на стены. Исходя из этого, можно сделать вывод, что подбор бетона - это важнейшая составляющая строительства.

Немаловажным фактором являются процессы приготовления и нанесения бетона. Но в данной статье мы поговорим не об этом, а о том, какие бывают типы бетонов и с чем это связано.

Бетон, чаще всего, применяют при строительстве различных помещений. Строительством занимается очень мало специалистов своего дела, особенно если хозяин решается возвести дом самостоятельно, не являясь профессионалом в сфере строительной индустрии. Зачастую, не знакомясь предварительно со всей «палитрой» при выборе бетонных смесей, он тем самым подвергает свою будущую постройку к преждевременному разрушению, деформациям и малой прочности при всевозможных внешних воздействиях на объект. Важно помнить, что правильный выбор бетонной смеси - это пятьдесят процентов успеха при строительстве здания. Сделав прочным его основание, вы будете уверены в надежности на долгие годы!

До момента затвердевания, полученная консистенция из песка, воды, гравия и цемента является бетонной смесью. Главными показателями среди преимуществ бетона являются его превосходная устойчивость к нагрузкам, на сжатие и растяжение.

Но и этого недостаточно, чтобы использовать один только бетон для построения конструкций, которые будут рассчитаны на высокие нагрузки. Для увеличения показателей его прочности используют арматуру, что отлично поглощает всевозможные растягивающие силы, которые могут воздействовать на бетонную конструкцию. Комбинирование арматуры и бетона называют железобетоном.

Случается, что даже этого недостаточно, когда в результате сверхвысоких нагрузок могут образовываться трещины. Для таких ситуаций строители разработали способ «предварительного напряжения бетона». Его суть состоит в том, что залитую бетонную массу, которая подвержена растяжению, обжимают натянутой арматурой. В результате все силы растяжения, действующие на конструкцию, будет воспринимать арматура, а не бетон.

Важно ! Стоит отметить, что использование такой конструкции в строительстве не только увеличивают прочность зданий, она также значительно снижают расходы на арматуру.

Классификация бетона

Бетон классифицируют по усредненной плотности на один кубический метр и подразделяют на:

сверхтяжелый - свыше 2450 кг/м 3 . Сверхтяжелый бетон производят из таких материалов, как магнетит и гематит. Это рудные породы, что измельчаются до состояния опилок, стружек и окалины. Подобный материал применяют только при строительстве атомных электростанций, для защиты помещений от радиационного излучения;
тяжелый - от 1700 до 2400 кг/м 3 . Тяжелые бетоны - это наиболее популярный вид смеси, он обладает высокой популярностью при строительстве подземных и несущих конструкций, а также при возведении простых стен, перегородок и фундамента. В качестве главного компонента данной смеси выступает щебень из горных пород, таких как известняк, диабазит, гранит и др.;
легкий - от 250 - 1700 кг/м 3 . К группе легкого бетона относятся смеси, в состав которых входят пористые заполнители (как искусственные, так и естественные), иногда даже и без заполнителя, при использовании искусственных замкнутых пор внутри бетонной смеси. Обычно легкие бетоны применяют как прочную теплоизоляционную конструкцию в частных домах;
сверхлегкий - до 450 кг/м 3 . Сверхлегкие бетонные смеси, как правило, выступают в роли теплоизоляционного ячеистого бетона, обладающего большим количеством пор, созданных на основе лёгких пористых заполнителях. Подобного рода бетонные конструкции выделяются за счет высокой теплоизоляции и могут применяться не только для теплоизоляции стен, полов или потолков, но и как целостная конструкция от воздействия внешних температурных факторов.

Разновидность бетона относительно своей структуры

На современном рынке бетонные смеси можно встретить со следующими структурами:

уплотненной. Уплотненная - это структура, в которой стараются достичь максимального заполнения пространства в самом бетоне, т.е. не оставить свободных зон, которые могли бы снижать плотность и твердость материала. Подобного рода бетон производят из крупных и мелких заполнителей и плотного связывающего вещества.
пористой. Пористая структура заполняется связывающим веществом в пористом состоянии. Применяют при строительстве стен и фасадов.
ячеистой. Ячеистой структурой принято считать бетонную смесь, в состав которой не входят никакие заполнители. Вместо этого, ее наполняют большим количеством искусственных пород в форме замкнутых ячеек, наполненных воздухом. Эта структура широко применяется при строительстве одноэтажных домов.
сверхпористой. Структура такого рода выступает только в виде одного крупного заполнителя, без применения песчаных пород.

Видео на тему какие бывают виды бетонов:

Разновидность бетона относительно связывающего вещества

Если рассматривать классы бетона по его внутренним наполнителям, то можно выделить следующие:

на основе цемента. Цементный бетон - это смесь на основе клинкерного, портландского, шлакопортландского и пуццоланового цементов. Это самый распространений тип бетона. Его применяют при строительстве многоэтажных построек;
силикатные смеси. Бетон из таких смесей получают на основе вяжущих известняков. При производстве данного вида применяют автоклавы, где бетон подвергают термообработке для увеличения его силовых показателей;
гипсовые смеси. Этот вид бетонных смесей обладает высокой водопоглотимостью. Подобного рода бетон применяют при строительстве внутренних стен и потолков. Также стоит отметить, что он является бюджетным материалом;

шлаково-щелочная смесь. Бетоны на основе шлаковой щелочи выступают в качестве связывающего вещества. В такой смеси используются перемолотые шлаки. Этот материал обладает высокой устойчивостью к суровым внешним условиям;
полимерные смеси. В бетонных смесях на основе полимерных компонентов, главными связывающим компонентом являются: эпоксидные, полиэфирные и фурановые смолы. Смеси на этой основе не рационально применять для жилых или офисных зданий;
Важно ! Подобного рода материал используют исключительно при строительстве заводов, занимающихся химической промышленностью и переработкой металлов. Там, где необходима высокая износостойкость и устойчивость к всевозможным тепловым условиям.
специальные бетонные смеси. Такие смеси производят с добавлением компонентов на водной основе полимеров, что выступают в качестве затвердевающего компонента при его применении. Используемые полимерные компоненты являются отличным связывающим веществом. Они усиливают скрепление элементов в теле бетона. Подобного рода смеси отлично сопротивляются растяжению, морозостойкости и могут похвастаться превосходными водоотталкивающими свойствами.

Разновидность бетона относительно области применения

Исходя из всей многогранности строительной индустрии, бетоны, также делаться относительно целей, для которых они предназначены. Они бывают:

конструкционные - это смеси предназначены для общего применения. Обычно применяются в виде несущих конструкций зданий и перекрытий. Они способны противостоять высоким силовым нагрузкам. Главным достоинством этого вида является высокая прочность, устойчивость к деформациям и возможность использования при экстремально низких температурах;
конструкционно-теплоизоляционные смеси. Эти материалы широко применяют в наружных конструкциях, а именно при строительстве ограждений и фасадов. Главной особенности этого бетона является высокая теплозащита;
теплоизоляционные бетонные смеси. Этот вид смеси применяют для зданий и заводов, в основном заводов, где необходимо обеспечить высокое термическое сопротивление для ограждающих конструкций при его небольшом слое. При этом данный тип не применяют в качестве несущей конструкции, теплоизоляционные бетоны наносят поверх уже установленных бетонных конструкций;
Гидротехнические - это бетонные смеси, которые применяют для обеспечения высокой плотности, водонепроницаемости, морозостойкости и стойкости к суровым внешним условиям. Данного рода бетон весьма распространен в северной части страны, где его применяют для строительства жилых домов;
дорожные бетонные смеси. Это вещества, применяемые для нанесения в качестве верхнего слоя на дороге, а также на взлетно-посадочной площадке в аэропортах. Данный класс бетона обладает высокой устойчивостью к деформациям и трещинам. Не разрушается под воздействием перепада температур;
Химически устойчивые смеси. Бетонные смеси такого рода устойчивы к воздействию солей, кислот и щелочей. Вместе с этими уникальными показателями, данный вид бетонной смеси, может похвастаться высокой износостойкостью под воздействием всевозможных химических соединений и паров. Данный вид бетона по своей сути служит в качестве изоляционного материала. Его наносят на уже готовый слой бетона;
Важно ! Его нельзя использовать в качестве материала для несущих конструкций.
Термостойкие. Эти смеси сохраняют в необходимых рамках требуемые физико-механические показатели, даже при продолжительном воздействии на них повышенной температуры. В основном применяются для производственных объектов в качестве несущей конструкции, что могут подвергаться высоким температурам в ходе работы.
Декоративные бетонные смеси. Этот материал используют для фактурной обработки при отделочных работах на внешней поверхности зданий. Подобного рода бетонные конструкции обязаны соответствовать выбранному цвету, фактуре. А также должны обладать повышенной устойчивостью к атмосферным изменениям.

Итог

Хочется отметить, что ввиду такого большого разнообразия бетонных смесей, стоит задуматься на счет того, как правильно ее подобрать. Не стоит делать необдуманную покупку. Прежде всего, определитесь с целями, для которых вам необходима бетонная смесь, потом с условиями, в которых она будет использоваться, а затем обратите внимание на показатели прочности и деформации. Если учесть эти три аспекта при подборе бетонной смеси, то в таком случае неверный выбор у вас просто не получиться, и вы останетесь довольны покупкой на долгие годы.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ BM: Марка и класс бетона - в чем разница?

✪ БЕТОН СВОИМИ РУКАМИ | качественно надежно быстро, пропорции бетона #КАК?

✪ Геополимерный бетон - технология древности. Хватит бредить про технологии изготовления мегалитов

✪ КАК ЗАЛИВАТЬ БЕТОН. ПРОСТЫЕ ПРАВИЛА

✪ Суперсооружения. Бетон.

Субтитры

История

Бетон известен более 4000 лет (Древняя Месопотамия), особенно широко использовался в Древнем Риме . Италия - вулканическая страна, в которой легко доступны компоненты, из которых может быть приготовлен бетон, включая пуццоланы и лавовый щебень. Римляне использовали бетон в массовом строительстве общественных зданий и сооружений, включая Пантеон , купол которого до сих пор является наиболее крупным в мире выполненным из неармированного бетона. При этом в восточной части государства эта технология не получила распространения, там в строительстве традиционно использовался камень, а затем и дешёвая плинфа - род кирпича.

Вследствие упадка Западной Римской империи широкомасштабное строительство монументальных зданий и сооружений сошло на нет, что сделало использование бетона нецелесообразным и в сочетании с общей деградацией ремесла и науки привело к утрате технологии его производства. В раннее Средневековье единственными крупными архитектурными объектами были соборы, которые возводились из камня.

Виды бетона

Согласно ГОСТ 25192-2012, ГОСТ 7473-2010 (ранее 7473-94) классификация бетонов производится по основному назначению, виду вяжущего вещества, виду заполнителей, структуре и условиям твердения:

По назначению различают бетоны обычные (для промышленных и гражданских зданий) и специальные - гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др.).
По виду вяжущего вещества различают цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др.
По виду заполнителей различают бетоны на плотных, пористых или специальных заполнителях.
По структуре различают бетоны плотной, поризованной, ячеистой или крупнопористой структуры.
По условиям твердения бетоны подразделяют на твердевшие в естественных условиях; в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении; в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения).

Дополнительно к классификации ГОСТ 25192-2012 используется следующая классификация.

По объёмной массе бетоны подразделяют на:

особо тяжёлый (плотность свыше 2500 кг/м³) - баритовый , магнетитовый , лимонитовый ;
тяжёлый (плотность 2200-2500 кг/м³);
облегченные (плотность 1800-2200 кг/м³);
легкий (плотность 500-1800 кг/м³) - керамзитобетон , пенобетон , газобетон , пемзобетон , арболит , вермикулитовый, перлитовый;
особо лёгкий (плотность менее 500 кг/м³).

По содержанию вяжущего вещества и заполнителей бетоны подразделяют на:

тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя);
жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного заполнителя);
товарные (c соотношением заполнителей и вяжущего вещества по стандартной рецептуре).

Подбор состава бетона

Одной из важнейших составляющих бетонной смеси является песок. Для приготовления бетона лучше использовать природный песок от среднего до крупного. Крупность песка и его соотношение с крупным заполнителем (щебнем или гравием в тяжелом бетоне, керамзитом- в легком) в составе бетонной смеси влияет на подвижность и количество цемента. Чем мельче песок, тем больше требуется минерального заполнителя и воды. Важнейшим ограничением при использовании природного песка является ограничение на наличие в составе песка глины или глинистых частиц. На прочность бетона мелкие (глинистые) частицы влияют очень сильно. Даже незначительное их количество приводит к существенному снижению прочности бетона. Поэтому при отсутствии природного песка без глинистых частиц имеющийся в наличии песок улучшается (обогащается) с помощью следующих процедур: промывки песка; разделения песка на фракции в потоке воды; выделения из песка нужной фракции; смешивания песка, имеющегося в зоне выполнения работ, с привозным высококачественным песком.

После обогащения и подготовки песок должен удовлетворять условиям, определяемым так называемой стандартной областью просеивания. Зерновой состав, определяемый просеиванием песка через сита с разными отверстиями, должен укладываться в область, показанную на рисунке штрихами. Можно использовать песок с размерами частиц с учётом и не заштрихованной области, но только для бетонов марки 150 и ниже .

Укладка, уплотнение, затвердевание

Сырой бетон после приготовления и укладки должен быть как можно быстрее уплотнён. В процессе уплотнения избавляются от воздуха в воздушных карманах, а также перераспределяют цементное молоко для более плотного соприкосновения с твёрдыми фракциями бетона. Это приводит к повышению прочности готового бетона. Для уплотнения используется вибрация. При виброуплотнении в монолитном строительстве используют ручные вибраторы, в блочном - вибропрессы . Температура отвердевания - от +5 °C до +30 °C.

Эксплуатационные свойства

Прочность на сжатие

Основной показатель, которым характеризуется бетон - прочность на сжатие. По ней устанавливается класс бетона.

Класс бетона В - это кубиковая прочность в МПа, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (доверительной вероятностью) 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в пяти случаях можно ожидать его не выполненным.

Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», класс обозначается латинской буквой «B» и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа). Например, обозначение В25 означает, что стандартные кубики (150×150×150 мм), изготовленные из бетона данного класса, в 95 % случаев выдерживают давление 25 МПа. Для расчёта показателя прочности необходимо учитывать и коэффициенты, например, для бетона класса В25 по прочности на сжатие нормативное сопротивление Rbn, применяемое в расчетах, составляет 18,5 МПа, а расчётное сопротивление Rb - 14,5 МПа.

Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загрузки конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток.

Наряду с классами, прочность бетона также задается марками, обозначаемыми латинской буквой «М» и цифрами от 50 до 1000, означающими предел прочности на сжатие в кг/см². ГОСТ 26633-2015 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливает следующее соответствие между марками и классами при коэффициенте вариации прочности бетона 13,5 %:

Класс бетона по прочности	Ближайшая марка бетона по прочности
B3,5	М50
B5	М75
B7,5	М100
B10	М150
B12,5	М150
B15	М200
B20	М250
B22,5	М300
B25	М350
B27,5	М350
B30	М400
B35	М450
B40	М550
B45	М600
B50	М700
B55	М750
B60	М800
B65	М900
B70	М900
B75	М1000
B80	М1000

Для проверки прочности незатвердевшей смеси используются камеры нормального твердения, проверка прочности готовой конструкции осуществляется с помощью молотков Кашкарова , Физделя или Шмидта.

Удобоукладываемость

Согласно ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия», по удобоукладываемости (обозначается буквой «П») различают бетоны:

сверхжёсткие (жёсткость более 50 секунд);
жёсткие (жёсткость от 5 до 50 секунд);
подвижные (жёсткость менее 4 секунд, подразделяются по осадке конуса).

ГОСТ устанавливает следующие обозначения бетонных смесей по удобоукладываемости:

Марка по удобоукладываемости	Норма по жёсткости, с	Осадка конуса, см
Сверхжёсткие смеси
СЖ3	Более 100	-
СЖ2	51-100	-
СЖ1	менее 50	-
Жёсткие смеси
Ж4	31-60	-
Ж3	21-30	-
Ж2	11-20	-
Ж1	5-10	-
Подвижные смеси
П1	4 и менее	1-4
П2	-	5-9
П3	-	10-15
П4	-	16-20
П5	-	21 и более

Показатель удобоукладываемости имеет решающее значение при бетонировании с помощью бетононасоса . Для прокачки насосом используют смеси с показателем не ниже П4.

Другие важные показатели

Прочность на изгиб.
Морозостойкость - обозначается латинской буквой «F» и цифрами 50-1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать бетон.
Водонепроницаемость - обозначается латинской буквой «W» и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр данной марки.

Для испытаний бетона на морозостойкость и водонепроницаемость используются испытательные климатические камеры .

Обозначение бетонной смеси

Согласно ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия», обозначение бетонной смеси должно содержать:

степень готовности;
класс по прочности;
марки по удобоукладываемости, морозостойкости, водонепроницаемости, средней плотности (для лёгкого бетона);
обозначение стандарта.

Например, готовая к применению бетонная смесь тяжёлого бетона класса по прочности на сжатие В25, марки по удобоукладываемости П3, морозостойкости F200 и водонепроницаемости W6 должна обозначаться как БСТ В25 П3 F200 W6 ГОСТ 7473-2010 .
В коммерческой практике принято также выделять в отдельную категорию высокопрочные спецбетоны ВС и бетоны с применением щебня мелкой фракции СМ (т. н. «семечка»).

Защита бетона

Гидроизоляционную защиту бетона подразделяют на первичную и вторичную. К первичной относят мероприятия, обеспечивающие непроницаемость конструкционного материала сооружения. Ко вторичной - дополнительное покрытие поверхностей конструкций гидроизоляционными материалами (мембранами) со стороны непосредственного воздействия агрессивной среды .

Меры первичной защиты предполагают использование материалов, имеющих повышенную коррозионную стойкость в агрессивной среде, а также обеспечивающих низкую проницаемость бетона. К мерам первичной защиты относятся также вопросы выбора рациональных геометрических очертаний и форм конструкций, назначение категорий трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, рассмотрение сочетания нагрузок и определение непродолжительного раскрытия трещин, назначение толщины защитного слоя бетона с учётом его непроницаемости. Также к первичной защите можно отнести применение интегральных капиллярных материалов - гидроизоляция строительными смесями проникающего действия . При этом уплотняется структура бетона и происходит увеличение водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на сжатие и коррозионной стойкости на весь срок службы.

Задача вторичной защиты - не допустить или ограничить возможность контакта агрессивной среды и бетона. В качестве вторичной защиты используют обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы и высоконаполненные покрытия. Чаще всего в качестве связующего материала при производстве полимерных составов применяются эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные компоненты. Механизм защиты бетонного основания заключается в уплотнении поверхностного слоя и изоляции поверхности.

Вулканическая страна, в которой легко доступны компоненты, из которых может быть приготовлен бетон, включая пуццоланы и лавовый щебень. Римляне использовали бетон в массовом строительстве общественных зданий и сооружений, включая Пантеон , купол которого до сих пор является наиболее крупным в мире выполненным из неармированного бетона. При этом в восточной части государства эта технология не получила распространения, там в строительстве традиционно использовался камень, а затем и дешёвая плинфа - род кирпича.

Вследствие упадка Западной Римской империи широкомасштабное строительство монументальных зданий и сооружений сошло на нет, что сделало использование бетона нецелесообразным и в сочетании с общей деградацией ремесла и науки привело к утрате технологии его производства. В период раннего Средневековья единственными крупными архитектурными объектами были соборы, которые возводились из природного камня.

Мировыми лидерами в производстве бетона являются Китай (430 млн м³ в 2006 г.) и США (345 млн м³ в 2005 г. и 270 млн м³ в 2008 г.) . В России в 2008 г. было произведено 52 млн м³.

Изготовление

Цементобетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольших количеств добавок (пластификаторы , гидрофобизаторы , и т. д.). Цемент и вода являются главными связующими компонентами при производстве бетона. Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Если же применяется цемент марки 500, то при этом условном соотношении получается бетон марки 350. Соотношение воды и цемента («водоцементное соотношение», «водоцементный модуль»; обозначается «В/Ц») - важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически для гидратации цемента достаточно В/Ц = 0,2, однако у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц = 0,3-0,5 и выше.

Распространенной ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность, потому очень важно точно соблюсти водоцементное соотношение, которое рассчитывается по таблицам в зависимости от используемой марки цемента .

Виды бетона

Вместо песка можно успешно использовать отходы производства металлургической, энергетической, горнорудной, химической и других отраслей промышленности .

Укладка, уплотнение, затвердевание

Укладка и уплотнение бетона.

Бетонная смесь после приготовления и укладки должна быть как можно быстрее уплотнена. В процессе уплотнения избавляются от воздуха в воздушных карманах, а также перераспределяют цементное молоко для более плотного соприкосновения с твёрдыми фракциями бетона. Это приводит к повышению прочности готового бетона. Для уплотнения используется вибрация. При виброуплотнении в монолитном строительстве используют ручные вибраторы, в блочном - вибропрессы . Температура отвердевания - от +5 °C до +30 °C.

Эксплуатационные свойства

Прочность на сжатие

Класс бетона В - это кубиковая (призменная) прочность в МПа, принимаемая с гарантированной обеспеченностью (доверительной вероятностью) 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в пяти случаях можно ожидать его не выполненным.

Наряду с классами, прочность бетона также задается марками, обозначаемыми латинской буквой «М» и цифрами от 50 до 1000, означающими предел прочности на сжатие в кгс/см². ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливает следующее соответствие между марками и классами при коэффициенте вариации прочности бетона 13,5 %:

Класс бетона по прочности	Ближайшая марка бетона по прочности
B3,5	М50
B5	М75
B7,5	М100
B10	М150
B12,5	М150
B15	М200
B20	М250
B22,5	М300
B25	М350
B27,5	М350
B30	М400
B35	М450
B40	М550
B45	М600
B50	М700
B55	М750
B60	М800
B65	М900
B70	М900
B75	М1000
B80	М1000

Из актуальной версии ГОСТ 26633-2015 данная таблица изъята, так как вводит в заблуждение.

До момента испытаний образцы бетона должны храниться в камерах нормального твердения , проверка прочности готовой конструкции может осуществляться неразрушающими методами контроля с помощью молотков Кашкарова , Физделя или Шмидта , склерометров различных конструкций, ультразвуковых приборов и других.

Удобоукладываемость

сверхжёсткие (жёсткость более 50 секунд);
жёсткие (жёсткость от 5 до 50 секунд);
подвижные (жёсткость менее 4 секунд, подразделяются по осадке конуса).

ГОСТ устанавливает следующие обозначения бетонных смесей по удобоукладываемости:

Марка по удобоукладываемости	Норма по жёсткости, с	Осадка конуса, см
Сверхжёсткие смеси
СЖ3	Более 100	-
СЖ2	51-100	-
СЖ1	менее 50	-
Жёсткие смеси
Ж4	31-60	-
Ж3	21-30	-
Ж2	11-20	-
Ж1	5-10	-
Подвижные смеси
П1	4 и менее	1-4
П2	-	5-9
П3	-	10-15
П4	-	16-20
П5	-	21 и более

Показатель удобоукладываемости имеет решающее значение при бетонировании с помощью бетононасоса . Для прокачки насосом используют смеси с показателем удобоукладываемости не ниже П2.

Другие важные показатели

Прочность на изгиб.
Морозостойкость - обозначается латинской буквой «F» и цифрами 50-1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать бетон.
Водонепроницаемость - обозначается латинской буквой «W» и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр данной марки.

Добавки для бетона

Применение добавок позволяет существенным образом влиять на смеси, бетоны и растворы придавая им специфические свойства. ГОСТ 24211-2008 предлагает следующую классификацию добавок:

Добавки, регулирующие свойства бетонных и растворных смесей:
- пластифицирующие добавки повышают подвижность бетонной смеси, тем самым позволяя получить заданную консистенцию при меньшем расходе воды;
- водоредуцирующие добавки позволяют получить высокоподвижные смеси с низким водосодержанием, следовательно, с относительно небольшим объемом цементного камня;
- стабилизирующие добавки обеспечивают сохранность консистенции, тем самым предотвращая расслоение смеси при укладке и уплотнении;
- добавки регулирующие сохраняемость подвижности смеси востребованы в жаркое время года, при необходимости длительной транспортировки смеси;
- добавки увеличивающие воздухо- (газо) содержание смеси или воздухововлекающие добавки повышают морозостойкость, водонепроницаемость и устойчивость к коррозии, но несколько снижают прочность будущей конструкции;
Добавки, регулирующие свойства бетонов и растворов:
- регулирующие кинетику твердения бетона:
  - замедлители применяют, когда возникает необходимость увеличить время до начала схватывания бетонной смеси в случае длительной транспортировки;
  - ускорители сокращают время твердения бетона;
- повышающие прочность бетона - добавки этого типа увеличивают стойкость бетона к истиранию, ударам и раскалыванию;
- снижающие проницаемость - вещества, повышающие плотность структуры бетона;
- добавки повышающие защитные свойства по отношению к стальной арматуре применяют для предотвращения коррозии при непосредственном контакте бетона с арматурой в железобетонных конструкциях;
- добавки повышающие морозостойкость увеличивают количество циклов попеременного замерзания и оттаивания бетона без потери прочностных свойств;
- добавки повышающие коррозионную стойкость бетона в условиях среды, вызывающей ухудшение свойств материала;
- расширяющие добавки применяют с целью компенсировать усадку бетона в процессе эксплуатации конструкции;
Добавки, придающие бетонам и растворам специальные свойства:
- противоморозные добавки при растворении в воде сильно понижают температуру замерзания смеси, предотвращая ее замерзание при транспортировке, а также препятствуют промерзанию свежеуложенного бетона в холодное время года;
- гидрофобизирующие добавки придают стенкам пор бетона водоотталкивающие свойства, увеличивая водонепроницаемость бетона, а также препятствует возникновению капиллярного эффекта ;
- фотокаталитические добавки придают бетону свойства самоочищаться, в результате такой реакции происходит разложение практически любых встречаемых на стенах всякого сооружения загрязнений - пыли, плесени, бактерий, частиц выхлопных газов и т.д.
Минеральные добавки для бетона:
- тип I - активные минеральные:
  - обладающие вяжущими свойствами;
  - обладающие пуццолановой активностью;
  - обладающие одновременно вяжущими свойствами и пуццолановой активностью.
- тип II - инертные минеральные.

Обозначение бетонной смеси

Проблема защиты бетона от химической и электрокоррозии стоит особенно остро для объектов железнодорожного транспорта, где блуждающие токи утечки сочетаются с агрессивным химическим воздействием.

Прогрев бетона зимой

Существенный недостаток бетона выявляется при строительстве в зимнее время, когда из-за низких температур прочность возводимых бетонных сооружений находится под угрозой. По этой причине возникает потребность в принудительном прогреве бетона.

Основные и дополнительные способы прогрева бетона . Среди них различают:

Прогрев проводом. Доступный метод, который обеспечивает отличный прогрев помещения.
Прогрев электродами. Обеспечивает быстрое нагревание в силу распространения сети электродов.

пластинчатые электроды. Они соединяются с бетонным раствором изнутри - крепятся на опалубку. Передают тепло непосредственно бетону.
полосовые электроды. Крепятся с обеих сторон.
струнные электроды. Чаще используются в колоннах и крепятся в центральной части.
стержневые электроды. Применяются там, где невозможно использование других электродов.

Станция прогрева бетона. Используется в тех случаях, когда бетон планируется прогревать проводом. Мощность станции напрямую влияет на уровень прогрева бетона. Управляется вручную или автоматически.
Греющая опалубка. Считается более выгодным и долгосрочным решением для обогрева бетона, чем прогрев при помощи проводов.
Индукционный метод. При таком выборе важно строго рассчитать количество витков и соотнести их с объёмом металла конструкции.
Инфракрасный метод. Эффективный и простой способ прогрева, но достаточно дорогостоящий.
Бетонирование в тепляках и термоматы. Трудоемкий и дорогой метод, который не подходит для больших помещений с колоннами. В таких случаях монолитные колонны или стены лучше защищать пологами, натянув их на строительные леса, поставить термогенераторы принудительного типа.
Набор температуры влияет на набор прочности и сроки снятия опалубки, для этого в зимний период так же необходимо следить за температурой бетона на поверхности и внутри ядра. Поэтому в конструкции делают термоскважины или монтируют термопары. При демонтаже опалубки разница температур окружающей среды и ядра бетонной конструкции не должна превышать 15 градусов.

Любой из нас может уверенно заявить, что он знает, что такое бетон. Ведь каждый с ним когда-нибудь сталкивался. И это не удивительно. Ведь бетон – самый распространенный современный строительный материал. Но не все так просто – оказывается, бетон бывает очень разным…

История, состав, виды бетона

Итак, что же такое бетон?

Бетон – это искусственный каменный материал, получаемый из цемента, заполнителей и специальных добавок и воды. Сегодня бетон – один из основных строительных материалов.

Кроме обычного бетона, из которого делают плиты, балки и панели жилых домов, есть еще, к примеру, бетон, непроницаемый для рентгеновских лучей, бетон, стойкий против морской воды, – из него делают набережные и причалы. Есть и сталебетон – в него добавляют стальные опилки и делают особо прочные полы на заводах. Есть пемзобетон и туфобетон. Их наполнители – пемза и туф – пористые и легкие строительные материалы. Поэтому и бетон становится, во-первых, легче, во-вторых, хуже пропускает тепло, а значит, защищает летом от жары, зимой – от холода. Для северных районов готовят морозостойкий бетон, который можно заморозить и разморозить полтысячи раз, а он остается таким же прочным. Есть бетон с металлической арматурой – железобетон; бетон с арматурой из дерева – деревобетон; полимербетон – это бетон, внутри которого синтетические смолы. Кстати, слово «бетон» по-латыни означает «горная смола». Действительно, еще тысячи лет назад камни иногда скрепляли смолой.

Короче говоря, современный бетон – это искусственный камень. Но зачем делать камни? Неужели природных камней не хватает? Природа миллионы лет трудилась, чтобы создать горы. Но все эти миллионы лет ветер, солнце, вода, мороз и зной тоже трудились над каменными глыбами. И внутри большинства естественных камней – трещины, изъяны. Камни трудно резать, а расколоть гораздо легче. Ученый бы сказал – у камня неоднородная структура. И потому он не такой уж прочный, как это кажется. Вот почему много лет люди берут мелкие камушки – щебень и гравий, смешивают их с цементом и водой и получают универсальный и прочный искусственный камень бетон.

Итак, если песок, щебень и гравий смешать с цементом и водой, то получится бетонная смесь. Дайте ей затвердеть, и она превратится в бетон. Но бетон этот будет непрочный. Даже если внутри балки из такого бетона проложить стальные стержни или проволоку, то есть армировать бетон, все равно будет плохо. На такую балку опасно даже детские качели подвесить. Может не выдержать. А все дело в том, что бетонную смесь перед тем, как она затвердеет, надо уплотнить. Уплотняют свежий бетон чаще всего вибратором, проще сказать – хорошенько утрясают его. Для этого на всех домостроительных комбинатах, на всех заводах железобетонных изделий есть виброплощадки – прочные плиты на пружинах. Под ними вращаются 2 эксцентрика – неуравновешенных груза. Грузы прыгают вверх-вниз, плита подскакивает на пружинах, а железобетонная панель, что лежит на плите, уплотняется.

Из истории бетона

Бетон – один из древнейших строительных материалов. При возведении массивных сооружений и таких конструкций, как своды, купола, триумфальные арки, ещё древние римляне использовали бетон и в качестве вяжущих материалов применяли глину, гипс, известь, асфальт.

Из бетона построены галереи египетского лабиринта (3600 лет до н.э.), часть Великой Китайской стены (III в. до н. э.), ряд сооружений на территории Индии, Древнего Рима и в других местах.

С падением Римской империи применение бетона прекратилось и возобновилось лишь в 18 веке в западноевропейских странах.

Использование бетона и железобетона для массового строительства началось только во второй половине XIX в., после получения и организации промышленного выпуска портландцемента, ставшего основным вяжущим веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Вначале бетон использовался для возведения монолитных конструкций и сооружений. Применялись жесткие и малоподвижные бетонные смеси, уплотнявшиеся трамбованием. С появлением железобетона, армированного каркасами, связанными из стальных стержней, начинают применять более подвижные и даже литые бетонные смеси, чтобы обеспечить их надлежащее распределение и уплотнение в бетонируемой конструкции.

Однако применение подобных смесей затрудняло получение бетона высокой прочности, требовало повышенного расхода цемента. Поэтому большим достижением явилось появление в 30-х годах способа уплотнения бетонной смеси вибрированием, что позволило обеспечить хорошее уплотнение малоподвижных и жестких бетонных смесей, снизить расход цемента в бетоне, повысить его прочность и долговечность.

В эти же годы был предложен способ предварительного напряжения арматуры в бетоне, способствовавший снижению расхода арматуры в железобетонных конструкциях, повышению их долговечности и трещиностойкости.

Бетон в России

Развитие и совершенствование технологии бетона в России, как и в других странах, было связано с производством цемента, который появился у нас в стране в начале XVIII в.

По архивным свидетельствам, на строительстве Ладожского канала в 1728-29 был использован цемент, изготовленный на цементном заводе, существовавшем в Конорском уезде Петербургской губернии.

В Петербурге в 1822 г. вышла книга «Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы». Еще через несколько лет ее автор русский строитель Егор Челиев издал книгу о том, как приготовлять цемент и бетон, и как эти удивительные материалы применять при строительстве набережных, фундаментов и для других самых разных строительных надобностей. С тех пор без цемента и бетона не обходится ни одно крупное сооружение в России.

Широкое развитие получила технология бетона в СССР со времени первых крупных гидротехнических строительств – Волховстроя (1924 г.) и Днепростроя (1930 г.).

В 30-е годы советские ученые и инженеры разработали методы зимнего бетонирования и тем самым обеспечили круглогодичное возведение бетонных и железобетонных конструкций, создали ряд новых видов бетона, разработали способы повышения долговечности бетона, основы технологии сборного железобетона.

В послевоенные годы создаются новые виды вяжущих веществ и бетонов, начинают широко применятся химические добавки, улучшающие свойства бетона, совершенствуются способы проектирования состава бетона и его технология.

Ежегодно в строительстве применяются примерно 250 млн. м 3 бетона и железобетона, в том числе около 125 млн. м 3 сборного железобетона. На предприятиях работает свыше 25000 технологических линий по производству сборного железобетона.

Состав бетона

Бетонами называют искусственные каменные материалы, получаемые в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси из минерального или органического вяжущего вещества с водой, мелкого и крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эту смесь называют бетонной смесью.

В строительстве широко используют бетоны, приготовленные на цементах или других неорганических вяжущих веществах. Эти бетоны обычно затворяют водой. Цемент и вода являются активными составляющими бетона; в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит.

Между цементом и заполнителем обычно не происходит химического взаимодействия (за исключением силикатных бетонов, получаемых автоклавной обработкой), поэтому заполнители часто называют инертными материалами .

Однако они существенно влияют на структуру и свойства, изменяя его пористость, сроки затвердевания, поведение при воздействии нагрузки и внешней среды. Заполнители значительно уменьшают деформации бетона при твердении и тем самым обеспечивают получение большеразмерных изделий и конструкций.

В качестве заполнителей используют преимущественно местные горные породы и отходы производства (шлаки и др.). Применение этих дешевых заполнителей снижает стоимость бетона, так как заполнители и вода составляют 85-90%, а цемент – 10-15% от массы бетона.

В последние годы в строительстве широко используют легкие бетоны , получаемые на искусственных пористых заполнителях. Пористые заполнители снижают плотность бетона, улучшают его теплотехнические свойства.

Для регулирования свойств бетона и бетонной смеси в их состав вводят различные химические добавки , которые ускоряют или замедляют схватывание бетонной смеси, делают ее более пластичной и удобоукладываемой, ускоряют твердение бетона, повышают его прочность и морозостойкость, а также при необходимости изменяют и другие свойства бетона.

Бетоны на минеральных вяжущих веществах являются капиллярно-пористыми телами, на структуру и свойства которых заметное влияние оказывают как внутренние процессы взаимодействия составляющих бетона, так и воздействие окружающей среды.

В течение длительного времени в бетонах происходит изменение поровой структуры, наблюдается протекание структурообразующих, а иногда и деструктивных процессов и как результат – изменение свойств материала. С увеличением возраста бетона повышается его прочность, плотность, стойкость к воздействию окружающей среды. Свойства бетона определяются не только его составом и качеством исходных материалов, но и технологией приготовления и укладки бетонной смеси в конструкцию, условиями твердения бетона. Все эти факторы учитывают при проектировании бетона и производстве конструкций на его основе.

На органических вяжущих веществах (битум, синтетические смолы и т.д.) бетонную смесь получают без введения воды, что обеспечивает высокую плотность и непроницаемость бетонов. Многообразие вяжущих веществ, заполнителей, добавок и технологических приемов позволяет получать бетоны с самыми разнообразными свойствами.

Бетон является хрупким материалом: его прочность при сжатии в несколько раз выше прочности при растяжении. Для восприятия растягивающих напряжений бетон армируют стальными стержнями, получая железобетон . В железобетоне арматуру располагают так, чтобы она воспринимала растягивающие напряжения, а сжимающие напряжения передавались на бетон. Совместная работа арматуры и бетона обусловливается хорошим сцеплением между ними и приблизительно одинаковыми температурными коэффициентами линейного расширения. Бетон предохраняет арматуру от коррозии.

Бетонные и железобетонные конструкции изготовляют либо непосредственно на месте строительства – монолитный бетон и железобетон , либо на заводах и полигонах с последующим монтажом на строительной площадке – сборный бетон и железобетон .

Виды бетона

Бетон классифицируют по виду применяемого вяжущего материала : бетон на неорганических вяжущих материалах (цементный бетон, гипсобетон, силикатный бетон, кислотоупорный бетон, жаростойкий бетон, специальный бетон и другие) и бетон на органических вяжущих материалах (асфальтобетон, пластбетон).

Цементные бетоны , в зависимости от объемной массы (в кг/м 3), подразделяются на особо тяжелые (более 2500), тяжелые (от 1800 до 2500), лёгкие (от 500 до 1800) и особо легкие (менее 500).

Особо тяжелые бетоны предназначены для специальных защитных сооружений (от радиоактивных воздействий); они изготовляются преимущественно на портландцементах и природных или искусственных заполнителях (магнетит, лимонит, барит, чугунный скрап, обрезки арматуры). Для улучшения защитных свойств от нейтронных излучений в особо тяжелые бетоны обычно вводят добавку карбида бора или другие добавки, содержащие легкие элементы – водород, литий, кадмий.

Наиболее распространены тяжелые бетоны , применяемые в железобетонных и бетонных конструкциях промышленных и гражданских зданий, в гидротехнических сооружениях, на строительстве каналов, транспортных и др. сооружений. Особое значение в гидротехническом строительстве приобретает стойкость бетонов, подвергающихся воздействию морских и пресных вод и атмосферы. К заполнителям для тяжелых бетонов предъявляются специальные требования. Суровые климатические условия ряда районов нашей страны привели к необходимости разработки и внедрения методов зимнего бетонирования. В районах с умеренным климатом большое значение имеют процессы ускорения твердения бетонов, что достигается применением быстротвердеющих цементов, тепловой обработкой (электропрогрев, пропаривание, автоклавная обработка), введением химических добавок и другими способами. К тяжёлым бетонам относится также силикатный бетон, в котором вяжущим является кальциевая известь.

Легкие бетоны изготавливают на гидравлическом вяжущем и пористых искусственных или природных заполнителях. Существует много разновидностей лёгкого бетона; они названы в зависимости от вида примененного заполнителя – вермикулитобетон, керамзитобетон, пемзобетон, перлитобетон, туфобетон и др.

Область применения легких бетонов – наружные стены и покрытия зданий, где требуются низкая теплопроводность и малый вес. Высокопрочный легкий бетон используется в несущих конструкциях промышленных и гражданских зданий (в целях уменьшения их собственного веса). К легким бетонам относятся также конструктивно-теплоизоляционные и конструктивные ячеистые бетоны. По способу образования пористой структуры и по виду вяжущего ячеистые бетоны разделяются на газобетоны и пенобетоны.

Особо легкие бетоны применяют главным образом как теплоизоляционные материалы.

Области применения бетона в современном строительстве постоянно расширяются. В перспективе намечается использование высокопрочных бетонов (тяжелых и легких), а также бетонов с заданными физико-техническими свойствами: малой усадкой и ползучестью, морозостойкостью, долговечностью, трещиностойкостью, теплопроводностью, жаростойкостью и защитными свойствами от радиоактивных воздействий. Для достижения этого потребуется проведение широкого круга исследований, предусматривающих разработку важнейших теоретических вопросов технологии тяжелых, легких и ячеистых бетонов: макро- и микроструктурной теорий прочности бетонов с учетом внутренних напряжений и микротрещинообразования, теорий кратковременных и длительных деформаций бетонов и др.

Бетону, старейшему, но всегда современному материалу, принадлежит большое будущее.

"Правила строительства", №4 6 /1, июль 2014

Правообладателем всех материалов сайта является ООО «Правила строительства». Полная или частичная перепечатка материалов в любых источниках запрещена.

Классификация бетона

Бетон - искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью.

Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: по основному назначению, виду вяжущего вещества и заполнителя и по структуре.

По назначению бетоны бывают следующих видов:

конструктивные - для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаменты, колонны, балки, плиты, панели перекрытий и др.);

специальные - жаростойкие, химически стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др.,

бетоны напрягающие, бетонополимеры, полимер-бетоны .

По виду вяжущего вещества бетоны бывают: цементные , изготовленные на гидравлических вяжущих веществах - портланд-цементах и его разновидностях; силикатные - на известковых вяжущих в сочетании с силикатными или алюминатными ком-понетами; гипсовые - с применением гипсоангидритовых вяжущих и бетоны на шлаковых и специальных вяжущих материалах.

Бетоны изготовляют на обычных плотных заполнителях, на естественных или искусственных пористых заполнителях; кроме того, разновидностью является ячеистый бетон, представляющий собой отвердевшую смесь вяжущего вещества, воды и тонкодисперсного кремнеземистого компонента. Он отличается высокой пористостью до 80...90% с равномерно распределенными порами размером 3 мм.

В связи с этим бетоны классифицируют также по структуре: плотная, поризованная, ячеистая и крупнопористая.

По виду заполнителя различают бетоны: на плотных заполнителях, пористых и специальных, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т. п.).

По показателям прочности при сжатии тяжелые бетоны имеют марки от 100 до 800. Марка бетона - одно из нормируемых значений унифицированного рода данного показателя качества бетона, принимаемых по его среднему значению. К различным видам бетонов устанавливаются требования по показателям, характеризующим прочность, среднюю плотность, водонепроницаемость, стойкость к различным воздействиям, упругопластические, теплофизические, защитные, декоративные и другие свойства бетонов.

Определенные требования предъявляются к материалам для приготовления бетона (вяжущим, добавкам, заполнителям), его составу и технологическим параметрам по изготовлению конструкций для их работы в конкретных условиях.

По показателям прочности бетона устанавливаются их гарантированные значения - классы. В соответствии с СТ СЭВ 1406-78 бетоны, предназначенные для зданий и сооружений, Делят на классы В, основной контролируемой характеристикой которых является прочность при сжатии кубов размером 150Х XI50X150 мм и соответственно цилиндров размером 150X300 мм. Для перехода от класса бетона (МПа) при нормативном коэффициенте вариации 13,5% применяют формулу

R ср.бет = В/0,778.

Долговечность бетона оценивают степенью морозостойкости. По этому показателю бетоны делят на марки от F15 до F1500. Качество бетона оценивают по водонепроницаемости, которая определяется максимальной величиной давления воды, при котором не наблюдается ее просачивания через контрольные образцы, изготовленные и испытанные на водонепроницаемость согласно требованиям действующих стандартов.

Материалы для тяжелого бетона(НАЧАЛО)!

Тяжелый бетон, применяемый для изготовления фундаментов, колонн, балок, пролетных строений мостов и других несущих элементов и конструкций промышленных и жилых зданий и инженерных сооружений, должен приобретать определенную прочность в заданный срок твердения, а бетонная смесь должна быть удобной в укладке и экономичной. При использовании в не защищенных от внешней среды конструкциях бетон должен иметь повышенные плотность, морозостойкость и коррозиестойкость. В зависимости от назначения и условий эксплуатации бетона в сооружении предъявляются соответствующие требования к составляющим его материалам, которые предопределяют его состав и свойства, оказывают влияние на технологию производства изделий, их долговечность и экономичность. Для приготовления тяжелых бетонов применяют портландцемент, пластифицированный портландцемент, портландцемент с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) и др. Цемент выбирают с учетом требований, предъявляемых к бетону (прочности, морозостойкости, химической стойкости, водонепроницаемости и др.), а также технологии изготовления изделий, их назначения и условий эксплуатации.

Марку цемента выбирают в зависимости от проектируемой прочности бетона при сжатии:

Для приготовления бетонной смеси применяется питьевая, а также любая вода, не содержащая вредных примесей (кислот, сульфатов, жиров, растительных масел, сахара), препятствующих нормальному твердению бетона. Нельзя применять воды болотные и сточные, а также воды, загрязненные вредными примесями, имеющие водородный показатель рН менее 4 и содержащие сульфаты в расчете на ионы SO 4 более 2700 мг/л и всех других солей более 5000 мг/л. Морскую и другую воду, содержащую минеральные соли, можно применять, если общее количество солей в ней не превышает 2%. Пригодность воды для бетона устанавливают химическим анализом и сравнительными испытаниями прочности бетонных образцов, изготовленных на данной воде и на чистой питьевой воде и испытанных в возрасте 28 сут п ря хранении в нормальных условиях. Воду считают пригодной, если приготовленные на ней образцы имеют прочность не меньше, чем у образцов на чистой питьевой воде, К добавкам для бетонов относятся неорганические и органические вещества или их смеси, за счет введения которых в контролируемых количествах направленно регулируются свойства бетонных смесей и бетонов либо бетонам придаются специальные свойства. В основу классификации добавок для бетонов положен эффект их действия. По этому признаку добавки для бетонов делят на следующие группы:

1. Регулирующие реологические свойства бетонных смесей. К ним относятся пластифицирующие, увеличивающие подвижность бетонных смесей; стабилизирующие, предупреждающие расслоение, и водоудерживающие, уменьшающие водоотделение.

2. Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов. К ним относятся добавки, замедляющие схватывание, ускоряющие схватывание и твердение, и противоморозные, т. е. обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах.

3. Добавки, регулирующие пористость бетонной смеси и бетона. К ним относятся воздухововлекающие, газообразующие и пенообразующие добавки, а также уплотняющие (воздухоудаляющие или кольматирующие поры бетона).

4. Добавки, придающие бетону специальные свойства : гидро-фобизующие, уменьшающие смачивание, повышающие противорадиационную защиту, жаростойкость; антикоррозионные, т. е. увеличивающие стойкость в агрессивных средах; ингибиторы коррозии стали, улучшающие защитные свойства бетона к стали; добавки, повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства.

5. Добавки полифункционального действия , одновременно регулирующие различные свойства бетонных смесей и бетонов: пластифицирующе-воздухововлекающие; пластифицирующие, повышающие прочность бетона, и газообразующе-пластифицирую-щие.

6. Минеральные порошки - заменители цемента . К этой группе относятся тонкомолотые материалы, вводимые в бетон в количестве 5...20%. Это золы, молотые шлаки, отходы камне-дробления и др., придающие бетону специальные свойства (жаростойкость, электропроводимость, цвет и др.).

В качестве пластифицирующих добавок наибольшее распространение получили поверхностно-активные вещества (ПАВ).

К ускорителям твердения цемента , увеличивающим нарастание прочности бетона, особенно в ранние сроки, относятся хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция и др.

Противоморозные добавки - поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и др. - понижают точку замерзания воды, чем способствуют твердению бетона при отрицательных температурах.

Для замедления схватывания применяют сахарную патоку и добавки СДБ, ГКЖ-10 и ГКЖ-94.

Песок - рыхлая смесь зерен крупностью 0,16...5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения массивных горных пород (природные пески). Природные пески по минералогическому составу подразделяются на кварцевые, полевошпатовые, известняковые, доломитовые. Из природных песков наибольшее применение для тяжелого бетона получили кварцевые пески.

В качестве мелкого заполнителя применяют пески повышенной крупности, крупные, средние и мелкие - природные и обогащенные; пески из отсевов дробления и обогащенные из отсевов дробления.

Зерновой состав песка имеет особое значение для получения качественного бетона. Песок для бетона должен состоять из зерен различной величины (0.16...5 мм), чтобы объем пустот в нем был минимальным; чем меньше объем пустот в песке, тем меньше требуется цемента для получения плотного бетона. Зерновой состав песка определяют просеиванием сухого песка через стандартный набор сит с размерами отверстий (сверху вниз) 10; 5; 2,5; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Высушенную до постоянной массы пробу песка просеивают сквозь сита с круглыми отверстиями диаметром 10 и 5 мм. Остатки на этих ситах взвешивают и вычисляют с точностью до 0,1%. ПРОДОЛЖЕНИЕ!

Материалы для тяжелого бетона(КОНЕЦ)!

Из пробы песка, прошедшего сквозь указанные выше сита, отвешивают 1000 г (G) песка и просеивают его последовательно сквозь набор сит с отверстиями размером 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Остатки на каждом сите взвешивают (G,) и вычисляют:

частный остаток на каждом сите - как отношение массы остатка на данном сите к массе просеиваемой навески (а;) - вычисляют с точностью до 0,1%:

аi = (Gi/G) 100,

полный остаток (Л,) на каждом сите - как сумму частных остатков на всех ситах с большим размером отверстий плюс остаток на данном сите - вычисляют с точностью до 0,1%:

Ai = a2.5 + a1,25 + ... + ai ,

где а2.5, a1,25, ... - частные остатки на ситах с большим размером отверстий начиная с сита размером отверстий 2,5 мм, %; а,- частный остаток на данном сите, %.

Модуль крупности песка М к (без фракций гравия с размером зерен крупнее 5 мм) определяют как частное от деления на 100 суммы полных остатков на всех ситах, начиная с сита с размером отверстий 2,5 мм и кончая ситом с размером отверстий 0,16 мм;

модуль крупности песка вычисляют с точностью до 0,1%:

Мк = (A 2 ,5 +А 1, 25 + A О ,63 + А0,315+ A о,16)/ 100.

По величине модуля крупности песок делят на повышенной крупности М к - З...3,5, крупный с М к > 2,5, средний М к = 2,5...2,0, мелкий Мк = 2,0...1,5 и очень мелкий М к = 1,5...1,0;

полные остатки на сите № 063 (% по массе) соответственно равны: 65...75, 45...65, 30...45, 10...30 и менее 10.

Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать указанному и на графике (рис. 6.1). При этом учитывают только зерна, проходящие через сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм.

В Качестве КРУПНОГО заполнителя для тяжелого бетона применяют гравий и щебень из горных пород или щебень из гравия размером зерен 5...70 мм.

Гравий - зерна окатанной формы и гладкой поверхности размером 5...70 мм, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород. Качество гравия характеризуется: зерновым составом и формой зерна, прочностью, содержанием зерен слабых пород, наличием пылевидных и глинистых примесей, петрографической характеристикой, плотностью, пористостью, пустотностью и водопоглощением. Для бетона наиболее пригодна малоокатанная (щебневидная) форма зерен, хуже яйцевидная (окатанная), еще хуже пластинчатая и игловатая, понижающие прочность бетона.

Часто гравий залегает вместе с песком. При содержании в гравии песка 25...40% материал называют песчано-гравийной смесью. Гравий, подобно песку, может содержать вредные примеси пыли, ила, глины, органических кислот..

Оценку прочности гравия производят испытанием на дробимость в цилиндре. Последняя определяется путем раздавливания пробы гравия в цилиндре статической нагрузкой. После этого пробу просеивают через сито с размером отверстия, соответствующим наименьшему размеру зерна в исходной пробе гравия, и устанавливают величину потери в массе. В зависимости от этой величины гравий делят на марки: Др8 (при потере в массе до 8%), Др12 (свыше 8 до 12%), Др16 (свыше 12 до 16%) и Др24 (свыше 16 до 24%).

Для конструкции промышленных и гражданских зданий прочность зерен гравия должна быть более чем в 1,5...2 раза выше прочности бетона.

По степени морозостойкости гравий делят на марки F 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300. Морозостойкость гравия определяют непосредственным замораживанием или испытанием в растворе сернокислого натрия. Гравий считают морозостойким, если в насыщенном водой состоянии он выдерживает без разрушения многократные (15 циклов и более) попеременные замораживание при температуре -17°С и оттаивание. При этом потеря в массе после испытания составляеyt более 5%. Для марок F 15 и 25 допускается потеря массы 10%

Хорошим зерновым составом гравия считается тот, в котором имеются зерна разной величины, что создает наименьшую пустотность. Зерновой состав гравия определяется просеиванием 10 кг сухой пробы через стандартный набор сит с размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм. Зерновой состав каждой фракции или смеси нескольких фракций гравия должен находиться в пределах, указанных на графике рис. 6.3. За наибольшую крупность зерен гравия D наиб принимают размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 10% навески, и за наименьшую крупность гравия Dнаим - размеры отверстия одного из верхних сит, через которое проходит не более 5% просеиваемой пробы. Ниже приведены значения полных остатков на контрольных ситах при рассеве гравия (шебня) фракций от 5 (3) до 10 мм, свыше 10 до 20; свыше 20 до 40 и свыше 40 до 70 мм.

Щебень получают путем дробления массивных горных пород, гравия, валунов или искусственных камней на куски размером 5... 120 мм. Для приготовления бетона обычно используют щебень, полученный дроблением плотных горных пород, гравия, доменных и мартеновских шлаков. Дробление производят в камнедробилках. При этом получают не только зерна щебня, но и мелкие фракции, относящиеся по крупности к песку и пыли. Зерна щебня имеют неправильную форму. Лучшей считается форма, приближающаяся к кубу и тетраэдру. Вследствие шероховатой поверхности зерна щебня лучше сцепляются с цементным камнем в бетоне, чем гравий, но бетонная смесь со щебнем менее подвижна.

По дробимости, морозостойкости, зерновому составу, износу к щебню предъявляют такие же требования, как и гравию.

В зависимости от формы зерен ГОСТ 8267-82 устанавливает три группы щебня из естественного камня: кубовидную, улучшенную и обычную. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в них не превышает соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пластинчатой и игловатой форме зерен относят такие, в которых толщина или ширина их меньше длины в 3 раза и более.

Свойства бетонной смеси

Тяжелый бетон должен приобрести проектную прочность к определенному сроку и обладать другими качествами, соответствующими назначению изготовляемой конструкции (водостойкостью, морозостойкостью, плотностью и т. д.). Кроме того, требуется определенная степень подвижности бетонной смеси, которая соответствовала бы принятым способам укладки ее.

Бетонная сместь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из новообразований, образовавшихся при взаимодействии вяжущего с водой, непрореагированных частиц клинкера, заполнителя, воды, вводимых специальных добавок и вовлеченного воздуха. Ввиду наличия сил взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы и воды эта система приобретает связанность и может рассматриваться как единое физическое тело с определенными реологическими, физическими и механическими свойствами.

Определяющее влияние на эти свойства будут оказывать количество и качество цементного теста, которое, являясь дисперсной системой, имеет высокоразвитую поверхность раздела твердой и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления и повышению связанности системы.

Удобоукладываемость – это св-во заполнять форму при данном виде уплотнения. Хар-ся подвижностью, жесткостью и связанностью.

Подвижность бетонной смеси - способность ее растекаться под собственной массой. Для определения под. вижности используют конус (рис. 6.4), который послойно в три приема заполняют бетонной смесью, уплотняя штыкованием. После уплотнения последней форму снимают. O6paзовавшийся при этом конус бетонной смес ч под действием собственной массы оседает. Величина осадки конуса (см) служит оценкой подвижности бетонной смеси. По этому показателю различают смеси подвижные (пластичные) с осадкой конуса 1...12 см и более и жесткие, которые практически не дают осадки конуса, однако при воздействии вибрации последние обладают различными формовочными свойствами. Для оценки жесткости этих смесей используют свои методы.

Показатель жесткости бетонной смеси определяют на специальном приборе (рис. 6. 5), который состоит из цилиндрического сосуда с внутренним диаметром 240 мм и высотой 200 мм с закрепленным на нем устройством для измерения осадки бетонной смеси в виде направляющего штатива, штанги и металлического и ска и шестью отверстиями. Прибор устанавливают на виброплощадку и плотно к ней прикрепляют. Затем в сосуд помещают ме таллическую форму-конус с насадкой, который с помощью специального кольца-держателя закрепляют в приборе и заполняют тремя слоями бетонной смеси. Затем удаляют форму-конус, поворачивая штатив, устанавливают на поверхности бетонной смеси диск и включают виброплощадку. Вибрирование с амплитудой 0,5 мм продолжают до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из двух отверстий диска. Время вибрирования (с) и определяет жесткость бетонной смеси. Классификация бетонных смесей по степени их жесткости (удобоукладываемости) приведена в табл. 6. 2.

Таблица 6.2. Классификация бетонных смесей

На подвижность бетонной смеси влияет ряд факторов: вид цемента, содержание воды и цементного теста, крупность заполнителей, форма зерен, содержание песка.

Введение в бетонную смесь ПАВ, например СДБ, повышает подвижность бетонной смеси и уменьшает ее водопотребность. Положительное воздействие на подвижность смеси оказывают суперпластификаторы (С-3, 10-03, 40-03 и др.). Их эффективность выше в подвижных смесях, они позволяют снизить водопотребность смеси на 20...25%.

Вместе с тем следует учитывать, что подвижность смеси со временем уменьшается вследствие физико-химического взаимодействия цемента с водой.

Связанность- хар-ет однородность строения бетона.

Проектирование состава бетона

Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 м 3 бетонной смеси, при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необходимой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона.

Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по массе (реже по объему) между количествами цемента, песка и щебня (или гравия) с указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу. Поэтому в общем виде состав бетонной смеси выражают соотношением цемент: песок:щебень = 1: х:у при В/Ц = z (например, 1:2,4:4,5 при В/Ц = 0,45).

Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), принимаемый для материалов в сухом состоянии, и производственный (полевой) - для материалов с естественной влажностью.

К моменту расчета состава бетонной смеси нужно определить качество исходных материалов: цемента, воды, песка и щебня (гравия) - согласно требованиям ГОСТов.

В зависимости от условий, в которых будет находиться бетон в сооружении или конструкции, к нему могут предъявляться также и другие требования, например степень морозостойкости, стойкость к воздействию агрессивных вод, водонепроницаемость. Высокая морозостойкость и непроницаемость плот-ноуложенного бетона регулируются В/Ц и расходом вяжущего, отсюда вытекает необходимость нормирования В/Ц в гидротехническом, дорожном и других специальных бетонах.

Расчет состава бетона производят в следующем порядке-определяют цементно-водное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности и расход воды; рассчитывают потребный расход цемента, а затем щебня (или гравия) и песка-проверяют подвижность (жесткость) бетонной смеси при отклонениях этих показателей от проекта; производят корректирование состава бетонной смеси; приготовляют образцы для определения прочности и испытывают в заданные сроки; пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный.

Определение цементно-водного отношения производят по следующим формулам:

для бетонов с Ц/В = 2,5

Определение расхода воды . Оптимальное количество воды в бетонной смеси (водосодержание, л/м 3) должно обеспечивать необходимую подвижность (или жесткость) бетонной смеси. Количество воды для затвердения 1 м 3 бетонной смеси для всех расчетов в соответствии с ОНТП 07-85 принимается равным 200 л независимо от вида, жесткости и подвижности бетонных смесей.

Определение расхода цемента . При определенном из формулы значении Ц/В и принятой водопотребности бетонной смеси В рассчитывают ориентировочный расход цемента, кг/м 3 бетона:

Расход цемента на 1 м 3 бетона должен быть не менее минимального. Если расход цемента на 1 м 3 бетона окажется ниже допустимого, то необходимо довести его до ■ нормы или ввести тонкомолотую добавку.

Определение расхода заполнителей (песка и щебня или гравия) на 1 м 3 бетона. Для определения расхода песка и щебня (гравия) задаются двумя условиями:

1) сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона (л) равна 1 м 3 (1000 л) уплотненной бетонной смеси:

где Ц, В, П, Щ - содержание цемента, воды, песка и щебня, (гравия)< кг/м 3 ; q u , q b , g n , Q m - плотности этих материалов,кг/м 3 ;

2) цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен:

где Упуст.щ(г) - пустотность щебня или гравия в стандартном рыхлом состоянии (в формулу подставляется в виде относительной величины); а - коэффициент раздвижки зерен щебня (или избытка раствора); для жестких смесей а= 1,05...1,20, для подвижных смесей а= 1,2...1,4 и более; q h . щ (Г > - насыпная плотность щебня (гравия), кг/л; Q m (г >-плотность щебня (гравия),кг/л.

Коэффициент а определяет отношение между песком и щебнем в бетоне.

После определения расхода щебня или гравия рассчитывают расход песка (кг/м 3) как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов крупного заполнителя, цемента и воды:

Если гравий или щебень составляют из нескольких фракций, то необходимо заранее установить оптимальное соотношение между ними, пользуясь графиком наилучшего зернового состава или подбирая смесь с минимальным количеством пустот.

Проверка подвижности бетонной смеси . После произведенного предварительного расчета состава бетона делают пробный замес и определяют осадку конуса или жесткость. Если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то увеличивают количество цемента и воды без изменения цементно-водного отношения. Если подвижность будет больше требуемой, то добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель, сохраняя соотношения их постоянными. Таким путем добиваются заданной подвижности бетонной смеси.

Уточнение расчетного состава бетона на пробных замесах. Производят опытные замесы бетона при трех значениях водо-цементного отношения, из которых одно принимают расчетное, а два других больше или меньше на 10...20%. Количество цемента, воды, песка и щебня (гравия) для бетона с водоцементным отношением, не равным расчетному, определяют по вышеизложенному методу. Из каждой приготовленной смеси готовят по три образца куба размером 20X20X20 см, которые выдерживают в нормальных условиях и испытывают в возрасте 28 сут при определении класса бетона (или в другие сроки). По результатам испытаний строят график зависимости прочности бетона от цементно-водного отношения, с помощью которого выбирают Ц/В, обеспечивающее получение бетона заданной прочности.

При пробных замесах проверяют также подвижность или жесткость бетонной смеси (она должна удовлетворять проектной), определяют ее плотность и по результатам испытания пробных замесов вносят соответствующие коррективы в рассчитанный состав бетона. При изменении содержания песка и щебня (гравия) учитывают их влажность.

Свойства бетона

Прочность бетона. В конструкциях зданий и сооружений бетон может находиться в различных условиях работы, испытывая сжатие, растяжение, изгиб, скалывание. Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, степени уплотнения бетонной смеси и условий твердения. Основными факторами при этом оказываются активность цемента и водоцементное отношение.

Для получения удобоукладываемой бетонной смеси отношение воды к цементу обычно принимают В/Ц = =0,4..,0,7, в то время как для химического взаимодействия цемента с водой требуется не более 20% воды от массы цемента. Избыточная вода, не вступившая в химическое взаимодействие с цементом, испаряется из бетона, образуя в нем поры, что ведет к снижению плотности и соответственно прочности бетона. Исходя из этого, прочность бетона можно повысить путем уменьшения водоцементного отношения и усиленного уплотнения.

Наряду с активностью и качеством цемента, водоцементным отношением и качеством заполнителей на прочность бетона в значительной степени влияют степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона.