Основные характеристики бетона

КАК ПОЛУЧАЮТ И ПРИМЕНЯЮТ БЕТОН

Получение его происходит благодаря обжигу до спекания искусственной массы материалов, выверенных с большой точностью, с содержанием углекислого кальция (который есть в чистом или мергелистом известняке и др.) и глины (также может быть разной: известковой, мергель и прочие) с последующим тонким помолом либо шлакопортландцемент (если сопоставить с портландцементом, то схватывание и твердение происходит медленнее в первые дни). Но нельзя поспорить с его стойкостью против действия минерализованных вод (в сопоставлении его с портландцементом), потому применение его возможно для массивных бетонных и железобетонных конструкций, гидротехнических сооружений ,монолитные лестницы изготовление которых производит компания — DNK-Spiral.ru. Может участвовать в растворах для каменной кладки, в изготовлении полов и бетонных камней.

Заданные качественные показатели бетона определяются установлением состава бетонной массы, марки цемента и качества заполнителей. Чтобы рассчитать расход цемента на один кубический метр бетона должны быть учтены требования необходимой прочности и плотности, экономичности бетона и пластичного состояния бетонной массы. Если необходимо возвести железобетонное сооружение, которое будет находиться на открытом пространстве или в воде, то расход цемента, как правило, составит 250 кг/м3, а для конструкций и приспособлений внутри помещений – не меньше 220 кг/м3.

Железобетонные сооружения требуют обычного бетона.

Стены здания и легкие перекрытия нуждаются в легком бетоне (можно использовать шлакобетон).

Теплоизоляция требует особо легких (пено- и газобетон).

Разновидности пигментов и их свойства

Пигменты обычно представляют собой сухие порошки, в основе которых лежит оксид железа или медный фталоцианин. Последняя основа по качеству несколько лучше, она способна обеспечить максимальную яркость и долговечность оттенка. Пигменты для бетона воздействуют по одинаковому принципу: процесс предполагает поглощение и отражение определенных световых волн.

Пигменты отличаются коррозионной, температурной, световой и химической устойчивостью. Например, существую пигменты, которые наиболее уязвимы к нагреву, среди них: синий, зеленый, железооксидный желтый. При этом потери от света происходят при 700°C. Стандартные красителей экологичны, поэтому их используют при отделке жилых помещений. В промышленных условиях при изготовлении бетонной смеси используются следующие пигменты для бетона:

• технический углерод;
• двуокись титана;
• умбра;
• окись хрома.

Эти ингредиенты подбираются и дозируются не по объему массы, а по количеству цемента. Используя выбранный состав, вы должны проверить его действие на эталонных пробах. Это позволит избежать неприятных сюрпризов, ведь многие порошки попросту не способны окрашивать крупные фракции заполнителей по типу щебня. Помимо вышеупомянутых пигментов, сегодня известны кислотные красители, которые применяются методом протравливания затвердевшего бетона. Иногда такие составы используются для конструкций, которые эксплуатировались в течение длительного времени.

Виды бетонов.

В настоящее время в строительстве используют различные виды бетона. Разобраться в их многообразии помогает классификация бетонов. Бетоны классифицируют:

1. по средней плотности;
2. по виду вяжущего вещества;
3. по назначению.

Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов. По плотности бетоны делят на:

• особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/м3;
• тяжелые — 1800…2500;
• легкие -500… 1800;
• особо легкие — менее 500 кг/м3.

Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях — стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон).

Тяжелые бетоны с плотностью 2100…2500 кг/ кубетон м. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз). Облегченный бетон с плотностью 1800…2000 кг/ кубетонм. получают на щебне из горных пород с плотностью 1600…1900 кг/куб, м.

Легкие бетоны изготовляют на пористых заполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза, туф). К особо легким бетонам относятся ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получают вспучиванием вяжущего, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальных способов, и крупнопористый бетон на легких заполнителях.

Главной составляющей бетона, во многом определяющей его свойства, является вяжущее вещество, по виду которого различают бетоны: цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, полимерцементные и специальные. Цементные бетоны приготовляют на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и его разновидностях (около 65% от общего объема производства), успешно используют бетоны на шлакопортландцемента (20…25%) и пуццолановом цементе. К разновидностям цементных бетонов относятся: декоративные бетоны, (на белом и цветных цементах), бетоны для самонапряженных конструкций (на напрягающем цементе), бетоны для специальных целей (на глиноземистом и безусадочном цементах).

Силикатные бетоны готовят на основе извести. Для производства изделий в этом случае применяют автоклавный способ твердения.

Гипсовые бетоны готовят на основе гипса. Гипсовые бетоны применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные — пуццолановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью. Применение — объемные блоки санузлов, конструкции малоэтажных домов.

Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках, затворенных щелочными растворами. Эти бетоны еще только начинают применяться в строительстве.

Полимербетоны изготовляют на различных видах полимерного связующего, основу которого составляют смолы (полиэфирные, эпоксидные, карбамидные) или мономеры (фурфуролацетоновый), отверждаемые в бетоне с помощью специальных добавок. Эти бетоны более пригодны для службы в агрессивных средах и особых условиях воздействия (истирание, кавитация).

Полимерцементные бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы и латексы).

Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущих веществ. Для кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло с кремнефтористым натрием, фосфатное связующее.

В качестве специальных вяжущих используют шлаковые, нефелиновые и стеклощелочные, полученные из отходов промышленности.

Бетоны применяют для различных видов конструкций, как изготовляемых на заводах сборного железобетона, так возводимых непосредственно на месте эксплуатации (в гидротехническом, дорожном строительстве).

В зависимости от области применения различают:

• обычный бетон для железобетонных конструкций (фундаментов, колон, балок перекрытий и мостовых конструкций);
• гидротехнический бетон для плотин, шлюзов, облицовки каналов, водопроводно-канализационных сооружений;
• бетон для ограждающих конструкций (легкий);
• бетон для полов, тротуаров, дорожных и аэродромных покрытий;
• бетоны специального назначения (жароупорный, кислотостойкий, для радиационной защиты).

Общие требования ко всем бетонам и бетонным смесям следующие:

До затвердевания бетонные смеси должны легко перемешиваться, транспортироваться, укладываться (обладать подвижностью и удобоукладываемостью), не расслаиваться; бетоны должны иметь определенную скорость твердения в соответствии с заданными сроками распалубки и ввода конструкции в эксплуатацию; расход цемента и стоимость бетона должны быть минимальными.

Характеристика марок бетона по водонепроницаемости

Таблица выбора марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости.

Рынок предлагает огромный выбор стройматериалов. И далеко не всегда обычный потребитель может определить необходимую для него марку. Поэтому следует ознакомиться с возможной маркировкой и применением этих марок смесей уже на практике. Существует таблица соответствия класса прочности бетона его марке.

По ГОСТ к маркам имеются требования, которые необходимы для достижения нужного результата. Чаще всего используют марки бетона по водонепроницаемости не ниже по уровню, чем W6. У каждой марки есть ограничения. Именно благодаря маркам можно понять, какое давление воды способен выдержать бетонный раствор.

Выделяются показатели, которые определяют взаимодействие бетона с водой. Это:

• прямые (уровень водонепроницаемости, который соответствует марке, и коэффициент возможной фильтрации);
• косвенные (отношение воды и цемента, ее поглощение в соответствии с массой).

В бытовых условиях чаще обращается внимание на первый показатель – водонепроницаемость бетона, его считают ориентировочным. Оставшиеся три компонента используют реже, и то в процессе производства смеси либо в научных экспериментах. Каждая марка характеризует степень взаимодействия влаги с бетоном, которая может быть как меньше, так и больше. Основными марками считают такие:

1. W4. У нее нормальная степень проницаемости. Это значит, что поглощаемый уровень влаги находится в пределах нормы, однако использование для построек с хорошим уровнем гидроизоляции не подходит.
2. W6. Проницаемость влаги понижена. В отличие от предыдущего, он среднего качества, более влагонепроницаемый, и его применяют в строительных работах больше всего.
3. W8. Смесь с низкой водонепроницаемостью. Пропускает влагу в маленьких количествах. Смесь получается дороже предыдущей.

Марки, которые идут дальше в ряду, становятся более гидрофобными. Самой стойкой к влаге является смесь W20, но используют ее редко из-за высокой цены. Поэтому применяют W10-W20 для строительства водохранилищ, бункеров или гидротехнических сооружений. У них есть еще одно, довольно положительное, качество – морозостойкость

Важно уметь подбирать класс бетона и его назначение. Так, чтобы произвести заливку фундаменту, необходимо сделать W8, при этом сделать дополнительную гидроизоляцию. Штукатурить стены в помещении с нормальной влажностью можно с помощью W8-W14. Когда помещение холодное и сырое, лучше использовать более высокие маркировки, при этом делая дополнительную обработку специальным грунтовым составом

Отделывая внешние стены дома, необходимо применять высшие марки, чтобы обеспечить самый лучший уровень водонепроницаемости

Это важно потому, что будут постоянные изменения в окружающей среде, и сырость не должна проникать в дом

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.

Плюсы и минусы разных материалов

Шлакобетон:

ПреимуществаНедостаткиНизкая цена.Необходима дополнительная теплоизоляция.Простая технология кладки.Нуждается в постоянном поливании водой в период набора прочности.Бывает пустотелым, поэтому весит меньше.При нарушении технологии производства вреден.Пожаробезопасен.Обязательна отделка.Долгий срок службы.Трудность при прокладке коммуникаций.

Шлакобетон можно готовить самому или покупать уже отлитые блоки. Назначение зависит от марки прочности.

Хороший материал должен быть светлого цвета, в темном шлакобетоне высокий процент несгоревших частиц, а это делает его менее прочным и более пожароопасным. Перед приготовлением наполнитель должен храниться как минимум полгода на свежем воздухе, чтобы все вредные вещества выветрились. Несущие стены строят из марки М50, сфера применения более низких марок ‒ теплоизоляция.

ПреимуществаНедостаткиПрекрасная теплоизоляция.Плохая гидроизоляция.Легкая обработка.Низкая прочность.Небольшой вес.Продуваемость кладки.Огнестойкий.Хрупкость.Невысокая цена.Нельзя строить при низких температурах и высокой влажности.

Газобетон относится к ячеистым разновидностям бетона, которые отличаются пористой структурой, благодаря этому они быстрее нагреваются и сохраняют тепло.

Но утеплять их все равно нужно, чтобы дом не остывал. Этот материал нельзя использовать для цоколя из-за низкой прочности, в помещениях с повышенной влажностью лучше отказаться от него или продумать гидроизоляцию. Несущие стены возводят из марок D1000‒D1200.

Пенобетон:

ПреимуществаНедостаткиЭкономичный.Хрупкость.Легкий.Замедленный набор прочности.Быстрое строительство.Высокое влагопоглощение.Пожаробезопасность.Рекомендуют на ленточном фундаменте.Теплоизоляция.Перед отделкой лучше выждать около года для полного набора прочности с начала процесса твердения.

Пенобетон — разновидность ячеистых строительных материал на основе цемента. Хотя прочность газобетона несколько больше, у пенобетона есть другие плюсы.

Он поглощает меньше влаги, так как пузырьки воздуха внутри не соприкасаются друг с другом. Кроме того, для кладки блоков используют цементный раствор, который стоит дешевле, чем клей. Назначение марок от D1100 — возведение несущих стен.

Керамзитобетон:

Преимущества материалаНедостаткиВысокая прочность.Сложно обрабатывать по сравнению с ячеистым.Звукоизоляция.Высокая цена относительно ячеистого.Влагостойкость.Хрупкость по сравнению с тяжелыми типами.Теплоизоляция.Сложно сделать его своими силами.Широкая область применения.Нужна отделка.

6. Теплоизоляция.Низкие марки легких бетонов иногда используют для теплоизоляции, но на рынке у них много конкурентов по качеству, цене и занимаемому пространству, поэтому здесь мы не будем подробно останавливаться на этом вопросе.7. Отделка.В последнее время бетон вошел в моду как отделочный материал.Для этого применяют особый вид — полимерный штампованный.

Он обеспечивает хорошую паропроницаемость, устойчив к перемене температур, ему легко придать нужный цвет. Подходит как для внутренней, так и наружной отделки.8. Бассейн.В этой сфере используют тяжелый материал с водопроницаемостью не ниже W6 и морозостойкостью F100, если сооружение будет расположено на улице. Марки бетона для самой чаши лучше выбирать, начиная с М300.9. Дорожки.Для благоустройства участка можно ограничиться тяжелым бетоном марок М200‒М300.

Добавки для бетона

Добавки в бетон позволяют улучшить качество раствора без значимых материальных затрат. Такие компоненты делятся на несколько групп, среди них:

• добавки для морозостойкости;
• ускорители набора прочности;
• самоуплотняющиеся добавки;
• суперпластификаторы;
• добавки для подвижности;
• модификаторы;
• комплексные добавки.

Что касается суперпластификаторов, то они необходимы для повышения подвижности смеси и увеличения прочности материала. Суперпластификаторы придают материалу плотность и водонепроницаемость. Это снижает расход дорогостоящего цемента для обеспечения прочности.

Изучая добавки в бетон, вы должны обратить особое внимание на ускорители набора прочности. Они позволяют повысить скорость набора прочностных характеристик

Происходит это в течение первых трех суток. Довольно часто в процессе производства раствора используются добавки для сохранения подвижности. Они востребованы при длительных перевозках и в жаркое время года.

При пониженных температурах используются добавки для морозостойкости. А вот модификаторы улучшают эксплуатационные характеристики. Это позволяет получать высокопрочный бетон на основе цемента и заполнителей. Производство бетона может предусматривать использование добавок для самоуплотнения. Это упрощает бетонирование тонкостенных и армированных конструкций.

На бетонную смесь комплексно воздействуют соответствующие добавки. Они удобны тем, что избавляют производителя от необходимости покупки компонентов для обеспечения нужных свойств. Использование таких ингредиентов исключает взаимодействие некоторых химических элементов, что может привести к негативным последствиям.

По функциональному назначению

Тип бетонной смеси в первую очередь зависит от будущего предназначения и типа эксплуатации возводимой конструкции из бетона. В зависимости от требований используют необходимые бетонные смеси. Обычно рассматриваются вопросы связанные с различными экстремальными условиями эксплуатации ЖБИ, например может требоваться повышенная устойчивость к сульфату, а так же огнеупорность, или устойчивость к вибрациям и.т.д.

Таким образом, по этому показателю отличают бетон общего назначения и бетон специального назначения, а так же бывает гидротехнический бетон и специальный бетон используемый для строительства аэродромов.

• Бетон общего назначения используется для строительства фундаментов, плит перекрытий, различных балок и всевозможных колонн, и других железо-бетонных конструкций.
• Бетон специального назначения применяется при строительстве: мостов, дорог и других конструкций, при использовании которых материал будет подвергаться особым условиям использования, например такой специальный бетон используется при возведении корпусов атомных станций, для предотвращения утечек радиации, так же бывает бетон устойчивый к огню и воздействию различных кислот.
• Гидротехнический бетон используется при возведении дамб, гидроэлектростанций, водонапорных конструкций.

Прочность бетона — это так же одна из важнейших технических характеристик бетона, которая в принципе не зависит от классификации бетона. Прочность бетона зависит от количества добавляемого вяжущего вещества и типа используемого заполнителя. Чем больше цемента добавляется в бетонную смесь, тем соответственно выше получается марка (класс) бетонной смеси. Чем прочнее заполнитель, тем прочнее будет бетон.

Виды бетонов по типу вяжущего вещества

По виду основного вяжущего вещества классифицируют бетоны.

Среди них выделяют:

1. Цементные. На основе цемента различных марок, самый распространённый и востребованный вид бетонных смесей. Их используют для внутренних и наружных строительных работ. Востребованные марки бетона, изготовленные на основе портландцемента.
2. Специальные. В зависимости от назначения в цементные смесей добавляют разного рода наполнители, к примеру, металлическую мелкодисперсную стружку для прочности. Добавление магнезита повышает жароустойчивость, барита увеличивает защитные свойства материала от проникновения рентгеновского, радиационного излучения.
3. Железобетон. Армирование бетонных конструкций металлом.
4. Шлакощелочной. Изготавливают из шлакощелочного цемента, в состав которого входит измельченный шлак. При добавлении щелочных компонентов, происходит химическая реакция между алюмсиликатами, глинистыми компонентами. Пор техническим характеристикам, морозостойкости, водонепроницаемости, прочности превосходит бетон на основе цемента. Утилизируются отходы производства, шлак. Перспективное направление развития строительной отрасли.
5. Пенобетон. Вспененная цементная смесь, с добавлением песка, воды, строительного фиброволокна. Отличается низкой теплопроводностью, хорошими показателями влагостойкости. Различают конструктивный, теплоизоляционный пенобетон, соответственно маркируется.
6. Газобетон. Пористый материал, изготавливается методом автоклавирования. Низкая теплопроводность, но может впитывать влагу.
7. Фибробетон. Насыщение цементной смеси фиброволокном придаёт ему дополнительную прочность. Происходит этот процесс за счёт скрепления всех компонентов между собой множеством мелких волокон.
8. Арболит. Блоки изготовленные на основе цемента и стружки дерева. Теплый материал, но впитывает влагу.
9. Кевларобетон. Изготавливается на основе мраморной, граничной крошки, полиэфирных смол, жидкого стекла с добавлением катализатора. Получается имитация натурального камня. Либо по технологии на основе цементных окатышей, с использованием гравитационной бетономешалки.
10. Полимерцементный. К цементу добавляют полимерные наполнители, смолы. Бетонная смесь приобретает дополнительную прочность, отличаются высокой водонепроницаемостью.
11. Гипсовый. Используется для отделочных внутренних строительных работ. Добавление пластификаторов, фибры, других компонентов повышает прочность, влагостойкость.
12. Силикатный. Делают на основе кремнезёма, гидрата оксида кальция. Автоклавная высокотемпературная обработка повышает прочность.

Универсальные свойства бетонной смеси в том, что в зависимости от состава компонентов, добавок получают материалы с широким диапазоном технических характеристик.