Бетон как основа строительства

Строительная сфера деятельности человека считается той отраслью, в которой задействован самый широкий перечень материалов, как природного, так и искусственного происхождения. Но самым, пожалуй, основным материалом, без которого не может обойтись ни одна стройка, является бетон. Обусловлено это тем, что данный материал позиционируется как особо прочный искусственный камень, который получают методом затвердевания специальных смесей.

Отдельно стоит отметить тот факт, что в бетон нередко вводятся добавки определённого свойства, которые, с одной стороны, обеспечивают конечному продукту требуемые качества, а с другой – улучшают его эксплуатационные характеристики. Ну а если данный продукт приобретать у производственной компании ОАО «Строй-Бетон», то тут потребителю могут предложить самый широкий его ассортимент. То есть, это может быть бетон на основе цемента, гипса, силиката, а также иметь смешанную или специальную структуру.

Востребованность железобетона

На современном строительном рынке особой актуальностью пользуются изделия из железобетона. И дело здесь в том, что бетонная смесь даёт возможность изготавливать строительные конструкции любой сложности. При этом они практически всегда отличаются относительно низкой себестоимостью, поскольку в их производстве применяется местное сырьё, в то время как все процессы автоматизированы.

Как обманывают на продаже бетона для строительства дома? #строительство #частныйдом #бетон

Наравне с экономической обоснованностью использования железобетонных конструкций, актуальность данному факту придаёт долговечность и огнестойкость материала. Ну а то обстоятельство, что изделия из бетона имеют низкую прочность на растяжение, нивелируется методом армирования. Таким образом, бетонные элементы зданий и сооружений способны выдерживать самые серьёзные нагрузки, в том числе легко перенося самые экстремальные температурные режимы.

Виды бетонов

Когда требуется возвести какую-либо защитную конструкцию по типу саркофага вокруг разрушенного энергоблока вокруг АЭС, то здесь применяются особо тяжёлые бетоны, плотность которых достигает показателя свыше 2500 кг/м3. А вот для несущих конструкций зданий различного значения могут уже использоваться тяжёлые бетоны с плотностью от 2200 до 2500 кг/м3. Впрочем, в данном качестве вполне хорошо показывают себя и облегчённые бетоны с плотностью от 1800 до 2200 кг/м3.

Для строительства наружных ограждающих конструкций уже используются лёгкие бетоны, плотность которых варьируется в пределах 500-1800 кг/м3. Ну а особо лёгкие бетоны с плотностью до 500 кг/м3, в силу своей пористой структуры, в большинстве случаев применяются в качестве изоляции. И, поскольку производственные предприятия готовы предложить потребителю серьёзную линейку продукции подобной направленности, то очень важно ещё на стадии проектирования строительных конструкций задавать бетонным элементам необходимые параметры – степень водонепроницаемости, морозостойкости, прочности и однородности.

Источник: express-novosti.ru

Пропорции бетона: что входит в состав бетона и расчет компонентов для раствора

Окружающий мир невозможно представить без современной архитектуры. При этом важно помнить, что бетон является, без преувеличения, основным материалом, используемым в строительстве. Аналогичный материал применяли ещё в Древнем Египте. Применяя цемент для различных целей важно применять правильные пропорции бетона, подходящие к конкретному случаю.

Что такое бетон

Физические особенности бетона определяются тем, из чего он состоит и каким образом был изготовлен. Для того, чтобы лучше разобраться в этом, необходимо уделить внимание его компонентам.

Цемент

Этот элемент можно считать основным в процессе приготовления бетона. Законодательство предусматривает, что его качество должно соответствовать TP-166-04, ГОСТ 31108-2003 и СНиП 2.03.11-85.

Для того, чтобы убедиться, что цемент является качественным, надо, чтобы он соответствовал определённым условиям. Вот некоторые из них:

1. Тонкость помола должна достигать 350-380 кв. метров на килограмм. Отличаться от указанной нормы он может, но не более, чем на 10%.
2. Раствор через 2-3 часа должен показать первые признаки того, что он схватывается. Процесс должен завершиться после того, как пройдут 4-5 часов.

Использование заполнителей

В этом качестве используются: песок, гравий или их сочетания, которые выполняют следующие функции:

• Благодаря добавкам бетон становится гораздо более прочным.
• Заполнители удешевляют использование бетона – ведь песок и камни стоят дешевле, чем цемент.

Важно отметить, что строительный песок отличается от обычного. Разница состоит в форме большинства его песчинок – у строительного песка они имеют округлую форму и примерно равную величину. Кроме того, в его составе присутствует немного глины, которая обеспечивает увеличение его пластичности.

В качестве крупноразмерного заполнителя чаще всего используются гранитная крошка, гравий или щебень. Первый вариант применяется для производства наиболее прочных марок бетона (например, М 500). Для М 350 и слабее используются гравий и щебень.

Этот компонент можно назвать вторым по важности. Используется чистая вода. Однако необходимое её количество определяется с учётом водопоглощения цементом и в зависимости от наличия и состава специальных добавок.

Применение добавок

Использование дополнительных веществ при производстве бетона преследует такие цели:

1. Придание бетону определённых желаемых свойств.
2. Ускорение затвердения цементной смеси.

Необходимость применения добавок и пластификаторов определяется конкретным использованием бетона.

Применение

В строительстве этот материал применяется на каждом шагу. Из него делают не только стены, но и несущие балки. Там, где требуется повышенная прочность, используется армированный бетон, в котором внутри для увеличения прочности находятся металлические штыри.

Этот материал имеет много сфер применения:

• при строительстве зданий и сооружений;
• выполнение ремонтных работ;
• военная отрасль;
• применение в дизайнерских целях;
• использование в горнодобывающей отрасли;
• строительство объектов в нефтедобывающей или газовой отрасли.

Конкретные свойства бетона зависят от того, каким образом он был сделан производителем или приготовлен самостоятельно.

Стандартный состав бетона

Для того, чтобы сделать бетонный раствор, потребуются: цемент, вода, щебёнка и песок. В растворе надо соблюдать пропорции. Для этого нужно взять такой состав бетона:

• 1 часть цемента;
• 1/2 части воды;
• 5 частей щебёнки;
• 3 – песка.

Их необходимо тщательно размешать.

Этот состав определён примерно, потому что цифры могут меняться по различным причинам. На это могут влиять:

• марка используемого цемента;
• желаемый тип бетона;
• особенности песка или щебёнки.
• наличие дополнительных добавок и их используемый объём.

Бетонные смеси в зависимости от состава могут иметь различные свойства.

Основой их получения является использование цемента и воды. В результате их взаимодействия возникает цементный камень. Однако при его использовании возникают проблемы. Он, по мере затвердения, способен деформироваться. Цементный камень даёт усадку, величина которой составляет не менее 2 миллиметров на один метр.

Процесс затвердения является сложным. При этом обычно возникают в различных местах внутренние напряжения, создающие трещины в затвердевшем материале. Обычно они не видны из-за своего микроскопического размера. Их наличие сильно уменьшает прочность бетонной кладки. Для того, чтобы сделать материал более прочным, применяют различные добавки: песок, керамзит или щебень.

Добавки принимают на себя значительную часть напряжений, которые образуются от усадки.

Видео описание

Каким должен быть бетон дополнительно в видео:

Маркировка

Обозначения различных марок бетона делаются в виде буквы «М» и цифры. Например: М 75 или М 1000. Цифра характеризует степень сопротивляемости бетона силе сжатия. Чем она выше, тем материал прочней. Сопротивление рассматривается в уже затвердевшем материале, что происходит на 28 сутки. Эта величина измеряется в кг на квадратный сантиметр.

Например, если взять марку М 300, то рассматриваемое значение составит 300 килограммов на квадратный сантиметр.

Также применяются другие характеристики:

• Если этот состав планируется использовать при низких температурах, то большое значение имеет степень его морозостойкости ( F ). Для её определения необходимо провести максимально возможное количество полных циклов замерзания и оттаивания твёрдого бетона. Чем эта величина больше, тем выше морозостойкость материала.
• Ещё одна особенность состоит в том, что под давлением внутрь бетона может поступать вода. Чем более высокое давление для этого требуется, тем сильнее водостойкость материала ( W ). Её измеряют по шкале от 1 до 20. Если этот показатель составляет 17 или больше, то такой бетон может применяться при строительстве гидроэлектростанций или дамб.
• Показатель (П) характеризует свойства ещё не застывшей смеси. Он рассказывает о том, насколько легко такая смесь принимает нужную форму. Наименее пластичные смеси характеризуются значениями П1 или П2. Средний уровень соответствует П3-П5. Обычно такая пластичность присутствует у М 350. Такие смеси можно использовать для заполнения опалубки сложной формы. Однако время застывания у такого бетона будет увеличено.

• Параметр (Б) представляет собой указание степени прочности застывшей смеси в баллах. Эта величина связана с параметром (М). М 100 соответствует Б7,5, а М 350 – Б35.

Характеристики используемого бетона должны соответствовать типу выполняемых задач.

Применение различных марок

Бетон в строительстве используется почти повсеместно. Однако для каждой работы требуется использовать определённую марку:

• При изготовлении бетонных подушек, на которых будет располагаться основание фундамента здания применяют М 100, М 150. При этом должны применяться специальные пропорции бетона для фундамента.
• Для установки половых стяжек, различных дорожек или подпорок подойдёт марка М 200.
• Самая распространённая марка – это М 350. Из такого цемента можно делать монолитный фундамент. Он также подойдёт для разного рода несущих конструкций. Эта марка используется для создания дорожных покрытий.
• Цемент М 250 и М 300 представляет собой материал с промежуточными свойствами между М 350 и М 200.
• Более прочные разновидности применяются относительно редко. Так, например, М 400 и М 450 используются при строительстве гидросооружений.

• Особенно прочные разновидности цемента используются в тех случаях, когда к зданиям и сооружениям применимы особые требования. М 500 и М 550 могут использоваться при закладке метро или плотины.

Степень прочности материала должна соответствовать выполняемой работе.

Видео описание

О марках и классе бетона в видео ниже:

Порядок изготовления смеси

При замешивании бетона необходимо сделать следующие шаги:

1. Сначала надо взять песок, цемент, щебень и добавки и тщательно перемешать их до тех пор, пока будет получена однородная смесь.
2. В полученный состав надо понемногу доливать воды и аккуратно перемешивать.
3. На завершающем этапе добавляют крупноразмерный наполнитель (камень или щебень). При этом нужно следить, чтобы каждый камешек был полностью покрыт раствором.

При использовании бетономешалки в неё насыпают нужное количество цемента и доливают воды. Затем смесь перемешивают и насыпают песок и щебень. Если недостаточно воды, её надо долить. Затем бетономешалку включают и выполняют приготовление смеси.

Бетон для фундамента

Для того, чтобы составить цементную смесь для изготовления бетона для фундамента, должны быть приготовлены:

• Бетономешалка, в которой будет происходить размешивание состава.
• Цемент подходящей марки.
• Нужное количество строительного песка и щебня.

Состав бетона для фундамента, пропорции частей будут более подробно рассмотрены далее.

Бетономешалка необходима только в тех случаях, когда требуется сделать большое количество цементного раствора.

Для того, чтобы смесь имела нужную консистенцию, требуется правильно рассчитать необходимое количество компонентов:

• цемент;
• песок;
• крупноразмерный наполнитель;
• вода.

Обычно весовое количество воды берётся из расчёта того, что это половина используемого цемента.

Могут применяться пропорции бетона в ведрах или по весу.

Обычно для фундамента используется марка М 300 или М 350, пропорции для бетона в данном случае равны:

• 1 часть цемента;
• 1,9 части песка;
• 3,7 части крупноразмерного каменного наполнителя.

Воды потребуется 0,5 литра.

Например, для 10 кг цемента будет необходимо 18 кг песка и 37 кг щебня.

Хотя М 300 и М 350 является наиболее распространённым решением, тем не менее, допустимо воспользоваться цементом других марок. В этом случае будет необходимо воспользоваться другими пропорциями:

1. Если взять марку М 100, то соотношение цемент:песок:щебень будет выглядеть таким образом: 1:4,6:7,0.
2. Для М 200 потребуется: 1:2,8:4,8.
3. М 400 нужно использовать с учётом пропорций 1:1,2:2,7.

Более прочный цемент, марка М 450, потребует пропорции 1:1,1:2,5.

Если рассматривать нужные соотношения не в весовом, а в объёмном соотношении, то можно узнать пропорции бетона на 1м3, таблица представлена далее.

Здесь показаны для бетона пропорции в частях по весу и по объёму.

Нужно различать марку цемента и марку бетона, которая получится в результате. Принято считать, что для бетона определённой прочности необходимо использовать цемент, который имеет вдвое больший соответствующий показатель.

Раствор для строительства дома

Для этой цели принято применять раствор М 100, который делают в жёсткой консистенции. Для дорожек или лестниц можно использовать такой же цемент, но делать из него бетон более пластичный.

Если дом строят на влажном грунте, то применяется цемент М150.

Если делается ленточный фундамент, или строится ненагруженная часть здания, то подойдёт М 200 или М 250. Сделав раствор более пластичным, можно применить его при устройстве септика, отстойника или выгребной ямы.

Фундамент жилого дома будет прочным и надёжным, если его сделать из цемента марки М 300, причём в качестве крупноразмерного наполнителя использовать фракцию 20-40 миллиметров.

Пропорции для бетона должны соответствовать его применяемой марке.

М 450 и М 500 при строительстве частного жилого дома обычно не применяются. Они имеют повышенные характеристики прочности и предназначены для тех случаев, когда к строениям предъявляются повышенные требования надёжности.

Рецепт приготовления раствора

Если раствор готовится на стройке, то производить взвешивание не всегда удобно. Поэтому в таком случае можно определить пропорции бетона в ведрах для бетономешалки.

Далее приводятся пропорции для наиболее часто используемых вариантов:

• Для получения бетона М 150 необходимо взять цемента одно ведро, песка – три, а гравия – пять.
• Марка М 200 на то же количество цемента потребует 2,5 ведра песка и 4 – гравия.
• Для получения М 300 для ведра цемента берут 1,7 – песка, 3 – гравия.

Здесь использовался цемент марки М 400. В каждом из перечисленных случаем воды надо брать чуть меньше, чем полное ведро.

Использовать указанные пропорции бетона для фундамента в ведрах можно не только так, как сказано, но и заменить эту меру объёма на любую более удобную.

Видео описание

Еще о приготовлении бетона в этом видео:

Заключение

При подготовке раствора можно использовать пропорции для составных частей по весу или с учётом объёма. При втором способе нет необходимости производить взвешивание исходных компонентов..

Для выполнения работы нужно использовать подходящую марку цемента и способ приготовления раствора. При этом необходимо соблюдать пропорции составных частей раствора. В этом случае правильно выбранный и сделанный бетон будет прочным и долговечным.

Ещё немного внимания!

Напишите в комментариях, как думаете – бетон, купленный на заводе и привезённый на бетономешалке выгоднее, чем сделанный самостоятельно, или всё же лучше потратить время на ручное замешивание, но сэкономить деньги?

Источник: m-strana.ru

Бетон как строительных материал. История.

Бетоном называется искусственный камень, получаемый в результате твердения рационально подобранной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердевания называется бетонной смесью.

Зерна песка и щебня составляют каменный остов в бетоне. Цементное тесто, образующееся после затворения бетонной смеси водой, обволакивает зерна песка и щебня, заполняет промежутки между ними и играет вначале роль смазки заполнителей, придающей подвижность (текучесть) бетонной смеси, а впоследствии, затвердевая, связывает зерна заполнителей, образуя искусственный камень — бетон.

Бетон как строительный материал применялся еще в глубокой древности. С течением времени использование его в строительстве почти прекратилось, и только с XIX столетия после изобретения новых гидравлических вяжущих, в первую очередь портландцемента, бетон снова стал широко применяться для строительства различных инженерных сооружений. Начиная с 60-х годов XIX в., он становится основным вяжущим для бетона и железобетона.

Русские ученые уже с конца XIX в. уделяли большое внимание созданию плотного бетона и правильному расчету его состава. Крупный вклад в науку о бетоне внесли военные инженеры, в особенности Й. Сомович (1885—1890 гг.) и профессор военно-инженерной академии И. Малюга.

Наибольшее развитие технология бетона получила после Великой Октябрьской социалистической революции начиная с 1924 г., со времени первого крупного гидротехнического строительства — Волховстроя.

Особое значение в развитии технологии бетона в СССР имели работы Н. М. Беляева и его школы. Начиная с 1927 г. Н. М. Беляев и И. П. Александрии и их ученики стали внедрять в практику научные методы подбора состава бетона, обеспечившие значительное повышение его качества.

Крупные успехи имеются также в создании легкого, кислотоупорного и жароупорного бетонов. Технология легких бетонов, разработанная Н. А. Поповым, в настоящее время получила широкое развитие. Все более широкое применение получают пенобетон и газобетон, обладающие малыми объемным весом и коэффициентом теплопроводности.

Развитию отечественной технологии бетона, бетонных и железобетонных изделий способствовали исследовательские и практические работы многочисленных коллективов лабораторий и проектных организаций, научно-исследовательских институтов, в частности НИИЖБ, ВНИИЖелезобетона, ВНИИСтрома, ВНИИСтроммаша, проектных институтов Гипростройиндустрия, Гипростройматериалы и др., а также достижения передовых советских инженеров, технологов, конструкторов и новаторов производства.

Бетон является одним из важнейших строительных материалов во всех областях современного строительства, его производство в СССР в 1970 г. превысило 200 млн. м3. Это объясняется:

разнообразием свойств бетона, получаемых путем использования соответствующего качества вяжущих и каменных материалов и применения специальных методов механической и физико-химической обработки;

легкой механической обработкой бетонной смеси, обладающей пластичностью и позволяющей без значительных затрат труда изготовлять самые разнообразные по форме и размерам долговечные строительные конструкции; возможностью полной механизации бетонных работ;

экономичностью бетона (до 80—90% его объема составляют заполнители из местных каменных материалов).

Составляющие бетонной смеси.

Бетон состоит из смеси цемента, заполнителя и воды. Цемент — гидравлическое вяжущее вещество при перемешивании с водой и твердении в течение определенного срока на воздухе или под водой превращается в нерастворимый в воде материал. Заполнитель — песок и щебень (природный или искусственный) различных фракций.

Укладывая бетон в форму, ему после твердения придают определенную форму. Для строительства индивидуальных домов бетон готовят различными способами: начиная от замеса вручную или в небольших бетономешалках и кончая изготовлением его в заводских условиях. Вследствие его широкого применения о нем сложились самые различные понятия, в связи с чем в процессе строительства допускают характерные ошибки.

Бетонная смесь. Свойства.

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону. Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто.

Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и сохранять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении. Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и сохранять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении. При действии возрастающего усилия бетонная смесь вначале претерпевает упругие деформации, когда же преодолена структурная прочность, она течет подобно вязкой жидкости. Поэтому бетонную смесь называют упруго-пластично-вязким телом, обладающим свойствами твердого тела и истинной жидкости. Свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией.
1)Технические свойства бетонной смеси.
При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:
-подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой структурной прочности смеси;
-жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;
-связность, характеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

2) Удобоукладываемость бетонной смеси

3) Деформативные свойства бетон

4) Усадка и набухание бетона

5) Морозостойкость бетона

6) Водонепроницаемость бетона

7) Теплофизические свойства бетона

Основы технологии бетона.

Изготовление бетонных и железобетонных конструкций включает в себя следующие технологические операции: подбор состава бетона, приготовление и транспортирование бетонной смеси, ее укладку и уплотнение и обеспечение требуемого режима твердения бетона.

Подбор состава бетона. Состав бетона должен быть таким, чтобы бетонная смесь и затвердевший бетон имели заданные значения свойств (удобоукладываемости, прочности, морозостойкости и т. п.), а стоимость бетона при этом была возможно более низкой.

Требуемая подвижность бетонной смеси обеспечивается выбором необходимого количества воды.

Требуемая прочность бетона достигается:
1) выбором марки цемента

2) расчетом требуемого соотношения цемента и воды (Ц/В) по формуле основного закона прочности бетона.

Приготовление бетонной смеси осуществляют в специальных агрегатах — бетоносмесителях разных конструкций и различной вместимости (от 75 до 4500 дм).

При перемешивании мелкие компоненты смеси входят в межзерновые пустоты более крупных (песок в пустоты между зерен крупного заполнителя, цемент — в пустоты песка). Этому способствует введение в смеситель воды затворения.

В бетоносмесителях свободного падения (гравитационных) материал перемешивается в медленно вращающихся вокруг горизонтальной или наклонной оси смесительных барабанов, оборудованных внутри короткими корытообразными лопастями. Лопасти захватывают материал, поднимают его и при переходе в верхнее положение сбрасывают. В результате многократного подъема и падения смеси обеспечивается ее перемешивание. В таких смесителях приготовляют пластичные бетонные смеси с заполнителями из плотных горных пород, т. е. смеси обычного тяжелого бетона.

Бетоносмесители принудительного перемешивания представляют собой стальные чаши, в которых смешивание производится вращающимися лопатками, насаженными на вертикальные валы, которые также вращаются в этой чаше. Такие смесители целесообразны для приготовления смесей повышенной жесткости и смесей из легких бетонов на пористых заполнителях (пористые заполнители не могут эффективно участвовать в перемешивании смеси в гравитационных смесителях).

Обязательное требование ко всем видам транспортирования бетонной смеси — сохранение ее однородности и подвижности. На большие расстояния транспортирование осуществляется в специальных машинах — бетоновозах, имеющих грушевидную емкость. При движении емкость медленно вращается, постоянно подмешивая бетонную смесь. Это необходимо для того, чтобы смесь не расслаивалась от вибрации во время перевозки, что часто происходит, когда смесь транспортируют в кузовах самосвалов. В зимнее время должен быть предусмотрен подогрев перевозимой бетонной смеси.

На строительных объектах и заводах сборного железобетона смесь транспортируют в вагонетках, перекачивают бетононасосами и подают транспортерами.

Укладка бетонной смеси. Качество и долговечность бетона во многом зависят от правильности укладки. Методы укладки и уплотнения определяются видом бетонной смеси (пластичная или жесткая, тяжелый или легкий бетон) и типом конструкции. Укладка должна обеспечивать максимальную плотность бетона (отсутствие пустот) и неоднородность состава по сечению конструкции.

Пластичные текучие смеси уплотняются под действием собственного веса или путем штыкования, более жесткие смеси — вибрированием.

Вибрирование — наиболее эффективный метод укладки, основанный на использовании тиксотропных свойств бетонной смеси. При вибрировании частицам бетонной смеси передаются быстрые колебательные движения от источника колебаний — вибратора. Применяют главным образом электромеханические вибраторы, основная часть которых — электродвигатель. На валу электродвигателя эксцентрично установлен груз — дебаланс, при вращении которого возникают колебательные импульсы.

При вибрировании жесткая бетонная смесь как бы превращается в тяжелую жидкость, которая плотно заполняет все части формы, а воздух, содержащийся в бетонной смеси, при этом поднимается вверх и выходит из смеси. Бетонная смесь приобретает плотную структуру.

При недостаточном времени вибрирования бетонная смесь уплотняется не полностью, при слишком долгом — она может расслоиться: тяжелые компоненты — щебень, песок — концентрируются внизу, а вода выступает сверху.

Чтобы поверхность бетона предохранить от высыхания, ее покрывают песком, опилками, периодически увлажняя их. Эффективна защита поверхности бетона от испарения влаги полимерными пленками, битумными и полимерными эмульсиями.

В зимнее время твердеющий бетон предохраняют от замерзания различными методами: методом термоса, когда подогретую бетонную смесь защищают теплоизоляционными материалами, и подогревом бетона во время твердения (в том числе и электропрогрев). Обеспечить твердение бетона на морозе без подогрева можно с помощью противоморозных добавок.

Для ускорения набора прочности бетоном применяют быстротвердеющие (БТЦ) и особо быстротвердеющие (ОБТЦ) цементы.

Быстрее других достигает марочной прочности (за три дня) бетон на глиноземистом цементе, однако последний нельзя использовать при температуре окружающей среды во время твердения выше 30…35 °С.

Тяжелый бетон. Свойства.

К основным свойствам тяжелого бетона, кроме прочности, относят пористость, деформативность (модуль упругости, ползучесть, усадку), водопроницаемость, морозостойкость, теплофизические свойства и др.

Деформативность бетона. Бетон под нагрузкой ведет себя не как идеально упругое тело (например, стекло), а как упруговязкопластичное тело. При небольших напряжениях деформируется как упругий материал.

При больших напряжениях начинает проявляться пластическая (остаточная) деформация, развивающаяся в результате роста микротрещин и пластических деформаций гелевой составляющей цементного камня.

Ползучесть — склонность бетона к росту пластических деформаций при длительном действии статической нагрузки. Ползучесть бетона также связана с пластическими свойствами цементного геля и микротрещинообразованием. Она носит затухающий во времени характер. Абсолютные значения ползучести зависят от многих факторов.

Особенно активно ползучесть развивается, если бетон нагружается в раннем возрасте. Ползучесть можно оценивать двояко: как положительный процесс, помогающий снижать напряжения, возникающие от термических и усадочных процессов, и как отрицательное явление, например, снижающее эффект от предварительного напряжения арматуры.

Усадка — процесс сокращения размеров бетонных элементов при их твердении и дальнейшей работе при нахождении в воздушно-сухих условиях.

Пористость. Как это ни покажется странным, бетон — плотный на вид материал — имеет заметную пористость. Причина ее возникновения — в избыточном количестве воды затворения.

Водопоглощение характеризует способность бетона впитывать влагу в капельно-жидком состоянии; оно зависит главным образом от характера пор. Водопоглощение тем больше, чем больше в бетоне капиллярных сообщающихся между собой пор. Максимальное водопоглощение тяжелых бетонов на плотных заполнителях достигает 4…8% по массе (10…20% по объему). У легких и ячеистых бетонов этот показатель значительно выше.

Морозостойкость — главный показатель, определяющий долговечность бетонных конструкций в нашем климате. Морозостойкость бетона оценивается путем попеременного замораживания при минус (18 ± 2 ) °С и оттаивания в воде при (18 + 2 ) С предварительно насыщенных водой образцов испытуемого бетона. Продолжительность одного цикла— 5… 10 ч в зависимости от размера образцов.

Теплофизические свойства. Из них важнейшими являются теплопроводность, теплоемкость и температурные деформации.

Теплопроводность тяжелого бетона даже в воздушно-сухом состоянии велика — около 1,2…1,5 Вт/(м * К), т. е. в 1,5…2 раза выше, чему кирпича. Поэтому использовать тяжелый бетон в ограждающих конструкциях можно только совместно с эффективной теплоизоляцией. Теплоемкость тяжелого бетона, как и других каменных материалов, находится в пределах 0,75…0,92 Дж/(кг * К); в среднем — 0,84 Дж/(кг * К).

Температурные деформации. Температурный коэффициент линейного расширения ТКЛР тяжелого бетона (10…12) * 10 К1. Это значит, что при увеличении температуры бетона на 50° (например, от —20 до +30 °С) расширение составит примерно 0,5 мм/м. Поэтому во избежание растрескивания сооружения большой протяженности разрезают температурными швами.

Большие колебания температуры могут вызвать внутреннее растрескивание бетона из-за различного теплового расширения крупного заполнителя и цементного камня.

Марки и классы бетона.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: класс (марку) прочности, марки морозостойкости и водонепроницаемости.

За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см2) эталонных образцов-кубов.

За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см2) контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение.

Проектная марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, подвергающегося многократному воздействию отрицательных температур.

Проектная марка бетона по водонепроницаемости характеризуется односторонним гидростатическим давлением (кгс/см2), при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, к которому предъявляются требования по плотности и водонепроницаемости.

Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов: для монолитных конструкций в возрасте 28 суток, для сборных конструкций — в сроки, установленные для данного вида изделий стандартом или техническими условиями.

Проектную марку бетона монолитных конструкций разрешается устанавливать при специальном обосновании в возрасте 90 или 180 суток в зависимости от сроков загружения, что позволяет экономить цемент.

Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов.

Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10-1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе — 1/6-1/10.

Класс бетона- это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. Это значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным.

Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60.

Специальные виды бетонов.

К специальным видам бетонов относятся гидротехнические, жаростойкие, кислотостойкие, плотные, силикатные и защитные, от радиоактивного воздействия.

Гидротехнический бетон является разновидностью тяжелого бетона. Его применяют для бетонирования гидротехнических сооружений, воспринимающих при эксплуатации попеременное действие замораживания и оттаивания, намокания и высыхания. Бетон подводной части сооружений находится под напором агрессивных вод, подвергается также химической коррозии от действия веществ, растворенных в воде.

Гидротехнический бетон должен быть плотным, водонепро-ницаемым, морозостойким, стойким к напорным и химически агрессивным водам. Особенно опасны объемные деформации при твердении массивных бетонных конструкций. Образование трещин усадки наблюдается, если бетоны содержат много цемента и не обеспечивается влажностный режим твердения. Температурные деформации могут возникнуть при твердении бетона, если применен цемент с высокой экзотермией.

Для приготовления гидротехнического бетона применяют специальные цементы, цементы с активными минеральными добавками и низкой экзотермией: сульфатостойкий портландцемент, портландцемент с умеренной экзотермией, шлакопортландце-мент, пуццолановый портландцемент и сульфатостойкий пуццо-лановый портландцемент.

Жаростойкие бетоны предназначены для промышленных установок и конструкций, подвергающихся длительному воздействию высоких температур; их подразделяют на 3 группы: высоко-огнеупорные (огнеупорность выше 1770° С); огнеупорные (1580— 1770° С); жароупорные (ниже 1580° С).

Для изготовления жаростойких бетонов помимо портландцемента и шлакопортландцемента применяют глиноземистый и: высокоглиноземистый цементы, жидкое стекло с кремнефтористым натрием. Заполнителями служат диабаз, базальт, андезит, щебень из шамота, боя огнеупорных кирпичей, шлаков и т. п.,

Кислотостойкие бетоны изготовляют на жидком стекле с добавкой кремнефтористого натрия, кварцевой муки, песка и кислотостойкого щебня.

В состав кислотостойких и жаростойких бетонов (и растворов) вводят специальные добавки, полученные помолом горных пород или керамических каменных материалов, обладающи повышенной кислото-или жаростойкостью.

Плотные силикатные бетоны изготовляют на основе воздушной извести, тонкомолотой добавки — кварцевого песка и рядового песка или доменного гранулированного шлака (или золы ТЭЦ и др.). Этот бетон должен твердеть только в автоклавах при высоком (8—12 атм) давлении.

Бетон для защиты от вредных излучений имеет высокий объемный вес. К заполнителям этих бетонов относятся горные породы — лимонит, магнетит и барит (у0бетона от 2800 до 4000 кг/м3), чугунные дробь и скрап (у0 бетона от 3500 до 5000 кг/м3).

Источник: infopedia.su

Бетон как герой нашего времени. Обзорная статья

Замесить цемент с водой и все? Ну добавить песка, улучшителей… Залили фундамент или сделали монолит – что тут интересного и нового?

Но пора восстановить справедливость, показать, на что способен бетон. Уникальный, с безграничными возможностями, он везде, он самый распространенный строительный материал в мире.

История старая и новая

Консерваторы и любители поворчать обычно ставят в пример Колизей и Пантеон: «Вот раньше был бетон, так бетон, не то, что сейчас – пыль, да грязь». Да, древние римляне довели бетон до ума, сама земля давала нужные материалы для нарастания вековой прочности: пуццоланы, лавовый щебень, туф. Но Римская империя закончилась, а вместе с ней был утрачен и рецепт бетона на многие столетия. Что они такого добавляли, и главное, в каких пропорциях – вопрос без ответа.

О бетоне ничего не было слышно вплоть до конца 18 века, когда возобновилась работа по созданию устойчивых формул цемента. В 1824 году у англичан появился портландцемент на основе клинкера (известняк и глина), гипса и силикатных добавок. До сих пор этот вид цемента является наиболее распространенной составляющей бетона.

Очередным прорывом стало изобретение в 1867 году железобетона (армированного бетона). Хотя еще в 1802 году в России при строительстве Царскосельского дворца уже использовали металлические стержни для армирования перекрытия, выполненного из известкового бетона. Но наши дело делают, а о патентах не думают… Поэтому англичане и французы считаются первооткрывателями в этой области.

Достоинства бетона

Со временем бетон стал универсальным материалом для фундамента зданий, его применяют в строительства мостов, дамб, промышленных и жилых зданий.

Формула бетона постоянно усовершенствуется для усиления его физических и эксплуатационных характеристик:

• прочности,
• морозостойкости,
• водонепроницаемости.

Интересно, что большое влияние на усиление прочности бетона оказало открытие не химического, а чисто физического свойства – бетонную смесь после формования вибрируют специальными приборами, чтобы уменьшить расслоения и добавить плотности массе.

У бетона есть еще ряд характеристик второго плана, по крайней мере, для российского массового рынка. Это эстетические, дизайнерские и экологические параметры, над которыми тоже работают мировые лаборатории по изучению бетона.

Вообще бетон тем и интересен, что его комбинации и вариации очень разнообразны и каждая решает определенную задачу. В какой момент бетон перестает быть бетоном? Тут такое хитрое определение – «искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной вяжущей смеси (например, цемента), крупных или мелких заполнителей и воды», — что сразу становится понятно, какое бесчисленное множество формул можно сгенерировать. Общее здесь только одно: бетон – камень, полученный в результате формования и затвердевания вяжущей смеси.

Множество простых множителей

Начинаем раскладывать на составляющие: цемент, крупные или мелкие заполнители, вода, добавки — и каждый исходный компонент имеет заменители, как со схожими, так и с различными характеристиками. Пропорции колеблются, но в целом, рекомендуемые показатели для стандартного бетона примерно такие: 0,5:1:3:5 (В:Ц:Д:З). Здесь укажем примерные процентные соотношения, чтобы показать вариативность бетонного состава.

(6-10%) Цемент – всевозможные извести в сочетании со всевозможными оксидами (кремния, алюминия, железа), которые дают клинкерные гранулы. Их измельчают, добавляют гипс (могут заменить на трехкальциевый алюминат) и силикаты – алит (трехкальциевый силикат) и белит (двухкальциевый силикат). Алита больше всего в портландцементе.

Правило: Марка цемента должна в два-три раза превышать марку бетона.

(65-80%) Крупные или мелкие заполнители

Начинаем сыпать: мел, ракушечник, известняк, туф, песок, зола, щебень, гравий, доменные и топливные шлаки, мрамор, стекло, гипс и прочие на любой вкус, можно сразу смесь из нескольких. Заполнители составляют основную массу смеси, отвечают за упругость, теплопроводность и долговечность бетона, а также за правильную усадку и однородность.

Правило: Заполнитель должен быть чистым. Даже небольшое количество глинистых примесей, например, в песке может испортить все дело.

(15-30%) Добавки

Могут быть природными и искусственными.

В некоторых цементных смесях уже есть добавки, поэтому в таких случаях говорят о трех компонентах, например, при использовании портландцемента – добавки не всегда необходимы. Хотя многие подтверждают, что при высокой влажности одним портландцементом не обойтись, нужен гидроизолят.

Пластификаторы и суперпластификаторы позволяют:

— уменьшить расход воды, сохраняя свойства эластичности и упругости массы.

— увеличить общую прочность бетона на 20-25%.

— уменьшить расход цемента (и вследствие уменьшить стоимость бетона в целом)

— увеличение скорости приготовления бетона.

Правило: На все суперпластификаторы хорошо бы иметь еще одну добавку – ускоритель затвердения.

Для разных задач понадобятся добавки, которые увеличивают:

— морозостойкость (формиат кальция, формиат натрия, поташ). Некоторые добавки позволяют вести при -15 градусах),

— гидроизоляционность (например, Пенетрон)

Здесь же напишем о классе бетона с точки зрения упомянутых характеристик:

• прочность от М50 до М1000
• морозостойкость от F50 до F500
• водонепроницаемость W2, W4, W6, W8, W12

Соответственно, чем выше класс, тем выше показатели требуемых свойств.

К добавкам относится также пигмент.

Примеры цветного бетона отсюда

(3-5%) Вода

Вода обеспечивает связь всех элементов и вступает в реакцию с цементом и добавками. Как слишком большое, так и слишком малое количество воды в пропорции может отрицательно повлиять на прочность цемента, поэтому нужно смотреть по таблице водопотребности.

Еще важную роль играет вода в ситуации, когда бетонные работы проводятся при отрицательной температуре. Подогрев цемента запрещается, а вот воду можно нагреть (до 60-90 градусов Цельсия).

Не для каждого вида бетона требуется вода, есть исключения, например, асфальтобетон.

Правило: При расходе цемента свыше 400 кг расход воды увеличивают на 1 кг на каждые 10 кг цемента сверх 400 кг.

Наглядный пример количественного соотношения компонентов для бетона марки М-350 и М-200:

Основные мировые проблемы

• Трудности при транспортировке

Конечно, данная проблема актуальна для больших строек, чтобы залить фундамент для дачи, нет необходимости везти готовую смесь, ее производят на месте.

Если нужно много бетона, то здесь как раз и возникают сложности с транспортировкой. Готовый бетон схватывается в среднем около 50 минут, поэтому для перевозки обычно используют бетономешалки – миксеры, в них можно перевозить и 2-3 часа. Все зависит от марки бетона и температуры во время транспортировки. В зависимости от класса бетона берут самосвалами или бетоновозами, плюс на объекте может потребоваться еще дополнительная техника для выгрузки непосредственно в область бетонирования: краны, бетононасосы, пневмонагнетатели и прочее. И опять же на это нужно заложить дополнительное время.

Если один завод не может обеспечить большую поставку готового бетона, то задействуют сразу несколько, как это было, например, при строительстве Лахта-Центра.

Бетон при неправильной транспортировке может «отсечься» — более тяжелые частицы осядут, а более легкие, так называемое «цементное молоко», останутся на поверхности.

Покупка и аренда спецтехники для работы с бетоном – значительная статья в смете.

Чтобы решить проблему транспортировки, к ней подходят с разных сторон: производители пластификаторов и добавок изобретают замедлители, чтобы смесь не так быстро схватывалась, а производители спецтехники разрабатывают суперлегкие и прочные машины, с различными прицепами, дополнительными автонасосами и прочими гаджетами, чтобы КПД от каждой единицы был выше.

«По данным колумбийского университета» на каждого мечтателя приходится как минимум по одному бизнесмену, поэтому основные манипуляции с формулой бетона должны привести к его максимальному удешевлению.

Пожалуй, единственное, где в составе бетона можно выбрать подешевле и не прогадать – это вода, да и то не всегда. Основная проблема в том, что бетон – это все-таки относительно дешевый материал. Относительно. Эксплуатационные, эстетические и экологические характеристики должны быть на уровне, если не римского Пантеона, то в соответствии современным стандартам качества, и тут ценник прямо пропорционально растет, а не падает. Дешевый бетон – и сразу возникают вопросы: не контрафактный ли цемент, достаточно ли чистый заполнитель, присутствует ли правильная добавка и так далее.

Как правило, самая дорогая составляющая – это цемент. Его доля может быть уменьшена за счет изобретения более универсальных и недорогих добавок, а также открытия новых заполнителей.

Помимо усовершенствования бетона, ученые активно изучают проблему его экологичности, чтобы сократить углеродный выброс (а это 7-8% от мирового), известняк заменяют на глины, вторсырье, зольную пыль. Швейцарские ученые создали специальную молекулярную компьютерную модель, которая позволяет отслеживать изменения в ходе будущей эксплуатации бетона еще на этапе создания формулы (смеси).

В качестве заключения. Про мечту

Просто много бетона – это неинтересно, нужен романтизм, бетон-мечта.

Назло всем, кто твердит про бетонные джунгли и серую посредственность бетона, появляется прозрачный бетон, светопроводящий бетон, суперлегкий бетон, гибкий бетон. А что уже делали с бетоном, например, Заха Хадид или Сантьяго Калатрава – это ведь фантастическая красота.

Центр Гейдара Алиева. Архитектор Заха Хадид. Фото из блога

Концертный зал на Канарских островах. Архитектор Сантьяго Калатрава, Фото взято здесь

Источник: smartcomplect.com