Компонентный состав бетона

Виды легкого бетона

Снижение массы бетона происходит за счет образования пор и использования вместо традиционного гравия, а иногда и песка, легких заполнителей. Иногда поры образуются при использовании различных процессов. В зависимости от способа получения легкие бетоны подразделяют на три группы:

• Ячеистый или поризованный бетон. Получают путем смеси вяжущего, воды, песка (в некоторых марках песка нет) и добавок, образующих пену или способствующих газообразованию. При использовании пены получают пенобетон, при использовании газообразующих добавок — газобетон. Если газобетоне большая часть вяжущего — известь, получают газосиликат. Основное отличие ячеистых материалов — отсутствие крупного заполнителя.

• Обыкновенный легкий бетон. Получают из смеси вяжущего, крупного и мелкого заполнителя, воды. От обычного бетона отличаются наличием легкого пористого заполнителя вместо щебня. Практически все пустоты между частицами заполнителя оказываются заполнены, воздушных полостей в таком материале немного — не более 6%.

• Крупнопористые легкие бетоны. Вместо песка и щебня используют крупный пористый заполнитель, который смешан с разведенным водой вяжущим. Песка нет, потому этот материал еще называют беспесчаным бетоном. Фрагменты заполнителя склеиваются между собой только в тех местах, где соприкасаются, оставляя пустоты незаполненными. Воздушных пустот может быть до 25%.

Но в каждой из групп может быть много разновидностей и составов. Используется разный заполнитель и различные вяжущие. Традиционно в качестве вяжущего используются цементы (на портландцементе материалы имеют лучшие прочностные характеристики). Вторым по популярности вяжущим является известь, реже используют гипс. Иногда могут применять смеси вяжущих и использовать жидкое стекло.

Технологии твердения

Есть три технологии изготовления ячеистого бетона:

• Естественное твердение. Залитый в формы состав оставляют не определенное время в опалубке. По истечении определенного времени (зависит от состава и вида) опалубку снимают. По этой технологии материал получается самый дешевый, но его характеристики находятся в самой нижней части допустимого диапазона, а иногда и ниже.
• Обработка в тепло-тепловлажностных камерах при атмосферном давлении. Качественные показатели выше, но и выше затраты и цена.

• Автоклавное твердение. Материал приобретает отличные характеристики, но и дороже стоит из-за дорогостоящего оборудования и расходов на энергоносители (на поддержание температуры и давления в камере).

Заполнители

По происхождению заполнители для легких бетонов можно разделить на две группы: натуральные (природные) и искусственные. Натуральные получают путем измельчения природных пористых материалов: ракушняка, пемзы, лавы, турфа, известняка и т.п. Лучшие из них — пемза и вулканический турф. У них структура пор закрытая, что снижает количество впитываемой материалом влаги.

Заполнители могут быть разными не только по «происхождению» но и по размеру, а часто еще и по форме

Искусственные заполнители для легкого бетона — это отходы некоторых технологических процессов (шлаки) или специально созданные из природных компонентов материалы (керамзит, вермикулит, перлит и т.д.) а также некоторые химические заполнители (полистирол).

Особые свойства бетона

Под действием внешних факторов происходит разрыхление структуры, после чего ослабляются связи между элементами. В результате повышается способность к деформациям, увеличивается подвижность. Способность систем изменять свои реологические свойства бетонной смеси под влиянием механических воздействий и восстанавливаться после прекращения воздействия называется тиксотропией.

Тиксотропные свойства бетонной смеси являются одними из основных. Они определяют способность материала разжижаться, а именно: приобретать свойства жидкого тела. Это происходит при периодически повторяющихся механических воздействиях.

Особой характеристикой вязкопластичных свойств бетона является удобоукладываемость. Под ней понимается способность состава под действием приемов и механизмов укладываться в форму и уплотняться.

Согласно ГОСТ 7473-2010, по удобоукладываемости бетоны могут быть:

• сверхжесткими;
• жесткими;
• подвижными.

У первых жесткость более 50 секунд, у вторых она варьируется от 5 до 50 секунд, у третьих жесткость меньше 4 секунд.

Для описания поведения бетона в разных условиях используются реологические свойства бетонной смеси. Среди них следует выделить:

• вязкость;
• предельное напряжение сдвига;
• период релаксации.

Таким образом, знание состава и особых свойств бетонных смесей помогут в будущем использовать растворы без рисков разрушения возведенных конструкций.

Классификация бетона по прочности

Прочность – первый показатель, который учитывают при выборе марки и класса материала при составлении проекта и его расчете. Камень должен нормально воспринимать поступающие нагрузки, устойчивость к ним должна быть в запасе, но не переизбытке – это значительно удорожает процесс строительства, но эффективно не расходуется.

Как измеряется прочность бетонного камня:

1. При замесе раствора берут небольшое количество смеси и заливают ее в форму-куб со стороной 100 мм.
2. Через 28 дней (срок полного набора прочности) образец отправляют на испытание в лабораторию, где куб исследуют под прессом с разными усилиями.
3. По результату определяют соответствие марке и классу.

Классификация бетона по маркам и классам всегда взаимосвязана, значения соответствуют друг другу (смотрите в таблице):

Марка – усредненное значение прочности для материала данного состава. Это лабораторный показатель, на практике в условиях эксплуатации на изделие влияют разрушающие воздействия и характеристики прочности камня меняются.

Погрешность ошибки в прочности практически исключает другой тип классификации – класс. Это точный показатель с допустимой погрешностью не более 5%. Современные проектировщики и инженеры в проектной документации указывают преимущественно обозначение класса бетона, иногда в спаренном варианте: В20 (М250).

ГОСТ регламентирует дополнительное деление по прочности:

• Бетон средней прочности (до В50);
• Бетон высокой прочности свыше В55 включительно.

Другие виды бетонов

Иные разновидности:

Электроизоляционный раствор применяется в строительстве сооружений с электропроводкой и способен противостоять действию тока.

• Электроизоляционный. Способен противостоять напряжению тока. Используется в строительстве будок с электропроводкой.
• Легкий. Благодаря своей пористости и невысокой плотности, уменьшает массу стен постройки, делает более высокими показатели теплоизоляции.
• Химически стойкий. Изготавливается из стекла жидкого, цемента, натрия. В составе имеются специальные отвердители. Применяются в защите построек от влияния окружающей среды.
• Антирадиационный. Имеет большую прочность. Составляющие компоненты: портландцемент, наполнители, металл для погашения волны, а также шлакопортландцемент.

Виды тяжелого бетона

В зависимости от сферы применения и коррекции состава тяжелый бетон имеет широкую номенклатуру.

Железобетон

Бетоны тяжелые отличаются не только значительным весом, но и повышенной сопротивляемостью к разрушающим нагрузкам на сжатие. Но, на изгиб такой материал довольно плохо работает и под постоянным давлением начинает очень быстро разрушаться. Чтобы продлить долговечность изделий из железобетона, их укрепляют арматурными каркасами.

В этом случае тяжелый бетон уже классифицируется как железобетон. Именно изделия и конструкции из него широко распространены и встречаются в «скелете» каждого современного здания и сооружения.

Гидротехнический

Гидротехнический — особый вид, предназначающийся для работы в местах с повышенной влажностью. Он продолжительное время способен выдерживать воздействие воды и практически не поддается разрушению.

Быстротвердеющий

Быстротвердеющий – разновидность тяжелого бетона, который отличается быстрыми сроками схватывания и набора прочности без потери своих характеристик.

Бетоны особой тяжести

Также существуют особо тяжелые бетоны и материалы средней тяжести. Плотность особо тяжелого бетона составляет больше 2500 кг/м2. В качестве заполнителя в его состав добавляют:

• магнетит;
• металлический скрап;
• лимонит;
• барит.

Эти материалы отличаются не только хорошими качественными показателями, но весьма высокой стоимостью. Поэтому применение такого искусственного камня ограничивается строительством промышленных объектов специального назначения.

Высокопрочный

Такой вид бетона характеризуется повышенной плотностью и показателем прочности, которых удается добиться благодаря специализированным добавкам и особой технологии изготовления.

Дорожный

Дорожный вид этого материала используется при строительстве дорог и характеризуется повышенной сопротивляемостью к различным нагрузкам.

Огнеупорный

Жаростойкий вид строительного материала создан для возведения особых объектов, подвергающихся воздействию высоких температур. Он способен выдерживать больше 12 000 С.

Полимербетон

Добавление особых полимеров в состав – новое слово в строительстве. Этот вид бетона отличается тем, что он пропитывается смолами и полимерами, продлевающими долговечность и увеличивающими эксплуатационные характеристики.

Приготовление бетона: инструкция

Инструмент и приспособления

Понадобится:

• емкость для перемешивания;
• мерное ведро;
• вибратор;
• лопата;
• безмен;
• кувалда;
• сито;
• тачка или носилки;
• совок или мастерок.

Для того чтобы приготовить бетон, необходимо выполнить несколько операций: подготовка компонентов, приготовление смеси компонентов и перемешивание смеси с водой. Подготовка компонентов включает удаление примесей, просеивание и развеску согласно рецептуре. Цемент тщательно разминается во избежание попадания комочков и при необходимости просеивается через мелкое сито.

Песок для удаления примесей и крупных зерен просеивается через сито с размером ячеек до 5 мм. Гравий и щебень целесообразно просеять через это же сито с целью удаления частиц размером менее 5 мм.

Взвешивание компонентов может привести к заметной погрешности из-за различной степени влажности песка и колебания удельного веса материала наполнителя. Для ориентирования можно привести примерное соответствие объемного и весового измерения. Так, объем стандартного мерного ведра (10 л) соответствует 13 кг цемента М500, 14 кг песка или гравия.

Приготовление смеси компонентов возможно двумя способами. Первый способ основан на сухом перемешивании всего объема цемента и наполнителя с последующим заливом водой. Такой способ при ручном перемешивании не дает гарантии, что весь объем будет полностью перемешан и на дне не останется сухого остатка.

Второй метод предусматривает поочередную загрузку компонентов в воду при одновременном перемешивании. Этот способ грешит тем, что не может обеспечить равномерного распределения ингредиентов по объему. Наиболее частое применение находит все-таки второй способ.

Перемешивание компонентов с водой производится до получения монолитной массы густой сметанообразной консистенции равномерного серого цвета. Не допускается наличия сухих комочков. Дополнительные компоненты предварительно размешиваются в воде и добавляются в раствор бетона при одновременном перемешивании.

Если необходимо приготовить бетон для фундамента в больших количествах, целесообразно арендовать механическую бетономешалку, что намного ускорит и облегчит работы. В этом случае подготовка ингредиентов производится так же. Замешивать смесь следует в следующем порядке: залить в бетономешалку воду и замесить в ней цемент до сметанообразного состояния; загрузить наполнитель и все перемешать в течение не менее 2 минут (до 5 мин) до получения однородной массы.

Бетон должен получиться пластичным, но не очень густым и достаточно текучим, чтобы заполнить опалубку без образования пустот. Время использования раствора не должно превышать 1,5 часа. Укладка бетона должна сопровождаться уплотнением (утрамбовкой). Если нет специальных вибраторов, утрамбовку можно произвести самому методом штыкования стальным прутом. Такое уплотнение целесообразно проводить через каждые 20 см заливки.

При любом строительстве необходим бетон. Приготовить бетон самому не представляет больших сложностей. Главное — необходимо правильно определить требуемые параметры материала, а исходя из них, выбрать нужную рецептуру. Сам процесс приготовления бетона достаточно прост и обеспечит необходимое качество при выполнении элементарных правил.

Нормативная документация

Производство строительных материалов в подавляющем большинстве регламентируется государственными стандартами разного образца. ГОСТ 25192-2012 определяет классификацию бетонов по основным признакам:

• Назначение;
• Устойчивость к коррозии разных видов;
• Вид используемого вяжущего, который определяет основные свойства материала;
• Структура раствора и камня;
• Условия твердения;
• Прочность – основной параметр, который учитывают при выборе компонентов для приготовления раствора;
• Темп набора прочности;
• Плотность усредненная;
• Морозостойкость;
• Водонепроницаемость;
• Устойчивость к истиранию.

Рассмотрим основные признаки, которые обязательно учитывают при выборе бетона для строительства.

Классификация по типу вяжущего

Вяжущее – это обязательный компонент бетонного раствора. От его характеристик зависят параметры будущего бетонного камня. ГОСТ 25192-2012 определяет классификацию бетонов по виду вяжущего:

• Цемент (портландцемент, шлаковый, пуццолановый и т.д.), применяется для приготовления растворов общего назначения;
• Известь гашеная улучшает качество смеси, пластичность, стойкость к влажности;
• Шлак повышает стойкость материала к сульфатам;
• Гипс вводят в бетон для приготовления штукатурок для внутренних работ, для изготовления предметов декора и несложных самонесущих конструкций;
• Специальные типы вяжущего – это полимеры сложной структуры, вводимые в раствор для приобретения материалом необходимых специфичных качеств.

На практике вяжущие компоненты комбинируют для корректировки отдельных свойств бетона.

Основные свойства

Среди наиболее важных технологических свойств бетонной смеси следует выделить:

• плотность;
• прочность;
• водонепроницаемость;
• пластичность;
• огнестойкость.

Из них основным показателем выступает прочность, которая выражена в способности сопротивляться разрушению от нагрузок. Увеличение последних разрешено лишь до определенного предела. Прочность материала определяется его маркой. Под ней понимается предел прочности при сжатии кубиков, сторона которых равна 20 см. Они твердеют после заливки в течение месяца. Предел прочности выражается в кг/см2.

Ознакомившись с понятием марки, вы сможете узнать, что в документации установлены следующие значения. Для обыкновенного бетона цифра варьируется от 25 до 600. Что касается легкого бетона, то здесь границы нормы от 10 до 300. Прочность зависит от того, насколько активен цемент. На этот параметр влияет качество щебня, песка, воды и гравия, а также условия транспортировки, перемешивания, возраста, укладки и твердения бетона.

Рассматривая свойства бетонной смеси, вы обязательно должны обратить внимание на плотность. Описываемый материал не является совершенно плотным, ведь в нем имеются воздушные поры, образующиеся при испарении воды или проникновении внутрь воздуха

Плотность — это степень заполнения объема твердым веществом. Так, если плотность равна 0,95, то 95% объема — это твердые материалы, а 5% — поры.

Для того чтобы получить плотный бетон, количество воды следует уменьшить, а зерна заполнителей выбрать разной величины. Это поспособствует снижению количества пустот. Среди свойств бетонной смеси следует выделить еще и пластичность. Ее определяет подвижность состава, который при укладке должен заполнить все изгибы, пустоты и раковины. Бетон может быть:

• литым;
• пластичным;
• жестким.

Показатель пластичности смеси оценивается прибором, который называется конусом. Этот инструмент представляет собой стальную форму без дна в виде конуса.

Важным свойством является еще и водопроницаемость. Ее степень характеризуется наибольшим давлением воды, при котором жидкость просачивается через образец. Водонепроницаемость зависит от величины напора воды, плотности и структуры, а также условий твердения, плотности и возраста бетона.

Знакомясь со свойствами бетонной смеси, вы должны будете обратить внимание на огнестойкость. Это способность материала, которая выражена в сопротивляемости к разрушительным факторам, связанным с высокой температурой

Бетон должен выдерживать нормальную эксплуатацию до 250 ˚С.

Помимо этого, необходимо обратить внимание на усадку материала. При твердении на воздухе бетон уменьшается в объеме

Снаружи это происходит быстрее, чем внутри, следствием этого становятся трещины. Усадка, как правило, составляет 0,15 мм на 1 м. Если подобрать состав раствора, можно снизить количество усадки или не допустить ее вовсе.

Особенностью заливки является выделение тепла при твердении смеси. Поэтому в возводимых сооружениях можно наблюдать повышение температуры даже при низких температурах внешней среды. Это свойство позволяет осуществлять бетонирование в зимних условиях без обогрева.

Легкие бетоны классификация

Марки легкого бетона

Для легких бетонов установлены следующие марки: 15, 25, 35, 50, 75, 100, 150 и 200. Бетоны низких марок (15—50) используют для монолитных стен, возводимых в опалубке на месте работ; бетоны марок 35—50 применяют для производства сплошных стеновых камней. Из более прочных легких бетонов (марок 50 — 100) изготовляют пустотелые камни и крупные блоки. Бетоны марок от 50 до 150 применяют для железобетонных изделий и конструкций.

Легкие бетоны используют иногда для монолитных стен. В этом случае бетонную смесь, уплотняемую вибрированием или штыкованием, укладывают в передвижную опалубку на месте работ. Чаще же всего из этих бетонов на заводах изготовляют легкобетонные изделия — главным образом пустотелые камни, крупные блоки, а также армированные плиты и крупноразмерные панели для стен зданий.

По объемному весу

Легкие бетоны имеют объемный вес в пределах 800—1800 кг/м3. Величина объемного веса зависит главным образом от объемного веса взятых заполнителей; кроме того, на объемный вес бетона влияют степень уплотнения и расход вяжущего на 1 м3. По объемному весу бетона можно приближенно определить коэффициент его теплопроводности.

Для изготовления стеновых камней чаще всего применяют шлакобетоны на топливных (котельных) шлаках. Объемный вес таких бетонов в сухом состоянии составляет обычно 1400—1600 кг/м3, а коэффициент теплопроводности в стене несколько меньше, чем у кладки из обычного кирпича. При обработке шлакобетонной смеси на бегунах для получения так называемого пробужденного шлакобетона объемный вес повышается до 1700—1800 кг/м3

Заполнители более легкие, чем котельный шлак (например, пемза, керамзит и т. п.), дают возможность получить бетоны с объемным весом 1000—1300 кг/м3 (в сухом состоянии).

По морозостойкости

Легкие бетоны, применяемые для наружных конструкций, должны выдерживать 15, 25, 35, или 50 циклов повторных замораживаний и оттаиваний в воде. Требуемое количество циклов, которое должны выдерживать без повреждений образцы легкого бетона, устанавливается стандартами и техническими условиями в зависимости как от климатических и эксплуатационных условий, так и от класса сооружения. Для шлакобетонных камней минимальная степень морозостойкости должна быть не менее 25 циклов (по У—105—52).

Степень морозостойкости и атмосферостоикости легких бетонов зависит оттипа заполнителя, вида примененного вяжущего, его расхода и интенсивности уплотнения бетонной смеси. Наименее стойкие заполнители — шлаки бурых и подмосковных углей. Заполнители, не содержащие вредных примесей (например, пемза, керамзит, шлаковая пемза, вторичные шлаки), дают бетоны с достаточно высокой степенью морозостойкости и атмосферостоикости.

Что входит в состав тяжелого бетона

В независимости от вида и марки тяжелого бетона, в его состав неизменно входят следующие компоненты:

Вяжущий компонент – в его качестве используют различные виды цементов по составу и марочной прочности от М200 до М800. От него зависит не только конечные прочностные характеристики, но и время затвердевания искусственного камня. Например, для приготовления раствора М200, предназначающегося для заливки базиса здания лучше всего использовать портландцемент М400.
Мелкий заполнитель – его роль состоит в том, чтобы сделать смесь максимально однородной. Чаще всего для растворов используют средне фракционный песок

Важно, чтобы он был максимально чистый и без глинистых включений. Особенно это важно, если вы собираетесь сами делать смесь для заливки фундамента М250 классом В20 или М200 классом В15.
Крупный заполнитель – придает дополнительную прочность

Собственно, из–за его содержания бетон и называется тяжелым. В зависимости от вида и назначения смесей используют всевозможные заполнители. Самый популярный из них – кубовидный щебень гранитных пород. Для изготовления раствора М200 лучше всего использовать сырье фракцией 10 – 20 мм.
Вода. Чтобы раствор получался максимально качественным нужно использовать воду средней жесткости без дополнительных примесей и загрязнений.
Пластифицирующие добавки. Практически в любой современный бетон входит такой важный компонент, как пластификатор. Их существует множество видов, классифицирующихся в зависимости от направленности действия: придающие прочность, увеличивающие морозостойкость, пластичность, гидрофобность, вязкость, разжижение. Например, для фундаментного раствора М200 обычно берут пластификаторы, повышающие прочность затвердевшего камня.

Тяжелый бетон – это самый долговечный строительный материал, который можно приготовить самостоятельно. Нужно только произвести расчет правильного состава тяжелого бетона.

Изделия из легкого бетона

К легкобетонным изделиям относятся камни, шипи и крупные блоки, изготовляемые из легкого бетона на заводах или строительных дворах применяемые для кладки стен, а также в качестве вкладных элементов в перекрытиях.

Легкобетонные изделия разделяются на следующие разновидности:

• а) камни (малые и средние блоки) весом до 30 кг сплошные для стен;
• б) камни (малые и средние блоки) весом до 30 кг пустотелые для стен;
• в) камни-вкладыши для перекрытий;
• г) крупные блоки.

Возможно изготовление камней и крупных блоков с готовой штукатуркой, получаемой на станке путем накладывания в форму одновременно штукатурной массы и основной массы камня в виде вертикальных слоев.. Размеры пустотелых камней не стандартизованы.

Размеры камней ограничиваются их весом, который для возможности укладки в стену двумя рабочими должен быть > 30 кг. Размеры крупно-блочных камней также не стандартизованы и имеют высоту 77 -154 см и ширину, равную толщине стены, определяемой статическими и теплотехническими расчетами.

Размеры крупных блоков ограничиваются их весом, зависящим от грузоподъемности имеющихся кранов (1—1,5 т, реже до 3 т). Кроме сплошных крупных блоков из шлакобетона в последнее время предложены более легкие блоки многослойные, составленные из различных материалов. Представляет интерес конструкция крупного блока. Этот блок состоит из бетонных стенок раскосной системы, расположенных внутри него и обеспечивающих его прочность; пустоты заполнены глиноизвестковыми ксиловкладышами, глиносмоляными легкими камнями (с опилками) или другим легким материалом. Заполнение увеличивает термическое сопротивление блоков.

Особенности тяжелых специальных бетонов

Большинство составов такого рода изготавливается по индивидуальному заказу, так как необходим подбор ингредиентов и добавок для придания бетону специальных свойств, подходящих по проекту.

Мостовой и гидротехнический

Исключение составляет мостовой бетон — он характеризуется высокой прочностью, но не содержит большого количества специальных добавок. Его марка по прочности может находиться в пределах М350 — М600, показатель морозостойкости не менее двухсот циклов. Для гидротехнического бетона состав подбирается в зависимости от характера взаимодействия с водой — подводного (постоянного), переменного, надводного. Учитывается солевой состав воды.

Жаропрочный и огнеупорный

Жаропрочные составы обычно производятся с заменой портландцемента на высокоглиноземный цемент, который при определенных сочетаниях в добавками может придать бетонному монолиту свойство огнеупора. В состав таких бетонов включается пемза, зола, гранулят доменного шлака. Если обычный состав начинает теряет прочность при температурах около 300 С, то жаропрочный монолит выдержит 500 — 600 С, а огнеупорный состав будет достаточно прочным при непосредственном контакте с пламенем — в зависимости от подбора компонентов, возможно сохранение свойств при нагреве до 1000 — 1200 С.

Химически стойкий

Бетон для конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивных сред, изготавливается с применением жидкого стекла с наполнителем из кварцевого песка и гранитного щебня. Главное требование к крупному заполнителю — это наличие кислотоупорных свойств, если речь идет о стойкости к неорганическим кислотам. Однако, под действием воды такие составы могут разрушаться довольно быстрой. При использовании клинкерного портланд цемента можно получить щелочеустойчивый состав бетона. Различные добавки, внесенные в тяжелый бетон, могут сделать его нейтральным по отношению к определенным группам веществ.

Антирадиационный

Для антирадиационных бетонов характерны высокая прочность на растяжение, минимальная стойкость к усадке. Эти составы применяются крайне редко, для их производства создается отдельный РБУ и закупаются точно подобранные компоненты.

Сколько стоит куб бетона с особыми свойствами, отнесенного к категории специальных, можно узнать после точного определения состава и выяснения проектных требований к раствору и монолиту. В большинстве случаев изготовление организуется по специальной технологии и под особым контролем всех показателей.

Условия твердения

Для бетонов с разным составом требуются определенные условия твердения:

• Естественные условия (температура 20-22°С, влажность около 50-70%);
• Тепловая обработка при нормальном давлении необходима, например, при зимнем строительстве, когда требуется поддержание положительной температуры;
• Тепловая обработка при высоком давлении (автоклав). Так создают отдельные конструкции для строительства.

Классификация видов бетонов помогает сделать правильный выбор материала с учетом всех ключевых качеств материала. Рекомендуем приобретать материал с выбранными характеристиками у специализированных производителей, которые предоставляют подтверждающую качество документацию. Только в этом случае все условия и тонкости рецептуры будут соблюдены, а значит, материал будет иметь заложенные при расчетах качества.