Свойства бетонов

Основные свойства бетона

Как известно, ни одна стройка не обходится без бетонной строительной смеси. В зависимости от составляющих компонентов бетоны бывают разных видов. Также различны и их качества. Но для большинства бетонов характерны одни и те же стандартные свойства. Давайте рассмотрим основные характеристики бетона.

Прочность на сжатие

Это одно из главных свойств бетонного раствора, которое измеряется в мегапаскалях, определяя тем самым максимальную выдержку тяжести, на какую способен сей строительный материал. По мере взаимодействия веществ, составляющих воду и цемент, прочность в бетоне способна возрастать. Данный процесс называется гидратацией.

Каждому бетону характерны коэффициенты прочности, которые указываются в декларации при покупке. Но проявляется это свойство только по истечении четырех недель. Период набора прочности бетоном зависит от нескольких моментов. В первую очередь на данный процесс влияет время года и температура воздуха.

В зимний период бетон замерзает, рост прочности останавливается. Чтобы возобновить данный процесс, бетон прогревают. Некоторые строители предпочитают сразу использовать смеси, которые, благодаря специальным добавкам, устойчивые к морозам.

Лабораторное испытание бетона на прочность.

Бывает так, что залитые зимой бетоны по приходу весны оттаивают, и начинают набирать прочность с новой силой. Хотя в других эксплуатационных свойствах строительные смеси сдают позиции.

При нормальных условиях прочность в бетонах активно возрастает на первой неделе после закладки. На седьмой день уровень прочности достигает до 70% от производственных норм. Нагружать при этом бетонную смесь еще рано, но в опалубке она уже не нуждается. Максимальный коэффициент прочности достигается только к концу месяца.

При повышении температуры воздуха твердение бетонных смесей убыстряется. Главное при этом – наблюдать за процентом влаги в материале. Если раствор слишком быстро сохнет, то повышение прочности останавливается. В связи с этим недавно возведенные бетонные строения обдают горячим паром либо накрывают влажной мешковиной, ПВХ-пленкой. Некоторые мастера практикуют метод поливки раствора водой.

Деформативные свойства

Под действием тяжести бетонная строительная смесь ведет себя совершенно по-другому, нежели другие материалы. Уплотненная консистенция бетонного раствора обуславливает его действие во время растущего давления.

Если бетон поддавать слабым, краткосрочным нагрузкам, ему свойственно легкое деформирование подобно пружине. Упругость строительной смеси увеличивается совместно с ее прочностными свойствами. Также на пружинистость влияет количество пор в растворе. Чем их больше, тем меньше становится уровень упругости.

Читать еще: Как утеплить стены внутри в частном доме?

Минимальным свойством упругости обладают ячеистые бетоны. Чуть выше показатели у легких пористых бетонов. Самый высокий уровень пружинистости у тяжелого строительного материала. Пружинистые свойства бетона с легкостью поддаются манипуляциям по регулировке структуры раствора.

Растекаемость

Под растекаемостью, или ползучестью подразумевается увеличение разрушений бетонной конструкции в течение некоторого времени под непрерывным воздействием статичных нагрузок.

На растекаемость строительного раствора влияют многие факторы: перечень составляющих его компонентов, вид цемента и других добавок, возраст бетонной смеси, уровень влажности, а также условия застывания.

Меньше растекаются бетонные растворы со щебнем, или иными плотными заполнителями. Легкие смеси с повышенной пористостью плывут гораздо больше. Негативно влияет на бетонные строительные смеси слишком быстрое высыхание, увеличивая их растекаемость, изменяя структуру в худшую сторону.

Усадка и набухание

К свойствам бетонной смеси относятся усадка и набухание. Оседание бетонной конструкции происходит во время застывания на открытом воздухе. Это приводит к усадочному напряжению в постройках из бетона, и как следствие, к трещинам. Поэтому массивные конструкции разделяют усадочными швами.

Чтобы сократить усадочное напряжение и уберечь построенное здание от трещин, мастера стараются не допустить усадку строительного материала. Этого добиваются посредством добавления в раствор специальных заполнителей, а также точным просчетом коэффициента усадки еще до начала стройки.

Цементно-бетонные дороги, а также постройки гидротехнического направления вследствие вынужденного периодического контакта с водой постоянно подвергаются то усадке, то набуханию. Результатом этих поочередных процессов являются микротрещины и деструкция бетона.

Морозостойкость

Данное свойство бетонного материала устанавливают посредством поочередной заморозки в морозильнике при температуре от 15 до 20 градусов и оттаивания в воде тех же температур, только со знаком «плюс». Испытание осуществляется через неделю после тепловой сушки либо через четыре недели застывания бетонного образца в обычных условиях.

На морозостойкость бетонных конструкций влияют качественные характеристики используемых при изготовлении раствора компонентов, а также уровень пористости. Если он ниже 7%, устойчивость к минусовым температурам повышается.

Долговечность и устойчивость к химическим воздействиям

Долговечность и стойкость к химическим реакциям строительной смеси зависит от многих факторов. Важную роль здесь играют высокая плотность и низкий уровень пористости материала.

Читать еще: Гидроизоляция бетона

Плотность бетонных строительных материалов

На плотность бетонной конструкции влияет структура используемого раствора. У цементов различной маркировки встречается разная удельная масса. То же самое касается и щебня, у которого плотность зависит от размера зерен, а также типа материала. Плотность бетона оказывает прямое воздействие на его прочность. Чем выше свойство плотности, тем крепче получается итоговая работа.

Плотность раствора возрастает, если при его изготовлении равномерно разместить соответствующие заполнители. Увеличить данное свойство также способны вибрационные манипуляции с раствором во время его заливки.

Бетонные материалы с высокими показателями пористости не обладают нормальной плотностью, в связи с чем страдает их стойкость к химическим реакциям, перепадам температуры, а также уменьшается устойчивость к влаге и сырости, и как следствие, сокращается долговечность. Зато у таких бетонов отличные теплоизоляционные характеристики, чего не скажешь о строительных смесях с повышенной плотностью.

Огнестойкость

Под огнестойкостью бетона понимается его устойчивость к пожарам. Данное свойство достаточно высокое у цементно-строительных смесей. Ведь во время нагрева бетонной конструкции происходит распад кристаллогидратов цементного камня и выделяется путем адсорбции химически связанная жидкость, которая при испарении забирает практически все тепло. Благодаря этому процессу воздействие высоких температур на бетон сокращается.

Вместе с тем во время интенсивного нагрева бетонных строений расширяются частицы цементной смеси и добавленного в нее заполнителя. Это приводит к сильному напряжению внутри строительного материала, в результате чего сокращается сцепка между его компонентами, и снижаются его прочностные характеристики.

Тепловыделение при твердении

Взаимная деятельность воды с минералами клинкерной обработки обуславливает последующее источение тепла, благодаря которому во время застывания раствора происходит его нагрев. На повышение температуры строительного раствора влияет вид используемого цемента, а также его расходование на 1 м3 бетона. При определенных условиях твердеющий бетон способен нагреться до 50 градусов, что приводит к его расширению, останавливающему усадку конструкции.

Рост температуры внутри строительного материала крупных бетонных сооружений приводит к расширяющим тепловым напряжениям, уровень которых может быть выше прочности бетона при растяжке. Вследствие этого бетонные конструкции трескаются и теряют свою долговечность.

Тепловое напряжение является результатом неравномерного нагревания бетонного материала. При этом поверхностные слои слишком быстро остывают, тогда как внутренние уровни бетонных блоков еще долго остаются горячими. Чтобы уровнять температуру по всей площади крупного бетонного строения, понадобится не один месяц. Объем тепла, выделяемый во время уплотнения бетонной смеси, обуславливается размерами кристаллов измельченного цемента, его расходом на 1 м3 бетонного строения, а также другими факторами.

Читать еще: Как утеплить потолок в частном доме изнутри?

Максимальным тепловыделением во время застывания обладают глиноземистые цементно-бетонные растворы. Меньше всего выделяется тепла у бетонов, содержащих шлакопортландцемент со значительным количеством шлака внутри. Добавление в бетонную смесь тонко измельченных материалов способствует сокращению тепловыделения при застывании раствора.

Водонепроницаемость

Водонепроницаемость строительных смесей зависит от количества пор внутри раствора. Чем меньше его пористость, тем сильнее он устойчив к влаге. Если нужно усилить сие свойство строительной смеси, во время приготовления в раствор добавляют уплотнитель алюминат натрия, а также гидрофобизующие добавки.

У продуктов нефтяного происхождения поверхностное натяжение меньше, чем у воды, что позволяет им с легкостью просачиваться через обычный бетон. Чтобы уменьшить этот процесс, в раствор добавляют хлорное железо и другие подобные вещества.

Быстро повысить водонепроницаемость строительной смеси, а также сократить проницаемость нефтепродуктов в бетон возможно посредством замены стандартного портландцемента на расширяющийся.

Удобоукладываемость бетонной смеси

Объем воды, необходимой для получения раствора нужной консистенции, влияет на его удобоукладываемость. Данная жидкость разделяется между цементным тестом и заполнителем. Ее объемы в цементном тесте зависят от вязкости смеси, ее плывучести, жесткости, а также максимального напряжения сдвига. Количество воды, необходимое заполнителю, увеличивается вместе с ростом общей поверхности его зерен. Посему мелкие сорта песков затребуют много жидкости.

Чтобы бетон был достаточно прочным, пропорции взаимодействующих цемента и воды в растворе никогда не должны изменяться. В связи с этим при увеличении потребности воды происходит перерасход цементного песка. При использовании мелких сортов цемента перерасход составляет от 15 до 25 % материала. Поэтому мелкие пески используются, как дополнение к основному сортаменту смеси, состоящему из крупного или дробленого песка и пластификаторов, сокращающих потребность жидкости.

Однородность и вязкость

На величину данных свойств бетонной смеси влияет содержимое мелких ячеек заполнителя, и конституция максимально вяжущего взаимодействия крупноячеистого заполнителя в растворе, а также надлежащее перемешивание.

<img decoding="async" src="http://gardenweb.ru/gallery/materialovedenie-dlja-kamenwikov/image_20.gif" /> Прочность цементного камня зависит от двух факторов: марки цемента и соотношения воды и цемента. Чем выше марка цемента, тем при прочих равных условиях прочнее будет цементный камень. Зависимость прочности цементного камня от соотношения цемента и воды в бетонной смеси объясняется следующим. Цемент при твердении химически связывает 20…25% воды от собственной массы, а чтобы обеспечить необходимую подвижность бетонной смеси, приходится брать 40…80% воды от массы цемента. Естественно, чем больше в бетоне будет свободной, химически не связанной воды, тем больше будет пор в цементном камне и соответственно ниже его прочность. Прочность сцепления между цементным камнем и заполнителями определяется в основном качеством поверхности заполнителя. Для обеспечения высокой прочности сцепления поверхность зерен заполнителя должна быть чистой и шероховатой, Например, бетон на щебне при прочих равных условиях прочнее бетона на гравии. Усадка бетона. При твердении на воздухе происходит усадка бетона — сокращение линейных размеров до 0,3… 0,5 мм на 1 м длины. Большие усадочные деформации — одна из причин образования трещин в бетоне. Особенно значительна усадка в начальный период твердения: в первые сутки она достигает 70% от месячного значения. Причина усадки бетона — усадка твердеющего цементного теста, поэтому чем больше в бетоне цемента, тем больше его усадка и вероятность растрескивания. Пористость. Для получения удобоукладываемой бетонной смеси приходится вводить в состав бетона в 2…4 раза больше воды, чем может ее связать твердеющий цемент. Избыток воды приводит к образованию пор в бетоне. Уменьшают пористость бетона уменьшением количества воды по отношению к цементу, а также снижением общего содержания цементного теста в бетоне. В среднем пористость плотно уложенного и затвердевшего бетона 5…7%. При такой пористости бетон непроницаем для воды, но проницаем для легких нефтепродуктов (бензин, керосин) и газов. Морозостойкость бетона зависит от количества и характера (открытые и закрытые) пор, а также от морозостойкости заполнителя. Для получения достаточной морозостойкости бетон изготовляют из морозостойких заполнителей, снижают до минимума содержание в нем воды, при этом максимально плотно укладывают бетонную смесь с помощью вибраторов или других механизмов. Кроме того, целесообразно применять гидрофобные и пластифицированные цементы или поверхностно-активные гидрофобизирующие добавки. Согласно СНиП 2.03.01-84, марки по морозостойкости для тяжелых бетонов F50, 75, 100, 150. Огнестойкость. Под огнестойкостью бетона понимают его способность сохранять прочность при кратковременном воздействии высоких температур, например при пожаре. При кратковременном нагреве благодаря малой теплопроводности бетон прогревается на небольшую глубину, причем содержащаяся в нем вода (в том числе и химически связанная) испаряется, понижая температуру бетона. При длительном действии высоких температур в бетоне могут произойти необратимые химические изменения, сопровождающиеся потерей им прочности. Для устройства конструкций топок, печей и промышленных труб применяют специальный жароупорный бетон на глиноземистом цементе и жаростойких заполнителях. Самым важным свойством бетона является его прочность, т.е. способность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию, поэтому за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии. Чтобы определить прочность бетона, из него изготовляют эталонный кубик с ребром 200 мм. Затем на гидравлически прессе такой кубик подвергают сжатию, доводя до разрушения. По этому, зная разрушающую нагрузку и площадь поперечного сечения образца, можно определить прочность. Например, если бетонный кубик с ребром 200 мм разрушился при нагрузке 800 кН (80 тонн), то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа (200 кгс/см2). В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Так, в Советском Союзе в строительстве применяют следующие марки бетона: 600,500, 400, 300, 250, 150, 100 и ниже. Выбор марки определяется условиями, в которых будет работать бетон. Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем даже растет. Другим важным свойством бетона является средняя плотность -отношение массы материала ко всему его объему (выражается в кг/м3, г/см3 или процентах). Средняя плотность бетона всегда меньше 100%. Средняя плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше средняя плотность, бетона, тем он прочнее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при плохом перемешивании бетонной смеси и, наконец, при недостатке цемента. Свойство, обратное средней плотности бетона, — пористость — есть отношение объема пор к общему объему материала, т.е. пористость “дополняет” среднюю плотность бетона до 100%. Как бы плотен ни был бетон, в нем всегда есть поры! Водостойкость — это свойство бетона противостоять действию воды не разрушаясь. Чтобы определить водостойкость бетона, изготовляют два образца: один в сухом виде раздавливают на прессе и определяют его нормальную прочность. Другой образец предварительно погружают в воду, а после насыщения водой также разрушают на прессе. Из-за ослабления связей между частицами прочность образца уменьшается. Отношение прочности насыщенного водой образца к прочности в сухом виде называется коэффициентом размягчения материала. Для бетона он больше 0,8. Кроме того, на водостойкость бетона оказывают влияние гидратные новообразования, которые имеют очень низкую растворимость. Поэтому бетон является водостойким и может применяться для сооружений, подвергающихся действию воды — плотин, пирсов, молов. Теплопроводность характеризует способность бетона передавать через4 свою толщину тепловой поток, возникающий из-за разности температур на поверхностях бетона. Теплопроводность бетона почти в 50 раз меньше, чем у стали, но зато выше, чем у строительного кирпича. Сравнительно невысокая теплопроводность обеспечивает бетону довольно высокую огнестойкость — способность материала выдерживать действие высоких температур. Бетон может выдержать в течение длительного времени температуру выше 1000 °С. При этом он не разрушается и не трескается. Все знают, что если в поры камней проникает вода, то, замерзая, она расширяется и тем самым разрушает даже самые крепкие горные породы. Бетон же при насыщении водой может выдерживать многократное замораживание и оттаивание. При этом он не разрушается и почти не снижает своей прочности. Это свойство называется морозостойкостью. Средняя плотность бетона может быть разной. Она зависит от заполнителей, которые используются в бетоне. По этому признаку бетоны делятся на три вида: тяжелый, легкий и особо легкий. Эта классификация зависит от массы заполнителя, применяемого при изготовлении бетона. Так, например, бетон на естественных заполнителях из гранита, известняка, доломита имеет среднюю плотность 2200—2400 кг/м3, а прочность его достигает 60 МПа (или 600 кгс/см2). Такой бетон называют тяжелым. А вот бетон на щебне из легких каменных пород (пемза или туф) имеет меньшую среднюю плотность – обычно 1600-1800 кг/мЗ и называется легким бетоном. Если бетон изготовить на искусственных легких пористых заполнителях из обожженных до спекания глиняных материалов, как, например, керамзит, аглопорит, шлаковая пемза, зольный гравий и т.п., то можно получить целую гамму легких бетонов с различной средней плотностью — до 1800 кг/мЗ. Их прочность колеблется от 7,5 до 40 МПа (75 до 400 кгс/см2). Применение тяжелого или легкого бетона определяется типом Конструкции и условиями ее эксплуатации. По назначению бетоны подразделяются на бетон обычный – для изготовления колонн, балок, плит и тому подобных конструкций; бетон гидротехнический — для плотин, шлюзов, облицовки каналов; бетон для подземных сооружений — для изготовления труб колодцев, резервуаров; бетон для дорожных покрытий; бетоны специального назначения на специальных видах цемента — кислотоупорный, жаростойкий и т.п. <h2>Свойства бетонов, влияющие на их эксплуатационные характеристики</h2> Среди основных свойств бетонов, влияющих на длительность срока их эксплуатации без изменения структуры, можно выделить два основных: <ul> <li>Прочность бетона на сжатие: проектная (марочная).</li> <li>Стойкость: к замораживанию/оттаиванию, к воздействию высоких температур, к воздействию влаги.</li> </ul> <img decoding="async" src="https://vproizvodstvo.ru/wp-content/uploads/2017/07/i-26-e1499845140547.jpg" /> Различие видов бетонов и их свойств позволяет подобрать материал с необходимыми механическими параметрами и стойкостью к физико-химическим воздействиям. Классификация на марки и классы бетона дает представление обо всех необходимых характеристиках, таких прочность, степень морозоустойчивости, водонепроницаемости, жаро- и термостойкости. <h2>Марочная прочность бетона и классы прочности</h2> Прочность бетона – это показатель предела сопротивляемости материала к внешнему механическому воздействию на сжатие (измеряется в кгс/см²). То есть, можно сказать, что этот параметр дает представление о механических свойствах бетона, его устойчивости к нагрузкам. Именно эта характеристика и положена в основу классификации бетона. Бетон марки М15 обладает наименьшей прочностью, а М800, соответственно, наибольшей. Такая маркировка позволяет максимально точно учесть прочностные свойства бетона, и подобрать его в соответствии с предполагаемыми нагрузками. Так, для предварительно-напряженных конструкций необходим раствор с маркировкой не ниже М300, а для обычных железобетонных панелей или блоков, не испытывающих большой нагрузки — М200-М250. Марки М100-М150 используются при заливке монолитных фундаментов. Бетонный раствор М15—М50 применяется при изготовлении ограждающих и теплоизоляционных конструкций. Существует и другая классификация – по классам прочности на сжатие бетона: от В1 до В22. Эти две системы классификации учитывают один параметр – прочность на сжатие. Отличие класса от марки бетона в том, что для марок (М) берется усредненное значение по прочности на сжатие, а для классов (В) – гарантированное. Средняя прочность бетона на сжатие – это средний показатель прочности проверяемых образцов, а гарантированное означает, что бетон имеет прочность не менее заявленной. При разработке проектной документации в спецификации указывается класс (В), хотя, в силу привычки, более распространенной является классификация по маркам. Ниже приведено примерное соотношение класса и марки бетона. Таблица марок и классов бетона и их соотношения: <img decoding="async" src="https://vproizvodstvo.ru/wp-content/uploads/2017/07/tablica_sootnosheniya_marok_i_klassov_betona_1.jpg" /> <h2>Набор прочности и критическая прочность бетона</h2> Критическая прочность – параметр крайне важный при заливке бетонного раствора в условиях низких температур. Дело в том, что проектная прочность бетона появляется только на 28 день вызревания, при условии соблюдения технологии твердения, а соответственно и температурного режима (не ниже + 30°С). При более низкой температуре срок твердения бетона увеличивается, а при отрицательной прекращается. При температуре ниже 0°С останавливается набор прочности бетона, в силу прекращения гидратации – связывания молекул воды и клинкерных составляющих цемента, образующих цементный камень. Если температура опускается ниже — 3°С начинаются фазовые превращения воды, что приводит к разрушениям структуры невызревшего бетона и потери прочности. Как показали проведенные опыты, образцы, набравшие критическую прочность, то есть вызревшие до определенного состояния, после замерзания и оттаивания не подвергаются разрушению и в дальнейшем продолжают набирать прочность, а образцы, замороженные на раннем сроке твердения, характеризуются потерей прочности до 50%. Для растворов разных марок необходимо и различное время для вызревания до критической прочности бетона. На этой странице можно посмотреть таблицу, где указано, какую прочность от проектной должен набрать бетон до замораживания. Однако можно сказать, что недопустимо замораживание в первой фазе – фазе схватывания (первые сутки) и в первые 5-7 дней твердения бетона при нормальном температурном режиме. За первую неделю бетон набирает до 60-70% марочной прочности, после чего замораживание бетона только приостановит процесс вызревания и после оттаивания он возобновится. Таблица критической прочности для различных марок: <img decoding="async" src="https://vproizvodstvo.ru/wp-content/uploads/2017/07/tablica_kriticheskoj_prochnosti_dlya_raznyh_marok_betona_1.jpg" /> Повышение температуры ускоряет процесс созревания бетона, но необходимо помнить о том, что нагрев свыше 90°С недопустим. При температуре твердения бетона 75-85°С в атмосфере насыщенного пара твердение до 60-70% марочной прочности происходит в течение 12 часов. Прогрев до такой температуры без насыщения паром приводит к высыханию, что также останавливает вызревание (гидратацию). Необходимо помнить, что гидратация невозможна без молекул воды и уход за бетоном заключается, в том числе, и в постоянном увлажнении в процессе набора прочности. В графике твердения бетона можно посмотреть взаимосвязь температурного режима и сроков вызревания бетона (дано для бетона марки М400), но нужно учитывать, что если в раствор вводятся специальные добавки (модификаторы — ускорители твердения), то время набора прочности бетона может быть значительно меньше. График набора прочности бетона: <img decoding="async" src="https://vproizvodstvo.ru/wp-content/uploads/2017/07/grafik_tverdeniya_betona_1.jpg" /> <h2>Стойкость бетона к внешним воздействиям</h2> <h3>Коррозия бетона</h3> Коррозия бетона (разрушение цементного камня) происходит вследствие многих факторов: <ul> <li>влияния окружающей среды,</li> <li>механических воздействий,</li> <li>проникновения воды,</li> <li>изменения температур (замораживание/оттаивание, нагрев/резкое охлаждение).</li> </ul> Нарушение структуры цементного камня сопровождается понижением его сцепления с армирующими элементами, повышением водопроницаемости и, как результат, снижением прочности. Для повышения коррозийной стойкости бетона рекомендуются такие меры: <ul> <li>использование специальных кислотостойких, глиноземистых или пуццолановых цементов;</li> <li>введение в смеси гидрофобизирующих, жаростойких или морозостойких добавок;</li> <li>увеличение плотности бетона. Большое влияние на стойкость бетона, кроме состава смеси и соотношения компонентов, оказывает технология приготовления и доставки, укладки и последующего ухода. Виброперемешивание смеси увеличивают активность цемента и позволяют получить тесто с макрооднородной структурой, а транспортировка в миксерах – избежать его расслоения при доставке на объект. Эффект от виброуплотнения при укладке теста объясняется вытеснением пузырьков воздуха: в неуплотненной смеси он может достигать 45%. Удаление воздуха обеспечивает защиту бетона от коррозии, увеличение прочности, морозо-, жаростойкости, а также снижает водопроницаемость бетона.</li> </ul> <h3>Морозостойкость бетона</h3> Воздействие на бетон поочередного замораживания/оттаивания приводит к его растрескиванию. Объясняется это тем, что в замороженном состоянии влага, находящаяся в порах материала, превращается в лед, а значит, увеличивается в объеме (до 10%). Это приводит к повышенному внутреннему напряжению бетона, а в результате и к его растрескиванию и разрушению. Морозостойкость бетона тем ниже, чем больше доступ к проникновению влаги: объем пор, в которых может накапливаться вода (макропористость) и уровень капиллярной пористости. Повышение морозостойкости бетона происходит за счет уменьшения показателей макро и микропористости, а также введением гидрофобных воздухововлекающих добавок. С их помощью в бетоне образуются резервные поры, не заполняемые водой в обычных условиях. При замерзании воды, уже попавшей внутрь бетона, часть ее перемещается в эти поры, тем самым снимая внутреннее давление. Использование глиноземистых цементов также увеличивает морозостойкость материала. Так как при возведении объектов предъявляются различные требования к свойствам бетона по морозоустойчивости, производится бетон с классом устойчивости к циклам замораживания/оттаивания от F25 до F1000. Для гидротехнических сооружений необходима марка бетона по морозостойкости от F200, а для возводимых в зонах с суровым климатом – от F800 (спецификация производится, исходя из среднесуточной температуры для данного региона). <h3>Водонепроницаемость бетона</h3> Разрушение бетона под воздействием жидких сред происходит не только при отрицательных температурах. Влага имеет свойство вымывать легкорастворимые компоненты из любого вещества, а один из компонентов, при затворении бетонного теста, гашеная известь (гидрат окиси кальция) – водорастворимое вещество. Его вымывание приводит к нарушению структуры и разрушению бетонных блоков и фундаментов. Кроме того, находящиеся в воде кислотные компоненты также оказывают неблагоприятное влияние на состояние материала. На сегодняшний день существуют различные способы защиты бетона от разрушения вследствие воздействия влаги. Избежать негативного влияния воды можно использованием пуццоланового или сульфатостойкого портландцемента, введением в раствор гидрофобных добавок в бетон для водонепроницаемости, а также применением специальных пленкообразующих покрытий, препятствующих проникновению влаги и уплотняющих добавок. По параметру водонепроницаемости бетон подразделяется на классы (марки). Существуют марки бетона по водонепроницаемости (характеризуется односторонним гидростатическим давлением, измеряется в кгс/см²) от W2 до W20. <h3>Устойчивость к воздействию высоких температур</h3> Если возводимые бетонные сооружения или отдельные изделия будут эксплуатироваться при постоянных высоких температурах, то необходимо выбирать жаростойкий бетон соответствующего класса, так как обычный под воздействием жара теряет прочность и дает усадку вследствие потери цеолитной, абсорбционной и кристаллизационной воды. Это приводит к растрескиванию, частичному, а затем и полному разрушению бетона. Жаростойкий бетон обозначается BR и подразделяется в соответствии с предельно допустимой температурой применения на классы от И3 до И18 (или U3-U18). Для класса И3 предельно допустимая температура составляет +300°С, а для И18 — +1800°С. Кроме того существует подразделение на марки по термостойкости: <ul> <li>для водных теплосмен — Т(1)5, Т(1)10, Т(1)15, Т(1)20, Т(1)30, Т(1)40;</li> <li>для воздушных теплосмен — Т(2)10, Т(2)15, Т(2)20, Т(2)25.</li> </ul> Последний параметр обозначает способность выдерживать смены температур без деформаций и снижения прочности. Полезное по теме: <iframe src="https://www.youtube.com/embed/zGxjgOtEBQs">

Систематика бетонов. Бетонные смеси. Виды, характеристики, свойства бетонов.

Сегодня достаточно сложно представить любое современное строение без применения бетона, этого искусственного творения человечества, представляющего собой монолитную отвердевшую субстанцию со свойствами, аналогичными камню. Этот материал получается в результате взаимодействия определенной жидкости (воды, специальных растворов) и обусловленных связующих компонентов. В итоге, после полного затвердевания образующих ингредиентов, и получается этот изумительный строительный материал – монолитный бетон.

Применяемые компоненты могут использоваться абсолютно любые, более того, они могут почти отсутствовать, а вот основой главных составляющих всегда являются вяжущие вещества (цемент) и жидкости, относящиеся к категории активных субстанций, а также заполнители бетона.

В качестве традиционных заполнителей, а они могут присутствовать до max=80% массы, используют щебень различных фракций, песок, отходы горнодобывающей промышленности и прочее.

Для производства специализированных бетонов, наделенных заданными свойствами, используют дополнительные добавки, а в результате получают бетоны – жароупорные, стойкие к химикатам, легкие и так далее.
Удельная плотность производимых бетонов, а она зависит от свойств составляющих, является их основным показателем, а от ее значения производится ключевая классификация бетонов как изделий.

Бетоны могут быть:

1. Бетонами класса “особо тяжелых” (с плотностью min=2500 кг на м³);
2. Бетонами класса “тяжелых” (плотность max=2500 кг на м³);
3. Бетонами класса “легких” (плотность max=1800 кг на м³);
4. Бетонами класса “особо легких” (плотность — max = 500 кг на м³).

Регулируются плотности изготовляемых бетонов соотношениями применяемых компонентов, то есть зерновым составом заполнителей, водоцементным соотношением, использованием пластификаторов и банальным тщательным уплотнением. Повышают плотность бетонов для усиления свойств прочности, обязательной водонепроницаемости, морозостойкости и прочего.

В зависимости от присутствующих вяжущих веществ бетоны могут быть следующих видов:

1. Цементные бетоны – бетоны, производимые на основе обычных портландцементов, сложных шлакопортландцементов, многокомпонетных пуццолановых портландцементах и прочих;
2. Силикатные бетоны автоклавного отвердения – бетоны, производимые с применением известково-шлаковых, известково-песчаных и прочих аналогичных вяжущих;
3. Гипсовые бетоны – бетоны, производимые на гипсоцементно-пуццолановых либо просто на гипсовых вяжущих составляющих;
4. Асфальтобетоны – бетоны, производимые с применением вяжущих составляющих битумных;
5. Полимерцементные и полимербетоны бетоны – бетоны, изготовленные с использованием синтетических смол;
6. Бетоны со специальными, специфическими искусственно приданными характеристиками. Примером могут служить бетоны кислотоупорные, где вяжущими составляющими служат основанные на жидком стекле специальные компоненты.

По структурному строению бетоны могут быть:

1. Бетоны с плотной структурой — когда пространство между частичками заполнителей почти полностью занимают незначительные воздушные поры с затвердевшим вяжущим материалом;
2. Бетоны с поризованной структурой — когда пространство между частичками заполнителей заполняют затвердевшие вяжущие и дополнительные поризованные пено- либо газообразователи;
3. Бетоны ячеистые. Их структуры состоят из затвердевших вяжущих кремнеземистых компонентов и специально образованных пор, которые равномерно распределены по имеющемуся объему изделия.
4. Бетоны с крупнопористой структурой. Подобные бетоны имеют значительные поры во всем изделии.

Кроме того, по назначению использования бетонные изделия бывают:

1. Бетонами обычными или конструкционными, предназначенными для возведения различных сложных железобетонных либо простых бетонных конструкций;
2. Бетонами с приданными гидротехническими свойствами;
3. Бетонами легкими, основное предназначение которых — конструкции ограждающие;
4. Бетонами покрытий, используемых при строительстве городских тротуаров, современных автомобильных трасс, аэродромов, различных площадок и прочее;
5. Бетонами специального предназначения, наделенными специфическими необходимыми свойствами: кислотостойкостью, радиационной защитой, жаропрочностью, декоративностью.

Важнейшими показателями являются и следующие величины:

Прочность бетонов характеризуется величиной “М”, которая находится в промежутке значений от min=50М до max=1000М.
На данный показатель существенно влияет “водоцементное соотношение”, то есть пропорции воды (жидкости) и цемента в конкретной бетонной смеси.
Определение прочности бетонов производится методами испытаний на лабораторных контрольных образцах из производимой партии изделий.
Водонепроницаемость бетонов делится на двенадцать значений марок “В”. Значение водонепроницаемости min B = 2, значение максимальное max B = 30 (3 МПа), шаг значений выражается в МПа.
Водонепроницаемость характеризует величину минимального действующего давления жидкости, при значении которого она не способна еще просочиться через испытываемые опытные образцы. Увеличить степень водонепроницаемости всегда можно, применив в смесях специальные расширяющие цементы либо уплотняющие добавки.

Морозостойкость бетонов обозначается символами “Mрз”. Особо высокую морозостойкость имеют бетоны с более плотной структурой, произведенные с использованием низкоаллюминатного портландцемента в сочетании с высококачественным гранитным щебнем. Бетоны широкого применения имеют средний показатель Мрз=50.

Коррозиестойкость бетонов. Процесс коррозии бетонов происходит в результате медленного, но постоянного разрушения присутствующего цементного камня и, как следствие, приводит к заметному снижению прочности и изначальной водонепроницаемости. Предотвратить подобные явления помогут используемые специальные цементы, такие как пуццолановые, либо обработка поверхностей пленкообразующими специальными составами или полимерными материалами.

Огнестойкость бетонов. Естественно, что бетоны относятся к огнестойким материалам, однако достаточно долговременное воздействие температур более 150оС снижает прочность обычных бетонов на min=30%. При наличии подобных условий используют жаростойкие бетоны, ибо применение любых теплозащитных средств особого эффекта не дают.

Расширения и усадки бетонов. Процесс отвердевания бетонов всегда сопровождается усадками, а во влажной среде даже разбуханием, хотя и незначительным. Подобных явлений лишены лишь бетоны, имеющие в своем составе расширяющие или безусадочные цементы.
Величина усадок в массивных монолитных конструкциях достигает значительных величин, что приводит к возникновению внушительных напряжений в изделии и, соответственно, к образованию трещин.

Основные составляющие бетонов

При изготовлении бетонов применяемая вода не должна содержать любые посторонние примеси – жиры, любые кислоты, сульфаты и прочие, которые однозначно будут препятствовать нормальному процессу отвердевания бетонов. Поэтому использование неочищенных сточных вод, промышленных или болотных крайне не рекомендуется.

Одними из основополагающих компонентов любых бетонов, несомненно, являются цементы, от свойств которых существенно зависит область применения и предназначение изготовляемых бетонов. Благодаря различным маркам цементов, бетонам можно придать совершенно специфические свойства, несвойственные обычным бетонам.

Пески, применяемые в производстве бетонов любых марок, могут быть как искусственного, так и природного происхождения.
Пески естественного происхождения бывают намытыми в реках или море либо добытыми на суше. Последние называются овражными (горными). Речные и морские намытые пески обладают зернами округлой формы, земного же происхождения (овражные) – зернами остроугольными, что обеспечивает оптимальное сцепление компонентов бетона. Однако последние пески всегда более загрязненные по сравнению с песками намытыми.

Пески искусственного происхождения получают в процессе дробления фракций горных пород либо отходов металлургических шлаков. Но искусственно выработанные пески получаются весьма дорогостоящей продукцией и применяются лишь как добавки для обогащения в бетонах песков, имеющих мелкую фракцию.

Фракции зерен песков могут быть очень мелкие, мелкие, среднего размера и крупных фракций.

Особое внимание при производстве бетонов уделяется присутствию вредных примесей в песках, так как они существенно влияют на будущие качества производимых бетонов. Например, глинистые примеси снизят прочность бетонов, наличие органических остатков уменьшат сцепление составляющих бетонов, сернистые соединения приведут к быстрой коррозии и разрушению бетонов и так далее.

Гравием являются рыхлые и достаточно крупные смеси зерен горных пород, образованные вследствие разрушения этих пород. Аналогично пескам гравий бывает намытым морским, речным или добытым на суше – горным.
Гравий горный имеет шероховатую поверхность, а все прочие намытые – гладкую. Но, как и песок, намытый гравий не имеет посторонних примесей.
Щебни

Щебни представляют собой искусственные крупнозернистые образования, которые получаются вследствие измельчения определенных горных пород либо промышленных отходов (бетона, шлаков, кирпича).

Бетоны — это сложные многокомпонентные материалы, обладающие определенными специфическими свойствами, которые можно регулировать в процессе их производства и получать материал с требуемыми характеристиками.

Бетон: виды бетона, классификация, свойства и назначения

Бетон представляет собой массу, которая хорошо уплотнена и перемешана. Ее получают из специального материала с добавлением воды и других ингредиентов. В качестве первого выступает цемент. В процессе производства следует руководствоваться точными пропорциями, только тогда раствор затвердеет до каменного состояния и проявит долговечность и прочность.

На сегодняшний момент известно несколько разновидностей бетонных смесей, которые особо распространены в строительстве. Затраты на бетонные материалы довольно часто превышают 20% от стоимости здания. При этом не учитываются затраты бетона на стены. Это позволяет сделать вывод о том, что выбор бетона – это важная составляющая строительства.

Значимым фактором являются процессы приготовления и нанесения раствора. Однако для начала необходимо ознакомиться с основными видами и свойствами бетона. До затвердевания смесь из воды, песка, гравия и цемента имеет жидкую консистенцию. Среди основных преимуществ готовой конструкции — устойчивость к нагрузкам, а также долговечность. Но при сверхвысоких нагрузках материал может покрыться трещинами. Для того чтобы это исключить, следует использовать способ предварительного напряжения.

Его суть состоит в том, что бетонную массу обжимают натянутой арматурой. Все силы растяжения, которые воздействуют на конструкцию, будет воспринимать арматура. Это позволяет увеличить прочность конструкции и самого здания, снижая расходы на арматуру.

Классификация бетона

Рассматривая виды бетонов и их классификацию, вы сможете выделить несколько типов этого материала. Среди прочих факторов, которые позволяют подразделить состав на отдельные группы, следует упомянуть усредненную плотность. Одним из вариантов бетона является сверхтяжелый, усредненная плотность которого составляет больше 2450 кг/м 3 . В процессе производства используются гематит и магнетит. Эти породы являются рудными. Предварительно их измельчают до окалины, стружек или опилок. Материал используется при строительстве атомных электростанций и при необходимости защиты помещений от радиационного излучения.

Еще один вид тяжелого бетона – одноименный материал, плотность которого достигает 2400 кг/м 3 . Тогда как минимальное значение равно 1700 кг/м 3 . Этот материал является наиболее распространенным видом смеси, ведь подходит для строительства несущих и подземных конструкций, а также возведения простых стен, фундаментов и перегородок. Основным компонентом раствора выступает щебень из горных пород, среди них:

Рассматривая виды легкого бетона, следует выделить одноименный состав, плотность которого достигает 1700 кг/м 3 . Эта смесь может иметь пористые заполнители, которые иногда даже не используются. Заполнители могут быть искусственными или естественными. Структура внутри имеет замкнутые поры. Такие бетоны обладают хорошими теплоизоляционными свойствами и используются в частных домах.

Среди видов легкого бетона – сверхлегкий материал, плотность которого не превышает 450 кг/м 3 . Такие смеси используются в качестве теплоизоляционного ячеистого материала, который обладает большим количеством пор на основе легких пористых заполнителей. Такие конструкции популярны своей высокой теплоизоляцией и могут использоваться не только для утепления полов, стен и потолков, но и в роли целостной конструкции.

Виды бетона относительно структуры

Современный рынок бетонных смесей предлагает растворы, которые классифицируются еще и по структуре. Таким образом, материал может быть уплотненным. С помощью такой смеси можно достичь максимального заполнения пространства, свободные зоны при этом практически отсутствуют, что способствует твердости и плотности. Этот материал изготавливается из мелкофракционных и крупных заполнителей, а также плотного связующего вещества.

В строительстве довольно активно используется и пористый бетон, который имеет соответствующую структуру, а применяется при возведении стен и устройстве фасадов. Ячеистый бетон – это смесь, в состав которой не входят заполнители. Взамен к ингредиентам добавляются искусственные породы в форме замкнутых ячеек, которые наполнены воздухом. Такой раствор распространён при строительстве одноэтажных домов.

Одним из самых популярных материалов в строительстве сегодня является бетон. Вид бетона, который никак нельзя обойти стороной, — сверхпористый. У него структура образуется крупным заполнителем, который не дополняется песчаными породами.

Виды бетона относительно связующего вещества и назначение смесей

Рассматривая классы бетона, можно подразделить материал по внутренним наполнителям. Иногда раствор изготавливается на основе цемента. Такая смесь может предусматривать следующие виды цементов:

клинкерный;
шлакопортландцемент;
портландцемент;
пуццолановый цемент.

Полученная смесь используется при строительстве многоэтажных домов. Нельзя обойти стороной и силикатные растворы, которые получаются из известняков. В процессе производства используются автоклавы, где материал подвергается термообработке, что позволяет увеличить его силовые показатели. Если в строительстве вы решили использовать бетон, виды бетона обязательно следует изучить.

Среди прочих необходимо выделить гипсовые смеси, которые обладают внушительной способностью к водопоглощению. Такие растворы используются при возведении внутренних стен и устройстве потолков. Этот материал распространён из-за его бюджетности. Смесь может быть ещё и шлаково-щелочной. В качестве связующего вещества выступает шлаковая щелочь. Данный раствор устойчив к агрессивным внешним факторам.

А вот полимерные смеси изготавливаются из одноимённых компонентов, в качестве главного связующего вещества в которых выступают смолы:

Составы на этой основе рационально использовать для офисных или жилых зданий. Отлично полимерные смеси зарекомендовали себя в условиях заводов, деятельность которых направлена на химическое производство и переработку металлов. Это обусловлено тем, что бетон обладает высокой устойчивостью и износостойкостью по отношению к тепловым условиям.

Специальные бетоны

Специальные виды бетона – это смеси, которые изготавливаются с добавлением компонентов на водной основе. Полимеры применяются в качестве затвердевающего ингредиента. Кроме того, они являются связующим веществом и усиливают крепление элементов в бетоне. Смеси хорошо сопротивляются растяжению, морозоустойчивы и отличаются водоотталкивающими свойствами.

Классификация бетона относительно назначения

Бетоны, которые описаны в статье, могут классифицироваться ещё и по назначению. Таким образом, составы могут быть конструкционными. Они предназначены для возведения несущих конструкций и перекрытий. Такие растворы отлично противостоят силовым нагрузкам. В качестве главных преимуществ выступают устойчивость к деформациям, прочность и возможность использовать при низких температурах.

Конструкционно-теплоизоляционные составы – это растворы, которые широко используются в наружных конструкциях, при строительстве фасадов и ограждений. Основной особенностью этих бетонов выступает способность к теплозащите. Рассматривая основные виды бетона, вы обратите внимание на теплоизоляционные смеси. Они используются для обеспечения высокого термического сопротивления, поэтому их применяют для ограждающих конструкций. Материал позволяет сформировать небольшой слой, но использовать его можно в качестве несущих конструкций.

Теплоизоляционные бетоны могут быть нанесены на поверхность обычных бетонных конструкций. Среди прочих необходимо выделить гидротехнические смеси, которые используются для обеспечения высокой плотности, морозостойкости, водонепроницаемости и устойчивости к агрессивным внешним условиям. Эти бетоны популярные в северной части страны, где их используют для возведения жилых домов.

В статье представлены виды бетона и их применение. Среди прочих – дорожные бетонные смеси, которые используются в роли верхнего слоя дороги и на взлетно-посадочной площадке в аэропорту. Этот класс материала характеризуется высокой устойчивостью к трещинам и деформациям. Под воздействием перепадов температур конструкция не разрушается.

Бетоны, виды, свойства и применение которых описаны в статье, могут быть еще и химически устойчивыми. Они отлично переносят воздействие щелочей, кислот и солей. Обладают уникальными характеристиками и могут похвастать высокой износостойкостью, а также отлично переносят воздействие паров и химических соединений. Этот бетон служит в роли изоляционного материала, а наносить его можно на готовый слой. Но химически устойчивые составы нельзя использовать для несущих конструкций.

Назначение термостойких бетонов

Рассматривая бетон, виды и назначение этого материала обязательно следует изучить. Среди прочих – термостойкий состав, который сохраняет необходимые физико-механические показатели при продолжительном воздействии повышенной температуры. Используются такие составы для производственных объектов в роли несущих конструкций, которые в процессе эксплуатации подвергаются высоким температурам.

Назначение декоративных смесей

Прежде чем использовать в строительстве бетон, виды бетона необходимо изучить. Среди прочих – декоративные составы, которые применяются для фактурной обработки в процессе отделочных работ. Такую смесь можно встретить на внешней поверхности зданий и сооружений. Бетонные конструкции соответствуют выбранным фактуре и цвету. Материал обладает повышенной устойчивостью к атмосферным явлениям.

Основные свойства бетона

Среди основных показателей, которыми характеризуется бетон, следует выделить прочность на сжатие. По ней устанавливается класс материала. Например, обозначение В25 говорит о том, что стандартный кубик из бетона этого класса будет способен выдержать давление, равное 25 МПа.

Для определения прочности следует учитывать коэффициенты. Для вышеупомянутого материала по прочности на сжатие нормативное сопротивление будет равно 18,5 МПа, тогда как расчетное сопротивление составляет 14,5 МПа. Наряду с классами, прочность материала задается марками, которые обозначаются буквой М и цифрой в пределах от 50 до 1000. Она означает предел прочности на сжатие в кг/см². Если в строительстве вы решили использовать бетон, виды бетона обязательно следует рассмотреть. Они подразделяются ещё и по удобоукладываемости. По этому признаку материал обозначается буквой П и может подразделяться на бетоны:

Среди других важных показателей необходимо выделить:

прочность на изгиб;
морозостойкость;
водонепроницаемость.

Что касается морозостойкости, то она обозначается буквой F и цифрами от 50 до 1000, которые указывают на количество циклов замерзания и оттаивания. А вот водонепроницаемость обозначается буквой W и цифрами от 2 до 20. Они указывают на давление воды, которое будет способен выдержать образец в виде цилиндра.

Разновидности бетона по маркам

Для того чтобы получить хороший бетон, следует соблюдать технологию его изготовления и придерживаться рекомендаций по пропорциям и составу. Во многом состав зависит от назначения и ответственности будущей конструкции. Например, для бетона марки М100 будет израсходовано меньше цемента, чем на бетон марки М400 или М500. Наиболее часто товарный бетон выполняется из цемента марки М400 и М500 с использованием песка, щебня и различных добавок. Последние могут быть противоморозными.

При определении пропорций следует учитывать множество факторов, среди них:

Рассматривая виды и марки бетона, можно выделить материал, который обозначается буквой М и цифрами в пределах от 100 до 450. Массовый состав для марки бетона М100 выглядит следующим образом: 1 : 4,6 : 7,0. В данном случае речь идет о соотношение цемента, песка и щебня. А вот при необходимости приготовления марки бетона М250 следует соединить вышеупомянутые компоненты в пропорциях: 1 : 2,1 : 3,9 . Для того чтобы изготовить бетон марки М400, следует соединить цемент, песок и щебень в соотношениях, которые равны 1 : 1,2 : 2,7. В данном случае речь идет о растворе, который изготавливается из цемента марки М400.

Дополнительно о марках стоит сказать, что существуют бетоны М50-М1000. Выбор конкретной марки будет зависеть от требуемой прочности и области использования. В проектной документации можно отыскать марку раствора. Если таковой нет, то следует довериться строителям или сделать выбор самостоятельно. Некоторые полагают, что марка бетона зависит от марки цемента. Однако первую присваивают с учетом используемых пропорций.

Заключение

Бетон, виды и свойства которого были описаны выше, представлен сегодня в широком разнообразии. Поэтому строителям следует задуматься, какую смесь выбрать. Не следует делать необдуманную покупку. Важно определиться с целями, которые вы преследуете, и нагрузками, которые будут выдерживать сооружения из бетона.

Важно обратить внимание на показатели деформации и прочности. Если эти аспекты будут приняты во внимание, то подобрать бетонную смесь будет довольно просто. Например, если вы хотите сделать конструкцию с высокой водонепроницаемостью, то следует приобретать или готовить гидротехнический раствор. Из него возводят здания, которые будут эксплуатироваться в болотистой местности.