Виды бетонов и их классификация
Бетон – это искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания смеси вяжущего материала, воды, заполнителей и специальных добавок (в определенной пропорции), тщательно перемешанной и уплотненной.До затвердевания указанная смесь называется бетонной смесью .
Одно из основных свойств бетона – высокая сопротивляемость сжимающим нагрузкам и низкая растягивающим: Rсж в 10 – 12 раз выше Rраст.
Для повышения сопротивляемости растяжению в бетонные конструкции укладывается арматура, которая в основном воспринимает растягивающие усилия. Армированный бетон называется железобетоном – он хорошо сопротивляется как сжатию, так и растяжению.
В строительной практике широко применяется предварительно напряженный железобетон . Сущность предварительного напряжения состоит в том, что зона бетона, подверженная растяжению, обжимается натянутой арматурой. В результате растягивающие силы воспринимаются арматурой, уменьшая напряжение сжатия в бетоне. Таким приемом обеспечивается высокая трещиностойкость бетона. Преднапряженные железобетонные конструкции по сравнению с обычными железобетонными экономичнее, так как в результате эффективного использования высокопрочных материалов (стали и бетона) расход арматурной стали снижается.
Бетоны классифицируются по ряду признаков.
А.) По средней плотности бетоны делятся на:
Особо тяжелые более 2500 кг/м 3 ;
Тяжелые 1800 – 2500 кг/м 3 ;
Легкие 500 – 1800 кг/м 3 ;
Особо легкие менее 500 кг/м 3 .
Для приготовлении особо тяжелых бетонов используются тяжелые заполнители из каменных рудосодержащих пород (магнетит, гематит); в виде стальных опилок или стружек, чугунной дроби, окалины и т.п. Такие бетоны применяются для радиационной защиты при строительстве атомных электростанций, в качестве тампонажных бетонов для заполнения выработок.
Тяжелый бетон получил наибольшее применение в практике строительства для возведения подземных и надземных несущих конструкций и сооружений (фундаменты, стены, колонны, балки, фермы, плиты покрытия и перекрытия и др.). В качестве крупного заполнителя для такого бетона используется щебень плотных горных пород (гранит, известняк, диабаз и др.).
В группу легких входят бетоны на пористых заполнителях естественного или искусственного происхождения, а также бетоны ячеистые (без заполнителей) со значительным количеством искусственно созданных замкнутых пор в теле бетона. Сюда же относятся бетоны на пористых заполнителях в сочетании с поризованным цементным камнем. Используются как теплоизоляционно-конструкционный материал.
Особо легкие (теплоизоляционные) – это преимущественно ячеистые бетоны с высокой степенью пористости (беспесчанные) и на легких пористых заполнителях. Такие бетоны обладают низкой теплопроводностью и используются как эффективный теплоизоляционный материал.
Б.) По структуре бетоны бывают с плотной, поризованной, ячеистой и крупнопористой структурой.
Плотная структура – когда соотношение компонентов подбирается так, чтобы в теле бетона не оставалось свободного пространства (метод абсолютных объемов). Бетон состоит из крупного и мелкого заполнителя (или только мелкого) и плотного цементного камня (или другого затвердевшего вяжущего) между частицами заполнителей.
Поризованная – когда пространство между зернами инертных компонентов (крупного и мелкого или одного из них) заполнено вяжущим, затвердевшим в поризованном состоянии.
Ячеистая – без заполнителей, со значительным количеством искусственно созданных пор в теле бетона в виде замкнутых ячеек, заполненных воздухом.
Крупнопористые бетоны – с одним только крупным заполнителем, без песка вовсе (беспесчанные) или с весьма небольшим его содержанием.
В.) По виду вяжущего вещества различаются бетоны: цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, полимербетоны, полимерцементные и специальные бетоны.
Цементные – бетоны на клинкерных цементах, главным образом на портландцементе и его разновидностях, шлакопортландцементе и пуццолановом цементе.
Силикатные бетоны получаются на известковом вяжущем. Для обеспечения процесса твердения таких бетонов используются автоклавы, где бетон подвергается тепловой обработке под давлением.
Гипсовые бетоны обладают малой водостойкостью, поэтому из них изготовляются конструкции, находящиеся внутри здания (подвесные потолки, перегородки).
Шлакощелочные бетоны (вяжущее – молотые шлаки и щелочные растворы) обладают высокой прочностью и стойкостью к агрессивным средам.
Полимербетоны (вяжущее – эпоксидные, полиэфирные, фурановые и др. смолы) высокостойкие к агрессивным средам, применяются при возведении сооружений медеплавильной и химической промышленности, предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции (сахарные и пивоваренные заводы), емкостей для хранения кислот, минеральных вод и др.
Полимерцементные бетоны изготовляются с добавкой водных дисперсий различных полимеров, которые вводят в смесь вместе с водой затворения. Полимеры осаждаются в виде пленки на поверхности заполнителя, увеличивая сцепление между элементами структуры бетона. Такие бетоны хорошо сопротивляются растяжению, обладают повышенной морозостойкостью, водонепроницаемостью и химической стойкостью.
Г.) По области применения и по соответствующим назначению техническим характеристикам различаются следующие виды бетона.
Конструкционные – общего назначения, применяемые в конструкциях, воспринимающих внешние силовые воздействия (нагрузки). Определяющими свойствами таких бетонов являются прочностные и деформативные характеристики, а также морозостойкость при работе конструкций в условиях знакопеременных температур. Это фундаменты, колонны, балочные конструкции, плиты покрытия и перекрытия и др.
Конструкционно-теплоизоляционные – применяются в ограждающих конструкциях (наружные стены, покрытия). Такие бетоны должны обеспечивать не только несущую способность конструкций, но и их теплозащитные свойства.
Теплоизоляционные – их назначение – обеспечивать необходимое термическое сопротивление ограждающих конструкций при сравнительно малой толщине слоя, в то время как несущую способность конструкций обеспечивает обычный бетон (в двух- и трехслойных конструкциях).
Гидротехнические , которые наряду с необходимыми прочностными и деформативными характеристиками должны обладать повышенной плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, а также стойкостью к агрессивному воздействию окружающей среды – воды.
Дорожные – для верхних покрытий дорог, взлетно-посадочных площадок аэродромов. Должны обладать повышенной прочностью, высокой износоустойчивостью, хорошо сопротивляться знакопеременному воздействию температуры и влаги.
Химически стойкие – соле-, кислото- и щелочестойкие. Наряду с необходимыми показателями технических свойств должны обладать способностью в течение длительного периода выдерживать без разрушения и снижения эксплуатационных качеств воздействие концентрированных растворов солей, кислот и щелочей и их паров. Такие бетоны применяются в качестве основного материала конструкций, либо для защитных покрытий конструкций из обычного бетона.
Жаростойкие – сохраняющие в заданных пределах свои физико-механические свойства при длительном воздействии высоких температур. Применяются для промышленных агрегатов и строительных конструкций, подвергаемых в процессе эксплуатации нагреванию до высоких температур.
Декоративные – для отделочных слоев с фактурной обработкой на лицевых поверхностях строительных изделий. Такие бетоны (растворы) должны отвечать требованиям в отношении цвета, фактуры, и обладать достаточно высокой атмосфероустойчивостью.
Рассмотренные выше виды бетонов, несмотря на значительные различия в тех или иных свойствах и их показателях, подчиняются общим закономерностям, которые вытекают из общности принципов формирования их структуры и строения.
Классификация бетона
Бетон - искусственный камень, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей (песка и щебня или гравия). Смесь этих материалов до затвердения называют бетонной смесью.
Бетоны классифицируют по следующим ведущим признакам: по основному назначению, виду вяжущего вещества и заполнителя и по структуре.
По назначению бетоны бывают следующих видов:
конструктивные - для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаменты, колонны, балки, плиты, панели перекрытий и др.);
специальные - жаростойкие, химически стойкие, декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные и др.,
бетоны напрягающие, бетонополимеры, полимер-бетоны .
По виду вяжущего вещества бетоны бывают: цементные , изготовленные на гидравлических вяжущих веществах - портланд-цементах и его разновидностях; силикатные - на известковых вяжущих в сочетании с силикатными или алюминатными ком-понетами; гипсовые - с применением гипсоангидритовых вяжущих и бетоны на шлаковых и специальных вяжущих материалах.
Бетоны изготовляют на обычных плотных заполнителях, на естественных или искусственных пористых заполнителях; кроме того, разновидностью является ячеистый бетон, представляющий собой отвердевшую смесь вяжущего вещества, воды и тонкодисперсного кремнеземистого компонента. Он отличается высокой пористостью до 80...90% с равномерно распределенными порами размером 3 мм.
В связи с этим бетоны классифицируют также по структуре: плотная, поризованная, ячеистая и крупнопористая.
По виду заполнителя различают бетоны: на плотных заполнителях, пористых и специальных, удовлетворяющих специальным требованиям (защиты от излучений, жаростойкости, химической стойкости и т. п.).
По показателям прочности при сжатии тяжелые бетоны имеют марки от 100 до 800. Марка бетона - одно из нормируемых значений унифицированного рода данного показателя качества бетона, принимаемых по его среднему значению. К различным видам бетонов устанавливаются требования по показателям, характеризующим прочность, среднюю плотность, водонепроницаемость, стойкость к различным воздействиям, упругопластические, теплофизические, защитные, декоративные и другие свойства бетонов.
Определенные требования предъявляются к материалам для приготовления бетона (вяжущим, добавкам, заполнителям), его составу и технологическим параметрам по изготовлению конструкций для их работы в конкретных условиях.
По показателям прочности бетона устанавливаются их гарантированные значения - классы. В соответствии с СТ СЭВ 1406-78 бетоны, предназначенные для зданий и сооружений, Делят на классы В, основной контролируемой характеристикой которых является прочность при сжатии кубов размером 150Х XI50X150 мм и соответственно цилиндров размером 150X300 мм. Для перехода от класса бетона (МПа) при нормативном коэффициенте вариации 13,5% применяют формулу
R ср.бет = В/0,778.
Долговечность бетона оценивают степенью морозостойкости. По этому показателю бетоны делят на марки от F15 до F1500. Качество бетона оценивают по водонепроницаемости, которая определяется максимальной величиной давления воды, при котором не наблюдается ее просачивания через контрольные образцы, изготовленные и испытанные на водонепроницаемость согласно требованиям действующих стандартов.
Материалы для тяжелого бетона(НАЧАЛО)!
Тяжелый бетон, применяемый для изготовления фундаментов, колонн, балок, пролетных строений мостов и других несущих элементов и конструкций промышленных и жилых зданий и инженерных сооружений, должен приобретать определенную прочность в заданный срок твердения, а бетонная смесь должна быть удобной в укладке и экономичной. При использовании в не защищенных от внешней среды конструкциях бетон должен иметь повышенные плотность, морозостойкость и коррозиестойкость. В зависимости от назначения и условий эксплуатации бетона в сооружении предъявляются соответствующие требования к составляющим его материалам, которые предопределяют его состав и свойства, оказывают влияние на технологию производства изделий, их долговечность и экономичность. Для приготовления тяжелых бетонов применяют портландцемент, пластифицированный портландцемент, портландцемент с гидравлическими добавками, шлакопортландцемент, быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) и др. Цемент выбирают с учетом требований, предъявляемых к бетону (прочности, морозостойкости, химической стойкости, водонепроницаемости и др.), а также технологии изготовления изделий, их назначения и условий эксплуатации.
Марку цемента выбирают в зависимости от проектируемой прочности бетона при сжатии:
Для приготовления бетонной смеси применяется питьевая, а также любая вода, не содержащая вредных примесей (кислот, сульфатов, жиров, растительных масел, сахара), препятствующих нормальному твердению бетона. Нельзя применять воды болотные и сточные, а также воды, загрязненные вредными примесями, имеющие водородный показатель рН менее 4 и содержащие сульфаты в расчете на ионы SO 4 более 2700 мг/л и всех других солей более 5000 мг/л. Морскую и другую воду, содержащую минеральные соли, можно применять, если общее количество солей в ней не превышает 2%. Пригодность воды для бетона устанавливают химическим анализом и сравнительными испытаниями прочности бетонных образцов, изготовленных на данной воде и на чистой питьевой воде и испытанных в возрасте 28 сут п ря хранении в нормальных условиях. Воду считают пригодной, если приготовленные на ней образцы имеют прочность не меньше, чем у образцов на чистой питьевой воде, К добавкам для бетонов относятся неорганические и органические вещества или их смеси, за счет введения которых в контролируемых количествах направленно регулируются свойства бетонных смесей и бетонов либо бетонам придаются специальные свойства. В основу классификации добавок для бетонов положен эффект их действия. По этому признаку добавки для бетонов делят на следующие группы:
1. Регулирующие реологические свойства бетонных смесей. К ним относятся пластифицирующие, увеличивающие подвижность бетонных смесей; стабилизирующие, предупреждающие расслоение, и водоудерживающие, уменьшающие водоотделение.
2. Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов. К ним относятся добавки, замедляющие схватывание, ускоряющие схватывание и твердение, и противоморозные, т. е. обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах.
3. Добавки, регулирующие пористость бетонной смеси и бетона. К ним относятся воздухововлекающие, газообразующие и пенообразующие добавки, а также уплотняющие (воздухоудаляющие или кольматирующие поры бетона).
4. Добавки, придающие бетону специальные свойства : гидро-фобизующие, уменьшающие смачивание, повышающие противорадиационную защиту, жаростойкость; антикоррозионные, т. е. увеличивающие стойкость в агрессивных средах; ингибиторы коррозии стали, улучшающие защитные свойства бетона к стали; добавки, повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства.
5. Добавки полифункционального действия , одновременно регулирующие различные свойства бетонных смесей и бетонов: пластифицирующе-воздухововлекающие; пластифицирующие, повышающие прочность бетона, и газообразующе-пластифицирую-щие.
6. Минеральные порошки - заменители цемента . К этой группе относятся тонкомолотые материалы, вводимые в бетон в количестве 5...20%. Это золы, молотые шлаки, отходы камне-дробления и др., придающие бетону специальные свойства (жаростойкость, электропроводимость, цвет и др.).
В качестве пластифицирующих добавок наибольшее распространение получили поверхностно-активные вещества (ПАВ).
К ускорителям твердения цемента , увеличивающим нарастание прочности бетона, особенно в ранние сроки, относятся хлорид кальция, сульфат натрия, нитрит-нитрат-хлорид кальция и др.
Противоморозные добавки - поташ, хлорид натрия, хлорид кальция и др. - понижают точку замерзания воды, чем способствуют твердению бетона при отрицательных температурах.
Для замедления схватывания применяют сахарную патоку и добавки СДБ, ГКЖ-10 и ГКЖ-94.
Песок - рыхлая смесь зерен крупностью 0,16...5 мм, образовавшаяся в результате естественного разрушения массивных горных пород (природные пески). Природные пески по минералогическому составу подразделяются на кварцевые, полевошпатовые, известняковые, доломитовые. Из природных песков наибольшее применение для тяжелого бетона получили кварцевые пески.
В качестве мелкого заполнителя применяют пески повышенной крупности, крупные, средние и мелкие - природные и обогащенные; пески из отсевов дробления и обогащенные из отсевов дробления.
Зерновой состав песка имеет особое значение для получения качественного бетона. Песок для бетона должен состоять из зерен различной величины (0.16...5 мм), чтобы объем пустот в нем был минимальным; чем меньше объем пустот в песке, тем меньше требуется цемента для получения плотного бетона. Зерновой состав песка определяют просеиванием сухого песка через стандартный набор сит с размерами отверстий (сверху вниз) 10; 5; 2,5; 0,63; 0,315; 0,16 мм. Высушенную до постоянной массы пробу песка просеивают сквозь сита с круглыми отверстиями диаметром 10 и 5 мм. Остатки на этих ситах взвешивают и вычисляют с точностью до 0,1%. ПРОДОЛЖЕНИЕ!
Материалы для тяжелого бетона(КОНЕЦ)!
Из пробы песка, прошедшего сквозь указанные выше сита, отвешивают 1000 г (G) песка и просеивают его последовательно сквозь набор сит с отверстиями размером 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм. Остатки на каждом сите взвешивают (G,) и вычисляют:
частный остаток на каждом сите - как отношение массы остатка на данном сите к массе просеиваемой навески (а;) - вычисляют с точностью до 0,1%:
аi = (Gi/G) 100,
полный остаток (Л,) на каждом сите - как сумму частных остатков на всех ситах с большим размером отверстий плюс остаток на данном сите - вычисляют с точностью до 0,1%:
Ai = a2.5 + a1,25 + ... + ai ,
где а2.5, a1,25, ... - частные остатки на ситах с большим размером отверстий начиная с сита размером отверстий 2,5 мм, %; а,- частный остаток на данном сите, %.
Модуль крупности песка М к (без фракций гравия с размером зерен крупнее 5 мм) определяют как частное от деления на 100 суммы полных остатков на всех ситах, начиная с сита с размером отверстий 2,5 мм и кончая ситом с размером отверстий 0,16 мм;
модуль крупности песка вычисляют с точностью до 0,1%:
Мк = (A 2 ,5 +А 1, 25 + A О ,63 + А0,315+ A о,16)/ 100.
По величине модуля крупности песок делят на повышенной крупности М к - З...3,5, крупный с М к > 2,5, средний М к = 2,5...2,0, мелкий Мк = 2,0...1,5 и очень мелкий М к = 1,5...1,0;
полные остатки на сите № 063 (% по массе) соответственно равны: 65...75, 45...65, 30...45, 10...30 и менее 10.
Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать указанному и на графике (рис. 6.1). При этом учитывают только зерна, проходящие через сито с круглыми отверстиями диаметром 5 мм.
В Качестве КРУПНОГО заполнителя для тяжелого бетона применяют гравий и щебень из горных пород или щебень из гравия размером зерен 5...70 мм.
Гравий - зерна окатанной формы и гладкой поверхности размером 5...70 мм, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород. Качество гравия характеризуется: зерновым составом и формой зерна, прочностью, содержанием зерен слабых пород, наличием пылевидных и глинистых примесей, петрографической характеристикой, плотностью, пористостью, пустотностью и водопоглощением. Для бетона наиболее пригодна малоокатанная (щебневидная) форма зерен, хуже яйцевидная (окатанная), еще хуже пластинчатая и игловатая, понижающие прочность бетона.
Часто гравий залегает вместе с песком. При содержании в гравии песка 25...40% материал называют песчано-гравийной смесью. Гравий, подобно песку, может содержать вредные примеси пыли, ила, глины, органических кислот..
Оценку прочности гравия производят испытанием на дробимость в цилиндре. Последняя определяется путем раздавливания пробы гравия в цилиндре статической нагрузкой. После этого пробу просеивают через сито с размером отверстия, соответствующим наименьшему размеру зерна в исходной пробе гравия, и устанавливают величину потери в массе. В зависимости от этой величины гравий делят на марки: Др8 (при потере в массе до 8%), Др12 (свыше 8 до 12%), Др16 (свыше 12 до 16%) и Др24 (свыше 16 до 24%).
Для конструкции промышленных и гражданских зданий прочность зерен гравия должна быть более чем в 1,5...2 раза выше прочности бетона.
По степени морозостойкости гравий делят на марки F 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300. Морозостойкость гравия определяют непосредственным замораживанием или испытанием в растворе сернокислого натрия. Гравий считают морозостойким, если в насыщенном водой состоянии он выдерживает без разрушения многократные (15 циклов и более) попеременные замораживание при температуре -17°С и оттаивание. При этом потеря в массе после испытания составляеyt более 5%. Для марок F 15 и 25 допускается потеря массы 10%
Хорошим зерновым составом гравия считается тот, в котором имеются зерна разной величины, что создает наименьшую пустотность. Зерновой состав гравия определяется просеиванием 10 кг сухой пробы через стандартный набор сит с размерами отверстий 70, 40, 20, 10 и 5 мм. Зерновой состав каждой фракции или смеси нескольких фракций гравия должен находиться в пределах, указанных на графике рис. 6.3. За наибольшую крупность зерен гравия D наиб принимают размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 10% навески, и за наименьшую крупность гравия Dнаим - размеры отверстия одного из верхних сит, через которое проходит не более 5% просеиваемой пробы. Ниже приведены значения полных остатков на контрольных ситах при рассеве гравия (шебня) фракций от 5 (3) до 10 мм, свыше 10 до 20; свыше 20 до 40 и свыше 40 до 70 мм.
Щебень получают путем дробления массивных горных пород, гравия, валунов или искусственных камней на куски размером 5... 120 мм. Для приготовления бетона обычно используют щебень, полученный дроблением плотных горных пород, гравия, доменных и мартеновских шлаков. Дробление производят в камнедробилках. При этом получают не только зерна щебня, но и мелкие фракции, относящиеся по крупности к песку и пыли. Зерна щебня имеют неправильную форму. Лучшей считается форма, приближающаяся к кубу и тетраэдру. Вследствие шероховатой поверхности зерна щебня лучше сцепляются с цементным камнем в бетоне, чем гравий, но бетонная смесь со щебнем менее подвижна.
По дробимости, морозостойкости, зерновому составу, износу к щебню предъявляют такие же требования, как и гравию.
В зависимости от формы зерен ГОСТ 8267-82 устанавливает три группы щебня из естественного камня: кубовидную, улучшенную и обычную. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в них не превышает соответственно 15, 25 и 35% по массе. К пластинчатой и игловатой форме зерен относят такие, в которых толщина или ширина их меньше длины в 3 раза и более.
Свойства бетонной смеси
Тяжелый бетон должен приобрести проектную прочность к определенному сроку и обладать другими качествами, соответствующими назначению изготовляемой конструкции (водостойкостью, морозостойкостью, плотностью и т. д.). Кроме того, требуется определенная степень подвижности бетонной смеси, которая соответствовала бы принятым способам укладки ее.
Бетонная сместь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из новообразований, образовавшихся при взаимодействии вяжущего с водой, непрореагированных частиц клинкера, заполнителя, воды, вводимых специальных добавок и вовлеченного воздуха. Ввиду наличия сил взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы и воды эта система приобретает связанность и может рассматриваться как единое физическое тело с определенными реологическими, физическими и механическими свойствами.
Определяющее влияние на эти свойства будут оказывать количество и качество цементного теста, которое, являясь дисперсной системой, имеет высокоразвитую поверхность раздела твердой и жидкой фаз, что способствует развитию сил молекулярного сцепления и повышению связанности системы.
Удобоукладываемость – это св-во заполнять форму при данном виде уплотнения. Хар-ся подвижностью, жесткостью и связанностью.
Подвижность бетонной смеси - способность ее растекаться под собственной массой. Для определения под. вижности используют конус (рис. 6.4), который послойно в три приема заполняют бетонной смесью, уплотняя штыкованием. После уплотнения последней форму снимают. O6paзовавшийся при этом конус бетонной смес ч под действием собственной массы оседает. Величина осадки конуса (см) служит оценкой подвижности бетонной смеси. По этому показателю различают смеси подвижные (пластичные) с осадкой конуса 1...12 см и более и жесткие, которые практически не дают осадки конуса, однако при воздействии вибрации последние обладают различными формовочными свойствами. Для оценки жесткости этих смесей используют свои методы.
Показатель жесткости бетонной смеси определяют на специальном приборе (рис. 6. 5), который состоит из цилиндрического сосуда с внутренним диаметром 240 мм и высотой 200 мм с закрепленным на нем устройством для измерения осадки бетонной смеси в виде направляющего штатива, штанги и металлического и ска и шестью отверстиями. Прибор устанавливают на виброплощадку и плотно к ней прикрепляют. Затем в сосуд помещают ме таллическую форму-конус с насадкой, который с помощью специального кольца-держателя закрепляют в приборе и заполняют тремя слоями бетонной смеси. Затем удаляют форму-конус, поворачивая штатив, устанавливают на поверхности бетонной смеси диск и включают виброплощадку. Вибрирование с амплитудой 0,5 мм продолжают до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста из двух отверстий диска. Время вибрирования (с) и определяет жесткость бетонной смеси. Классификация бетонных смесей по степени их жесткости (удобоукладываемости) приведена в табл. 6. 2.
Таблица 6.2. Классификация бетонных смесей
На подвижность бетонной смеси влияет ряд факторов: вид цемента, содержание воды и цементного теста, крупность заполнителей, форма зерен, содержание песка.
Введение в бетонную смесь ПАВ, например СДБ, повышает подвижность бетонной смеси и уменьшает ее водопотребность. Положительное воздействие на подвижность смеси оказывают суперпластификаторы (С-3, 10-03, 40-03 и др.). Их эффективность выше в подвижных смесях, они позволяют снизить водопотребность смеси на 20...25%.
Вместе с тем следует учитывать, что подвижность смеси со временем уменьшается вследствие физико-химического взаимодействия цемента с водой.
Связанность- хар-ет однородность строения бетона.
Проектирование состава бетона
Проектирование состава имеет цель установить такой расход материалов на 1 м 3 бетонной смеси, при котором наиболее экономично обеспечивается получение удобоукладываемой бетонной смеси и заданной прочности бетона, а в ряде случаев необходимой морозостойкости, водонепроницаемости и специальных свойств бетона.
Состав бетонной смеси выражают в виде соотношения по массе (реже по объему) между количествами цемента, песка и щебня (или гравия) с указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу. Поэтому в общем виде состав бетонной смеси выражают соотношением цемент: песок:щебень = 1: х:у при В/Ц = z (например, 1:2,4:4,5 при В/Ц = 0,45).
Различают два состава бетона: номинальный (лабораторный), принимаемый для материалов в сухом состоянии, и производственный (полевой) - для материалов с естественной влажностью.
К моменту расчета состава бетонной смеси нужно определить качество исходных материалов: цемента, воды, песка и щебня (гравия) - согласно требованиям ГОСТов.
В зависимости от условий, в которых будет находиться бетон в сооружении или конструкции, к нему могут предъявляться также и другие требования, например степень морозостойкости, стойкость к воздействию агрессивных вод, водонепроницаемость. Высокая морозостойкость и непроницаемость плот-ноуложенного бетона регулируются В/Ц и расходом вяжущего, отсюда вытекает необходимость нормирования В/Ц в гидротехническом, дорожном и других специальных бетонах.
Расчет состава бетона производят в следующем порядке-определяют цементно-водное отношение, обеспечивающее получение бетона заданной прочности и расход воды; рассчитывают потребный расход цемента, а затем щебня (или гравия) и песка-проверяют подвижность (жесткость) бетонной смеси при отклонениях этих показателей от проекта; производят корректирование состава бетонной смеси; приготовляют образцы для определения прочности и испытывают в заданные сроки; пересчитывают номинальный состав бетонной смеси на производственный.
Определение цементно-водного отношения производят по следующим формулам:
для бетонов с Ц/В = 2,5
Определение расхода воды . Оптимальное количество воды в бетонной смеси (водосодержание, л/м 3) должно обеспечивать необходимую подвижность (или жесткость) бетонной смеси. Количество воды для затвердения 1 м 3 бетонной смеси для всех расчетов в соответствии с ОНТП 07-85 принимается равным 200 л независимо от вида, жесткости и подвижности бетонных смесей.
Определение расхода цемента . При определенном из формулы значении Ц/В и принятой водопотребности бетонной смеси В рассчитывают ориентировочный расход цемента, кг/м 3 бетона:
Расход цемента на 1 м 3 бетона должен быть не менее минимального. Если расход цемента на 1 м 3 бетона окажется ниже допустимого, то необходимо довести его до ■ нормы или ввести тонкомолотую добавку.
Определение расхода заполнителей (песка и щебня или гравия) на 1 м 3 бетона. Для определения расхода песка и щебня (гравия) задаются двумя условиями:
1) сумма абсолютных объемов всех составных частей бетона (л) равна 1 м 3 (1000 л) уплотненной бетонной смеси:
где Ц, В, П, Щ - содержание цемента, воды, песка и щебня, (гравия)< кг/м 3 ; q u , q b , g n , Q m - плотности этих материалов,кг/м 3 ;
2) цементно-песчаный раствор заполнит пустоты в крупном заполнителе с некоторой раздвижкой зерен:
где Упуст.щ(г) - пустотность щебня или гравия в стандартном рыхлом состоянии (в формулу подставляется в виде относительной величины); а - коэффициент раздвижки зерен щебня (или избытка раствора); для жестких смесей а= 1,05...1,20, для подвижных смесей а= 1,2...1,4 и более; q h . щ (Г > - насыпная плотность щебня (гравия), кг/л; Q m (г >-плотность щебня (гравия),кг/л.
Коэффициент а определяет отношение между песком и щебнем в бетоне.
После определения расхода щебня или гравия рассчитывают расход песка (кг/м 3) как разность между проектным объемом бетонной смеси и суммой абсолютных объемов крупного заполнителя, цемента и воды:
Если гравий или щебень составляют из нескольких фракций, то необходимо заранее установить оптимальное соотношение между ними, пользуясь графиком наилучшего зернового состава или подбирая смесь с минимальным количеством пустот.
Проверка подвижности бетонной смеси . После произведенного предварительного расчета состава бетона делают пробный замес и определяют осадку конуса или жесткость. Если бетонная смесь получилась менее подвижной, чем требуется, то увеличивают количество цемента и воды без изменения цементно-водного отношения. Если подвижность будет больше требуемой, то добавляют небольшими порциями песок и крупный заполнитель, сохраняя соотношения их постоянными. Таким путем добиваются заданной подвижности бетонной смеси.
Уточнение расчетного состава бетона на пробных замесах. Производят опытные замесы бетона при трех значениях водо-цементного отношения, из которых одно принимают расчетное, а два других больше или меньше на 10...20%. Количество цемента, воды, песка и щебня (гравия) для бетона с водоцементным отношением, не равным расчетному, определяют по вышеизложенному методу. Из каждой приготовленной смеси готовят по три образца куба размером 20X20X20 см, которые выдерживают в нормальных условиях и испытывают в возрасте 28 сут при определении класса бетона (или в другие сроки). По результатам испытаний строят график зависимости прочности бетона от цементно-водного отношения, с помощью которого выбирают Ц/В, обеспечивающее получение бетона заданной прочности.
При пробных замесах проверяют также подвижность или жесткость бетонной смеси (она должна удовлетворять проектной), определяют ее плотность и по результатам испытания пробных замесов вносят соответствующие коррективы в рассчитанный состав бетона. При изменении содержания песка и щебня (гравия) учитывают их влажность.
Свойства бетона
Прочность бетона. В конструкциях зданий и сооружений бетон может находиться в различных условиях работы, испытывая сжатие, растяжение, изгиб, скалывание. Прочность бетона при сжатии зависит от активности цемента, водоцементного отношения, качества заполнителей, степени уплотнения бетонной смеси и условий твердения. Основными факторами при этом оказываются активность цемента и водоцементное отношение.
Для получения удобоукладываемой бетонной смеси отношение воды к цементу обычно принимают В/Ц = =0,4..,0,7, в то время как для химического взаимодействия цемента с водой требуется не более 20% воды от массы цемента. Избыточная вода, не вступившая в химическое взаимодействие с цементом, испаряется из бетона, образуя в нем поры, что ведет к снижению плотности и соответственно прочности бетона. Исходя из этого, прочность бетона можно повысить путем уменьшения водоцементного отношения и усиленного уплотнения.
Наряду с активностью и качеством цемента, водоцементным отношением и качеством заполнителей на прочность бетона в значительной степени влияют степень уплотнения бетонной смеси, продолжительность и условия твердения бетона.
Бетонный раствор - это строительный материал, который используют для возведения монолитных зданий, в дорожном строительстве, при производстве ж/б конструкций и т.д. Широкий спектр применения обуславливает большое количество разновидностей бетона. Различают их по ключевым признакам: прочность, состав, назначение и технические, эксплуатационные характеристики. Это определяет деление материала на классификационные группы, которые мы рассмотрим далее.
Производство строительных материалов в подавляющем большинстве регламентируется государственными стандартами разного образца. ГОСТ 25192-2012 определяет классификацию бетонов по основным признакам:
Рассмотрим основные признаки, которые обязательно учитывают при выборе бетона для строительства.
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:
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).
Стоит отметить, что лаборатории есть не на каждом предприятии изготовителя, поэтому поставляемый бетонный раствор в обязательном порядке испытывают фирмы-застройщики. Нередко случается, что по истечении срока набора прочности (28 дней) эксперты выявляют несоответствие класса заданному, тогда конструкции подлежат демонтажу.
ГОСТ регламентирует дополнительное деление по прочности:
Отношение массы к объему - следующий показатель, который принимают при выборе материала. Классификация по плотности бетона по ГОСТ:
Легкие и особо легкие бетоны обладают низкой плотностью и высокой пористостью, хорошо сохраняют тепло внутри помещений. Их применение возможно без дополнительного утепления.
Тяжелые и особо тяжелые бетоны прочные. Их применение позволяет возводить объекты высокой ответственности и этажности, любой конфигурации в разных климатических условиях, чего не скажешь о пористых материалах. Правда, камни на щебне и металлическом заполнителе плохо удерживают тепло - чтобы избежать дополнительной теплоизоляции, придется установить очень толстую конструкцию, что потребует немалых расходов.
Вяжущее - это обязательный компонент бетонного раствора. От его характеристик зависят параметры будущего бетонного камня. ГОСТ 25192-2012 определяет классификацию бетонов по виду вяжущего:
На практике вяжущие компоненты комбинируют для корректировки отдельных свойств бетона.
При выборе бетонов обязательно учитывают климатические особенности, при которых конструкция будет эксплуатироваться. Для средней и северной полос - это морозостойкость (F). Её регулируют пластификаторы:
Водонепроницаемость - это способность материала сохранять свою структуру без заполнения водой. Обозначение - W, за ним скрывается давление, при котором в отвердевший камень проникает жидкость. Как правило, чем выше плотность, тем выше этот показатель. Государственный стандарт разделяет бетоны по водонепроницаемости на 3 группы:
Этот показатель важен при выборе бетонов для заливки полов в помещениях с разной проходимостью и перемещающимися машинами и механизмами.
Скорость набора прочности может регулироваться добавками-пластификаторами. Бетоны делятся на 2 типа по этому признаку:
Для бетонов с разным составом требуются определенные условия твердения:
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.
Бетон — один из самых распространенных и популярных строительных материалов, широко использующийся во всем мире. Наверное, не найдется ни одного здания, строение которого обошлось бы без бетонной смеси. Даже дома из деревянного бруса строятся на фундаменте, в основе которого лежат бетонные блоки.
Что нужно знать начинающему строителю об этом материале? В современном строительстве принято подразделять этот вид строительного материала по назначению на обычный и специальный бетон. При этом каждый из подвидов имеет свои уникальные характеристики и спектр определенного назначения.
Область применения обычного бетона обширна. Это практически каждый дом: от маленького коттеджа до огромной многоэтажной высотки. Это бордюры на тротуарах, фонарные столбы, пролеты мостов, взлетные полосы аэродромов. Невозможно представить современный мир без бетона.
Классификация бетона проходит по трем основным показателям: прочности, морозоустойчивости и сопротивлению к водопроницаемости.
Каждому виду присвоена определенная маркировка:
Помимо данных показателей, бетон еще может подразделяться на легкий, тяжелый и особо тяжелый. Особо тяжелый бетон относится к линейке специальных бетонов и имеет узкопрофильное использование.
Разница категорий бетонов по плотности достигается за счет наполнителей смеси. К примеру, в легком бетоне используются керамзит, пемза или вспученный шлак. Такой вид бетона подходит для строительства стеновых панелей, оградительных конструкций и для производства облегченного кирпича, использующегося в частном домостроении.
Тяжелый бетон получается при использовании гранитной крошки или щебня в качестве наполнителя. Такая строительная смесь распространена наиболее широко. Ее используют для создания изделий ЖБИ, монолитных домов, плит перекрытия и так далее. Этот вид подразделяется по маркам (в зависимости от используемого цемента).
Вернуться к оглавлению
Бетон с применением цемента марки М100 предназначен для создания подготовительной базы под заливной пол или подушки под несущие блоки. Одним словом, использование материала данной марки позволительно лишь в конструкциях, не требующих ответственности.
Следующая марка бетона — М150. Она широко используется в виде подготовительной платформы для бетонных тротуаров и для производства таких изделий ЖБИ, как блоки ленточных фундаментов и бордюрный камень.
Виды бетона марки М200 зачастую используются в сфере частного домостроения. Такой бетон полюбился строителям благодаря своим замечательным характеристикам плотности и достаточно низкой стоимости. Им заливают фундаменты, при помощи него создают дорожные плиты, поребрики и стеновые блоки.
Для производства лестничных пролетов, заборов и малых мостовых форм используется бетон марки М250.
Лидером на рынке строительства среди обычных бетонов является смесь марки М300. Такая популярность стала возможной благодаря повышенным свойствам прочности, морозостойкости и теплопроводности. Широко используется во всех областях строительства: от фундамента до монолитных подпорных систем.
Марка М350 используется в многоэтажном строительстве для создания балок, колонн, несущих стеновых конструкций и монолитных фундаментов.
Виды бетона с маркировками М400, М450, М500 и М550, как правило, используются для производства специальных конструкций, где требуется повышенная прочность.
М400 используется при строении мостов, бассейнов, банковских хранилищ и цокольных этажей зданий.
М450 нашел применение при возведении больших мостов, тоннелей и различных гидротехнических сооружений. В малоэтажном строительстве применение вида М450 нерентабельно.
Бетон класса М500 изготавливается с добавлением специальных пластификаторов и используется исключительно для создания таких конструкций повышенной прочности, как станции метро, дамбы, плотины и железнодорожные тоннели.
Плотность бетона М550 в основном используется только для создания конструкций, длительное время подвергающихся сильным нагрузкам. Использование такого вида смеси сильно затруднительно из-за ее быстрого затвердевания. Поэтому бетон марки М550 изготавливается с добавлением пластификаторов и замедлителей отвердевания.
Бетон марки М600 открывает виды особо прочных бетонов. Однако его применение весьма ограничено.
Помимо цементных видов, еще существуют такие формы строительной смеси, как силикатные, гипсовые, шлакощелочные и полимерцементные. Но их производство и применение не распространено и достаточно узкоспециализированно.
В этой статье:
Бетон - главный материал строительства, приготовленный по определённой технологии. Дополнительные ингредиенты в его составе помогают улучшить структурные и технические параметры бетона.
Этот строительный материал принято классифицировать по 6 основным характеристикам: назначению, виду вяжущего вещества, средней плотности, прочности, морозостойкости и водонепроницаемости.
Выпуск различных видов бетонных смесей зависит от условий, где будут применять будущие железобетонные конструкции. Условия могут быть самыми специфическими: огнестойкость, сульфатостойкость, устойчивость к нагрузкам, ударам, вибрации.
По назначению выделяют такие виды смесей:
Самым главным фактором, который определяет свойства бетонной смеси, является вид вяжущего вещества.
Основные типы бетонов в этой категории:
На основе гипса получают гипсовый бетон , который применяют в элементах отделки, для изготовления подвесных потолков и внутренних перегородок. Широкое применение получили гипсоцементно-пуццолановые смеси с высокой водостойкостью, их применяют для создания блоков санузлов и различных конструкций малоэтажных зданий.
На основе цементных составляющих производят цементные бетоны и растворы . Самым распространённым сырьевым компонентом считается портландцемент и его разновидности. Также широко используются бетонные смеси на шлакопортландцементе и на пуццолановом цементе. Использование этого типа – строительство.
К этой категории относится декоративный бетон, который производят на основе цветных, белых цементов. Идея создания декоративного строительного материала пришла к нам из Германии. Что касается цветовой гаммы бетона, то она включает – зеленый, черный, коричневый, синий, желтый, красный и белый оттенки. Особенно дорогим считается белый бетон. Также встречаются бетонные смеси на безусадочном, напрягающем и глиноземистом цементе.
Недавно в строительстве начали применять шлакощелочной бетон . Его производят из шлаков, затворенных растворами щелочи. Этот вид бетона незаменим при создании массивных объектов.
Это объясняется тем, что при создании крупных конструкций из смеси на портландцементе осуществляется выделение большого количества тепла, и температура строительных элементов может достигать 80°. Если охлаждение такого объекта произойдет очень быстро, то могут появиться трещины. Использование шлакощелочного бетона позволяет избежать этой проблемы.
При смешанной связующей основе получают полимерцементный бетон . При этом основа содержит латексы, водорастворимые смолы и цемент. Когда эта смесь остывает, то на ее поверхности появляется пленка, набухающая при наличии большого количества влаги.
Выделяют два вида – каркасный и наполненный.
Применение.
Материал активно применяют для ландшафтного дизайна, наружной и внутренней отделке стен, фасадов здания и при устройстве полов. Полимерцементный бетон удобен в использовании, его легко наносить как механизированным, так и ручным способом.
Особые вяжущие вещества понадобятся для получения специальных бетонов. Чтоб получить кислотоупорные и жаростойкие бетоны, задействуют жидкое стекло, шлаковые, стекло-щелочные элементы в качестве вяжущих веществ.
Очень редкий тип бетонов, практически неиспользуемый на современном производстве – силикатные бетоны . Их производство основано на использовании извести, где присутствует автоклавный метод твердения.
Плотный автоклавный силикатный бетон применяется для создания несущих панелей внутренних стен и крупных блоков, а также панелей перекрытий. Из особо прочного строительного материала создают железнодорожные шпалы, шифер, в составе которого отсутствует асбест. Также силикатный бетон может использоваться для устройства оснований дорог, в тюбингах для шахтного строительства. Существуют ещё комбинированные виды бетона, изготовленные на основе соединения 2-3 вяжущих составляющих. Такие соединения часто можно встретить в составе штукатурных смесей, где в едином составе объединены известь, гипс, цемент и другие элементы.
Главным фактором, влияющим на водонепроницаемость, морозостойкость, устойчивость бетонной конструкции к сжатию, является плотность . Значимость плотности определяют крупные заполнители: доломит, керамзит, диабаз, гравий, гранит, известняк. Следуя соответствиям по ГОСТу, различают марки бетона в пределах М50-М800.
По параметрам плотности можно выделить такие виды бетона:
Каждая марка бетона определяет класс его прочности. Для строительства наименее ответственных конструкций применяют марки с наименьшим значением — М50, М75, M100. Например, такой наименее прочный бетон подойдёт для строительства отмостки. Для стяжки полов или железнодорожных перекрытий потребуется бетон большей прочности, например марки M200.
Наиболее прочным считается бетон M550.
Разная прочность всех марок бетона зависит от пропорций песка, цемента и щебня в его составе. Высокая прочность достигается внушительным наличием цемента.
Различают также марки бетона по морозостойкости , который в ГОСТе помечаются буквой F. Морозостойкость характеризуется наибольшим количеством заморозки и оттаивания со снижением массы и прочности на определённую величину. Самые плотные смеси бетона являются всегда наиболее морозостойкими. В данной категории различают марки бетона от F25 до F1000.
Способность бетона не пропускать воду, что проходит под давлением, называют водонепроницаемостью .
Марки бетона по данной классификации — W2, W4, W6, W8, W12. Несколько лет назад для обозначения этого параметра использовалась русская буква В.
