Бетон (от фр. beton) — строительный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной и уплотненной смеси вяжущего вещества (цемент или др.), заполнителей с водой. В ряде случаев может содержать специальные добавки. В наши дни бетон является наиболее широко используемым строительным материалом. Во всем мире около 1 тонны бетона производится каждый год на каждого живого человека на Земле. Это происходит потому бетон это наиболее доступный строительный материал в мире. Из всех известных строительных материалов, будучи доступным, бетон также очень прочен, долговечен, устойчив к воздействию воды, огня, а также легко может быть уложен в бесконечном разнообразии форм и размеров (что, к слову, является ключевым преимуществом для торкретирования).
Успех бетонного строительства напрямую зависит от того какие свойства заложил проектировщик на этапе проектирования сооружения, в основном это набор прочности и другие свойства.Прочность бетона, кроме прочего, напрямую зависит от рабочего на стройплощадке. Поэтому для того чтобы работать с бетоном, каждому рабочему очень важно понять некоторые важные факторы, влияющие на свойства бетона.
Бетон представляет собой смесь из двух компонентов: заполнителя и цементной пасты. Паста из портландцемента и воды, работает как клей, который связывает заполнитель (песок, гравий или щебень), благодаря химической реакции цемента и воды, при котором цементная паста затвердевает и превращается в цементный камень.
Рис 1 Отполированное сечение бетона. Паста из воды и цемента укрывает фрагменты заполнителя и заполняет все пространство между ним.
В основном, термин «цемент», используемый в строительстве относится к понятию портландцемент. Иногда считают, что смесь цемента, воды и заполнителя, это и есть цемент, но это технически неправильно, это бетон. Заполнители, как правило, разделены на две группы: мелкие и крупные. Мелкий заполнитель состоит из природного или искусственного песка с размером частиц до 5 мм, в крупных заполнителях большинство частиц превышает 5 мм и доходит до 150 мм (для мостовых балок, массивных фундаментов и пр.)
Рис. 2 Пропорции по весу материалов в типичной свежей смешанной бетонной смеси. В других смесях доля заполнителя может достигать от 70 до 80% от веса, а доля цемента 13 до 20% от веса
Качество бетона зависит в значительной степени от качества цементной пасты. В правильно приготовленном бетоне, каждая частица заполнителя полностью покрыта цементной пастой, также все пространство между частицами полностью заполнено пастой, как показано на рис. 1. Для любого конкретного набора материалов в рецептуре бетона и условий твердения бетона, качество бетона определяется количеством воды, используемой в отношении к количеству цемента.
Ниже приведены некоторые преимущества снижения содержания воды в бетоне:
-
повышенная прочность на сжатие и изгиб;
- пониженная проницаемость воды и др. веществ;
- повышенная стойкость к погодным условиям;
- лучшая связь между слоями в бетоне и между бетоном и арматурой;
- меньшее изменение объема бетона от затворения до высыхания;
- снижение тенденции к трещинообразованию из-за усадки.
Другими словами, чем меньше воды используется в бетоне, тем лучше его качество
Виды бетона
По виду вяжущего вещества подразделяют на цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др.
По назначению различают бетоны обычные (для промышленных и гражданских зданий) и специальные — гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др.).
По объёмной массе бетоны подразделяют на
-
особо тяжёлый с плотностью свыше 2500 кг/м — баритовый, магнетитовый, лимонитовый
- тяжёлый (плотность от 1800 до 2500 кг/м) — гравийный, щебёночный (базальтовый, известняковый, гранитный)
- легкий (плотность от 500 до 1800 кг/м) — керамзитобетон, пенобетон, газобетон, арболит, вермикулитовый, перлитовый
- особо лёгкий (плотность менее 500 кг/м)
По содержанию вяжущего вещества и заполнителей различают бетоны
-
тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя)
- жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного заполнителя),
- товарные (c соотношением заполнителей и вяжущего вещества по стандартной рецептуре).
Свойства бетона
Бетон должен быть пластичным или полужидким, и как правило, его можно сформировать ладонью руки. Очень жидкая бетонная смесь также может быть сформирована, если не ладонью, то с помощью формы. В пластичной бетонной смеси все зерна песка и других заполнителей заключены и «подвешены» в цементной пасте. Ингредиенты не склонны разделяться при транспортировке, и когда бетон затвердеет, становятся однородной смесью всех компонентов. Правильно приготовленный бетон должен быть пластичным, не комковаться, а медленно перетекать без разделения на составляющие.
Рис. 3 Мера подвижности бетона (высокая осадка конуса по сравнению с низкой осадкой конуса)
Осадка используется как мера подвижности бетона (рис. 3). Измерение осадки представляет собой стандартный метод испытаний, который состоит из помещения образца свежего бетона в конусообразную форму и уплотнение бетона стержнем арматуры. Форма поднимается и бетон оседает. Расстояние по вертикали между бетоном, уложенным в форму и осевшим бетоном называется осадкой конуса бетона. Бетон с низкой осадкой имеет жесткую консистенцию, и чем выше осадка, там влажнее смесь. В строительной практике, тонкостенные бетонные элементы и густо армированные элементы часто требуют более высокой осадки (но никогда жидкой консистенции) смеси для удобства укладки.
Удобоукладываемость отражает простоту укладки, уплотнения, и отделки свежего бетона. С одной стороны, бетон должен быть в меру подвижным, а с другой, не должен разделяться на составляющие и чрезмерно выделять цементное молочко. Под выделением цементного молока понимают миграцию воды к верхней поверхности свежеуложенного бетона, вызванную осадкой твердых частиц (под действием вибрации и силы тяжести). Чрезмерное выделение цементного молочка увеличивает содержание воды в верхней поверхности бетона и делает верхний слой менее прочным и, если отделочные работы происходят в то время как на поверхности присутствует вода, менее износостойким. В связи с тенденцией свежего бетона к разделению и выделению воды, очень важно поместить каждую порцию бетона как можно ближе к месту укладки.
В обычном бетоне, надлежащее уплотнение достигается за счет механической вибрации, а также с помощью штыкования, если бетон достаточно подвижен. При правильном уплотнении могут быть использованы более жесткие смеси, которые повышают качество бетона и позволяют достичь экономии в работах. В процессе торкретирования надлежащее уплотнение достигается за счет напыления бетона на поверхность с большой скоростью.
Процесс твердения цементной пасты из-за химической реакции между цементом и водой, называется гидратацией. Продукт этой химической реакции — гидратированное цементное тесто, которое чаще называют просто тесто или паста, под которой понимают связующее (клей) в рецептуре бетона.
Различные химические вещества из которых состоит цемент по-разному реагируют друг от друга. Некоторые из них будут реагировать раньше и быстрее, в то время как другие требуют больше времени для активации, а затем будут реагировать медленно. Затвердевшее цементное тесто образует плотное соединение, которое связывает зерна песка и фрагменты крупного заполнителя цементирует все вместе. Бетон схватывается, твердеет и набирает прочность.
Затвердевший бетон содержит мелкие поры наполненные водой и воздухом, которые не имеют прочности. Прочность можно наблюдать только в твердой части пасты. Чем меньше пор в затвердевшем цементном камне, тем прочнее долговечнее бетон. В приготовлении бетона должно быть воды не больше и не меньше, чем необходимо для придания бетону нужной пластичности и подвижности. Знание о том, что бетон в процессе гидратации выделяет тепло полезно при планировании строительства. Зимой гидратация в определенной степени может помочь защитить бетон от низких температур. Летом выделение тепла, может быть вредным. Необходимо соблюдать осторожность в жаркую погоду, так как в результате повышения температуры смеси, может ускориться реакция гидратации, тем самым уменьшая время схватывания и ограничивая подвижность бетонной смеси. Другие факторы, влияющие на скорость гидратации: включают температуру, количество воды, тип цемента и добавок, присутствующих в бетонной смеси.
Уход за бетоном
Так как гидратация это реакция между водой и цементом, которая генерирует клеящее вещество, важно, чтобы вода была доступна для набора требуемой прочности. Если обеспечить постоянное смачивание бетона или относительную влажность воздуха около 80% с надлежащей температурой воздуха, бетон продолжает набирать прочность с возрастом до тех пор, пока не гидратированный цемент по-прежнему присутствует. При относительной влажности, окружающего бетон воздуха, ниже 80% и температуре окружающей среды ниже нуля градусов, гидратация и набор прочности бетона останавливается.
Если бетон увлажняется после высыхания гидратация частично возобновляется и иногда можно наблюдать продолжение набора прочности, при условии что бетон не был заморожен. Лучше всего непрерывно ухаживать за бетоном с момента укладки до момента достижения желаемого качества. Правильный уход также снизит вероятность появления усадочных трещин.
Высыхание бетона
Бетон не становится прочнее при высыхании. Как указывалось ранее, бетон должен продолжать удерживать достаточное количество влаги в период созревания для того чтобы цемент гидратировал. В свежеприготовленном бетоне содержится больше влаги чем необходимо для гидратации, но по мере того как будет происходить высыхание от поверхности вглубь бетона, набор прочности остановится как только относительная влажность снизится ниже 80%. Распространенным примером этого может служить бетонный пол, который твердел при отсутствии достаточной влаги — т. к. бетон твердеет слишком быстро, поверхность становится слабой и пылит. Бетон усаживается при высыхании также как и дерево, бумага и глина. Усадка — первая причина трещин. Так как открытая поверхность бетона высыхает быстрее чем массивные элементы, форма элемента влияет на скорость высыхания бетона. Элементы с большой площадью поверхности по отношению к объему высыхают быстрее чем массивные элементы с малой площадью поверхности (как, например, мостовые балки)
Прочность
Уровень прочности бетона называется компрессионной прочностью (КП), показывающей какую нагрузку при раздавливании может нести тот или иной образец бетона (бетонный куб или цилиндр, раздавленный на лабораторном прессе после 28 дней созревания бетона). КП — основной показатель при расчете и проектировании сооружений из бетона (железобетона). КП бетона во многом зависит от количества воды и цемента в смеси (часто называемой водоцементным соотношением), возрастом бетона, уровня развития гидратации.
Масса (плотность)
Обычный бетон, как правило, используется для тротуаров, зданий и других сооружений, имеет вес около 2350 кг /м3. Специальные супертяжелые бетоны, применяемые в противовесах или для радиационной защиты весят до 3200 кг/м3. Удельный вес (плотность) бетона изменяется в зависимости от количества и удельного веса заполнителей, объема воздуха, который попадает в бетон, содержания воды и цемента, которое в свою очередь зависит от таких факторов, как максимальный размер заполнителя и используемых химических добавок. При проектировании железобетонных конструкций, предполагается что сочетание обычного бетона и арматуры имеет вес около 2350 кг/м3.
Морозостойкость
Бетон который используется в сооружениях, тротуарах, тоннелях, должен иметь длительный срок службы и низкие эксплуатационные расходы. Хорошая прочность бетона позволит противостоять влияниям окружающей среды. Одним из наиболее разрушительных факторов является воздействие атмосферы в виде замораживания и оттаивания во время того как бетон все еще влажен, особенно при наличии противообледенительных солей. Замерзание воды в цементном тесте, частиц заполнителя или того и другого является причиной быстрого износа бетона. При правильном вовлечении воздуха, бетон становится намного более устойчивым к износу вызванному циклами замерзания и оттаивания. Бетон с вовлеченным воздухом более морозоустойчив чем бетон без вовлеченного воздуха, бетон с низким водоцементным соотношением (В/Ц), более долговечен чем бетон с высоким В/Ц.
Водопроницаемость и водонепроницаемость
Бетон который используется в гидротехнических сооружениях или особо подвержен воздействию погодных условий или других тяжелых условий, должен быть настолько водонепроницаемым, насколько это возможно. Водонепроницаемость это способность бетона сдерживать или поглощать воду без видимых утечек. Под проницаемостью понимают количество воды проходящее через бетон, в случае, когда вода находится под давлением, или способность сопротивления бетона к проникновению воды или других веществ (жидкости, газа, ионов). Как правило, те же свойства бетона, которые делают бетон менее проницаемым также делают его более водонепроницаемым. Низкое В/Ц уменьшает расслоение, выделение цементного молочка и способствует увеличению водонепроницаемости. Чтобы для того чтобы сделать бетон водонепроницаемым, он должна быть без трещин, полостей и пазух.
Контроль образования трещин
Существуют две основные причины по которым появляются трещины в бетоне:
- усилия вследствие пластичной усадки при высыхании или изменения температуры
- усилия вследствие силовых нагрузок.
Пластичную усадку на поверхности свежего бетона можно наблюдать вскоре после укладки, если имеет место чрезмерное испарение воды затворения.
Колебания температуры могут привести к растрескиванию, особенно на раннем возрасте созревания бетона. Усадка бетона вследствии высыхания неизбежна, поэтому правильно расположенная арматурная сталь и формирование деформационных швов используется в монолитном железобетоне для уменьшения размера трещин.
Заполнители
Песок, гравий и щебень, которые смешиваются с цементом и водой, в производстве бетона, называются заполнителями. Эти материалы составляют от 70 до 80% веса бетона. Кубический метр тяжелого бетона может содержать от 1600 до 1800 кг мелкого и крупного заполнителя. Типичные заполнители должны соответствовать стандартам качества. Основные качества заполнителя, которые существенно влияют на качество бетона:
- максимальный размер зерна
- распределение размера зерен
- форма зерен
- твердость зерен
- содержание влаги
- количество крупных и мелких включений
Максимальный размер зерен в заполнителе
Наибольший размер зерна может быть выбран в зависимости его от размера и формы, расстояния между арматурными стержнями в бетоне, ограничений бетоноподающего оборудования (типом бетононасоса, диаметром шланга и т.д.). Обычно выбирают экономически доступный заполнитель с наибольшим диаметром частиц т. к. чем больше размер частиц заполнителя, тем меньше необходимо связующего (цемента) и меньше воды (уменьшение В/Ц и усадки)
Распределение размера зерен в заполнителе
Заполнитель состоят из частиц, которые различаются по размеру. Для того чтобы сделать замесы бетона одинаковыми, количество заполнителя и распределение в нем частиц должно быть также одинаковым. Для замера размера зерен заполнителя, просушенный образец заполнителя просеивают через ряд стандартных сит, начиная с сит с наибольшими отверстиями, заканчивая самыми мелкими ситами. Распределение размера зерен определяется по весу заполнителя, который остался в каждом из сит.
Есть несколько причин для необходимости определять распределение размеров частиц в заполнителе и определять максимальный размер частиц. Количество цемента и воды, которое необходимо для приготовления смеси нужной подвижности, строго зависит от размера частиц заполнителя. Например для приготовления бетона с максимальным размером частиц 25 мм необходимо меньше цемента и воды с определенной прочностью, чем для бетона с заполнителем 12.5 мм.
Размер и распределение частиц заполнителя также влияют на удобоукладываемость, наличие пор, морозостойкость бетона, и его пригодность к перекачиванию, а также на ряд других характеристик. В добавок к проблемам с перекачиванием, нестабильное распределение частиц приведет к неоднородности и несхожести замесов бетона из одного того же заполнителя. Лучшие результаты по всем параметрам даст заполнитель (песок) при рассеве которого не будет избытка или недостатка на любом из сит т. е. частицы по размеру в заполнителе будут распределены равномерно.
Такие заполнители называют «с равномерной кривой рассева» или хорошо градуированным заполнителем (рис. 3 (а)).
Чем больше в бетоне хорошо градуированного заполнителя, тем меньше объем который необходимо заполнить вяжущим (цементной пастой), тем меньше площади поверхности заполнителя, который необходимо «склеить», таким образом требуется меньше воды и цемента. Нормальное распределение частиц заполнителя необходимо для эффективного и экономного использования цемента и воды. Распределение частиц с промежутками (рис.3 (б)) или равномерное распределение частиц (рис. 3 (с)) приведет к увеличению количества цементной пасты для заполнения образовавшихся пустот, и, если цементной пасты окажется недостаточно, могут появится проблемы с отвержением или перекачиванием бетона.
Рис 3 Хорошо градуированный заполнитель (а), распределение частиц с промежутками(б), равномерное распределение частиц (с)
Затворение водой
Качество воды является проблемой, потому что химические вещества, даже в очень небольших количествах, иногда могут существенно изменить время схватывания смеси или повлиять на свойства бетона в долгосрочном периоде.Практически любая питьевая вода может быть использована для затворения бетона. Морская вода может не навредить прочности бетона самого по себе, но существенно ускорить коррозию арматуры если используется железобетон. Вода, содержащая жир, соль, водоросли, грязь или сахар не должна использоваться для затворения бетона.
Добавки в бетон
Любые вещества, специально добавляемые перед или во время приготовления бетона, кроме цемента, дополнительных вяжущих веществ, воды, заполнителей и армирующих волокон (фибры), называется добавками. Характеристики свежего бетона могут быть изменены добавлением добавок в рецептуру бетона. как правило, в жидком виде, во время дозирования.
Добавки обычно используются для:
-
регулировки времени схватывания
- сокращения В/Ц (водо-цементного соотношения)
- увеличения подвижности
- намеренного вовлечения воздуха в бетон
- изменения других свойств.
Типы добавок:
-
Ускорители схватывания (используются в холодную погоду тк при низких температурах бетон схватывается медленно);
- Замедлители схватывания (используются в жаркую погоду для того чтобы бетон не схватился до или в процессе укладки);
- Уменьшающие В/Ц — повышают подвижность (усадку конуса);
- Суперпластификаторы (добавки в бетон широкого спектра действия)
- Воздухововлекающие добавки (увеличение морозостойкости и теплосопротивления)
- Различные специальные добавки(цветные пигменты, ингибиторы коррозии, упрощающие перекачивание, латексные модификатороы и т.д.)
Рецептуры бетона (применительно к торкрет бетону)
Рецептура торкретбетона или торкрет смеси должна обеспечивать бетон с такими качествами: экономичный, удобно укладываемый (подвижный), легко транспортируемый (сухие смеси для сухого торкретирования), легко перекачиваемый (торкрет бетон для мокрого торкретирования), и легко напыляемый. Рецептура должна соответствовать требованиям проекта (осадка конуса затворенной смеси, содержание воздуха, прочность, долговечность). Для достижения этой цели нужно использовать хорошо градуированный (с правильным гранулометрическим составом) заполнитель и цементную пасту соответствующего высокого качества. Хорошо градуированный заполнитель (рис. 3 (а)), необходим для улучшения и облегчения торкретирования (лучшее уплотнение, меньший отскок, и т.д.).
Хорошее качество цементного теста определяется с помощью относительно низкого В/Ц.. В случаях, когда В/Ц выбран слишком низким, чтобы получить нужную подвижность, в бетон вводятся специальные добавки, таких как суперпластификаторы и / или добавски уменьшающие В/Ц. Эти мероприятия позволяет сохранить В/Ц низким при производстве и укладке высококачественного торкретбетона.
После разработки рецептуры смеси, которая будет соответствовать всем требованиям конкретного проекта, рецептура торкретсмеси может быть похожа на пример в таблице 1.
Таблица 1 Типичная рецептура торкрет-смеси
Железобетон
Железобетон — это сочетание бетона и стальной арматуры, монолитно соединённых и совместно работающих в конструкции. Термин «Железобетона» нередко употребляется как собирательное название железобетонных конструкций и изделий. Идея сочетания в двух крайне различающихся своими свойствами материалов основана на том, что прочность бетона при растяжении значительно (в 10—20 раз) меньше, чем при сжатии, поэтому в железобетонной конструкции он предназначается для восприятия сжимающих усилий. Сталь же, обладающая высоким временным сопротивлением при растяжении и вводимая в бетон в виде арматуры, используется главным образом для восприятия растягивающих усилий.
Взаимодействие столь различных материалов весьма эффективно: бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой и надёжно защищает её от коррозии, т. к. в процессе гидратации цемента образуется щелочная среда; монолитность бетона и арматуры обеспечивается также относительной близостью их коэффициентов линейного расширения (для бетона от 7,5•10-6 до 12•10-6, для стальной арматуры 12•10-6); в пределах изменения температуры от -40 до +60°С основные физико-механические характеристики бетона и арматуры практически не изменяются, что позволяет применять железобетон во всех климатических зонах.
Основа взаимодействия бетона и арматуры — наличие сцепления между ними. Значение сцепления или сопротивления сдвигу арматуры в бетоне зависит от следующих факторов: механического зацепления в бетоне специальных выступов или неровностей арматуры, сил трения от обжатия арматуры бетоном в результате его усадки (уменьшения в объеме при твердении на воздухе) и сил молекулярного взаимодействия (склеивания) арматуры с бетоном; определяющим является фактор механического зацепления. Применение арматуры периодического профиля сварных каркасов и сеток, устройство крюков и анкеров увеличивают сцепление арматуры с бетоном и улучшают их совместную работу.
Нарушение структуры и заметное снижение прочности бетона наступает при температуре свыше 60°С; при кратковременном воздействии температуры в 200°С прочность бетона снижается на 30%, а при длительном — на 40%.
Температура в 500-600°С является для обычного бетона критической, при которой он разрушается в результате обезвоживания и разрыва скелета цементного камня. Поэтому обычный железобетон рекомендуется применять при температуре не выше 200°С. В тепловых агрегатах, работающих при температурах до 1700°С, используется жаростойкий бетон. Для предохранения арматуры от коррозии и быстрого нагревания (например, при пожаре), а также надёжного её сцепления с бетоном в железобетонных конструкциях предусматривается устройство защитного слоя бетона толщиной от 10 до 30 мм; в агрессивной среде толщина защитного слоя увеличивается.
Широкое распространение железобетона в современном строительстве обусловлено его большими техническими и экономическими преимуществами по сравнению с другими материалами. Сооружения из железобетона огнестойки и долговечны, не требуют специальных защитных мер от разрушающих атмосферных воздействий; прочность бетона со временем увеличивается, а арматура не поддаётся коррозии, будучи защищенной окружающим её бетоном. Железобетон обладает высокой несущей способностью, хорошо воспринимает статические и динамические (в т. ч. сейсмические) нагрузки. Из железобетона относительно легко создавать сооружения и конструкции самых разнообразных форм, достигающих большой архитектурной выразительности. Основной объём железобетона составляют повсеместно распространённые материалы — щебень, гравий, песок. Применение сборного железобетон позволяет значительно повысить уровень индустриализации строительства; конструкции изготовляются заранее на хорошо оснащенных заводах, а на строительных площадках выполняется только монтаж готовых элементов механизированными средствами. Тем самым обеспечиваются высокие темпы возведения зданий и сооружений, а также экономия денежных и трудовых затрат.
Читайте также:
Основные свойства бетона и его виды
Торкретирование бетона: технология и методы нанесения
Торкрет установки и оборудование для торкретирования
Торкрет бетон: состав и технология нанесения. Часть 1
Торкрет бетон: состав и технология нанесения. Часть 2
Современное строительство трудно представить без применения бетона. Когда люди задумываются о постройке дома, большинство застройщиков так или иначе сталкиваются с вопросами: «Сколько потребуется заказать бетона?», «Какой марки выбрать цемент?», «В какой пропорции мешать бетонную смесь?» и многое другое.
Данных вопросов мы здесь касаться не будем. Цель данной статьи немного другая — познакомить читателя с неочевидными фактами этого незаменимого в строительстве материала, областями применения и передовыми решениями.
Интересные факты о бетоне
Цемент, вода, песок, камень — что тут может быть интересного и необычного? Сегодня везде так строятся дома. Однако еще несколько поколений назад, в средние века, люди не знали что такое бетон. Потому, что утеряли рецепт и не знали как его делать. И это не где-то в горах Тибета, а в благополучной Европе!
Многие ученые сходятся во мнении, что промышленная революция 19-20 веков была бы невозможна без бетона. Так что средневековые европейцы могли вполне оставить нас без многих открытий и технологий в домостроении, сделанных последние 200 лет.
Вот что еще интересного можно узнать о бетоне:
- Первый прототип бетонной смеси был изобретен около 6000 лет назад. Археологи нашли жилище, пол в котором был изготовлен из цемента, песка и воды;
- Первые железобетонные конструкции появились еще в Древнем Риме;
- Самые дорогие ЖБИ в нашей стране продаются в Москве. Более того, они одни из самых дорогих в мире;
- Многие ученые полагают, что пирамиды в Египте были построены не из камней, а из смеси неизвестного происхождения, похожей на бетонную;
- Великая Китайская Стена стала официально первым большим бетонным сооружением человечества;
- Современная вибрационная техника замеси цемента, воды, песка и щебня, с целью получить более качественный раствор с минимальным содержанием воды, была изобретена еще в начале 19 века;
- Первым человеком, согласившимся жить в доме, построенном из железобетона, был великий изобретатель Томас Эдисон;
- Благодаря своему цвету бетон хорошо отражает свет. Это свойство не только снижает температуру внутри помещений, построенным из данного материала, но может понизить среднюю температуру в целом городе, если в нем преобладают бетонные постройки;
- Самый большой объем бетона в мире сейчас производит Китай. Он же и главный потребитель. «Поднебесная» использует 40% от ежегодного общемирового объема бетона;
- За год в мире производится примерно 6 млрд. куб. м. бетонного раствора;
- Бетон и дерево являются «злейшими врагами». При наличии дерева в смеси она теряет свои качества и может отслаиваться. Поэтому опалубки чаще всего делают из дерева;
- В военное время из бетона время строились не только бункеры, но и корабли, потому что в те времена сталь была «на вес золота». А корабли из бетона строились с расчетом на то, что такие суда будут использоваться для оказания экстренной помощи на море, потому что никто не верил в их долговечность. Всего было построено 24 таких судна. Но, что примечательно, некоторые их них сохранись до наших дней. Никто и не рассчитывал, что они прослужат так долго.
Сегодня бетон — основной строительный материал в возведении домов. Практически все виды фундаментов, даже быстровозводимых домов, изготавливаются с применением бетонных растворов. Железобетонные изделия, используемые в строительстве и во многих многих других сферах, также производятся с помощью бетонных растворов, о чем говорит само их название.
И, несмотря на то, что сегодня многие ЖБИ изготавливаются не с металлической арматурой, а специальной стекловолоконной, все равно основным компонентом является бетонный раствор, который обязательно должен быть высокого качества.
Также бетонные растворы применяются для производства мелкоштучных изделий, например, тротуарной плитки, строительных блоков. Здесь используется немного другая смесь. Производителями этих изделий, как правило, заказываются растворы уже в готовом виде.Чаще всего они сами его производят, непосредственно перед заливкой в специальные формы – матрицы.
И хотя быстровозводимые технологии строительства становятся в мире все более популярными, в ближайшее время бетон точно не собирается «сдавать свои позиции».
Бетонные дома. Актуальны ли они сейчас?
Еще 100 лет назад дома строили, в основном, из дерева и металла, а бетон, использовался лишь для строительства мостов, бункеров и дзотов. Но время шло, технологии в корне менялись. Вместе с ними нравы и вкусы людей тоже стали абсолютно иными.
Сегодня слово «бетон» уже не ассоциируется с унылыми серыми глыбами, которые способны «навевать лишь скуку и больше ничего». Теперь мы представляем дома и коттеджи, которые построены по самым современным стандартам.
Между тем бетон бывает разный: легкий, тяжелый, особо легкий и ячеистый, газобетон, пенобетон, полистиролбетон и др. Отличие типов заключается лишь по весу, а также по разным наполнителям.
Все они предназначены для разного рода работ. Все зависит от того, какие свойства в них изначально заложены:
- Из тяжелого бетона возводятся фундаменты. Также из него устраиваются своды в процессе строительства зданий;
- Для внутренних стен или перегородок идеально подходят легкий и очень легкий типы.
Использование определенного вида бетона обязательно прописано в СНиП и других нормах и правилах строительства. При этом размер здания не играет большой роли. Построенный из бетона дом может быть как маленьким, так и целым небоскребом.
Самым большим и высоким домом в России, построенным с применением бетона, сегодня является Башня Федерация в Москва-Сити. Высота небоскреба — 96 этажей (374 метра над землей), а площадь — 443 тыс. квадратных метров!
Это флагманский небоскреб, построенный в сердце нашей столицы. Поэтому, отвечая на вопрос: «Актуально ли строительство бетонных домов сейчас?», мы можем смело ответить — «Еще как!».
Качество бетона. От чего оно зависит?
Из бетона сегодня строятся не только фундаменты, но и целые дома, плотины, дороги, мосты, площадки различного размера и назначения и мн. др. От качества бетона, в буквальном смысле, зависит надежность постройки. Не удивительно, что цементный раствор сегодня именуют не иначе, как «королем строительных материалов».
Но что такое бетон? По сути, это искусственный материал, для производства которого требуется цемент, вода, песок, вода и гравий. Поскольку вода и щебень, в принципе, везде одинаковы, самые главные компоненты, от которого зависит качество бетона — это песок и цемент.
Какой песок идеален для бетона?
Песок бывает овражный и речной.
Речной песок отличается гладкостью и чистотой, однако при этом он плохо сцепляется с остальными компонентами цементной смеси. Овражный песок предпочтительнее, но так как он смешан с глиной, то перед соединением с остальными компонентами смеси, его перемешивают тщательным образом.
Соотношению гравия и песка в процессе производства бетонного раствора уделяют особое внимание. Гравия в смеси должно быть больше примерно в 2 раза, чем песка. Не менее важно правильно определить количество воды в растворе.
В настоящее время существуют следующие типы бетона:
- облегченный;
- легкий;
- тяжелый;
- особо тяжелый.
Главное, в чем они различаются между собой, — это тип наполнителя.
Какой цемент идеален для бетона?
Сегодня сотни производителей в России предлагают достаточно обширный ассортимент марок цемента: от М100 до М500. Ранее мы уже о них писали на нашем сайте.
Каждый из видов цемента применяется для какой-то конкретной отрасли. Например, для внутренней и внешней отделки, строительству частных домов или многоэтажных зданий чаще всего применяют М250, М300 или М350. Несмотря на все разнообразие, выбрать для себя подходящую необходимую марку не трудно, но для этого нужно понимать назначение каждой марки.
Идеальными для строительства дома сегодня являются марки цемента М300 и выше. Это самые дорогие типы цементной смеси. Но так как наша статья о самых лучших качествах бетона, мы сегодня поговорим о «чемпионе» — марке М500.
Главные качества такого вида цемента — это прочность. Марка М500 означает, что материал рассчитан на самую высокую нагрузку — 500 кг / см.
Этот тип состава лучше всего подходит для любых работ: ремонтных и строительных, а также для штукатурных и отделочных работ, еще он может применяться для приготовления строительных смесей, которые могут использоваться самым различным образом.
Цемент марки М500 сегодня крайне популярен, так как он:
- наиболее прочный и качественный;
- считается экологически чистым, потому что его основой являются глинистые породы;
- он дает возможность получить стойкий бетон (из него возводят даже плотины и электростанции);
- его удобная расфасовка помогает приобрести нужное количество материала.
Цемент марки М500 сегодня востребован не только застройщиками домов, но и предприятиями и компаниями, занимающимися производством тротуарной плитки, бетонных бордюров, блоков и ЖБИ. Он также используется в изготовлении напорных и безнапорных железобетонных труб, мостовых и оградительных конструкций.
Однако, важно учитывать, что пластичные и прочностные характеристики М500 напрямую зависят от условий его хранения. Если их не соблюдать, этот вид цемента может потерять свои качества.
Так что, если вы хотите заказать доставку бетона самого лучшего качества, мы рекомендуем внимательно изучить его состав.
Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях:
Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.
Виды бетонов в строительстве выбираются в зависимости от того, какие функции будут возлагаться на возводимый объект. В строительстве, кроме традиционных основных цементных растворов, используемых для стяжки, укладки кирпича, блоков, фундаментных работ, в особых случаях применяются специальные виды бетонов.
Разновидности легких бетонов.
Бетонную смесь, имеющую особые характеристики, получают из смеси цемента, наполнителей и добавок, которые разводят водой и смешивают с помощью миксера до однородной массы.
В качестве наполнителя используют щебень, песок, гравий, а в некоторых случаях их заменяют пемзой, керамзитом, металлом и добавками растительного происхождения, чтобы получить специальные бетонные смеси, нужные для конкретного вида строительства.
В спецбетоне присутствует множество различных добавок, значительно улучшающих необходимые для спецстроительства свойства цементного раствора. Они могут увеличивать или уменьшать плотность различных видов бетона и замедлять или ускорять процесс отвердения. Использование пластификаторов и воздухопоглощающих реагентов помогает создать специальные виды бетонной смеси, используемой для создания объектов повышенной опасности или декоративных элементов.
Разделение видов бетона
Таблица прочности марок бетона.
Все специальные виды бетонных составов делятся на легкие и тяжелые. Легкие виды предназначены для улучшения теплоизоляции и звукопоглощения. Они имеют плотность до 1800 кг/м³. У особо тяжелого бетона в одном кубе она должна быть более 2500 кг/м³, у тяжелого — плотность достигает от 1800 до 2500 кг/м³.
Особо тяжелые бетоны используются для сооружения специальных строений, созданных для различных производственных целей в промышленных масштабах, имеющих различные особенности по жаростойкости, морозостойкости, водонепроницаемости и химической устойчивости.
Если бетонные работы связаны с объектом, внутри которого будут опасные условия производства, то для его создания требуется специально выполненный цементный раствор с наполнителями, создающий особенную прочность и плотность такому сооружению.
К специальным видам бетона также относят смеси, используемые для декоративных работ.
Вернуться к оглавлению
Свойства тяжелых бетонов
Бетон в готовом, застывшем виде характеризуют по разным признакам. Одной из важных его особенностей является предел прочности, который формируется медленно и связан с процессом созревания бетонного раствора. Для обозначения этого качества используют букву В, которая указывает класс бетона по его прочности. Чем выше марка цемента, тем больше он будет у бетонной массы. У М100 она всего 5-7, что означает 98 кгс/см², а у М800 — 786 кгс/см².
Подвижность или усадка конуса — еще один важный признак, который должен учитываться у тяжелых бетонов. Так называется способность бетонной смеси растекаться под собственной массой. По этому показателю различают смеси подвижные, обладающие особой пластичностью, и жесткие — не дающие осадки. Тяжелые спецбетоны относятся к жестким составам.
Виды бетонных блоков.
Морозостойкость — еще одна особенность цементного раствора, которая часто является преимуществом тяжелых видов, применяющихся в спецстроительстве. Так называется способность бетона выдерживать многократные замораживания и оттаивания и находиться в состоянии повышенной влажности. Бетоны, имеющие низкую морозостойкость из-за давления замерзающей воды на стенки пор, капилляров и микротрещин, лопаются и разрушаются. Все тяжелые бетоны, имеющие спецхарактеристики, обладают повышенной морозостойкостью и имеют показатель не ниже F200.
Способность бетонного раствора быть водонепроницаемым также относится к основным характеристикам тяжелых бетонных конструкций, к которым предъявляются особенные требования по ограничению проницаемости, повышенной плотности, коррозионной стойкости. Назначают марки по водонепроницаемости. Они не должны быть ниже W8.
Тяжелые бетонные смеси делают согласно ГОСТ 7473-94. Бетону присваивается определенная марка в зависимости от имеющихся у него свойств. Маркированный бетон гарантирует, что он соответствует определенным показателям качества, которые позволяют его отнести к тому или иному классу.
Бетоны тяжелых марок имеют большую прочность на осевое сжатие, и могут иметь маркировку от М100 до М1000. В гражданском строительстве особенным спросом пользуются марки 200, 300, 350. В спецстроительстве начинают использовать марки бетона, которые имеют характеристики не ниже М400.
Вернуться к оглавлению
Характеристика марок тяжелых бетонов
Бетон М100-150 используют на подготовительных этапах перед заливкой фундамента. Его применяют при строительстве дорог в качестве основы при установке бордюров, формировании стяжек полов, пешеходных и садовых дорожек.
Таблица марок тяжелых бетонов.
М200-250 заливают площадки, используют при создании фундаментов различного типа, изготовления подпорных стен, лестниц, малонагруженных плит перекрытий.
М300 используется для устройства монолитных фундаментов и возведения стен.
М350 применяется для производства фундаментов, выложенных из плит, при строительстве многоэтажных домов в монолитном домостроении. Бассейны, дорожные плиты для аэродромов, несущие колонны создаются с помощью раствора этой марки.
М400-450 имеет высокие показатели крепости и плотности и применяется для строительства таких объектов, как дамбы, плотины, метро, банковские хранилища.
Его используют в гражданском строительстве при возведении крытых бассейнов, аквапарков, которым требуется повышенная безопасность, и бетонная смесь этих марок регламентирована проектом.
Бетонные смеси М500-550 содержат большое количество цемента и имеют высокую прочность. Их используют для изготовления железобетонных конструкций специального назначения, часто применяют в гидротехническом строительстве.
М600-1000 относятся к редко используемым видам бетонных смесей, потому что они соответствуют очень высоким требованиям и имеют другое соотношение базовых компонентов по сравнению с общеупотребительными марками.
Вернуться к оглавлению
Бетоны специального назначения
Компоненты для изготовления тяжелого бетона.
Специальные виды тяжелых бетонов содержат заполнители, придающие ему особенные качества. С их помощью выполняют дорожное, гидротехническое и производственное строительство, связанное с созданием особых зданий и поверхностей. Они обладают повышенными характеристиками, связанными с жаропрочностью, нейтральной химической реакцией, имеют антирадиационную защиту.
От такого вида бетона требуется устойчивость к климатическим условиям в той природной зоне, где они будут использоваться, и особенная долговечность при длительной эксплуатации.
В качестве специальных заполнителей применяют такие горные породы, как гравий, гранит и известняк. Самым прочным и долговечным является гранит, и его используют для достижения самых лучших показателей из всех возможных.
Вернуться к оглавлению
Гидротехнические бетоны
Их применяют в строительстве сооружений, где происходит постоянный контакт с водой, эксплуатация которых сопровождается высокой влажностью. Это могут быть водопроводные системы и устройство канализационных стоков, возведение искусственно созданных водных преград, создание системы мелиорационных каналов. Строительство мостов требует бетонных смесей специального назначения.
Главное требование, предъявляемое к ним в этом случае — высокая водостойкость и влагонепроницаемость. Гидротехнический бетон должен обладать высокой морозостойкостью и химической нейтральностью. Находясь в воде, бетонное сооружение не должно выделять в воду никаких веществ, изменяющих ее химический состав и свойства. Специалисты разделяют гидротехнический бетон на три группы:
- Для подводных конструкций, который производится на основе пуццоланового цемента, портландцемента или шлакопортландцемента.
- Для переменного уровня воды, когда в основу портландцемента и шлакопортландцемента вводится раствор специальных пластифицирующих добавок, чтобы избежать разрушения конструкций из-за постоянной смены физического состояния воды.
- Для надводных частей конструкции применяют бетон, созданный на основе подходящего для этого строительства цемента.
Вернуться к оглавлению
Жаропрочные бетоны
График зависимости морозостойкости бетона: 1 — для тяжелого бетона; 2 — для легкого бетона.
Они используются в металлургическом производстве для возведения дымовых труб ТЭЦ, монтировании и отделке котлов.
Жаропрочные специальные смеси приготавливаются на основе тонкоизмельченных материалов и активного кремнезема. Самые распространенные жаропрочные составы включают портландцемент с добавлением активных минеральных веществ. Это может быть пемза, доменные гранулированные шлаки и зола. Вместо портландцемента могут использовать высокоглиноземный цемент, состоящий на 80% из огнестойкого глинозема. В сочетании с жаропрочными заполнителями он придает особенную устойчивость к сверхвысоким температурам. Глиноземные бетоны часто заменяются цементными смесями, где в качестве связующих веществ используются фосфаты. При использовании фосфатобетонов происходит усадка общей массы при первом прокаливании. В производстве применяется жароупорный бетон на основе жидкого стекла, не реагирующий на воздействие кислот.
Для заполнителей жаропрочных и огнеупорных бетонов выбирают добавки. Их выбор будет зависеть от температуры, создаваемой внутри бетонной конструкции во время производственных процессов.
Вернуться к оглавлению
Бетоны химически стойкие
Бетоны, имеющие химическую стабильность, делятся на кислотоупорные, щелочестойкие, солестойкие. Их используют для изготовления и защиты железобетонных и металлических конструкций, эксплуатируемых в агрессивных условиях среды на предприятиях, связанных с химическим производством.
Их готовят на основе жидкого стекла, силиката калия или натрия с применением специального отвердителя, кремнефтористого натрия. Мелкие заполнители в них — это кварцевые пески, а крупные — гранитный щебень.
Характеристики водонепроницаемых бетонов.
Это может быть базальт, молотый андезит, кварц или любая горная порода, обладающая кислотоупорными характеристиками. Изготовленные по ГОСТу кислотоупорные бетоны устойчивы к воздействию концентрированных неорганических кислот. Если изделия из них поместить во влажную среду, они в течение нескольких лет разрушатся от воды.
Щелочестойкие бетоны делают на основе клинкерного портландцемента или жидкого стекла, смешивая их с кремнефтористым натрием и применяя в виде наполнителя плотные крупномолотые карбонатные породы, некоторые мелкомолотые шлаки. К химически устойчивым цементосодержащим смесям относят: бетонополимеры, строительные цементные смеси, пропитанные полимерами; после окончательного отвердения получают прочность и высокую химическую стойкость, улучшая характеристики тяжелого бетона. Пропитками могут быть стирол, метилметакрилат, битумы, парафины, сера, жидкое стекло.
Вернуться к оглавлению
Антирадиационные бетоны
Они относятся к редко используемым смесям и дорогостоящим материалам, потому что содержат добавки, создающие уникальные характеристики для бетонных конструкций.
Радиоактивное излучение выделяет большое количество тепла и энергии, и поэтому от антирадиационных бетонов требуется минимальная усадка и максимальная прочностью на растяжение.
Этот эффект получают, используя специальные, поглощающие тепло в больших количествах вещества, которым требуется большая температура плавления.
Вяжущим веществом служит портландцемент или шлакопротландцемент, а в наполнители идут тяжеловесные обогащенные руды и специальный металл, которые способны погасить взрывную волну.
Вернуться к оглавлению
Легкие бетоны и их характеристики
Схема приготовления легкого бетона.
Звукопоглощающие бетоны и смеси, имеющие высокие теплоизоляционные свойства, относятся к легким составам, которые имеют в застывшем виде особую массу с множеством воздушных камер. Существование в теле такой бетонной конструкции множества воздушных камер намного повышает ее характеристики по звуконепроницаемости и теплопроводности. Легкий бетон используют для возведения стен и перегородок, облицовки наружных стен. Этот легкий состав создается с помощью применения пенного наполнителя, придающего ему воздушность.
Воздушная бетонная смесь после заливки в формы застывает, сохраняя крупнопористую структуру, и обладает свойством поглощать звуки. Чтобы получить отличные свойства, частицы заполнителя размещаются слоями так, чтобы внутренний слой содержал самые крупные частицы диаметром до 40 мм, средний состоял из 20-миллиметровых частиц, а внешний — из мелких частиц диаметром менее 10 мм.
К звукопоглощающим бетонным смесям относится арболит. Этот вид легкого бетона, созданный с применением органических наполнителей, имеющих относительную влажность не более 60% и цементную основу.
В виде наполнителя используют опилки, дробленые стебли хлопчатника, конопли, рисовой соломы.
Наиболее популярные бетонные смеси, применяемые для звукоизоляции — это керамзитобетон, гранулированный торфобетон, камышебетон, коробетон. В качестве наполнителя в этих бетонных смесях используют торф, керамзит, камыш, кору деревьев.
Вернуться к оглавлению
Декоративные бетоны
График зависимости разности объемных деформаций бетонного и стандартного образцов от температуры замораживания.
Декоративные виды бетонных смесей не так давно получили распространение. Из них методом штамповки изготавливают ограждения для уличных лестниц, имитирующих мрамор или гранит. Этот эффектный внешний вид простому бетону придается с помощью пигментирующих и пластифицирующих веществ.
Из такого бетона изготавливают тротуарную плитку. Декоративный раствор используют для изготовления садовых элементов декора и небольших скульптур, украшающих садовый участок.
У изделий, выполненных из декоративного бетона, много положительных качеств. Они обладают пластичностью, не бьются, долговечны, морозостойки.
Эти характеристики достигаются благодаря введению в смесь кварцевого песка. Такой вид силикатного бетона помогает созданию очень красивых малых архитектурных форм.
Создание новых технологий и использование пластифицирующих веществ позволяет получить из цемента удивительно красивые декоративные отделочные элементы, которые будут украшать здание длительное время.
Разнообразие специальных бетонов, используемых в строительстве, помогает человеку решить сложные задачи с возведением различных зданий, промышленных объектов, а также украсить их, применяя лишь цемент, добавки и воду.
Источник