Бетон. Все о бетоне. Бетон - это что такое? Какие классы бетона существуют

Для строительства, который получается в результате формования и затвердевания правильно подобранной смеси, включающей вяжущее вещество, воду, а также мелкие и крупные наполнители. Все это претерпевает обязательное уплотнение. В некоторых случаях используются специальные добавки, а если речь идет об асфальтобетоне, то вода вовсе не используется.

Компоненты

По своей сути бетон - это смесь цемента и воды, в результате реакции между которыми формируется цементный камень, скрепляющий в единый монолит зерна используемых наполнителей. Структура и зависят от этих веществ. Они изменяют его степень пористости, реакцию на воздействия нагрузок, время затвердения, а также существенно уменьшают деформацию бетона в процессе его затвердевания. Бетон стал главным строительным материалом, используемым во всех областях за счет того, что предоставляет широкие возможности для получения смесей с разными свойствами с добавлением разнообразных наполнителей. Именно эти его характеристики и открывают столь широкие возможности для применения.

Бетон - это долговечный материал с высокой степенью огнестойкости, его плотность, прочность и прочие характеристики можно изменять, придавая ему какие-то конкретные свойства. При надлежащей обработке из смеси можно изготовить конструкции необходимой формы с позиций архитектуры и строительной механики.

Немного истории

В качестве искусственного строительного материала, состоящего из воды, наполнителей и вяжущего вещества бетон известен с глубочайшей древности. Более семи тысячелетий назад его использовали жители Междуречья для возведения хозяйственных построек и жилищ. Использовался он и строителями Великих пирамид. Древними римлянами строительство из бетона было выведено на новый уровень - после себя они оставили не только фундаменты зданий, но и целые кварталы бетонных построек. Особенности конструкции римских дорог, куполов, сводов и полов из этого материала и сейчас не утратили своей значимости. Однако в Средние века технология изготовления римского бетона была безвозвратно утеряна.

Конечно, древний бетон - это не то же самое, что и современный. Основное его отличие заключается в составе, на тот момент в нем не было цемента. В качестве использовали гипс, известь или глину.

Характеристики

Прочность бетона - это важнейшая его характеристика, которая оказывает непосредственное воздействие на эксплуатационные параметры материала. Под этим понятием принято подразумевать способность бетона выдерживать воздействие агрессивных сред и внешних механических сил. Эта величина определяется методами контроля: ультразвуковыми и механическими. В ГОСТ 18105-86 указаны правила испытания прочности бетона на изгиб, растяжение и сжатие. Одной из характеристик служит коэффициент вариации, демонстрирующий однородность смеси.

В соответствии с ГОСТ 10180—67 определение предела прочности бетона производится при сжатии контрольного куба, имеющего размер ребер 200 миллиметров в возрасте 28 суток. Данный вид принято называть кубиковой прочностью. Кроме ГОСТов, для определения прочности используются еще и СНиПы. К примеру, минимальная распалубочная прочность бетона горизонтальных незагруженных конструкций при длине пролета до 6 метров должна быть не менее 70% проектной прочности, а при длине более 6 метров - 80% проектной прочности. В данном случае именно прочность представляет важнейшее свойство. Как и природный камень, этот материал лучше сопротивляется сжатию, а не растяжению, поэтому именно предел прочности по этому показателю выбран в качестве главного критерия.

Свойства

Бетон - это материал, для которого прочность представляет собой характеристику, нарастающую в результате физико-химических процессов взаимодействия между цементом и водой, который проходит должным образом во влажных и теплых условиях. Случись так, что материал замерзнет или высохнет, этот процесс завершится. Ранее высыхание или замерзание сказывается негативно на итоговых характеристиках материала.

Однородность

В совокупности со всеми остальными факторами однородность по прочности зависит от качества и содержания используемых заполнителей, в особенности если какие-то свойства последних не позволяют получить бетон требуемой прочности. Поэтому этот параметр связывают с предыдущим, хотя опытные данные показывают, что такая взаимосвязь не всегда имеет место. При повышении однородности бетона появляются возможности для его более эффективного применения.

Показатель однородности определяется в результате проведенных испытаний контрольных образцов, произведенных из рабочего бетона с определенными заданными свойствами. К примеру, в процессе исчисления данного показателя учитываются результаты испытания одинаковых по габаритам и условиям хранения равновозрастных образцов материала. Однородность по водонепроницаемости определяется посредством испытания образцов одинаковой толщины в условиях использования одних и тех же методов.

Плотность

Эта характеристика бетона является довольно непростой, так как она изменяется в зависимости от того, какие компоненты добавлены в смесь. Для увеличения можно использовать пуццолановый портландцемент, который расширяется, либо не образующий пустот при застывании. Оказывают влияние на этот параметр и добавки-пластификаторы, которые часто улучшают характеристики уже готовой смеси. Если соответствует ГОСТу, то и его плотность будет величиной известной.

Классы

На данный момент существует несколько видов. Легкий бетон - это материал, плотность которого составляет 500-1800 кг/м 3 . К данному классу относят: пенобетон, керамзитобетон, газобетон, ячеистый, арболит, перлитовый и вермикулитовый бетон. У такой смеси несущая способность после застывания довольно мала. Обычный, или тяжелый бетон, характеризуется плотностью 1800-2500 кг/м 3 . В качестве наполнителя тут используется щебенка, гравий. Этот вид используется в промышленном строительстве, что обеспечивается его повышенной стойкостью к износу. Особо тяжелый класс бетона - это материал, характеризующийся плотностью более 2500 кг/м 3 . Такие смеси используются для строительства АЭС, так как они обладают свойствами защиты от ионизирующего излучения.

Марка бетона

Это еще одна важная характеристика данного материала. Показатель по прочности на сжатие показывает сопротивление осевому сжатию. относительно растяжения показывает сопротивление осевому растяжению контрольных образцов. Показатель морозостойкости демонстрирует количество циклов попеременного оттаивания и замораживания. Марка бетона по водонепроницаемости показывает, при каком одностороннем гидравлическом давлении бетон не будет пропускать воду в процессе проведения стандартных испытаний.

Выводы

При строительстве объекта любого назначения правильным решением будет покупка готового бетона, изготовленного в полном соответствии с ГОСТами, так как сложно добиться желаемого результата при изготовлении его самостоятельно и без наличия специального оборудования.

Бетон - искусственный материал, который получается путем скрепления естественных твердых материалов – мелкодисперсных частиц (песка) и относительно крупных частиц (гравия (щебня)) - в единое целое. Бетоны подразделяются по связующему веществу, которым скрепляются частицы каменных материалов. Наиболее широкое применение получил цементный бетон, связующее вещество - цемент. Дорожное строительство широко используетасфальтобетон и дегтебетон; для них связующим служат битумы и дегти. Бывают и другие виды бетонов: гипсобетон, известковый бетон и т.д. Бетон – очень популярный строительный материал. Строения, сооружения, конструкции из него можно часто увидеть в городах, портах, на дорогах. Цементное тесто затвердевая, соединяет песчинки, отдельные частицы щебня в монолитный камень, имеющий высокую прочность. Микс, состоящий из цемента, песка и воды – это растворная смесь. Раствор цемента, щебня, песка и воды в жидком (подвижном) состоянии называетсяется бетонной смесью. Отвердевший материал, как нами было выше указано, имеет название бетон. Свойства бетона Основное свойство любого стройматериала - это прочность. Бетон имеет большую прочность, в частности, при сжатии. Стандартный бетонный кубик со сторонами 10 сантиметров выдерживает нагрузку до 20-40 тонн, практически вес грузового автомобиля. В настоящее время бетоны могут выдерживать нагрузку до 500-600 килограммов на сантиметр. Прочность бетона на растяжение гораздо меньше. Если бетонную конструкцию или образец бетона растягивать, то разрушение происходит при нагрузках в 10-20 раз меньших, чем при сжатии. Как раз в этом заключается отличие бетона от стали, имеющей одинаковую прочность как при растяжении, так при сжатии. На многие строительные конструкции при работе воздействуют изгибающие силы. В таком случае в сопротивлении бетона действию разрушающих сил основное значение придается его прочность на растяжение. Широкое применение железобетона в качестве конструкционного материала, устранило недостатки, присущие бетону. Железобетон занял свое сегодняшнее место в строительстве. В нем свойства бетона - большая прочность при сжатии, стойкость к действию воды и воздуха, огнестойкость - дополняются свойствами стали - прочностью на растяжение, упругостью. В железобетонных конструкциях установлены стальные армирующие стержни, которые принимают на себя воздействие изгибающих нагрузок. Количество арматуры и ее пространственное расположение в конструкции определяются специальным расчетом. Железобетон Железобетон сейчас очень широко применяется; из него строятся мостовые переходы и плотины, дорожные покрытия автомагистралей и покрытия ВПП (взлетно-посадочных полос) для самолетов, тоннели, канализационные трубы и резервуары, изготовляются конструкции для жилых и промышленных зданий и помещений (фундаменты, колонны, перекрытия, лестничные марши и балки, забивные сваи и др.) и даже суда. Обычный неармированный бетон совершенно без арматуры, применяют сейчас редко, но свойства цементного бетона являются основной составляющей свойств железобетонных конструкций. Бетон имеет высокую стойкость к таким воздействиям, как влажность и сухость, охлаждение и нагревание, истирание и размывание. Он служит основным материалом для строений, которые должны существовать долгие годы. Поэтому стоит купить бетон лучшего качества. Одно из преимуществ бетона - это изготовление бетона с использованием местных материалов (щебня, песка, воды). Только на десять процентов бетон (по весу) содержит цемента, остальные девяносто - это щебень, песок и вода, которые практически везде можно найти относительно недалеко от места строительства. Превосходства бетона Бетон превосходит древесину как строительный материал, которая подвержена гниению, легко горит и поэтому непригодна для строительства долговечных сооружений. Сталь достаточно быстро разрушается под воздействием влаги воздуха. Она не используется для постройки стен в чистом виде, так как имеет большой коэффициент теплоотдачи; учитывая это, стальные стены из стали делали бы в 50 раз толще бетонных, кроме того сталь почти в три раза тяжелее бетона. Для строительства автодорог, которые принимают на себя нагрузки от движущихся по ним автомобильных потоков, бетон , а точнее асфальтобетон - незаменим. Из железобетона создаются мостовые конструкции, ливневые канализации, подпорные стенки, а также виадуки. Дорожные покрытия на автомагистралях и основания для асфальтобетонных покрытий все чаще выполняются из цементого бетона.

Все растворы склонные к затвердеванию обладают определённой плотностью в застывшем состоянии, поэтому и существует такое понятие, как модуль упругости бетона, по которому и определяется его пригодность к тому или иному виду работ. Помимо этого такие смеси классифицируются еще и по маркам, но марка может включать размеров плотности и имеет более общее понятие.

Именно об этом пойдёт речь ниже, а также вы сможете увидеть здесь демонстрацию тематического видео в этой статье.

Классификация

Виды и таблицы

• Все виды подобных растворов подразделяются на тяжёлые, мелкозернистые, лёгкие, поризованные, а также автоклавного твердения . Вызывает некоторое удивление, что чуть ли не все доморощенные строители об этом не имеют почти никаких знаний, хотя от этого в основном зависит качество возводимой конструкции.
• Сами по себе бетонные изделия являются достаточно твёрдыми материалами, но под воздействием механических нагрузок типа удара, сжатия растяжения и излома даже самый высокий модуль упругости железобетона не может быть вполне достаточным, как абсолютная единица . В связи с этим классификация прочности различается на два основных показателя — сжатие и растяжение, от которых зависит переносимость других нагрузок или упругость.

Таблица модулей упругости бетона с учётом СНИП 2.03.01-84

Примечание. Не забывайте о том, что при нагрузке конструкции не подвергаются необратимым процессам, вызывающим критические разрушения — их свойства не изменяются. Это следует учитывать при сооружении арок или перекрытий.

Модуль упругости — от чего он зависит

В первую очередь, упругость зависит от характеристик наполнителя, к тому же, если отобразить такое влияние на графической схеме, то мы увидим прямолинейное возрастание. Получается, что чем выше значение модуля, тем больше упругость раствора, где самые высокие показатели у тяжёлых бетонов, так как там используются очень плотные наполнители — щебень и гравий. Повышение таких характеристик связано с будущей возможностью нагрузки на ту или иную конструкцию, а также от того, с какой периодичностью будет осуществляться это воздействие ().

Также, на упругость влияет время заливки конструкции или её возраст, но показатели меняются в зависимости от первоначального модуля. Но в среднем можно сказать, что бетон постоянно набирает крепость примерно в течение 50 лет! Примечательно, что все эти показатели не изменяются под воздействием температуры до 230⁰C, следовательно, вред бетону может быть нанесён только очень сильным пожаром.

Влияет на показатели процесс затвердевания раствора, который может происходить при термической обработке открытым способом, через автоклав или естественным образом. Для определения продолжительности возможной нагрузки вы берёте начальный модуль (из таблицы) и умножаете его на коэффициент, который равен 0,85.для лёгких, мелкозернистых и тяжёлых бетонов и 0,7 для поризованных.

В строительстве домов в частном порядке используется достаточно узкий спектр классности растворов, который в основном от В7,5 до В30, куда включаются такие марки, как М100, М150, М200, М250, М300, М350 и М400. Но этого диапазона вполне достаточно для малоэтажного строительства, даже если там используются плитные фундаменты и возводятся декоративные арки. Как правило, такие растворы делаются в бетономешалке или даже в большом корыте, но зато их цена от этого значительно уменьшается (

На нормативную прочность бетона при растяжении (R н р) влияют те же факторы, что и на прочность при сжатии, причем особенно существенное значение здесь имеет неоднородность структуры бетона. Хотя разные факторы сказываются на величинах R и R н р по-разному. Увеличение расхода цемента увеличивает прочность R н р значительно меньше, чем R. Повышение расхода цемента на 33% увеличивает R на 28,5%, а R н р всего на 12,5%. С ростом В/Ц (водоцеметное соотношение) сопротивление разрыву уменьшается меньше, чем сопротивление сжатию.

Кроме того, величина R н р зависит от зернового состава заполнителя и видов зерен. Песок и гравий с округленными зернами обуславливают меньшую величину прочности нежели песок и щебень с шероховатыми угловатыми зернами. А на величину R эти факторы влияния не оказывают.

При сравнении показателей прочности у бетонов разных марок выясняется, что отношение R н р /R уменьшается с повышением марки, то есть получается, что бетоны высоких марок обладают относительно меньшей прочностью на растяжение.

Стандарты не требуют специальных испытаний бетона на растяжение и не дают никаких указаний о размерах и форме образцов. Однако, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки по сечению образца, он должен иметь длину, превышающую поперечный размер не менее чем в 3 раза. Разрывное усилие, как правило, передается через специальные заплечики на концах образца. Важно перед испытанием предохранить образцы от резких перепадов влажности и температуры, так как это оказывает большое влияние на результат. Также окончательный результат испытаний зависит от точности установки в машине и правильной геометрической формы образца. Эксцентрицитет и самый незначительный перекос могут сильно отразиться на показателе R н р.

При данной методике испытания на растяжение, показатель прочности, вычисленный по формуле N p /Fполучается весьма условным. Нередко образцы разрушаются возле заплечиков, где возникают значительные концентрации напряжения. Но даже при разрыве между заплечиками найденная плотность не менее условна, поскольку разрыв происходит чаще всего по поверхности соприкасания цементного камня с камневидными составляющими. А так как эта поверхность совершенно случайная, то разброс показателей выходит довольно большой.

Как и при сжатии, огромное значение имеет размер поперечного сечения образца: большие значения R н р имеют образцы с меньшим поперечным сечением.

Прочность бетона при растяжении довольно невелика и составляет от 1/8 до 1/17 от его прочности при сжатии.

Есть несколько способов повысить прочность бетона при растяжении. Лучшие увеличивают плотность бетона. Самый простой - правильный подбор состава бетона и применение цементов высокой прочности. Помогает также примесь разных добавок – тонко измельченных каменных материалов, трасов и пуццоланов. Лучшее средство повышения прочности при растяжении - хорошее уплотнение бетона путем вибрирования, вакуумирования, виброштампования или центрифугирования.

История

После падения Римской империи рецепт изготовления бетона был забыт на тысячу лет. Современный бетон на цементном вяжущем веществе известен с 1844 года (И. Джонсон). Патент на портландцемент получил в 1824 году Джозеф Аспдин; патент на «римский цемент» получил в 1796 году Джеймс Паркер.

Мировыми лидерами в производстве бетона являются Китай (430 млн м³ в 2006 г.) и США (345 млн м³ в 2005 г. и 270 млн м³ в 2008 г.) В России в 2008 г. было произведено 52 млн м³.

Изготовление

Бетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольших количеств добавок (пластификаторы , гидрофобизаторы, и т. д.). Цемент и вода являются главными связующими компонентами при производстве бетона. Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Если же применяется цемент марки 500, то при этом условном соотношении получается бетон марки 350. Соотношение воды и цемента («водоцементное соотношение», «водоцементный модуль»; обозначается «В/Ц») - важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически, для гидратации цемента достаточно В/Ц = 0,2, однако у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц = 0,3-0,5.

Распространенной ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность.

Виды бетона

Обозначение бетонной смеси

Меры первичной защиты предполагают использование материалов, имеющих повышенную коррозионную стойкость в агрессивной среде, а также обеспечивающих низкую проницаемость бетона. К мерам первичной защиты относятся также вопросы выбора рациональных геометрических очертаний и форм конструкций, назначение категорий трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, рассмотрение сочетания нагрузок и определение непродолжительного раскрытия трещин, назначение толщины защитного слоя бетона с учетом его непроницаемости. Также к первичной защите можно отнести применение интегральных капиллярных материалов - гидроизоляция строительными смесями проникающего действия . При этом уплотняется структура бетона и происходит увеличение водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на сжатие и коррозионной стойкости на весь срок службы.

Задача вторичной защиты - не допустить или ограничить возможность контакта агрессивной среды и железобетона. В качестве вторичной защиты используют обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия, наливные полы и высоконаполненные покрытия. Чаще всего в качестве связующего материала при производстве полимерных составов, применяются эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные компоненты. Механизм защиты бетонного основания заключается в уплотнении поверхностного слоя и изоляции поверхности.

См. также

Примечания

Литература

• Пирожников Л. Б. Занимательно о бетоне / Под. ред. А. Н. Попова. - 2-е изд., доп. - М .: