Бетон – искусственный камень, полученный затворением на воде вяжущих и наполнителей в точных пропорциях. Залитый в форму состав твердеет, набирает расчетную прочность, превращается в монолит – результат внутренних процессов гидратации. Здесь информация только о бетонных смесях, где вяжущим компонентом служит клинкерный цемент, регламентированный ГОСТ 25192-2012.
Что такое бетон?
Смешиванием цемента, щебня или гравия и песка в определенных пропорциях получают нужный состав. С водой цемент образует клейкое молочко, жидкость заполняет поры между наполнителями, и застывает, связывая их в неразрывное целое.
Химический процесс образования кристаллогидратов обеспечивает потерю текучести в течение нескольких часов, быстрое твердение, постепенный набор прочности. Достижение стандартных показателей искусственного камня наступает через 28 дней после заливки, но процесс продолжается, монолит набирает прочность годами.
Так происходит бетонирование в диапазоне температур +(5-25) 0. Зимой технология сложнее, вода в жидком составе не должна превращаться в лед.
Факторы, влияющие на качество бетона
Все компоненты, входящие в состав строительной смеси оказывают определенное влияние на ее свойства и определяют место применения.
Маркировка продукта
Тип цемента по ГОСТ 31108-2003 определяет состав. В новой маркировке прочность «В», вместо «М». От вида цемента зависит место его применения.
- Портландцемент ЦЕМ I, чистый, без добавок;
- ЦЕМ II – клинкерный цемент с минеральными добавками;
- Шлакопортландцемент ЦЕМ III;
- Пуццолановый – ЦЕМ IV;
- Композитный – ЦЕМ V.
Если раньше в паспорте продукта стояла марка цемента (усредненный показатель), теперь ее аналог – максимальная прочность. Производители параллельно маркирует свой продукт по ГОСТ 10178-85, более привычно для пользователей, с указанием М300-М600 и наличия добавок D.
Классификация по наполнителям
По характеру и структуре заполнителей бетонной массы представлена таблица классификации по плотности кг/м3
Название | Плотность | Вид | Назначение |
Особо тяжелый | >2500 | Баритовый, магнетитовый, с чугунной дробью | Для зданий с защитой от радиации |
Тяжелый | 2200-2500 | С тонким заполнителем, быстро твердеет, высокопрочный, на мелком песке | Заводские, высотные, гидротехнические, перекрытия. |
Облегченный | 1800-2200 | Легкие наполнители, ячеистый | Ограждения, ненагруженные конструкции |
Легкий | 500-1800 | Туфовый, перлитовый. вермикулитовый | Ограждающие конструкции |
Особо легкий | <500 | Пенобетон, газобетон | Утеплитель |
Эксплуатационные характеристики
Водопроницаемость и морозостойкость бетонного монолита – характеристики взаимосвязанные. Чем меньше попадет воды в толщу бетона, замерзнет и расширится, тем больше циклов заморозки выдержит искусственный камень без разрушения от выветривания. Водонепроницаемость (W) – показатель давления воды на поверхность, при котором вода проникает в поры бетона. Морозостойкость (F) показывает сколько циклов замораживания выдержит образец до снижения прочности
Удобоукладываемость бетона
Цемент начинает образовывать кристаллогидраты в бетонной массе сразу после смешивания с водой. Задержать процесс можно перемешиванием. Доставка в миксере удлиняет время схватывания, но живой масса остается не более 3-4 часов после затворения. Конкретный запас по времени зависит от характеристики – жесткость раствора, подвижности массы. Время живучести раствора и подвижность определяют удобоукладываемость бетонной смеси
Прочностные характеристики бетона
Основная характеристика, прочность бетона на сжатие зависит от суммарных факторов: качества цемента и применяемых компонентов, выдерживания технологии затворения, заливки и ухода за массой до набора прочности.
Образцы от каждой партии бетона проверяют на набор прочности при нормальных условиях (20 0 С). Процесс твердения и набора прочности проверяется на 3,7,14,28 день после заливки. Стандартные образцы заливаются в подготовленные формы при доставке партии на площадку. По 3 образца дробятся под прессом, показывая среднюю стойкость к разрушающему усилию «М» в кгс/см2.
Стандартизация показателей
В зависимости от того, где будет применяться смесь проводится классификация бетона по маркам и классам позволяет заказать товарную смесь нужного качества. Специалистами разработаны технологические карты с композиционным составом смесей. Бетоны идентифицируют по показателю прочности на сжатие через 28 дней после заливки образца и застывания его при температуре 20 0 С.
Марка – среднее числовое значение разрушающего усилия стандартных образцов, измеряется кгс/см2. В международных стандартах принято обозначать разрушающую нагрузку в МПа. Этот показатель имеет индекс «В», обозначает не среднее, а абсолютное количество образцов соответствует параметру. Отклонения в меньшую сторону могут быть у 5 % образцов.
Класс, марка, характеристики, применение
Класс МПа | Марка кгс/см2 | морозостойкость | водопроницаемость | Применение бетонной смеси |
В 7,5 | М100 | F50 | W2 | Фундамент в сухом грунте, заливка перед бетонированием основания. |
В10 | М150 | F50 | W2 | Стяжка пола, обустройство садовых дорожек |
В12,5 | М150 | F100 | W2 | Черные полы, фундамент под малую нагрузку |
В15 | М200 | F100 | W4 | Стяжка, фундаменты, отмостки, выгребные ямы, отстойники |
В20 | М250 | F100 | W4 | Ж/б балки и плиты перекрытий, лестницы |
В22,5 | М300 | F200 | W6 | По густому армированию тонкостенные , высотные здания |
В30 | М400 | F300 | W10 | Дорожное и аэродромное покрытие, гидротехнические сооружения. |
Свойства бетона можно улучшить, используя укладку с вибрированием и добавкой нужных присадок. Можно испортить, продержав в миксере дольше положенного времени, неправильным ручным замесом, грязной водой или песком.
Способы повышения прочности бетона
Для повышения прочностных свойств искусственного камня в бетонную массу вводят фибровые наполнители, армирующие добавки из металлических стержней, базальтовых, полипропиленовых и стекловолокон. Добавляются они в замес, дробно, небольшими порциями. Хаотичное расположение фибры обеспечивает восприятие нагрузок не в зоне действия классической арматуры, а равномерно.
Достоинства применения фибры:
- Масса не расслаивается, обладает большей пластичностью.
- Повышается устойчивость к истиранию, прочность на изгиб.
- Улучшается адгезия клея с инертными композитами.
Технология введения добавок различается, в зависимости от их вида. Армирование конструкции фиброй обходится дешевле, чем сеткой.
Присадки, улучшающие характеристики бетонной массы
Чтобы повысить эксплуатационные свойства бетонной массы применяются химические добавки в соответствие ГОСТ 24211-2008. Улучшенные свойства бетонному тесту придадут пластификаты, водоредуцирующие и стабилизирующие добавки.
Свойства цементных композитов скорости твердения изменяют химические ускорители или замедлители. К этой группе относят добавки, снижающие водопроницаемость, повышающие морозостойкость и стойкость арматуры к коррозии.
Специальные свойства композитам на основе цемента придают противоморозные смеси, составы для «холодного» и «теплого» бетона. Их много, каждый состав кроме основного действия может влиять на морозостойкость, прочность, уменьшить расход цемента. Подбирают нужный ингредиент технологи, они же разрабатывают рецептуру употребления.
Способы укладки бетонной массы, влияющие на прочность искусственного камня
Перемешивание бетонного теста в бетономешалке или миксере сопровождается насыщением массы воздухом. При укладке массу уплотняют, используя вибраторы. Процесс обязательный, так как образовавшиеся в толще пузыри воздуха повлияют на прочность сооружения, способствуют появлению трещин. Процесс регламентируют СНиП 3.03.01-87.
Вибрация – механические колебания в растворе разрушают структуру засыпанного продукта, происходить его выравнивание по составы, разжижение. Снимается неизбежное расслоение, вытесняется воздух, залитый раствор уплотняется, дает меньше усадку при застывании.
По степени воздействия на массу различают:
- поверхностные;
- глубинные;
- наружные активаторы вибрации.
На формирующих плитную продукцию производствах устанавливают виброплощадки и вибростолы. Производство виброплит налажено на всех предприятиях, выпускающих формованные ж/б изделия для несущих конструкций. Вибростолы используют для изготовления тротуарных плит.
На строительной площадке к фундаментной опалубке снаружи устанавливают вибраторные установки. Колебания передаются через опалубку или другую форму, облегчают стекание массы из бадьи или бункера.
Поверхностное вибрирование выполняют специальными рейками разных видов, на которых установлен вибратор. Они используются для формирования гладкой поверхности виброплит. Глубинный способ – вибрирующую головку опускают в глубину между арматурой в массивные конструкции, колонны. Если заливка дробная, вибратор должен перемешивать слои, на глубину до 10 см.
Контроль технических показателей твердого и жидкого бетона
Свойства бетонных смесей нормируются российским ГОСТ 7473-2010, адаптированным под международный стандарт качества EH 206-1:2000. Область действия его охватывает тяжелые (БСТ), мелкозернистые (БСМ) и легкие (БСЛ) бетоны на цементной основе. Стандарт касается продуктов для возведения монолитных и сборно-монолитных объектов и формирования виброплит и других несущих конструкций на заводах ЖБИ.
Взятие проб происходит на месте укладки смеси, в момент отгрузки партии на РБУ или из транспортирующей емкости. Образцы берутся из твердой конструкции в виде керна, или формы, стандартизированной для анализа. Испытания бетона проводятся в соответствии ГОСТ 10181-2000. Используются два метода контроля – разрушающий и не разрушающий.
Неразрушающий контроль твердой поверхности
Оценка состояния сооружений чаще всего проводится на соответствие прочности бетона проектной. При контроле используют прямые и косвенные методы.
Прямой основан на взятии образцов, скалыванием ребра, отрывом фрагмента со скалыванием или отрывом металла. Методы местного разрушения точны, их используют для составления графиков неразрушающего ультразвукового исследования. Наиболее часто применяется метод импульсного удара с использованием молотка Шмидта, упругого отскока, пластической деформации.
Цель исследования – получить объективную картину без выпиливания образцов и взятия керна.
Разрушающий контроль
Определение показателя прочности под прессом с разрушением образца и измерением предельной прочности – самый точный метод определения прочности. При разрушении не менее 3 образцов определяется средняя прочность «М». Класс бетона определяется по совокупности показателей нескольких партий.
Отобранные образцы в форме куба 20х20 см или в других стандартных габаритах хранят при температуре 20 0 С. Часть проб разрушается при анализе, другая хранится для арбитражных случаев.
В сомнительных случаях производитель может отобрать не менее 3 проб стандартного формата, куба с гранями 20 см, составить акт с подписью доставщика и передать их на испытание в независимую строительную лабораторию.
По результатам испытаний партии бетона составляется протокол с серийным номером и заносится в электронную базу данных. Там указаны усредненные значение прочности и класс бетона.
Как сделать бетон в кустарных условиях
Случается, повредился отмосток, начала крошиться садовая дорожка, нужно поставить новый забор – бетонирования немного, заказывать миксер невыгодно. Самостоятельно изготовить раствор можно из готовой строительной смеси в пакете, или собрать компоненты самостоятельно.
Потребуется:
- Цемент, мелкодисперсный порошок серого или зеленоватого цвета, без комков.
- Щебень, колотый гравий крупного и среднего размера.
- Песок сухой промытый от глины и корней.
- Вода комнатной температуры, чистая, не жесткая.
- Миксер или корыто для замеса, лопата совковая, ведро.
Для лучшей пластичности раствора можно использовать бытовые пластификаторы – крепкий мыльный раствор, клей ПВА и жидкое стекло. Они повысят пластичность, прочность и водоотталкивающие свойства.
Пропорции компонентов
На упаковке мешка с портландцементом ЦЕМ I нанесено весовое соотношение частей при затворении М200 1: 2,3: 3,4. В объемных долях, с учетом плотности компонентов это будет так:
На 1 объем цемента взять 2 части песка и 4 щебня. Перемешать и дробно ввести 0,5 объема воды. Можно меньше, при обеспечении пластичности раствора добавками.
Для получения М250 в корыто добавить еще половину объема щебня, остальные компоненты оставить в прежнем количестве. Для затворения цемента нужно 25 % воды от его количества, но такая смесь будет трудно размешиваться, поэтому дробная добавка воды нужна для создания нужной консистенции.
Порядок замешивания в бетономешалке
Необходимо соблюдать последовательность замеса, не злоупотреблять добавлением воды, так как щебень в бетонной смеси стремится опуститься, выдавливает песок, который всплывает «цементным тестом». Добиться не расслаивающейся после укладки смеси – задача мастера.
Последовательность:
- Вылить в работающую бетономешалку часть воды, добавить каплями жидкое мыло для повышения прилипаемости.
- Высыпать ведро щебня
- Засыпать весь цемент.
- Ввести остатки щебня, при необходимости долить немного воды.
- Высыпать песок.
Перемешать состав в течение 2-3 минут, выгрузить.
При замесе вручную порядок тот же, но время каждой операции увеличивается, и смесь теряет в качестве. Укладывая, необходимо уплотнить смесь частым прокалыванием или вибратором. В течение недели поверхность требует достаточного увлажнения, чтобы предупредить появление трещин.