Строительный материал на основе цемента имеет сложную композицию. От соотношения компонентов меняется нагрузка на опоры и технические характеристики бетонной смеси.
В инженерных расчетах важно учесть давление, оказываемое бетонными конструкциями, рассчитать несущую способность фундамента и перекрытий. Определяющий параметр – масса куба бетона выбранной марки.
Компонентный состав бетона – от чего зависит вес 1 м3
В зависимости от марки бетона, цементную смесь затворяют на воде. Наполнителями служат минеральные естественные сыпучие ингредиенты – песок, гравий, щебень, керамзит. Соотношение композитов определяет прочность бетона после застывания.
Каждый из минералов имеет собственную насыпную плотность, по которой и рассчитывается объем добавки, в зависимости от затворяемой марки бетона. Но, в жидком растворе их суммарное количество по массе не соответствует весу. Удельный вес 1 м3 бетона зависит от качества замеса, количества воды, наличия пустот внутри гранул.
Понятия удельного и объемного веса для бетона
Определить удельный сухого, дробленого в пыль и спрессованного остатка сложно. Поэтому учет бетона принято вести по показателю «объемный вес» в жидком и сухом состоянии, что соответствует плотности в кг на кубический метр. Объемный (плотность) и удельный вес – разные характеристики физического вещества, но в данном случае они совпадают и в маркировке обозначены буквой D.
Таблица: Объемный (удельный) вес
Маркировка | Жидкое состояние (кг/м³) | Сухое состояние (кг/м³) |
M100 | 2366 | 2180 |
M150 | 2360 | 2181 |
M200 | 2362 | 2182 |
M300 | 2358 | 2183 |
M400 | 2350 | 2170 |
M500 | 2355 | 2180 |
Зависимость удельного веса бетона от компонентного состава
Любой бетон состоит из цемента, воды и наполнителей. Плотность его будет тем выше, чем меньше в смеси пористых материалов. А вес будет выше, если использован тяжелый фракционный состав. Поэтому бетоны делят на классы по композиционному составу и применению.
Объемный вес состава показывает, соотношение массы без пор к объему, выраженная в кг/м3 или г/см 2. С учетом применяемых наполнителей разработаны составы для бетонов малой, средней и высокой прочности.
При составлении композиции учитывается:
- чем меньше размер наполнителя, тем меньше пустот, тяжелее состав;
- применение наполнителя оптимальной плотности.
- чем меньше воды сверх потребности на гидратацию цемента, тем больше пустот после застывания:
- подогрев и уплотнение увеличивают подвижность, содействуют плотной укладке;
- наличие пластификаторов уменьшает количество воды в замесе.
С учетом всех требований к наполнителям создают композиты, технические характеристики их отличаются, чтобы обеспечить вариативность использования. Ориентиром служит показатель прочности – марка «М» в кгс/ см2 и «В»в МПа.
Вариативность композиций позволяет получить строительные смеси разной прочности. Может использоваться гравий или щебень разной плотности крупности, песок 3 фракций, керамзит разного сечения. Все компоненты влияют на удельный вес бетона и его прочностные характеристики.
Типы цементных строительных смесей по объемному весу
В зависимости от состава наполнителей и их пропорций существует деление бетона на классы по объемному весу, прочности. Внутри класса композиты делят на марки, предназначенные для применения в конкретной сфере строительства.
Бетоны бывают:
- Особо легкие, D50-500
- Легкие ячеистые, D 500-1200
- Легкие, D 1400-1800
- Облегченные, D 1800-2200
- Тяжелые, D 220-2500
- Особо тяжелые, D< 2500
- D – объемный вес кг/м3.
Характеристика и состав теплоизоляционного бетона
Теплоизоляционные бетоны характеризует малый вес наполнителя вследствие его большой пористости. Они обладают малым весом но на открытом воздухе впитывают влагу, не обладают несущей способностью. Из укладывают в качестве утепляющего слоя. В состав входит:
- Цемент – 44-47 %.
- Монтмориллонитовая глина с включением 0,6 % минералов, всего до 13,8 %.
- Пенообразователь до о,5 %.
- Чистая техническая вода – 40-43 %.
Полученный состав заливают в подготовленную засыпку из керамзита или полимерных материалов с нейтральной реакцией.
Характеристика легких бетонов
Легкими называют составы по объемному весу меньше 2000 кг/м3, ячеистые, газобетоны для малонагруженных конструкций.
По составу композитов легкие бетоны делят по видам:
- Жирные, шлакобетоны плотного состава.
- Тощие, со шлаком и песком.
- Ячеистые мелкопористые газобетоны и пенобетоны.
- Крупнопористые, без наполнителя.
Разные структуры создаются применением марки и вида цемента и использования туфа, пепла, шлака, исключая тяжелые – кирпичную крошку, щебень. Готовая смесь должна быть подвижной, но не содержать избыточного количества влаги.
Тяжелые бетоны
Цементные смеси, включающие гравий, щебень и песок относятся к тяжелым, конструкционным материалам. В зависимости от применяемых пропорций композитов получают смеси марок М100-М500. Удельный вес куба бетонной смеси изменяется в зависимости от пропорции инертных материалов и типа примененного щебня из базальта, гранита, или гравия.
Таблица изменения удельного веса от компонентного состава в кг/м3
Марка | Цемент М400 | Песок отсев | Щебень 5-20 мм | Уд. вес |
М100 | 230 | 850 | 1200 | 2494 |
М150 | 270 | 835 | 1180 | 2463 |
М200 | 305 | 825 | 1170 | 2432 |
<300 | 368 | 775 | 1160 | 2389 |
М400 | 425 | 735 | 1080 | 2376 |
М500 | 483 | 695 | 1080 | 2298 |
Расход воды на куб смеси составил 140 литров.
Состав и применение особо тяжелых цементных смесей
Для ответственного строительства военных и особо опасных объектов применяют сверхтяжелый бетон. Удельный вес специального бетона зависит от наполнителей.
Использование не только специального гравия, но металла, может помочь в поглощении радиоактивного излучения. В композиции заложен минерал барит который способен поглощать радиоактивное излучение.
Объемная масса баритового бетона оставляет 3700кг/м3, его прочность 430 кг/см2. Компонентный состав сложный, затворение раствора происходит на специальных установках с применением новых технологий. При производстве используют лимонитовую, гематитовую и магнетитовую руду. В особых случаях в качестве наполнителя применяют чугунный и стальной лом.
Вывод
Показатели удельного и объемного веса бетона связаны с плотностью материала после затвердевания. Различают удельный вес бетонного теста и нагрузку от массы сооружения по истечении 28 дней. По удельному весу бетоны классифицируют как легкие, тяжелые и сверхтяжелые строительные смеси.