Домой Нюансы работы Описание основных свойств бетонной смеси

Описание основных свойств бетонной смеси

Приготовление строительного бетона своими руками

Для приготовления строительного бетона необходимо использовать только чистую воду, поэтому не следует применять жидкость, загрязненную промышленными отходами. Наиболее опасными для раствора являются сульфаты, которые способны разрушить бетонную конструкцию.

1f823ccaf1f5926c8401a2159e763e12.jpg6c12977b2abe58da1e87bef5a7f4e5fc.jpg

Перед тем как сделать бетон, учитывайте, что от количества воды, добавленной в смесь, меняется консистенция готового материала, которая может быть жесткой, пластичной или особо пластичной. Если в бетоне отмечается избыток жидкости, то в процессе отвердения она испаряется, оставляя пустоты, что значительно ухудшает качество материала, поэтому объем воды должен соответствовать количеству песка и цемента.

Густота бетона может варьироваться для разных целей. Жесткий бетон по консистенции напоминает влажную землю. При укладке его необходимо тщательно и сильно уплотнять.

Бетонная масса может быть густой, но при этом достаточно пластичной, поэтому для нее не требуется усиленного уплотнения. Очень подвижный бетон способен самотеком заполнить форму, пустоты в нем практически отсутствуют.

Пластичность зависит от содержания в смеси воды. Излишнее количество воды может привести к расслоению бетонного раствора.

Следует помнить, что чем бетон гуще, тем сильнее он утрамбовывается и выше его прочностные качества. По состоянию бетон должен напоминать гомогенную массу. Материал в сухом виде содержит достаточное количество воздуха. Для его удаления необходимо тщательно перемешать смесь. При этом происходит вытеснение воздуха и его замещение мельчайшими частицами заполнителя и цемента. При затворении начинается процесс гидратации (схватывание цемента). Благодаря перемешиванию составляющие бетонного раствора наиболее равномерно распределяются в нем.

Приготовление бетона представляет собой весьма трудоемкий процесс, поэтому при нехватке времени и навыков рекомендуется приобрести готовый бетонный раствор.

Если приходится готовить раствор самостоятельно, то это можно сделать вручную или постараться механизировать процесс.

Видео «Как сделать бетон своими руками» поможет вам лучше понять, как выполняется этот процесс:

Применение бетона

Применение бетона

В большинстве случаев бетон является основным компонентом для формирования и последующего возведения фундамента любого строения. Стоит отметить, что этот материал может быть применён вне зависимости от того, какова структура строения:

c7b8f2a3765c780e1998c8e890e2ca22.jpg

  • кирпичная,панельная,из шлакоблока.

Несмотря на то, что возведение любого фундамента не обходится без применения большого количества бетона, не стоит считать, что сфера его использования ограничивается лишь возведением фундаментов. При современном развитии строительных технологий без использования данного вещества невозможна кладка стен вне зависимости от того, на основе каких материалов предполагается возвести конструкцию.

Виды бетона по концентрации вяжущего

 

Данный критерий определяет соотношение вяжущего и наполнителя. Существуют определенные по ТУ (техническим условиям) нормы, по которым готовятся товарные бетонные смеси, но при желании можно заказать состав на собственной рецептуре. Перечень бетонной смеси по концентрации вяжущего таков, что вмещает в себе:

 

  • тощие бетоны
  • жирные бетоны;
  • товарные бетоны.

 

Тощие бетоны имеют меньшую концентрацию (содержание) вяжущего, в связи с чем последствиями может быть снижение прочности, соответственно, марка раствора становится ниже. Кроме того, само вяжущее имеет некоторые свойства пластификации, а это значит, что в тощих растворах низкая удобоукладываемость за счет меньшей пластификации вяжущим.

 

fd289f3d9db71f28fd40140193a3682a.jpgЖирные бетоны напротив, имеют непропорциональность вяжущего и заполнителя в сторону большего количества вяжущего, что казалось бы, хорошо, ведь чем больше вяжущего, тем больше марка раствора, тем больше прочность и пластификация, но нет.

 

До некоторой грани это хорошо, но переизбыток вяжущего грозит чрезмерной усадкой и трещинами, как последствие. Дело в том, что большое количество вяжущего соответственно держит много воды в растворе, что создает большой процент объёма за счет содержания воды.

 

Когда раствор начинает схватываться, вяжущее отпускает воду и в этот момент, когда раствор не набрал прочность и находится в гелеобразной фазе твердения, и происходят деформационные трещины.

 

Товарные бетоны – это те, которые приготовлены по стандартной рецептуре и имеют сертификаты качества, которые гарантируют то, что с данным бетоном не произойдет никаких деформаций, а прочность и другие характеристики его соответствуют нормам.

 

Причины недостаточного применения

Несмотря на все преимущества использования модификаторов, они еще не достаточно популярны в современной технологии строительства. В этом повинна и банальная неинформированность потребителей обо всех возможностях этих добавок, и ошибочное мнение о том, что практически все добавки изготавливаются кустарным методом, то есть закупается качественный модификатор известной торговой марки, разбавляется дешевым низкокачественным сырьем и представляется как новая «разработка».

2acc6c6f26c9ddb600c96f82d6e26aec.jpg

Основными покупателями различных добавок для бетонных смесей являются бетонорастворные заводы, строительные организации, заводы конструкций из железобетона.

Помимо этого, давно существующая база по применению и разработке добавок устарела, не дотягивает до уровня развития современной науки. Добавки для бетона являются наукоемкими материалами, и их разработка требует очень серьезных научных инвестиций.

Основные потребители модификаторов — бетонорастворные заводы, строительные организации, заводы конструкций из железобетона. Наибольшим спросом у потребителя пользуются модификаторы отечественного производства, которые намного дешевле импортных. При выборе основную роль играет и цена, и отсутствие надлежащей проверки добавок импортного производства из-за отсутствия лабораторной базы.

Импортные модификаторы создаются с учетом того, что цемент, в который и будет добавляться этот продукт, имеет фиксированные характеристики. Но отечественные цементы не отличаются стабильностью цементных характеристик и поэтому добавка может повести себя совсем не так, как задумано. Именно поэтому импортные модификаторы применять без лабораторных исследований крайне не желательно.

Оснащенная лаборатория есть далеко не на каждом предприятии, а порой у потребителей просто нет желания возиться с подобными исследованиями. Отечественные производители модификаторов ориентируются на отечественный рынок цемента, и именно такая добавка, при правильном соблюдении всех технологий изготовления бетона, обеспечит заявленные характеристики.

Плотность бетонных строительных материалов

4acd642519cf476de4c7a5d5c3f84502.jpgИзмерение прочности бетона портативным прибором.

На плотность бетонной конструкции влияет структура используемого раствора. У цементов различной маркировки встречается разная удельная масса. То же самое касается и щебня, у которого плотность зависит от размера зерен, а также типа материала. Плотность бетона оказывает прямое воздействие на его прочность. Чем выше свойство плотности, тем крепче получается итоговая работа.

Плотность раствора возрастает, если при его изготовлении равномерно разместить соответствующие заполнители. Увеличить данное свойство также способны вибрационные манипуляции с раствором во время его заливки.

Бетонные материалы с высокими показателями пористости не обладают нормальной плотностью, в связи с чем страдает их стойкость к химическим реакциям, перепадам температуры, а также уменьшается устойчивость к влаге и сырости, и как следствие, сокращается долговечность. Зато у таких бетонов отличные теплоизоляционные характеристики, чего не скажешь о строительных смесях с повышенной плотностью.

Тепловыделение при твердении

Взаимная деятельность воды с минералами клинкерной обработки обуславливает последующее источение тепла, благодаря которому во время застывания раствора происходит его нагрев. На повышение температуры строительного раствора влияет вид используемого цемента, а также его расходование на 1 м3 бетона. При определенных условиях твердеющий бетон способен нагреться до 50 градусов, что приводит к его расширению, останавливающему усадку конструкции.

Рост температуры внутри строительного материала крупных бетонных сооружений приводит к расширяющим тепловым напряжениям, уровень которых может быть выше прочности бетона при растяжке. Вследствие этого бетонные конструкции трескаются и теряют свою долговечность.

Тепловое напряжение является результатом неравномерного нагревания бетонного материала. При этом поверхностные слои слишком быстро остывают, тогда как внутренние уровни бетонных блоков еще долго остаются горячими. Чтобы уровнять температуру по всей площади крупного бетонного строения, понадобится не один месяц. Объем тепла, выделяемый во время уплотнения бетонной смеси, обуславливается размерами кристаллов измельченного цемента, его расходом на 1 м3 бетонного строения, а также другими факторами.

Максимальным тепловыделением во время застывания обладают глиноземистые цементно-бетонные растворы. Меньше всего выделяется тепла у бетонов, содержащих шлакопортландцемент со значительным количеством шлака внутри. Добавление в бетонную смесь тонко измельченных материалов способствует сокращению тепловыделения при застывании раствора.

Как определить прочность бетона

de2faebdf200113ae328de52e44887cb.jpgВ настоящее время проектная документация современных строительств обычно уже содержит показатели прочности (или конкретного класса) бетона, требуемого в данном случае. Поэтому, с одной стороны, процесс выбора данного материала теоретически упрощается. Однако иногда качество купленного бетона вызывает сомнения, и тогда проводится проверка соответствия заявленных при продаже и действительных характеристик приобретенного материала.

Прочность бетона определяют, как правило, двумя способами:

  • Разрушающим. Отлитые из бетона по определенным параметрам кубики раздавливаются специальным прессом. В результате процедуры определяется прочность материала. Поскольку очень важно, чтобы образцы бетона были изготовлены по особым строительным нормативам, а хранение их проходило в правильных условиях, такой контроль прочности производится в специализированных лабораториях.
  • Неразрушающим. Непосредственно механическое воздействие в данном варианте проверки прочности отсутствует. На бетон воздействуют такими косвенными методами как ультразвук, упругий отскок, ударный импульс. Затем производится расчет ряда физических показателей и величин, свидетельствующих о прочностных характеристиках материала. Косвенные методы воздействия достаточно трудоемки и требуют наличия определенных приборов (к примеру, фиксаторов скорости распространения ультразвука в образцах). Однако они дают возможность оценить и прочность материала, и возможные дефекты в нем (глубину трещин и т.п.). Такую проверку также проводят специальные лаборатории, но образцы для этого не всегда нужны, так как исследовать материал можно и непосредственно на месте.

Соотношение между марками и классами бетона по прочности, если нормативный коэффициент вариации составляет 13,5%

Марка бетона (приблизительно)

Класс бетона

Показатели средней прочности данного класса, в кгс/кв.см

М800

М700

М600

М600

М550

М450

М400

М350

М250

М200

М150

М150

М100

М75

М50

В60

В55

В50

В40

В45

В35

В30

В25

В20

В15

В12,5

В10

В7,5

В5

В3,5

786

720

655

589

524

458

393

327

262

196

164

131

98

65

46

Технологические свойства

Рассмотрим основные и самые важные технологические свойства:

69eba11fec8ed4ac44d8581c58a070b6.jpg

Бетонная смесь – это смесь цемента, воды, наполнителей и иногда спецдобавок.

  • удобоукладываемость – способность заполнять любую форму будущего бетонного изделия и уплотняться под воздействием внешнего механического усилия. Удобоукладываемость определяется по показателям подвижности и жесткости. Удобоукладываемость должна иметь интенсивность уплотнения и формования согласно принятым нормам. Нужная удобоукладываемость достигается в первую очередь содержанием определенного количества воды;
  • однородность и вязкость зависит от соответствующего содержания мелких фракций заполнителя и содержания вяжущего, оптимального соотношения заполнителя из крупных фракций в составе смеси и должного ее перемешивания. Достигнутые при перемешивании вязкость и однородность должны сохраняться при перегрузках, транспортировке и уплотнении укладки в бетонируемом изделии;
  • водоудерживающая способность – это способность удерживать воду, содержащуюся в смеси, без водоотделения на поверхности самого изделия и при разделе между крупным заполнителем и цементным тестом. Достигается меньшим количеством воды, а для смесей с большой подвижностью – повышенным содержанием тонкодисперсных составляющих (мелкие фракции заполнителя, вяжущее) и добавлением водоудерживающих веществ (поверхностно активные вещества, тонкомолотые добавки);
  • деформативность и прочность в состоянии свежеотформованности, то есть способность удерживать форму после снятия формообразующей конструкции. Необходимая прочность смеси в состоянии свежеотформованности достигается выбором нужной жесткости и ее предельным уплотнением.

Деформация

Применение бетона под нагрузкой отличается от использования металла и иных материалов с большей упругостью. От конгломератной основы зависят свойства бетона при увеличении осевой нагрузки. Он характеризуется упругими деформационными изменениями при нагрузке на небольшое время и при низком напряжении. Увеличение прочности повышает имеющийся на который также оказывает влияние пористость бетона. Регулирование модуля материала возможно при управлении его структурой.

Ползучесть представляет собой повышение бетонной деформации под воздействием статической неизменной нагрузки. Такие свойства бетона зависят от окружающей влажности, условий применения, типа, состава материала и давности его изготовления, присутствия определенных заполнителей. Щебень из горных изверженных пород, относящийся к категории плотных заполнителей, и высокомарочный материал снижают общую ползучесть массы. При этом ее усиление отмечается при применении пористых заполнителей, поэтому тяжелый бетон отличается меньшей ползучестью в сравнении с легким.

Данные механические свойства бетона увеличиваются при преждевременном схватывании материала, что также негативно сказывается на структуре.

3aaab5dec629a1be53fa7ea3f7761ae9.jpg

По назначению

Современными бетонами пользуются для постройки коттеджей и возведения тяжеловесных элементов различных сооружений (мостов, многоэтажных домов и пр.). Вместе с тем есть виды бетона, которые не способны выдерживать сильные нагрузки. Различают специальные и обычные разновидности материала. Так, к обычным бетонам строители прибегают при воздвижении монолитных сооружений, закладке фундаментов, возведении колонн и пр. Также в продаже есть виды бетона, которые предназначены для отделки зданий внутри и снаружи.

К специальному бетону принято прибегать для создания дамб, дорожных покрытий, автомобильных стоянок, аэропортов. Такие виды бетонов выпускаются в разных составах и обладают различными свойствами. Этим бетоном пользуются для теплоизоляции помещений. Он обладает хорошими теплоизоляционными характеристиками, но в то же время не отличается высокой прочностью. На рынке представлен широкий выбор отделочных растворов. В качестве наполнителя для стройматериалов используются разные породы и камни. Кроме того, специалисты разработали составы, обладающие особыми характеристиками (устойчивость к воздействию вредных химических веществ, звукоизоляция, огнеупорность, рентгеностойкость, защита от облучений и пр.).

Строительный материал легкий бетон и его заполнители

Кроме традиционного бетона, довольно часто применяется такой строительный материал, как легкий бетон, в которых в качестве заполнителя используются доменный шлак, пористая обожженная глина, керамзит, кирпичный бой и. п.

Для заполнителей легких бетонов существуют особые требования. Они не должны содержать вредных примесей, которые отрицательно сказываются на прочности бетона, снижают его водонепроницаемость, износо- и морозостойкость. Содержание глиняных примесей в заполнителе по нормативам не должно превышать 3% объема. Если их содержание повышается до 6% объема бетонной смеси, то прочностные характеристики бетона сокращаются на 10%, а при увеличении примесей до 16% — в 2 раза.

В готовой конструкции наличие примесей со временем проявится в виде осадочных трещин, поэтому рекомендуется производить очистку заполнителя. Для этого его достаточно промыть.

В качестве заполнителя не следует использовать некоторые минеральные вещества (гипс, ангидрит и т. п.), так как они могут стать причиной деформации в результате кристаллизационного воздействия.

4. Основы технологии бетона

Процесс производства
бетона
состоит
из ряда последовательных операций.

Подбор состава
бетона
осуществляется
таким образом, чтобы бетонная смесь и
затвердевший бетон имели заданные
значения свойств (по удобоукладываемости,
прочности, морозостойкости и проч.), и
стоимость бетона при этом была бы как
можно более низкой. Рассчитывают состав
бетона для данных сырьевых материалов,
используя зависимости, связывающие
свойства бетона с его составом в виде
формул, таблиц, номограмм.

Полученный состав
бетона может быть выражен двумя способами:

— количеством
составляющих в кг на 1 м3
бетона,
например, цемент – 300, вода – 200, песок
– 650, щебень – 1250;

— соотношением
компонентов в частях по массе или по
объему; при этом количество цемента
принимают за единицу (например, Ц:В:П:К
= 1:0,7:2:4 – на 1 часть цемента берется 0,7
частей воды, 2 части песка и 4 части
крупного заполнителя).

Подготовка
исходных материалов
может включатьдополнительный
помол цемента (активизация),подготовка
добавок, оттаивание и подогрев заполнителей
в зимнее время и т.п.

Дозирование
компонентов осуществляется в основном
по массе, обычно с помощью автоматических
дозаторов с точностью до
1%
для цемента, воды и водных растворов
добавок и2
% для заполнителей.

Приготовление
бетонной смеси
осуществляют
в бетоносмесителях периодического или
непрерывного действия различной
вместимости (от 75 до 4500 дм3).
По принципу действия аппараты бывают
гравитационные (со свободным падением
материалов) и с принудительным
перемешиванием. Последние применяют
для перемешивания жестких смесей.
Оптимальная продолжительность
перемешивания зависит от состава,
удобоукладываемости бетонной смеси и
типа применяемого смесителя.

Транспортирование
приготовленной бетонной смеси
осуществляется автосамосвалами,
автобетоновозами, автобетоносмесителями,
на короткие расстояния — ленточными
конвейерами, контейнерами, а также по
трубам с помощью бетононасосов и
пневмонагнетателей. Предельное время
транспортирования устанавливается в
зависимости от сроков схватывания
цемента, температуры воздуха, вида
транспорта и типа покрытия дорог.

Уплотнениепроизводится
с целью плотной укладки бетонной смеси
в форму (опалубку). Недоуплотнение
приводит к резкому уменьшению прочности
и долговечности бетона, ухудшает прочие
свойства. Для уплотнения применяют:

  • вибрирование
    (виброплощадки, глубинные, поверхностные,
    навесные вибраторы),

  • вибрирование
    с пригрузом, вибропрессование,
    виброштампование (для сверхжестких
    бетонных смесей),

  • центрифугирование
    (для формования труб),

  • безвибрационные
    методы (для литых бетонных смесей,
    уплотняющихся под действием собственного
    веса или путем штыкования) и другие
    методы.

Твердениебетона
оптимально происходит летом во влажной
среде, зимой — во влажной и теплой. В
нормальных условиях, т.е. во влажном
воздухе с температурой 2020С,
предел прочности бетона при сжатии
нарастает пропорционально логарифму
времени твердения:

90ece34eb504580efebd105f5e264942.png,
где

n
— срок твердения в сутках (n>3);
R28
— предел прочности бетона в возрасте 28
сут.

Чтобы
защитить свежеуложенный бетон от
испарения влаги, а поверхность бетона
— от высыхания, его покрывают песком,
опилками, периодически увлажняя их.
Используется также защита полимерными
пленками, битумными и полимерными
эмульсиями.

На
заводах сборного железобетона для
ускорения твердения используют
тепловлажностную
обработку
:
пропаривание при 85-900С,
автоклавную обработку, электропрогрев,
воздействие инфракрасного излучения
и проч.).

Для ускорения набора
прочности бетоном используют
быстротвердеющие и особобыстротвердеющие
цементы, а также добавки – ускорители
твердения. В зимнее время твердеющий
бетон предохраняют от замерзания
различными методами.

Противоморозная добавка в бетон

Противоморозная добавка в бетон

В наше время здания и сооружения строят при любой погоде, поэтому работы, связанные со строительством, выполняются практически любой сложности.

При возведении зданий зимой возникают некоторые сложности с бетоном из-за очень низких температур — происходит его быстрое замерзание. При этом он не набирает необходимую прочность и структура разрушается. Для того, чтобы этот материал успел хорошо застыть, обычно используют искусственный подогрев залитого пространства, однако это очень трудоёмкий процесс.

Проще всего будет использовать для бетона противоморозные добавки, доступные каждому. Они не составляют труда при использовании, очень легко растворяются в простой воде и смешиваются с бетоном. По консистенции добавки бывают:

d28d4228a2717f14b93723b055b47437.jpg

  • порошкообразные,жидкие,пастообразные.

Выбирать противоморозную добавку нужно непосредственно перед самым началом строительных работ и учитывать местные погодные условия (температуру, скорость ветра). Также некоторые добавки позволяют не только застыть раствору при значительной низких температурах, а еще и ускорить процесс бетонирования, не сказываясь на его прочности. Массу вносимой добавки измеряют с учетом активности раствора, его вида и маркировки.

В подобранный бетон добавляются противоморозные добавки, предварительно разведенные в воде. Далее замешивается раствор необходимой рабочей консистенции, который не требует больше никаких изменений и дополнений.

Количество добавок в бетон не должно превышать установленные нормы допуска.

3096f414a4c31de0b18c88eba652016a.jpg

Однако если все же есть необходимость превышения массы добавки, то добавляется ингибитор коррозии стали в замешанный раствор. Если противоморозная добавка используется для бетона типа В/Ц меньше 0,5, то её дозировка должна иметь минимальные показатели. В случае, когда применяется тип В/Ц больше 0,5, то дозировка добавок дойдет до максимума.

Специальные добавки в бетон в зимнее время, конечно же, неплохо использовать при низких температурах, так как они позволяют бесперебойно продолжать строительные работы. Однако их содержание все же сказывается неким образом на свойствах бетона. Но и это не помешает строительству, потому что существуют также добавки комплексного типа, компенсирующие все эти негативные свойства.

Реологические свойства бетонной смеси

 

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов, схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону. Состав бетонной смеси обозначают в виде расхода материалов на 1 м3 уплотненной смеси, например: цемента (Ц) — 300 кг; воды (В) — 180 кг; мелкого заполнителя (песка) (П) — 600 кг; крупного заполнителя (К) (щебня или гравия) — 1200 кг; смеси — 2280 кг/м³.

При изготовлении бетонной смеси материалы дозируют по массе автоматическими дозаторами. Можно обозначить состав бетонной смеси в виде соотношения по массе (реже по объему, что менее точно) между количествами цемента, мелкого и крупного заполнителя с обязательным указанием водоцементного отношения. Количество цемента принимают за единицу, поэтому соотношение по массе между составными частями в приведенном выше примере будет 1:2:4 при В/Ц = 0,6 (в общем виде 1 : П: К при определенном В/Ц).

По своему строению бетонная смесь представляет единое физическое тело, в котором частицы вяжущего, вода и зерна заполнителя связаны внутренними силами , взаимодействия. Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто. По мере развития процесса гидратации цемента возрастает и увеличивается клеющая и связующая способность цементного теста. Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: 1) обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и 2) сохранять при транспортировании и укладке однородность,, достигнутую при приготовлении.

При действии возрастающего усилия бетонная смесь вначале претерпевает упругие деформации, когда же преодолена структурная прочность, она течет подобно вязкой жидкости. Поэтому бетонную смесь называют упруго-пластично-вязким телом, обладающим свойствами твердого тела и истинной жидкости.

Рисунок-3. Реологическая модель бетонной смеси твердой фазы

19af8bde6fb0cac84429de1a4159c338.png

Реологическая модель бетонной смеси (рис. 3), отражающая ее основные свойства, включает упругий элемент (пружину с модулем упругости Е); сила трения между массой и столом характеризует предельное напряжение сдвига (ζo, Па), а поршень, двигающийся в вязкой жидкости, изображает вязкое сопротивление сдвигу (η — динамическая вязкость, Па·с). При постепенном возрастании напряжения σ вначале включается упругий элемент и при σ<ζ0 упругая деформация равна σ/Е.

После преодоления предельного напряжения сдвига при напряжениях σ>ζ0 бетонная смесь течет подобно вязкой жидкости и неупругая деформация за время t равна [(σ— ζо) t]/η]. Таким образом, реологическое уравнение, связывающее, включает упругую и неупругую составляющие полной деформации:

ε=σ/E+(σ-ζo)/η

Рассмотренная реологическая модель дает представление о физических свойствах бетонной смеси, проявляющихся при ее уплотнении. Если подвергать бетонную смесь механическим воздействиям (например, вибрированию), то взаимодействие между твердыми частицами цемента и заполнителя нарушается, и бетонная смесь утрачивает структурную прочность, т. е. ζ0 приближается к нулю. При этом бетонная смесь ведет себя как тяжелая вязкая жидкость, хорошо заполняющая форму. Свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией.

Читай продолжение статьи:

Свойства бетона

Самыми наиболее важными категориями главных свойств бетона являются его прочность и, конечно же, плотность. Опираясь на эти два показателя можно вести дальнейшую речь о качестве различных видов бетона.

Плотность бетона

Показатель плотности смеси показывает степень заполненности какого-либо объема самой же смесью. Остальная незаполненная часть объема это ячейки и пустоты, в которых может содержаться воздух либо влага.

Применяя материалы, примерно с одинаковыми техническими характеристиками, плотность бетона будет более высокой лишь при увеличении его объемного веса. Для определения объемного веса нужно взвесить кубик, состоящий из бетона, и поделить полученный вес на объем кубика.

3de02d6409aed65ba4af6c691669ecfd.jpg

Бетонная смесь в жидком состоянии имеет больший объемный вес, чем тот же застывший бетон. Так получается из-за того, что в высохшем бетоне нет лишней влаги — во время высыхания она вся испаряется.

Зная плотность бетона, можно рассчитать такие его свойства, как долговечность, морозостойкость, теплопроводность и теплосбережение (это поможет определить необходимость в дополнительной теплоизоляции), степень химической устойчивости, гигроскопические показатели. Также известно, что плотность бетона определяет его прочность.

5c112508da7d983cd2620ed9d7959e28.jpeg

Прочность бетона

Второй важнейший показатель качества бетона это прочность. В основном бетон используют для строительства конструкций с большой нагрузкой, таких как балки, опоры мостов, фундаменты любых видов, перекрытия, опоры и т.п.

Каждая нагрузка действует своеобразно. Одна влияет на растяжение или сжатие, другая же наоборот, пытается разорвать и раздавить конструкцию, третья предполагает растяжение на изгиб, четвертая стремится сколоть либо срезать.

Естественно все эти нагрузки влияют на материал, из которого сделана общая конструкция. Когда нагрузка увеличивается, напряжение бетона становится больше, а через некоторое время бетон перестает сопротивляться нагрузке и происходит его разрушение. Прочность материала (временное сопротивление) — это напряжение, под действием которого через определенный отрезок времени происходит разрушение материала.

Прочность может меняться и напрямую зависит от состава бетона и качественных свойств, входящих в него материалов. К примеру, прочность легкого бетона от 30 до 50 кг/см², а особо твердого и плотного — от 200 до 300 кг/см².

Один и тот же материал может иметь разную прочность по отношению к скалыванию, напряжению на изгиб, сжатию, растяжению, проще говоря, один бетон имеет разное сопротивление разным усилиям. Лучше всего бетон сопротивляется сжатию, а вот скалыванию и растяжению он противостоит намного хуже (в 10 раз меньше). Это происходит из-за того, что материал бетона имеет разнородный состав и отдельные его частицы имеют недостаточное сцепление между собой.

Посмотрите полезное видео: Классификация бетонов и бетонных смесей

Перевод марки в класс

  • Марка бетона М100 соответствует В7,5. Используется во время предварительных операций по монтажу фундамента.
  • Марка бетона М150 соответствует В12,5. Чаще всего его используют для монтажа стяжек, полов, дорожек либо фундаментов небольшого размера.
  • Марка бетона М200 соответствует В15. Используется чаще иных из всего перечня бетонных марок. Применяется при установке полов, отмосток, фундаментов, бетонных лестниц, площадок и другого.
  • Марка бетона М250 соответствует В20. Ее применяют в основном при создании разного типа фундаментов, отмосток, заборов, стен, площадок, лестниц.
  • Марка бетона М350 соответствует В25. Используют обычно для создания плит, колон, балок, бассейнов, монолитных фундаментов.
  • Марка бетона М400 соответствует В30. Используют в сложных ответственных строительствах, во время сооружения мостов, банков либо зданий с особыми требованиями к прочности.

Подвижность и жесткость

c7455305b75f7d529d6cb6e05a4e3e3e.gif

Определение подвижности бетонной смеси с помощью конуса: а – общий вид; б – жесткая смесь; в – малоподвижная; г – подвижная; д – очень подвижная; е – литая.

Жесткость и подвижность бетонной смеси определяется водосодержанием – это основной фактор для этих характеристик. Чем водосодержание выше, тем больше подвижность и меньше жесткость. Водопотребность – это необходимое количество воды при определенных требованиях подвижности и жесткости.

Изменение количества цемента в определенных пределах, при данном водосодержании, почти не влияет на подвижность и жесткость.

При постоянном водосодержании и стабилизации цементного расхода изменение количества песка в определенных пределах не влияет на жесткость. Чем больше содержание цемента и уменьшение жесткости, тем больше пределы, в которых количество песка не влияет на изменение жесткости. При повышенном содержании песка жесткость смеси возрастает. Для поддержания жесткости на одном уровне нужно повышать количество воды.

При пониженном содержании песка объем раствора становится недостаточным для получения связной смеси и за счет расслоения начинает повышаться жесткость. В этом случае вводится дополнительное количество цемента и воды.

017f81411fac99662d4679fa3db2841f.jpg

Технический вискозиметр для определения жесткости бетонной смеси: а – общий вид; б – разрез; 1 – сосуд; 2 – внутреннее кольцо; 3 – бетонный образец в виде конуса; 4 – диск со штангой; 5 – штатив.

Так как с повышением содержания растворной составляющей и песка прочность бетона снижается, то берут оптимальное содержание песка, при котором смесь не расслаивается. И содержание песка тем меньше в заполнительной смеси, чем больше расход цемента, выше жесткость бетонной смеси, выше крупность заполнителя, мельче песок, более круглая форма у заполнителя, меньше его пустотность и удельная поверхность.

Жесткость и водопотребность уменьшает увеличенный размер заполнителя. Если принять потребность в воде, при предельной крупности заполнителя в 20 мм, за 100%, то при крупности в 10 мм водопотребность увеличивается на 10%.

При предельной крупности заполнителя в 40 и 70 мм потребность в воде уменьшается, соответственно, на 5-10 и 10-20%. Для мелкозернистых смесей потребность в воде возрастает на 20-30%.

Если заменить гравий на щебень той же фракции, то водопотребность увеличится на 5-15%. При уменьшении крупности песка увеличивается водопотребность смеси, а при постоянной величине водосодержания повышает жесткость, то есть уменьшает ее подвижность.

Если принять водопотребность за 100% у бетонной смеси с добавлением песка модулем крупности 2,0-2,5, то на песке с модулем 1,5-2,0 она возрастает на 5-15%, а при еще более мелком песке этот показатель равен 10-20%. Водопотребность снижается на 2-5% при использовании крупного песка.

e6bcaf3cf2fbae43138109483a3bbb0e.jpg

Определение удобоукладываемости бетонной смеси упрощенным способом: а – общий вид прибора; б – бетонная смесь до вибрирования; в – после вибрирования; 1 – конус; 2 – форма куба; 3 – бетонная смесь; 4 – виброплощадка.

Применение песка, искусственно дробленного, повышает потребность в воде на 5-15% по сравнению с фракционным или природным песком той же крупности.

Способность удерживать воду зависит от соотношения воды и цемента (В/Ц), общего водосодержания, удельной поверхности заполнителя. При снижении водосодержания и повышения жесткости уменьшается водоотделение. Жесткие смеси водоотделения не дают. При определенной жесткости (водосодержании) водоотделение уменьшается при:

  • увеличении цементного расхода;
  • повышении его способности удерживать воду с помощью добавок опоки, трепела, молотого песка, известняка, доломита;
  • повышении удельной поверхности заполнителя и увеличении содержания песка.

Последствия водоотделения на границе раздела (заполнитель (арматура) – цементное тесто) могут быть ликвидированы повторным вибрированием. Присыпкой цемента и мелкого песка можно устранить последствия поверхностного водоотделения, при этом нужно сделать вторичную затирку через 1-2 часа после уплотнения.

Виды бетона по назначению

 

Современные бетонные смеси могут быть предназначены как для строительства небольших загородных домиков, так и для возведения объёмнейших конструктивных элементов инженерных сооружений; вместе с тем есть бетоны, которые вовсе не предназначены для мощных нагрузок. Все виды бетонов делятся на:

 

  • обычные;
  • специальные;

 

Обычные виды бетонов — это как правило те, которые применяются в монолитном строительстве при возведении фундаментов, стен, колон, плит покрытий и перекрытий; также бывают низкой прочности разновидности, которые предназначены для отделочных работ и имеют мелкий заполнитель.

 

Специальные виды бетонов имеют множество разнообразных составов и свойств; применяются в строительстве дамб, ГЭС, набережных стен (гидротехнические); строительстве дорог, автостоянок, взлетных полос аэродромов (дорожные); строительные, имеющие высокие теплоизоляционные свойства и как правило, низкую прочность (теплоизоляционные), отделочные смеси с мелкими наполнителями из полудрагоценных камней и других редких пород (декоративные).

 

Также существуют бетонные составы, которые после схватывания и набора прочности образуют особые виды бетона покрытия с особыми свойствами (стойкость к химическим воздействиям, огнеупорность, звукопоглощение, рентгеностойкие для защиты от ядерных излучений и др.).

 

Необходимые добавки в бетон

Невозможно оспорить тот факт, что бетон является самым применяемым материалом при строительстве. Требования к бетону проектировщиков и исполнителей работ зачастую приводят к использованию модификаторов (химических добавок). Многие добавки также с успехом применяются в цементно-песчаных растворах, для изменения и улучшения их характеристик.

9edd8a7b1175fa09826614946f980743.jpg

Пластификаторы для бетонных смесей в зависимости от их влияния на смесь делят на: суперпластификаторы, сильнопластифицирующие, среднепластифицирующие и слабопластифицирующие добавки.

Идеальными бетонными смесями для строителей были бы те, имеющие высокую подвижность, замедленное и постепенное схватывание, быстрый набор прочности, имеющие возможность длительной транспортировки, с дальнейшей легкой заливкой в формовочные конструкции, и получение результата заливки, который не требует гидроизоляционных работ.

Но не нужно забывать, что основная задача – придание долговечности и прочности бетонной конструкции, то есть обеспечение на длительное время возможности противостоять и механическим нагрузкам, и физическим и химическим воздействиям окружающей среды. Поэтому жизненно необходимо применение добавок в современном строительстве.

Пластификаторы, позволяющие разжижать смесь для дальнейшего удобного использования, являются самыми распространенными модификаторами, применяемыми в строительстве. Конечно, этот же результат можно получить при добавлении дополнительного объема воды, но в этом случае теряется прочность бетона, его плотность, возможны усадочные трещины и более длительное высыхание будущей конструкции.

Пластификаторы в применении достаточно универсальны: с их помощью можно увеличить прочность бетона, повысить плотность, то есть водонепроницаемость, до 30% уменьшив количество воды, при этом сохранить подвижность смеси, снизить количество цемента и воды, получив при этом бетон с низкой усадкой.

Деформативные свойства бетона

Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.
Область условно упругой работы бетона — от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.
Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.
Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости. При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой:

Есж = Ер = Еб.

Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.
Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя — щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.
Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.
Ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений может играть отрицательную роль. Например, ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Усадка и набухание бетона

При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих.
Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в. наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.
Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.
Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

Технические характеристики

Удобство укладки является наиболее важным свойством при бетонировании конструкций и создании изделий из железобетона. Оно обеспечивает необходимое заполнение формы с сохранением прежней структуры.

Характеризуется подвижность определяемой осадкой конуса, полученного из материала, проходящего испытания. Удобоукладываемость имеет высокий параметр жесткости при нулевой осадке конуса.

Жесткость вычисляется периодом вибрирования, которое потребовалось для уплотнения и разравнивания заранее приготовленного конуса смеси в специальном устройстве.

Основные и однородность объекта зависят от связности смеси. Особое значение имеет однородность массы во время транспортировки, монтажа и уплотнения. В бетонной подвижной смеси при уплотнении, составляющие зерен начинают сближаться, приводя к поднятию части воды. Предотвращение расслоения подвижных материалов и увеличение способности к удержанию воды достигается путем использования пластифицирующих составов, уменьшения общего количества воды для замеса и тщательного выбора зерновых составляющих.

b328ce60da654dac8b1d9747c6ae72f0.jpg

Бетон как строительный материал и его свойства

Бетон как строительный представляет собой уникальную смесь из вяжущего компонента (цемента), заполнителя (гравия) и воды. Все эти вещества, входящие в состав строительного бетона, смешаны в определенной пропорции, в результате дают материал, без которого сложно обойтись при строительстве летнего душа и туалета. Затвердевая, бетон превращается в камнеподобную массу, но при усилении металлической арматуры, в отличие от камня, он способен выдерживать существенные нагрузки на растяжение.

Основные свойства строительного бетона – это отличная прочность, устойчивость к климатическому воздействию и доступность по цене.

Так как бетон представляет собой сложный по составу материал, то его качество во многом зависит от качества его компонентов, их соотношения, гранулометрического состава заполнителей, а также от соблюдения технологии при его приготовлении. Кроме того, важны условия твердения бетона, включающие температуру, время и влажность.

f5d35c164678bdd184cbd9b4d4d7fe84.jpgb66806aec794c231e2922ab1fa029708.jpg

При приготовлении бетонной смеси должна превышать марку бетона. Если применяется портландцемент, то при марке бетона 150 марка цемента должна быть в 2 раза больше (400 и выше), а для других видов цемента — в 3 раза. В качестве заполнителя используют песок, гравий и щебень, различающиеся зернистостью. Песок может быть мелкозернистым (размер частиц такого песка составляет 0,1-0,25 мм), среднезернистым (0,25-0,5 мм), крупнозернистым (0,5-1 мм) и грубозернистым (2-2,5 мм). Размер частиц гравия не превышает 10 мм, а щебня — 15 мм.

Разделение видов бетона

0a4ea25702165df87ee3824694c6c17f.jpg

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.

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.

Основные свойства бетона

Среди основных показателей, которыми характеризуется бетон, следует выделить прочность на сжатие. По ней устанавливается класс материала. Например, обозначение В25 говорит о том, что стандартный кубик из бетона этого класса будет способен выдержать давление, равное 25 МПа.

Для определения прочности следует учитывать коэффициенты. Для вышеупомянутого материала по прочности на сжатие нормативное сопротивление будет равно 18,5 МПа, тогда как расчетное сопротивление составляет 14,5 МПа. Наряду с классами, прочность материала задается марками, которые обозначаются буквой М и цифрой в пределах от 50 до 1000. Она означает на сжатие в кг/см². Если в строительстве вы решили использовать бетон, виды бетона обязательно следует рассмотреть. Они подразделяются ещё и по удобоукладываемости. По этому признаку материал обозначается буквой П и может подразделяться на бетоны:

  • жесткие;
  • сверхжёсткие;
  • подвижные.

Среди других важных показателей необходимо выделить:

  • прочность на изгиб;
  • морозостойкость;
  • водонепроницаемость.

Что касается морозостойкости, то она обозначается буквой F и цифрами от 50 до 1000, которые указывают на количество циклов замерзания и оттаивания. А вот водонепроницаемость обозначается буквой W и цифрами от 2 до 20. Они указывают на давление воды, которое будет способен выдержать образец в виде цилиндра.

Оставьте ответ

Введите свой комментарий
Введите имя