Классификация бетонов по средней плотности, виду вяжущего, виду заполнителя, и назначению

Пористость бетона. Что это такое, и на что она влияет

На вид готовый бетон — сплошная плотная субстанция. На самом деле, в структуре бетона имеются поры.

Пористость и плотность обратны по отношению друг к другу: чем выше пористость бетона, тем ниже его прочность.

Как появляются поры в бетоне?

Чтобы понять, откуда в бетоне поры, нужно представлять процесс образования бетонного камня. Составляющие цемента, смешиваясь с водой, вступают в реакции гидратации, в ходе которых образуются новые кристаллические соединения. Но для реакции нужно меньше воды, чем необходимо для замешивания более-менее пластичного раствора, поэтому часть воды не вступает в реакцию. Кроме того, смесь захватывает воздух, который также способствует появлению пор.

Поры в бетоне уменьшают его плотность (и, соответственно, массу кубометра бетона), следовательно, снижают и его прочность.

Применение пластификаторов позволяет более полно вовлечь цемент в реакции гидратации и уменьшить воду затворения, благодаря чему уменьшается пористость бетона: количество пор и их диаметр уменьшается, что повышает плотность и, следовательно, прочность бетона.

Другие факторы, влияющие на плотность бетона

Помимо плотности бетонного камня как такового, на плотность бетона оказывает влияние состав смеси, в том числе, заполнители:

В самые тяжелые бетоны добавляют стальную стружку. Плотность такого бетона свыше 2500 кг/куб. м
Плотность тяжелых бетонов от 2100 до 2500 кг/куб. м. В качестве заполнителей используется диабаз, гранит, известняк.
Облегченный бетон с плотностью 1800—2000 кг/куб. м изготавливают, применяя в качестве заполнителя щебень.
При изготовлении легких бетонов применяют пористые заполнители — керамзит, туф, вспученный шлак и пемзу.

Свойства бетона

По свойствам бетон подразделяют на жидкий, товарный или жирный. А вот некоторые признаки, по которым их отличают:

В зависимости от назначения материала.В зависимости от вяжущего вещества. В большинстве случаев это цемент.По структуре материала:крупнозернистый,ячеистый.В зависимости от типа заполнения:плотный,специализированный,пористый.В зависимости от условий применения:в условиях повышенной влажности,в стандартных условиях,в условиях повышенного или пониженного давления.В зависимости от процента связующего материала относительно общего объёма вещества.

Характеристики бетонов

Нормативный удельный вес железобетона прямо пропорционален его плотности, поэтому существует соответствующая классификация материала:

Особо тяжелый железобетон имеет высокий удельный объемный вес ≥ 2500 кг/м ³ . Такая плотность задается добавлением магнетитовых, лимонитовых, баритовых и еще ряда заполнителей с высокой удельной массой. Особо тяжелые марки железобетона в индивидуальном строительстве не используются;
Тяжелый бетон имеет плотность ≥ 2200 кг/м 3 с заполнителем в виде щебня или гравия;
Облегченный (или легкий) бетон имеет плотность ≥ 2200 кг/м 3 и дополнительно армируется. Облегченными называются изделия из армированного бетона со сквозными полостями, что уменьшает среднее значение веса до 1800 кг/м 3 ;
Изделия жби из легкого (или особо легкого) бетона имеют удельный вес ≥ 500 кг/м 3 изготавливаются из ячеистого, арболитового, вермикулитового, керамзитового, перлитового или полистиролбетона. Изделия и конструкции из легкого бетона разрешается усиливать армированием.

Реальная плотность бетона в изделии, усиленном арматурой, зависит от ряда факторов, в том числе и от технологии заливки. При виброуплотнении бетонной смеси конструкция становится тяжелее приблизительно на 100 кг/м 3 .

Уплотнение бетона погружным глубинным вибратором

От чего зависит качество бетона?

Плотность залитого материала обеспечивает защиту металлического каркаса от коррозии

В строительстве важно учитывать объемную деформацию материала: усадку (при затвердевании уменьшается объем) и набухание (увеличение объема при застывании в воде), а также качественное соблюдение таких характеристик вещества:

Прочность, отвечающая за несущую способность конструкций;
Плотность, обеспечивающая защиту арматуре от коррозии;
Морозостойкость, жаростойкость и коррозийная стойкость, если того требует среда эксплуатации.

Материалы с плотной структурой — самые прочные, самую малую имеют зернистые вещества. Наибольшие водопоглощение и проницание присущи материалам зернистого строения, следом идут ячеистые вещества и плотные материалы. Структура у бетона неоднородная. Отдельные участки материала существенно отличаются характеристиками. Разнятся своими качествами заполняющие бетон вещества и цементные камни, и также их отдельные зерна. Они влияют на суммарные параметры стройматериала. Именно из-за этого нюанса выделяют макро- и микроструктуру модели бетона. В макроструктуре использован крупный заполнитель. А конкретно: песок и цементный камень, воздушные поры. Микроструктура складывается из продуктов гидратации цемента, гелевых и капиллярных пор и остатков зерен цемента. Она видна лишь при увеличении микроскопом.

Классификация бетонных смесей

Марку бетона подбирают в зависимости от предполагающей нагрузки на сооружение, например, для полов применяется М200. Смеси с низкими индексами применяются для выравнивания основания, подготовки для основного слоя. Марка М200 одна из самых популярных. Ей заливают стяжки, формируют полы, прокладывают дорожки, производят литые изделия, в том числе лестницы, подпорки. М400 — материал высокой прочности. Используют для колонн, опор, там, где он испытывает повышенные нагрузки. Цементы с маркировкой от М800 необходимы для особых работ в строительстве и горной промышленности и используются крупными мировыми компаниями. Структура бетонного раствора обуславливает основные характеристики изделия, представленные в таблице:

Марка	Класс	Морозостойкость, F	Водонепроницаемость, W
М100	B7,5	F50	W2
М150	B12,5	F50	W2
М200	В15	F100	W4
М250	В20	F100	W4
М300	В22,5	F200	W6
М350	В25	F200	W8
М400	В30	F300	W10
М450	В35	F200-F300	W8-W14
М550	В40	F200-F300	W10-W16
М600	В45	F100-F300	W12-W18

Основные виды легких бетонов

Опытные строители знают, что качественный материал соответствует всем государственным стандартам, при этом согласно ГОСТ 25192 он может обладать разной структурой. В зависимости от этой характеристики бетон может быть:

Плотным. В составе материала находятся мелкие и крупные частицы, вяжущий компонент и жидкость, которые создают густую консистенцию и полностью заполняют пустоты. Уровень содержания воздуха внутри состава не превышает шести процентов.
Крупнопористый. Вяжущие компоненты этого бетона способны обволакивать зерна заполнителя, при этом содержание воздуха равно ¼ от общего объема. Для достижения лучшей теплоизоляции стеновые конструкции нужно обработать штукатуркой по обеим сторонам.
Ячеистый. Отличается низкой плотностью и плохой теплопроводностью. Поры этого бетона напоминают небольшие ячейки в форме сферы, диаметр которых составляет 1−3 миллиметра. Среди преимуществ разновидности выделяют небольшую массу, но превосходную прочность. К тому же материал не нуждается в сложном монтаже и стоит очень дешево, что позволяет называть его наиболее подходящим строительным материалом для возведения стен и проведения кровельных работ.

Основной составляющей бетона является щебень, который нередко разбавляется известняком, доломитом и другими частицами. От типа заполнителя зависит название материала, поэтому современные мастера выделяют:

Шлакобетон.
Керамзитобетон.
Пемзобетон.
Аглопоритобетон.
Перлитобетон.
Азеритобетон.
Вермикулитобетон.
Термозитобетон.

И несколько других разновидностей.

Материал может иметь в своем составе как минеральные, так и органические вяжущие компоненты. В первом случае это:

Цемент.
Известь.
Жидкое стекло.
Известь.
Смешанные частицы.

Также доступные на рынке марки бетона могут разделяться в зависимости от предназначения. Существуют такие типы:

Конструкционные. Характеризуются невысокой плотностью, которая составляет 1400−1800 кг/см3, с показателями прочности от М50 и морозостойкостью F 15.
Конструкционно-теплоизоляционные. Плотность легкого бетона такого типа составляет 500−1400 кг/м3, а прочность — не ниже М35. Чаще всего эта разновидность используется для несущих конструкций.
Теплоизоляционные. Обладают средней плотностью в воздушно-сухом состоянии. На их основе создаются теплоизоляционные плиты и множество других полезных элементов.
Жаростойкие. Применяются в экстремальных условиях с аномально высокой окружающей температурой или высоким риском воспламенения.
Химико-стойкие. Эффективны на заводах и фабриках, где осуществляется работа с химикатами.

Бетон — что из себя представляет и для чего нужен?

Бетон — это искусственно созданный строительный монолит, или, как его чаще называют, искусственный строительный камень. Изготавливают его из вяжущего вещества, воды, наполнителей и различных добавок, с помощью которых можно изменять свойства бетонной массы, повышая морозостойкость, снижая истираемость, делая ее водонепроницаемой, жаростойкой и т.п.

В классический состав бетона входят:

цемент;
песок;
гравий или щебень;
вода.

В зависимости от производственной необходимости состав бетонной смеси может меняться. Так, широко используемый в строительстве и ремонтах цементный раствор (смесь цемента, песка и воды) является одной из разновидностей бетона, т.н. пескобетоном. Смеси с использованием полуводного гипса или ангидрида называются гипсобетонами.

С развитием строительной индустрии в состав бетонных смесей начали добавлять новые материалы, чтобы придать искусственному камню нужные характеристики. Например, после введения в его состав стальных опилок появился сталебетон, обладающий повышенной прочностью. Использование в качестве наполнителей пемзы и туфа привело к появлению пемзо- и туфобетона — материалов, отличающихся от классического строительного материала более легким весом и лучшими теплоизоляционными свойствами.

Добавив в состав железную арматуру, можно получить железобетон, а добавив деревянную арматуру — деревобетон. Одна из последних разновидностей — полимербетон, в состав которого добавлены синтетические смолы (карбамидные, эпоксидные и т.д.).

Плотность бетона

Что определяет плотность бетона

Вид наполнителя.
Размеры его фракций.
Количество воды, использованной для приготовления раствора.
Способ отвердевания.
Качество уплотнения залитой в опалубку массы.

Особо легкий искусственный камень имеет данную характеристику менее 500 кг/м3. Как правило, используется при ремонтных работах, в качестве утепляющего слоя (прослойки), а также для обустройства «подложки» под плиточный фундамент или стяжки.

Как увеличить плотность бетона

Уменьшить размер гранул заполнителя

Это значительно снизит количество пустот в материале и общий объем воздуха, который их образовывает. Например, ту же щебенку можно использовать как с крупными фракциями, так и с мелкими.

Снизить долю воды в смеси

Ускорением отвердевания раствора

Для этого, как правило, используют искусственный подогрев. Это обеспечивает более интенсивное и максимальное удаление влаги из структуры материала.

Некоторые из них воды «вовлекают» больше (например, глиноземистый), некоторые – меньше.

Добавлением пластификаторов

Отдельные составы также способствуют повышению плотности искусственного камня.

Существуют и иные методики, но они в большинстве своем используются в промышленных масштабах и имеют определенную специфику в применении. Например, вакууммирование.

Начинающие строители часто путают понятия прочности и плотности бетона. Это не одно и то же. Прочность больше всего зависит от марки использованного цемента, хотя и общая структура материала (пористость) играет не последнюю роль.

По подвижности

Подвижность смеси связана со свойством растекаться под влиянием собственного веса. Иными словами, чем бетонный раствор легче, тем меньше он растекается. Однако этот фактор зависит также от соотношения количества пластификатора и жидкости. Строители определяют подвижность смеси при помощи специального конуса, высота которого должна составлять тридцать сантиметров. В него заливают цементный состав, затем конус убирают. По тому, как бетон сползает, специалисты устанавливают осадку раствора.

Также важно отметить, что современные технологии позволяют создавать сухие смеси для строительных работ, которые после добавления жидкости и перемешивании образуют составы нужной консистенции. Так возникла классификация бетонных растворов по готовности: на рынке представлены средства, которые готовы к использованию, и сухие

Средства, готовые к применению, перевозят при помощи спецтранспорта — автобетоносмесителей, однако возможна транспортировка материалов в кузове самосвала.

Качественный блок – экономия на кладке

Что же касается денежной стороны вопроса, как замечают строители, попытка сэкономить на покупке блоков обернётся перерасходом средств на другие материалы. В первую очередь – на клей для кладки. При кладке блоков с плохой геометрией расход клея вырастает в 2–3 раза. То есть за счёт «лишнего» клея стоимость 1 кубометра кладки увеличится на 100–150 руб.

Ещё на один аспект использования раствора вместо клея обращает внимание Евгений Давыдов. Если кладка, как положено, сделана на клею, то на внутренней стороне стен легко прокладывать каналы для инженерных сетей – достаточно просто провести специальным инструментом по разметке. Если же кладка сделана на цементном растворе, то при штроблении придётся применять перфоратор, для пробивания бетонных швов

Если же кладка сделана на цементном растворе, то при штроблении придётся применять перфоратор, для пробивания бетонных швов.

Из чего состоит бетон, и как компоненты бетонной смеси влияют на качество изделия

Прочный и долговечный строительный материал получают, замешивая бетонную смесь и укладывая ее в форму. Таким образом можно получить бетонное изделие любого размера и конфигурации, что выгодно отличает бетон от других материалов.

Бетонная смесь замешивается всего из нескольких основных компонентов:

цемент;
вода;
крупный заполнитель (щебень, гравий);
мелкий заполнитель (песок).

Цемент

Основу бетонной смеси составляет цемент. Хотя его на замес идет немного (по сравнению с остальными компонентами), он играет основополагающую роль в смеси.

Цемент — это порошкообразное вяжущее вещество водного твердения. При взаимодействии с водой запускаются реакции гидратации. Компоненты клинкера вступают в реакции не одновременно и с разной скоростью, образуя кристаллические соединения, отличающиеся высокой прочностью. Это объясняет тот факт, что бетону необходима высокая влажность на протяжении процесса твердения, то есть, до достижения расчетной прочности в возрасте 28 суток.

Распалубочная прочность бетона наступает, в зависимости от состава смеси и условий твердения, примерно через 1—2 недели. По достижении расчетной прочности бетон продолжает отвердевать еще многие месяцы, но этот процесс очень медленный.

Вода

Необходимый для реакций гидратации компонент — вода. Основное требование к ней — чистота, поскольку примеси могут отрицательно сказаться на характеристиках готового изделия.

Обычно используют холодную воду, но в некоторых случаях вода может быть теплой, до 70°С. Подогретая вода и прогретые заполнители используются при бетонировании в холодное время года. Применяя специальные противоморозные добавки, можно эффективно работать с бетоном даже зимой.

Крупный заполнитель

Гравий и щебень включают в бетонные смеси в качестве заполнителей.

Щебень получают путем дробления горных пород, а гравий — это продукт природного разрушения горных пород. Поэтому форма и поверхность частиц щебня шероховатая и острая, в то время как гравий более гладкий и обтекаемый.

Шероховатая поверхность лучше сцепляется с бетоном, поэтому щебень предпочтителен в качестве заполнителя; размер фракции выбирается в зависимости от назначения бетона.

Мелкий заполнитель

В качестве мелкого заполнителя в бетонной смеси используется песок.

Обычно применяется речной песок крупных и средних фракций. Он должен быть чистым и свободным от примесей и мусора, которые могут снижать качество бетона.

Плотность бетонных смесей

Прежде чем разобраться с тем, что такое плотность бетонных смесей, нужно определиться, какие же факторы оказывают на нее влияние. Самый главный фактор – природа крупного заполнителя. В качестве него могут выступать следующие вещества:

Гравий.
Известняк.
Керамзит.
Гранит.
Доломит.

Известняк и гранит относятся к горным породам и при их использовании получаются разновидности бетона с плотностью от 1800 до 2500 кг/м3. Это так называемая тяжелая бетонная смесь.

Из пемзы и керамзита, в свою очередь, производят облегченные бетонные смеси, плотность которых не превышает 1800 кг/м3. В эту группу относят ячеистые разновидности бетона.

Также выделяют особо тяжелые виды бетонных смесей. Их плотность достигает 2500 кг/м3 и более. Для приготовления таких смесей, в качестве заполнителя необходимо использовать железную руду или же стальные опилки.

Как определить подвижность?

Применяются различные методы, определяющие подвижность бетонной смеси, которые различаются сложностью получения результатов. Осадка конуса — самый быстрый метод. В соответствии с ним определяется, насколько естественным образом (под своим весом) усаживается бетонный раствор, предварительно сформированный в конус. Используется конусообразная металлическая форма, размеры которой зависят от величины фракций щебня. К примеру, конструкция высотой 300 мм, малым диаметром 100 мм и большим — 300 мм, внутренним объемом 7 л.

В нее с широкой стороны тремя порциями укладывают бетонную композицию, каждый слой которой уплотняют путем штыкования (8 – 9 движений на один слой) гладкой арматурой. Лишний раствор убирают. Затем конус переворачивают, как детскую паску, и освобождают раствор, уложенный конусом. Далее дают время, чтобы смесь осела, и осуществляют проверки величины подвижности вычислением снижения высоты раствора относительно верхнего среза формы (высота 300 мм), в которой он находился. Проверка проводится несколько раз для получения усредненного (более точного) результата.

Отсутствие разницы сообщает о максимальной жесткости состава. Когда смесью набрана разница высот до 150 мм — это малоподвижная композиция. Снижение конусом высоты до 150 мм и больше характеризует раствор как максимально текучий (подвижный).

Еще один метод — испытания вискозиметром (используется, когда в смесях щебень имеет размеры 0,5 – 4 см). Конусообразная форма раствора (формируется аналогично описанному выше) ставится на вибростол. В нее втыкается штатив с делениями, на который сверху надевается металлический диск. Включается виброплита и секундомер. Засекается время, когда груз под действием вибрации опустится вдоль штатива до определенной отметки. Полученная величина времени умножается на постоянный коэффициент 0,45. В результате определяется подвижность состава.

Следующий метод — испытания в формах. Используется открытый с одной стороны металлический куб (к примеру, 200 х 200 х 200 мм) для композиций с фракциями щебня до 7 см. В нем размещается конусообразная масса бетона.

Далее куб устанавливается на виброплиту. Одновременно с плитой включается секундомер. Измеряется интервал времени, за которое испытуемые бетонные смеси заполнят углы формы, а поверхность раствора становится ровной. Полученное время умножается на коэффициент 0,7. Результат — оценка подвижности состава.

По функциональному назначению

Тип бетонной смеси в первую очередь зависит от будущего предназначения и типа эксплуатации возводимой конструкции из бетона. В зависимости от требований используют необходимые бетонные смеси. Обычно рассматриваются вопросы связанные с различными экстремальными условиями эксплуатации ЖБИ, например может требоваться повышенная устойчивость к сульфату, а так же огнеупорность, или устойчивость к вибрациям и.т.д.

Таким образом, по этому показателю отличают бетон общего назначения и бетон специального назначения, а так же бывает гидротехнический бетон и специальный бетон используемый для строительства аэродромов.

Бетон общего назначения используется для строительства фундаментов, плит перекрытий, различных балок и всевозможных колонн, и других железо-бетонных конструкций.
Бетон специального назначения применяется при строительстве: мостов, дорог и других конструкций, при использовании которых материал будет подвергаться особым условиям использования, например такой специальный бетон используется при возведении корпусов атомных станций, для предотвращения утечек радиации, так же бывает бетон устойчивый к огню и воздействию различных кислот.
Гидротехнический бетон используется при возведении дамб, гидроэлектростанций, водонапорных конструкций.

Прочность бетона — это так же одна из важнейших технических характеристик бетона, которая в принципе не зависит от классификации бетона. Прочность бетона зависит от количества добавляемого вяжущего вещества и типа используемого заполнителя. Чем больше цемента добавляется в бетонную смесь, тем соответственно выше получается марка (класс) бетонной смеси. Чем прочнее заполнитель, тем прочнее будет бетон.

Разновидности бетона согласно составу

На современном рынке смеси классифицируются по структурным признакам. Бетон может быть:уплотненным.

Эта смесь придает максимальный эффект твердости и плотности, заполняя практически все пространство. Производится из крупных и мелкофракционных заполнителей, связующее вещество плотное;пористым.Наиболее часто используется для строительства фасадов и стен;ячеистым. Особый вид бетона, не имеющий заполнителя.

Вместо них в составе применяются искусственные породы, имеющие форму ячеек с воздухом.Идеально подходит для возведения домов с одним этажом. высокопористым. В нем используется крупный заполнитель без применения песка.

Виды бетонов

В настоящее время в строительстве используют различные виды бетона. Разобраться в их многообразии помогает классификация бетонов.

Бетоны классифицируют:

по средней плотности;
по виду вяжущего вещества;
по назначению.

Многие свойства бетона зависят от его плотности, на величину которой влияют плотность цементного камня, вид заполнителя и структура бетонов.

По плотности бетоны делят на:

Особо тяжелые с плотностью более 2500 кг/ куб. м.;
Тяжелые — 1800…2500;
Легкие -500… 1800;
Особо легкие — менее 500 кг/куб, м.

Особо тяжелые бетоны приготовляют на тяжелых заполнителях — стальных опилках или стружках (сталебетон), железной руде (лимонитовый и магнетитовый бетоны) или барите (баритовый бетон).

Тяжелые бетоны с плотностью 2100…2500 кг/ куб. м. получают на плотных заполнителях из горных пород (гранит, известняк, диабаз).

Облегченный бетон с плотностью 1800…2000 кг/ куб.м. получают на щебне из горных пород с плотностью 1600…1900 кг/куб, м.

Легкие бетоны изготовляют на пористых заполнителях (керамзит, аглопорит, вспученный шлак, пемза, туф).

К особо легким бетонам относятся ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон), которые получают вспучиванием вяжущего, тонкомолотой добавки и воды с помощью специальных способов, и крупнопористый бетон на легких заполнителях.

Главной составляющей бетона, во многом определяющей его свойства, является вяжущее вещество, по виду которого различают бетоны: цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, полимерцементные и специальные.

Цементные бетоны приготовляют на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и его разновидностях (около 65% от общего объема производства), успешно используют бетоны на шлакопортландцемента (20…25%) и пуццолановом цементе. К разновидностям цементных бетонов относятся: декоративные бетоны, (на белом и цветных цементах), бетоны для самонапряженных конструкций (на напрягающем цементе), бетоны для специальных целей (на глиноземистом и безусадочном цементах).

Силикатные бетоны готовят на основе извести. Для производства изделий в этом случае применяют автоклавный способ твердения.

Гипсовые бетоны готовят на основе гипса. Гипсовые бетоны применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидностью этих бетонов являются гипсоцементные — пуццолановые бетоны, обладающие повышенной водостойкостью. Применение — объемные блоки санузлов, конструкции малоэтажных домов.

Шлакощелочные бетоны делают на молотых шлаках, затворенных щелочными растворами. Эти бетоны еще только начинают применяться в строительстве.

Полимербетоны изготовляют на различных видах полимерного связующего, основу которого составляют смолы (полиэфирные, эпоксидные, карбамидные) или мономеры (фурфуролацетоновый), отверждаемые в бетоне с помощью специальных добавок. Эти бетоны более пригодны для службы в агрессивных средах и особых условиях воздействия (истирание, кавитация).

Полимерцементные бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы и латексы).

Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущих веществ. Для кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло с кремнефтористым натрием, фосфатное связующее.

В качестве специальных вяжущих используют шлаковые, нефелиновые и стеклощелочные, полученные из отходов промышленности.

Бетоны применяют для различных видов конструкций, как изготовляемых на заводах сборного железобетона, так возводимых непосредственно на месте эксплуатации (в гидротехническом, дорожном строительстве).