Свойства и основные технические характеристики тяжелого бетона

Набор прочности и критическая прочность бетона

Критическая прочность – параметр крайне важный при заливке бетонного раствора в условиях низких температур. Дело в том, что проектная прочность бетона появляется только на 28 день вызревания, при условии соблюдения технологии твердения, а соответственно и температурного режима (не ниже + 30°С). При более низкой температуре срок твердения бетона увеличивается, а при отрицательной прекращается.

При температуре ниже 0°С останавливается набор прочности бетона, в силу прекращения гидратации – связывания молекул воды и клинкерных составляющих цемента, образующих цементный камень. Если температура опускается ниже — 3°С начинаются фазовые превращения воды, что приводит к разрушениям структуры невызревшего бетона и потери прочности. Как показали проведенные опыты, образцы, набравшие критическую прочность, то есть вызревшие до определенного состояния, после замерзания и оттаивания не подвергаются разрушению и в дальнейшем продолжают набирать прочность, а образцы, замороженные на раннем сроке твердения, характеризуются потерей прочности до 50%.

Для растворов разных марок необходимо и различное время для вызревания до критической прочности бетона. На этой странице можно посмотреть таблицу, где указано, какую прочность от проектной должен набрать бетон до замораживания. Однако можно сказать, что недопустимо замораживание в первой фазе – фазе схватывания (первые сутки) и в первые 5-7 дней твердения бетона при нормальном температурном режиме. За первую неделю бетон набирает до 60-70% марочной прочности, после чего замораживание бетона только приостановит процесс вызревания и после оттаивания он возобновится.

Таблица критической прочности для различных марок:

Повышение температуры ускоряет процесс созревания бетона, но необходимо помнить о том, что нагрев свыше 90°С недопустим. При температуре твердения бетона 75-85°С в атмосфере насыщенного пара твердение до 60-70% марочной прочности происходит в течение 12 часов. Прогрев до такой температуры без насыщения паром приводит к высыханию, что также останавливает вызревание (гидратацию). Необходимо помнить, что гидратация невозможна без молекул воды и уход за бетоном заключается, в том числе, и в постоянном увлажнении в процессе набора прочности. В графике твердения бетона можно посмотреть взаимосвязь температурного режима и сроков вызревания бетона (дано для бетона марки М400), но нужно учитывать, что если в раствор вводятся специальные добавки (модификаторы — ускорители твердения), то время набора прочности бетона может быть значительно меньше.

График набора прочности бетона:

Как повысить морозостойкость бетона

Чтобы получить плотный и прочный бетон, необходимо соблюдать следующие условия:

1. Использовать качественный цемент высокой марки. Если планируются бетонные работы при пониженных температурах, или к бетону предъявляются повышенные требования по морозостойкости, прочности, водостойкости, применяют цемент более высокой марки.
2. Для повышения водонепроницаемости бетона применять глиноземистые цементы.
3. Выбрать правильное водоцементное соотношение.
4. Обеспечить правильную укладку и уплотнение бетонной смеси, чтобы в готовом бетоне не было пустот.
5. Обеспечить уход за бетоном и оптимальные условия твердения, чтобы бетон качественно набрал прочность (температура воздуха +18–22°С, влажность воздуха, близкая в 100%).
6. Использовать различные добавки для бетона.

Какие добавки используют для бетона

Чтобы получить безупречный бетон, разрабатываются специальные химические добавки, позволяющие придать материалу те или иные желаемые свойства. Для повышения морозостойкости бетона необходимо повысить его плотность и водостойкость. С этой целью применяют пластификаторы и гидрофобизаторы.

Советуем изучить: Пластификаторы для бетона

Пластификаторы, например, Plastix от Cemmix, действуют следующим образом:

1. Позволяют сэкономить до 10–20% цемента без потери прочности либо, не увеличивая количество цемента, получить более прочный бетон.
2. Повышают подвижность бетонной смеси на 1–2 ступени без увеличения количества воды замеса. Дело в том, что количество воды, которое необходимо для протекания реакций гидратации, гораздо меньше, чем количество воды, необходимое для замеса пластичной и удобной в укладке бетонной смеси. Однако, если повысить водоцементное соотношение, в смеси будет лишняя вода. Она не вступит в реакции с частицами цемента, со временем испарится, но оставит лишние поры в бетоне, которые негативно отразятся как на его прочности, так и на водостойкости и морозостойкости. Добавление пластификатора полностью решает эту проблему, ведь с ним бетон становится более подвижным и удобным в работе без потери прочности.
3. Бетонная смесь с пластификатором, благодаря повышенной подвижности, лучше укладывается. С одной стороны, это позволяет экономить трудозатраты и затраты электроэнергии на обработку уложенного бетона, с другой стороны, бетон укладывается более плотно, вытесняется лишний воздух, благодаря чему уменьшается количество и диаметр пор и капилляров в готовом изделии.
4. Бетонная смесь с пластификатором дольше остается готовой к работе и не расслаивается, что повышает удобство работ.

В свою очередь, добавки, предназначенные для объемной гидрофобизации бетона (гидрофобизаторы) повышают прочность и морозостойкость бетона, защищают арматуру, а в некоторых случаях повышают подвижность бетона, позволяя обойтись без пластификатора.

Советуем изучить: Гидрофобизаторы для бетона

Основные виды бетона для внутренних работ

Свойства бетона и бетонной смеси могут быть таковы, что материал можно использовать лишь для внутренних работ. Это относится к гипсобетону. Вместо цемента здесь применяется строительный гипс, к которому добавляются заполнители из камня. Дополнительными компонентами выступают солома и древесина.

Вместо цемента в качестве вяжущего используется органический полимер и в пластбетоне. Заполнителем может стать любой песок. Этот материал идет на заливку полов в общественных и промышленных помещениях. Наполнителем в бетоне может быть еще и пемза. Речь идет о пемзобетоне, который выступает в качестве теплоизоляционного материала.

На несколько подвидов делится ячеистый бетон. Сюда следует отнести газо- и пенобетон. Оба этих вида используются в качестве теплоизоляционных компонентов при строительстве. Ячеистый материал уступает теплоизолятору. Отдельным видом выступает жаростойкий бетон, который применяется в металлургической промышленности в виде фундамента мартеновских печей.

Объемный вес

В зависимости от величины объемного веса различают бетоны

• тяжелые (2 200—2 400 кг/м3) и легкие (1 200—1 800 кг/м3).
• ячеистые бетоны имеют объемный вес от 300 до 1 000 кг/м3.

В зависимости от величины объемного веса бетоны являются теплопроводными («холодными») или малотеплопроводными («теплыми»). Чем больше объемный вес, тем бетон теплопроводней. т. е. «холодней».

Растворы разделяются по виду заполнителя. При применении тяжелого заполнителя, например песка, раствор получается тяжелым, т. е. «холодным», а при легком заполнителе (котельные или металлургические шлаки, легкие горные породы — трепел, пемза, туф) — легким, т. е. «теплым».

Плотность бетонных строительных материалов

Измерение 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.

Технические свойства бетонной смеси

При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность.
Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:
подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой структурной прочности смеси;
жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;
связность, характеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.
Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

ГОСТ

Производство, характеристики материалов, используемых при изготовлении, и параметры ячеистого бетона регулирует ГОСТ 25485-89. Стандарты определяют показатели классов бетона по прочности, морозостойкости, а также все остальные параметры, необходимые для определения конструкционных возможностей материала.

К ним относятся:

• средняя плотность – ГОСТ 12730.1 или ГОСТ 17623;
• прочность на растяжение и сжатие: показания снимаются по бетонному кубу установленного размера спустя 28 суток – ГОСТ 10180;
• модуль упругости регулирует ГОСТ 24452 или приложение 5;
• теплопроводность – измеряется на образцах с разной степенью пористости и выбранных согласно ГОСТ 10180;
• сорбционная влажность – способность к впитыванию воды регулирует ГОСТ 24816 и ГОСТ 17177;
• отпускную влажность определяет ГОСТ 12730.2 и ГОСТ 21718. Показатель различный для строительства в сухом, нормальном или влажном климате;
• морозостойкость бетона по классам и допустимая усадка определяется, соответственно, приложениями 3 и 2;
• паропроницаемость определяется требованиями ГОСТ 25898.

Документы содержат не только характеристики сырья, способа изготовления и полученного материала, но и полное описание методик, по которым должна проводится оценка. Ячеистый бетон, подобранный на основе показателей ГОСТ в полной мере соответствует своему эксплуатационному назначению.

Характеристики ячеистого бетона, блоков из них (пр. стеновых) позволят правильно подобрать материал для каждого строительного объекта и для любых условий эксплуатации. На крупных объектах материал чаще всего служит теплоизолятором, но в малоэтажном строительстве он незаменим благодаря своей легкости.

О свойствах неавтоклавного ячеистого газофибробетона расскажет следующий видеосюжет:

Классификация плотности бетона кг/м3 по маркам

Марка есть у любого типа. Именно на нее необходимо ориентироваться каждому, кто приобретает цемент. Она складывается из буквы М и идущего далее числа. Кроме того, есть и другая характеристика – класс. В нормативных документах обычно указан именно он, но при заказе покупатели чаще различают бетон по маркам. Класс обозначают буквой В, за ней следуют цифры, которые показывают, какую нагрузку выдержит застывший раствор.

Распространенные марки:

1. М100. Применяется в процессе подготовительных работ, прежде чем приступить к заливке фундамента. Используется как бетонная основа для бордюров при строительстве дорог.
2. М200. Самая распространенная марка. Этот раствор относится к классу тяжелых, средняя плотность 2000 кг/м3. В составе – цемент, гравий, песок. Оптимальное сочетание прочности, качества и цены. Подходит для фундамента жилых домов, работ по благоустройству (строительство пешеходных дорожек, тротуаров), изготовления бетонных покрытий, лестниц, плит. Данная марка не трескается, хорошо выдерживает перепады давления и температур. Это и определяет его популярность и универсальность применения.
3. М250 (класс В 20). Свойства практически совпадают с предыдущей маркой, однако прочность выше. Способен формировать плиты высокой нагрузки.
4. М300. Подходит для монолитных фундаментов, стен, заборов, лестничных маршей.
5. М350 (В25). Высокой прочности, применяется для монолитных конструкций в многоэтажном строительстве, а также для несущих колонн зданий, оснований бассейнов и аэропортов.

В таблице которая будет приведена ниже указано, какая марка бетона по средней плотности соответствует определенному классу.

Таблица плотности бетона кг/м3

Как повлиять на объемный вес?

Плотность бетонного монолита во многом определяется особенностями компонентов смеси

Именно их подбору следует уделить внимание, чтобы получить на выходе желаемый вес бетонного раствора. Причем собственно состав и соотношения в рецептуре – далеко не единственный решающий фактор

Больше половины массы бетона приходится на крупный заполнитель, поэтому изначально необходимо определить его собственный вес и даже насыпную плотность. Последняя покажет, сколько внутри осталось воздушных карманов для песка и цемента, однако масса камней даст куда более серьезную разницу. К примеру, если в состав В25 входит гранитный или доломитовый щебень прочностью М600, его собственная плотность будет настолько велика, что бетон получится не ниже D2200-2400. А пемза, керамзит и туф дадут лишь облегченный тип монолита не тяжелее 1,6-1,8 т/м3.

Плотность цементного монолита можно изменять и с помощью других компонентов раствора, но уже не так заметно. Например, увеличение веса вызывает применение заполнителей мелких фракций. И не стоит забывать о специальных пластификаторах, улучшающих текучесть смеси, одновременно сокращая количество жидкости в ней.

Прочность на сжатие

Это одно из главных свойств бетонного раствора, которое измеряется в мегапаскалях, определяя тем самым максимальную выдержку тяжести, на какую способен сей строительный материал. По мере взаимодействия веществ, составляющих воду и цемент, прочность в бетоне способна возрастать. Данный процесс называется гидратацией.

Каждому бетону характерны коэффициенты прочности, которые указываются в декларации при покупке. Но проявляется это свойство только по истечении четырех недель. Период набора прочности бетоном зависит от нескольких моментов. В первую очередь на данный процесс влияет время года и температура воздуха.

В зимний период бетон замерзает, рост прочности останавливается. Чтобы возобновить данный процесс, бетон прогревают. Некоторые строители предпочитают сразу использовать смеси, которые, благодаря специальным добавкам, устойчивые к морозам.

Лабораторное испытание бетона на прочность.

Бывает так, что залитые зимой бетоны по приходу весны оттаивают, и начинают набирать прочность с новой силой. Хотя в других эксплуатационных свойствах строительные смеси сдают позиции.

При нормальных условиях прочность в бетонах активно возрастает на первой неделе после закладки. На седьмой день уровень прочности достигает до 70% от производственных норм. Нагружать при этом бетонную смесь еще рано, но в опалубке она уже не нуждается. Максимальный коэффициент прочности достигается только к концу месяца.

При повышении температуры воздуха твердение бетонных смесей убыстряется. Главное при этом – наблюдать за процентом влаги в материале. Если раствор слишком быстро сохнет, то повышение прочности останавливается. В связи с этим недавно возведенные бетонные строения обдают горячим паром либо накрывают влажной мешковиной, ПВХ-пленкой. Некоторые мастера практикуют метод поливки раствора водой.