Марки бетона: как правильно выбрать марку бетона

Уход за бетоном после заливки

Уход за бетоном имеет цель создать такие условия твердения, при соблюдении которых бетон будет набирать заданную прочность с нужной скоростью, а его структура будет максимально качественной.

Для оптимизации процесса отвердевания решающее значение имеет обеспечение правильной температуры и высокой влажности.

После укладки бетонной смеси и ее уплотнения (если таковое производилось), проводятся специальные мероприятия по уходу за бетоном.

Защита от испарения влаги

Отвердевание бетона внешне похоже на высыхание, но на самом деле, это реакция, которая происходит с обязательным участием воды. При застывании бетона на воздухе, его поверхность быстро высыхает, и реакция гидратации прекращается. Образуется разность давления в толще бетона и на его поверхности, что приводит к появлению дефектовв виде трещин.

Для защиты от пересыхания поверхность бетона закрывают водонепроницаемыми материалами, такими, как пленка, брезент, в некоторых случаях, слой опилок или песка, который постоянно смачивают.

Обеспечение равномерной температуры

При заливке массивных конструкций (например, плит фундамента) возникает еще одна проблема – температурный градиент.

Реакции гидратации происходят с выделением тепла. В массивных конструкциях возникает разница между температурами в толще бетона и на его поверхности. В толще слоя бетона температура может достигать 50–80°С. Если разница с температурой поверхности превышает 20–30°С, может произойти разрыв структуры бетона, что влечет интенсивное образование трещин на внешней стороне конструкции и потерю прочности.

Чтобы предотвратить градиент температур, необходимо снизить температуру всей конструкции. Для этого, после укрытия паро- или водонепроницаемым материалом, на поверхность бетона льют холодную воду, меняя ее после нагрева.

 Для проведения этих мероприятий необходимо знать точную температуру в толще бетона; по регламенту, ее необходимо измерять в первые сутки каждые 1–2 часа, а затем 1 раз в 8 часов и фиксировать полученные данные в специальных журналах. Для того, чтобы иметь возможность измерять температуру, при заливке в бетон вставляют трубочки на расстоянии не более 8 м друг от друга.

Защита от охлаждения

В зимнее время возникает задача сохранить тепло в бетоне, поскольку при температуре ниже плюс 5° С затвердевание прекращается. Главной задачей становится обеспечение твердения до приобретения бетоном критической прочности.

Используются разные методы сохранения тепла:

1. Прогрев электродами или инфракрасным излучением (последнее технологически сложно).

2. Установка тепляков с прогретым воздухом.

3. Использование сохраненного тепла реакции гидратации («тепловой осмос» или «метод термоса), для которого поверхность бетона укрывают теплоизоляционными материалами, такими, как минераловатные плиты, рулонные материалы в несколько слоев.

4. Противоморозные добавки. Если раньше использовался хлорид кальция, сейчас его применение, как и других хлоридов, не рекомендуется из-за агрессивного воздействия на арматуру. Чаще используют формиат кальция или натрия и другие соли-электролиты, снижающие температуру замерзания воды либо готовые комплексные добавки, обладающие не только противоморозным, но и пластифицирующим действием.

5. Применение добавок-ускорителей совместно с тепловой обработкой. В этом случае добавки нужны для быстрого достижения критической прочности, затем, при помощи согревающих или сохраняющих тепло мероприятий, обеспечивается оптимальная температура до достижения расчетной прочности бетона.

Надо ли поливать бетон водой?

Поскольку водная среда оптимальна для завердевания, полив бетона водой целесообразен, но только в летнее время, особенно, в жаркую погоду. Интенсивное обеспечение влажности позволяет снизить вероятность появления дефектов.

Набор прочности бетона – сложный химический процесс, который зависит от множества факторов. Для оптимизации строительных работ используются методы тепловлажностной обработки бетона. Современное решение – использование специальных добавок, регулирующих скорость отвердевания.

Составы пластификаторов

Пластификаторы отличаются по составу:

1. Изготовленные на основе полимеров и силиконов, экологически безопасные, эти пластификаторы не имеют запаха, увеличивают подвижность смеси и водонепроницаемость бетона. Используются в отделочных работах.
2. На основе поверхностно-активных веществ – лигносульфонатов технических. Являясь анионными ПАВ, лигносульфонаты позволяют уменьшать расход цемента, увеличивать водонепроницаемость и морозоустойчивость бетона, увеличивают допустимое время транспортировки растворов.
3. Поликарбоксилатные добавки применяются в монолитном строительстве. Они увеличивают длительность хранения смеси.

В зависимости от основного действующего компонента, пластификаторы показывают те или иные свойства.

DOA – диоктиладипинат;

3G8 – триэтиленгликоля диоктиат;

DUO1, DUO2 – пластификаторы комплексной структуры;

TOTM – триоктилтримилитат;

DOP – диоктил фталат;

GPO – диэтилгексилфталат;

DINP – диизононилфталат.

Особенности ЖБИ

Использование железобетонных конструкций сегодня актуально во всех сферах строительстваИсточник 1beton.info

Слово «железобетон» на сегодняшний день стало именем нарицательным, и когда его произносят, не всегда подразумевают строительный материал, но под этим непременно кроется определение какой-либо прочности и незыблемости. И в самом деле, если учитывать качества, которыми обладают монолитные и сборные железобетонные конструкции, такое сравнение не лишено смысла.

Армирование бетона

Армирование бетона позволяет укрепить его структуру, и сделать ее более устойчивой к большим нагрузкамИсточник vseoarmature.ru

Создание любых конструкций из железобетона предусматривает армирование стальными прутьями того или иного сечения, о чем упоминается уже в определении самого строительного материала. Для этой цели используется стальная проволока сечением 6 мм, но это чаще всего идет как вспомогательный элемент для общего каркаса. В основном армирование монолитных, сборных и монолитно-сборных конструкций производится стальным прутком диаметром от 10 до 16 мм. При этом используют разную арматуру, то есть, она может быть либо гладкой, либо рифленой (AIII). 

Для монолитных и сборных конструкций армирующие каркасы соединяются при помощи вязальной проволокиИсточник dom-s-ymom.org

Армирующие каркасы собираются «мягким» способом, то есть, на соединении не используется сварка, так как такой метод себя не оправдал – он не выдерживает внутреннего напряжения и деформации, которой подвергаются различные бетонные конструкции. Соединения производятся при помощи:

• Вязальной проволоки. Это самый распространенный метод в строительстве и его внедряют либо вручную, либо при помощи каких-то приспособлений, как то: вязального крючка, шуруповерта или специального пистолета.
• Скрепок. Этот метод достаточно быстрый, так как там нет вязального узла, но его нельзя назвать распространенным.
• Пластмассовых хомутиков. На первый взгляд методика заслуживает внимания, как не подверженная воздействию коррозии, но из-за невысокой прочности на разрыв не пользуется популярностью у профессионалов.
• Клипсов. Своеобразные фиксаторы, соединяющие арматуру, используется крайне редко.

Общие сведения о составе

В результате схватывания бетонной смеси и дальнейшего твердения изделия возникает структура стройматериала. Основное действие на ее создании дают цементная гидратация, а также схватывание и твердение самого цемента. В состав бетонных растворов входят:

• Цемент — связывающий элемент. Лежит в основе замешивания бетона и строительного раствора. Иногда цемент заменяют известью.
• Песок. Зерна должны быть крупностью 0,1—5 мм. Именно такие песчинки округлой формы позволят легко вбивать в бетонный раствор строительные материалы, такие как кирпич или бетонные плиты.
• Крупный заполнитель — щебень, который, в свою очередь, делится на подвиды:
  • известняк;
  • гравий;
  • гранит.
• Вода. На нее возложена ключевая функция — формирование компонентов в единое целое вещество.

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.

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность — наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий.

Теплопроводность тяжелого бетона в воздушно-сухом состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают с внутренним слоем утеплителя.

Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м.С°). Линейный коэффициент температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности разрезают температурно-усадочными швами.

Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по разному деформироваться при изменении температуры.

Большие колебания температуры (более 80°С) смогут вызвать внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные трещины распространяются по поверхности заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения.

Определение количества щебня

Щебня должно быть 1000-1300 кг/м3.

При средней плотности щебня 1,4-1,45 т/м3, мы получаем, что по объему щебень будет занимать 70-95%.

Почему не 100%? Если мы возьмем 100%, то у нас зерна щебня будут соприкасаться между собой, будут иметь точки контакта, и цемент с песком не смогут полностью окружить эти зерна и обеспечить сцепление этих элементов каркаса между собой. Поэтому принимается определенная раздвижка зерен. В учебной литературе определяется коэффициент раздвижки зерен, который зерна щебня раздвигает, между ними образуются определенные промежутки и в них без проблем может расположиться песок и цемент и обеспечить надежное сцепление зерен между собой.

В какую сторону смещаться, ближе к 1000 или к 1300? Если берем щебня больше, то становится меньше водопотребность смеси, но она получается более жесткой, так как большое количество щебня в бетоне приводит к комкованию бетона. Такой бетон очень тяжело брать лопатами, тяжело заглаживать и уплотнять.

Если брать щебня меньше, то смесь становится более податливой, но больше воды уходит на затворение данной бетонной смеси.

Есть определенные канонические особенности: все зависит от региона. Где-то щебень стоит дороже песка, где-то наоборот, песок стоит дороже щебня.

Мы можем уменьшить до минимума количество щебня, если он слишком дорогой, а разницу снивелировать количеством песка.

Для нашего примера возьмем по максимуму, 1300 кг щебня.

Щ = 1300 кг

Как определяют подвижность бетонной смеси

Для определения текучести бетона используют метод испытания с конусом Абрамса, который также называется «испытанием бетона на осадку».

Этот метод используется в отечественной практике и соответствует европейским нормам.

Требования к конусу

Конус Абрамса изготавливают из листовой стали не менее 1,5 мм толщиной. Его внутренняя поверхность имеет шероховатость не более 40 мкм. Есть два вида конуса: нормальный и увеличенный.

Нормальный конус используют для растворов, содержащих заполнители фракции не более 40 мм. Для смесей с более крупным заполнителем применяется увеличенный конус.

Как проводится испытание бетона на осадку

Перед проведением испытаний внутреннюю поверхность конуса очищают и смачивают.

Конус устанавливают на металлический лист и заполняют его бетонной смесью с помощью воронки. Смесь закладывается в 3 слоя (для марок П1—П3), причем каждый слой уплотняется штыкованием при помощи металлического стержня 25 раз (в увеличенном конусе — по 56 раз для каждого слоя). Для марок П4—П5 конус заполняется в один прием, а штыкование применяется 10 раз в конусе нормального размера или 20 — в увеличенном.

Когда смесь уложена и уплотнена, излишек срезают кельмой по верхней кромке и, не позднее, чем через 3 минуты плавно снимают конус (в течение 5—7 секунд).

Затем измеряют осадку конуса бетона и сравнивают с высотой металлического конуса. Для увеличенного конуса значение умножают на 0,67.

Определение водоцементного отношения В/Ц

Первое, с чего начинается подбор состава бетона – определение водоцементного отношения В/Ц. Это самый главный показатель, который характеризует прочность бетона. Физический смысл этой величины заключается в следующем: она показывает концентрацию цемента в водоцементной системе. Чем у нас больше цемента, тем больше концентрация, тем цементный камень при затвердевании будет прочнее.

Где А и А₁ – коэффициенты, учитывающие качество заполнителей. Для заполнителей среднего качества принимается А = 0,6; А₁ = 0,4.

Водоцементное отношение В/Ц<0,4 встречается относительно редко, так как смеси менее 40% довольно жесткие и редко встречаются.

R_б – марка бетона = 300;

R_ц – марка цемента = 400.

В/Ц = 0,6 ∙ 400 / 300 + 0,5 ∙ 0,6 ∙ 400 = 0,57

Для полной гидратации всех цементных минералов необходимо примерно 18% воды от массы цемента. Для того, чтобы получить удобоукладываемую подвижную смесь мы добавляем воды намного больше, и значение водоцементного отношения в большинстве случаев варьируется от 0,4 до 1.

Возникает вопрос, что происходит с лишней водой, которая не пошла на гидратацию цемента? Она испаряется, и на месте испаренной воды образуются поры. А основной закон прочности каменных материалов: кривая зависимости прочности от пористости носит гиперболический характер – чем больше пористость, тем меньше прочность.  

Возьмем на примере самые распространенные каменные материалы и простроим кривую зависимости их прочности от пористости. 

График зависимости прочности различных строительных материалов от их пористости

Из графика видно, чем выше прочность, тем лавинообразней происходит ее спад при увеличении пористости. Лишняя вода, да и вообще вода, в принципе, вызывает пористость и снижает прочность. Когда заливают бетонную конструкцию бетоном с повышенным количеством воды, то идет водоотделение 5-10 см. Лишняя вода, испаряясь в большом количестве, оставляет такое же большое количество пор и пустот. Через месяц-два этот бетон, условно говоря, можно пальцем проткнуть. Через 2-3 года он начинает весь сыпаться и превращаться в труху. 

Получается, вода для бетона плохо, но в тоже время, без воды невозможно получить удобоукладываемую смесь, с которой можно работать и которую можно уплотнять.

Водонепроницаемость бетона

С уменьшением объема капиллярных макропор снижается водонепроницаемость и одновременно повышается морозостойкость бетона. Для уменьшения водонепроницаемости в бетон при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизующие добавки. Нефтепродукты (бензин, керосин и др.) имеют меньшее, чем у воды, поверхностное натяжение, поэтому они легче проникают через обычный бетон. Для снижения фильтрации нефтепродуктов в бетонную смесь можно вводить специальные добавки (хлорное железо и др.). Проницаемость бетона по отношению к воде и нефтепродуктам резко уменьшается, если вместо обычного портландцемента применяют расширяющийся.

Характерные отличия бетона

Основные составляющие

Основные составляющие бетона.

Бетонный композит благодаря добавленной воде способен из рассыпчатого вещества перерождаться в затвердевший камень. В бетоне цемент является основным вяжущим компонентом, гарантирующим быструю сцепку и твердение. Данный строительный материал используется при сооружении массивных несущих построек. Этим он и отличается от цементного раствора. Главными составляющими бетонного композита являются:

• цемент;
• песок;
• гравий, как заполнитель.

Цемент лучше использовать определенных сортов. Строители больше всего предпочитают портландцемент, который считается довольно тяжелым, с высоким уровнем прочности, маркируется обозначениями М350-М500. Цемент меньшей маркировки сюда не подходит. Его можно использовать только для создания цементного раствора. Песок для бетона используется только из речки, он должен быть чистым, без глины. По поводу маркировки песка ограничений здесь нет.

Заполнителем для бетонного композита может выступать щебень, гравий либо шлак как крупных, так и мелких сортов, наделяющих состав более высокой надежностью. Если в роли наполнителя применяется гравий, то лучше использовать данный материал гранитной породы, так как другие его разновидности со временем начинают распадаться, нарушая тем самым структуру готового изделия.

Если заполнителем является щебенка, то желательно полностью скрыть данный наполнитель внутри раствора. Это можно сделать, подмешав в состав для лучшей вязкости чуть больше песка.

Дополнительные примеси

К ним относятся пластификаторы, армирующие вещества.

Пластификаторы

Лучшим из своего рода является пластификатор С-3. Его главная обязанность – намного повысить уровень сцепки бетона с армирующей основой, обеспечить композиту повышенную пластичность, стойкость перед негативным воздействием окружающей среды. Посему даже внутрь обычной бетонной смеси желательно подмешивать малость пластифицирующих веществ.

Армирующие примеси

Когда бетон нуждается в особой крепости, стойкости, к примеру, во время заливки фундаментной основы под строение на неустойчивой почве, внутрь раствора добавляют особые армирующие примеси.

Материалы с подобными добавками используют также для производства массивных железобетонных конструкций. При добавлении подобных примесей стараются добиться, чтобы готовый продукт обладал хорошей прочностью на сжимание, а также выдерживал сильное растяжение.

Среди подобных примесей наибольшей популярностью пользуются:

• металлические нити особого типажа;
• стекловолокна;
• полимерные волокна;
• волокна из базальта.

Базальтовое волокно.

Среди них выделяется базальтовое волокно. Оно не поддается загниванию, высоким температурам при пожарах, плюс к этому владеет высочайшей прочностью.

Но перед тем как приступить к смешиванию, внимательно изучите описание, прилагаемое к данной добавке. Четко придерживайтесь указанной в нем рецептуры – добавляйте к смеси именно то количество армирующего вещества, которое советуют производители.

Разновидности бетона

По назначению:

• специальные – устойчивые к химическим реакциям, радиоактивным излучениям, высоким пожароопасным температурам и минусовым показателям термометра;
• конструктивные – предусмотрены для несущих конструкций из бетона, железобетона;
• напрягающие – пропитанные монополимерами,

По типу вяжущего вещества:

• гипсовые – произведенные из шлаковых материалов с добавлением гипсоангидритовых вяжущих компонентов;
• цементные – в основе состава лежит портландцемент;
• силикатные – смесь вяжущего известкового сырья и алюминатных либо силикатных материалов.

Пропорции разных марок

Марку бетона определяют по прочности материала. Она обозначается буквой М и цифрами от 50 до 1000. Популярностью пользуются марки в диапазоне от М100 до М500. Бетон М350-М500 обладает особой прочностью: он применяется для изготовления гидротехнических конструкций, строительства мостов.

Марки бетона имеют состав, определяемый ГОСТом. Все компоненты в материалах взяты в определенном соотношении. Рассмотрим состав популярных марок и их назначение в таблице при условии, что используется цемент М500.

При промышленном производстве бетона подбирают марку цемента, соответствующую классу бетона. Учитывают и другие характеристики, влияющие на пропорции материалов.

Подведение итогов

Среди всех отличительных черт бетонной смеси и цементного раствора можно выделить четыре основных различия:

1. Сфера применения. У бетона более широкий спектр применения. Он может использоваться практически во всех строительных работах, чего не скажешь о цементном составе, который применяют лишь для кладки стройматериала, заделки трещин, штукатурки.
2. Состав компонентов. Благодаря различным наполнителям и армирующим веществам бетон способен обладать наивысшей категорией прочности. У цементного состава этого нет.
3. Декоративные качества. Отсутствие крупных заполнителей позволяет цементному раствору выступать, как декоративное средство для отделки фасадов зданий. Бетон, в свою очередь, на это неспособен.
4. Срок службы. Приготовленный по правилам бетонный композит с годами становится только крепче, может устоять перед любыми негативными воздействиями и нагрузками, посему является отличным материалом для закладки фундамента. Цементный же раствор, какого качества бы он ни был, со временем все равно начинает трескаться и сыпаться.