Бетон – искусственно созданный каменный строительный материал, получаемый в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотнённой смеси, состоящий из вяжущего вещества, воды и наполнителя, взятых в определённых пропорциях. До затвердевания эту смесь называют бетонной смесью.
Вяжущие вещества – состав, обладающий свойством твердеть через определённое время. Такое свойство имеет не только цемент,но и обычная глина, гипс, известь, полимерные составы, битум, магнезитовые вяжущие составы используются для создания (приготовления) бетонных смесей.
Наполнителем может быть: песок, щебень, гравий, опилки, шлаки, металлические включения и другие компоненты. Для придания определённых свойств используют специальные наполнители: например, вещества, позволяющие укладывать бетонную смесь при отрицательных температурах, и т.д.
Рационально подобранные вяжущие вещества и наполнитель, при смешивании, в процессе приготовления бетонной смеси, находятся в полужидком, пластичном состоянии. Эту смесь используют, в зависимости от состава, по назначению: заливают фундамент, дороги, формируют изделия – плиты, блоки и т.д. и через определённое время материал твердеет, превратившись в камень.
Классический бетон
Пропорции компонентов, входящих в состав определены ГОСТ и СНиП и содержат 4 основных ингредиента:
- Щебень (4 части)
- Песок (2 части)
- Цемент (1 часть)
- Вода (0,5 части)
Пропорции для получения бетона определенной марки (пример): Для расчета соотношения составляющих бетона, объем цемента принимается за 1 часть, для марки бетона М200 с применением цемента М400 весом 280 кг, песка 740 кг и щебня 1250 кг пропорция на 1м3 примет такой вид: 1:2,8:4,8. Обязательным условием для получения хорошего цемента является содержание воды 20% от общего объема.
Виды бетонов и классификация.
Для систематизации рецептур бетонной смеси, был разработан ГОСТ 25192-2012, который определяет основные параметры классификации различных типов бетона, в зависимости от места его применения.
Согласно ГОСТ 25192-2012 классификация бетонов производится:
- по основному назначению,
- по виду вяжущего вещества,
- по виду заполнителей,
- по структуре,
- по условиям твердения,
- по прочности,
- по темпу набора прочности,
- по средней плотности,
- по морозостойкости,
- водонепроницаемость;
- истираемость.
По назначению бетоны разделяют на:
- конструкционные бетоны (для возведения зданий и сооружений)
- специальные - это модифицированный различными заполнителями и добавками бетон, предназначенный выполнять декоративные, тепло- и гидроизоляционные, радиационнозащитные и иные функции (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др.).
По виду вяжущего вещества бетоны разделяют на:
цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон (полимербетон) и др
.Эта классификация делит бетоны по типу основного связующего компонента на:
- Цементные – традиционный бетон общестроительного назначения.
- Известковые – бетоны воздушного или автоклавного твердения, используются чаще всего в различных легких блоках, штукатурках (в том числе колерованных декоративных), звуко- и теплоизоляционных материалах.
- Шлаковые – лёгкие бетоны с повышенной трещиноустойчивостью и морозостойкостью.
- Гипсовые – бетоны с ускоренным набором прочности, используются чаще всего в изготовлении элементов декоративной отделки интерьеров (лепнина, карнизы и т.п.), в качестве штукатурных растворов и для возведения различных ненагруженных перегородок и панелей.
- Специальные – например, полимербетон – относительно «молодые» строительные материалы, где в качестве вяжущего используются различные полимеры, используются в декоративно-отделочных изделиях из искусственного камня, характеризуются высокой стойкостью к атмосферным осадкам, морозу и низкой стоимостью, в сравнении с природным камнем.
По виду заполнителей различают:
- бетоны на плотных заполнителях: песок, щебень, гравий;
- бетоны на пористых заполнителях: керамзит, шлак, пемза и другие лёгкие природные материалы;
- бетоны на специальных заполнителях: руда, металлические компоненты, различные полимерные материалы.
Заполнитель бетонной смеси напрямую влияет на итоговую прочность и плотность готового изделия или конструкции.
По типу внутренней структуры бетоны различают:
- Плотная – структура бетона, в которой пространство между зернами заполнителей полностью занято цементным камнем и порами воздуха, объем которых не превышает 7 % всего объема.
- Поризованная – беспесчаная внутренняя структура бетона (без мелкого заполнителя), в которой пространство между крупным заполнителем занято цементным камнем с большим количеством микропор, заменяющих песок;
- Ячеистая – структура бетона на вяжущем, кремнеземистом компоненте, с большим количеством равномерно распределённых по всему объёму ячеек с воздухом, образовавшихся в результате использования газо- или пенообразователей (газобетон и пенобетон соответственно);
- Крупнопористая – беспесчаная структура бетона, в которой крупный пористый заполнитель скреплен небольшим количеством цементного камня, который не полностью заполняет все пустоты между плотно уложенным заполнителем.
По условиям твердения бетон может твердеть:
- в естественных условиях, без дополнительных мер по обеспечению нормального набора прочности;
- в условиях тепловой обработки при атмосферном давлении
- в условиях тепловой обработки при давлении выше атмосферного (бетон автоклавного твердения) - твердение смеси проходит в специальной печи, используется при изготовлении штучных изделий (плиты, блоки, панели, плитка и другие декоративные элементы).
Состав и соотношения входящих в бетон материала, способ приготовления напрямую характеризует бетонные изделия.
По прочности бетоны подразделяют на бетоны:
- высокопрочные (класс прочности при сжатии ВВ60).
- средней прочности (класс прочности при сжатии ВВ50);
Прочность бетона на сжатие это один из основных показателей, характеризующих свойства бетона.
Прочность выражается в двух понятиях – классе и марке бетона.
Этот показатель учитывают при выборе смеси для выполнения работ, и являются главными из технических характеристик, чрезвычайно важны для гарантии способности застывшего монолита выдерживать определенные нагрузки, что сказывается на прочности, надежности, долговечности.
Именно эта характеристика обозначается буквами «М», «В» и цифрами после них - носит название марки и класса бетона.
Марка «М» указывает прочность готовой конструкции в килограммах силы на кв. см. То есть характеристика М указывает, сколько килограмм-силы, воздействующую на площадь бетона в 1 см2 он выдержит без разрушения (сочетание М150 это бетон, с усредненной прочностью образцов не ниже 150 кгс/см2).
Во времена СССР марка бетона была основным показателем. Сейчас, в основном, используют понятие класс прочности.
Класс прочности (В) - этот показатель гарантирует, что бетонная конструкция выдержит заявленные параметрами характеристики с вероятностью 95%. Бетон В15 цифра обозначает прочность в Мпа (мегапаскалях).
К примеру, бетон В15 имеет прочность на сжатие 15 Мпа (соответствует 153 кгс/см2), и ближайшей марке по прочности М200.
По темпу набора прочности в нормальных условиях твердения бетоны подразделяют на:
- быстротвердеющие,
- медленнотвердеющие.
Условия, в которых происходит твердение материала оказывают большое влияние на темп набора прочности бетона. Оптимальными условиями для его твердения считается температурный коридор в +18…+22ºС и относительная влажность окружающей среды не менее 90%.
По средней плотности (D) бетоны подразделяют на:
- особо лёгкие (марки по средней плотности менее D800);
- лёгкие (марки по средней плотности от D800 до D2000);
- тяжёлые (марки по средней плотности более D2000 до D2500);
- особо тяжёлые (марки по средней плотности более D2500)
Средняя плотность - сухая затвердевшая бетонная смесь в кг/м3, обозначаемая буквой D.
Виды бетона по плотности в кг/м3:
| Вид бетона, заполнитель | Плотность в кг/м3 |
|---|---|
| Железобетон | 2500 |
| Бетон на гравии или щебне | 2400 |
| Туфобетон | 1200-1600 |
| Пемзобетон | 800-1600 |
| Бетон на вулканическом шлаке | 800-1600 |
| Керамзитобетон на керамзитовом песке, керамзитопенобетон | 500-1800 |
| Шлакопемзопенобетон и шлакопемзогазобетон | 800-1600 |
| Бетон на зольном гравии | 1000-1400 |
| Газозолобетон и пенозолобетон | 800-1200 |
| Газобетон, пенобетон, газосиликат и пеносиликат | 300-1000 |
По морозостойкости (F)
- низкой морозостойкости (марки по морозостойкости F50 и менее);
- средней морозостойкости (марки по морозостойкости более F50 до F300);
- высокой морозостойкости (марки по морозостойкости более F300).
Морозостойкость (F)- гарантированное количество циклов заморозки/разморозки образца выбранного бетона, которое он выдерживает без снижения своей прочности.
По водонепроницаемости (W) подразделяют на бетоны:
- низкой водонепроницаемости (марки по водонепроницаемости менее W4);
- средней водонепроницаемости (марки по водонепроницаемости от W4 до W12);
- высокой водонепроницаемости (марки по водонепроницаемости более W12)
Водонепроницаемость определяют опытным путём. Марка водонепроницаемости бетона (W) - это число атмосфер (или мегаПаскалей), которое выдерживает образец цилиндрического бетона высотой 15 см, на стойкость к проникновению воды, подаваемой под давлением, без пропуска через себя воды.
По истираемости бетоны подразделяют на бетоны:
- низкой истираемости (марка по истираемости G1); подходит для условий сильной загруженности: плиты дорог и тротуаров на магистральных трассах и улицах, аэродромное покрытие, плиты перекрытий с повышенной нагрузкой от ходьбы;
- средней истираемости (марка по истираемости G2); применяется для элементов лестниц общественных зданий, покрытия подземных переходов и т.п.);
- высокой истираемости (марка по истираемости G3). Бетон с такой маркой более всего распространён в частном строительстве, а также подходит для устройства дорог и тротуаров в жилом секторе, с низкой транспортной нагрузкой и лестниц жилых домов.
Истираемость — показатель, который определяет изменение в объеме и массе материала под воздействием истирающих усилий. Истираемость напрямую зависит от прочности материала: чем выше прочность, тем ниже истираемость.
Применение бетона.
В зависимости от состава и технологии производства бетонных смесей меняются характеристики бетона или изделий из бетонной смеси. Область применения бетона в строительстве очень широка - от фундамента при возведении зданий и сооружений различного назначения до отделки зданий элементами декора как снаружи, так и внутри и соединения (швы) бетонных изделий и конструкций. Дороги (асфальт), взлётные полосы на аэродромах, речные и морские плотины, дамбы и причалы, в том числе и подводные сваи и другие элементы, защитные сооружения у военных (различного назначения) и ещё очень большой список сфер, где применяют бетон (бетонные смеси).
