Бетон – что это такое?

Бетон — это искусственный каменный материал, который получают путем формования и затвердевания правильно подобранной смеси. В состав этой смеси входят вяжущее вещество, вода, а также мелкие и крупные наполнители. Все это подвергается обязательному уплотнению. В некоторых случаях используются специальные добавки. Например, в случае асфальтобетона вода вообще не используется.

Когда появился бетон

Ученые не знают, когда и кто впервые начал смешивать размоченную землю или глину с камнями. Единственные имеющиеся данные получены от археологов — бетон был найден в зданиях, возраст которых насчитывает около 6 000 лет. Первые образцы были найдены в Древней Месопотамии, а Древний Рим использовал бетон во многих своих зданиях. Согласно археологическим исследованиям, история бетона началась со смеси гравия и красной природной извести: пол из этого материала толщиной 25 см был найден в древней хижине на берегу Дуная. Однако такой извести в этой местности нет — ее пришлось бы доставлять по реке на расстояние до 400 км. Это показывает, что древние строители хорошо знали бетон, его преимущества, свойства и способы его изготовления, несмотря на трудности, связанные с этим.

Бетон имеет долгую и разнообразную историю в странах Азии — от Великой китайской стены до древних храмов в Индии. Использование извести в качестве связующего вещества улучшало его физические свойства, а богатые строители добавляли в бетон яичные желтки. В Африке для изготовления бетона использовалась глина. Ученые утверждают, что этот материал использовался задолго до даты, установленной археологами, но от этого периода не сохранилось никаких сооружений.

Классификация марок бетона

Марка бетона по прочности

Для определения прочности мы используем кубические образцы материала с ребром 150 мм, которые высушиваются естественным образом в течение 28 дней. Затем они подвергаются испытанию на сжатие для определения класса прочности. Существуют марки от m50 до m1000, которые различаются по использованию и свойствам.

М50–М100 — самый нежный материал хорош для оштукатуривания стен, заполнения щелей в конструкциях, которые не будут подвергаться большим нагрузкам, например, во время подготовительных работ по укладке дорожного полотна или фундамента.

М100–М150 — эта бетонная смесь идеально подходит для работ, не требующих высокой прочности, таких как заливка под фундамент или установка бордюров. Она также может использоваться для зон с малой проходимостью, таких как дорожки, террасы и стяжка пола.

М200–М250 —этот материал более прочный и может использоваться для изготовления бетонных полов, лестниц, бордюров, дорожек, тротуаров. Если грунтовые воды находятся низко, а почва стабильна, его также можно использовать для строительства ленточного фундамента.

М300  — отличный выбор для фундамента, монолитного строительства малоэтажных зданий. Он очень прочен, что делает его идеальным для подпорных стен, заборов и лестниц. Бетон также используется для заливки площадок и дорожек. Эти конструкции служат долго благодаря прочности и устойчивости бетона к влаге.

М350 — Этот бетон идеально подходит для тяжелых строительных проектов, таких как высотные здания, полы, колонны и железобетонные изделия. Его также можно использовать для изготовления чаш бассейнов.

М400–М550 — Этот материал очень прочен и может использоваться для строительства мостов, плотин, взлетно-посадочных полос и банковских хранилищ.

Марка бетона по водонепроницаемости

Готовый состав имеет поры, которые пропускают воду и воздух. Чем меньше поры, тем выше водонепроницаемость. По степени водонепроницаемости бетон маркируется буквой «w» с цифровым индексом водонепроницаемости:

W2, W4 — обладает самой высокой проницаемостью, он подходит только для внутренних работ и строительства, где гидроизоляция не является проблемой.

W6 — сниженная проницаемость означает, что конструкции могут поглощать умеренное количество влаги, что делает это решение идеальным для большинства проектов.

W8 — смесь идеально подходит для объектов, требующих высокой водонепроницаемости, например, при отделке плавательных бассейнов.

W10–W20 — раствор обладает высокой устойчивостью к влаге, что делает его идеальным для сложных гидротехнических сооружений.

Марка бетона по морозостойкости

Морозостойкость материала обозначается буквой «f», за которой следует число, от f25 до f1000. Для определения морозостойкости образца материал подвергается замораживанию и оттаиванию до тех пор, пока его прочность не составит не менее 95%. Материалы с индексом ниже f50 подходят только для использования внутри помещений, а материалы с индексом от f50 до f150 обладают достаточной морозостойкостью для использования в умеренном климате. Материалы с индексом от f150 до f300 подходят для использования в климате с суровыми зимами, а материалы с индексом от f300 до f500 могут использоваться для строительства в районах с переменным уровнем воды, например, гидротехнических сооружений в море. Материалы с индексом выше f500 используются очень редко, за исключением случаев, когда необходимо построить объекты, которые будут служить более ста лет. Индекс морозостойкости особенно важен для строительства на очень влажных почвах, или когда колебания температуры могут оказать негативное влияние на устойчивость конструкции.

Истираемость бетона

Истираемость относится к способности материала изменять форму под действием внешних сил. Важным параметром в дорожном строительстве является сопротивление бетона силе трения. От этого свойства напрямую зависит срок службы дорожного покрытия на шоссе, тротуаре или другом участке с высокой интенсивностью движения. Степень истирания определяется значением «g», которое рассчитывается по трем категориям и напрямую соответствует твердости и плотности.

низкая истираемость — G1,

средняя истираемость — G2,

высокая истираемость — G3.

Из чего состоит бетон

При выборе состава бетона необходимо учитывать следующие ингредиенты: цементный порошок, песок, заполнители (гранит, известняк, гравий) и добавки.

Цемент

Связующий компонент в растворе, цемент, придает бетону прочность. Качество сырья, используемого для изготовления цемента, определяет прочность состава. Для строительства коттеджей, хозяйственных построек и других малоэтажных зданий обычно используются марки м400 и м500. Важно отметить, что со временем цемент может потерять часть своей прочности. Через один месяц прочность вяжущего снижается на 10%. Через шесть месяцев она снижается на 50%. После года продукт не следует использовать для сложного строительства.

Песок

Для приготовления бетонного раствора необходимо использовать песок. В некоторых случаях можно заменить часть сырья шлаком. Лучше всего использовать крупнозернистый речной песок, не содержащий вредных примесей. Если приходится использовать мелкозернистый речной песок, его необходимо предварительно очистить от ила, глинистых частиц и почвы, так как эти компоненты могут снизить адгезионные параметры состава. Перед началом любых строительных работ сначала просеивайте песок.

Заполнитель

Лучшим заполнителем для строительного раствора является щебень с фракциями 5–35 мм. Поверхность заполнителя должна быть шероховатой для улучшения сцепления с цементом и повышения прочности состава. Для повышения плотности рекомендуется использовать заполнители с разным размером фракций. Компоненты должны быть чистыми; материал следует насыпать на уплотненную бетонную площадку или расстелить брезент.

Основные варианты щебня, используемого в качестве добавки:

Известняк. Качество каменного состава высокое, однако устойчивость материала к морозу и влаге низкая, что ограничивает его применение внутри помещений. Состав с известняковым заполнителем разрушается при использовании на открытом воздухе.

Гравий. Одним из самых популярных материалов, используемых при строительстве индивидуальных домов, является гравий. Он характеризуется средней прочностью и низкой стоимостью. Это также очень прочный материал, экологически чистый и доступный в фракциях 5–70 мм, что делает его универсальным для строительства внешних и внутренних конструкций.

Гранит. Чрезвычайно прочный заполнитель, характеризующийся долговечностью, низким водопоглощением и высокой морозостойкостью.

Добавки

Пластификаторы

Различные виды пластификаторов могут быть использованы для изменения свойств бетона, например, для придания ему морозостойкости или водонепроницаемости. При использовании правильного типа и количества пластификатора отрицательные температуры не повлияют на схватывание раствора, а его пластичность или вязкость можно увеличить. Однако важно использовать пластификаторы только в случае крайней необходимости и тщательно следовать всем инструкциям.

Фибра строительная

Если вам требуется тонкая стяжка или стяжка на неустойчивом основании, в бетонную смесь следует подмешать армирующие волокна. Эти волокна изготавливаются из поливинилхлорида и полипропилена, и хотя их прочность невысока, они прекрасно предотвращают растрескивание бетона. Стандартные фундаменты и стяжки не нуждаются в армирующих волокнах.

Виды бетона

Существуют различные типы вяжущих, используемых в бетоне, включая цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетонные и пластобетонные (полимербетонные).

Различные виды бетона используются для разных целей. Наиболее распространенные типы используются для промышленных и гражданских зданий, а специальные типы, такие как гидротехнический, дорожный, изоляционный и декоративный бетон, применяются для конкретных целей. Некоторые виды бетона устойчивы к воздействию химических веществ, тепла или звука, а другие могут защитить от ядерного излучения.

Объемный массовый бетон классифицируется по плотности, при этом баритовые, магнетитовые и лимонитовые тяжелые типы имеют плотность более 2500 кг/м. Гравий и щебень относятся к легким видам с плотностью от 500 до 1800 кг/м. Керамзитобетон, пенобетон, газобетон, арболит, вермикулит и перлит относятся к особо легким видам бетона с плотностью менее 500 кг/м.

Существует три вида бетона, различающихся по содержанию вяжущего и заполнителей: тощий бетон, жирный бетон и товарный бетон. Тощий бетон имеет пониженное содержание вяжущего и высокое содержание крупного заполнителя. Жирный бетон имеет повышенное содержание вяжущего и пониженное содержание заполнителя. Товарный бетон имеет соотношение заполнителей и вяжущего в стандартной рецептуре.

Обычный бетон

Прочность обычного бетона может составлять от 10 до 40 мпа. Этот тип бетона изготавливается путем соединения цемента, воды и заполнителей, таких как песок или гравий. Используемые заполнители должны быть размером от 6,5 до 38 мм. Время схватывания обычного бетона может составлять от получаса до полутора часов, в зависимости от свойств цемента и местных погодных условий.

Высокопрочный бетон

Прочность на сжатие высокопрочного бетона значительно выше, чем у обычного бетона. Это достигается за счет снижения водоцементного отношения до 0,35 и добавления в смесь кремнеземистого наполнителя и суперпластификаторов. Кремнеземный наполнитель предотвращает образование кристаллов гидроксида кальция, а суперпластификаторы улучшают обрабатываемость. Высокопрочный бетон также имеет более высокий модуль упругости, что повышает устойчивость и уменьшает прогиб. В результате его можно использовать в более широком диапазоне применений. Высокопрочный бетон чаще всего используется в высотных сооружениях и длинных мостах. Он особенно эффективен при строительстве фундаментов, сдвиговых стен и колонн на нижних этажах, которые испытывают большие нагрузки. Использование высокопрочного бетона также позволяет уменьшить размеры колонн и балок. Например, в 50-этажном сооружении с колоннами диаметром 1 метр диаметр колонн уменьшится на 33% при переходе с бетона марки 28 mpa на бетон марки 55 mpa.

Железобетон

Железобетон обычно используется в строительстве фундаментов, балок, плит, колонн и стен. Он также используется в каркасах. Этот вид бетона изготавливается путем введения в материал стальных стержней или стальных прутьев, чтобы они вместе противостояли любым силам, действующим на конструкцию. Арматурный материал помогает воспринимать растягивающие, сдвиговые и сжимающие напряжения. Прочность бетона на сжатие и прочность стали на растяжение помогают этому элементу выдерживать высокие уровни напряжения на протяжении длительных пролетов. Обычный бетон (без встроенной стали) не выдерживает высоких уровней растягивающих напряжений, возникающих при землетрясениях, ветрах или вибрациях, поэтому он не подходит для многих строительных конструкций.

Гипсобетон

Гипсобетон используется в различных областях, в том числе в качестве подложки и верхнего напольного покрытия. Он представляет собой смесь портландцемента, гипса и заполнителя. Помимо выравнивания пола, он может использоваться для возведения стеновых блоков и панелей в ненесущих конструкциях и ограждающих конструкциях зданий. По весу гипсобетон можно разделить на три группы: сверхлегкий со средней плотностью менее 500 кг/м3, легкий со средней плотностью менее 500–1800 кг/м3 и нормальный со средней плотностью менее 1800–2500 кг/м3. Легкий гипсобетон изготавливается с использованием пористых природных (известняк, пемза) и синтетических материалов (керамзит, вермикулит). Гипсобетон нормального веса содержит мелкий (природный песок) и крупный заполнители (щебень и гравий).

Полимерный бетон

Полимербетон — это вид бетона, в котором вместо цементно-гидратных вяжущих используются полимерные вяжущие. Он известен своим уникальным сочетанием свойств, которые включают высокую прочность на сжатие, быстрое затвердевание и низкую проницаемость. Полимерный бетон становится все более популярным благодаря последним достижениям в области материаловедения, которые привели к снижению стоимости.

Цементный раствор

Для получения этого материала смешиваются три основных компонента: цемент, песок, щебень и вода. В зависимости от назначения он подразделяется на различные марки. Широко применяемый раствор м200 может быть изготовлен непосредственно на строительной площадке и используется для заливки фундаментов и других железобетонных конструкций.

Шлакощелочный бетон

Материал этой группы представляет собой камень, который изготавливается путем затвердевания смеси из заполнителей разного размера, молотого шлака и щелочного компонента. Подобные смеси в зависимости от плотности и сферы применения классифицируются как конструкционные, изоляционные и комбинированные.

Ячеистый бетон

Этот искусственный материал изготавливается с использованием минеральных связующих и кремнезема, что позволяет отнести его к категории легких. Он полезен для теплоизоляции, например, бетонных плит, стен и трубопроводных систем, работающих при температуре до 400 градусов Цельсия. Высокотемпературная модификация позволяет работать с трубопроводами при температуре до 700 градусов Цельсия.

Поризованный бетон

Этот строительный материал изготавливается путем смешивания стандартных компонентов с воздухововлекающими добавками. Этот процесс создает повышенную пористость в растворе, которая будет присутствовать в готовом изделии. Поры в готовом камне отличают его от легкого бетона. Поры вызывают снижение плотности и увеличение теплоизоляционных параметров. Такая технология используется в тех случаях, когда невозможно изготовить легкий раствор с требуемой плотностью.

Асфальтобетон

Этот материал изготавливается искусственно путем уплотнения смеси из щебня, песка, минерального порошка и битума.