Бетонная смесь: свойства, состав, виды, марки бетона, характеристика, соответствие нормам ГОСТа и применение

Бетон используется сегодня абсолютно во всех направлениях строительства. Ему могут быть свойственны совершенно разные характеристики, которые зависят от того, с какой целью его изготавливают. Раствор обычно замешивается на строительной площадке, но для достаточной прочности бетонного сооружения его конструкцию возводят из заводского материала, который называется товарным бетоном.

Основные свойства

Среди наиболее важных технологических свойств бетонной смеси следует выделить:

• плотность;
• прочность;
• водонепроницаемость;
• пластичность;
• огнестойкость.

Из них основным показателем выступает прочность, которая выражена в способности сопротивляться разрушению от нагрузок. Увеличение последних разрешено лишь до определенного предела. Прочность материала определяется его маркой. Под ней понимается предел прочности при сжатии кубиков, сторона которых равна 20 см. Они твердеют после заливки в течение месяца. Предел прочности выражается в кг/см².

Ознакомившись с понятием марки, вы сможете узнать, что в документации установлены следующие значения. Для обыкновенного бетона цифра варьируется от 25 до 600. Что касается легкого бетона, то здесь границы нормы от 10 до 300. Прочность зависит от того, насколько активен цемент. На этот параметр влияет качество щебня, песка, воды и гравия, а также условия транспортировки, перемешивания, возраста, укладки и твердения бетона.

Рассматривая свойства бетонной смеси, вы обязательно должны обратить внимание на плотность. Описываемый материал не является совершенно плотным, ведь в нем имеются воздушные поры, образующиеся при испарении воды или проникновении внутрь воздуха. Плотность - это степень заполнения объема твердым веществом. Так, если плотность равна 0,95, то 95% объема - это твердые материалы, а 5% - поры.

Для того чтобы получить плотный бетон, количество воды следует уменьшить, а зерна заполнителей выбрать разной величины. Это поспособствует снижению количества пустот. Среди свойств бетонной смеси следует выделить еще и пластичность. Ее определяет подвижность состава, который при укладке должен заполнить все изгибы, пустоты и раковины. Бетон может быть:

• литым;
• пластичным;
• жестким.

Показатель пластичности смеси оценивается прибором, который называется конусом. Этот инструмент представляет собой стальную форму без дна в виде конуса.

Важным свойством является еще и водопроницаемость. Ее степень характеризуется наибольшим давлением воды, при котором жидкость просачивается через образец. Водонепроницаемость зависит от величины напора воды, плотности и структуры, а также условий твердения, плотности и возраста бетона.

Знакомясь со свойствами бетонной смеси, вы должны будете обратить внимание на огнестойкость. Это способность материала, которая выражена в сопротивляемости к разрушительным факторам, связанным с высокой температурой. Бетон должен выдерживать нормальную эксплуатацию до 250 ˚С.

Помимо этого, необходимо обратить внимание на усадку материала. При твердении на воздухе бетон уменьшается в объеме. Снаружи это происходит быстрее, чем внутри, следствием этого становятся трещины. Усадка, как правило, составляет 0,15 мм на 1 м. Если подобрать состав раствора, можно снизить количество усадки или не допустить ее вовсе.

Особенностью заливки является выделение тепла при твердении смеси. Поэтому в возводимых сооружениях можно наблюдать повышение температуры даже при низких температурах внешней среды. Это свойство позволяет осуществлять бетонирование в зимних условиях без обогрева.

Состав бетона

Для того чтобы добиться нужных свойств бетонной смеси, необходимо придерживаться определенного состава. Обычный бетонный раствор получается при смешивании в определенных пропорциях следующих ингредиентов:

• цемента;
• песка;
• воды;
• щебня.

Соотношение компонентов зависит от желаемого результата. В готовую смесь часто добавляют вещества, призванные улучшить свойства материала. Смесь в этом случае будет отличаться, но основные компоненты будут оставаться неизменными.

Цемент и вода необходимы для обеспечения вязкости раствора и формирования его целостности. Следует контролировать количество жидкости и цемента, а также влажность песка и заполнителей.

Основные виды раствора для наружных работ

Свойства бетонной смеси могут изменяться в зависимости от назначения материала. Среди основных разновидностей бетона, который будет эксплуатироваться снаружи, следует выделить:

• железобетон;
• силикатный бетон;
• асфальтобетон;
• гидротехнический бетон;
• керамзитобетон;
• перлитобетон;
• туфобетон.

Железобетон - это сочетание основного материала с арматурой. Используется смесь во всех климатических зонах, ведь она не теряет свойств до -45 ˚С. Эксплуатация возможна до +60 ˚С. С этим типом материала большинство знакомо по железобетонным плитам, используемым в перекрытиях.

Силикатный бетон - это состав из кремния и извести. В смеси может быть кварц и кремнезем. В качестве заполнителя выступает песок. Такой вид бетона изготавливается методом автоклавирования. Материал обрабатывается паром при температуре от 174 до 198 ˚С.

Довольно плотной смесью является асфальтобетон. Он состоит из:

• минерального порошка;
• песка;
• битума;
• щебня.

Каждая часть отдельно высушивается, а после нагревается до 150 ˚С. По температуре укладки асфальтобетон может быть горячим или вязким, холодным или жидким. Рабочая температура первого достигает 120 ˚С, а последнего не должна быть ниже 10 ˚С. Из такого бетона изготавливаются кровли домов и покрытия дорог.

Среди основных свойств бетонной смеси, которая еще называется гидротехническим бетоном, следует выделить повышенную водонепроницаемость. Из этого материала возводятся здания, которые будут эксплуатироваться в болотистой местности или в регионах, часто подвергающихся наводнениям.

Одним из видов легкого бетона выступает керамзитобетон. Заполнителем здесь является керамзит. Это позволяет снизить стоимость работ, да и масса конструкций получается меньше.

Заполнителем в перлитобетоне выступает перлит. Этот материал относится к классу легких, из него изготавливают бетонные ограды. Наполнителем в туфобетоне выступает вулканический туф. Из такого материала изготавливаются стены и плиты перекрытия.

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.

Виды по классам прочности

Рассматривая основные свойства бетонной смеси, вы должны обратить внимание на прочность. Материал делится по классам прочности на бетоны:

• легкие;
• тяжелые;
• особо тяжелые.

У первых прочность не превышает 1 800 кг/м³, у вторых она варьируется от 1 800 до 2 500, а у третьих значение превышает 2 500 кг/м³ .

Марки бетона и их применение

Свойства бетонной смеси и способы их оценки подлежат изучению в том случае, если вы собрались самостоятельно возводить строительную конструкцию. К способам оценки следует отнести помещение конуса в смесь и определение водопроницаемости материала.

А качество бетона можно определить, обратив внимание на его марку. Наиболее распространенными являются марки от М100 до М550.

Бетон В7,5 (М100) является легким материалом, который используется на стадии заливки фундамента. При помощи этого раствора можно подготовить поверхность и уложить арматуру. В дорожном строительстве такой состав используется при обустройстве бордюров.

Одной из разновидностей легких бетонов, которые еще называются тощими, выступает бетон В12,5 (М150). Областью использования является заливка монолитных плит и фундаментов. Применяются эти материалы очень широко, например, для образования стяжек, когда осуществляется заливка полов, пешеходных дорожек, а также при установке бордюров. Можно использовать смесь и при строительстве оснований для небольших сооружений.

Довольно широкую область строительных работ охватывает бетон В15 (М200). Он имеет высокую прочность на сжатие и используется при строительстве разных подпорных стен, фундаментов, дорожек и при обустройстве площадок. Использовать материал можно и при изготовлении лестниц, а также в строительстве бетонных подушек под бордюры и дорог.

Бетон В20 (М250) по области использования и характеристикам можно сравнить с В15, однако состав может использоваться при изготовлении плит, которые будут подвергаться небольшой нагрузке. Этот материал гораздо прочнее предыдущих образцов. Довольно популярной маркой, которая используется при строительстве свайно-ростверковых и других монолитных конструкций, является бетон В22,5, известный более под маркой М300. Его принято использовать при заливке отмостки, изготовлении лестниц и заборов, а также площадок.

При строительстве многоэтажек для фундаментов обычно используется бетон В25 (М350). Составу свойственна высокая прочность, его можно использовать при производстве пустотных плит перекрытия и балок. Материал получил распространение в монолитном домостроении, а также при изготовлении дорожных плит, чаш для бассейнов, несущих колонн и многого другого. Этот бетон выдерживает высокие нагрузки, благодаря чему широко используется при строительстве зданий коммерческого и общественного назначения.

Средней маркой бетона является В30 (М400). Состав отличается большей стоимостью и быстрым схватыванием, поэтому не столь популярен. Он характеризуется высокой прочностью и надежностью, поэтому является незаменимым материалом при строительстве гидротехнических сооружений и железобетонных изделий, а также банковских хранилищ, к которым предъявляются особые требования. Эта марка бетона рекомендована для объектов с высокими требованиями безопасности. Сюда следует отнести:

• крытые бассейны;
• развлекательные и торговые комплексы;
• аквапарки.

Большой процент цемента в своем составе имеет бетон В40 (М500) и В45 (М550), который имеет высокую прочность и используется в железобетонных изделиях специального назначения, а также гидротехническом строительстве. Для возведения зданий он обычно не применяется.

Характеристики бетона М200 по ГОСТ

Заливку бетонной смеси, основные технологические свойства которой имеют важное значение, необходимо контролировать от начала до конца. На крупных строительных объектах этим занимается прораб. Его опыт позволяет судить о качестве бетона. Например, ему известно, что материал марки М200 относится к категории легких, а его объемный вес и плотность зависят от вида наполнителя. Данный параметр колеблется от 500 до 1800 кг/м^3, подвижность материала изменяется от П2 до П4, показатель морозостойкости равен F100, водонепроницаемость имеет значение W4.

Состав соответствует ГОСТ 10181—2000, согласно которому среди ингредиентов обязательно должны быть:

• крупные заполнители в виде щебня;
• песок;
• цемент;
• вода.

Иногда добавляется пластификатор. Наиболее часто используемая фракция щебня для такого вида бетона 10-20 мм. Если в составе присутствует щебень с более мелким или крупным зерном, его объем не должен превышать 5 %.

Рассматривая состав и свойства бетонной смеси, вы должны обратить внимание на следующее. При изготовлении материалов М200 лучшим компонентом будет являться гранитный щебень, который обладает высокими прочностными характеристиками. Марка камня по прочности не должна быть меньше М800. На качество конечного продукта оказывают влияние не только свойства материалов для изготовления бетонной смеси, но и чистота крупного заполнителя. Если будет замечено присутствие глинистых и пылевидных включений, то это станет препятствием сцеплению щебня с цементом, в результате чего прочность бетона может снизиться до 30%.

Характеристики бетона М450 и его соответствие государственным стандартам

Среди главных свойств тяжелого бетона и бетонной смеси присутствует подвижность. У упомянутой марки данный параметр равен пределу П3 - П5. Теплоизоляционные свойства спадают, когда бетон затвердевает, происходит также повышение морозостойкости и водонепроницаемости. Поэтому можно строить гидротехнические сооружения там, где периодически изменяется уровень воды.

Этот материал имеет высокий уровень прочности и устойчив к морозам. Соответствие классу по последней характеристике - F300. Что касается водонепроницаемости, то смесь относится к классу W8 - W12. Это говорит о том, что использовать дополнительные уплотняющие добавки нет необходимости.

Раствор соответствует ГОСТ-7473. Чаще всего используются образцы категории П2, П3, П4, П5. Изготовить бетон М450 можно из одной доли цемента марки М400, 1,1 части песка и 2,5 частей щебня. Если используется цемент марки М500, то следует соблюсти пропорции: 2,9 части щебня, часть цемента, 1,4 части песка.

Сохраняемость свойств

Оценка сохраняемости свойств бетонной смеси во времени заключается в получении данных об изменении характеристик в течение определенного промежутка. От момента отбора до момента испытания бетонной смеси необходимо соблюдать правильные условия хранения образца.

Определение свойств бетонной смеси позволит понять, насколько хорошо материал сохранится во времени. Изделие может относиться к одному из трех классов, каждый из которых определяет уровень сохраняемости. Разделяют низкий, средний и высокий уровень.

Если раствор был изготовлен на основе быстросхватывающегося цемента, то готовый материал можно отнести к классу С-1, которому свойственна невероятно низкая сохраняемость, равная всего лишь 20 процентам.

Если материал изготовлен из нормально схватывающегося цемента, то его можно отнести уже ко классу С-2, которому свойственна средняя сохраняемость. Она может варьироваться от 20 до 60%.

Если в составе имеются медленно схватывающиеся цементы и компоненты с пониженной температурой, то готовый материал можно отнести к классу С-3 с высоким уровнем сохраняемости - более 60%. У такого материала больше шансов не разрушиться с течением времени.

Особые свойства бетона

Под действием внешних факторов происходит разрыхление структуры, после чего ослабляются связи между элементами. В результате повышается способность к деформациям, увеличивается подвижность. Способность систем изменять свои реологические свойства бетонной смеси под влиянием механических воздействий и восстанавливаться после прекращения воздействия называется тиксотропией.

Тиксотропные свойства бетонной смеси являются одними из основных. Они определяют способность материала разжижаться, а именно: приобретать свойства жидкого тела. Это происходит при периодически повторяющихся механических воздействиях.

Особой характеристикой вязкопластичных свойств бетона является удобоукладываемость. Под ней понимается способность состава под действием приемов и механизмов укладываться в форму и уплотняться.

Согласно ГОСТ 7473-2010, по удобоукладываемости бетоны могут быть:

• сверхжесткими;
• жесткими;
• подвижными.

У первых жесткость более 50 секунд, у вторых она варьируется от 5 до 50 секунд, у третьих жесткость меньше 4 секунд.

Для описания поведения бетона в разных условиях используются реологические свойства бетонной смеси. Среди них следует выделить:

• вязкость;
• предельное напряжение сдвига;
• период релаксации.

Таким образом, знание состава и особых свойств бетонных смесей помогут в будущем использовать растворы без рисков разрушения возведенных конструкций.