Бетон

Здесь речь пойдет об основных характеристиках и свойствах бетона, способах его укладки, сроках схватывания и других качествах этого строительного материала.

Состав бетона

Для изготовления бетонной смеси необходимы четыре основных компонента, замешиваемых в определенной пропорции. Это цемент, песок, щебень, вода. Если в составе смеси нет щебня, то она называется цементным раствором или пескобетоном (только песок здесь более крупный). Весовое соотношение компонентов для приготовления бетонной смеси выглядит примерно так: цемент -1 часть, щебень - 4 части, песок - 2 части, вода - 1/2 части. Например: цемент - 330 кг, щебень - 1250 кг, песок - 600 кг, вода - 180 л. Естественно, эти цифры весьма приблизительны. Их определяют многие факторы: требуемая марка бетона, марка цемента, характеристики щебня и песка, использование пластификаторов других добавок и др.

Основные компоненты бетона - цемент и вода, связывающие все составляющие в единое целое. Важнейшая задача в производстве бетона — соблюдение правильной пропорции этих двух компонентов, так называемое водоцементное отношение. При контакте цемента с водой образуется цементный камень, на первый взгляд, вполне самодостаточный материал. Но все дело в том, что когда цементный камень затвердевает, происходит его деформация, объемная усадка достигает 2 мм/м. Из — за неравномерности усадочных процессов появляются микротрещины, они практически не видны, но прочность и долговечность цементного камня заметно снижается. Именно для уменьшения этих деформаций и вводят в состав заполнители: щебень (крупный заполнитель) и песок (мелкий заполнитель).

Эти заполнители создают структурный каркас, который берет на себя усадочные напряжения, результатом чего является меньшая усадка готового бетона. Повышается прочность, снижается деформация конструкции под нагрузкой, уменьшается его ползучесть. Цемент стоит значительно дороже, чем песок и щебень, за счет которых он значительно удешевляется.

В начале были приведены примерные пропорции основных компонентов бетонной смеси. Теперь переведем весовые доли в объемные и сделаем расчет:

  • Цемент 0.25 м3 (330 кг. Насыпная плотность цемента в среднем 1300 кг на м3)
  • Вода 0.18 м3 (180 литров)
  • Щебень 0.9 м3 (1250 кг. При насыпной плотности 1350 кг на м3)
  • Песок 0.43 м3 (600 кг. При насыпной плотности 1400 кг/м3)

Получаем общий объем 1.76 кубометра. Все это помещается в один куб бетона из-за того, что между отдельными зернами щебенки образуются пустоты, в которую и попадает песок, цемент и вода. При помешивании получается плотная смесь, в которой все поры заполнены, а все заполнители уперлись друг в друга.

Несколько слов о щебне (крупном заполнителе):

По ГОСТу 26633-91, прочность (марка) щебня должна быть примерно в два раза больше, нежели расчётная марка бетона. Делается это из-за того, что проектная (28 суточная) марка бетона всегда значительно ниже, чем его реальная прочность, которую он наберёт через полгода или год. А прочность щебня не растёт со временем.

Основные виды щебня:

  • Известняк. Средняя прочность (марка) 500-600. Отдельные виды известняковых наполнителей (до 800) вполне пригодны, чтобы изготовить бетон, вплоть до марки м-350, но в виду более низкой морозостойкости, известняк, как правило, используют для производства бетонов марок м-100 - м-300.
  • Гравий. Прочность основных видов гравия (800-1000) достаточна для изготовления марки бетона, вплоть до м-450 (хотя обычно, не выше м-400). Самый распространённый вид наполнителя. Обладает всеми необходимыми качествами для получения большинства бетонных смесей.
  • Гранит. Наиболее прочный из перечисленных наполнителей. Из дополнительных преимуществ перед предыдущими имеет более высокие показатели (м до 1400), низкое водопоглощение и, в следствие этого, повышенную морозостойкость.

В информационных материалах, прайс — листах, бетон указывается с цифровым и буквенным индексом:

М - марка, В — класс, П — подвижность, W - водонепроницаемость , F – морозостойкость.

Прочность, марка и класс бетона. Методы определения, контрольные пробы.

При выборе марки бетона можно доверить строителям, а можно попытаться разобраться самостоятельно.

Цифры марки бетона (м-100, м-200 и т.д) обозначают (усреднённо) предел прочности на сжатие в кгс/см3. Проверку соответствия необходимым параметрам осуществляют при помощи специального пресса, направленного на сжатие кубиков или цилиндров, отлитых из пробы смеси, и выдержанных в течение 28 суток естественного затвердевания.

Класс бетона – в чем-то похож на марку, но с небольшим отличием: в марках используется среднее значение прочности, в классах - прочность с гарантированной обеспеченностью с коэффициентом вариации 13%. При наличии проектной документации, в ней указывается, какого класса бетон должен использоваться. В соответствии со СТ СЭВ 1406, все современные проектные требования к бетону указываются именно в классах.

Чтобы определить, соответствует ли бетон, который Вам привезли, тому, который Вы заказывали, можно сделать следущее: при разгрузке бетона, взять пробу и отлить пару-тройку кубиков размером 10х10х10 см или 15х15х15 см. Для их изготовления подойдут деревянные дощечки. Перед заливанием бетон в формы, ящички лучше увлажнить, чтобы сухое дерево не забрало много влаги из бетона. Залитую смесь необходимо проштыковать куском арматуры или чем-то подобным, чтобы в залитой пробе не образовались незаполненные места (раковины), вышел лишний воздух и смесь уплотнилась. Так же можно уплотнить смесь ударами молотка по бокам ящичков. Отлитые кубики храните при средней температуре (около 20 градусов) и высокой влажности (около 90%).

Через 28 дней можно принести все это в любую независимую лабораторию. Там выяснят, соответствует ли бетон заявленной марке или не соответствует. Не обязательно ждать 28 дней, для этого существуют промежуточные стадии твердения в возрасте 3, 7, 14 суток. В течение первых 7 дней бетон набирает около 70% расчётной прочности (при условии нормальной температуры). В сырое и холодное время года сроки схватывания бетона и период его твердения существенно увеличиваются.

При заборе и хранении проб важно:

  • Не разбавлять бетон водой в автобетоносмесителе.
  • Брать пробы непосредственно с лотка бетоносмесителя.
  • Тщательно уплотнять бетонную смесь в формах штыкованием
  • Хранить пробы в надлежащих условиях, лучше в прохладном подвале или просто в тени.

Если Вы не взяли пробы, можно обратиться в независимую лабораторию, которая проведет замер прочности на месте, применяя неразрушающие методы исследования прочности: проверка ударного импульса прибором склерометром («простучать бетон»). Так же используются ультразвуковые и иные методы определения прочности.

Удобоукладываемость, подвижность, осадка конуса.

В принципе, все эти понятия говорят об одном и том же. Обозначается в накладных и в паспортах бетонной смеси в виде буквы П с коэффициентом от 1 до 5 (например, П-3) либо так: осадка конуса 10 — 15 см.

Для стандартных монолитных работ используется бетон подвижности П-2 - П-3. При заливке густоармированных конструкций, узких опалубок, колонн и прочих подобных узких полостей, труднодоступных для заполнения, желательно использовать бетон с подвижностью П-4 и выше (осадка конуса 16-21 см). Подобная бетонная смесь может называться литой. Подобные виды бетонной смеси хорошо переносят укладку в опалубку без использования вибратора. Такую же подвижность бетона стоит выбрать, если для укладки бетонной смеси используется бетононасос.

Другое понятие — жесткость бетона. Обозначается буквами Ж1-Ж4. Жесткий (тощий) бетон используется, в основном, в дорожном строительстве. В нем снижено содержание воды и цемента.

Чтобы увеличить подвижность бетона, для облегчения заливки или при отсутствии вибраторов, некоторые строители разбавляют бетон водой, чего делать не стоит. Нарушая отношение между водой и цементом, даже незначительным количеством воды, можно существенно снизить прочность бетона на одну — две марки. Например, бетон расчетной марки м-300, при разбавление его водой, легко может стать м-100 или м-200.

Коэффициент морозостойкости бетона.

Морозостойкость бетона обозначается буквой F с цифрой от 25 до 1000 и показывает число циклов замораживания-размораживания, при котором бетон сохраняет свои изначальные прочностные харктеристики (с допустимыми отклонениями). Переходы бетонной конструкции из «мокрого» состояния в замерзшее и обратно, представляют собой циклы замораживания — оттаивания.

Но не все так страшно, просто это написано для того, чтобы понимать природу процесса.

Бетоносмесительные узлы и бетонные заводы проводят испытания контрольных образцов в критических режимах. Для этого бетонный кубик практически вымачивают в воде (или специальном растворе) и сразу замораживают до -18. Делают промежуточные замеры вплоть до достижения критической точки, потери расчетной прочности. Полученный коэффициент F показывает число циклов вода — лед. В таком режиме частично работают фундаменты многих гидротехнических сооружений.

Для увеличения морозостойкости в бетон могут добавляться воздухововлекающие добавки. Но при добавлении их сверхнормы, для данной марки бетона, может уменьшиться его прочность. Самый хороший результат можно получить, используя в замесе бетона гидрофобный или напрягающий цемент.

Для обычного строительства среднестатистическая морозостойкость составляет F100 – F200.

Коэффициент водонепроницаемости.

Свойство бетона не пропускать через себя воду под давлением называется водонепроницаемостью бетона. Обозначается буквой W (W4,W8, W12, от 2 до 20).

Для повышения водонепроницаемости, в бетон при его изготовлении добавляют уплотняющие и гидрофобизирующие добавки, а также используют все тот же гидрофобный или напрягающий цемент.

Положительные стороны бетона с высоким коэффициентом W:

  • Возможность строительства подвалов в районах с высоким уровнем грунтовых вод без дополнительной гидроизоляции.
  • Такой бетон не боится морозов и оттепелей. У него очень высокие коэффициенты морозостойкости и он рассчитан на многолетнее использование в обычных условиях. Такое свойство важно для открытых, незащищённых конструкций, таких как бетонные дорожки, отмостки, ленты заборов, для свайных фундаментов на влагонасыщенных грунтах.

Отрицательные стороны бетона с высоким коэффициентом W:

  • Стоимость такого бетона существенно дороже.
  • Быстрое время схватывания, в результате чего смесь может затвердеть раньше, чем ее уложат.
  • Немногие заводы способны обеспечить и гарантировать подобное качество смеси.

Есть возможность самостоятельного применения специальных добавок, но никто не даст гарантии, что они введены в нужных пропорциях и тщательно перемешаны. Чаще всего об ошибках узнается лишь в потом, в процессе эксплуатации: там потекло, там треснуло.

И напоследок, несколько слов о том, от чего бетон может потерять свои качества:

  • Если бетон разбавлен водой на объекте. Густой бетон укладывать труднее, чем жидкий. Избыточная вода в бетонной смеси не вступает в реакцию с цементом (цемент забирает столько воды, сколько ему необходимо). Эта лишняя вода остается в бетоне в свободном виде. За счет того, что она испаряется, высыхает, в структуре бетона появляются пустоты и поры. В результате снижается марочная прочность бетона.
  • В результате "сваривания" бетона, происходящего из-за увеличенного времени миксера в пути, несвоевременной разгрузки, жаркой погоды и т.д.
  • В результате некачественного уплотнения бетонной смеси (укладка без вибрирования). В итоге, появляются воздушные поры, пустоты, раковины. Если их не устранять вибрированием, может существенно снизиться марка бетона.