Свойства бетонов, влияющие на их эксплуатационные характеристики

Свойства бетонов, влияющие на их эксплуатационные характеристики

Различие видов бетонов и их свойств позволяет подобрать материал с необходимыми механическими параметрами и стойкостью к физико-химическим воздействиям. Классификация на марки и классы бетона дает представление обо всех необходимых характеристиках, таких прочность, степень морозоустойчивости, водонепроницаемости, жаро- и термостойкости.

Как определить плотность строительного материала?

Таблица пропорций марки бетона, песка и щебня.

Средняя плотность бетона является важной характеристикой, определяемой как отношение его массы к объему. За единицу измерения данного параметра принимают г/см³, кг/м³ или проценты. Если брать во внимание эту величину в процентном выражении, то она будет составлять менее 100%. Ее влияние на качество изделия является прямо пропорциональным, то есть при высоком исследуемом показателе материала его прочность увеличивается.

Для вычисления средней плотности строительного материала в виде куска, имеющего поры (но не пустоты), можно воспользоваться формулой (1): рс = m / Ve, где:

• m это обозначение массы материала (г, кг),
• Ve объем строительного материала (в куске), который измеряется в см³ или м³.

Определяемый показатель необходим для исследования пористости изделия и его теплопроводности.

Какие добавки и соотношения основных компонентов оказывают влияние на плотность и пористость бетона?

Одновременно с процессом испарения ненужной воды происходит увеличение плотности. Для этого можно специально использовать пуццолановый портландцемент, который является расширяющимся глиноземистым цементом. После его застывания не происходит образования пустот, поэтому уровень исследуемого показателя увеличивается.

Расчет объем бетона для фундаментов разных типов.

При уменьшении объема используемой воды и увеличении количества цемента происходит рост показателя. В результате применения полученного бетона процесс укладки усложняется.

Большое влияние на структуру изделия оказывает наличие добавок-пластификаторов, улучшающих раствор. Требуется различать характеристики раствора и готовой продукции, вычисляя показатель средней плотности. Ее не трудно вычислить, если знать соотношения используемых компонентов, например, наполнителей и цемента.

Когда завершается схватывание бетона, следуют процесс набора прочности и испарение излишка воды. Готовое изделие имеет меньший вес, чем смесь. Данное расхождение связано с используемым количеством воды и цемента. В связи с увеличением воды и уменьшением доли цемента в смеси готовый состав выходит более жидким.

Как получить бетон с оптимальной средней плотностью?

Получить максимальное значение средней плотности бетона можно, если производить тщательный подбор зернового компонента, который позволяет сделать пустоты меньше. При создании любых строительных конструкций, которые изготавливаются монолитным методом, нельзя избежать образования в их структуре пустот.

Таблица классов легкого бетона.

С целью повышения качества укладки материала при строительстве соотношение вода/цемент обязательно снижают. Поскольку при снижении воды в бетонном растворе происходит увеличение отношения массы вещества к объему вещества, то проведение строительных работ будет трудоемким. Вместе с тем необходимо использовать специальное оборудование, которое представляет собой вибрационный уплотнитель.

За счет применения добавок-пластификаторов пластичность бетонной смеси повышается, как и характеристики готового бетона. Первоначально за счет добавок смесь уплотняется, а избыток воды удаляется. Этого можно добиться при вакуумировании бетона. Данным способом производят качественную укладку покрытий полов промышленных объектов или открытых площадок, а также дорог.

Использование метода характерно исключительно для растворов с силикатоцементными или шлакосиликатцементными добавками. Остальные случаи связаны с проведением подобных работ на основе результатов, полученных во время предварительного испытания.

Определить плотность бетона можно, учитывая все показатели, характерные для смешиваемых компонентов. Наиболее эффективно на практике используются материалы, которые создаются согласно государственным стандартам, когда исследуемая характеристика заранее известна.

Как заполнитель бетонной смеси влияет на плотность материала?

Схема зависимости теплопроводности от плотности бетона.

Обычно на среднюю плотность бетона оказывают влияние такие параметры, как:

• насыпная плотность,
• зерновой наполнитель,
• расходы вяжущих веществ и воды.

Любая строительная смесь имеет в своем составе песок и наполнитель. Практически всегда изменение объемной массы используемого песка происходит в небольшом диапазоне. С большей интенсивностью происходит изменение массового отношения этого материала к прочим составляющим частям раствора. Поэтому влияние заполнителя на среднюю плотность является наибольшим.

Для более детального рассмотрения данного вопроса следует учитывать, что зависимость плотности бетона от заполнителя определяется превышением его доли над объемом всех остальных компонентов смеси. Для большинства видов изделий характерна наибольшая величина показателя собственной объемной массы.

Наличие легких заполнителей в структуре исследуемого строительного материала предполагает минимальную плотность материала. За счет этого объемная масса изделия снижается. Применение заполнителей с наибольшей плотностью происходит чаще, так как конструкция предполагает определенную необходимую прочность.

Такая классификация построена на основе зависимости от массы заполнителя, который применяется в процессе изготовления бетона. Если в качестве заполнителя выступают гранит, известняк, доломит, то при прочности материала 60МПа либо 600 кгс/см² средняя плотность составляет от 2200 до 2400 кг/м³. Данный вид изделий это тяжелый бетон.

Различные характеристики бетона

Выбирая нужный вид этого материала, нужно помнить, что у него имеются различные характеристики. Наиболее известной является марка бетона. Этот материал изготавливается по определённой рецептуре из определённых марок цемента.

Хотя вполне возможно подготовить нужную строительную смесь самостоятельно, тем не менее далеко не всегда её можно сделать строго в соответствии с технологией. Наиболее качественными являются бетонные смеси, сделанные в производственных условиях.

Обозначение марки состоит из соответствующей буквы и целого числа. Существуют разновидности от М50 до М1000. Однако для практических целей наиболее часто применяется только часть из них: от М100 до М400.

Более точной характеристикой прочности является указание класса цемента. Обозначение состоит из буквы и предельно допустимого давления на этот вид бетона, выраженного в МПа. Существуют классы от В3,5 до В60. Считается, что нагрузку, указанную в цифровой части обозначения, затвердевший материал выдержит не меньше, чем в 95% случаев. Обычно применяется материал с характеристиками от В7,5 до В35.

Марка и класс бетона считаются наиболее важными, однако используются и дополнительные характеристики.

Для обозначения морозостойкости используется «F». Этот показатель говорит о том, сколько циклов заморозки и разморозки может выдержать материал, не теряя при этом своей прочности. Применяется материал с характеристикой морозостойкости. Находящейся в пределах F25-F1000. Этот параметр имеет особенно важное значение при строительстве опор мостов во влажных почвах. При слабой морозостойкости это сооружение скоро предстанет перед угрозой разрушения.

Существуют специальные добавки, которые применяют при изготовлении. Они увеличивают способность материала выдерживать сильные холода и большое количество циклов заморозки. Однако при чрезмерном использовании существенно уменьшают прочностные характеристики бетона. Для умеренной климатической зоны чаще всего используют материал с морозостойкостью F100-F200.

Ещё одна важная характеристика – это водонепроницаемость. При этом рассматривается разрушительное воздействие воды, проникшей внутрь бетонных трещин под давлением и превратившейся в лёд. Это качество обозначается литерой «W». Выпускаемый бетон может иметь такую характеристику в пределах W2-W20.

Для того, чтобы усилить сопротивляемость, могут использоваться специальные гидрофобные добавки. При наличии высокой водостойкости появляется возможность сэкономить на обеспечении гидроизоляции для строительных конструкций, находящихся ниже уровня воды.

К числу важных характеристик относится плотность, чем она выше, тем более крепким является цемент. Обычно снижение происходит из-за следующих причин:

1. Пористость материала (зависит от того, насколько качественным было изготовление бетона).
2. К ухудшению качества приводит недостаточно тщательное перемешивание состава.
3. Если какая-то часть воды не вступила в реакцию с другими компонентами, то она постепенно испаряется. Это приводит к образованию пустот.

Каждый состав имеет особенности при укладке в труднодоступные места. Для этой цели иногда применяют бадьи с кранами, сделанные специальным образом. Помощь в таких случаях может оказать использование механизмов, создающих вибрацию.

Вес бетона в зависимости от его марки (средняя плотность бетона)

В таблице ниже есть описание различных марок бетона по средней плотности в кг/м3. К каждому товару идёт нормативная документация, в которой можно найти маркировку. Наиболее известными марками считаются:

• M100 – подходит для выполнения дополнительных и вспомогательных работ. Может служить основой при установке бордюрного камня, прокладывании трасс и автомагистралей, кладется в основу под сборный фундамент или монолит. Удельный вес этого типа в среднем 2,34 т/м3;
• М150 подходит для строительства небольших и облегченных сооружений, автомобильных дорог, монтажа стяжек пола. Плотность марки М150 может быть от 2,36 д 2,37 т/м3; – одна из самых востребованных марок, которой можно найти применение практически в любой сфере. Плотность тяжёлого бетона М200 – показатель 2,375 т/м3. Он в меру прочный, имеет оптимальное соотношение цены и качества, не боится сильных морозов. Используется для закладки фундамента, в производстве плиток, пешеходных дорожек, плит и ступеней для лестничных пролетов и различных железобетонных конструкций. Марке М200 не страшны значительные изменения давления; – вид, по качеству и характеристикам схожий с маркой М200, но имеет еще более высокую прочность. Изготовленные из него плиты получают хорошую несущую способность, постоянно используются в строительстве; – марка с плотностью 2,4-2,41 т/м3, используется в производстве лестниц, свай, заборов, балок, стен, при закладке фундамента; – используется для возведения необычных, упрочненных сооружений, бассейнов, взлетных полос для самолетов из-за его большого удельного веса. Плотность марки 2,42-2,43 т/м3, что в среднем гораздо выше, чем у марки М400;
• M400 – марка, созданная специально для производства различных несущих конструкций будущих сооружений. Цемент нужен для изготовления балок, свай, перемычек, коллекторов, мостов, тоннелей, плотин. Его удельный вес 2,4 т/м3.

Для производства элементов, испытывающих сильнейшие нагрузки, используется марка М450 или В35. Плотность бетона В35 составляет 2500 кг/м3.

Основным параметром для выбора цемента служит именно марка, она способна сразу сказать о многих его качествах и свойствах, возможностях выполнять определённые функции. Поэтому при выборе цементной смеси нужно сразу спрашивать его марку (подробнее). Существует множество различных характеристик бетона, которые не менее важны, включая стойкость к морозам, подвижность, водонепроницаемость и другие. Но часто на них обращают внимание уже вторым делом.

Процесс отвердевания цементной смеси длиться 28 суток. За весь период будущий бетон будет менять свою прочность, максимально твердым он станет лишь в конце. На каждом отрезке времени за этот период твердость будет меняться. Практически за один месяц цемент может стать прочнее на 70%. Спустя полгода прочность будет еще выше.

Плотность бетона

Плотность бетона – соотношение массы смеси («кг» или «т») к ее объему (м3). При маркировке характеристика плотности обозначается буквой «D» и указывается в кг/м3. Плотность зависит от:

• заполнителя;
• марки цемента;
• пропорций;
• размера песчинок и типа гравийного заполнителя;
• количества и качества воды;
• условий набора прочности (условия высыхания);
• используемых добавок.

По этому параметру бетон делится на:

1. Особо легкий – меньше 500 кг/м3;
2. Легкий, когда показатель плотности варьируются от 500 до 2000 кг/м3;
3. Тяжелый бетон имеет плотность от 2000 до 2500 кг/м3;
4. Особо тяжелый – плотность от 2500 кг/м3 и выше.

К особо легким бетонам относят: вермикулитобетон, газобетон, газосиликат, пенобетон, пеносиликат, газозолобетон. К легким: аглопоритобетон, шлакопемзобетон, перлитобетон, керамзитобетон и т.д. Тяжелый бетон – это всегда смесь на щебне или гравии, а особо тяжелый – железобетон, при создании которого используют армирующую сетку из арматуры различного диаметра.

Как определить морозостойкость?

Рассмотрим, как определяют марку бетона по морозостойкости. Для этого руководствуются нормами ГОСТ 10060-2012, согласно которым изготавливают образец в форме куба со сторонами от 100 до 200 мм. Полученный кубик насыщают водой или специальными добавками и замораживают температуре -18℃. В зависимости от материала насыщения различают базовые и ускоренные методы определения показателя. Базовые бывают двух видов:

• Первый F1 – в качестве среды насыщения и оттаивания применяется только вода. Испытания могут проводиться для любых типов бетонов, за исключением материалов, которые используются для аэродромных и дорожных покрытий.
• Второй F2 – средой насыщения при этом методе является вода, средой оттаивания служит 5%-ный раствор хлорида натрия. Испытания проводятся для смесей, которые применяются в аэродромном и дорожном строительстве.

Помимо базовых методов, марка бетона по морозостойкости определяется двумя ускоренными способами. В обоих случаях средой насыщения и оттаивания является хлорид натрия, но при одном из методов для заморозки применяют воздушную среду, при другом – хлорид натрия при температуре -50℃. Первый метод подходит для испытания всех бетонов, кроме легких или материалов для дорожных и аэродромных покрытий. Второй тип выбирается для всех бетонов, за исключением легких.

Лабораторные исследования можно совмещать с визуальным определением характеристик материала. О низкой морозоустойчивости могут свидетельствовать трещины в застывшем бетоне, расслаивание смеси, наличие в ней крупных частиц.

Советы по работе с бетоном М75

В процессе замеса и укладки жесткие цементные смеси требуют знания правил работы с ними. Бетон марки М75 довольно часто применяется в частном строительстве, так как демонстрирует хорошие показатели усилия на сжатие (до 75 килограммов силы на квадратный сантиметр площади). Этого достаточно для гарантии надежности и долговечности конструкции. Нагрузки на изгиб/растяжение компенсируются армированием.

О чем нужно помнить:

• Для снижения нагрузки берут небольшую бетономешалку и ручной вибратор с наконечником соответствующего диаметра.
• Между слоями, залитыми в разное время, схватывание будет плохим. Поэтому необходимо армирование либо заливка (засыпка) за один раз.
• При ручной трамбовке больше 30 сантиметров слоя заливать нежелательно.
• После заливки и трамбовки смесь укутывают гидроизоляцией – накрывают полиэтиленовой пленкой, к примеру, чтобы избежать преждевременного схватывания бетона. Зимой конструкцию нужно утеплить.
• Опалубка должна быть очень прочной, чтобы выдержать заливку и вибрацию, трамбовку.
• После демонтажа опалубки вид фундамента будет не очень эстетичным – это нормально, все несовершенства будут сглажены отделочными работами.

Водоцементное отношение – очень важный параметр для замеса правильной бетонной смеси с нужными характеристиками. Поэтому всегда до начала приготовления раствора нужно все тщательно просчитывать, чтобы получить желаемый результат.