Марки монолитного бетона

Марки монолитного бетона

Технология монолитного строительства набирает в России обороты популярности и практически полностью вытеснила затратную технологию «кирпичного» строительства малоэтажных и многоэтажных зданий.

При этом для строительства зданий и сооружений либо их отдельных элементов можно использовать не все типы бетонов, а лишь определенные марки монолитного бетона, произведенные в соответствии с требованиями действующего нормативного документа – ГОСТ 26633-2012 и устаревшего, но еще актуального документа – ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые».

В данном документе описаны все существующие марки тяжелого бетона. В то же время далеко не все марки могут и используются для заливки стен, колонн, перекрытий и других элементов. О применяемости определенных марок бетона в монолитном строительстве пойдет речь в этой статье.

Классификация монолитных плит перекрытия

Монолитное перекрытие бывает балочным, безбалочным и ребристым (кессонным).

Балочное перекрытие укладывают двумя способами, в зависимости от типа плиты: ребристая она или гладкая. Если плита ребристая, то балки укладывают перпендикулярно ребрам. Если гладкая, то для достижения большей жесткости балки укладывают перпендикулярно друг другу.

Используют два типа балок: главные (с большим диаметром сечения) и второстепенные (с меньшим диаметром). Балки делают стальными или монолитными. Монолитные балки, в свою очередь, могут иметь разные схемы устройства. Они могут быть уложены в несколько рядов или слоев. Иногда плиту дополнительно усиливают в месте балки дополнительной арматурной сеткой. Стальные балки подпирают само перекрытие или могут находиться в самой монолитной плите. Несущий элемент в балке — двутавр.

При устройстве безбалочного перекрытия используют колонны с капителями. Последние выполнены в виде перевернутой пирамиды. Сечение арматурных штырей 8−12 мм. Капители имеют выпуски штырей с двух сторон, которые входят в сами плиту и укрепляют конструкцию. Плиты имеют каркас в два слоя арматуры. В этом случае плиты имеют толщину от 1/35 до 1/30 длины пролета. В последнее время распространена технология одновременного бетонирования колонн и плит.

Кессонное перекрытие отличается от ребристого количеством направлений ребер: они располагаются в обоих направлениях. Преимущества такого устройства перекрытия в легкости конструкции и прочности на изгиб из-за сетки ребер. При строительстве широкого пролета на месте стыка колонны и перекрытия устанавливается дополнительное арматурное усиление. Штыри колонны проникают в полость опалубки. Кессонное устройство предполагает верхний ряд сплошной арматурной сетки. Диаметр сечения штырей 8 мм.

Особенности монолитного строительства со съемной опалубкой

Возведение конструкций из монолитного бетона включает опалубочные, арматурные, бетонные работы.

Виды съемной опалубки

• Деревянная. Для ее изготовления применяют пиломатериалы из древесины хвойных пород с естественной влажностью. Доски сколачивают в щиты. Вариант – водостойкая ламинированная фанера. Такой вид опалубки отличается низкой теплопроводностью, небольшой массой, простотой демонтажа, благодаря малым силам сцепления с бетонной смесью. Недостатки – гигроскопичность, слабая сопротивляемость деформациям, ограниченная оборачиваемость, невысокий эксплуатационный период.
• Металлическая. Обычно ее изготавливают из «черной» углеродистой стали Ст3 в цехе по производству металлоконструкций. Стороны, которые соприкасаются с бетонной смесью, покрывают особой смазкой, облегчающей процесс демонтажа, противоположные поверхности окрашиваются. Все элементы опалубки маркируются. Преимущества – длительный эксплуатационный период, оборачиваемость от 50 раз, жесткость, устойчивость к деформациям. Недостатки – большая масса, теплопроводность и высокая стоимость.

Наиболее популярна, особенно в частном строительстве, деревянная опалубка. Правила установки опалубочных элементов зависят от вида строительной конструкции.

Арматурные работы

Для повышения устойчивости бетона к различным нагрузкам бетонные элементы усиливают арматурной сталью, которая разделяется на горячекатаные стержни (с гладкой поверхностью и периодическим профилем) и холоднокатаную проволоку (гладкую и периодического профиля).

Бетон, усиленный арматурной сталью, называют железобетоном. По назначению арматуру делят на рабочую, распределительную, монтажную. Арматура может располагаться штучно или соединяться в арматурные сетки и каркасы. Стержни и проволоку в сетки и каркасы соединяют связыванием или сваркой.

Бетонные работы

Основные этапы бетонных работ: изготовление бетонной смеси на месте строительства или ее доставка с бетонного завода, заливка в опалубку, обеспечение условий твердения, гарантирующих набор марочной прочности.

В общем случае для возведения стен, устройства фундаментов и плит перекрытия используется тяжелый бетон, в состав которого входят:

• Вяжущее, чаще всего портландцемент марок М400 и М500.
• Мелкий заполнитель – песок очищенный, карьерный или речной.
• Щебень – гранитный, гравийный, известняковый.
• Вода – из питьевого трубопровода или проверенная на качество в лаборатории.
• Добавки – для обеспечения требуемых свойств пластичности продукта или отвердевшего бетонного элемента.

В рядовом монолитном строительстве для сооружения фундаментов, стен, покрытий и перекрытий чаще всего применяют бетон марок М200, М250, М300, которым соответствуют классы прочности В15, В20, В25. Пропорции компонентов зависят от требуемого класса прочности и марки вяжущего.

Таблица состава тяжелого бетона для монолитного строительства при использовании цемента марок М400 и М500

Пропорции компонентов Ц:П:Щ:В по массе

Расход компонентов на 1 м 3 , кг

В малых объемах бетонная смесь изготавливается на месте строительства с использованием бетономешалок. Большие объемы пластичного строительного материала заказывают на бетонном заводе. Смесь доставляют на место автобетоносмесителями или бетононасосами, если планируется укладка бетона в сложнодоступные места. Во время транспортировки пластичную смесь защищают от осадков, в летнее время – от жары, в зимнее – от замерзания. Смесь укладывают с уплотнением, необходимым для ликвидации воздушных пазух. Чаще всего для уплотнения используются электромеханические вибраторы.

После укладки смеси в опалубку начинается процесс твердения. Для обеспечения нормативных условий требуется:

• В летнее время защищать бетонную поверхность от ярких солнечных лучей и слишком быстрого высыхания под воздействием ветра.
• В зимнее время обеспечивать нормальные условия твердения до набора минимум 50% нормативной прочности. Этого добиваются с помощью утепления конструкций теплоизоляционными матами, шлаком, опилками. Для зимнего бетонирования в смесь добавляют противоморозные добавки, прогревают ее перед укладкой в опалубку, используют способ электрического прогрева.

Опалубку снимают в последовательности, которая указывается в проектной документации. Перед снятием опалубки открытые бетонные поверхности осматривают и простукивают. В слабых местах при простукивании молотком раздается глухой звук, а при увеличении силы удара на бетонном элементе остаются вмятины.

Правила расчета нахлеста

Величина опирания плиты перекрытия на несущую стену или на фундамент четко регламентируется СНиП. Есть минимальное и максимальное значение. Дилетантам в домашних условиях определить данную величину правильно не получиться.

Расчетом занимаются исключительно квалифицированные специалисты, которые обладают соответствующими знаниями и навыками. Благодаря этому соблюдается техника безопасности.

Определение величины нахлеста проводится еще на стадии составления сметной и проектной документации. При этом обязательно учитывают:

действующие нагрузки, их величину;

габариты железобетонной плиты, такие как длина и вес;

толщину несущей конструкции, на которую будет опираться плита.

Большое значение также имеет сейсмостойкость здания и наличие в стенах материала теплоизоляционного и облицовочного назначения.

По требованиям действующего стандарта, величина нахлеста должна быть равной 9–12 см.

В современном строительстве основная характеристика бетонной смеси – класс. Наряду с ним еще используется понятие марки бетона. Отличие между этими величинами состоит в предъявляемых требованиях к каждому понятию.

Марка бетона – это численное значение, указывающее средний предел прочности на сжатие выраженный в кгс/см2.
Класс бетона – числовая характеристика прочности на сжатие (в МПа), принимаемая с гарантированной обеспеченностью 95 %.

Следовательно, к классу бетона предъявляются более жесткие требования, чем к марке бетона. Указанный для класса параметр должен выполняться в 95 и более случаев из 100. Значение марки по факту может оказаться как ниже, так и выше требуемого.

Класс бетона согласно нормативной документации принято обозначать большой буквой «B» и цифрами. Например, бетон класса В50 должен выдерживать давление в 50 МПа в 95 % случаев. На рынке чаще встречаются бетоны с классами от В7,5 до В40. Марка бетона обозначается большой буквой «М» и численным значением от 50 до 1000. Используются чаще бетоны марок от М100 до М500.
Соответствие между классами и марками согласно ГОСТ 26633-91 при нормативном коэффициенте вариации 13,5% приведено в таблице 1.

Таблица 1. Соотношение между марками и классом бетона

Бетон изначально характеризуется низкой прочностью и при нормальных условиях приобретает 60-80% от марочной прочности только через 7-14 суток.

Прочностные характеристики бетона напрямую зависят от физико-химических процессов, протекающих при взаимодействии цемента и воды. Их скорости сильно отличаются в теплых и влажных условиях. При быстром высыхании или замерзании бетона процессы прекращаются, что может негативно сказаться на качестве конструкции.

Потому, чтобы бетон приобрел соответствующие классу прочностные характеристики в начальный период (до 28 дней), после укладки необходимо увлажнение залитой конструкции и укрытие. Защитой также может быть нанесение битумной эмульсии на свежеуложенный бетон и укрытие полиэтиленовой или другой пленкой.

Класс бетона и его состав

В состав бетона входит 4 основных компонента:

• цемент;
• щебень;
• песок;
• вода.

Для улучшения свойств бетона в смесь могут вводиться различные специальные наполнители. Чтобы получить бетон определенного класса необходимо строго придерживаться соотношения основных компонентов.

На заводах для получения товарного бетона зачастую применяют цемент марок 400 или 500. Во втором случае расход цемента будет меньше. Соотношения компонентов наиболее ходовых классов бетона приведены в таблице 2 и 3.

Таблица 2. Пропорции основных компонентов (цемент, песок, щебень) бетона с цементом М 400

Таблица 3. Соотношение компонентов бетона с цементом М 500

Очень важный показатель – соотношение вода-цемент. Цемент способен реагировать с ¼ массы воды от собственного веса. Для придания б
смеси пластичности используют до 40-70% воды от массы цемента. Избыточная вода остается в застывшем бетоне в свободном состоянии и в дальнейшем испаряется, образуя микропоры, ослабевает его, уменьшает прочность.

Водоцементное соотношение около 0,6 (60% воды от массы цемента) либо 0,5 (на каждые 30 кг цемента необходимо 15 л воды) обеспечивает необходимую морозостойкость. Для изделий, которые будут работать в тяжелых условиях, (тротуарная плитка, дорожные плиты и др.) допустимое водоцементное число 0,4. В бетонной смеси для фундаментов это число составляет 0,75.

Основы технологии производства бетона

На современных заводах загрузка компонентов проводится компьютеризировано. Оператор специального промышленного компьютера управляет производственным процессом. Чтобы гарантировать однородность и точное соответствие бетонной смеси требованиям заказчика проводится контроль данных:

• дозировки компонентов смеси;
• время перемешивания и другие показатели.

На основе полученного задания выполняется программа, а за происходящими в бетоносмесителе процессах можно наблюдать с помощью установленной внутри видеокамеры.

Для продления жизнеспособности бетонной смеси, в процессе производства применяются различные добавки: замедлители схватывания, пластификаторы, суперпластификаторы. Их использование позволяет сократить затраты воды, и значит, повысить водонепроницаемость, плотность и морозостойкость изделия. В холодное время года в состав бетонов обязательно вводятся противоморозные добавки. Они позволяют производить заливку при температуре до -250С.

Методы определения соответствия бетона указанному классу

Метод стандартных образцов
Проверка соответствия закупленного бетона указанному в документации классу осуществляется в специализированных лабораториях сжатием отлитых из бетонной смеси кубиков или цилиндров специальным прессом.

Порядок забора контрольных проб и подготовки к проведению анализа:

• Предварительно изготовляются три-четыре деревянные формы с ячейками 15х15х15 см или 10х10х10 см.
• Перед забором проб формы обязательно увлажняются. Это необходимо чтобы сухая древесина не забрала влагу из бетона, что сказывается на процессах гидратации цемента.
• Забор проб проводится при разгрузке бетона непосредственно с лотка бетоносмесителя.
• Залитые формы тщательно простукиваются молотком или проштыковываются арматурой. Эта процедура проводится для уплотнения смеси, удаления лишнего воздуха.
• Отлитые образцы выдерживаются при температуре около 20 0С и влажности около 90 % в течение 28 дней.

По истечению указанного срока полученные кубики сдаются в лабораторию для проведения анализа. Образец устанавливается в пресс и нагружается непрерывно и равномерно до его разрушения. По разрушающей нагрузке рассчитывается прочность бетона, и эксперты выдают акт о соответствии образца классу бетона.

Существует возможность проведения исследований на более ранних стадиях твердения бетона (на 3, 7 или 14 сутки). При этом учитывается, что за первые 7 суток при нормальной температуре бетон набирает 70% расчётной прочности. При неблагоприятном температурном режиме период схватывания и твердения значительно увеличивается.

Методы неразрушающего контроля
Чтобы установить прочность уже готовых конструкций чаще всего применяют методы неразрушающего контроля. Это косвенные методы, основанные на определении физических показателей связанных с прочностью корреляционной зависимостью.

Многие специализированные лаборатории проводят замеры прочности бетона на месте с помощью одного из методов:

• пластической деформации;
• ультразвукового анализа;
• ударного импульса;
• упругого отскока с применением склерометра и др.

Области применения разных классов бетона

Разные виды строительных работ требуют использования бетонов различных классов.

Бетон класса В7,5 (марки М100)
Основное применение этот класс бетона находит в ходе подготовительных строительных работ перед заливкой лент фундаментов («подбетонка») или монолитных плит. Для этого песчаная подушка заливается тонким слоем бетонной смеси. После полного застывания слоя проводятся арматурные работы. Другая область применения бетона класса В7,5 – дорожное строительство.

Бетон класса В12,5 (марки М150)
Применяется в основном:

• в подготовительных работах перед заливкой монолитных плит фундаментов;
• для изготовления стяжки пола;
• при заливке фундамента под небольшое сооружение;
• в дорожном строительстве;
• для бетонирования дорожек.

Бетон класса В15 (марки М200)
Бетон этого класса пользуется наибольшим спросом. Его прочность позволяет решить большинство строительных задач:

• заливку плитных, ленточных и свайно-ростверковых фундаментов;
• изготовление стяжки пола, подпорных стен, бетонных лестниц, площадок, отмостков, дорожек и дорожных плит.

Бетон класса В20 (марки М250)
Бетон этого класса нашел применение при заливке:

• монолитных фундаментов;
• малонагруженных плит перекрытий;
• лент заборов;
• лестниц и других конструкций.

Также он используется для организации бетонных отмостков, площадок и дорожек.

Бетон класса В22,5 (марки М300)
Запас прочности этого класса бетона позволяет использовать его для:

• заливания разных видов фундаментов (свайно-ростверковых, плитных, ленточных);
• возведения монолитных стен высотных зданий;
• изготовления лент заборов, плит перекрытий, отмосток, лестниц и других конструкция.

Бетон класса В25 (марки М350)
Высокая прочность бетона В25 позволяет использовать его при строительстве крупных сооружений и зданий, монолитных фундаментов и стен, плит перекрытий, балок, колонн и других конструкций с большой нагрузкой. Именно из этого бетона производится большинство ЖБИ. Другая область применения этого бетона – производство аэродромных плит ПАГ, способных выдерживать экстремальные нагрузки.

Бетон класса В30 (марки М400)
Бетон класса В30 быстро схватывается, имеет высокую морозостойкость и повышенный коэффициент водонепроницаемости. Потому чаще всего используется для изготовления конструкций со специальными требованиями:

• банковских хранилищ;
• гидротехнических сооружений;
• мостовых конструкций;
• специальных ЖБИ и ЖБК: чаш бассейнов, балок, ригелей, колонн и других изделий повышенной прочности.

Для строительства частных домов бетон В30 практически не используется.

Бетон класса В35 и выше
Бетоны высоких классов используются достаточно редко. Их применение регламентируется специальными требованиями, связанными с дальнейшими условиями эксплуатации конструкций. Из таких бетонов изготовляют:

• железо-бетонные изделия для метро;
• мостовые конструкции;
• дамбы и иные гидротехнические сооружения;
• ЖБК с повышенными прочностными характеристиками.

Ориентировочная стоимость бетона основных классов

Марка и класс указывают не только на прочностные характеристики бетона, но и на морозостойкость, водонепроницаемость, подвижность массы и т.д. Потому общая стоимость бетона зависит от этих показателей и от цены услуг доставки:

• загрузочно-разгрузочные работы – в зависимости от объема;
• транспортировка – по километражу.

В среднем по России цены рознятся не значительно. Например, стоимость 1 м3 товарного бетона разных классов приведена в таблице 4.

Таблица 4. Стоимость 1 м3 товарного бетона разных классов бетона

Окончательная стоимость бетона может меняться при закупке больших партий, наличии акционных скидок и в несезон.

Выбор бетона необходимого класса зависит, прежде всего, от типа проводимых строительных работ. При этом следует ориентироваться на проектную документацию, а в случае отсутствия таковой – на рекомендации квалифицированных строителей.

Выбор марки бетона для перекрытия

Один из самых универсальных и распространенных строительных материалов – бетон. Он имеет главный показатель своего качества – класс или марку. Соответствие его той или другой марке определяет область применения.

Схема перекрытия по стальным балкам.

Кроме марки он характеризуется также морозостойкостью, водонепроницаемостью, прочностью, подвижностью, твердением.

На правильность выбора бетона для определенных строительных работ влияет его марка.

Состав смеси

Основные составляющие смеси:

• цемент;
• песок;
• щебень;
• вода.

Схема приготовления бетонной смеси.

Бетон изготавливается в бетономешалке, качество его в этом случае значительно выше, чем при ручном приготовлении.

Цемент – основной компонент, расход его зависит от будущей марки приготавливаемой смеси.

Песок используют очищенный от глины и любых других примесей речной песок. Глина, попав в бетон, делает его жирным и непригодным для выполнения строительных работ.

Щебень в приготовлении смеси используют фракции 10-20 мм. Щебень используется чистый, без мусора и отсева. Вода, добавляемая в бетон, тоже должна быть чистой, без примесей нефтепродуктов, красок, и других добавок, способных вызвать расслоение раствора.

Готовую смесь получают методом смешивания четырех компонентов в следующей пропорции: цемент – 1 часть, щебень – 4 части, песок – 2 части, вода – ½ части. Это весовое соотношение носит несколько приблизительный характер. На него влияет марка цемента и бетона, характеристики щебня и песка, использование пластификаторов.

Расход цемента на 1 м³ бетонной смеси напрямую зависит от марки. Согласно ей определяют расход цемента.

Приготовление раствора

Схема определения пластичности бетонного раствора.

Бетон изготавливают по следующей схеме:

• во включенную бетономешалку вливают часть воды и засыпают цемент;
• смесь перемешивается до получения болтушки;
• в полученную болтушку постепенно всыпается песок;
• смесь тщательно перемешивается;
• когда смесь превратилась в раствор, в бетономешалку добавляют остаток щебня и воды;
• смесь перемешивается до однородного состояния.

Количество воды необходимо высчитывать правильно, так как излишек и недостаток ее в растворе ухудшает качество смеси и качество укладки. Строители высчитали, что при изготовлении смеси вода должна составлять 50% от веса цемента.

Марка бетона для перекрытия

Для перекрытий используют различные марки бетона. Бетон М100 считается самым низкосортным. Его используют перед заливкой монолитных плит и фундаментных лент. Его можно использовать в качестве бетонной подушки и при обустройстве бордюров. Бетон М150 можно использовать для изготовления стяжек, полов и фундаментов небольших домов.

Бетон М200 отлично подходит для обустройства бетонной стяжки, фундамента, полов, различных дорожек. Его состав подходит для создания бетонной лестницы и площадки. Бетон М250 можно использовать для создания монолитного фундамента, ленточных, плитных, свайно-ростверковых, малонагруженных плит перекрытий, лент заборов, лестниц, подпорных стен и т. д.

Бетон М300 применяется при изготовлении монолитного фундамента, лестниц, подпорной и монолитной стены, различных плит перекрытий. Бетон М350 идеален для изготовления монолитного фундамента, железобетонных конструкций, плит перекрытий, колонн, балок, монолитных стен, чаш бассейнов и других ответственных конструкций. Из этого бетона изготавливают аэродромные плиты, которые постоянно подвергаются существенной нагрузке.