бетоны бетонные смеси

Что такое бетонная смесь? Изучаем требования к раствору, его компоненты и правила транспортировки

Готовая бетонная смесь широко применяется в строительстве при изготовлении различных монолитных и сборных конструкций. Данный материал представляет собой однородную массу, состоящую из вяжущего вещества (цемент), крупнофракционных и мелкофракционных заполнителей (щебень, песок), воды, а также различных добавок, улучшающих те или иные свойства бетона.

Требования к раствору

В каждом отдельном случае проводится тщательный расчет компонентов, который должен соблюдаться при составлении пропорций. Очень важным фактором для производства качественного раствора является правильное водоцементное соотношение.

Даже незначительное нарушение технологии приготовления цементного раствора может привести к производственному браку, который негативно отразится на будущей постройке. Качественные бетонные смеси должны соответствовать всем требованиям ГОСТа 7473—2010, в которые включены:

• состав;
• технические условия по изготовлению;
• входной контроль качества компонентов и готового раствора;
• хранение и транспортировка бетонных смесей.

Характеристики материала

Учитывая то, что на бетон возлагаются сложные функции, требующие повышенной безопасности, к его качеству применяется ряд требований, включая точный расчет ингредиентов и соблюдение технологии приготовления, которые регламентируют технические условия.

Классификация

В зависимости от типа раствора строительный состав разделяется на смеси тяжелого (БСТБ), легкого (БСЛБ) и мелкозернистого (БСМБ) бетона. Согласно показателям удобоукладываемости, материал делят на группы:

Бетонная смесь в каждой из групп получает свою маркировку в зависимости от подбора компонентов и их количества, также она обязательно маркируется на предмет морозостойкости, водонепроницаемости и прочности на сжатие. Все эти параметры должны быть указаны в сопроводительных документах на каждую товарную партию.

Технологические показатели

В промышленных масштабах подбор компонентов и расчет их количества зависит от заданного состава или заданного качества, указанного в документах на поставку. Согласно ГОСТу, к смесям применяются следующие характеристики:

• удобоукладываемость;
• показатели средней плотности;
• степень расслаиваемости;
• пористость;
• температурные показатели;
• сохранение свойств;
• объем воздуха в составе.

Транспортировка бетонных смесей должна выполняться с условием сохранения всех необходимых свойств, а их значения по плотности, расслаиванию и т.д. могут незначительно отклоняться от нормы в допустимых пределах.

Марка бетона, заявленная в документах, должна быть сохранена от момента выпуска материала до его укладки на строительном объекте.

Компоненты

Существуют основные рецепты, которыми руководствуются на производстве, регулируя состав бетонной смеси. К качеству исходных материалов, добавляемых в раствор, на заводе обязательно применяется входной контроль. В ходе проверки устанавливают соответствие ингредиентов тем параметрам, которые заявлены в документации, а также контролируют технологический регламент или карту подбора состава материала.

Вид и целевое назначение бетона полностью зависит от подбора компонентов и их соотношения между собой. Обязательными ингредиентами, которые входят в состав бетонных смесей являются:

В некоторых случаях для придания раствору дополнительных характеристик прибегают к применению различных пластификаторов.

К основному компоненту – цементу, выдвигается ряд требований, которые позволяют соблюдать оптимальную морозостойкость, водонепроницаемость, прочность и противостояние химическим веществам.

Расчет его количества проводится исходя из характера и целевого назначения будущей конструкции, которая будет вылита из бетона. К примеру, для замешивания самого популярного раствора М250 потребуется цемент марки М400.

Качественная бетонная смесь предполагает использование речного песка, который не содержит глинистых вкраплений. Еще одним преимуществом песка такого происхождения является одинаковый размер крупинок.

Карьерный (овражный) песок уступает рассмотренному варианту по многим параметрам. Он содержит глину, землю, а его структура неоднородна, поэтому и цена ниже речного. Перед использованием овражный материал нуждается в просеивании, иначе никто не даст гарантий, чего можно ожидать после замешивания раствора.

Также в состав бетонных смесей в качестве наполнителя обязательно входит щебень. Нужно брать в расчет тот фактор, что для достижения оптимального результата рекомендуется применять камень разных фракций, благодаря чему можно добиться лучшего заполнения пустот. В противном случае существенно увеличится расход самого дорогого компонента – цемента, что приведет к удорожанию материала. В строительстве используется несколько видов щебня:

Первый образец подходит для легких бетонов, так как он отличается слабыми показателями прочности и морозостойкости. Гравийный камень чаще всего добавляют в бетон до марки М450 и используют в частном строительстве, а самый крепкий – гранитный, применяется при проведении дорожных работ.

Отдельные технические условия предусматривают наличие в бетонной смеси различных добавок, с помощью которых можно улучшить показатели раствора. В большинстве случаев они придают бетону пластичность и упрощают процесс его укладки. Существуют компоненты, благодаря которым удается уменьшить поглощение влаги и улучшить адгезию.

Иногда с помощью реагентов регулируют время и степень схватывания, что весьма действенно в том случае, когда планируется транспортирование бетонной смеси на дальнее расстояние. Расчет пропорций в данном случае производится по специально разработанной инструкции.

Одним из важнейших параметров в приготовлении качественного раствора для заливки несущих конструкций является водоцементное соотношение бетона, так как правильный расчет непосредственно влияет на прочность материала. В процессе замеса необходимо учитывать степень влажности песка. На практике за основу берется коэффициент соотношения воды и цемента в пределах 0,3-0,5.

Как говорилось ранее, перед смешиванием бетонной массы все компоненты должны проходить входной контроль. В процессе приготовления раствора также оцениваются технологические свойства бетонной смеси. Консистенция готового материала зависит от его состава и определяется параметрами подвижности и жесткости продукта при помощи стандартного конуса и вискозиметра.

Расчет соотношения компонентов обычно проводят по следующей пропорции: на 1м3 готового материала – 1:0,41:2,03:2,03 (цемент : вода : песок : щебень). Формула приведена для цемента марки М400, речного песка и гранитного щебня фракцией 5 – 20 мм, при этом объемный вес бетона составляет 2350 кг/м3.

Транспортировку бетонных смесей на строительный объект осуществляют на специализированной технике, предназначенной для данного вида перевозок. Согласно технологическим правилам жесткие растворы можно перевозить на самосвалах. Продолжительность транспортировки не должна превышать установленного времени, отведенного на сохранение свойств материала.

Расчет допустимого времени в пути проводится по установленной схеме. Во время перевозки запрещено добавление каких-либо компонентов в раствор. В случае несоблюдения этого правила нарушается водоцементное соотношение готовой массы, что неизбежно приведет к потере свойств бетонных смесей.

На месте выгрузки восстановление удобоукладываемости проводится службой контроля заказчика. Изготовитель, который проводил расчет компонентов и занимался производством бетона, должен предоставить гарантии качества продукции в виде протоколов установленного образца. Если бетонная смесь готовилась непосредственно на строительном объекте для собственного использования, ответственность за правильный расчет соотношения наполнителей и их качество ложится на ее производителя.

Профессиональная переподготовка руководящих кадров в строительстве

Не секрет, что уровень подготовки руководящих кадров, как и кадров среднего звена, в строительстве в постсоветское время снизился катастрофически. Какое-то время строительный бизнес в прямом смысле держался на старых специалистах. За тридцать перестроечных лет, многие профессионалы, которые руководили большими и малыми стройками ушли на пенсию или в другую профессию

Бетоны обычно характеризуются средней плотностью и прочностью, действительно качественные бетонные смеси можно заказать на сайте компании СДСК. В зависимости от плотности бетоны условно делят на тяжелые с r_ср=2 000-2 500 кг/м 3 , облегченные с r_ср = 1 500-2 000 кг/м 3 и легкие с r_ср 3 . Облегченные и тяжелые бетоны являются конструкционными. Достигается та или иная средняя плотность в бетонах за счет использования в них различных видов крупных заполнителей.
Марка бетона по прочности определяется испытанием стандартных образцов-кубов размером 15x15x15 см на сжатие. Можно использовать для этого образцы-кубы с ребром 7, 10, 20 и 30 см, но тогда полученные результаты нуждаются в пересчете в соответствии с требованиями ГОСТ 10180. Марка бетона равна прочности на сжатие в МПа, умноженной на 10.
Стандартными условиями твердения бетонов считаются температура 20±5°С и влажность воздуха выше 90 %. На практике бывают отклонения от этих условий. Поэтому необходимо отбирать образцы не только для стандартных условий твердения (это является обязательным), но и оставлять часть образцов твердеть в естественных условиях. Это дает возможность установить не только действительную прочность бетона в сооружении, но и получить данные о разнице между фактической прочностью и марочной, что бывает необходимо при принятии решений о распалубке, нагружении конструкций и т. п. Допустимые отклонения при определении прочности от +15 % до -10 %. СниП II-21-75 регламентирует по прочности следующие марки конструкционных бетонов: 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700 и 800.

Прочность бетонов

Прочность бетонов зависит от многих факторов, но в первую очередь от марки (активности) цемента R_ц, количества цемента и воды в нем, а также от условий твердения.
Если качество заполнителей для бетона отвечает требованиям, изложенным в ГОСТ 10268, то прочность тяжелого бетона в зависимости от марки (активности) цемента и В/Ц может быть выражена формулой Боломея-Скрамтаева:

где R_б – прочность бетона в 28-суточном возрасте, МПа; А – коэффициент, учитывающий качество главным образом заполнителей, составляющий

0,6; R_ц – марка цемента или его активность; Ц/В – цементно-водное отношение (величина, обратная В/Ц).
Из формулы видно, что на разных марках цемента можно получить бетоны одинаковых марок, меняя В/Ц. Практически же из условий экономичности и максимальной плотности бетонов рекомендуется использовать соотношения между R_б и R_ц, приведенные в табл. 1.133.
Марки цемента выбирают также из табл. 1.133.

Прочность плотных керамзитобенов R_б (в МПа) определяется по формуле В.Г. Довжика (упрощенный вариант):

где А – эмпирический коэффициент, принимаемый от 2 до 3 в зависимости от прочности керамзита (меньшее значение для менее прочного заполнителя); R_к – прочность керамзитового гравия, МПа; R_p – прочность на сжатие растворной части бетона, МПа.
Эту формулу можно использовать для ориентировочного определения прочности легких бетонов других видов – на вспученном перлите, туфе, аглопорите и др. Прочность растворной части R_р (в МПа) в формуле прочности легких бетонов целесообразно рассчитывать по формуле Ю. М. Баженова:

в которой значения R_ц и Ц/В аналогичны подобным значениям в формуле для тяжелого бетона.
Конструкционные легкие бетоны требуют более высоких расходов цемента, чем обычные тяжелые бетоны. Для ориентировочной прикидки можно считать, что через 3 сут. бетон на портландцементе наберет прочность около 30 %, через 7 сут. – около 60 % и через 14 сут. – около 80 % по отношению к 28-дневной прочности. Однако твердение бетона продолжается и после 28 сут.: так, к 90 сут. твердения он может набрать дополнительно 30-35 % прочности.
Б. Г. Скрамтаев предложил для определения прочности бетона в возрасте, отличном от 28-суточного возраста, пользоваться зависимостью:

Rn=R28(lgn/lg28),

где n – число дней твердения может быть любым, но не менее 3 (чем больше время твердения, тем точнее результат). Формула применима только для бетонов на портландцементе, твердеющих в нормальных условиях.
При условиях твердения, отличных от нормальных, особенно по температуре, следует иметь в виду, что понижение температуры приводит к замедлению твердения, а повышение – к ускорению. Так, при температуре 10°С через 7 дней бетон наберет прочность 40-50 %, а при температуре 5°С – только 30-35 %. При отрицательных температурах бетоны без специальных добавок вообще не набирают прочность. В случае твердения при температуре 30-35°С уже через 3 сут. бетон наберет около 45 % прочности; однако нужно помнить, что твердение бетонов должно всегда идти при высокой влажности воздуха. Для сохранения высокой влажности необходимо примерно через 5-6 ч. после укладки бетона (практическое время конца схватывания при нормальной температуре) укрывать его водонепроницаемым материалом – толем, пергамином, рубероидом, полимерными пленками и т. п.

Подвижность и жесткость бетонной смеси

Если осадка стандартного конуса получается равной или меньше 1 см, то смесь считается жесткой. Жесткие бетонные смеси применяют только на заводах сборного железобетона, так как их можно качественно уложить в конструкции только в заводских условиях. Жесткость бетонной смеси измеряется уже не осадкой конуса, а временем растекания такого конуса до создания горизонтальной поверхности при вибрировании на стандартной виброплощадке. Для определения жесткости используют стандартный вискозиметр, либо применяют упрощенный метод Б. Г. Скрамтаева, называемый иногда «заводским», который также рекомендуется стандартом.
Данный метод заключается в следующем: в обычную металлическую форму для приготовления стандартных кубов размером 20x20x20 см вставляют стандартный конус (для этого с него снимают лапки-упоры и немного уменьшают нижний диаметр); форму с конусом устанавливают на стандартную лабораторную виброплощадку со средней частотой колебаний 2900 в минуту и амплитудой 0,50 мм; конус заполняют бетонной смесью, после чего конус-форму снимают вертикально вверх; всю систему подвергают вибрации до тех пор, пока бетонная смесь не растечется, заполнив все углы формы, ее поверхность не станет горизонтальной и на ней не начнет выступать цементное молоко. Жесткость, полученная методом Б. Г. Скрамтаева, может быть переведена в стандартную по зависимости Ж_Gкр0,7=Ж_станд.
Выбор подвижности или жесткости бетонной смеси зависит от вида конструкции. Например, для дорожных покрытий при вибрационном уплотнении смеси применяют бетоны с осадкой конуса 2-4 см, для плит перекрытий или колонн – с осадкой конуса до 6-8 см, так как эти элементы более высокоармированы. Важно учитывать также и производственные возможности: в полевых условиях легче работать с подвижными смесями; на заводах работают преимущественно с жесткими смесями, так как их использование дает экономию цемента и энергии.

Определение Качества бетонной смеси

Качество бетона в полевых условиях обычно определяется прежде всего по его внешнему виду. Хорошо и правильно подобранная бетонная смесь после перемешивания не должна содержать зерен щебня (гравия), не покрытых раствором, т. е. смесью цемента, воды и песка; наличие непокрытых раствором зерен крупного заполнителя говорит о недостаточности песка в бетоне.
Пластичная бетонная смесь, в которой цемента всегда больше, чем в жесткой, должна быть такой, чтобы из нее не вытекало цементное молоко. В противном случае такая смесь признается неправильно рассчитанной и подобранной. Жесткая бетонная смесь должна напоминать влажную землю, она плохо уплотняется штыкованием.
Качество бетонной смеси может быть определено по осадке стандартного конуса по следующим признакам: при снятии формы с конуса должно быть впечатление, что конус заполнен только раствором (зерна крупного заполнителя должны быть не видны); при снятии конуса масса бетона должна садиться целиком, не разваливаясь и не выделяя цементного молока; при перевозке качественная бетонная смесь не расслаивается (остается однородной).
В построечных условиях ориентировочное качество бетонной смеси может быть определено пробой «на лопату». Ударяют лопатой плашмя по бетону и по оставленному лопатой следу судят о качестве смеси: если при ударе пустоты между крупными частицами не заполняются раствором, то его в бетоне недостаточно и при уплотнении в таком бетоне образуются раковины; если же при ударе лопатой она оставляет глубокий след, бетон содержит избыток раствора, что приводит к увеличенному количеству мелких пор в нем.

Контроль прочности бетонов

Испытывают балки в возрасте 28 сут. после хранения их во влажных опилках или в песке при комнатной температуре.
Прочность на изгиб бетона R_изг (в МПа) вычисляют по формуле:

R_изг = 0,1PL/bh 2 ,

где L – расстояние между опорами, равное 1 м; Р – разрушающий груз + вес балки, Н; b, h – соответственно ширина и высота поперечного сечения балки (0,15 м).
Балок для испытания должно быть не менее трех. Прочностью считается среднее значение двух наибольших результатов. Прочность бетона на сжатие, на основании которой устанавливают марку бетона, связана с прочностью на изгиб следующими соотношениями: для бетона марок до М200 прочность на изгиб в шесть раз меньше, чем прочность на сжатие; для бетонов марок М300 и выше это соотношение составляет от 7 до 8. Результаты испытаний бетонных образцов не дают точного представления о прочности бетона в сооружениях из-за влияния условий производства работ, условий твердения и других причин.
В последнее время разработаны методы, позволяющие оценивать прочность бетона в сооружениях.
К простейшим относят метод, основанный на использовании зубила и слесарного молотка. Марка бетона может быть ориентировочно определена по величине и характеру следа, оставленного на поверхности бетона от удара молотком, или по зубилу, установленному перпендикулярно к поверхности бетона. Удар должен быть средней силы и приходиться по растворной части бетона. Количество ударов – не менее 10. При попадании молотка на щебенку результат не принимается во внимание. Этот метод может применяться не только для определения примерной марки бетона, но и для выявления слабых мест в конструкции. Приблизительное определение марки по этому методу осуществляют в соответствии с данными табл. 1.134.

Более точно определить прочность бетона в полевых условиях можно с помощью молотка Шмидта, склерометра ОМШ-1 и другими приборами неразрушающего контроля.

Бетонные и железобетонные изделия и конструкции

В ряде случаев может возникнуть необходимость упрощенно оценить качество готовых сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций, особенно тех, которые изготовлялись на временных полигонах. При наличии соответствующей базы и времени следует всегда руководствоваться требованиями ГОСТ 13015.0. Однако при ускоренной оценке рекомендуется (с учетом ГОСТа и ТУ на контролируемые изделия) в первую очередь произвести визуальный контроль; затем оценить отклонения в размерах, в прямолинейности и плоскостности поверхностей, в перпендикулярности углов; важно убедиться также в правильности положения закладных деталей и наличии соответствующей маркировки на изделиях и конструкциях.
Для проверки размеров необходимо пользоваться только стандартным измерительным инструментом – металлическими линейками, рулетками, штангенциркулями и угольниками. Плоскостные отклонения проверяют натягиванием мягкой стальной проволоки диаметром 0,5-0,8 мм. Допустимые отклонения в размерах (в зависимости от собственных размеров конструкции) должны составлять:
а) для плит, балок, ригелей, колонн и ферм: по длине – от ±5 до ±13 мм; по ширине – от ±5 до ±8 мм; по высоте – от ±3 до ±8 мм (для плит до ±5 мм);
б) для фундаментных блоков до ±20 мм и для свай до ±25 мм;
в) отклонения в размерах отверстий должны быть не более ±5 мм, а в размерах ребер, полок и т.п. – от ±3 до ±5 мм, в зависимости от их высоты или толщины;
г) отклонения от перпендикулярности определяют в зависимости от длины изделий и могут допускаться от 3 мм при длине конструкции до 3 м и до 32 мм при ее длине 40 м.
Примерно такие же соотношения соблюдают и по отклонениям от плоскостности (для плит и панелей стен). Закладные детали не должны выступать из плоскости изделий или быть втопленными в нее более чем на 3 мм, а смещение их в плоскости не должно превышать 5 мм при размерах детали до 100 мм и 10 мм при размерах ее более 100 мм. При определении соответствия установки стальной арматуры в теле конструкции требованиям технических условий и норм проектирования пользуются положениями ГОСТ 17625.
При определении толщины защитного слоя и ее соответствия требованиям норм проектирования вырубают борозды шириной 15-20 мм, длиной до 200 мм с последующей их заделкой качественным раствором. Такой проверке подвергают 10% партии изделий, для малых партий (менее 50 шт.) допускается проверка 2 % партии изделий. При определении диаметров и расположения арматуры сначала производят внешний осмотр изделия – нужную информацию можно получить по выступающей или обнаженной арматуре на торцах изделий. Если этого недостаточно, то обнажают арматуру вырубанием борозд. Номинальная толщина защитного слоя должна быть 10±3 или 15±3 мм (или ±5 мм) при размерах поперечного сечения изделия до 400 мм. Она может составлять 20±5 мм при больших размерах сечения.
Определить защитный слой бетона и расположение арматуры можно неразрушающим методом с помощью измерителей «Поиск 2.3», ИЗС-10Н, ИПА-МГА и другими малогабаритными легкими приборами.
Сквозные трещины на поверхности изделий вообще не допускаются. Трещины допускают, если их ширина не превышает 0,2 мм (трещины усадки или обжатия при предварительном напряжении конструкции).

По материалам справочника ” Универсальный справочник прораба” НТЦ «Стройинформ»

РАЗДЕЛ III. БЕТОННЫЕ РАБОТЫ

Общие сведения о бетонах и их свойствах

Понятие о бетоне. Виды бетонов. Бетон получают в результате затвердения правильно подобранной смеси: вяжущего вещества, воды, мелких и крупных заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок.

Смесь цемента и воды называют цементным тестом, а смесь его с песком и щебнем (или гравием) — бетонной смесью. Цементное тесто служит клеем, который, затвердевая, скрепляет между собой зерна песка и щебня (или гравия); в результате этого уложенная в форму бетонная смесь постепенно превращается в искусственный каменный материал — бетон.

Цемент в бетоне является связующим, или, как обычно говорят, вяжущим веществом.

Песок и щебень (гравий) в процессах образования бетона не участвуют, поэтому их называют заполнителями или инертными материалами. Различают мелкие и крупные заполнители. К мелким относят песок и другие заполнители (например, шлак, керамзит) с зернами крупностью до 5 мм; к крупным заполнителям — щебень (каменный, керамзитовый, шлаковый и др.) и гравий с зернами крупностью 5. 150 мм. Иногда в бетон укладывают более крупные куски камня — «изюм». Если смесь содержит кроме цемента и воды только мелкие заполнители, то ее называют цементным раствором.

Наибольшее распространение в строительстве имеет тяжелый бетон, состоящий из смеси цемента и воды с песком и гравием или каменным щебнем. Плотность тяжелого бетона в затвердевшем состоянии составляет 2200. 2500 кг/м3. Применяют также мелкозернистые бетоны (без крупного заполнителя — гравия или щебня) средней плотностью свыше 1800 кг/м3. Бетоны плотностью 1800 кг/м3 и меньше называют легкими (или теплыми, так как они обладают низкой теплопроводностью).

Основное отличие легких бетонов от обычных (тяжелых) состоит в том, что их приготовляют на легких заполнителях, имеющих пористую структуру (керамзит, перлит, гранулированный шлак и др.).

При строительстве атомных электростанций для радиационной защиты от атомных реакторов применяют различные специальные бетоны, в частности особо тяжелые плотностью 2800. 6000 кг/м3. Заполнителями в них являются железная руда, стальной или чугунный скрап и др.

Прочность бетона. Основное требование, предъявляемое к бетону — приобретение им в определенный срок (обычно в 28 дней) заданной прочности на сжатие. В зависимости от прочности на сжатие бетон разделяют на классы:

тяжелые бетоны с крупным заполнителем — В3,5; Б5; В7,5; В12; В15; В20; В25; ВЗО; В35; В40; В45; В50; В55; В60;

Мелкозернистые бетоны — от В3.5. В30 при мелком песке до В40 при крупном песке;

легкие бетоны — В20. В40 при плотности бетона 2000 кг/м3 и В5. В35 при плотности 1800. 1900 кг/м3.

Класс бетона назначают в проекте сооружения. Например, если на чертеже указано «класс бетона В20», то это означает, что прочность бетона при сжатии (через 28 дней) составляет 20 МПа.

Тяжелые бетоны классов до В7,5 включительно применяют только для.неармированных конструкций. Конструкции с предварительно напрягаемой арматурой выполняют из тяжелого бетона класса не ниже В20 или из легкого бетона класса не ниже В15.

Прочность бетона зависит прежде всего от качества составляющих материалов и состава бетона. Строительная лаборатория подбирает компоненты бетона в таком соотношении, при котором прочность его была бы не ниже заданной марки. Правильность подбора состава бетона проверяют раздавливанием на специальных прессах стандартных образцов (кубиков), изготовленных из бетона принятого состава и выдержанных определенное время после затворения (например, 7 или 28 дней).

Рассмотрим подробнее те условия, от которых зависит прочность бетона.

Качество цемента. Чем выше прочность (активность) цемента, тем выше будет и прочность бетона. Чем скорее твердеет цемент, тем быстрее будет нарастать прочность бетона.

Количество цемента, расходуемого на 1 мг бетона. Наилучший показатель прочности имеет бетон с таким расходом цемента, при котором густое цементное тесто заполняет все пустоты в песке и обволакивает тонким слоем частицы песка, а цементно-песчаный раствор заполняет все пустоты в крупном заполнителе.

Количество воды. При одном и том же количестве цемента прочность бетона будет тем меньше, чем больше в нем содержится воды. Это объясняется следующим. Для твердения бетона необходимо количество воды, равное примерно 20 % массы цемента (так, например, при расходе цемента 220. 250 кг на 1 м3 бетона требуется 45. 50 л врды), но при таком количестве воды бетонная смесь получается слишком сухой, ее нельзя достаточно равномерно перемешать и плотно уложить, поэтому практически приходится добавлять в 3. 4 раза больше воды (около 160. 180 л на 1 м3). Излишняя вода по мере твердения испаряется, оставляя поры (пустоты). Чем больше воды было добавлено в бетонную смесь при ее приготовлении, тем больше пор образуется в затвердевшем бетоне и тем меньше из-за этого будет его прочность.

Качество заполнителей — их чистота, форма и зерновой состав (количество зерен различной крупности и максимальная крупность зерен). Неправильная форма зерен и шероховатая поверхность способствуют лучшему сцеплению цементного теста с заполнителями и созданию большей прочности; округлая форма и окатанная поверхность прочность уменьшают. Загрязненность заполнителей, ухудшающая сцепление их с цементным тестом, также снижает прочность бетона.

Качество перемешивания. Оно зависит от способа и продолжительности перемешивания. Недостаточное перемешивание сильно снижает прочность бетона.

Порядок укладки бетонной смеси в конструкцию. При перерывах в укладке бетонной смеси большое значение имеет способ обработки поверхности стыка бетона, уложенного после перерыва с уложенным до перерыва. Несоблюдение правил обработки поверхности (очистка, насечка, промывка) сильно снижает прочность стыка.

Уплотнение бетонной смеси. Бетон, уплотненный в виде смеси вибраторами, имеет на 10. 30% большую прочность, чем бетон, уплотненный вручную.

Возраст бетона. Прочность бетона растет вместе с его возрастом и особенно быстро в начальном возрасте (до 28 дней). Прочность продолжает нарастать более медленно в течение ряда лет.

Условия твердения. Наибольшую прочность бетон получает при твердении во влажной среде. Наоборот, твердение в сухом и жарком воздухе может привести в получению низкокачественного бетона.

Пониженная температура замедляет нарастание прочности, а при температуре ниже нуля твердение бетона прекращается.

Замерзание приостанавливает процесс твердения бе

тона, но по оттаивании процесс продолжается. Бетон те

ряет прочность, если он замерз до достижения им «кри

тической прочности». Еще более вредными, чем прежде

временное замерзание, являются попеременные замерза

ние и оттаивание свежего бетона-, в результате чего бе

тон в некоторых случаях может даже потерять способ

Плотность бетона. В технологии бетона под плотностью понимают степень заполнения всего объема бетона твердым веществом (отвердевшим цементным тестом и заполнителями). Например, если плотность бетона имеет значение 0,85, то это означает, что 85 % объема составляют входящие в него материалы, а 15 °/о —поры, образовавшиеся главным образом вследствие испарения находившейся в бетоне воды.

В нормах на проектирование бетонных и железобетонных конструкций под плотностью бетона понимается его объемная масса в кг/м3, характеризующая его марку по плотности.

Плотность является одним из важнейших свойств бетона. От нее зависят его прочность, водонепроницаемость, морозостойкость (см. ниже), а следовательно, и долговечность. –

Морозостойкость бетона. Ее характеризует способность бетона, достигшего проектной прочности, не разрушаться под действием замерзания и оттаивания. Морозостойкость проверяют специальными испытаниями стандартных образцов на многократное замораживание и оттаивание. Число испытаний в зависимости от марки бетона по морозостойкости устанавливает ГОСТ.

В результате испытаний прочность бетона должна снизиться не более чем на 25%, а потеря массы образца — не превышать 5 %. По морозостойкости тяжелый бетон разделяют на марки F50. F150.

Водонепроницаемость бетона. Требования водонепроницаемости предъявляют к бетонам, применяемым при строительстве резервуаров и гидротехнических сооружений. При испытании на водонепроницаемость образцы определенной формы и размеров подвергают давлению воды и устанавливают то наибольшее значение, при котором еще не наблюдают просачивание воды через образец.

По водонепроницаемости тяжелый бетон разделяют на марки W2. W12.

Усадка бетона. Твердение бетона всегда сопровождается изменением его объема: на воздухе бетон высыхает и дает усадку, в воде он немного разбухает. Так как .усыхание бетона снаружи происходит быстрее, чем внутри, то возникает неравномерная усадка, вызывающая появление мелких трещин. Неравномерность усадки можно уменьшить регулярной поливкой и укрытием поверхности бетона. Усадка тем больше, чем жирнее бетон, т. е. чем больше в нем цемента, и чем пластичнее бетонная смесь, т. е. чем больше в ней воды. Наибольшую усадку дает бетон, твердеющий в воздушно-сухих условиях при недостатке влаги.

Выделение тепла. При твердении бетон выделяет тепло, вследствие чего в массивных конструкциях (например, в плотинах, больших фундаментах и т. п.) на-.. блюдается длительное повышение температуры бетона даже при низкой температуре окружающего воздуха. При производстве зимних работ повышение температуры уложенного бетона из-за выделения тепла позволяет вести бетонирование ряда конструкций без обогрева.

Температурные деформации бетона. Бетон подчиняется общему закону расширения и сжатия тел при изменении температуры. Коэффициент линейного расширения бетона составляет в среднем 0,00001. Это значит, что на каждые 10 м длины бетон либо расширяется (удлиняется) на 1 мм при повышении температуры на 10°, либо сжимается (укорачивается) на 1 мм при снижении температуры на 10°. При больших размерах бетонных и железобетонных сооружений температурные деформации становятся настолько значительными, что могут повлиять на прочность сооружения. Чтобы уменьшить это влияние, сооружение разрезают по длине на несколько участков температурными швами. Если, например, сооружение забетонировано летом при температуре 20 °С и расстояние между температурными швами принято около 40 м, зимой при температуре —20° в шве может образоваться зазор шириной до 15 мм.

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Навигация:
Главная → Все категории → Бетонная смесь

Бетоном называется искусственный каменный материал, получаемый из правильно подобранной смеси вяжущего материала, воды, заполнителей и в необходимых случаях специальных добавок после ее формования и твердения. До формования указанная смесь называется бетонной смесью.

Твердение бетона является результатом сложных физико-химических процессов, происходящих между вяжущим материалом (цементом, известью, гипсом) и водой. Заполнители в этих процессах не участвуют. Вяжущие материалы после смешивания с водой образуют пластично-вязкую массу (тесто), которая, затвердевая, связывает между собой зерна заполнителей и образует искусственный каменный материал.

По виду применяемых вяжущих материалов бетоны делятся на цементные, силикатные (на известковом вяжущем), на гипсовом вяжущем, на смешанных вяжущих (известково-цементных, известково-шлаковых, цементно-известково-шлаковых) и на специальных вяжущих.

По структуре различают бетоны плотной структуры, крупнопористые (малопесчаные и беспесчаные), поризованные и ячеистые.

По виду применяемых -заполнителей бетоны бывают на плотных, пористых или на специальных заполнителях.

По зерновому составу заполнителей бетоны подразделяют на крупнозернистые (с крупным и мелким заполнителем) и мелкозернистые (только с мелким заполнителем).

По условиям твердения различают бетоны естественного твердения; бетоны, подвергнутые тепловой обработке при атмосферном давлении, и бетоны, прошедшие автоклавную обработку.

По плотности (объемной массе) бетоны подразделяются на особо тяжелые — плотностью более 2500 кг/м3; тяжелые— более .2200 и до 2500 кг/м3 включительно; облегченные — более 1800 и до 2200 кг/м3 включительно; легкие — более 500 и до 1800 кг/м3 включительно и особо легкие — до 500 кг/м3 включительно.

В зависимости от предела прочности при сжатии, кгс/см2 *, в 28-дневном возрасте строительными нормами и правилами предусмотрены следующие марки бетонов: тяжелых — 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700 и 800; на пористых заполнителях —25, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350 и 400; ячеистых— 15, 25, 35, 50, 75, 100 и 150; поризованных — 35, 50, 75 и 100; крупнопористых— 15, 25, 35, 50, 75 и 100. Предел прочности при сжатии бетона определяют на образцах-кубах или цилиндрах. Образцы изготовляют из свежеприготовленной бетонной смеси. Состав бетонной смеси подбирают исходя из требуемых свойств бетона с-учетом принятых способов ее транспортирования и укладки (формования).

По Международной системе единиц сила выражается в ньютонах — Н(1 кгс = 0,981 даН- 1 даН).

Бетонная смесь должна сохранять при транспортировании, перегрузках и укладке ее в опалубку или в форму однородность, т. е. не расслаиваться, и иметь необходимую удобоукладываемость (или удобоформуемость) —способность заполнять форму при данном способе уплотнения.

Удобоукладываемость бетонной смеси оценивается ее подвижностью или жесткостью.

Рис. 1. Определение подвижности бетонной смеси:
а —конус, б —измерение величины осадки; 1 — ручка, 2 — корпус, 3 — упор, 4 — сварной шов, 5 —- линейка, 6 — масштабная линейка, 7 — бетонная смесь, 8 — металли» ческий лист

Бетонная смесь, способная растекаться без расслоения и запол* нять форму под влиянием собственной массы или небольшого ме-> ханического воздействия, называется подвижной. Бетонная смесь, требуйщая интенсивного вибрирования для заполнения ею формы и для уплотнения, называется жесткой. Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой в сантиметрах величиной осадки конуса (ОК), отформованного из смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси определяют с помощью изготовлен* ных из листовой стали приборов — конусов № 1 или 2.

Конус № 1 применяют для определения подвижности бетонной смеси с максимальной крупностью зерен заполнителя до 40 мм включительно, конус № 2 —для смесей с максимальной крупностью зерен заполнителя 70 и 100 мод. Конус № 1 отличается от конуса № 2 размерами. Конус № 1 (рис. 1, а) имеет внутренний диаметр нижнего основания 200 мм, верхнего— 100 мм и высоту — 300 мм* Конус № 2 — соответственно 300, 150 и 450 мм.

Определяют осадку конуса следующим образом. Конус, установи ленный на металлический лист, заполняют бетонной смесью через воронку в три слоя одинаковой высоты. Каждый слой уплотняют штыкованием металлическим стержнем диаметром 16 мм: в конусе № 1 — по 25 раз, в конусе № 2—по 56 раз. После заполнения конуса бетонной смесью избыток ее срезают кельмой, затем конус плавно снимают и ставят рядом с отформованной бетонной смесью, Осадку конуса бетонной смеси определяют, укладывая металлическую линейку 5 ребром на верхнее основание конуса и измеряя расстояние от нижнего ребра линейки 5 до верха бетонной смеси по масштабной линейке 6 с интервалом до 0,5 см (рис. 1, б).

Результат измерения осадки конуса бетонной смеси в конусе № 2 приводят к величине осадки конуса № 1 умножением его на коэффициент 0,67.

Общее время с начала заполнения конуса до измерения осадки бетонной смеси не должно превышать 2,5 мин, время, затраченное на подъем конуса, составляет 3—7 с. Осадку конуса вычисляют с точностью до 1 см как среднее арифметическое двух измерений, причем результаты обоих измерений могут отличаться не более чем на 2—3 см. При большем расхождении результатов испытания повторяют. Если вычисленная осадка бетонной смеси равна нулю, то смесь признают не обладающей подвижностью и ее технологические свойства должны характеризоваться жесткостью.

Жесткость бетонной смеси определяется по времени вибраций в секундах, необходимом для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения ее жесткости. Жесткость бетонной смеси с максимальной крупностью зерен заполнителя до 40 мм включительно определяют в приборе, установленном на лабораторной виброплощадке типа 435, которая вместе с прибором без бетонной смеси обеспечивает вертикально направленные колебания с частотой 2800—3000 в минуту и амплитудой 0,5 мм.

Лабораторная площадка должна быть оборудована устройством для жесткого и плотного крепления на ней прибора, с помощью ко-* торого определяют жесткость бетонной смеси.

Прибор (рис.2) для определения жесткости бетонной смеси состоит из кольца 1, конуса 3, воронки 4, изготовленных из листовой стали с гладкой поверхностью. На вертикальной стенке кольца закреплена фиксирующая втулка 10, в которой вращается штатив 9 с диском 8, прикрепленным через шайбу 7 к штанге 5. На диске 8 сделано 6 отверстий диаметром 10 мм.

Жесткость бетонной смеси определяют в такой последовательности. Устанавливают кольцо 1 на виброплощадку и закрепляют его. В кольцо вставляют конус, закрепляют его нажимным .кольцом 2 с ручками, заходящими в специальные пазы, и устанавливают воронку 4. Конус 8 заполняют бетонной смесью, крупность заполнителя которой составляет не более 40 мм, в таком же порядке, как и при определении подвижности, т. е. в три приема, уплотняя штыкованием каждый слой. После снятия конуса вращают вокруг вертикальной оси штатив и на отформованную бетонную смесь опускают диск 8 вместе со штангой 5, масса которых должна составлять 2750 ±50 г. Штатив 9 в требуемом положении закрепляют зажимным винтом в фиксирующей втулке 10.

Затем одновременно включают виброплощадку и секундомер и наблюдают за тем, как выравнивается и уплотняется бетонная смесь. Вибрирование продолжают до тех пор, пока не начнется выделение цементного теста через два отверстия диска 8. В этот момент выключают секундомер и виброплощадку. Полученное время характеризует жесткость бетонной смеси.

Рис. 2. Прибор для определения жесткости бетонной смеси:
1, 2 — кольца, 3 — конус, 4 — воронка, 5 —штанга, 6 — втулка, 7 — шайба, 8 — диск, 9 — штатив, 10 — втулка с зажимным винтом

Показатель жёсткости вычисляют с погрешностью до 1 с как среднее арифметическое результатов двух определений жесткости из одной пробы смеси,
различающихся между собой не более чем на 20%. При большем расхождении результатов определение жесткости повторяют. Основным фактором, влияющим на удобоукладываемость бетонной смеси, является водосодержание. Количество воды в цементном тесте определяет технические свойства бетонной смеси — подвижность и жесткость. Чем ниже водосодержание, тем больше жесткость и меньше подвижность бетонной смеси.

Жесткие и малоподвижные смеси в сравнении с подвижными позволяют экономить цемент при получении одинаковой прочности бетона.

Подвижные бетонные смеси расслаиваются в большей степени, чем малоподвижные. Это объясняется тем, что во время транспортирования и подачи к месту укладки крупные составляющие подвижной смеси опускаются в нижние слои, а мелкие всплывают. При укладке явление расслаивания несколько сглаживается за счет взаимного перемещения слоев смеси, но может проявиться в большей степени с образованием щебеночных гнезд в одних местах и скоплением растворной части в других.

Подвижность, или жесткость, бетонной смеси, применяемой при производстве железобетонных изделий, принимают по СН 386—74.

Подвижность бетонных смесей, перекачиваемых по трубопроводам, назначают с учетом технической характеристики применяемых бетононасосов и пневмонагнетателей, но не менее 4 см.

Навигация:
Главная → Все категории → Бетонная смесь

Систематика бетонов. Бетонные смеси. Виды, характеристики, свойства бетонов.

Сегодня достаточно сложно представить любое современное строение без применения бетона, этого искусственного творения человечества, представляющего собой монолитную отвердевшую субстанцию со свойствами, аналогичными камню. Этот материал получается в результате взаимодействия определенной жидкости (воды, специальных растворов) и обусловленных связующих компонентов. В итоге, после полного затвердевания образующих ингредиентов, и получается этот изумительный строительный материал – монолитный бетон.

Применяемые компоненты могут использоваться абсолютно любые, более того, они могут почти отсутствовать, а вот основой главных составляющих всегда являются вяжущие вещества (цемент) и жидкости, относящиеся к категории активных субстанций, а также заполнители бетона.

В качестве традиционных заполнителей, а они могут присутствовать до max=80% массы, используют щебень различных фракций, песок, отходы горнодобывающей промышленности и прочее.

Для производства специализированных бетонов, наделенных заданными свойствами, используют дополнительные добавки, а в результате получают бетоны – жароупорные, стойкие к химикатам, легкие и так далее.
Удельная плотность производимых бетонов, а она зависит от свойств составляющих, является их основным показателем, а от ее значения производится ключевая классификация бетонов как изделий.

Бетоны могут быть:

1. Бетонами класса “особо тяжелых” (с плотностью min=2500 кг на м³);
2. Бетонами класса “тяжелых” (плотность max=2500 кг на м³);
3. Бетонами класса “легких” (плотность max=1800 кг на м³);
4. Бетонами класса “особо легких” (плотность – max = 500 кг на м³).

Регулируются плотности изготовляемых бетонов соотношениями применяемых компонентов, то есть зерновым составом заполнителей, водоцементным соотношением, использованием пластификаторов и банальным тщательным уплотнением. Повышают плотность бетонов для усиления свойств прочности, обязательной водонепроницаемости, морозостойкости и прочего.

В зависимости от присутствующих вяжущих веществ бетоны могут быть следующих видов:

1. Цементные бетоны – бетоны, производимые на основе обычных портландцементов, сложных шлакопортландцементов, многокомпонетных пуццолановых портландцементах и прочих;
2. Силикатные бетоны автоклавного отвердения – бетоны, производимые с применением известково-шлаковых, известково-песчаных и прочих аналогичных вяжущих;
3. Гипсовые бетоны – бетоны, производимые на гипсоцементно-пуццолановых либо просто на гипсовых вяжущих составляющих;
4. Асфальтобетоны – бетоны, производимые с применением вяжущих составляющих битумных;
5. Полимерцементные и полимербетоны бетоны – бетоны, изготовленные с использованием синтетических смол;
6. Бетоны со специальными, специфическими искусственно приданными характеристиками. Примером могут служить бетоны кислотоупорные, где вяжущими составляющими служат основанные на жидком стекле специальные компоненты.

По структурному строению бетоны могут быть:

1. Бетоны с плотной структурой – когда пространство между частичками заполнителей почти полностью занимают незначительные воздушные поры с затвердевшим вяжущим материалом;
2. Бетоны с поризованной структурой – когда пространство между частичками заполнителей заполняют затвердевшие вяжущие и дополнительные поризованные пено- либо газообразователи;
3. Бетоны ячеистые. Их структуры состоят из затвердевших вяжущих кремнеземистых компонентов и специально образованных пор, которые равномерно распределены по имеющемуся объему изделия.
4. Бетоны с крупнопористой структурой. Подобные бетоны имеют значительные поры во всем изделии.

Кроме того, по назначению использования бетонные изделия бывают:

1. Бетонами обычными или конструкционными, предназначенными для возведения различных сложных железобетонных либо простых бетонных конструкций;
2. Бетонами с приданными гидротехническими свойствами;
3. Бетонами легкими, основное предназначение которых – конструкции ограждающие;
4. Бетонами покрытий, используемых при строительстве городских тротуаров, современных автомобильных трасс, аэродромов, различных площадок и прочее;
5. Бетонами специального предназначения, наделенными специфическими необходимыми свойствами: кислотостойкостью, радиационной защитой, жаропрочностью, декоративностью.

Важнейшими показателями являются и следующие величины:

Прочность бетонов характеризуется величиной “М”, которая находится в промежутке значений от min=50М до max=1000М.
На данный показатель существенно влияет “водоцементное соотношение”, то есть пропорции воды (жидкости) и цемента в конкретной бетонной смеси.
Определение прочности бетонов производится методами испытаний на лабораторных контрольных образцах из производимой партии изделий.
Водонепроницаемость бетонов делится на двенадцать значений марок “В”. Значение водонепроницаемости min B = 2, значение максимальное max B = 30 (3 МПа), шаг значений выражается в МПа.
Водонепроницаемость характеризует величину минимального действующего давления жидкости, при значении которого она не способна еще просочиться через испытываемые опытные образцы. Увеличить степень водонепроницаемости всегда можно, применив в смесях специальные расширяющие цементы либо уплотняющие добавки.

Морозостойкость бетонов обозначается символами “Mрз”. Особо высокую морозостойкость имеют бетоны с более плотной структурой, произведенные с использованием низкоаллюминатного портландцемента в сочетании с высококачественным гранитным щебнем. Бетоны широкого применения имеют средний показатель Мрз=50.

Коррозиестойкость бетонов. Процесс коррозии бетонов происходит в результате медленного, но постоянного разрушения присутствующего цементного камня и, как следствие, приводит к заметному снижению прочности и изначальной водонепроницаемости. Предотвратить подобные явления помогут используемые специальные цементы, такие как пуццолановые, либо обработка поверхностей пленкообразующими специальными составами или полимерными материалами.

Огнестойкость бетонов. Естественно, что бетоны относятся к огнестойким материалам, однако достаточно долговременное воздействие температур более 150оС снижает прочность обычных бетонов на min=30%. При наличии подобных условий используют жаростойкие бетоны, ибо применение любых теплозащитных средств особого эффекта не дают.

Расширения и усадки бетонов. Процесс отвердевания бетонов всегда сопровождается усадками, а во влажной среде даже разбуханием, хотя и незначительным. Подобных явлений лишены лишь бетоны, имеющие в своем составе расширяющие или безусадочные цементы.
Величина усадок в массивных монолитных конструкциях достигает значительных величин, что приводит к возникновению внушительных напряжений в изделии и, соответственно, к образованию трещин.

Основные составляющие бетонов

При изготовлении бетонов применяемая вода не должна содержать любые посторонние примеси – жиры, любые кислоты, сульфаты и прочие, которые однозначно будут препятствовать нормальному процессу отвердевания бетонов. Поэтому использование неочищенных сточных вод, промышленных или болотных крайне не рекомендуется.

Одними из основополагающих компонентов любых бетонов, несомненно, являются цементы, от свойств которых существенно зависит область применения и предназначение изготовляемых бетонов. Благодаря различным маркам цементов, бетонам можно придать совершенно специфические свойства, несвойственные обычным бетонам.

Пески, применяемые в производстве бетонов любых марок, могут быть как искусственного, так и природного происхождения.
Пески естественного происхождения бывают намытыми в реках или море либо добытыми на суше. Последние называются овражными (горными). Речные и морские намытые пески обладают зернами округлой формы, земного же происхождения (овражные) – зернами остроугольными, что обеспечивает оптимальное сцепление компонентов бетона. Однако последние пески всегда более загрязненные по сравнению с песками намытыми.

Пески искусственного происхождения получают в процессе дробления фракций горных пород либо отходов металлургических шлаков. Но искусственно выработанные пески получаются весьма дорогостоящей продукцией и применяются лишь как добавки для обогащения в бетонах песков, имеющих мелкую фракцию.

Фракции зерен песков могут быть очень мелкие, мелкие, среднего размера и крупных фракций.

Особое внимание при производстве бетонов уделяется присутствию вредных примесей в песках, так как они существенно влияют на будущие качества производимых бетонов. Например, глинистые примеси снизят прочность бетонов, наличие органических остатков уменьшат сцепление составляющих бетонов, сернистые соединения приведут к быстрой коррозии и разрушению бетонов и так далее.

Гравием являются рыхлые и достаточно крупные смеси зерен горных пород, образованные вследствие разрушения этих пород. Аналогично пескам гравий бывает намытым морским, речным или добытым на суше – горным.
Гравий горный имеет шероховатую поверхность, а все прочие намытые – гладкую. Но, как и песок, намытый гравий не имеет посторонних примесей.
Щебни

Щебни представляют собой искусственные крупнозернистые образования, которые получаются вследствие измельчения определенных горных пород либо промышленных отходов (бетона, шлаков, кирпича).

Бетоны – это сложные многокомпонентные материалы, обладающие определенными специфическими свойствами, которые можно регулировать в процессе их производства и получать материал с требуемыми характеристиками.