Требования к компонентам бетона кратко

Обновлено: 04.07.2024

Бетон на неорганических вяжущих веществах представляет собой композиционный материал, получаемый в результате формования и твердения рационально подобранной бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок. Состав бетонной смеси должен обеспечить бетону к определенному сроку заданные свойства (прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и др.).

Бетон является главным строительным материалом, который применяют во всех областях строительства. Технико-эконоческими преимуществами бетона и железобетона являются: низки уровень затрат на изготовление конструкций в связи с применением местного сырья, возможность применения в сборных и монолитных конструкциях различного вида и назначения, механизации и автоматизация приготовления бетона и производства конструкций. Бетонная смесь при надлежащей обработке позволяет и изготавливать конструкции оптимальной формы с точки зрения строительной механики и архитектуры. Бетон долговечен и огнестоек, его плотность, прочность и другие характеристики можно изменять в широких пределах и получать материал с заданными свойствами. Недостатком бетона, как любого каменного матери является низкая прочность на растяжение, которая в 10-15 ниже прочности на сжатие. Этот недостаток устраняется в железобетоне, когда растягивающие напряжения воспринимает арматура. Близость коэффициентов температурного расширения и прочное сцепление обеспечивают совместную работу бетона и стальной арматуры в железобетоне, как единого целого. В силу этих преимуществ бетоны различных видов и железобетонные конструкции из них являются основой современного строительства.

Бетонной смесью называют рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют, исходя из требований к самой смеси и к бетону.

По своему строению бетонная смесь представляет единое физическое тело, в котором частицы вяжущего, вода и зерна заполнителя связаны внутренними силами взаимодействия. Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто. По мере развития процесса гидратации цемента возрастает дисперсность частиц твердой фазы и увеличивается клеящая и связующая способность цементного теста. Независимо от вида бетона бетонная смесь должна удовлетворять двум главным требованиям: обладать хорошей удобоукладываемостью, соответствующей применяемому способу уплотнения и сохранять при транспортировании и укладке однородность, достигнутую при приготовлении. Свойство бетонной смеси разжижаться при механических воздействиях и вновь загустевать в спокойном состоянии называется тиксотропией.

Технические свойства бетонной смеси. При изготовлении железобетонных изделий и бетонировании монолитных конструкций самым важным свойством бетонной меси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность. Для оценки удобоукладываемости спользуют три показателя: подвижность бетонной смеси, являющуюся характеристикой структурной прочности смеси; жесткость, являющуюся показателем динамической вязкости бетонной неси; связность, характеризуемую водоотделением бетонной смеси после ее отстаивания.

Подвижность бетонной смеси характеризуется измеряемой осадкой (см) конуса (ОК), отформованного из бетонной смеси, подлежащей испытанию. Подвижность бетонной смеси вычисляют как среднее двух определений, выполненных из той пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоуклаваемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.

Связность бетонной смеси обуславливает однородность строения и свойств бетона. Очень важно сохранить однородность бетонной смеси при перевозке, укладке в форму и уплотнении. При уплотнении подвижных бетонных смесей происходит сближение составляющих ее зерен, при этом часть воды отжимается вверх. Уменьшение количества воды затворения при применении пластифицирующих добавок и повышение водоудерживающей способности бетонной смеси путем правильного подбора зернового состава заполнителей являются главными мерами борьбы с расслоением подвижных бетонных смесей.

Для обеспечения требуемой прочности бетона величина водоцементного отношения должна сохраняться постоянной, поэтому возрастание водопотребности вызывает перерасход цемента. При мелких песках он достигает 15-25%, поэтому мелкие пески следует применять после обогащения крупным природным или дробленым песком и с пластифицирующими добавками, снижающими водопотребность. Закон прочности бетона устанавливает зависимость прочности от качества применяемых материалов и пористости бетона. Прочность вяжущего характеризуется его маркой (R_ц), качество заполнителя коэффициентом А, а пористость косвенно определяется величиной водоцементного отношения В/Ц. Зависимость прочности от В/Ц является в сущности зависимостью прочности от объема пор, образованных водой, не вступающей в химическом взаимодействие с цементом.

За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см 2 ) эталонны образцов-кубов. За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см 2 ) контрольных образцов. Эта марка назначается тогда, когда она имеет главенствующее значение. Проектная марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, подвергающегося многократном воздействию отрицательных температур. Проектная марка бетона по водонепроницаемости характеризуется односторонним гидростатическим давлением (кгс/см 2 ), при котором образцы бетона не пропускают воду в условиях стандартного испытания. Назначается для бетона, к которому предъявляются требования по плотности и водонепроницаемости. Проектную марку бетона по прочности на сжатие контролируют путем испытания стандартных бетонных образцов монолитных конструкций - в возрасте 28 сут, для сборных конструкций в сроки, установленные для данного вида изделия стандартом или техническими условиями.

Проектную марку бетона монолитных конструкций разрешается устанавливать при специальном обосновании в возрасте 90 и 180 сут в зависимости от сроков загружения, что позволяет экономить цемент.

Прочность бетона определяют путем испытания образцов, которые изготовляют сериями; серия, как правило, состоит из трех образцов. Поскольку образцы могут быть разной формы и размера, показатели прочности приводят к кубиковой прочности базового образца размером 15х15х15 см умножением на масштабный коэффициент. Для кубов с длиной ребра 10 см коэффициент равен 0,95 для 20 см - 1,05. Размер ребра куба, должен быть примерно в три раза больше наибольшей крупности зерен заполнителя.

Предел прочности при растяжении возрастает при повышении марки бетона по прочности при сжатии, однако увеличение сопротивления растяжению замедляется в области высокопрочных бетонов. Поэтому прочность бетона при растяжении составляет 1/10-1/17 предела прочности при сжатии, а предел прочности при изгибе - 1/6-1/10.

Однородность прочности и класс бетона. Бетон должен бык однородным - это важнейшее техническое и экономическое требование. Для оценки однородности бетона данной марки использую результаты контрольных испытаний бетонных образцов за определенный период времени, имеется в виду, что стандартные образцы твердели в одинаковых условиях одно и то же время. Прочности бетонных образцов будет колебаться, отклоняясь от среднего значения в большую и меньшую стороны. На прочности сказываются колебания в качестве цемента и заполнителей, точность дозирования составляющих, тщательность приготовления бетонной смеси и другие факторы. Чем ближе частные результаты испытания образцов к среднему значению, тем выше однородность бетона.

Класс бетона - это числовая характеристика какого-либо его свойства, принимаемая с гарантированной обеспеченностью 0,95. то значит, что установленное классом свойство обеспечивается не менее чем в 95 случаях из 100 и лишь в 5-ти случаях можно ожидать его не выполненным.

Бетоны подразделяются на классы: В1; В1,5; В2; В2,5; ВЗ. 7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40; В45; В50; В55; В60.

Для приготовления бетонной массы необходимы четыре основных компонента: цемент, вода, песок и щебень. Иногда вместо цемента используют известь, гипс, а также добавляют пластификаторы. Максимально высокое качество бетона предполагает обязательное соблюдения некоторых пропорций. Каждый из четырех компонентов бетонного раствора должен соответствовать требованиям, которые регламентируют возможность использования того или иного материала для изготовления бетона. У каждого из компонентов существует определенная функция в растворе — это растворяющий элемент, вяжущий, обеспечивающий прочность, и так далее, благодаря этому получают бетон отличного качества.

Роль воды в бетоне огромна – кроме функции растворителя, на воду возложена роль химического реагента, без которого смесь не получится пластичной и не затвердеет. В бетонном растворе должна использоваться чистая вода, без мути и примесей, без содержания хлора и других агрессивных веществ, придающих воде характерный неприятный запах. Температура воды также имеет значение: при изготовлении бетона в холодное время воду нужно подогреть примерно до 40С, если же температура воздуха, напротив, высокая, то вода должна быть холодной или прохладной для оптимального схватывания смеси.

Какими качествами должны обладать песок и щебень, пригодные для заполнения бетона?

В большинстве случаев функцию заполнителей в бетонной смеси выполняют песок и щебень – материалы разного размера, нерудного происхождения, их удельный вес во всем объеме смеси составляет порядка 80%. Использование этих материалов имеет серьезные преимущества – смесь за счет них имеет достаточную жесткость и прочность, которую можно регулировать. Кроме того, наполнение раствора песком и щебнем существенно экономит средства, ведь дорогостоящий цемент используется тогда в гораздо меньшем количестве.

Песок является самым мелким из заполнителей, который существенно снижает пористость раствора, то есть, готовая конструкция получится более прочной. Песок для бетона нужно брать сухой и очищенный, без содержания посторонних примесей. В случае, когда нужно обеспечить максимальную легкость конструкции, для заполнения используется керамзит – очень легкий материал, который получают в процессе обжига глины.

Такой материал, как щебень, имеет неровные края и шероховатую поверхность, которые получаются в процессе дробления крупных каменных пород. Такая структура щебня позволяет придавать бетонной смеси отличное сцепление, а также – улучшать адгезию всех остальных компонентов.

Щебень классифицируют по нескольким факторам:

по форме зерна;
по величине фракции;
по виду горной породы, из которой изготовлен щебень;
по классу радиоактивности.

Для изготовления бетона обычно используют щебень средней и мелкой фракции, и это правильно – чем мельче зерно, тем меньше пористость смеси, а значит, прочность бетона выше. Существуют исключения, когда допустимо использование щебня крупного размера, но, согласно требований СНиПов, размер зерна не может превышать 1/3 размера наименьшего элемента конструкции, а также недопустимо применение щебня фракцией больше 150 мм.

С древних времен самым прочным материалом для строительства считался камень.

Но, как выяснилось, человек может создавать камень самостоятельно: искусственным камнем называют бетон.

Компоненты для приготовления бетона

В отличие от натурального камня, бетон изначально имеет подвижную, тестообразную форму, поэтому его можно залить в опалубку и получить изделие практически любой конфигурации. Этим он выгодно отличается от камня, обработка которого значительно сложнее.

Бетон или раствор? В чем разница?

Основной компонент как бетона, так и раствора — цемент. Это порошкообразное вещество серого (иногда белого) цвета, составляющие которого вступают в реакцию с водой, образую новые кристаллические соединения высокой прочности.

Важно!

Цемент — вещество водного твердения. Это означает, что смесь воды и цемента не просто высыхает, а, реагируя с водой, образует новый материал. Для того, чтобы реакции гидратации происходили полноценно, необходимым условием отвердевания бетона является высокая влажность и оптимальная температура воздуха (+ 18—20° С). Соблюдение этих условий напрямую влияет на прочность готового изделия.

Помимо портланцемента и воды, в цементные растворы включают также заполнители.

Состав бетона

Бетон — это твердый композитный материал, в состав которого входят:

цемент;
вода;
крупные заполнители (щебень, гравий);
мелкий заполнитель (песок).

Благодаря такому составу бетон — это очень прочный материал, который используется в монолитном строительстве, изготовлении фундаментов, плит перекрытий и прочих конструкций, требующих высокой прочности.

Состав цементного раствора

Цементный раствор не включает крупные заполнители и состоит из следующих компонентов:

Консистенция цементного раствора более однородная; используют его для кирпичной кладки, оштукатуривания, стяжек под линолеум, ламинат, паркет.

Важно!

Как в бетонную смесь, так и в цементный раствор можно и нужно включать специальные химические добавки, которые обеспечивают дополнительные свойства:

, которые позволяют экономить цемент и воду, повышают пластичность и удобоукладываемость смесей, предотвращают ее расслаивание, повышают прочность и плотность готовых изделий; , которые позволяют вести бетонные работы даже зимой; , обеспечивающие быстрое схватывание; , благодаря применению которых получается устойчивый к воздействию влаги бетон; для объемного армирования.

Также существуют добавки, объединяющие сразу несколько свойств — суперпластификаторы.

Требования к компонентам для бетона

Чтобы получить качественный материал, необходимо использовать компоненты, отвечающие определенным требованиям.

Требования к цементам для бетонов

Песок

Используют чаще всего речной песок, чистый, свободный от примесей и мусора.

Крупные заполнители

Размер фракции крупных заполнителей зависит от назначения бетона.

Различные технологии изготовления бетона

Не существует единой и для всех правильной технологии приготовления бетона.

Благодаря исследованиям стало возможным получать бетоны с заранее известными свойствами, тем не менее, в зависимости от конкретных условий окружающей среды, бетоны могут отличаться.

Поэтому применяется лабораторное испытание прочности образцов, которые твердели в аналогичных условиях.

Бетон может приготавливаться на бетонных заводах и поставляться к месту строительства. В этом случае его постоянно перемешивают, чтобы избежать схватывания, однако доставить его нужно оперативно, поскольку слишком долгое перемешивание вредит его свойствам.

В домашних строительных и ремонтных работах бетонные смеси и цементные растворы замешивают в небольших бетономешалках, строительным миксером или даже вручную, лопатой.

Методы замеса могут быть разными: иногда заполнители и цемент засыпают по очереди в воду с растворенными в ней добавками, в других случаях воду наливают в цемент, смешанный с заполнителями.

Важно, чтобы смесь была хорошо перемешана и отвердевала в оптимальных условиях.

Бетон своими руками: как правильно рассчитать пропорции компонентов

Большое значение для характеристик будущего бетона имеет соотношение компонентов.

Чем больше в смеси цемента, тем прочнее будет бетон. Но увеличение количества цемента влечет повышенные расходы. Поэтому важно выдержать баланс. Иногда используют цемент более высокой марки, но добавляют его в меньшем количестве.

Другой важный показатель — водоцементное соотношение или в/ц — отношение количества воды к количеству цемента. Чем больше значение в/ц, тем больше воды в смеси, а значит, смесь становится более жидкой.

С одной стороны, жидкая смесь — это неплохо, потому что она более подвижная, легко укладывается и уплотняется. С другой стороны, слишком большое количество воды отрицательно влияет на прочность, что видно из таблицы.

Для того, чтобы в смеси протекали реакции гидратации, достаточное водоцементное соотношение — 0,3. На практике это очень жесткая смесь, поэтому стандартное в/ц составляет 0,45—0,55.

Казалось бы, ситуация тупиковая, но на самом деле есть элегантный выход — добавление пластификатора.

Пластификаторы добавляются в очень небольших количествах и удорожают смесь незначительно. Но, благодаря тому, что они позволяют существенно (до 20%) экономить цемент, воду, а также беречь электричество, сокращая время обработки уложенного бетона (и даже отказываясь от нее), эти расходы можно вообще не учитывать.

Пропорции компонентов бетона можно узнать из таблиц.

Важно внимательно отнестись к единицам измерения: поскольку плотность компонентов смесей (кроме воды) не равна единице, их объем не совпадает с весом. Поэтому, если материалы взвешиваются, нужно ориентироваться на массовые доли, если отмеряется ведрами — на объемные единицы.

Расчет компонентов цементного раствора

В цементные растворы, которые используются для кирпичной кладки, ремонтных работ, оштукатуривания и прочих целей, не входит гравий и щебень. В штукатурные растворы могут добавляться известь, гипс, глина и другие дополнительные компоненты.

Пропорции компонентов для таких растворов можно узнать из таблицы.

Набор прочности бетона. Классы и (или) марки бетона

Превращение тестообразной бетонной смеси в плотный и твердый камень происходит в результате отвердевания бетона. Это процесс запускается реакциями гидратации, которые протекают в смеси цемента с водой.

Некоторые составляющие цемента реагируют быстро, вызывая первичное схватывание бетона, другие — медленно, способствую набору прочности в дальнейшем.

Бетон — уникальный материал, который медленно набирает прочность многие годы, но основная прочность набирается к возрасту 28 дней. В это время бетон достигает расчетной прочности.

Различают также критическую прочность — набор 50—70% от расчетной прочности, после чего бетону уже не страшны неблагоприятные внешние условия, и распалубочную прочность, по достижении которой можно снимать опалубку.

Важно!

В условиях строительства быстрое достижение распалубочной прочности позволяет увеличивать оборачиваемость оборудования, поэтому целесообразно использовать добавки-ускорители твердения. Также они применяются при зимнем бетонировании с целью быстрее достичь критической прочности бетона.

Прочность бетона — его основная характеристика, которая определяет его класс.

Ознакомиться с примерным соответствием марок и классов можно в таблице.

Как сделать цветной бетон

Для изготовления цветного бетона используются порошковые красители, которые добавляются в раствор. Но из-за серого цвета цемента оттенки получаются пыльными. Чтобы получить чистые оттенки, нужно замешивать бетон на белом цементе.

Чтобы сэкономить дорогой белый цемент и пигменты, используют послойную заливку: сначала заливают обычный бетон, а сверху — слой цветного.

Цветной бетон широко используется для изготовления тротуарной плитки.

Бетон для фундамента своими руками

Для изготовления фундамента прежде всего нужно выбрать класс бетона:

для легкого деревянного дома — В15;
для кирпичного дома в один этаж — В20;
для двух- или трехэтажного дома — В22,5.

Необходимо точно соблюдать пропорции составляющих. Бетон замешивается в бетономешалке или вручную, с помощью лопаты.

В частном строительстве для облегчения работ и экономии материалов целесообразно воспользоваться пластификатором для бетона, который позволит увеличить удобоукладываемость смеси и повысить все основные характеристики готового изделия: прочность, плотность, морозостойкость и влагоустойчивость. Используйте специальную добавку для фундаментынх работ CemBase.

Видео: замес бетона своими руками

Видео: замес бетона вручную. 3 способа

В зависимости от назначения бетоны должны удовлетворять определенным требованиям. Бетоны для обычных железобетонных конструкций должны иметь заданную прочность, главным образом при сжатии. Для конструкций, находящихся на открытом воздухе, важна еще морозостойкость.

Бетоны для гидротехнических сооружений должны обладать высокой плотностью, водонепроницаемостью, морозостойкостью, достаточной прочностью, малой усадкой, стойкостью против выщелачивающего действия фильтрующих вод, в ряде случаев стойкостью по отношению к действию минерализованных вод и незначительно выделять теплоту при твердении. Бетоны для стен отапливаемых зданий и легких перекрытий должны обладать необходимой прочностью, теплопроводностью, бетоны для полов — малой истираемостью и достаточной прочностью при изгибе, а бетоны для дорожных и аэродромных покрытий — еще и морозостойкостью. К бетонам специального назначения предъявляются требования, обусловленные особенностью их службы.

Общие требования ко всем бетонам и бетонным смесям следующие: до затвердевания бетонные смеси должны легко перемешиваться, транспортироваться, укладываться (обладать подвижностью и удобоукладываемостью), не расслаиваться; бетоны должны иметь определенную скорость твердения в соответствии с заданными сроками распалубки и ввода конструкции или сооружения в эксплуатацию; расход цемента и стоимость бетона должны быть минимальными.

Получить бетон, удовлетворяющий всем поставленным требованиям, можно при правильном проектировании состава бетона, надлежащем приготовлении, укладке и уплотнении бетонной смеси, а также при правильном выдерживании бетона в начальный период его твердения.

Если вид и требования к свойствам бетона устанавливают в зависимости от вида и особенностей конструкции и условий ее эксплуатации, то требования к бетонной смеси определяются условиями изготовления конструкции, ее технологическими особенностями (густотой армирования, сложностью формы и др.), применяемым оборудованием.Особенностью изготовления бетонных и железобетонных конструкций является то, что о качестве материала нельзя судить заранее. Необходимые свойства бетон приобретает в процессе изготовления конструкции. Отсюда важное значение имеют правильный выбор материалов, проектирование состава бетона; с учетом принятой технологии изготовления конструкций, соблюдение технологических режимов, пооперационный контроль производства.

Бетоны относятся к искусственным каменным конгломератам, являющимся разновидностью композиционных материалов, поэтому для разных бетонов свойственны как свои собственные, частные, так и общие закономерности. Современные технологические и технико-экономические расчеты в области бетонов основываются на зависимостях, связывающих состав и структуру бетона с его свойствами. Эти зависимости учитывают физико-химическую природу бетона, но в большинстве своем получены экспериментальным путем. Они должны проверяться для конкретных условий производства и уточняться.

Бетон — сложный материал, свойства которого могут заметно изменяться в процессе выдерживания и эксплуатации. Только глубокое понимание природы этого материала, закономерностей, управляющих формированием его структуры и свойств, могут обеспечить рациональное и эффективное его применение в строительных конструкциях самого различного назначения.

Приготовленная бетонная смесь состоит из перемешанных в общем объеме четырех компонентов – цемента, воды, щебня и песка. Вода и цемент играют здесь главенствующую роль, их функция – связать воедино компоненты и образовать монолитную структуру. Применение заполнителей необходимо по той причине, что при затвердевании цементный камень деформируется, дает усадку, которая вызывает внутренние напряжения и образование микротрещин. Это снижает прочность бетона. Введенные заполнители являются тем каркасом, который нивелирует усадочные напряжения, более чем в десять раз снижая параметры деформации осадки и ползучести. Получается, что бетон для практического применения нельзя производить без заполнителей, они существенно улучшают физико-механические характеристики бетонной смеси и, соответственно, бетона. Заполнители могут занимать до 80 процентов объема в структуре бетона, их использование значительно удешевляет бетон.

По происхождению заполнители подразделяют на природные и искусственные, но в строительной практике отдают предпочтение их классификация по крупности: мелкие заполнители (пески) размером зерен до 5мм и крупные (типа гравия или щебня) размером зерен от 5 до 70 мм. Не допускается использовать мягкие или выветренные породы – у них низкая прочность, не рекомендуются глинистые составляющие – они оттягивают на себя воду и замедляют процесс гидратации цемента, снижая в конечном итоге прочность бетонной конструкции. Допустимое содержание таких глинистых и пылевидных частиц составляет от одного до пяти процентов по массе. При выборе песка предпочтительней тот, у которого зерна имеют острые границы для улучшенного сцепления внутри бетонной смеси.

Из крупных заполнителей наиболее популярны гравий и щебень. Использование гравия требует специальной подготовки – сортировки, поскольку в бетонной смеси может наблюдаться большое количество пустот, что неприемлемо для приготовления качественного бетона для ответственных изделий. Например, нельзя применять гравий как заполнитель бетонных конструкций мостов, транспортных и гидротехнических сооружений с повышенными требованиями по морозостойкости. Как и для песка, содержание пылевидных и глинистых частиц жестко нормируется – от 1 до 3 процентов по массе.

К качеству воды для затворения бетонной смеси основным требованием является ограничение по содержанию растворенных в ней солей и органических веществ. Категорически не допускаются примеси нефтепродуктов, нельзя использовать болотные и сточные воды. К применению рекомендуется питьевая вода. Показатель рН должен быть в рамках от 4,0 до 12,5.

Читайте также: