Бетон: свойства, характеристики, приготовление

Бетон – материал уникальный. Он применяется не только в строительстве, однако более всего востребован именно в этой сфере, поскольку возвести здание без бетона практически невозможно. Крепчайший фундамент, крыша, стены, балясины, тротуарная плитка, столешницы для гостиной или кухни и даже вазы, – вот далеко не полный перечень изделий из данного материала. Усовершенствование методов создания и обработки бетона позволило почти уравнять его по популярности и востребованности с такими материалами как мрамор или гранит. Обусловлено это тем, что любой натуральный камень обладает определенным радиационным фоном. Бетон, возможно, менее эстетичен, однако даже минимальное излучение у него отсутствует. Кроме того, еще одним несомненным достоинством бетона является то, что вместо покупного материала вполне можно самостоятельно создать свой вариант с требуемыми для конкретной задачи характеристиками. А если вас интересует краска для бетона, переходите на сайт unisil.ua.

В целом, технология приготовления бетона достаточно проста. Но здесь, как и в любом другом деле, существуют свои особенности, определяющие качество создаваемого материала и его пригодность для работы. Например, на рецептуру очень сильно влияет дальнейшее применение материала – бетон для фундамента и бетон для кухонных столешниц делаются по-разному.

В большинстве случаев бетон состоит из наполнителя и цементного раствора. Таким образом основными компонентами данного материала являются:

• песок;
• цемент;
• вода;
• наполнитель (шлак, галька, гравий, щебень и т.п.).

Современные технологии изготовления бетона предполагают также добавление особых веществ – пластификаторов. Основной целью пластификаторов является придание бетону определенных свойств, требуемых в том или ином случае. Качество готового материала всегда находится в прямой зависимости от состава и чистоты всех его компонентов.

Варианты пропорций для создания бетона

Бетон может быть разным. К примеру, для заливки под дом фундамента нужен прочный бетон, имеющий в своем составе крупный щебень с размером отдельных элементов 20-35 мм. Кроме того, количества раствора должно быть достаточно для закрепления заполнителя. Однако вместе с тем раствор должен быть текучим, чтобы можно было вывести из бетона все пузырьки воздуха и хорошо его утрамбовать. Непосредственно перед заливкой основной части такого материала следует сделать бетонную подложку.

Подложка создается из наиболее простого по технологии приготовления и менее прочного бетона В 7,5. В состав его помимо цементного раствора входит крупный песок. В данном случае раствор не должен быть жидким, поэтому воды берется значительно меньше. Правильно приготовленный бетон для подложки должен своей консистенцией напоминать мокрую почву. Создание же садовой утвари, балясин, крыльца, ступенек и различных элементов декора требует определенного количества наполнителя средней и мелкой фракции.

Соотношение ингредиентов в бетоне регламентируется ГОСТами 7473-94 и СНиПами 5.01.23-83. При этом обязательно принимается во внимание средняя плотность бетона (требуемая в конкретной ситуации) и плотность всех остальных используемых ингредиентов. Только после подсчета весовых и объемных соотношений компонентов материала, можно начинать запланированное приготовление и заливку бетона.

Бетон из щебня, песка и цемента М-400: пропорции и состав

Марка бетона	Цемент:песок:щебень Массовый состав (в килограммах)	Песок:щебень Объемный состав, рассчитанный на 10 л цемента (в литрах)	Количество получаемого из 10 литров цемента бетона
450	1 : 1,1 : 2,5	10 : 22	29
400	1 : 1,2 : 2,7	11 : 44	31
300	1 : 1,9 : 3,7	17 : 32	41
250	1 : 2,1 : 3,9	19 : 34	43
200	1 : 2,8 : 4,8	25 : 42	54
150	1 : 3,5 : 5,7	32 : 50	64
100	1 : 4,6 : 7,0	41 : 61	78

Бетон из щебня, песка и цемента М-500: пропорции и состав

Марка бетона	Цемент:песок:щебень Массовый состав (в килограммах)	Песок:щебень Объемный состав, рассчитанный на 10 л цемента (в литрах)	Количество получаемого из 10 литров цемента бетона
450	1 : 1,4 : 2,9	12 : 25	32
400	1 : 1,6 : 3,2	14 : 28	36
300	1 : 2,4 : 4,3	22 : 37	47
250	1 : 2,6 : 4,5	24 : 39	50
200	1 : 3,5 : 5,6	32 : 49	62
150	1 : 4,5 : 6,6	40 : 58	73
100	1 : 5,8 : 8,1	53 : 71	90

Вода для обеих марок цемента добавляется в зависимости от требуемой текучести раствора.

Часто можно встретить рекомендацию, по которой якобы получается «универсальный» бетон: на одну часть цемента берется три части песка, шесть частей наполнителя и вода (от 0,5 до 1 части). На самом же деле из такого соотношения компонентов выходит совершенно неудачный материал, все недостатки которого проявляются уже в застывшем состоянии, когда исправить ошибку практически невозможно. Поэтому профессиональные строители, во избежание грубых просчетов, всегда пользуются приведенными выше таблицами. Основная сложность составления правильного раствора состоит в том, что песок, цемент и наполнитель могут обладать разными связывающими характеристиками и показателями плотности.

Отмеривание ингредиентов для бетона

После завершения расчетов необходимо определить наиболее удобный способ отмеривания компонентов для бетона. Имея на руках лишь весовые и объемные параметры, легко ошибиться, поскольку песок, к примеру, может быть слишком влажным или рыхлым и на 10 литров придется не тот вес, который предполагается по вычислениям соотношения плотности к объему. Соответственно, для предотвращения ошибки песок, гравий и цемент должны быть сухими. Если существует вероятность того, что рыхлость того или иного компонента превышает допустимые параметры, то для правильного расчета порций рекомендуется для начала взвесить небольшое количество ингредиента и соотнести полученный вес с его объемом. На практике это выглядит следующим образом:

1. Берется любая удобная тара (например, ведро) и без утрамбовки заполняется поочередно наполнителем, цементом и песком.
2. Полученная порция взвешивается.
3. Полученные ранее расчеты переводятся в соотношение ведер.

Классы и марки бетона

Класс или марка – это основные показатели качества готового материала, на которые необходимо в первую очередь обратить внимание при его покупке. Дополнительные свойства бетона – водонепроницаемость, подвижность, морозостойкость – в данном случае имеют второстепенное значение. В настоящее время марки бетона обозначаются числами от 50 до 1000, но наиболее популярные из них – М500, М450, М400, М350, М300, М250, М200, М150, М100. Полный диапазон классов бетона включает в себя числовые значения от 3,5 до 80 с добавлением буквы «В». К самым востребованным относятся В40, В35, В30, В25, В20, В15, В12,5, В10, В7,5.

Необходимо принимать во внимание, что класс и марка бетона – показатели разные. Марка материала находится в прямой зависимости от количества цемента, которое входит в состав бетонной смеси. А вот класс бетона определяется по такому показателю как прочность на сжатие. Поэтому марки и классы бетона обозначаются по-разному:

• Класс указывается буквой «В» и цифрами, отражающими давление в мегапаскалях (Мпа), которое способен выдержать тот или иной сорт бетона. К примеру обозначение «В25» теоретически значит, что данный материал гарантировано выдерживает давление не меньше 25МПа. Однако на практике оказывается, что максимально точно рассчитать такой показатель можно только с учетом ряда поправочных коэффициентов, поэтому нормативная прочность бетона на сжатие, как правило, бывает несколько меньше задекларированной.
• Марка же бетона, обозначаемая буквой «М», говорит о пределе прочности материала, выраженном в кгс на кв.см. Например, прочность бетона у марки М100 составляет 65 кгс/кв.см.

Прочность бетономатериала

Самой главной характеристикой бетона считается прочность на сжатие. Измеряется такая прочность в мегапаскалях (Мпа), которые и определяют максимально допустимое давление, выдерживаемое тем или иным классом бетона. Прочность на сжатие – показатель изменчивый. В бетоне она имеет свойство нарастать в процессе гидратации, то есть при взаимодействии связующих компонентов цемента и воды.

Показатели прочности материала отображаются в соответствующей марке или классе. Но после заливки бетонной смеси достигается указанная прочность лишь через некоторое время (около 28 дней). Сроки, в которые бетон набирает прочность, обусловлены несколькими факторами, в том числе и температурой окружающей среды. К примеру, при минусовой температуре бетон замерзает и перестает набирать прочность, поэтому в таких ситуациях материал либо отогревают, либо же сразу используют специальную морозостойкую бетонную смесь с соответствующими добавками. Иногда бывает и так, что бетон, уложенный зимой, весной оттаивает, и процесс набора прочности возобновляется. Однако эксплуатационные характеристики материала за это время значительно ухудшаются.

В обычных условиях набор прочности идет более интенсивно в первые семь дней после заливки. К концу недели прочность материала достигает 70 % от задекларированного показателя. Это значит, что большим нагрузкам такую конструкцию подвергать еще не стоит, но опалубка уже может быть снята. Окончательно своей марочной прочности бетон достигнет лишь через 28 дней.

Если температура окружающей среды повышается, то ускоряются и процессы твердения. Однако при этом очень важно следить за уровнем влажности материала: если бетон высыхает, то набор прочности прекращается. Поэтому бетонные конструкции, изготавливаемые в заводских условиях, для ускорения набора прочности время от времени обрабатывают горячим паром. На строительных площадках, как правило, применяются другие методы: свежезалитый бетон в жаркую погоду прикрывают пленкой ПВХ или мокрой мешковиной. А «свежие» бетонные конструкции специалисты рекомендуют поливать водой для интенсификации процесса гидратации.

Как определить прочность бетона?

В настоящее время проектная документация современных строительств обычно уже содержит показатели прочности (или конкретного класса) бетона, требуемого в данном случае. Поэтому, с одной стороны, процесс выбора данного материала теоретически упрощается. Однако иногда качество купленного бетона вызывает сомнения, и тогда проводится проверка соответствия заявленных при продаже и действительных характеристик приобретенного материала.

Прочность бетона определяют, как правило, двумя способами:

• Разрушающим. Отлитые из бетона по определенным параметрам кубики раздавливаются специальным прессом. В результате процедуры определяется прочность материала. Поскольку очень важно, чтобы образцы бетона были изготовлены по особым строительным нормативам, а хранение их проходило в правильных условиях, такой контроль прочности производится в специализированных лабораториях.
• Неразрушающим. Непосредственно механическое воздействие в данном варианте проверки прочности отсутствует. На бетон воздействуют такими косвенными методами как ультразвук, упругий отскок, ударный импульс. Затем производится расчет ряда физических показателей и величин, свидетельствующих о прочностных характеристиках материала. Косвенные методы воздействия достаточно трудоемки и требуют наличия определенных приборов (к примеру, фиксаторов скорости распространения ультразвука в образцах). Однако они дают возможность оценить и прочность материала, и возможные дефекты в нем (глубину трещин и т.п.). Такую проверку также проводят специальные лаборатории, но образцы для этого не всегда нужны, так как исследовать материал можно и непосредственно на месте.

Соотношение между марками и классами бетона по прочности, если нормативный коэффициент вариации составляет 13,5%

Марка бетона (приблизительно)	Класс бетона	Показатели средней прочности данного класса, в кгс/кв.см
М800 М700 М600 М600 М550 М450 М400 М350 М250 М200 М150 М150 М100 М75 М50	В60 В55 В50 В40 В45 В35 В30 В25 В20 В15 В12,5 В10 В7,5 В5 В3,5	786 720 655 589 524 458 393 327 262 196 164 131 98 65 46

Классификация бетонов

Бетоны могут классифицироваться по различным признакам: целевому назначению, виду наполнителей, средней плотности, виду вяжущего и структуре.

Легкие и тяжелые бетоны

В зависимости от показателей средней плотности бетоны делят на особо легкие, легкие, тяжелые и особо тяжелые.

Легкие (средняя плотность от 500 до 2000 кг/м3) и особо легкие (средняя плотность меньше 500 кг/м3) бетоны создаются на плотном мелком или на пористом крупном наполнителе. Применяются такие материалы, как правило, в производстве несущих и ограждающих конструкций.

Средняя плотность особо тяжелых бетонов составляет более 2500 кг/м3. Готовят данную разновидность бетонов с добавлением особо тяжелых заполнителей – магнетита, лимонита, барита, чугунной дроби, обрезков стали. Эти бетонные смеси используются при изготовлении конструкций специального назначения, поскольку, например, при возведении зданий для атомных электростанций они гарантируют защиту от радиоактивного излучения.

В тяжелых бетонах (средняя плотность 2000 – 2500 кг/м3) наполнителем выступает плотный песок и крупные фракции плотных горных пород. Такой материал часто используется для создания различных несущих конструкций.

Специальные и конструкционные бетоны

В соответствии с областью применения бетона он может быть конструкционным или специальным. Конструкционный материал чаще всего применяется в производстве ограждающих и несущих конструкций, поскольку именно он способен обеспечить достаточную для таких сооружений упругость, прочность и особые деформационные характеристики. Наиболее востребованные варианты данного вида – ячеистый, легкий и тяжелый бетоны.

Специальный бетон требуется при создании конструкций, которые будут эксплуатироваться в особых условиях. К данному виду относятся декоративные, теплоизоляционные, жаростойкие, радиационно-защитные и химические стойкие бетонные смеси. Область применения таких материалов обусловлена их составом и способностью оказывать сопротивление различным воздействиям окружающей среды.

Разделение бетонов по типу вяжущего ингредиента

• • Бетоны с цементным вяжущим. Готовятся преимущественно на пуццолановом портландцементе, шлакопортландцементе, портландцементе и их разновидностях. Такой материал универсален и чаще всего применяется для создания ограждающих и несущих конструкций в жилищном, гражданском и промышленном строительстве. Не подходит данный вид бетонов лишь в том случае, когда к готовому сооружению предъявляются особые требования, например, химическая стойкость или жаростойкость.
  • Бетоны с известковым вяжущим. Используются исключительно в производстве сборных железобетонных и бетонных частей на заводах.
  • Бетоны с гипсовым вяжущим. В данном материале вяжущий компонент отличается низкой водостойкостью, поэтому изготовленный на его основе бетон может быть применен только для создания внутренних конструкций.
  • Бетоны с шлаковым вяжущим (молотые шлаки и золы с активизаторами твердения).Применяются в производстве бетонных (но не железобетонных) конструкций и изделий. Использование местных шлаковых вяжущих существенно экономит цемент и удешевляет стоимость готового объекта.
  • Бетоны со специальным вяжущим (неорганическим или органическим). В данном случае вяжущий элемент придает материалу специфические свойства, особо ценные в определенных случаях. К данному виду бетонов относятся материалы на жидком стекле а также на магнезиальных, фосфатных или полимерных связующих.

Разделение бетонов на виды в зависимости от наполнителя

• • Бетоны с плотными наполнителями. При их создании используются наполнители из шлаков или плотных горных пород.
  • Бетоны с пористыми наполнителями. При их создании используются пористые наполнители или наполнители из пористых горных пород.
  • Бетоны со специальными наполнителями. При их создании используются наполнители, придающие материалу особые свойства: шамот, чугунный скрап, рудосодержащие породы.

Характер структуры бетонов

Особенности структуры бетонов позволяют разделить их на следующие виды:

• Плотные (слитные). Пространство между зернами такого материала полностью занято вяжущим затвердевшим веществом. При этом в уплотненной бетонной смеси объем межзерновых пустот не должен превышать 6%. Бетоны, характеризующиеся слитной структурой используют для создания несущих конструкций, которые должны обладать повышенной водонепроницаемостью и морозостойкостью.
• Крупнопористые (малопесчаные или беспесчаные). В таких бетонах практически все межзерновые пустоты остаются незанятыми.
• Поризованные. Бетоны данного вида характеризуются тем, что межзерновое пространство у них занято поризованными газо- или пенообразующими добавками и вяжущим веществом.
• Ячеистые. Это бетоны, в которых искусственным образом созданы ячейки-поры, выполненные из порообразующей добавки, кремнеземистого тонкодисперсного компонента и вяжущего вещества.

Ячеистые, поризованные и крупнопористые бетоны рекомендуется применять преимущественно для сооружения теплоизоляционных и ограждающих конструкций.

Вес кубометра бетона

Масса бетона зависит, как правило, от используемого наполнителя. Поскольку бетон по своему удельному весу может быть четырех видов, то вес одного кубометра данного материала варьируется следующим образом:

• 500 кг весит куб особо легких бетонов.
  В большинстве случае такие материалы используются в качестве теплоизоляции, так как отличаются наличием большого количества средних и мелких воздушных ячеек (до 85% от общего объема бетона).
• 500-1800 кг весит куб легких бетонов.
  В состав материала входят облегченные пористые наполнители (например, керамзит) или же наполнители отсутствуют, но бетон обладает пористой структурой, как газобетон или пенобетон.
• 1800-2500 кг весит куб тяжелых бетонов.
  В такие бетонные смеси добавляется крупный и тяжелый наполнитель (гравий, щебень), который и составляет основную массу материала (от 1150 до 1300 кг). Данная категория бетонов считается классической и имеет широчайший диапазон назначений.
• 2500-3000 кг весит куб особо тяжелых бетонов.
  Такая масса материала обусловлена наличием в его составе крупного наполнителя а также дополнительных добавок – магнетита, барита, гематита и различных видов металлического скрапа.

Масса одного кубометра бетона с различными наполнителями
Тип бетона и используемый наполнитель	Удельная масса кубометра бетона в килограммах
Вермикулитобетон	300-800
Газосиликат, газобетон, пеносиликат и пенобетон	300-1000
Пенозолобетон и газозолобетон	800-1200
Бетон на зольном гравии	1000-1400
Аглопоритобетон на котельном (топливном) шлаке	1000-1800
Шлакопемзогазо- и шлакопемзопенобетон	800-1600
Бетон на доменных шлаках (гранулированных)	1200-1800
Перлитобетон	600-1200
Керамзитобетон на перлитовом песке	800-1000
Керамзитобетон на кварцевом песке	800-1200
Керамзитобетон и керамзитопенобетон на керамзитовом песке	500-1800
Шунгизитобетон	100-1400
Бетоны на вулканических шлаках	800-1600
Шлакопемзобетон (термозитобетон)	1000-1800
Пемзобетон	800-1600
Бетон на щебне или гравии из камня	2400
Туфобетон	1200-1600
Железобетон	2500