Свойства бетонной смеси

Свойства бетонной смеси

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.

Основной структурообразующей составляющей в бетонной смеси является цементное тесто.
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.
При действии возрастающего усилия бетонная смесь вначале претерпевает упругие деформации, когда же преодолена структурная прочность, она течет подобно вязкой жидкости. Поэтому бетонную смесь называют упруго-пластично-вязким телом, обладающим свойствами твердого тела и истинной жидкости.
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 смеси является удобоукладываемость (или удобоформуемость), т.е. способность заполнять форму при данном способе уплотнения, сохраняя свою однородность.

Для оценки удобоукладываемости используют три показателя:
подвижность бетонной смеси (П), являющуюся характеристикой структурной прочности смеси;
жесткость (Ж), являющуюся показателем динамической вязкости бетонной смеси;
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 одной пробы смеси. Если осадка конуса равна нулю, то удобоукладываемость бетонной смеси характеризуется жесткостью.
Жесткость бетонной смеси характеризуется временем (с) вибрирования, необходимым для выравнивания и уплотнения предварительно отформованного конуса бетонной смеси в приборе для определения жесткости.

Классификация бетонных смесей

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.

Удобоукладываемость бетонной смеси

Количество воды затворения является основным фактором, определяющим удобоукладываемость бетонной смеси. Вода затворения (В, кг/м3) распределяется между цементным тестом (Вц) и заполнителем (Взап): В= Вц + Взап. Количество воды в цементном тесте определяют его реологические свойства: предельное напряжение сдвига и вязкость, а следовательно, и технические свойства бетонной смеси — подвижность и жесткость.

Водопотребность заполнителя Взап является его важной технологической характеристикой; она возрастает с увеличением суммарной поверхности зерен заполнителя и поэтому велика у мелких песков.
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

Деформативные свойства бетона

Под нагрузкой бетон ведет себя иначе, чем сталь и другие упругиe материалы. Конгломератная структура бетона определяет его поведение при возрастающей нагрузке осевого сжатия.

Область условно упругой работы бетона — от начала нагружения до напряжения сжатия, при котором по поверхности сцепления цементного камня с заполнителем образуются микротрещины.

Опыты подтвердили, что при небольших напряжениях и кратковременном нагружения для бетона характерна упругая деформация, подобная деформации пружины.
Модуль упругости бетона возрастает при увеличении прочности и зависит от пористости: увеличение пористости бетона сопровождается снижением модуля упругости. При одинаковой марке по прочности модуль упругости легкого бетона на пористом заполнителе меньше в 1,7-2,5 раза тяжелого. Еще ниже модуль упругости ячеистого бетона. Таким образом, упругими свойствами бетона можно управлять, регулируя его структуру. Модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными между собой:

Ползучестью называют явление увеличения деформаций бетона во времени при действии постоянной статической нагрузки.
Ползучесть зависит от вида цемента и заполнителей, состава бетона, его возраста, условий твердения и влажности. Меньшая ползучесть наблюдается при применении высокомарочных цементов и плотного заполнителя — щебня из изверженных горных пород. Пористый заполнитель усиливает ползучесть, поэтому легкие бетоны имеют большую ползучесть по сравнению с тяжелыми.
Преждевременное высыхание бетона ухудшает структуру и увеличивает его ползучесть. Однако насыщение водой затвердевшего бетона может вызвать рост ползучести.
Ползучесть и связанная с ней релаксация напряжений может играть отрицательную роль. Например, ползучесть бетона приводит к потере натяжения; в предварительно напряженных железобетонных конструкциях.

Усадка и набухание бетона

При твердении на воздухе происходит усадка бетона, т.е. бетон сжимается и линейные размеры бетонных элементов сокращаются. Усадка слагается из влажностной, карбонизационной и контракционной составляющих.

Вследствие усадки бетона в железобетонных и бетонных конструкциях возникают усадочные напряжения, поэтому сооружения большой протяженности разрезают усадочными швами во избежание появления трещин. Ведь при усадке бетона 0,3 мм/м в сооружении длиной 30 м общая усадка составляет около 10 мм. Массивный бетон высыхает снаружи, а внутри он еще долго остается влажным. Неравномерная усадка вызывает растягивающие напряжения в. наружных слоях конструкции и появление внутренних трещин на контакте с заполнителем и в самом цементном камне.

Для снижения усадочных напряжений и сохранения монолитности конструкций стремятся уменьшить усадку бетона. Наибольшую усадку имеет цементный камень. Введение заполнителя уменьшает количество вяжущего в единице объема материала, при этом образуется своеобразный каркас из зерен заполнителя, препятствующий усадке. Поэтому усадка цементного раствора и бетона меньше, чем цементного камня.

Бетон наружных частей гидротехнических сооружений, цементно-бетонных дорог периодически увлажняется и высыхает. Колебания влажности бетона вызывают попеременные деформации усадки и набухания, которые могут вызвать появление микротрещин и разрушение бетона.

Морозостойкость бетона

Морозостойкость бетона определяют путём попеременного замораживания в холодильной камере при температуре от 15 до 20°С и оттаивания в воде при температуре 15-20°С бетонных образцов кубов с размерами ребра 10, 15 или 20 см (в зависимости от наибольшей крупности заполнителя). Образцы испытывают после 28 сут выдерживания в камере нормального твердения или через 7 сут после тепловой обработки. Контрольные образцы, предназначенные для испытания на сжатие в эквивалентном возрасте, хранят в камере нормального твердения. Морозостойкость бетона зависит от качества примененных материалов и капиллярной, пористости бетона. Объем капиллярных пор оказывает решающее влияние на водопроницаемость и морозостойкость бетона. Морозостойкость бетона значительно возрастает, когда капиллярная пористость менее 7%.

Водонепроницаемость бетона

С уменьшением объема капиллярных макропор снижается водонепроницаемость и одновременно повышается морозостойкость бетона. Для уменьшения водонепроницаемости в бетон при его изготовлении вводят уплотняющие (алюминат натрия) и гидрофобизующие добавки. Нефтепродукты (бензин, керосин и др.) имеют меньшее, чем у воды, поверхностное натяжение, поэтому они легче проникают через обычный бетон. Для снижения фильтрации нефтепродуктов в бетонную смесь можно вводить специальные добавки (хлорное железо и др.). Проницаемость бетона по отношению к воде и нефтепродуктам резко уменьшается, если вместо обычного портландцемента применяют расширяющийся.

Теплофизические свойства бетона

Теплопроводность — наиболее важная теплофизическая характеристика бетона, в особенности применяемого в ограждающих конструкциях зданий.

Теплопроводность тяжелого бетона в воздушно-сухом состоянии 1,2 Вт/(м.°С), т.е. она в 2-4 раза больше, чем у легких бетонов (на пористых заполнителях и ячеистых). Высокая теплопроводность является недостатком тяжелого бетона. Панели наружных стен из тяжелого бетона изготавливают с внутренним слоем утеплителя.

Теплоемкость тяжелого бетона изменяется в узких пределах -0,75-0,92 Вт/(м.С°).
Линейный коэффициент температурного расширения бетона составляет около 0,00001 °С, следовательно, при увеличении температуры на 50 °С расширение достигает примерно 0,5 мм/м. Во избежание растрескивания сооружений большой, протяженности разрезают температурно-усадочными швами.

Крупный заполнитель и раствор, составляющие бетон, имеют различный коэффициент температурного расширения и будут по разному деформироваться при изменении температуры.

Большие колебания температуры (более 80°С) смогут вызвать внутреннее растрескивание бетона вследствие различного теплового расширения крупного заполнителя и раствора. Характерные трещины распространяются по поверхности заполнителя, некоторые из них образуются в растворе, а иногда и в слабых зернах заполнителя. Внутреннее растрескивание можно предотвратить, если позаботиться о подборе составляющих бетона с близкими коэффициентами температурного расширения.

Классификация бетонов.

особо плотные ρ>2500 кг/м 3 заполнитель :магний и барит, отходы чугуна. Радиационная защита.

Тяжелые бетоны ρ 2200-2500 кг/м 3 Заполнитель : из горных пород. Для несущих конструкций.

Легкие ρ 500-1800 кг/м 3 . Бетоны на пористых заполнителях, газобетоны, пенобетон. (ограждающ. Констнструкций)

Особо легкие ρ<500 кг/м 3 – теплоизоляционные бетоны.

По виду вяжущего.

На спец. вяжущих – когда к неорганическим вяжущим добавляют органически вяжущие.

По назначению.

Конструктивные (для больших нагрузок)

Силикатные (Rсж, ρ, λ)

Теплоизоляционные (ρ, λ)

Гидротехнические (МРЗ, ρ, водонепроницаемость)

Дорожные бетоны(истираемость, прочность)

Достоинства бетона.

Низкие затраты на изготовление

Можно получать изделия оптимальной формы как по механики и по архитектуре

Долговечный и огнеупорный

Недостатки.

Низкий коэффициент конструктивного качества (ККК)

Прочность бетона при растяжении в 15 в 10-15 раз меньше. Арматура – наносят защиту в целях защиты от коррозии, и она должна иметь хорошие сцепление с бетонной смесью.

Приготовление бетонной смеси. Твердение бетонов. Свойства тяжелых бетонов.

Бетонная смесь – рационально составленная и тщательно перемешанная смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав смеси зависит от требований к самой смеси и бетону.

Бетонная смесь характеризуется – подвижностью и жесткостью. Подвижность определяется с помощью конуса. Осадка конуса = 0 – жесткая Б.С. Осел – подвижная смесь.

Жесткость Б.С. характеризует время вибрирования и уплотнения предварительного от формированного конуса Б.С.(П- подвижность)от 5-12с – жесткая смесь;>5с П=4-12 см–мало подвижная. <5с П>12 см литая

Состав бетонной смеси

1м 3 : ц=300кг; Воды=180 кг; песок=600кг; щебень=1200кг =>Р=2280

Б.С. дозируется по массе или автоматически. Приготовление Б.С. t=1-5мин; t(транс)=<45мин.

Б.С. разливается по формам начинается процесс уплотнения на вибростолах , для вытеснения воздуха. Процесс твердения это физ. и хим. процесс вяжущего с водой – твердение бетона проходят во влажной среде (100%) Для ускорения твердения -> подогревать =>5-16 ч. (вместо 28 суток = 70% от марки ) Для ускорения твердения на строительной площадке 1) электропрогрев 2)электрообогрев.

Свойство бетона

2)Прочность – за проектную марку принимают марку на сжатие образцов кубиков

(7х7х7)*0.85 (10х10х10)*0.91 (15х15х15)*1 (20х20х20)*1ю05 (30х30х30)*1.1

R_сж=

B – класс (марка, в кг/м 2 )

А ) Классы бетонов

B 0.35: B 0.75: B 0.85: B 1: B 2.5: B 10: B 60

Тяжелые бетоны B 3 – B 60

Ячеистые бетоны B 35 – B 40

Б ) Морозостойкость бетонов

В ) Водопроницаемость бетонов

B 2: B 4: B 6: B 8: B 12

Г ) Эксплуатационые

( коэффициент теплопроводности) λ=1,2Вт/м°C ; С=0,75-0,82 кдж/кг; β=10*10 -6 1/°C

Эффективные виды бетонов и их приминение

Золошлаковые бетоны – применялись в строении малоэтажных домов (2,4)

Шлакощелочные бетоны – биостойкие, морозостойкие матерьялы

Жаростойкие бетоны (на основе алюмосиликатно вяжущих t до 1550°C; обычный бетон до 200°С

Бес цементные бетоны – на основе разбитого стекла

Бетон для гидросооружений – МРЗ 300 и выше

Бетон для взлетных полос и авто дорог — М 450, МРЗ 150-200

Мелкозернистый бетон – для тонкостенных конструкций

Фибр бетон – конструкционный матерьял, который армируют искусственными волокнами (фибрами)

Виды бетона и их применение

Прежде чем приступать к строительству здания, необходимо понять, какие виды бетона бывают. Современные производители выпускают на рынок широкий ассортимент бетонных растворов, которые могут различаться по составу, плотности и другим параметрам. Каждый из них имеет свое назначение, поэтому знание особенностей и характеристик материалов позволяет строителям подобрать именно тот тип бетона, который максимально отвечает поставленным задачам.

По назначению

Бетонные смеси можно подбирать согласно условиям эксплуатации будущего сооружения. Одни конструкции должны обладать повышенной огнестойкостью, другие – устойчивостью к вибрации, третьи – способностью переносить ударные нагрузки. В связи с этим различают такие виды бетона по назначению:

• Обычные – применяются при возведении жилых и промышленных зданий.
• Специальные – используются для строительства сооружений, которые будут эксплуатироваться в специфических условиях (например, плотины, волнорезы, пирсы и др.).

Существует широкий спектр бетонов, которые относятся к специализированным материалам и различаются по техническим или эксплуатационным характеристикам. Их особые свойства достигаются за счет внесения в состав различных добавок – пластификаторов, парафинов, антифризов и др. С учетом этого бетоны бывают:

• Конструкционные – используются для создания перекрытий и несущих стен, отличаются устойчивостью к деформациям.
• Конструкционно-теплоизоляционные – схожи с конструкционными, но дополнительно повышают теплоизоляционные характеристики здания. Применяются для ограждений и устройства фасадов.
• Термостойкие – сохраняют свои свойства при высоких температурах, подходят для строительства промышленных объектов.
• Теплоизоляционные – используются для облицовки поверх уже имеющихся бетонных конструкций и обеспечивают высокое термическое сопротивление основания.
• Дорожные – применяются для устройства дорожного полотна, не разрушаются от температурных колебаний, обладают устойчивостью к деформации и трещинам.
• Гидротехнические – сочетают повышенную стойкость к влажности и низким температурам, используются для возведения молов, пирсов и других гидротехнических сооружений.
• Декоративные – применяются для облицовки фасадов и изготовления элементов декора, устойчивы к атмосферным воздействиям.

По типу вяжущего

Чаще всего главным связующим компонентом в бетоне является цемент, который обеспечивает конструкции необходимую прочность и долговечность. Однако некоторые типы материала изготавливаются с добавлением другого вяжущего вещества, в частности:

• силиката;
• полимеров;
• гипса;
• размолотых шлаков;
• асфальта и др.

По типу наполнителя

В качестве заполнителей в бетонной смеси применяются природные и искусственные материалы. При застывании они принимают на себя часть напряжения от раствора и снижают степень усадки. Виды бетонов и их классификация предусматривают изготовление смесей на плотных, специальных и пористых заполнителях. Также наполнители могут различаться по размеру фракции – мелкозернистые(3–10мм), среднезернистые (5–20 мм) и крупнозернистые (20–40 мм).

По плотности

Плотность относится к важнейшим критериям бетона, оказывающим влияние на его морозоустойчивость, стойкость к сжатию и водонепроницаемость. Исходя из плотностных параметров, выделяют следующие типы материала:

• Особо легкие – до 500 кг/м³, применяются для изготовления декоративных элементов или теплоизоляции.
• Легкие и облегченные – от 500 до 2200 кг/м³, подходят для устройства перегородок, напольной стяжки.
• Тяжелые – от 2200 до 2500 кг/м³, используются для фундаментов с невысокими динамическими нагрузками.
• Особо тяжелые – свыше 2500 кг/м³, могут применяться для любых фундаментов и построек гидротехнического назначения.

По количеству вяжущего и наполнителя

Все основные виды строительных бетонов классифицируются по объему вяжущего и наполнителей, которые содержатся в их составе. Согласно данному критерию выделяют:

– содержат меньше цемента и больше крупного наполнителя. За счет этого отличаются невысокой плотностью и хорошей удобоукладываемостью.
• Жирные бетоны – характеризуются высоким содержанием вяжущего и низким количеством наполнителя. – изготавливаются по стандартной рецептуре в соответствии с ГОСТ.

По условиям отвердевания

При выборе материала важно обращать внимание на такие свойства бетона, как степень и скорость схватывания. Эти параметры напрямую зависят от условий, которые создаются на стройплощадке для качественного отвердевания смеси. Раствор может быть автоклавным или отвердевающим естественным образом. В первом случае для схватывания создаются особые температурные и влажностные условия, а твердение производится при повышенном или атмосферном давлении.

По структуре

Рассказывая про современные виды бетона и их применение, отметим, что использование различных заполнителей и вяжущих веществ напрямую влияет на структуру готовой смеси, а также меняет прочность, удельный вес и плотность материала. В соответствии с этим параметром бетонные растворы бывают следующих видов:

• Пористые – приобретают свою структуру при использовании вяжущего, которое находится в пористом состоянии. Применяются при отделке стен и фасадов.
• Сверхпористые – содержат в своем составе только крупные наполнители без добавления песка. Могут использоваться для устройства парковочных площадок, тротуаров. – имеют в структуре ячейки, создаваемые искусственным способом. Основное назначение такого материала – строительство частных домов.
• Уплотненные – отличаются плотной структурой, без наличия полостей. Относятся к наиболее прочным бетонам и оптимально подходят для устройства несущих конструкций.

В завершение отметим, что современные технологии позволяют производителям изготавливать сухие бетонные смеси, которые после смешивания с водой образуют растворы подходящей консистенции. Поэтому, рассматривая разновидности бетона и его применение, можно выделить еще одну классификацию материала – по степени готовности к использованию.

Виктор Филонцев

Образование:
НИУ МСГУ, Кафедра Технологии вяжущих веществ и бетонов, 2003.

Опыт работы:
12 лет в сфере производства бетона.

Текущая деятельность:
независимые консультации в сфере строительства.

Класс бетона по прочности на сжатие B15 ГОСТ

Класс тяжелой бетонной смеси и цементного раствора В15

Бетон тяжелого класса В15 – обладает достаточной прочностью на сжатие, поэтому нередко используется для монолитного строительства несущих стен. Прочностью монолитной конструкции в 19,26 МПа объясняется популярность использования готовой бетонной смеси В 15. Достигается следованием технического регламента ГОСТ, строгому лабораторному контролю качества сырья и соблюдение пропорций. Бетонная смесь соответствует товарной марке М150.

Применяемость класса В 15 в монолитном строительстве

Тяжелый класс бетона В15 БСТ или марка БСТ М200 – относится к категории тяжелых материалов.

Из него изготавливают:

• несущие каркасы для зданий, у которых нет функции теплозащиты;
• бетонные лестницы, площадки;
• плиты, панели различных размеров.

Основные достоинства БСТ с гравийным наполнителем – хорошая прочность, долговечность, низкая цена.

Бетонные смеси легкие БСЛ керамзитобетон производят с помощью наполнителя – керамзит. Используют для получения легких монолитных конструкций с низкой теплопроводностью: фундаменты плитные, заливка кровли, перегородки, стен.

Технические параметры

Бетон тяжелого класса B15 изготавливается в соответствии с ГОСТ, определяющим параметры материала:

1. выдерживаемая нагрузка на поверхность в 1см² — 196 кг, 19,26 МПа;
2. В15 – показатель прочности материала;
3. показатель плотности — 1800-2500 кг/м³; ;
4. водонепроницаемость – W4;
5. морозоустойчивость – F100;
6. подвижность – П3, П4, П5.

Пропорции сырья

Состав бетонной смеси на гравии – строго контролируемый параметр.

1м³ В 15 состоит из:

• воды – 210 л.;
• цемента М400 – 286 кг;
• песка – 795 кг;
• щебня – 1,08 т.

Жидкий бетон на гравии применяется не только в чистом виде, но и входит в состав железобетонного элемента, при отсутствии в проекте ограничений.

Материал удачного соотношения цены и качества, поэтому считается одним из распространенных в монолитном строительстве и производстве железобетонных изделий.

Производство в заводских условиях

Бетон класса B15 производится на бетонном заводе в заводских условиях, которые гарантируют полное соблюдение требований ГОСТа, соответствие описанным в нем параметров. В результате недорогой, прочный материал с долгим периодом эксплуатации.

Класс тяжелого бетона B 15 – экологически безопасный строительный материал, который выдерживает большие нагрузки и имеет оптимальные показатели цены с качеством.

Как выбрать класс бетонной смеси

Нужную строительную смесь можно приготовить самостоятельно, но лучше заказать ту, что изготовлена в производственных условиях, где строго соблюдаются все пропорции, рецептура, а также технология производства. Обратившись к менеджерам РБУ, можно заказать бетонную смесь класса от B3.5 до B55. Среди разнообразия БСТ наиболее приобретаемыми являются следующие виды классов раствора:

В7.5 . Используется при проведении подготовительных бетонных работ.

В12.5 . Подходит для заливки ленточного фундамента, но чаще применяется в качестве подготовительного материала для организации тротуаров, стяжки полов.

В15 . Применим для создания свайно-ростверковых, плитных, ленточных фундаментов, монолитных площадок, лестниц.

В20 . Находит применение в заливке фундаментов, а также в производстве подпорных стен, малонагруженных плит перекрытия.

В22.5 . Универсальный класс поверхности бетона, который благодаря прочностным характеристикам и доступной цене подойдет практически для любых строительных нужд.

В25 . Этот материал используется в создании колонн, балок, несущих стен, ЖБИ.

В30 . Раствор применяют для заливки чаши бассейнов, создании цокольных этажей, конструкций мостов.

В35 . Высокий класс прочности позволяет создавать гидротехнические сооружения, высоконагруженные мосты и банковские хранилища.